Xây dựng hệ thống phân loại sản phẩm theo chất liệu

MỤC LỤC

1

1


LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay trên thế giới sự phát triển vũ bão của khoa học kỹ thuật, đã kéo theo
sự phát triển của nhiều lĩnh vực khác như ngành sản xuất khác ... Những công nghệ
mới, tiên tiến liên tục được ra ra đời để thay thế công nghệ cũ lạc hậu, nhằm phục vụ
nhu cầu ngày càng cao của con người. Không thể nằm ngoài quy luật của sự phát triển
đó. Đất nước ta đang tiến hành công nghiệp hóa, hiện đại hóa. Phấn đấu đến năm 2020
cơ bản trở thành nước công nghiệp phát triển. Để điều đó trở thành hiện thực chúng ta
phải không ngừng nghiên cứu phát triển, ứng dụng công nghệ mới tiên tiến vào thực
tiễn để đẩu nhanh công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Trong đó ngành
tự động hóa quá trình sản xuất là chiếm vị trí hết sức quan trọng, là mũi nhọn và then
chốt để giải quyết vấn đề nâng cao năng xuất và chất lượng sản phẩm.Một trong vấn
đề quan trọng trong dây truyền tự động hóa là phân loại sản phẩm ...và nhiều vấn đề
khác. Trong đó phải kể đến hệ thống điều khiển và ghép nối các thiết bị với PLC .
Chiếm một vị trí khá quan trọng trong ngành tự động hóa đó là kỹ thuật điều khiển
logic khả lập trình viết tắt là PLC (progammable logical controller). Nó đã và đang
phát triển mạnh mẽ và ngày càng chiếm vị trí quan trọng trong các ngành kinh tế quốc
dân. Không những thay thế cho kĩ thuật điều khiển bằng cơ cấu cam hoặc kỹ thuật
rowle trước kia mà còn chiếm lĩnh 4 nhiều chức năng phụ khác nữa chẳng hạn như
chức năng chuẩn đoán ... Kỹ thuẩ này điều khiển có hiệu quả với từng máy làm việc
độc lập cũng như với những hệ thống máy sản xuất linh hoạt phức tạp hơn. Dùng PLC
có nhiều ưu điển như :nhỏ gọn , hoạt động chính xác tin cậy và đặc biệt có thể thay đổi
chương trình điều khiển một cách dễ dàng. Trong thời gian làm thực hành em được
giao nhiệm vụ đề tài là : “ Xây dựng hệ thống phân loại sản phẩm theo chất liệu ” .
Do Ths. Đỗ Thị Mai hướng dẫn.

2

2


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG
1.1:Giới thiệu hệ thống SCADA sơ đồ nguyên lý hoạt động
1.1.1 SCADA là gì ?
SCADA– Supervisory Control And Data Acquisition là một hệ thống quản lý tự
động hóa trong công nghiệp với chức năng điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu.
Khởi nguồn của hệ thống SCADA chính là các thiết bị nhập, xuất dữ liệu được sử
dụng để kiểm soát từ xa các hoạt động công nghiệp trong những năm 1960. Chỉ đến
đầu những năm 1970, khái niệm “SCADA” mới được hình thành, khi mà các bộ vi xử
lý và điều khiển khả trình PLC (Programmable Logic Controller) phát triển, từ đó giúp
nâng cao khả năng quản lý và kiểm soát quy trình tự động hóa ở các doanh nghiệp.
Trong những năm 1980 và 1990, hệ thống SCADA đã được cải tiến với việc sử
dụng mạng cục bộ LAN (Local Area Network), cho phép các hệ thống SCADA kết nối
với nhau, và là tiền đề cho sự phát triển của phần mềm giao diện người - máy trên máy
tính (PC - based HMI software).
Đến những năm 1990 và đầu 2000, các cơ sở dữ liệu (CSDL) sử dụng ngôn ngữ
truy vấn cấu trúc (SQL) đã trở thành tiêu chuẩn cho CSDL công nghệ thông tin. Tuy
nhiên, nhiều nhà lập trình SCADA đã không ứng dụng phương pháp này, khiến công
nghệ SCADA có những bước lùi trong giai đoạn này. Nhưng ngay sau thời kì này, khi
các tiêu chuẩn công nghệ thông tin hiện đại và các phương pháp như ngôn ngữ SQL đã
được ứng dụng vào hệ thống SCADA, các hệ thống này đã trở nên hiệu quả, an toàn,
ổn định và năng suất hơn.
1.1.2 Thành phần chính hệ thống SCADA
- Thiết bị đầu cuối hiện trường (RTU):
RTU thực hiện chức năng giao tiếp giữa hệ SCADA và quá trình cần giám sát

