Đồ án: Thiết kế chế tạo mô hình hệ thống phân loại sản phẩm trên băng tải theo chiều cao sử dụng PLC S7–300

Đồ án phân loại sản
phẩm
theo chiều cao
MỤC LỤC CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1. 1. Lý do chọn đề tài.................................................................................... 7
1.2. Mục tiêu................................................................................................. 7
1.3. Phương pháp nghiên cứu......................................................................... 7
1.4. Cấu trúc đề tài......................................................................................... 7
1.5. Bài toán điều khiển................................................................................. 8
1.6. Phân tích các phương án điều khiển........................................................ 8
1.6.1. Sử dụng PLC........................................................................................ 8
1.6.2. Sử dụng Vi xử lý.................................................................................. 9
CHƯƠNG 2
TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG BĂNG TẢI

2.1. Tổng quan về dây chuyền công nghệ.................................................... 10
2.2. Sự phát triển của hệ thống phân loại sản phẩm.................................... 11
2.3. Các hệ thống phân loại sản phẩm......................................................... 12
2.4. Tìm hiểu các phần tử sử dụng trong hệ thống....................................... 13
2.4.1. Sơ đồ khối tổng quát.......................................................................... 13
2.4.2. Tìm hiểu về khối nguồn..................................................................... 14
2.4.3. Tìm hiểu các phần tử khối vào ra (I/O).............................................. 16
2.4.4. Khối xử lý trung tâm PLC.................................................................. 20
2.4.5. Khối cơ cấu chấp hành....................................................................... 21
2.4.6. Băng tải.............................................................................................. 23
CHƯƠNG 3
GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-300 VÀ PHẦN MỀM WINCC
3.1. Giới thiệu về plc S7-300....................................................................... 27
3.1.1. Giới thiệu chung................................................................................. 27
3.1.2. Các modul PLC S7-300..................................................................... 28

3.1.3. Ngôn ngữ lập trình............................................................................. 32
1


3.1.4. Các lệnh dùng trong chương trình...................................................... 34
3.2. Giới thiệu về phần mềm Wincc............................................................. 43
3.2.1. Khái niệm........................................................................................... 43
3.2.2. Các bước cài đặt WinCC V7.0 trên máy tính..................................... 44

2


3.2.3. Các thành phần chính của cửa sổ dự án.............................................. 51
CHƯƠNG 4
THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH BĂNG TẢI
4.1. Thiết kế mô hình................................................................................... 55
4.1.1. Thiết kế phần khung cơ khí................................................................ 55
4.1.2. Thiết kế phần điều khiển.................................................................... 55
4.1.3. Thiết kế giao diện Wincc giám sát hệ thống....................................... 61
4.2. Chế tạo mô hình.................................................................................... 62
4.2.1. Chế tạo phần khung cơ khí................................................................. 62
4.2.2. Chế tạo phần điều khiển..................................................................... 62
4.2.3. Mô hình hoàn chỉnh........................................................................... 64
4.3. Chạy thử và hiệu chỉnh................................................................................. 64
CHƯƠNG 5
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.
5.1. Kết quả đạt được................................................................................... 66
5.1.1. Ưu điểm............................................................................................. 66
5.1.2. Nhược điểm........................................................................................ 67
5.1.3. Ứng dụng thực tế của mô hình........................................................... 67

5.2. Hướng phát triển đề tài.......................................................................... 67
5.3. Kết luận chung...................................................................................... 67
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................. 68


