Đồ án: Điều khiển tự động

ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN TỰ Đ
ĐỘNG

GVHD: TS.NGUYỄN
N MINH TÂM

Chương 1

TỔNG QUAN HỆ TH
THỐNG CHIẾT RÓT VÀ ĐÓNG NẮ
ẮP CHAI

1.1. Khái niệm

Hệ thống chiếtt rót và đóng nắp chai là một trong những
ng khâu quan trọng
tr
và không

thể thiếu trong quá trình sảnn xu
xuất của các công ty sản xuất dung dịch lỏng
ng đóng chai. Hệ
H
thống sẽ giúp việc chiếtt rót và đóng nnắp chai một cách chính xác với tốcc độ
đ cao, qua đó
sản phẩm sẽ được tạoo ra nhanh hơn, nhiều hơn và nâng cao hiệu quả công việc,
vi tăng kinh
tế, giảm sức lao động củaa con ngư
người.

1.2 .Phân loại dây chuyền

Hình 1.1: Mô hình đóng chai 3 trong 1

- Theo qui mô:

 Qui mô nhỏ.
 Qui mô vừa.
 Qui mô lớn.

- Theo tính năng sử dụng:

 Dây chuyền bán tự độộng.
 Dây chuyền tự động.

- Theo công nghệ:

 Các công đoạn riêng lẻẻ.

 Các công đoạn gọpp chung 1 mô hình ( 3 trong 1).
SVTH: HUỲNH ĐỨC
C ANH MINH – 12142150

1

TRƯƠNG QUANG TRỌNG
TR
– 12142280


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN TỰ Đ

ĐỘNG

GVHD: TS.NGUYỄN
N MINH TÂM

1.3.Mô tả dây chuyền thựcc hi
hiện đồ án:
-

Yêu cầu
u công ngh
nghệ:

Dây chuyềnn th
thực hiện đồ án là dây chuyền chiết rót chấtt lỏng
l
có gaz và
sử dụng
ng chai PET đđể chiết rót.

Loại chất lỏng:
ng: có khí gaz ( khí CO2)

Áp suất nướcc trong hhệ thống: có áp suấtt trung bình không quá 10kgf/cm2.
Điện áp sử dụng:
ng: 1 pha 220V, 3 pha 380 V có ttần số 50Hz.

Các biệnn pháp an toàn đi
điện: hệ thống phải được thiết kế chống giạt trên
toàn hệ thống

ng và có nút kh
khẩn cấp khi gặp sự cố xảy ra.

Khung sườnn thi
thiết bị: được thiết kế bằng
ng thép không gỉ
g SS304 hoặc
SS316, chịuu đư
được lực rung lớn.

Ống dẫn nước:
c: ch
chịu áp lực cao bằng PVC hoặc bằng
ng thép không gỉ
g 304,
đảm bảoo yêu ccầu vệ sinh, không có gỉ sét hay nấm mốc,….
c,….
…

Tóm tắtt quá trình ho
hoạt động của dây chuyền này:

Sau quá trình ttẩy rửa và chuẩn bị chai xong và kiểm
m tra chai khuyết
khuy tật (

chai bị dính bẩn,
n, chai bbị mốp,…)  đưa chai lên băng tải  Khi cảm biến 1

phát hiện có chai  Dừng băng tải và chai sẽ được chiết rót  sau 5 giây chiết

rót  băng tải chạyy  Khi cảm biến 2 phát hiện có chai  Dừng
D
băng tải và

đóng nút chai  sau 2 giây  băng tải chạy  khi cảm biến
n 3 phát hiện
hi có
chai  dừng
ng băng ttải và đóng dấu  sau 2 giây  băng tải chạy đưa chai qua
khâu khác tiếpp theo……

SVTH: HUỲNH ĐỨC
C ANH MINH – 12142150

2

TRƯƠNG QUANG TRỌNG
TR
– 12142280


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN TỰ Đ
ĐỘNG

GVHD: TS.NGUYỄN
N MINH TÂM

1.4.Sơ đồ khối hệ thống
Quá trình tẩyy rrửa
và vệ sinh chai

hoàn tất

Đưa chai lên trên
băng tảii bắt
b đầu
chu trình

Quá trình đóng
nắpp cho chai khi
CB2 tác động
ng

Quá trình chiết
chi rót
chất lỏng
ng vào chai
khi CB1 tác động
đ

Quá trình dán
nhãn lên nắpp chai
khi CB3 tác đđộng

Chai đưa đến
đ quá
trình tiếp
p theo

SVTH: HUỲNH ĐỨC
C ANH MINH – 12142150

3

TRƯƠNG QUANG TRỌNG
TR
– 12142280


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN TỰ Đ
ĐỘNG

Chương 2
2.1. Giới thiệu chung

GVHD: TS.NGUYỄN
N MINH TÂM

TỔ
ỔNG QUAN VỀ PLC S7-300

Để đáp ứng yêu cầu tự
ự động hóa ngày càng tăng đòi hỏi kỹ thuật điều khiển phải

có nhiều thay đổi về thiết bịị cũng như về phương pháp điều khiển. Vì vậy người ta
phát minh ra bộ điều khiển lập
ập trình rất đa dạng như PLC.

