Nghiên cứu ứng dụng plc s7 1200 điều khiển giám sát trên web pages cho hệ thống dây chuyền phân loại và đóng gói sản phẩm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

THIÊN KHƯƠNG TÙNG

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PLC S7-1200
ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT TRÊN WEB-PAGES
CHO HỆ THỐNG DÂY CHUYỀN
PHÂN LOẠI VÀ ĐÓNG GÓI SẢN PHẨM

LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI, NĂM 2017


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

THIÊN KHƯƠNG TÙNG

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PLC S7-1200
ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT TRÊN WEB-PAGES
CHO HỆ THỐNG DÂY CHUYỀN
PHÂN LOẠI VÀ ĐÓNG GÓI SẢN PHẨM

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
Mã số: 60520202

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS. VŨ MINH QUANG.

HÀ NỘI, NĂM 2017


LỜI CAM ĐOAN
Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết quả
nghiên cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một
nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được
thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định.
Tác giả luận văn

Thiên Khương Tùng

i


LỜI CẢM ƠN
Thực tế đã chứng mình rằng, “không có sự thành công nào mà không gắn liền với
những sự trỗ trợ, giúp đỡ dù ít hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp của người khác.
Trong suốt thời gian từ khi bắt đầu học lớp Cao học tại trường Đại học Thủy Lợi đến
nay, em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của quý Thầy Cô, gia đình, bạn
bè và đồng nghiệp.
Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi đến quý Thầy Cô ở Khoa Năng Lượng, Khoa
Đào tạo sau Đại học, Viện Đào tạo và Khoa học ứng dụng Miền Trung – Trường Đại
học Thủy Lợi, đã cùng với chúng em trong suốt thời gian học tập tại trường. Và đặc
biệt, cảm ơn gia đình, vợ và các con yêu quý đã tạo mỗi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn
thành khóa học này.
Em xin chân thành cảm ơn thầy TS. Vũ Minh Quang đã tận tâm hướng dẫn qua từng

buổi học trên lớp cũng như những buổi nói chuyện, thảo luận về lĩnh vực liên quan đến
đề tài và cảm ơn thầy PGS. Lê Công Thành đã tạo điều kiện thuật lợi cho lớp chúng
em hoàn thành khóa học này.
Bước đầu đi vào thực hiện luận văn, tìm hiểu về lĩnh vực tự động hóa, với kiến thức
còn hạn chế và còn nhiều bỡ ngỡ. Do vậy, không tránh khỏi những thiếu sót là điều
chắn chắn, em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý Thầy Cô và các bạn
học cùng lớp để kiến thức em trong lĩnh vực này được hoàn thiện hợn.
Sau cùng, em xin kính chúc quý Thầy Cô trong Khoa Năng Lượng và Thầy TS. Vũ
Minh Quang thật dồi dào sức khỏe, niềm tin để tiếp tục thực hiện sứ mệnh cao đẹp của
mình là truyền đạt kiến thức cho thế hệ mai sau.
Trân trọng.

ii


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH.....................................................................................vi
DANH MỤC BẢNG BIỂU ............................................................................................. x
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ................................................................................xi
CHƯƠNG 1
PHẨM.

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI VÀ ĐÓNG GÓI SẢN
..............................................................................................................4

1.1

Hệ thống phân loại sản phẩm. ............................................................................5

1.2

Hệ thống đóng gói sản phẩm. ............................................................................6

1.3

Hệ thống phân loại và đóng gói sản phẩm thực hiện trong luận văn. ................8
Khâu phân loại sản phẩm. ...........................................................................9
Khâu đóng gói sản phẩm: .........................................................................11

CHƯƠNG 2

TỔNG QUAN PLC S7 – 1200. [1] ....................................................14

2.1

Giới thiệu chung về PLC. ................................................................................14

2.2

Tổng quan về Bộ điều khiển PLC S7 – 1200. .................................................16
Giới thiệu chung về PLC S7 – 1200. ........................................................17
Phân loại và các module mở rộng. ............................................................ 18
Kết nối PLC. .............................................................................................. 21
Phân tích lựa chọn PLC thực hiện trong Luận văn. ..................................25

CHƯƠNG 3
3.1

LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN. [2].........................................................29

Các bước tạo dự án. .........................................................................................29
Khởi tạo ban đầu. ......................................................................................29
TAG của PLC/ TAG local.........................................................................32

3.2

Phần mềm mô phỏng. ......................................................................................33
Giới thiệu về chương trình mô phỏng PLCSIM. .....................................33
Mô phỏng chương trình của hệ thống. ......................................................35

3.3

Cài đặt cấu hình truyền thông. ..........................................................................38

3.3.1

Truyền thông với một thiết bị lập trình .....................................................38

3.3.2

Kiểm tra mạng PROFINET. ......................................................................42