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2.1: Dây truyền phân loại và đóng thùng sữa............................................. 10
Hình 2.2: Dây truyền phân loại bia..................................................................... 10
Hình 2.3 Mô hình phân loại sản phẩm theo kích thước....................................... 12
Hình 2.4: Mô hình phân loại sản phẩm theo vật liệu........................................... 13
Hình 2.7. Bộ nguồn 24 VDC................................................................................ 15
Hình 2.8. Bình tích áp......................................................................................... 16
Hình 2.9. Đầu ra của cảm biến kiểu DC-3 dây................................................... 17
Hình 2.10. Cảm biến thu phát quang................................................................... 18
Hình 2.11. Nút ấn điều khiển............................................................................... 19
Hình 2.12. Rơ le trung gian................................................................................. 19
Hình 2.13. Van điện khí nén 5/2........................................................................... 20
Hình 2.14. PLC S7-300 CPU314......................................................................... 20
Hình 2.15. Động cơ xoay chiều........................................................................... 21
Hình 2.16. Động cơ Một chiều............................................................................ 21
Hình 2.17. Động cơ 1 chiều có hộp số................................................................ 22
Hình 2.18. Xylanh đẩy phôi tác động kép............................................................ 22
Hình 2.19. Băng tải. thảm................................................................................... 24
Hình 2.20. Băng tải xích...................................................................................... 25
Hình 2.21. Băng tải con lăn................................................................................. 25
Hình 2.22. Băng tải đứng.................................................................................... 25
Hình 2.24.Băng tải linh hoạt............................................................................... 26
Hình 2.25. Băng tải rung..................................................................................... 26
Hình 3.1 Cấu hình của một trạm PLC S7-300..................................................... 28
Hình 3.2: Một số CPU của PLC S7-300.............................................................. 29

Hình 3.3. Các loại modul mở rộng của S7-300................................................... 31
Hình 3.4 Cấu trúc của một bộ điều khiển PLC.................................................... 32
Hình 3.5. Giao diện làm việc của WinCC............................................................ 51
Hình 4.1. Thiết kế khung mô hình........................................................................ 55
Hình 4.2. Sơ đồ mạch động lực........................................................................... 56
Hình 4.3. Sơ đồ kết nối phần cứng PLC S7-300.................................................. 56
Hình 4.5. Giao diện giám sát Wincc.................................................................... 61
Hình 4.6. Chế tạo phần khung cơ khí.................................................................. 62
Hình 4.7.. Chế tạo băng tải vận chuyển thùng chứa........................................... 62
Hình 4.8. Chế tạo băng tải chính phân loại sản phẩm cao và trung bình............63
Hình 4.9. Chế tạo hệ thống van khí nén............................................................... 63


Hình 4.10. Chế tạo hệ thống rơ le trung gian..................................................... 64
Hình 4.11. Mô hình hoàn chỉnh........................................................................... 64


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 3.1. Các bộ soạn thảo trong trung tâm điều khiển ( Control Center).........52
Bảng 4.1. Cấu hình phần cứng PLC S7-300........................................................ 57
Bảng 4.2. Bảng khai báo địa chỉ vào ra PLC S7-300.......................................... 57


LỜI CẢM ƠN

Qua một thời gian nghiên cứu và thực hiện, đến nay em đã hoàn thành đồ
án tốt nghiệp với đề tài: "Thiết kế, chế tạo mô hình băng tải điều khiển phân loại
sản phẩm" do giảng viên Th.s. Trần Qúy Cao hướng dẫn đã được hoàn thiện.
Trong suốt thời gian nghiên cứu và thi công đề tài, em đã gặp không ít vướng
mắc nhất định và đã nhận được nhiều sự giúp đỡ nhiệt thành và quý báu.

Để hoàn thành bản đồ án tốt nghiệp đầu tiên cho phép em xin được bày tỏ
lòng biết ơn đến các thầy cô trong Khoa Điện -Cơ Điện tử - trường ĐH Phương
Đông đã truyền thụ những kiến thức quý báu và bổ ích trong thời gian học tập
tại trường, để giúp em có thể hoàn thành đồ án tốt nghiệp và nền tảng kiến thức
chuyên môn vững chắc sau khi tốt nghiệp và tự tin khi tìm việc sau khi ra
trường.
Em xin được trân trọng cảm ơn Th.s. Trần Qúy Cao cô đã luôn tận tình
giúp đỡ, chỉ đạo, cung cấp tài liệu và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong
suốt quá trình nghiên cứu tìm hiểu và xây dựng đồ án tốt nghiệp này.
Xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của những người bạn, người thân,
chúng con xin được cảm ơn bố mẹ, anh chị đã luôn động viên chúng con trong
suốt thời gian học tập cũng như xây dựng đồ án này.
Xin được gửi tới lời cảm ơn sâu sắc nhất!
......................... ngày..... tháng.... năm...........
Sinh viên thực hiện
Đặng Thái Dương
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