Sự phát triển của PLC đã đem lại nhiều thuận lợi và làm cho các thao tác máy trở

nên nhanh nhạy, dễ dàng và tin cậy hơn. Nó có thể thay thế gần như hoàn toàn cho các

phương pháp điều khiển truyền
ền thống. Như vậy PLC có tính năng ưu việt
vi và thích hợp
trong môi trường công nghiệp là:

– Khả năng chống nhiễu
ễu tốt.

– Cấu trúc dạng modul rất thuận tiện cho việc mở rộng, cải tạo nâng cấp.
– Có những modul chuyên dụng để thực hiện chức năng đặc biệt.

– Khả năng lập trình đư
được, lập trình dễ dàng cũng là đặc điểm quan trọng để
xếp hạng một hệ thống
ống điều khiển tự động.

– Hiện nay trên thị trư
trường có các loại PLC của các hãng sản xuất như: Omron,
Mitsubishi, Siemens, ABB, Allen Bradley...

Do yêu cầu đề tài nên nhóm xin trình bày về Simatic S7-300 của Siemens.
S7-300 là Dòng sản ph
phẩm cao cấp, được dùng cho những ứng dụng lớn với

những yêu cầu I/O nhiều và th
thời gian đáp ứng nhanh, yêu cầu kết nối mạng
m
và có khả
năng mở rộng, nâng cấp.

Ngôn ngữ lập trình đa ddạng cho phép người sử dụng có quyền chọn
ọn lựa. Đặc điểm

nổi bật của S7-300 đó là ngôn ngữ lập trình cung cấp những hàm toán đa dạng
d
cho những

yêu cầu chuyên biệt. Hoặc ta có thể sử dụng ngôn ngữ chuyên biệt đểể xây dựng hàm
riêng cho ứng dụng mà ta cần.

Ngoài ra S7-300 còn xây dựng phần cứng theo cấu trúc modul, nghĩa
ĩa là đối với S7-

300 sẽ có những modul tích hợp
ợp cho những ứng dụng đặc biệt.
ệt. Ứng dụng trong sản xuất
SVTH: HUỲNH ĐỨC
C ANH MINH – 12142150

4

TRƯƠNG QUANG TRỌNG
TR
– 12142280


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN TỰ Đ
ĐỘNG

GVHD: TS.NGUYỄN

N MINH TÂM

và dân dụng như:

– Điều
ều khiển robot công nghiệp
nghiệp.
– Hệ thống xử lý nước
ớc sạch
sạch.

– Điều
ều khiển trong các cẩu trục
trục.

– Điều
ều khiển dây chuyền băng tải.
– Máy chếế tạo công cụ
cụ.
– Máy dệt may v.v...

2.2.Các hệ thống modul củaa S7
S7-300

Hình 2.1. Mô hình hhệ thống các modul S7-300
Để tăng tính mềm dẻo
ẻo trong ứng dụng vào thực tế phần lớn các đối tượng điều

khiển có số tín hiệu đầu vào, đầu ra cũng như chủng loại tín hiệu vào/ra khác nhau mà
các bộ điều khiển PLC được

ợc thiết kế không bị cứng hoá về cấu hình. Chúng được sử

dụng theo kiểu các modul, sốố lượng modul nhiều hay ít tuỳ vào yêu cầu
ầu thực tế, xong
tối thiểu bao giờ cũng có một
ột modul chính là CPU, các modul còn lại nhận truyền tín

hiệu với các đối tượng điều khiển, các modul chức năng chuyên dụng
ụng như PID, điều
khiển động cơ, van thuỷ khí …Chúng gọi chung là modul mở rộng. Cấu
ấu hình của một
SVTH: HUỲNH ĐỨC
C ANH MINH – 12142150

5

TRƯƠNG QUANG TRỌNG
TR
– 12142280


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN TỰ Đ
ĐỘNG

GVHD: TS.NGUYỄN
N MINH TÂM

trạm PLC S7-300 như hình 2.1
2.1.
Modul CPU là loại modul có chứa bộ vi xử lý, hệ điều hành, bộ nhớ,

nh các bộ thời

gian, bộ đếm, cổng truyền thông (RS485) và có thể còn có một vài cổng
ổng vào ra số. Các

cổng vào ra số có trên modul CPU được gọi là cổng vào ra Onboard. PLC S7_300 có
nhiều loại modul CPU khác nhau. Chúng được đặt tên theo bộ vi xử lý có trong nó như
modul CPU312, modul CPU314, modul CPU315. Những modul cùng sử
s dụng 1 loại

bộ vi xử lý, nhưng khác nhau về cổng vào/ra onboard cũng như các khối hàm đặc
biệt được tích hợp sẵn trong thư viện của hệ điều hành phục vụ việc sử
ử dụng các cổng

vào/ra onboard này sẽ được phân biệt với nhau trong tên gọi bằng thêm cụm chữ IFM

(Intergrated Function Module). Ví dụ như modul CPU312 IFM, modul CPU314 IFM.
Ngoài ra còn có các loại module CPU với 2 cổng truyền thông, trong đó cổng truyền

thông thứ hai có chức năng chính là phục vụ việc nối mạng phân tán. Các loại modul
này phân biệt với các loại modul khác bằng cụm từ DP (Distributed Port) như là
modul CPU314C-2DP.