3.4 Viết chương trình điều khiển. ...........................................................................43
3.4.1

Lưu đồ lập trình. ........................................................................................43
Chương trình lập trình PLC S7-1200. .......................................................45

iii

CHƯƠNG 4

THIẾT KẾ GIAO DIỆN GIÁM SÁT HMI [3] ..................................47

4.1

Giới thiệu về giao diện giám sát HMI. ............................................................ 47

4.2

Giới thiệu về Wincc Professional. ...................................................................51
Thao tác khởi tạo. .....................................................................................51
Thiết kế giao diện: ....................................................................................55

4.3

Xây dựng giao diện điều khiển hệ thống: .........................................................57

CHƯƠNG 5

ỨNG DỤNG WEBSERVER VỚI PLC S7-1200 .............................. 59

5.1

Giới thiệu về ứng Webserver với PLC S7-1200. [4] .......................................59

5.2

Trang Web tiêu chuẩn. .....................................................................................61

Trang Introduction: ...................................................................................62
Trang Start. ................................................................................................ 62
Trang Identification. ..................................................................................63
Trang Diagnostic Buuffer. ........................................................................63
Trang Module Information ........................................................................64
Trang Communication ..............................................................................65
Trang Variable Status. ...............................................................................66
Trang Data Logs ........................................................................................67
Trang Update Firmware. ...........................................................................67

5.3

Xây dựng trang Web. [5] .................................................................................68
Các bước căn bản để tạo 1 trang User-defined Web trong HTML. .............68
Các lệnh AWP hỗ trợ cho Web sever S7-1200. ........................................69
Cấu trúc chung. .........................................................................................69
Các lệnh AWP. .......................................................................................... 69

5.4

Cấu hình các trang web được thiết kế. ............................................................. 75

5.5

Download và lập trình để kích hoạt trang Web thiết kế. .................................76

5.6 Truy cập Web Server. .........................................................................................80
5.6.1 Truy cập Web Server trên mạng LAN. ......................................................80
5.6.2 Truy suất Web Server trên mạng WAN. ....................................................80
CHƯƠNG 6

MÔ PHỎNG VÀ KẾT LUẬN. .......................................................... 82

6.1

Mô phỏng chương trình của hệ thống. ............................................................. 82

6.2

Mô phỏng giao diện HMI. ...............................................................................84

iv


6.3

Giao diện Web_Pages. .....................................................................................85

Kết luận.......................................................................................................................... 88
Tài liệu tham khảo .........................................................................................................89

v


DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Mô hình đoạn cuối đóng gói sản phẩm. ..........................................................7
Hình 1.2: Hệ thống phân loại và đóng gói sản phẩm. .....................................................8
Hình 1.3: Mô hình hệ thống phân loại sản phẩm. .........................................................10
Hình 1.4: Khâu đóng gói sản phẩm ..............................................................................12
Hình 2.1: Cấu trúc cơ bản của PLC ...............................................................................16

Hình 2.2: Hình dạng bên ngoai của S7 – 1200 và các module mở rộng. ......................17
Hình 2.3: Hình dạng các môđun ...................................................................................20
Hình 2.4: Thiết bị lập trình được kết nối đến CPU S7-1200 .........................................22
Hình 2.5: HMI được kết nối đến CPU S7-1200 ............................................................ 22
Hình 2.6: Một CPU S7-1200 được kết nối đến một CPU S7-1200 khác ......................22
Hình 2.7: Thiết lập cấu hình mạng ...............................................................................23
Hình 2.8: Kết nối trong mạng LAN...............................................................................24
Hình 2.9: Kết nối PLC thông qua Internet ....................................................................25
Hình 2.10: Cài đặt địa chỉ IP cho PLC .........................................................................25
Hình 3.1: Biểu tượng chương trình TIA Porat V13 ......................................................29
Hình 3.2: Cửa sổ khởi động chương trình ....................................................................29
Hình 3.3: Tạo dự án (project) mới TIA porat V13. .......................................................29
Hình 3.4: Khởi tạo bước đầu (First step) TIA porat V13. ...........................................30
Hình 3.5: Chọn thiết bị TIA porat V13. .......................................................................30
Hình 3.6: Cửa sổ định dạng TIA porat V13. ................................................................ 31
Hình 3.7: Thiết bị module TIA porat V13 .....................................................................31
Hình 3.8: Khai báo biến trong TIA porat V13 .............................................................. 32
Hình 3.9: Biểu tượng chương trình…………………………………………………...33
Hình 3.10: Cửa sổ chương trình PLCSIM. ...................................................................33
Hình 3.11: Kết nối với PLCSIM ...................................................................................34
Hình 3.12: Tải chương trình .........................................................................................34
Hình 3.13: Ví dụ thêm biến mô phỏng. ........................................................................35
Hình 3.14: Tải chương trình xuống PLC ......................................................................35
Hình 3.15: Chọn kết nối ............................................................................................... 36

vi


Hình 3.16: Khởi động tất cả mô đun .............................................................................36
Hình 3.17: Chọn kết nối trực tuyến ..............................................................................37