1. 1. Lý do chọn đề tài.
Để theo kịp xu thế công nghiệp hóa – hiện đại hóa một cách bền vững và an
toàn nhất, tiện lợi cho việc vận hành, sửa chữa khi hỏng hóc và đảm bảo chất lượng


sản phẩm nằm trong phạm vi cho phép. Hơn nữa thuận tiện cho việc mở rộng và phát
triển trong tương lai.
Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn đó, với kiến thức đã được học tại trường là một
sinh viên ngành cơ điện tử, thông qua việc thiết kế đồ án giúp chúng tôi bước đầu có
những kinh nghiệm về lập trình PLC.
Chính vì vậy, em đã nhận đề tài: “Thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống phân loại

sản phẩm trên băng tải theo chiều cao,”.
1.2. Mục tiêu.
- Chế tạo thành công mô hình phân loại sản phẩm theo chiều cao
- Sử dụng PLC S7-300 để xây dựng chương trình điều khiển.
- Thiết kế giao diện giám sát, điều khiển trên WinCC.
- Mô hình hoạt động ổn định, linh hoạt.
1.3. Phương pháp nghiên cứu.
Chế tạo mô hình thật nên em gặp nhiều khó khăn trong việc thiết kế, chế tạo vào
kết nối sản phẩm với bộ PLC S7- 300. Các phương pháp chủ yếu:
- Phương pháp mô phỏng, thiết kế trên lý thuyết: em đã thực hiện thiết kế và chế
tạo sản phẩm.
- Phương pháp thực hành: Song song với việc nghiên cứu lý thuyết em đã thiết
kế và kiếm tra lý thuyết trên sản phẩm thật.
- Phương pháp tính toán: Tính toán lựa chọn các linh kiện, từ thực nghiệm điều
chỉnh các thông số cho phù hợp công nghệ.
1.4. Cấu trúc đề tài.


Ngoài phần mở đầu, đề tài gồm 5 chương:
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI.
CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG
BĂNG TẢI.
CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-300
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH BĂNG TẢI PHÂN LOẠI
SẢN PHẨM.
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.
1.5. Bài toán điều khiển
Mô hình có hai băng tải và có ba loại sản phẩm khác nhau về kích thước. Đây
chính là đặc điểm mà chúng em sử dụng để phân loại và đếm sản phẩm.Qua kích
thước của sản phẩm mà chúng 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 hai (băng tải di chuyển
hộp) hoạt động. Ở phía cuối băng tải một ( băng tải phân loại sản phẩm) có đặt một
cảm biến khi cảm biến nhận biết có hộp băng tải một dừng lại và băng tải hai hoạt
động. Đồng thời các cảm biến, xy lanh gạt cũng hoạt động
- Ta sắp xếp cảm biến với xy lanh lần lượt theo thứ tự cao-trung bình-thấp.Khi có
sản phẩm cao đi qua Cảm biến quang nhận tín hiệu đưa về PLC S7-300, xy lanh sẽ
được đưa ra đẩy sản phẩm xuống máng đựng sản phẩm và đi về vị trí ban đầu. Đối với
sản phẩm trung bình cũng tương tự như vậy. Sản phẩm thấp dễ dàng đi qua 2 cảm biến
cao và trung bình được đưa về cuối băng tải và rơi vào hộp chứa. Khi hộp chứa chứa
được ba sản phẩm thì băng tải một dừng, băng tải thứ hai di chuyển đưa hộp chứa tiếp
theo đến. Hệ thống hoạt động như ban đầu. Để hệ thống dừng hoạt động ta ấn nút stop.
1.6. Phân tích các phương án điều khiển
1.6.1. Sử dụng PLC.
PLC-Programmable Logic Controller là bộ điều khiển logic khả trình (lập trình
được). Khởi thuỷ ban đầu PLC chỉ có chức năng điều khiển logic , tức là điều khiển
on- off như các relay. PLC hiện đại như bây giờ có khả năng điều khiển PID và điều
khiển mờ..v..v. PLC cho phép mở rộng thêm các module vào/ra nên có khả năng quản
lý một