Hình 2.2. Các khối chức năng bên ngoài CPU S7-300
300

SVTH: HUỲNH ĐỨC
C ANH MINH – 12142150

6

TRƯƠNG QUANG TRỌNG
TR
– 12142280


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN TỰ Đ
ĐỘNG

GVHD: TS.NGUYỄN
N MINH TÂM

2.3.Các modul mở rộng

Thiết
ết bị điều khiển SIMATIC S7
S7-300 được
ợc thiết kế theo kiểu modul. Các modul

này sử dụng trong nhiều ứng ddụng
ụng khác nhau. Việc xây dựng cấu trúc modul rất thuận lợi

cho việc
ệc thiết kế các hệ thống gọn nhẹ vvà dễ dàng cho việc
ệc mở rộng hệ thống. Số modul

được
ợc sử dụng nhiều hay ít phụ thuộc vvào ứng dụng khác nhau nhưng tối
ối thiểu bao giờ
cũng

ũng phải có một modul chính là CPU, các modul còn lại là những
ững modul truyền và
v nhận

tín hiệu với đối tượng
ợng điều khiển bbên ngoài như động cơ,
ơ, các đèn báo, nút nhấn,
nh
các
relay, van điện từ,…Chúng
Chúng đư
được gọi chung là các modul mở rộng.
Các module mở
ở rộng của PLC S7
S7-300 chia làm 5 loại:

a. Power
ower Supply (PS): module nguồn nuôi, có 3 loại làà 2A, 5A và 10A.
b. Signal Module (SM)
(SM): module tín hiệu vào ra số, tương tự.

Modul mở
ở rộng tín hiệu vvào/ra gồm có:
-

DI (digital
digital input): Modul m
mở rộng các cổng vào số.
ố. Số lượng
l

các cổng

-

DO (digital
digital output): Modul m
mở rộng các cổng ra số. Số lượng
ợng các cổng ra

-

-

vào số được
ợc mở rộng llà 8,16,32 tùy từng loại modul.
số được
ợc mở rộng llà 8,16,32 tùy từng loại modul.

DI/DO (digital input/ digital output): modul mở
ở rộng các cổng vào/ra
v
số…Số
ố…Số các cổng vvào/số số mở rộng có thể làà 8 vào/ 8 ra hoặc
ho 16 vào/ 16
ra tùy từng
ừng loại modul.

AI (analog
analog input): Modul m
mở rộng các cổng vào

ào tương tự.
t Số các cổng
vào tương tự đư
được mở rộng là 2,4,8 tùy từng loại modul.

AO (analog output): Modul m
mở rộng các cổng ra tương tự.
ự. Số các cổng ra
tương tự được
ợc mở rộng llà 2,4 tùy từng loại modul.

AI/AO (analog input/analog output): modul mở
ở rộng các cổng vào/ra
v
tương tự…Số
ự…Số các cổng vvào/số tương tự
ự mở rộng có thể là
l 4 vào/ 2 ra
hoặc 4 vào/
ào/ 4 ra tùy ttừng loại modul.

SVTH: HUỲNH ĐỨC
C ANH MINH – 12142150

7

TRƯƠNG QUANG TRỌNG
TR
– 12142280

ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN TỰ Đ
ĐỘNG

GVHD: TS.NGUYỄN
N MINH TÂM

 Các CPU của S7-300
300 ch
chỉ xử lý được tín hiệu số, vì vậy
ậy các tín hiệu analog đều
phải được
ợc chuyển đổi th
thành các tín hiệu số. Cũng như
ư các modul số,
s người sử
dụng
ụng cũng có thể thiết lập các thông số cho các modul analog.

c. Interface Module (IM)
(IM): module ghép nối, ghép nối các thành
ành phần
ph mở rộng lại

với nhau. Một CPU có thể làm
àm vi
việc
ệc trực tiếp nhiều nhất 4 rack, mỗi rack tối đa 8 Module
mở rộng và các rack được
ợc nối với nhau bằng Module IM.

-

IM 360: là modul ghép nnối có thể mở rộng thêm một
ột tầng chứa 8 modul

-

IM 361: là modul ghép nnối có thể mở rộng thêm bat tầng
ầng với một tầng

-

trên đó với
ới khoảng cách tối đa llà 10 m lấy nguồn từ CPU.

chứa
ứa 8 modul tr
trên đó với khoảng cách tối đa là 10 m đòi
òi hỏi
h cung cấp
một
ột nguồn 24VDC cho mỗi tầng.

IM 365: là modul ghép nnối có thể mở rộng thêm một
ột tầng chứa 8 modul
trên đó với
ới khoảng cách tối đa llà 10 m lấy nguồn từ CPU.

d. Function Module (FM)
(FM): module chức năng điều khiển riêng.