Hình 3.18: Cho phép giám sát .......................................................................................37
Hình 3.19: Sửa đổi các tiếp điểm .................................................................................38
Hình 3.20: Chương trình đang chạy trực tuyến. ............................................................ 38
Hình 3.21: Truyền thông với một thiết bị lập trình ......................................................39
Hình 3.22: Kết nối cáp Ethernet vào cổng PROFINET ...............................................39
Hình 3.23: Kết nối cáp Ethernet đến thiết bị lập trình..................................................39
Hình 3.24: Kiểm tra IP của thiết bị lập trình ................................................................ 41
Hình 3.25: Gán một địa chỉ IP đến một thiết bị một cách trực tuyến........................... 42
Hình 3.26: Kiểm tra thiệt bị mạng dược kết nối ........................................................... 43
Hình 3.27: Lưu đồ lập trình hệ thống phân loại và đóng gói sản phẩm. ......................44
Hình 3.28: Chương trình PLC của hệ thống phân loại và đóng gói sản phẩm. .............46
Hình 4.1: Cấu trúc hệ thống SCADA ...........................................................................49
Hình 4.2: Lựa chọn thiết bị Cửa sổ thiết đặt nhanh hiện ra: ........................................51
Hình 4.3: Tạo kết nối với PLC .....................................................................................52
Hình 4.4: Chọn màu nền hoặc chọn các chức năng khác .............................................52
Hình 4.5: Cài đặt màn hình hiển thị. ............................................................................53
Hình 4.6: Tạo các màn hình hiện thị. ...........................................................................53
Hình 4.7: Nút lựa chọn của hệ thống ............................................................................54
Hình 4.8: Cửa sổ thiết kế HMI .....................................................................................54
Hình 4.9: Màn hình trống HMI (TP1500 Comfort). ....................................................55
Hình 4.10: Tạo nút nhấn và dán biến cho nút nhấn. .....................................................55
Hình 4.11: Chọn “Circle” để hiện thị tín hiệu đầu ra cho tải. ......................................56
Hình 4.12: Gán biến hiện thị đầu ra của tải. .................................................................56
Hình 4.13: Thay đổi màu nền hiện thị. .........................................................................57
Hình 4.14: Tạo các biểu tượng hệ thống ......................................................................57
Hình 4.15: Giao diện điều khiển và giám sát trong luận văn. .......................................58
Hình 5.1: Cơ chế truy cập Web Server qua Internet .....................................................59
Hình 5.2: Cấu trúc một Web Server..............................................................................60
Hình 5.3: Kích hoạt trang Webpages tiêu chuẩn. .........................................................61

vii


Hình 5.4: Kích hoạt Web sever. ...................................................................................61
Hình 5.5: Kích hoạt Web sever (tiếp) ...........................................................................61
Hình 5.6: Đăng nhập vào PLC S7-1200. .......................................................................62
Hình 5.7: Trang khởi đầu .............................................................................................. 62
Hình 5.8: Thông số PLC ............................................................................................... 63
Hình 5.9: Thông tin làm việc của PLC .........................................................................64
Hình 5.10: Thông tin module Information PLC............................................................ 64
Hình 5.11: Thông số truyền thông của PLC .................................................................65
Hình 5.12: Thống kê dữ liệu truyền thông của PLC.....................................................65
Hình 5.13: Trạng thái của biến Giới hạn của trang trạng thái biến. .............................. 66
Hình 5.14: Lưu trữ dữ liệu trên Web .............................................................................67
Hình 5.15: Trang cập nhật firmware của PLC. ............................................................ 67
Hình 5.16: Mô hình đọc và gửi dữ liệu qua Web Server ..............................................68
Hình 5.17: Input Target Level ......................................................................................71
Hình 5.18: Submit setting ............................................................................................. 71
Hình 5.19: Cấu hình cho Web server. ..........................................................................76
Hình 5.20: Chọn đường dẫn chứa file HTML .............................................................. 77
Hình 5.21. Chọn đường dẫn chứa file HTML (tiếp) .....................................................77
Hình 5.22: Chọn Generate blocks ................................................................................78
Hình 5.23: Giá trị Web DB number .............................................................................78
Hình 5.24: Mở khối OB1. ............................................................................................. 78
Hình 5.25: Chọn mục Web page ..................................................................................79
Hình 5.26: Kéo WWW vào OB1. .................................................................................79
Hình 5.27: Khối lệnh WWW ........................................................................................79
Hình 5.28: Chương trình minh họa WWW ..................................................................79
Hình 5.29: Sơ đồ liên kết trong mạng LAN .................................................................80
Hình 5.30: Sơ đồ liên kết trong mạng WAN. ............................................................... 81