hệ thống lớn trong nhà máy. Do vậy PLC ứng dụng để điều khiển một hệ thống sản
xuất lớn (so với vi xử lý) và có đặc tính động học chậm (so với vi xử lý) như điều
khiển mức nước, áp suất, lưu lượng ,nhiệt độ, tốc độ băng tải…v.v.
Đặc trưng của PLC hoạt động trong môi trường khắc nghiệt công nghiệp, yếu tố
bền vững thích nghi, độ tin cậy cao, tỉ lệ hư hỏng rất thấp, thay thế và hiệu chỉnh
chương trình dễ dàng, khả năng nâng cấp các thiết bị ngoại vi hay giao tiếp được với
các thiết bị thông minh khác như: máy tính, nối mạng, các modul mở rông tốt.
Từ các ưu điểm trên, hiện nay PLC đã được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực
khác nhau trong công nghiệp như:

-Hệ thống nâng vận chuyển.
-Dây chuyền đóng gói.
-Các robot lắp ráp sản phẩm.
-Điều khiển hệ thống đèn giao thông.
1.6.2. Sử dụng Vi xử lý.
Vi xử lý là bộ xử lý tín hiệu, có thể nhận tín hiệu vào, tính toán, xử lý, xuất tín
hiệu ra. Vi xử lý ứng dụng để thực hiện các thuật toán điều khiển yêu cầu khối lượng
tính toán lớn (so với PLC) cho các đối tượng có đặc tính động học nhanh (so với PLC )
như điều khiển dòng điện, mô men, tốc độ động cơ , điều khiển các mạch điện tử (tín
hiệu hoặc công suất)..v.v.
Ưu điểm:
-Vi điều khiển có khả năng điều khiển linh hoạt theo mong muốn của người sử
dụng dựa vào phần mềm được viết.
-Khả năng thay đổi mã có thể thực hiện được.
-Hệ thống đơn giản hơn nhiều, kích thước nhỏ. Hơn nữa sẽ giảm được độ kém ổn
định do nhiều linh kiện gây ra.
-Có thể thay đổi, thêm chức năng bằng cách thay đổi phần mềm. Ngày nay VXL
được ứng dụng rất nhiều trong cuộc sống của con người.
Xuất phát từ yêu cầu điều khiển trong đề tài và ưu điểm của PLC mà chúng em
đã chọn PLC S7-300 làm bộ điều khiển cho “Mô hình hệ thống phân loại sản phẩm
theo chiều cao” của mình.


CHƯƠNG 2
TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG BĂNG TẢI

2.1. Tổng quan về dây chuyền công nghệ
Ngày nay cùng với sự phát triển của các nghành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện
tử mà trong đó khiển tự động đóng vai trò hết sức quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa
học kỹ thuật, quản lý, công nghiệp tự động hóa, cung cấp thông tin.