êng. Ví dụ
d module điều

khiển động cơ bước,
ớc, module điều khiển PID

e. Communication Processor (CP)
(CP): Module phục
ục vụ truyền thông trong mạng giữa

các bộ PLC với nhau hoặc
ặc giữa PLC với máy tính.

Hình 2.3. Các modul m
mở rộng thực tế CPU S7-300

SVTH: HUỲNH ĐỨC
C ANH MINH – 12142150

8

TRƯƠNG QUANG TRỌNG
TR
– 12142280


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN TỰ Đ
ĐỘNG

GVHD: TS.NGUYỄN

N MINH TÂM

2.4. Kết nối

PlC S7-300 có thểể kết nối với nhiều chuẩn mạng khác nhau như
nh PROFIBUS,

CAN, DeviceNet, ASi.

Profibus là một tiêu
êu chu
chuẩn mạng trường
ờng mở quốc tế theo chuẩn mạng trường châu

Âu EN 50170 và EN 50254. Trong ssản
ản xuất, các ứng dụng tự động hóa quá trình
tr
công
nghiệp và tự động hóa tòa
òa nhà, các m
mạng trường
ờng nối tiếp (serial fieldbus) có thể hoạt

động như hệệ thống truyền thông, trao đổi thông tin giữa các hệ thống tự động hóa và các

thiết bị hiện trường
ờng phân tán. Chuẩn nnày cũng
ũng cho phép các thiết bị của nhiều nhà
nh cung
cấp

ấp khác nhau giao tiếp với nhau m
mà không cần
ần điều chỉnh giao diện đặc biệt.
PROFIBUS sử dụng phương
ương ti
tiện truyền tin xoắn đôi và RS485 chuẩn
ẩn công nghiệp trong
các ứng dụng sản xuất hoặc IEC 1158
1158-2 trong điều khiển quá trình.
ình. Profibus cũng
c
có thể
sử dụng Ethernet/TCP-IP.

Hình 2.4.. Ví dụ kết nối Profibus S7-300

CAN viết
ết tắt của Controller Area Network vvà được tạm dịch là Mạng
ạng Điều Khiển

Vùng. Mạng CAN ra đời
ời gần nh
như đáp ứng nhiều vấn đề cho các hệ thống điện trong xe,

với truyền tải dữ kiện trên
ên 2 dây ddẫn,
ẫn, tốc độ truyền tải cao, độ sai số rất thấp, độ tin cậy
cao. Các hệ thống điện đã được
ợc nối với nhau bởi mạng CAN 2 dây nnày.

DeviceNet là một
ột hệ thố
thống bus được hãng Allen-Bradley phát triển
ển dựa trên
tr cơ sở

của CAN, dùng đểể nối mạng cho các thiết bị đđơn giản ở cấp chấp hành.
ành. Sau này, chuẩn
chu

SVTH: HUỲNH ĐỨC
C ANH MINH – 12142150

9

TRƯƠNG QUANG TRỌNG
TR
– 12142280


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN TỰ Đ
ĐỘNG

GVHD: TS.NGUYỄN
N MINH TÂM

DeviceNet được
ợc chuyển sang dạng mở ddưới
ới sự quản lý của hiệp hội ODVA (Open
DeviceNet Vendor Asscociation) và đư

được dữ thảo chuẩn hóa IEC 62026-3.
3.

Hệ thống AS-I (Actuator Sensor Interface) là hhệệ thống kết nối cho cấp thấp nhất trong hệ

thống tự động hóa. Các cơ cấu
ấu chấp hhành và cảm biến được
ợc nối với trạm hệ thống tự
động
ộng qua bus giao tiếp AS (AS
(AS-I bus). AS-I là kết quả phát triển
ển hợp tác của 11 hãng
h
sản

xuất thiết bị cảm biến vàà cơ ccấu chấp hành có tên tuổi
ổi trong công nghiệp, trong đó có
SIEMENS AG, Festo KG, Peppert & Fuchs GmbH.
2.5. Ngôn ngữ lập trình

PLC S7-300 được lập trình
ình qua các ngôn ng
ngữ như: Step 7 (LAD/FBD/STL), SCL,

GRAPH, HiGrap

– Dạng LAD: Phương
ương pháp hhình thang, thích hợp với những người
ời quen thiết kế

mạch điện tử logic.

– Dạng STL: Phương
ương pháp li
liệt kê. Là dạng ngôn ngữ lập trình
ình thông thường
th
của

máy tính. Mỗi một chương trình
ình được ghép bởi nhiều câu lệnh,
ệnh, mỗi câu lệnh có cấu trúc
chung gồm “tên lệnh
ệnh + toán hạng”.

– Dạng FBD: Phương
ương pháp hhình khối. Là kiểu ngôn ngữ đồ họa dành
ành cho người
ngư có

thói quen thiết
ết kế mạch điều khiển số.

– Dạng
ạng SCL: Có cấu trúc gần giống với ngôn ngữ dạng STL nh
nhưng
ưng được
đư phát triển

nhiều hơn. Nó gần

ần giống với các ngôn ngữ bậc cao nh
như Pascal để người
ời lập trình
tr
dễ thao
tác.