Hình 6.1: Chương trình PLC cho hệ thống ..................................................................83
Hình 6.2: Màn hình HMI điều khiển và giám sát hệ thống. .........................................84
Hình 6.3: Khởi động hệ thống. .....................................................................................84
Hình 6.4: Nhập số lượng sản phẩm vào hệ thống. .......................................................84

viii


Hình 6.5: Phân loại sản phẩm cao cho hệ thống. .........................................................85
Hình 6.6: Đếm sản phẩm cao của hệ thống. .................................................................85
Hình 6.7: Trang HOME của hệ thống. .........................................................................86
Hình 6.8: Trang HELP của hệ thống. ...........................................................................86
Hình 6.9: Trang CONTROL của hệ thống. ...................................................................87
Hình 6.10: Mô hình thực tế dây chuyền phân loại sản phẩm tại phòng thí nghiệm. .....87

ix


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1: So sánh hệ thống PLC và các hệ thống khác. .................................................15
Bảng 2: Các đặc điểm cơ bản của s7-1200...................................................................18
Bảng 3: Thông số các môđun .......................................................................................20
Bảng 4: Địa chỉ các biến đầu vào/ra trong luận văn. ....................................................26
Bảng 5: Các tham số có thể đọc giá trị các biến của PLC S7-1200 ............................. 69
Bảng 6: Các tham số của Varname để ghi xuống.........................................................70
Bảng 7: Các tham số đọc các biến đặc biệt ..................................................................72
Bảng 8: Các tham số ghi các biến đặc biệt. ..................................................................73
Bảng 9: Các tham số đọc các biến tham khảo .............................................................. 74
Bảng 10: Các tham số xác định loại enum ....................................................................75

x


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
GPRS/3G General Packet Radio Service.
HMI Human Machine Interface
HTML HyperText Markup Language.
PC Programmable Controller.
PLC Programmable Logic Controller.
SCADA Supenisory Control And Acquisition.
TCP/IP Transmission Control Protocol/Internet Protocol
WIN CC Windows Control Center.
WWW World Wide Web
W3C World Wide Web Consortium.

xi


MỞ ĐẦU
Trong thời đại ngày này khi công nghệ thông tin ngày càng phát triển trên xu thế hiện
nay, cùng hoà nhập với chủ trương công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước, ngành kỹ
thuật tự động điều khiển là ngành khoa học phát triển cực kỳ mạnh mẽ, ở mọi lĩnh vực
của đời sống gần như tự động hóa đã giúp cho chúng ta rất nhiều ngành nghề khác
nhau.
Trong các nhà máy xí nghiệp, xưởng sản xuất đó là các dây truyền sản xuất tự động,
không còn lối sản xuất như xưa nữa. Mọi thao tác cơ bản và khó khăn đa số đã có hệ
thống tự động hóa vào cuộc.
Những thành tựu mà nó đêm lại cho nhân loại là không thể kể hết. Tầm quan trọng của
nó không chỉ đối với các nước đang trong giai đoạn phát triển công nghiệp hóa như
nước ta, mà còn đối với các nước tư bản phát triển hàng đầu như Mỹ, Nhật, Đức, ……

Vì vậy, nghiên cứu và ứng dụng PLC S7-1200 và điều khiển giám sát qua mạng
internet là một đề tài nhỏ nhằm góp phần vào sự phát triển nền công nghiệp nước nhà
nói riêng và sự phát triển của xã hội nói chung.
Với những kiến thức được học trong nhà trường cùng với tài liệu tham khảo, sách, tạp
chí ở ngoài chương trình học tập và đặc biệt nhờ có sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình của
thầy TS. Vũ Minh Quang, các thầy cô trường Đại học Thủy Lợi. Do kiến thức, khả
năng còn hạn chế vì vậy Luận văn này, không thể nào tránh khỏi sai sót, em cần sự
góp ý chân thành để em hoàn thiện hơn trong tương lại.
1. Tính cấp thiết của Đề tài:
Bộ điều khiển PLC cỡ nhỏ S7-1200 ra đời năm 2009, như là sự tiếp nối phát triển của
S7-200 – bộ điều khiển đã quen thuộc với người sử dụng.Với thiết kế theo dạng
module, tính năng cao, SIMATIC S7-1200 thích hợp với nhiều ứng dụng tự động hóa
khác nhau, cấp độ từ nhỏ đến trung bình. Đặc điểm nổi bật là S7-1200 được tích hợp
sẵn cổng truyền thông Profinet (Ethernet).