- Một số dây truyền ngoài công nghiệp:
+Dây truyền phân loại và đóng gói sữa

Hình 2.1: Dây truyền phân loại và đóng thùng sữa
+ Dây truyền phân loại bia

Hình 2.2: Dây truyền phân loại bia.
Do đó chúng ta phải nắm bắt và vận dụng nó một cách có hiệu quả nhằm góp
phần vào sự phát triển của nền khoa học thế giới nói chung và trong sự phát triển điều
khiển tự động nói riêng. Xuất phát từ những đợt đi thực tập tốt nghiệp tại nhà máy, các
khu công nghiệp và tham quan các doanh nghiệp sản xuất đã thấy được khâu được tự
động hóa trong quá trình sản xuất. Một trong những khâu tự động trong dây chuyền
sản xuất


tự động hóa đó là số lượng sản phầm sản xuất ra được các băng tải vận chuyển và sử
dụng hệ thống nâng gắp phân loại sản phẩm.
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 còn sử dụng nhân
công, chính vì vậy nhiều khi cho ra năng suất thấp chưa đạt hiệu quả. Từ những điều
đã được nhìn thấy trong thực tế cuộc sống và những kiến thức mà em đã được học ở
trường nên muốn tạo ra hiệu suất lao động lên gấp nhiều lần, đồng thời vẫn đảm bảo
được độ chính xác cao về kích thước. Nên em đã quyết định thiết kế và thi công một
mô hình sử dụng băng truyền để phân loại sản phẩm vì nó rất gần gũi với thực tế, vì
trong thực tế có nhiều sản phẩm được sản xuất ra đòi hỏi phải có kích thước tương đối
chính xác và nó thật sự rất có ý nghĩa đối với em, góp phần làm cho xã hội ngày càng
phát triển mạnh hơn, để xứng tầm với sự phát triển của thế giới.
2.2. Sự phát triển của hệ thống phân loại sản phẩm.
Từ thời xa xưa con người đã biết phân loại các sản phẩm không những phục vụ
cho sinh hoạt mà còn phục vụ cho công việc buôn bán và trao đổi hàng hóa. Nhưng

những sự phân biệt này còn thô sơ và dùng sức người là chính. Khi nền kinh tế phát
triển cùng với sự bùng nổ về khoa học kỹ thuật thì con người đã biết áp dụng khoa học
công nghệ vào sản xuất để máy móc thay thế dần cho sức lao động. Chính vì thế mà
các loại hình phân loại sản phẩm cũng phát triển mạnh mẽ.
Phân loại sản phẩm là một bài toán đã và đang được ứng dụng rất nhiều trong
thực tế hiện nay. Dùng sức người, công việc này đòi hỏi sự tập trung cao và tính lặp lại
nên các công nhân khó đảm bảo được sự chính xác trong công việc. Chưa kể đến có
những phân loại dựa trên các chi tiết kĩ thuật rất nhỏ mà mắt thường khó có thể nhận
ra. Điều đó sẽ ảnh hưởng trự tiếp tới chất lượng sản phẩm và uy tín của nhà sản xuất.
Vì vậy, hệ thống tự động nhận dạng và phân loại 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. Tuy
nhiên có một đặc điểm chung là chi phí cho các hệ thống này khá lớn, đặc biệt đối với
điều kiện của Việt Nam. Vì vậy hiện nay đa phần chỉ được áp dụng trong các hệ thống
có yêu cầu phân loại phức tạp, còn một lượng rất lớn các doanh nghiệp Việt Nam vẫn
sử dụng trực tiếp


sức lực con người để làm việc. Bên cạnh các băng chuyền sản phẩm thì một yêu cầu
cao hơn được đặt ra đó là phải có hệ thống phân loại sản phẩm.
2.3. Các hệ thống phân loại sản phẩm.
Có rất nhiều dạng phân loại sản phẩm tùy theo yêu cầu của nhà sản xuất như:
+Phân loại sản phẩm kim loại.
+Phân loại sản phẩm theo kích thước .
+Phân loại sản phẩm theo màu sắc.
+Phân loại sản phẩm theo khối lượng.
+Phân loại sản phẩm theo mã vạch.
+Phân loại sản phẩm theo hình ảnh.
+Phân loại sản phẩm theo vật liệu.
Một số mô hình phân loại sản phẩm:

+Phân loại sản phẩm theo kích thước.
Phân loại sản phẩm theo kích thước : dùng sensor cảm biến kích thước. Giả sử
phân biệt ba loại sản phẩm cao, thấp, trung bình, khi tín hiệu điều khiển chạy trên băng
truyền nếu là sản phẩm cao thì cảm biến cao tác động đẩy sản phẩm vào ô thứ 1 của
băng truyền. Nếu là sản phẩm trung bình thì cảm biến trung bình tác động đẩy sản
phẩm vào ô thứ 2 của băng truyền. Còn sản phẩm thấp đi đến cuối băng tải.