vận hành thông qua các cảm biến và thiết bị chấp hành. RTU có thể là 1 hệ vi sử lý
được thiết kế riêng cho mục đích, yêu cầu của hệ SCADA nói chung nhưng có thể sử
dụng các PLC hoặc các controller. Trong các hệ thống điều khiển giám sát tích hợp
vai trò của RTU sẽ được các PLC hoặc các controller đảm nhiệm. Ở đây quá trình dữ
3

3


liệu thu thập được ngoài việc sử dụng cho các quá trình điều khiển logic và điểu khiển
điều chỉnh còn được sử dụng để giám sát vận hành. Chúng ta cũng có thể gặp các hệ
thống điều khiển tích hợp sử dụng cảm biến thông minh và cơ cấu chấp hành thông
minh. Trong những trường hợp như vậy vai trò của RTU được tích hợp trên bản thân
các cảm biến và cơ cấu chấp hành. Các PLC và Controller lúc này cũng chỉ đóng vai
trò trung chuyển dữ liệu cho ứng dụng SCADA.
-Trạm chủ trung tâm:
Trạm chủ trung tâm thực hiện chức giao tiếp giữa người vận hành và

hệ

SCADA.Nó thực hiện việc nhận dữ liệu từ các RTU, hiển thị các dữ liệu này và các
lệnh vận hành từ người vận hành rồi chuyển tới RTU. Ngoài chức năng cơ bản này,
trạm chủ trung tâm hiện đại còn thực hiện, một số chức năng khác liên quan tới quản
lý, bảo trì và tối ưu hóa quá trình như thiết lập truyền thông, liên kết truyền thông,
chuẩn đoán, tối ưu hóa hoạt động của hệ thống.
Trạm chủ trung tâm còn được gọi là thiết bị đầu cuối trung tâm ( master terminal
unit viết tắt là MTU) nhưng tên gọi là trạm chủ trung tâm là phù hợp hơn với hệ
SCADA hiện đại. Trong các hệ SCADA hiện đại trạm chủ trung tâm thường gồm một
hoặc nhiều máy trạm máy chủ được nối mạng với nhau để thực hiện chức năng của
trạm chủ trung tâm.

-Mạng truyền thông:
Mạng truyền thông được sử dụng trao đổi dữ liệu giữa các MTU và RTU. Mạng
truyền thông cũng được sử dụng để kết nối các phần trong MTU. Trong một hệ
SCADA có thể sử dụng một hoặc nhiều mạng truyền thông khác nhau tùy theo tính
chất và đặc điểm sử dụng SCADA.
-Người vận hành:
Trong một ứng dụng SCADA bao giờ cũng có người vận hành do vậy việc thiết
kế và xây dựng một hệ SCADA ngoài yếu tố về chuyên môn cũng phải lưu ý vấn đề
này. Trong các yếu tố liên quan tới người vận hành thì yếu tố văn hóa bản địa là quan
4

4


trọng nhất. Điều này dẫn đến kết quả là cùng một ứng dụng SCADA nhưng thiết kế
cho người vận hành Á Đông khác với người Châu Âu. Ngoài ra người thiết kế cũng
phải quan tâm đến yếu tố mỹ thuật công nghiệp và tâm lý học công nghiệp.