1


Ngày nay cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, các thiết bị điện tử ra đời ngày
càng nhiều. Điều khiển và giám sát qua mạng Internet là xu hướng tất yếu đối với
những nước đang phát triển như nước ta, trên thế giới đã áp dụng vào thực tế rất nhiều,
nhất là các quốc gia thuộc Châu âu hay Mỹ. Chỉ cần có mạng internet thì người có thề
điều khiển và giám sát trực tiếp lên Web thông qua ứng dụng Wedserve được tích hợp
trên PLC S7 – 1200.
Với những tính năng vượt trỗi so với PLC S7-200 và S7-300, việc truyền thông
SIMATIC S7-1200 là phù hợp với đề tài em chọn là “Nghiên cứu ứng dụng PLC S71200 Điều khiển giám sát trên Web_Pages cho hệ thống dây chuyền phân loại và đóng
gói sản phẩm”.
2. Mục tiêu nghiên cứu:
Đề tài nghiên cứu về phương pháp, cách thức làm truyền thông màn hình HMI với
PLC S7-1200 qua mạng Ethernet. Từ đó ta xây dựng theo đề tài đã chọn “Nghiên cứu

ứng dụng PLC S7-1200 Điều khiển giám sát trên Web-Pages cho hệ thống dây chuyền
phân loại và đóng gói sản phẩm”.
Đề tài được nghiên cứu và thực hiện với mục đích áp dụng những kiến thức đã được
học trong nhà trường để thiết kế, tạo ra một hệ thống điều khiển và giám sát qua mạng
Ethernet.
Nghiên cứu và tạo một giao diện Websever để thực hiện điều khiển qua mạng Ethernet
với chuẩn giao tiếp TCP/IP.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
Đối tượng nghiên cứu
Nghiên cứu phần mềm lập trình điều khiển TIA Portal V13 và các tập lệnh để xây
dựng điều khiển Web Server.
Viết chương trình điều khiển mô hình thông qua Web Server và mạng Internet.
Phạm vi nghiên cứu
2


Xây dựng giao diện điều khiển mô hình thông qua Web Server của Siemens và mạng
Internet.
Tìm hiểu tổng quan về mô hình và các giao thức kết nối PLC với mạng Internet.
4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu:
Nghiên cứu lý thuyết mô hình hóa hệ thống điều khiển giám sát qua mạng internet.
Nghiên cứu các giải pháp kết nối từ xa đến hệ thống giám sát và điều khiển từ màn
hình HMI.
Thực nghiệm trên mô phỏng băng truyền phân loại và đóng gói sản phẩm.

3


CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI VÀ ĐÓNG

GÓI SẢN PHẨM.
Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, đặc biệt là sự bùng nổ của
lĩnh vực công nghệ thông tin và truyền thông cùng với sự hoàn thiện của hệ thống
mạng Internet đã giúp cho nhu cầu thông tin trong tất cả mọi ngành nghề được đáp
ứng một cách nhanh chóng, kịp thời và chính xác. Việc ứng dụng các hệ thống điều
khiển và giám sát dây chuyền sản xuất trong công nghiệp, là nhằm công nghiệp hóa
đất nước theo kịp thời cuộc cách mạng công nghiệp 4 tại Việt Nam, cũng như trong
các thiết bị mang tính ứng dụng nhầm nâng cao tính linh hoạt trong đời sống, phục vụ
những nhu cầu và lợi ích của con người ngày càng nhiều.
Nhờ sự phát triển nhanh chóng của kỹ thuật điện tử, các thiết bị điều khiển logic khả
lập trình PLC đã xuất hiện thay thế các hệ thống điều khiển rơ le. Càng ngày PLC đã
trở nên hoàn thiện và đa năng hơn. Các PLC ngày nay không những có khả năng thay
thế hoàn toàn các thiết bị điều khiển logic cổ điển, mà còn có khả năng thay thế các
thiết bị điều khiển tương tự. Các PLC được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp. PLC
có nhiều ưu điểm về điều khiển, phương diện quản lý, kết nối thống nhất giữa các thiết
bị trong mạng truyền thông với nhau. Nhưng môi trường số hóa hiện nay đòi hỏi có
thể kiểm soát điều khiển công việc từ xa mọi lúc mọi nơi. Vì vậy để đáp ứng nhu cầu
này cần dùng đến mạng truyền thông khổng lồ Internet và công cụ Web để có thể kiểm
soát và điều khiển hoạt động của PLC. Với sự phát triển vượt bậc của Internet, việc
điều khiển và giám sát hệ thống thông qua mạng Internet mang lại rất nhiều tiện ích
cho người dùng. Sự liên lạc thống nhất giữa các thiết bị trong hệ thống hoạt động với
nhau và với trung tâm điều hành tại chỗ và từ xa là vô cùng cần thiết, đó là thế mạnh
của các thiết bị điều khiển công nghiệp thế hệ mới. Việc sử dụng mạng Internet và
Web để truyền tín hiệu là phương pháp tiết kiệm và nhanh chóng nhất. Bên cạnh đó,
việc ứng dụng đường truyền Internet được thực hiện trong phạm vi rất rộng, bất kỳ nơi
đâu nếu có Internet, nó mang lại sự tiện lợi tối đa cho người dùng.