Hình 2.5. Ví dụụ về ngôn ngữ LAD
SVTH: HUỲNH ĐỨC
C ANH MINH – 12142150

10

TRƯƠNG QUANG TRỌNG
TR
– 12142280


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN TỰ Đ
ĐỘNG

GVHD: TS.NGUYỄN
N MINH TÂM

Chương 3

LỰA CHỌN THIẾT
TB
BỊ VÀ PHƯƠNG ÁN CHO DÂY CHUYỀN
CHUY

Để đảm bảo cho hệ thốống hoạt động thật chính xác,hiệu quả,an toàn,ổn
toàn, định,…thì

chúng ta không thể thiếuu đó là ssự lựa chọn các thiết bị trong hệ thống nhằm
m giúp tăng tính
tin cậy và an toàn cho toàn hệ thống.
3.1. Lựa chọn thiết bị:

3.1.1. Động cơ 3 pha kéo băng ttải:
-

Động cơ điện 3 pha Hem 4k90L4
4k90L4-2.2KW

-

Tốc độ vòng quay(v/phut): 1410

-

Công suất: 2.2(kW) (3HP).
Điện áp: 220/380V

Dòng điện: 8.7/ 5 A
Hiệu suất 80%

Hệ số công suấtcos
cos ф: 0.83
Trọng lượng 25kg

Hình 3.1. Động
ng cơ 3 pha 2.2KW

Xuất xứ :Việt Nam

3.1.2.Van điện từ 5/2.
-

Mã số: CPPSC1-M1H-JJ-H-Q4.

-

Đầu cắm ống
ng phi 3mm.

-

Hãng sản xuất: Festo.
Lưu lượng 150 l/min.
Điện áp 24VDC.

Hình 3.2. Van điện
n từ
t 5/2

Chị áp suất 8bar.

Van 5/2 gồm 5 cổng
ng và 2 tr

trạng thái.

Hoạt động của van 5/2:

Khi chưa cấpp khí vào ccửa điều khiển R-mô đun, dưới tác dụng củ
ủa lực lò xo van

hoạt động ở vị trí bên phải,
i, lúc đó ccửa sổ 3 bị chặn. khi ta cấp khí vào cử
ửa điều khiển RSVTH: HUỲNH ĐỨC
C ANH MINH – 12142150

11

TRƯƠNG QUANG TRỌNG
TR
– 12142280


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN TỰ Đ
ĐỘNG

GVHD: TS.NGUYỄN
N MINH TÂM

mô đun van 5/2 đảo trạng
ng thái làm ccửa 1 thông với cửa 4, cửa 2 thông vớii cửa
c 5 và cửa 5
bị chặn. Bộ phân phối 5/2 dự
ựa trên nguyên lý ổn định kép. Van 5/2 cũng

ũng có thể
th điều
khiển bằng cơ khí, bắng
ng khí nén hay bbằng điện một phía hay cả hai phía.
3.1.3.Xilanh khí nén.

Xilanh loại CJ2F16-150 củaa hãng SMC (Nh
(Nhật).
Thông số kỹ thuật:

– Kích thướcc nòng: 16mm
– Hành trình: 150mm

– Kiểu tác động: tác động
ng kép, 1 tr
trục
– Lưu chất: khí nén

– Áp suất chịu đựng:
ng: 1Mpa

– Áp suất chịu đựng tốii đa: 0.7Mpa

Hình 3.3. Xilanh khí nén SMC

– Áp suất hoạt động tốii thi
thiểu: 0.06Mpa
– Nhiệt độ làm việc 10 – 70 0C

– Tốc độ piston 50 – 750 mm/s

3.1.4.Van điện từ - Van xảả nước.

– Điện áp điều khiểnn 380/220/110/24 VAC (tùy
chọn).

– Kiểu tác động: tác động
ng tr
trực tiếp (thường đóng
NC).

– Kích thước cửa 16mm.
– Áp

suất

làm

việcc

:

Khí：0~1.0Mpa

Nước：0~0.7Mpa, Dầuu：0.9Mpa.

– Áp suất chịu được tốii đa 1Mpa.

,

Hình 3.4. Van điện từ

– Nhiệt độ môi trường
ng làm việc từ âm 5 đến 80 độ C.

SVTH: HUỲNH ĐỨC
C ANH MINH – 12142150

12

TRƯƠNG QUANG TRỌNG
TR
– 12142280


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN TỰ Đ
ĐỘNG

GVHD: TS.NGUYỄN
N MINH TÂM

Nguyên lý hoạt động:

– Van điện từ là van hoạạt động điện cơ. Van được điều khiển bởii dòng điện thông

qua tác dụng của lực điện từ.. Đ
Đối với loại van 2 cửa, cửa ra và cửa vào sẽẽ được đóng mở
thay phiên nhau (nghĩa là cửaa vào đóng th
thì cửa ra mở và ngược lại).