Hình 1. 1: Cấu trúc hệ SCADA cơ bản

5

5


1.1.2 Cấu trúc hệ SCADA hiện đại
1.1.2.1 Cấu trúc phân cấp của hệ SCADA theo SIEMENS

Hình 1. 2: Cấu trúc phân cấp SCADA SYSTEM theo SIEMENS

6

6


1.1.2.2 Luồng thông tin trong hệ thống SCADA

Hình 1. 3: Luồng thông tin trong hệ SCADA
•

Cấp thiết bị

- Chấp hành tín hiệu điều khiển thời gian thực (realtime) từ cấp trên.
- Trả lại thông số vận hành thời gian thực (realtime) cho cấp trên.
•

Cấp điều khiển cục bộ

- Thu thập dữ liệu thời gian thực từ cấp thiết bị.
- Tính toán và đưa ra tín hiệu điều khiển theo thuật toán cài đặt trước.
- Báo hiệu về việc vượt quá ngưỡng cho phép của các thông số từ quá trình.
Kiểm soát những hành động lỗi của Operator và thiết bị điều khiển
• Cấp giám sát
- Thu thập thông tin từ cấp dưới, xử lý, lưu trữ và hiển thị
- Đưa ra tín hiệu điều khiển trên cơ sở phân tích thông tin
- Chuyển thông tin về việc của các xưởng, xí nghiệp cho cao cấp hơn
- Tính toán những thông số thứ cấp: các chỉ số về chất lượng sản phẩm….
- Thay đổi lại thông số, cấu hình lại cho cấp điều khiển
7

7


- Lưu trữ thông tin
- Đưa ra các báo cáo
- Chuẩn đoán về sự hư hỏng của các phần tử trong hệ thống
• Cấp quản lý
- Tối ưu các chỉ số kinh tế về sản xuất
- Điều khiển theo các chỉ số kinh tế, kỹ thuật
- Quản lý tài nguyên công ty
- Lưu trữ thông tin
- Đưa ra kế hoạch sản xuất
1.1.3 Ưu thế hệ SCADA
Với cơ chế hoạt động trên, một hệ thống SCADA sẽ cho phép các doanh nghiệp
thu thập, quản lý dữ liệu, tương tác và kiểm soát hoạt động của các loại máy móc, thiết
bị như van, máy bơm hay các động cơ, cũng như lưu trữ mọi thông tin vào tệp tin máy
chủ. Nhờ tính năng ưu việt, hệ thống SCADA đã và đang được ứng dụng trong rất
nhiều ngành công nghiệp hiện đại như năng lượng, thực phẩm, dầu khí, vận tải, xử lý
nước và rác thải, v.v. với một số ưu thế nổi bật như:
•

Nâng cao năng suất: nhờ quá trình phân tích các quy trình sản xuất, nhà quản
lý có thể dùng các thông tin này để gia tăng hiệu quả sản xuất và cải tiến kỹ

•

thuật.
Cải thiện chất lượng sản phẩm: cũng thông qua việc phân tích các hoạt động,
nhà quản lý có thể tìm cách hạn chế, ngăn chặn các sai sót trong quá trình sản

•

xuất.
Giảm chi phí vận hành và bảo trì: khi một hệ thống SCADA được lắp đặt,
doanh nghiệp sẽ không cần quá nhiều nhân sự cho việc quản lý giám sát các
thiết bị hiện trường được đặt ở các vị trí xa. Bên cạnh đó, doanh nghiệp cũng
không phải chi trả cho các chuyến đi kiểm tra, bảo trì ở xa, thế nên, chi phí bảo

trì cũng sẽ được giảm bớt.
• Bảo toàn vốn đầu tư: khi các chủ nhà máy đầu tư nâng cấp hoạt động sản xuất,
họ cần đảm bảo sự nâng cấp đó có tính sử dụng lâu dài. Một hệ thống SCADA
được thiết kế mở sẽ cho phép chủ đầu tư chỉnh sửa, thay đổi tùy theo quy mô
sản xuất, nhờ đó giúp loại bỏ các hao hụt theo thời gian.