4

1.1 Hệ thống phân loại sản phẩm.
Hệ thống phân loại sản phẩm là một trong khâu tự động hóa quan trọng nhất trong dây
chuyền sản xuất ra số lượng sản phẩm sản xuất đạt yêu cầu. Tuy nhiên đối với những
doanh nghiệp vừa và nhỏ thì việc tự động hóa hoàn toàn chưa được áp dụng trong
những khâu phân loại, đóng bao bì mà vẫn cũng sử dụng nhân công, chính vì vậy
nhiều khi cho ra năng suất thấp chưa đạt hiệu quả. Dùng sức người, công việc này đòi
hỏi sự tập trung cao và có tính lặp lại, nên các công nhân khó đảm bảo được sự chính
xác trong công việc. Điều đó sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng sản phẩm và uy tín
của nhà sản xuất. Vì vậy, hệ thống tự động xác định kích thước để phân loại và đóng
gói sản phẩm ra đời là một sự phát triển tất yếu nhằm đáp ứng nhu cầu cấp bách này.
Tùy vào mức độ phức tạp trong yêu cầu phân loại, các hệ thống phân loại tự động có
những quy mô lớn, nhỏ khác nhau.
Hệ thống phân loại sản phẩm được chia ra theo các dạng như sau:
Muốn phân loại vải thì cần phân loại về kích thước và màu sắc, về nước uống (như
bia, nước ngọt) cần phân loại theo chiều cao, khối lượng, phân loại xe theo chiều dài,
khối lượng, v.v…
Phân loại sản phẩm to nhỏ sử dụng cảm biến quang: sản phẩm chạy trên băng chuyền
ngang qua cảm biến quang thứ 1 nhưng chưa kích cảm biển thứ 2 thì được phân loại
vật thấp nhất, khi sản phẩm qua 2 cảm biến đồng thời thì được phân loại vật cao nhất.
Phân loại sản phẩm dựa vào màu sắc của sản phẩm: sử dụng những cảm biến phân loại
màu sắc sẽ được đặt trên băng chuyền, khi sản phẩm đi ngang qua nếu cảm biến nào
nhận biết được sản phẩm thuộc màu nào sẽ được cửa phân loại tự động mở để sản
phẩm đó được phân loại đúng. Phát hiện màu sắc bằng cách sử dụng các yếu tố là tỷ lệ
phản chiếu của một màu chính (ví dụ như đỏ, xanh lá cây hoặc xanh trời) được phản
xạ bởi các màu khác nhau theo các thuộc tính màu của đối tượng.
Phân loại sản phẩm dùng webcam: sử dụng 1 camera chụp lại sản phẩm khi chạy qua
và đưa ảnh về so sánh với ảnh gốc. Nếu giống thì cho sản phẩm đi qua, cũng nếu
không thì loại sản phẩm đó.
5

Khâu phân loại sản phẩm không chỉ có nhiệm vụ loại bỏ những sản phẩm bị lỗi, mà nó
còn có nhiệm vụ phân tích từng loại sản phẩm khác nhau theo yêu cầu của nhà sản
xuất để thuận tiện cho việc đóng gói. Chính vì vậy, trong các dây chuyền sản xuất,
khâu phân loại sản phẩm thường được đặt ngay trước khâu đóng gói sản phẩm.
1.2 Hệ thống đóng gói sản phẩm.
Sau khi sản phẩm được phân loại sẽ được băng chuyền đưa đến khâu cuối cùng là
đóng gói sản phẩm. Kỹ thuật đóng gói sản phẩm từ trước đến nay không ngừng phát
triển. Do vậy, việc nâng cao các tính năng chất lượng sản phẩm là yếu tố sống còn của
doanh nghiệp hiện nay. Hiệu quả của việc sản xuất phải đảm bảo 5 yếu tố:
Tốc độ sản xuất ra một sản phẩm của hệ thống và dây chuyền phải nhanh.
Giá nhân công và nguyên liệu phải hạ.
Chất lượng cao và ít phế thải.
Thời gian chết của máy móc là tối thiểu.
Máy sản xuất có giá rẻ.
- Nếu trước đây, công nghệ đóng gói sản phẩm bị coi nhẹ thì ngày nay, đây là khâu rất
quan trọng vì nó quyết định sự hoàn hảo của sản phẩm. Công nghệ đóng gói sản phẩm
dẫn tới sự thành công của doanh nghiệp hoặc xí nghiệp.
- Đóng gói sản phẩm gồm có các công đoạn là đưa sản phẩm vào bao bì và sắp xếp
vào từng thùng. Tùy theo yêu cầu của nhà sản xuất và đặc tính của mỗi loại sản phẩm
khác nhau vì vậy mà khâu đóng gói sẽ phức tạp hay đơn giản.
- Công nghệ đóng gói sản phẩm vào bao bì thường được kết hợp với việc in nhón cho
sản phẩm. Các sản phẩm trước khi được đưa vào bao bì cần được phân loại, sau đó sản
phẩm sẽ được chia thành các định lượng đều nhau (thông qua đếm số lượng hoặc cân
đóng) đảm bảo khối lượng của thành phẩm đúng như in trên bao bì. Khác với việc
đóng gói sản phẩm vào thùng, đóng gói sản phẩm vào bao bì thường sử dụng các thanh