– Van có 1 cuộn điện,

n, trong đó có 1 llõi sắt và 1 lò xo nén vào lõi sắtt đó, lõi
l sắt đó lại

tỳ vào đầu 1 giăng
ăng cao su. Như vvậy, bình thường không có điện
n thì lò so ép vào lõi sắt,
s để
đóng van. khi đưa điệnn vào, cu
cuộn dây sinh từ trường hút lõi sắt ra, từ trường
ng này đủ
đ mạnh
thắng được lò so, khi đó van m
mở ra (Loại Van điện từ thường đóng - NC).

Ứng dụng: Van điện từ đư
được ứng dụng trong rất nhiều các lĩnh vựcc công nghiệp,
nghi dân

dụng... được sử dụng rộng
ng rãi nh
nhất là trong các lĩnh vực liên quan đến
n khí nén và chất
ch
lỏng... Nhiệm vụ củaa chúng là đóng, m
mở, phân chia, trộn lẫn khí nén từ máy nén khí hoặc
ho
từ dầu thủy lực từ bơm thủy...
3.1.5.Cảm biến quang.

– Mã sản phẩm: E3FN-P18KDR3T

P18KDR3T-WP-BL.
–
–

Nguồn cung cấp 10 – 30 VDC.
Ngõ ra PNP.

– Khoảng cách phát hiện:
n: 300mm.
–

Dòng tiêu thụ:: 20 mA max.

– Dòng tải làm việc:
c: Load current: 200 mA max.
– Thời gian đáp ứng:
ng: 10 ms max.
–

Nhiệt độ chịu đựng: -25°C
25°C to 55°C

Hình 3.5. Cả
ảm biến quang

– Mạch thu phát

SVTH: HUỲNH ĐỨC
C ANH MINH – 12142150

13

TRƯƠNG QUANG TRỌNG
TR
– 12142280


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN TỰ Đ
ĐỘNG

GVHD: TS.NGUYỄN
N MINH TÂM

3.1.6.Nút nhấn.

– Loai: Nút nhấnn có đèn YW1L-MF2E11Q4.
– Nguồn
ồn cấp 24V AC/DC, Ø 22.
– Tiếp điểm 1NO - 1NC.
– Có 2 màu:

o YW1L-MF2E11Q4S.
MF2E11Q4S.

o YW1L-MF2E11Q4PW.
MF2E11Q4PW.

Hình 3.6. Nút nhấn
nh có đèn

3.1.7.Đèn báo hiệu LHF PATLITE:

– Đường kính: Ø100mm + Đi
Điện áp: 12 – 24 – 48V DC ;
90 – 250V AC.

– Chỉ số bảo vệ chống
ng bbụi & nước: IP66 + 5 màu: đỏ.
– Tần số nhấpp nháy: 110fpm ±10%

– Có khả năng truyềnn ttải ánh sáng đi xa ngay cả trong
ban ngày, còn tầm
m chi
chiếu sáng ban đêm lên tới 492 feet
( 150m ).

Hình 3.7. Đèn báo hiệu

3.1.8. Hộp số giảm tốc.

– Hộp giảm tốc rờii Cyclo chân đđế CY34D.
– Số kích cỡ giảm tốc:
c: 8

– Lắp cho động
ng cơ công su
suất: 0.2 – 5kW.
– Tỷ số truyền: 1/100

– Moment trục:

c: 12000 NmTr
NmTrục ra: vuông góc

SVTH: HUỲNH ĐỨC
C ANH MINH – 12142150

14

Hình 3.8. Hộp
H số giảm tốc

TRƯƠNG QUANG TRỌNG
TR
– 12142280


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN TỰ Đ
ĐỘNG

GVHD: TS.NGUYỄN
N MINH TÂM

3.1.9.SSR 3 pha G3PE - 515B - 3N.

G3PE-515B-3N DC12-24 SSR, 33-PHASE, 200-480VAC, 15A.
– Dòng tải 15A.

– Điện áp điều khiển:
n: 9.6 – 30 VDC
– Điện áp tải: 200 – 400 VAC

Ưu điểm của SSR:
-

Đóng ngắt bằng
ng bán ddẫn nên tăng độ bền

-

Giảm thiểu ảnh hưở
ởng của trường điện từ.

-

hơn so với dùng tiếếp điểm contactor.
Thời gian đáp ứng
ng nhanh.

-

Chống
ng Shock và nhi
nhiễu tốt.

-

Độ tin cậy cao.

-

Hình 3.9. SSR 3 pha

Không tạo ra tiếng
ng ồn khi đóng ngắt.

3.2. Lựa chọn
n phương pháp chi
chiết rót chất lỏng

Hiện nay có rất nhiềuu công ngh
nghệ chiết rót nước ( chất lỏng)
ng) vào chai, tùy thuộc
thu vào

từng loại chất lỏng sẽ có cách chi
chiết rót khác nhau như: nước có gaz, nướcc không gaz, chất
ch
lỏng cô đặc. Định lượng sảnn ph
phẩm chất lỏng là chiết một thể tích nhất định
nh sản
s phẩm lỏng

và rót vào trong chai, bình, lọ,…Đ
,…Định lượng sản phẩm lỏng bằng máy đượ
ợc sử dụng rộng
rãi trong nhiều ngành sản xuấất thực phẩm. Khi định lượng bằng
ng máy thì cải
c thiện được
điều kiện vệ sinh, đảm bảoo đư
được năng suất cao và định hướng sản phẩm

m một
m cách chính
xác.