8

8


1.2: Nhu cầu phân loại sản phẩm theo chất liệu
Sự kết hợp giữa ngành điện – điện tử và cơ khí là một bước tiến quan trọng
trong sự phát triển của tự động hóa trong công nghiệp. Hiện nay, Đất nước ta đang
trong quá trình phát triển và hội nhập, chính vì thế các mặt hàng được sản xuất ra
không những đạt tiêu chuẩn về chất lượng, mà còn đòi hỏi phải có độ chính xác cao về
hình dạng, kích thước, trọng lượng…Cho nên từ đó các khu công nghiệp được hình
thành với nhiều dây chuyền thiết bị máy móc hiện đại phù hợp với nhu cầu sản xuất,
để tạo ra năng suất cao hơn trong quá trình sản xuất. Một trong những thiết bị, máy
móc hiện đại đó phải kể đến hệ thống phân loại sản phẩm. Chính vì vậy, tôi quyết
định thiết kế và thi công mô hình với đề tài: “Xây dựng phân loại sản phẩm theo chất
liệu ” .Mô hình này sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về cấu tạo cũng như nguyên lý hoạt

động của các dây chuyền thiết bị được dùng trong hệ thống phân loại, đồng thời ứng
dụng PLC vào việc điều khiển hệ thống. Và xây dựng giao diện điều khiển và giám
sát.
1.2.1 Ứng dụng hệ thống phân loại sản phẩm theo chất liệu
Hệ thống phân loại sản phẩm này được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp
sản suất về nhiều lĩnh vực. Như trong các nhà máy sản suất chai nước có vỏ bằng
những chất liệu khác nhau. Những sản phẩm phôi có chất liệu khác nhau . Hay ngay cả
khi được áp dụng là những bài học trong trường đại học chuyên ngành tự động hóa.
Sau khi hiểu được bài toán phân loại sản phẩm theo chất liệu chúng ta còn có thể áp
dụng để xây dựng lên những bài toán công nghệ tương tự như phân loại sản phẩm theo
màu sắc, theo chiều cao…
Hệ thống phân loại sản phẩn giúp rút gọn thời gian cho việc phân loại nhờ nhân
công làm việc thủ công . Cắt giảm chi phí thuê công nhân. Hệ thống hoạt động chính
xác cao, ổn định, tuổi thọ cao, dễ dàng trong việc quản lý nhờ hệ scada điều khiển và
giám sát
Sau đây là một số hình ảnh về hệ thống phân loại sản phẩm :

9

9


Hình 1. 4: Mô hình phân loại sản phẩm trường đại học CNTT-TT

10

10


CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

2.1: Phương án thứ nhất
Hệ thống phân loại sản phẩm sẽ dùng phương án phân loại bằng các thiết bị như sau :
•

Trạm chủ trung tâm :

Sử dụng bộ vi điều khiển ADUNO.
•

Thiết bị đầu vào RTU:

Sử dụng phương pháp xử lý ảnh để phân loại hình dạng kích thước bề mặt của từng
vật liệu để phân loại.
Sử dụng các xi lanh khí nén để đẩy các vật về vị trí phân loại
Sử dụng động cơ 1 chiều để chuyển động cho các băng tải
•

Truyền thông :

Sử dụng truyền thông RS 232 hoặc RS 485 của ADUNO tích hợp.
•

Giao diện điều khiển

Thiết kế giao diện bằng phần mềm visua C# để tạo màn hình giám sát đồng thời dùng
cho việc lập trình xử lý ảnh.
2.2: Phương án thứ hai
• Trạm chủ trung tâm :
Sử dụng thiết PLC S7-300 thiết bị khả trình logic để điều khiển toàn bộ hệ thống.