6

nhiệt để dán bao bì. Chính vì vậy, việc điều khiển chính xác nhiệt độ và thời gian của
các thanh nhiệt khi dán bao bì là rất quan trọng.
- Công nghệ đóng gói sản phẩm từng thùng đòi hỏi độ chính xác cao, phải sắp đặt các
sản phẩm đó có sự đồng đều và có một khoảng cách nhất định, các sản phẩm đưa vào
hộp phải tránh có lỗi để không làm hỏng cả một dây chuyền sản phẩm.

Hình 1.1: Mô hình đoạn cuối đóng gói sản phẩm.
Công nghệ đóng gói sản phẩm thường có hai bộ phận:
Máng trượt sản phẩm từ băng chuyền phân loại tới, nó có nhiệm vụ đưa sản phẩm vào
hộp khi có hộp chờ sẵn.
Băng chuyền đóng gói sản phẩm là băng chuyền hộp, nó có nhiệm vụ đưa hộp vào
đúng vị trí nhận sản phẩm.
Để thực hiện được hai công đoạn đó thì phải có hai cảm biến đếm sản phẩm và phát
hiện hộp.
Có 6 yêu cầu trong hệ thống đóng gói sản phẩm:
Hoạt động tự động hoàn toàn từ khâu đưa thùng đến nhận sản phẩm tới khâu đưa sản
phẩm vào thùng.
Đếm chính xác lượng sản phẩm đủ theo yêu cầu.
Dừng hộp đúng vị trí để nhận sản phẩm.
7


Hai dây chuyền phải hoạt động nhịp nhàng.
Độ an toàn lao động phải được đảm bảo tuyệt đối.
1.3 Hệ thống phân loại và đóng gói sản phẩm thực hiện trong luận văn.
Với mục tiêu chỉ mang tính chất mô phỏng trong hệ thống phân loại và đóng gói sản
phẩm theo chiều cao của sản phẩm, nên không đáp ứng được đầy đủ các yêu cầu trong
thực tế cũng như các điều kiện phân loại phức tạp hơn.
Hệ thống phân loại và đóng gói sản phẩm điện hình thường có các bộ phận sau:
10

11

9

7

8

1

4

3

12
2

13

5

14
6

16

15
Hình 1.2: Hệ thống phân loại và đóng gói sản phẩm.
Trong đó:

(1): Băng tải phân loại sản phẩm.

(5): Băng tải đóng gói sản phẩm trung
bình.
(6): Băng tải đóng gói sản phẩm cao.
(7): Xi lanh đẩy sản phẩm trung bình ra
máng trượt.

(2): Máng trượt sản phẩm cao.
(3): Máng trượt sản phẩm trung bình.
(4): Máng trượt sản phẩm bị loại.
8


(8): Xi lanh đẩy sản phẩm cao ra máng
trượt.
(9): Xi lanh đẩy sản phẩm ra băng tải.
(10): Cảm biến phát hiện sản phẩm
trung bình.
(11): Cảm biến phát hiện sản phẩm cao.
(12): Cảm biến phát hiện có sản phẩm.

(13): Xi lanh chẳn sản phẩm trung bình
từ máng trượt.
(14): Xi lanh chẳn sản phẩm cao từ
máng trượt.
(15): Cảm biến đếm sản phẩm cao.
(17): Cảm biến phát hiện thùng chứa
sản phẩm đúng vị trí.

Khâu phân loại sản phẩm.
+ Gồm có hai con lăn đặt ở vị trí hai đầu băng tải. Hai con lăn truyền lực và kéo băng
tải nhờ hai dây cao su.
+ Sản phẩm được đặt chạy trên mặt băng tải.
+ Các máng hứng sản phẩm:
Các chi tiết, thiết bị được lắp trên khung mô hình.
+ Động cơ DC_Motor là động cơ 1 chiều 24V, động cơ có nhiệm vụ kéo quay mặt
băng tải thông qua dây cao su với con lăn phía trên.
+ Các cảm biến: Sensor_1, Sensor_2, Sensor_3.
+ Cảm biến được sử dụng là cảm biến quang 4 dây của hãng Autonics.
+ Các cảm biến được gắn bên cạnh mặt băng tải.
+ Sensor_1 được gắn ngay đầu của băng tải (Conveyor_1) nhiệm vụ phát hiện sản
phẩm từ khay đi ra.
+ Sensor_2 được gắn bên cạnh mặt băng tải cao hơn 8cm so với mặt băng tải
(Conveyor_1).
+ Sensor_3 được gắn bên cạnh mặt băng tải cao hơn 5cm so với mặt băng tải
(Conveyor_1).