Các phương pháp định
nh lư
lượng chủ yếu gồm có:
-

Định lượng bằng
ng bình định mức: Chất lỏng được định lượng
ng chính xác nhờ
nh

-

Định lượng bằng
ng cách chi
chiết tới mức cố định: chất lỏng đượcc chiết
chi tới mức cố

bình định mức trướ
ớc khi rót vào chai.

định trong chai bằằng cách chiết đầy,sau đó lấy khối thể tích bù trừ
tr ra khỏi

SVTH: HUỲNH ĐỨC
C ANH MINH – 12142150

15

TRƯƠNG QUANG TRỌNG
TR
– 12142280


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN TỰ Đ
ĐỘNG

GVHD: TS.NGUYỄN
N MINH TÂM

chai.Khi đó mức lỏỏng trong chai sẽ sụt xuống một khoảng
ng như nhau bất
b kể thể
tích của chai có bằằng nhau hay không. Ngoài ra còn sử dụng
ng ống thông hơi,

chất lỏng đượcc chi
chiết tới khi ngập miệng ống thông hơi sẽ dừ
ừng lại. Phương
-

pháp này có độ chính xác không cao,tùy thu
thuộc độ đồng đều
u chai.

Định lượng bằng
ng cách chi

chiết theo thời gian: cho chất lỏng chảy
y vào trong chai
c
trong khoảng thờii gian xác đđịnh,có thể xem như thể tích chất
ch lỏng chảy là

không thay đổi.
i. Phương pháp này ch
chỉ áp dụng cho các sản
n phẩm
ph
có giá trị
thấp, không yêu cầầu độ chính xác định lượng.

Các phương pháp chiếtt rót ch
chủ yếu gồm có:
-

-

Phương pháp rót áp suất thường: chất lỏng tự chảy
y vào trong chai do chênh
lệch về độ cao thủủy tĩnh. Tốc độ chảy chậm nên chỉ thích hợ
ợp với các chất
lỏng ít nhớt.

Phương pháp rót chân không: nnối chai với các hệ thống
ng hút chân không, chất
ch

lỏng sẽ chảyy vào trong chai do chênh llệch áp giữa thùng chứaa và áp suất
su trong
chai. Lượng chất lỏỏng vào chai thông thường cũng được áp dụng
ng phương pháp

-

bù trừ hoặc chiết đầầy chai.

Phương pháp rót đđẳng áp: phương pháp này dùng cho sản phẩẩm có gazz như
bia, nước ngọt,…trong
t,…trong khi rót áp su
suất trong chai lớn
n hơn áp suất
su bên ngoài

nên không cho khí gaz thoát kh
khỏi chất lỏng. Vớii phương pháp này người
ngư ta
nạp khí CO2 vào chai cho đđến khi nào áp suất trong chai bằng
ng áp suất
su trong
bình chứa,
a, sau đó cho ssản phẩm từ bình chứa chảy
y vào trong chai nhờ
nh chênh



lệch độ cao.

Với yêu cầuu công ngh
nghệ như ban đầu của đồ án đã đưa ra thì
th chúng ta sẽ

chọn hệ thống định lượng
ng là theo th
thời gian ( dùng kích thướcc van, vòi rót đồng thời dùng
timer để tính thờii gian trong chương tr
trình ) và phương pháp chiết rót đẳng
ng áp.

SVTH: HUỲNH ĐỨC
C ANH MINH – 12142150

16

TRƯƠNG QUANG TRỌNG
TR
– 12142280


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN TỰ Đ
ĐỘNG

GVHD: TS.NGUYỄN
N MINH TÂM

3.3.Lựa chọn
n phương pháp đóng nút chai

Máy đóng nút chai đư
được ứng dụng rộng rãi trong ngành sản xuấất đồ uống,thực

phẩm, mỹ phẩm và hóa chấất công nghiệp. Máy có tác dụng
ng bao kín các chai thủy
th
tinh,nhựa đảm bảo việcc niêm phong kín, không rò rrỉ chất lỏng ra ngoài.

Nắp chai được dẫn từ
ừ thùng chứa xuống đường dẫn đồng thờii được
đư xếp đúng

chiều,chai nước đượcc đưa vào vvị trí dập nắp và cố định để hệ thống dập
p nắp
n hoạt động.
Sauk hi dập nắp chai xong sẽ đư
được đưa đến bộ phận dán nhãn tiếp theo.