• Đầu vào/ra của PLC:

11

11


-

Sử dụng các cảm biến senser để phân loại từng vật liệu thông qua khoảng cách
thu vật mà từng chất liệu có đặc tính riêng của nó.

-

Sử dụng các xi lanh khí nén để đẩy các vật về vị trí phân loại .

-

Sử dụng động cơ 3 pha không đồng bộ để chuyển động cho các băng tải .

-

Sử dụng biến tần ABB ACS để khởi động , thay đổi tốc độ động cơ cho các
băng tải .

• Truyền thông :
Sử dụng truyền thông RS485 tích hợp trên PLC s7-300
• Giao diện điều khiển:
Sử dụng phần mềm Win cc 7.4 cùng nhà sản xuất là simen với PLC.
2.3: Phương án thứ ba

• Sử dụng các thiết bị trang bị điện như Roley trung gian, roley thời gian, các tiếp
điểm NO, NC , nút nhất ….. để điều khiển.
2.4: phân tích lựa chọn phương án
Từ 3 phương án trên chúng ta sẽ có ưu nhược điểm của từng phương án như sau :
• Phương án 1 :
Ưu điểm :

12

-

Giá thành có thể chấp nhận được không quá cao.

-

chủ trung tâm ADUNO thịnh hành , giá thành thấp , dễ điều khiển .

-

Xử dụng xử lý ảnh chính xác không bị nhiễu do từ trường trong nhà xưởng

12


Yếu điểm :
-

Trạm chủ trung tâm ADUNO tuy giá thành thấp nhưng bù lại nó lại dễ bị hỏng
tuổi thọ thấp, dễ bị nhiễu thường chỉ nên dùng cho môi trường trong nhà cho
các thiết bị thông minh cho đời sống sinh hoạt .

-

Xử dụng lý ảnh tuy chính xác lại khó xử dụng, độ nhạy xử lý không cao.

-

Xử dụng động cơ 1 chiều có giá thành cao , khó điểu khiển hơn động cơ 3 pha
không đồng bộ.

• Phương án thứ 2:
Ưu điểm:
-

Giá thành cao hơn phương án thứ nhất nhưng không quá cao so với một hệ
thống cần ổn định chính xác , tuổi thọ cao .

-

Trạm chủ trung tâm PLC s7-300 dễ sử dụng khi có Simen hỗ trợ các phần mềm
lập trình, PLC thường được sử dụng trong môi trường công nghiệp cho tính
năng bền bỉ, dễ sử dụng , nhiều ngõ vào ra , tích hợp analog điều khiển , PID ổn
định , counter, timer ….

-

Sử dụng senser on off dễ sử dụng , hiện tại có nhiều loại senser trên thị trường
có tuổi thọ cao, tác động nhanh và ít bị nhiễu hơn

-

Biến tần ABB ACS khởi động , thay đổi tốc độ , ổn định cho động cơ , giá
thành trung bình.

-

Động cơ không đồng bộ 3 pha dễ dàng sử dụng .Giao diện điều khiển sử dụng
phần mềm Win cc dễ sử dụng , linh hoạt , hình ảnh phong phú …

Yếu điểm :
-

Yếu điểm duy nhất ở phương án thứ 2 này có thể nói là ở giá thành cao hơn
nhưng bù lại thì lại được nhiều ưu điểm hơn cả .

13

13


• Phương án thứ 3
Ưu điểm:
-

Giá thành thấp nhất trong 3 phương án

-

Dễ dàng thay thế linh kiện khi hỏng hóc

Yếu điểm :
-

Chỉ nên sử dụng phương án 3 khi ở những hệ thống nhỏ

-

Không có giao diện điều khiển giữa người và máy là yếu điểm rất lớn với thời
buổi công nghệ 4.0 hiện nay

-

Tính ổn định không cao , độ chính xác kém ..

-

Không thể quản lý được lượng sản phẩm.