9


8

7
10

4

11
1

9
12

3

2

Hình 1.3: Mô hình hệ thống phân loại sản phẩm.
Trong đó:
(1): Băng tải phân loại sản phẩm.
(2): Máng trượt sản phẩm cao.
(3): Máng trượt sản phẩm trung bình.
(4): Máng trượt sản phẩm bị loại.
(7): Xi lanh đẩy sản phẩm trung bình ra
máng trượt.

(8): Xi lanh đẩy sản phẩm cao ra máng
trượt.
(9): Xi lanh đẩy sản phẩm ra băng tải.
(10): Cảm biến phát hiện sản phẩm
trung bình.
(11): Cảm biến phát hiện sản phẩm cao.
(12): Cảm biến phát hiện có sản phẩm.

Quy trình phân loại sản phẩm thực hiện theo trình tự sau:
Khi Conveyor_1 bắt đầu hoạt động sẽ có 3 loại sản phẩm khác nhau về chiều cao sẽ
hoạt động. Để phân loại sản phẩm qua chiều cao của sản phẩm ta chia thành 3 loại là
sản phẩm cao, sản phẩm trung bình và sản phẩm thấp.
Khi ta ấn start khởi động toàn bộ hệ thống thì băng tải quay. Các cảm biến (Sensor),

xilanh (Push), đồng thời đếm sản phẩm hoạt động, hiển thị số lượng sản phẩm đều
hoạt động.

10


Khi có sản phẩm Sensor_1 phát hiện sản phẩm từ khây chứa sản phầm, Push_1 có
nhiệm đẩy sản phẩm ra băng tải, băng tải di chuyển sản phẩm tới, Sensor_2 hoặc
Sensor_3 phát hiện sản phẩm, Push_2 hoặc Push_3 sẽ đẩy sản phẩm sang máng trượt.
Còn sản phẩm mà Sensor_2 hoặc Sensor_3 không phát hiện, sản phẩm đó coi như bị
lỗi.
Trong đó:
Biến

Mô tả

Start

Nút khởi động hệ thống hoạt động.

Stop

Nút dừng hoạt động hệ thống.

Reset

Nút reset lại hệ thống.

Sensor_1

Phát hiện có sản phẩm trong khây chứa, cho
phép băng tải hoạt động.

Sensor_2

Cảm biến phát hiện có sản phẩm cao.

Sensor_3

Cảm biến nhận tín hiệu sản phẩm trung bình.

Magnetic_1

Cảm biến từ tính, giới hạn hành trình cuối đẩy
sản phẩm cao ra máng chứa sản phẩm quay về
ban đầu.

Magnetic_2

Cảm biến từ tính, giới hạn hành trình cuối đẩy
sản phẩm trung bình ra máng chứa sản phẩm
quay về ban đầu.

Magnetic_3

Cảm biến từ tính, giới hạn hành trình cuối đẩy
sản phẩm ra băng tải quay về ban đầu.

Push_1

Xi lanh đẩy sản phẩm cao sang máng trượt.

Push_2

Xi lanh đẩy sản phẩm trung bình sang máng
trượt.

Push_3

Xi lanh đẩy sản phẩm trong khây ra băng tải.

Motor_1

Động cơ kéo băng tải.

Khâu đóng gói sản phẩm:
Hệ thống đóng gói sản phẩm gồm:
11


Khi hệ thống khởi động động cơ (Motor_2) hoạt động kéo băng tải thùng di chuyển.
Khi có một thùng đi đến vị trí băng tải sản phẩm thì cảm biến (Sensor_5 phát hiện
thùng) hoạt động làm băng tải thùng dừng lại và Push_4 sẽ mở ra sản phẩm di chuyển
từ máng trượt rơi vào thùng.
Cảm biến thứ nhất (Sensor_4) dùng để phát hiện và đếm sản phẩm khi số lượng sản
phẩm đạt yêu cầu thì hệ thống sẽ điều khiển Push_4 chắn sản phẩm trên máng trượt
lại, và đồng thời khởi động động cơ (Motor_2) cho băng tải thùng di chuyển và một
thùng rỗng tiếp tục dừng lại ở cảm biến thứ hai (Sensor_5). Cứ như vậy chu trình được
lặp lại, cho đến khi kết thúc quá trình của hệ thống.
18

2

19
14
17

15
20
6

Hình 1.4: Khâu đóng gói sản phẩm
Trong đó:
(2): Máng trượt sản phẩm cao.
(6): Băng tải đóng gói sản phẩm cao.
(14): Xi lanh chẳn sản phẩm cao từ

máng trượt.
(15): Cảm biến đếm sản phẩm cao.
(17): Cảm biến phát hiện thùng chứa
12