Hình 3.10. Hệ thống đóng nút chai

SVTH: HUỲNH ĐỨC
C ANH MINH – 12142150

17

TRƯƠNG QUANG TRỌNG
TR
– 12142280

ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN TỰ Đ
ĐỘNG

Chương 4

GVHD: TS.NGUYỄN
N MINH TÂM

K
KẾT NỐI VÀ LẬP TRÌNH

4.1.Sơ đồ kết nối phần cứng

Hình 44.1. Sơ đồ kết nối với PLC S7-300

SVTH: HUỲNH ĐỨC
C ANH MINH – 12142150

18

TRƯƠNG QUANG TRỌNG
TR
– 12142280


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN TỰ Đ
ĐỘNG

GVHD: TS.NGUYỄN

N MINH TÂM

Hình 44.2. Mạch động lực cho động cơ kéo băng tải
t

SVTH: HUỲNH ĐỨC
C ANH MINH – 12142150

19

TRƯƠNG QUANG TRỌNG
TR
– 12142280


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN TỰ Đ
ĐỘNG

GVHD: TS.NGUYỄN
N MINH TÂM

4.2.Lưu đồ giải thuật

Hình 44.3. Lưu đồ giải thuật

SVTH: HUỲNH ĐỨC
C ANH MINH – 12142150

20

TRƯƠNG QUANG TRỌNG
TR
– 12142280


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN TỰ Đ
ĐỘNG

GVHD: TS.NGUYỄN
N MINH TÂM

4.3. Lập trình trên S7-300

4.3.1Các bước thực hiện
n khi llập trình
Bước 1: Tạo dự án mớii

Khởi động phần mềm
m S7
S7-300 để bắt đầu quá trình lập
p trình cho dây chuyền
chuy sản
xuất. Vào FILE  chọọn NEW để tạo 1 dự án mới sau đó thiết lập
p
-

Name: Tên ddự án ( tập tin)

Browse: Ch
Chọn địa chỉ nơi cần lưu file

Hình 4.4. Cửa sổ New project

SVTH: HUỲNH ĐỨC
C ANH MINH – 12142150

21

TRƯƠNG QUANG TRỌNG
TR
– 12142280


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN TỰ Đ
ĐỘNG

GVHD: TS.NGUYỄN
N MINH TÂM

Bước 2:Thiết lập trạm
m PLC

Vào Insert  Station  Simatic 300 station  xuất hiện Simatic 300(1) 
hardware  hộp thoạại HW config

Hình 4.5. hộp thoại HW config

Bước 3: Thiết lập cấuu hình các modul cho PLC

Chọn Simatic 300  RACK – 300 Chọn Rail

Hình 4.6 Thanh Rail để gắn các modul
SVTH: HUỲNH ĐỨC
C ANH MINH – 12142150

22

TRƯƠNG QUANG TRỌNG
TR
– 12142280


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN TỰ Đ
ĐỘNG

GVHD: TS.NGUYỄN
N MINH TÂM

Bước 4: Chọn nguồn cấấp cho hệ thống PLC

Vào PS – 300  Lựaa lo
loại nguồn phù hợp  Chọn PS 307 2A (v
ví dụ )

Bước 5: Chọn CPU

Hình 4.7. Chọn nguồn PS 307 2A

Vào CPU – 300  Lựa loại CPU phù hợp  chọn
n CPU 312  chọn

dòng 6ES7 312-1AD10
1AD10 – 0A0B (ví dụ )

Hình 4.8. Ch
Chọn CPU 6ES7 312-1AD10 – 0A0B
SVTH: HUỲNH ĐỨC
C ANH MINH – 12142150

23

TRƯƠNG QUANG TRỌNG
TR
– 12142280


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN TỰ Đ
ĐỘNG

GVHD: TS.NGUYỄN
N MINH TÂM

Bước 6: Chọn IM

Vào IM – 300  Lựaa ch
chọn IM phù hợp  chọn IM 360 IM S (v
ví dụ )

Hình 4.9. Chọn IM 360 IM S

Bước 7: Lựa chọnn các modul khác ( nnếu có sử dụng)

4.3.2. Lập
p trình cho dây chuy
chuyền sử dụng cho đồ án

4.3.2.1.Bảng thống
ng kê các địa chỉ,chức năng kết nối PLC
STT

Tên

Địa chỉ

STOP

I0.1

Nút nhấn
n OFF

I0.3

Cảm biến
n2

1

START

3

CB1

I0.2

CB3

I0.4

2
4
5
6
7

CB2
RN
K1

I0.0

I0.5

Q0.0

SVTH: HUỲNH ĐỨC
C ANH MINH – 12142150

24

Chứcc năng

Nút nhấn
n ON
Cảm biến
n1
Cảm biến
n3

Bảo vệ quá tải
t

Điều khiển động
ng cơ băng tải
t
TRƯƠNG QUANG TRỌNG
TR
– 12142280


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN TỰ Đ
ĐỘNG

GVHD: TS.NGUYỄN
N MINH TÂM

8

VAN 1

Q0.1

Van điều khiển chiếtt rót chất
ch lỏng

10

VAN 3

Q0.3

Van điều khiển
n đóng dấu
d

9

11

VAN 2
ĐEN

Q0.2
Q0.4

Van điều khiển
n đóng nút chai
Đèn sự cố khi quá tải
t

4.3.2.2 Lập trình giảii thu
thuật

SVTH: HUỲNH ĐỨC
C ANH MINH – 12142150

25

TRƯƠNG QUANG TRỌNG
TR
– 12142280