-

Sẽ cần phải có nhiều công nhân để làm việc hơn .

•

Phương án lựa chọn chính :

Vậy từ các ưu điểm và yếu điểm đã phân tích trên thì chúng ta nên chọn phương án thứ
2 mặc dù giá thành cao hơn nhưng so với những gì về hệ thống mang lại là không hề
nhỏ.

14

14


CHƯƠNG III: THIẾT KẾ HỆ THỐNG
3.1: Sơ đồ khối chung

Hình 1.5: Sơ đồ khối chung
3.1.1 Chức năng của từng khối trong hệ thống
 Chức năng:
- Băng tải chính chạy có thể có 1 trong 3 vật liệu cần phân loại
- Nếu là sắt thì cảm biến sắt ( điện từ ) PR12-4DN phát hiện vật liệu có từ
tính cao sau đó xi lanh 1 gạt sang băng tải thùng sắt và băng tải thùng sắt
-

đưa thùng đến để đóng gói sản phẩm sắt đã được phân loại và đếm đủ.
Nếu là nhôm thì cảm biến nhôm ( điện dung ) CR18-8DN phát hiện vật
liệu có từ tính thấp sau đó xi lanh 2 gạt sang băng tải thùng nhôm và
băng tải thùng nhôm đưa thùng đến để đóng gói sản phẩm nhôm dã

-

được phân loại và đếm đủ.
Nếu là gỗ thì cảm biến ( điện quang ) PHOTOELECTRIC SENSOR PES phát hiện vật liệu không có từ tính sau đó xi lanh đẩy sang băng tải
thùng gỗ và băng tải thùng gỗ đưa thùng đến để đóng gói sản phẩm gỗ

đã được phân loại và đếm đủ.
 Nguyên lý hoạt động của hệ thống:
- Bấm star -> đèn xanh báo hệ thống bắt đầu hoạt động -> bấm auto ->

đèn auto sáng -> 4 băng tải đều chạy -> nếu là sắt thì cảm biến sắt PR124DN phát hiện vật liệu có từ tính cao sau đó xi lanh 1 gạt sang băng tải
15

15


thùng sắt và băng tải thùng sắt đưa thùng đến để đóng gói sản phẩm đã
được phân loại và đếm đủ.
- Nhôm và gỗ tương tự.
• Động cơ băng tải: Sử dụng động cơ điện 1 chiều, Dùng điều khiển tốc độ động
cơ của băng tải.
 Lựa chọn động cơ
B1: Yêu cầu của hệ thống băng tải, phân tích tải trọng:
Tổng tải trọng khối lượng hang trên băng tải : W=3kg
-

Tốc độ băng truyền :V=9,5m/phút

-

Hệ số ma sát :µ=0.15

-

Hệ số ma sát pully :π1=0.95

-

Hệ số ma sát hộp giảm tốc :π2=0.9

-

Thời gian làm việc :8h/ngày

-

Bán kính con lăn kéo theo tiêu chuẩn r=100 mm

-

Tốc độ quay n theo yêu cầu:n= 1400 vòng/phút

B2: Tính chọn công suất động cơ:
-

Công suất chung của bộ phận công tác băng tải là :

-

P1=F*v/1000=3000*9.5/(60*1000)=0.475 kw

-

Hiệu suất chung của hệ truyền động n=0.83

-

Công suất động cơ cần thiết động cơ là:

-

P=P1/n=0.475/0.83=0.57 kw

B3: Lựa chọn
Vậy loại động cơ cần chọn phù hợp với yêu cầu là :
-

Động cơ điện 1 chiều

-

P=600 (w)

-

n=1400 (vòng/phút)

-

U=220(V)