Hình 2.3 Mô hình phân loại sản phẩm theo kích thước.


+ Phân loại sản phẩm kim loại: Thiết bị cho phép phân loại với 2 loại vật liệu cơ
bản: kim loại và phi kim. Các vật mẫu khác nhau chạy trên băng tải sẽ được nhận biết
bằng cảm biến tiệm cận loại điện từ và điện dung, sau đó được đẩy ra các khay tương
ứng bằng các xylanh khí và cảm biến định vị trí khay.

Hình 2.4: Mô hình phân loại sản phẩm theo vật liệu
+Phân loại sản phẩm theo màu sắc:
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 tỉ lệ phản chiếu của một màu chính. Được phản xạ
bởi các màu khác nhau theo các màu của đối tượng. Bằng cách sử dụng công nghệ lọc
phân cực đa lớp gọi là FAO (góc quang tự do), cảm biến E3MC phát ra màu đỏ, xanh
lá cây và màu xanh sáng trên một trục quang học đơn. E3MC sẽ thu ánh sáng phản
chiếu của các cảm biến nhận và xử lý tỷ lệ các màu xanh lá cây, đỏ, xanh lam của ánh
sáng để phân biệt màu sắc của vật cần cảm nhận.
2.4. Tìm hiểu các phần tử sử dụng trong hệ thống
2.4.1. Sơ đồ khối tổng quát

Hình 2.5. Sơ đồ khối tổng quát
2.4.2. Tìm hiểu về khối nguồn
2.4.2.1. Khối nguồn.
Bộ nguồn 1 chiều.
Bộ nguồn 1 chiều 24 VDC đươc dùng để cấp nguồn hoạt động cho các khối tín
hiệu vào/ra, khối xửa lý trung tâm PLC, khối cơ cấu chấp hành.
Hiện nay trong công nghiệp có rất nhiều ứng dụng dùng điện áp một chiều do
những ưu điểm vượt trội của nó. Điện áp một chiều được sử dụng trong các máy vận
chuyển. Trong truyền động máy cắt gọt, trong giao thông đường sắt, ô tô chạy điện, xe
rùa bốc dỡ hàng, trong kỹ thuật điện hóa... Động cơ một chiều có mômen mở máy lớn,
điều chỉnh trơn được tốc độ và rất đa dạng trong việc lựa chọn công suất.
Tuy nhiên việc dùng động cơ điện một chiều có một số hạn chế là dòng điện một
chiều không sử dụng rộng rãi, chế tạo phức tạp, cồng kềnh. Do đó để có được dòng
điện một chiều ta phải biến đổi từ dòng điện xoay chiều được dùng rộng rãi nhờ
"nguồn ổn áp một chiều"
Nguồn ổn áp một chiều là một điện biến dòng điện xoay chiều tần số 50Hz
thành dòng điện một chiều có điện áp tùy ý dựa vào yêu cầu của phụ tải. Điện áp đầu
ra có thể giữa cố định trong một khoảng điện áp nào đó nhờ vào tín hiệu xung điều
khiển Tranzitor. Mạch ổn áp gồm 4 phần chính sau:
+ Biến áp: Biến đổi điện áp từ lưới điện 220V tần số 150Hz thành điện áp thấp
(6V, 9V, 12V, 24V...) phù hợp với đầu vào của bộ chỉnh lưu bán dẫn.
+ Chỉnh lưu: Là bộ biến đổi điện áp xoay chiều ở đầu vào thành điện áo một
chiều ở đầu ra ở độ nhấp nhô phụ thuộc vào sơ đồ chỉnh lưu.
+ Bộ lọc: Là bộ lọc bớt thành phần sóng hài bậc cao của điện áp chỉnh lưu nhằm
san phẳng điện áp chỉnh lưu.