-

= 2,7

B4: Lựa chọn loại băng tải sử dụng:
Băng tải chọn là băng tải ngang

16

-

Tốc độ băng truyền :V=9,5m/phút

-

Hệ số ma sát :µ=0.15
16


-

Hệ số ma sát pully :π1=0.95

-

Hệ số ma sát hộp giảm tốc :π2=0.9

-

Thời gian làm việc :8h/ngày

-

Bán kính con lăn kéo theo tiêu chuẩn r=100 mm

• Xi lanh: Dùng đẩy các sản phẩm
- Xi lanh 1: Xi lanh đẩy sắt
- Xi lanh 2: Xi lanh đẩy nhôm
- Xi lanh 3: Xi lanh đẩy gỗ

• Star: Nút bấm dùng khởi động toàn bộ hệ thống bằn tải.
• Stop: Nút bấm dừng toàn bộ hệ thống băng tải.
• Auto: Nút bấm auto dùng để điều khiển chế dộ tự động.
• Cảm biến dùng để phát hiện vật liệu đi qua như: sắt, nhôm, gỗ.
• Cảm biến thùng dùng để đếm các sảm phẩm trong thùng.
• Đèn báo auto: Dùng để báo chế độ auto hoạt động.
• Đèn báo tín hiệu xanh: Dùng để báo hệ thống hoạt động.
 Đầu vào: Các sản phẩm cần phân loại như:
- Sắt
- Nhôm
- Gỗ
 Đầu ra: Các sản phẩm đã được phân loại:
- Sắt
- Nhôm
- Gỗ
 Ứng dụng cho hệ thống phân loại sản phẩm ở các phân xưởng, nhà máy phân
loại sản phẩm theo vật liệu.

3.2: Sơ đồ chi tiết
Bảng đầu vào ra PLC
stt

Tên ký hiệu

Địa chỉ

Chú thích

1

Nút start

I0.0

Nút nhấn

2

Nút stop

I0.1

Nút nhấn

3

Nút auto

I0.2

Nút nhấn

17

17


4

Nút manu

I0.3

Nút nhấn

5

Cảm biến sắt

I0.5

Cảm biến từ điện từ ( PR12-4DN )

6

Cảm biến nhôm

I0.6

Cảm biến điện dung ( CR18-8DN )

7

Cảm biến gỗ

I0.7

Cảm biến cảm biến quang (
PHOTOELECTRIC SENSOR – PES )

8

Băng tải chính

Q0.0

Động cơ 3 pha không đồng bộ

9

Băng tải gỗ

Q0.3

Động cơ 3 pha không đồng bộ

10

Băng tải sắt

Q0.1

Động cơ 3 pha không đồng bộ

11

Băng tải nhôm

Q0.2

Động cơ 3 pha không đồng bộ

12

Cảm biến thùng sắt

I1.0

Cảm biến cảm biến quang (
PHOTOELECTRIC SENSOR – PES )

13

Cảm biến thùng nhôm

I1.1

Cảm biến cảm biến quang (
PHOTOELECTRIC SENSOR – PES )

14

Cảm biến thùng gỗ

I1.2

Cảm biến cảm biến quang (
PHOTOELECTRIC SENSOR – PES )

15

Xilander sắt

Q0.4

Xi lanh khí nén

16

Xilander gỗ

Q0.5

Xi lanh khí nén

17

Xilander nhôm

Q0.6

Xi lanh khí nén

18

Đèn báo hoạt động

Q0.7

19

Đèn báo auto

Q1.0

18

18


Hình 1.6: Sơ đồ chi tiết
 Quy trình hoạt động của hệ thống:

-

Bấm star -> đèn Q0.7 hoạt động -> bấm auto -> 4 băng tải đầu chạy
-> Nếu có vật là sắt I0.5=1 -> băng tải chính dừng xi lanh dẩy
sắt( Q0.4 hoạt động) trong 2s thì băng tải chính hoạt động trở lại
->đồng thời cảm biến thùng sắt I1.0 chạy -> thì băng tải thùng sắt
Q0.1=0 bộ đếm báo sản phẩm sắt bằng 5 thì băng tải thùng sắt được

-

19

hoạt động.
Nhôm và gỗ tương tự.
Cách phát hiện vật là sắt: Vật liệu có từ tính lớn dùng cảm biến từ
Cách phát hiện nhôm: Vật liệu có từ tính thấp
Cách phát hiện gỗ: Vật liệu không có từ tính

19


3.2: Sơ đồ khối chương trình

Hình 1. 7: Sơ đồ khối chương trình

20

20


Sơ đồ thuật toán khối FC1 : Chế độ tự động

Hình 1. 8: Sơ đồ khối auto
 Chú thích:
-

Địa chỉ đầu vào ra của sơ đồ tương ứng với bẳng đầu vào ra của hệ
thống = 1 thì hoạt động.

-

21

Nếu = 0 thì ngừng hoạt động.

21

3.3: Trạm chủ trung tâm
Trạm chủ trung tâm điều khiển toàn bộ hệ thống được lựa chọn trong hệ
SCADA phân loại sản phẩm theo chất liệu được chọn là PLC s7-300 .

Hình 1. 11: PLC s7-300
3.3.1:Yêu cầu kỹ thuật:
-Trạm chủ trung tâm này phù hợp với hệ thống vì nó là thiết bị khả trình logic
cỡ trung bình và lớn đều áp dụng được .
-Sự ổn định nhiễu trong công nghiệp cao
-Tuổi thọ lớn và ít phải sửa chữa hay bảo trì nhiều.
-PLC s7-300 có nhiều cập nhật mới, cải tiến mới.
-Dễ dàng lập trình bởi ngôn ngữ lập trình LAD.
-Kết cấu theo kiểu modun lắp trên thanh rack.
- Sự ổn định cao hơn vi điều khiển thông thường.
-Làm việc chính xác.

22

22


-Giá thành không quá cao , phù hợp với một hệ thống cần sự ổn định.
-Được hỗ trợ với phần mềm thiết kế giao diện điều khiển Wincc.
3.3.2:Cấu tạo PLC s7-300
•

CPU s7-300
-Chứa bộ vi sử lý, hệ điều hành, bộ nhớ, các bộ định thời gian, bộ đếm, cổng
truyền thông (rs485) và có thể có vài cổng vào ra số onboard

- PLC s7-300 có nhiều loại CPU khác nhau cho nhiều sự lựa chọn. Được đặt tên
bộ vi sử lý có tron CPU như : CPU 312, CPU 314, CPU 315, CPU 316, CPU 318…
- Với các CPU có hai cổng truyền thông, cổng thứ nhất có hai chức năng chính là
phụ vụ nối mạng phân tán có kèm theo các phần mềm tiện dụng có sẵn trong hệ điều
hành. Các loại CPU này được được phân biệt các CPU khác bằng tên gọi thêm cụm từ
DP

Các khối chức năng bên ngoài CPU
Các CPU khác nhau thì các thành phần trên không giống nhau cụ thể các thành trong
từng modun như hình dưới:

23

23


Sự khác nhau khối bên ngoài CPU

24

24


Một số đặc tính kỹ thuật của một số CPU s7-300

•

Các module mở rộng
Các module mở rộng của PLC S7-300 chia làm 5 loại:
- Power Supply (PS): module nguồn nuôi, có 3 loại là 2A, 5A và 10A.

- Signal Module (SM): module tín hiệu vào ra số, tương tự.
- Interface Module (IM): module ghép nối, ghép nối các thành phần mở rộng lại

với nhau. Một CPU có thể làm việc trực tiếp nhiều nhất 4 rack, mỗi rack tối đa 8
Module mở rộng và các rack được nối với nhau bằng Module IM.
- Function Module (FM): module chức năng điều khiển riêng. Ví dụ module điều
khiển động cơ bước, module điều khiển PID
- Communication Processor (CP): Module phục vụ truyền thông trong mạng giữa
các bộ PLC với nhau hoặc giữa PLC với máy tính.

25

25