+ Mạch ổn áp: là mạch để duy trì điện áp tải ở một khỏang nhất định phụ tải thay
đổi đột ngột.
* Sơ đồ tổng quát của mạch cấp nguồn

Mạch chỉnh
lưu

Biến áp

Mạch lọc

Mạch ổn áp

Hình 2.6. Nguyên lý bộ nguồn một chiều.
Yêu cầu của mô hình với các đầu vào PLC và cảm biến sử dụng điệp áp 24V -DC
nên ta chọn bộ nguồn AC - DC có đầu ra ở mức phù hợp để cấp cho các thiết bị trong
mô hình .
Trong mô hình ta sử dụng bộ nguồn Miwi S- 60-24.
Thông số kỹ thuật:
Input

Ouput

115 VAC

2A

230 VAC
50/60 Hz

1A

+24 VDC

2.5A

Hình 2.7. Bộ nguồn 24 VDC
Nguồn khí nén.
Nguồn khí nén được cung cấp cho các phần tử chấp hành hoạt động bằng khí
nén
.

Trong công nghiệp, tùy theo quy mô sản xuất, người ta thường xây dựng một vài

trạm khí nén phục vụ sản xuất với các mục đích khác nhau.
Yêu cầu tối thiểu trong công nghiệp, khí nén cũng phải được xử lý sơ bộ đảm bảo
các tiêu chuẩn:
- Áp suất ổn định.
- Khô và Không lẫn bụi bẩn.
Các tiêu chuẩn này mới chỉ đáp ứng các yêu cầu chung và được dùng trong các
công việc như làm sạch môi trường, sản phẩm, bơm hơi…


Để một hệ thống khí nén làm việc bền vững, liên tục và tin cậy, nguồn khí nén
cần phải được tăng cường ổn định về áp suất, phun dầu bôi trơn cho các phần tử
điều khiển, cơ cấu chấp hành…
Kết luận: Nhóm chúng em chọn cơ cấu sinh lực bằng xylanh khí nén để tạo ra
lực đẩy các cơ cấu kẹp chai dẫn động cơ vặn nắp... sử dụng cơ cấu xy lanh tác động
hai chiều (tác đông kép). Dùng van tiết lưu 2 chiều để điều khiển lực tác động và tốc
độ của các xi lanh hợp lý. Chúng em chọn van 5/2 để điều khiển xilanh tác động kép
và dùng van 2/2 để khóa nguồn khí bởi vì nó có ưu điểm là.
- Thực tế trong công nghiệp.
- Giá thành hợp lý.

- Sử dụng đơn giản dễ tìm mua, thông dụng trên thị trường.
Để tiện lợi trong qua trình thiết kế để tiết kiệm chi phí để thử nghiệm lắp đặt và
chạy thử các cơ cấu chấp hành khí nén chúng em đã thiết kế một số bình tích áp tận
dụng từ những chai nước ngọt 1,5l để sản phẩm chạy ổn định có một máy nén khí và
bộ điều hòa phục vụ sẽ tốt và ổn định hơn nhiều.

Hình 2.8. Bình tích áp.
2.4.3. Tìm hiểu các phần tử khối vào ra (I/O)
Khối vào ra có nhiệm vụ chuyển các tín hiệu từ bên ngoài vào các khối xử lý
trung tâm PLC, đồng thời nhận các lệnh gửi ra từ PLC để thực hiện các chức năng
khác.Khối vào gồm các cảm biến,các nút ấn,các công tắc hành trình. Các đầu ra của
khối là đầu điều khiển chuyển động của: băng tải,xy lanh.


2.4.3.1. Cảm biến
Trong mô hình chúng em lựa chọn cảm biến quang loại 3 dây để phát hiện vật
thể vì những ưu điểm sau:
- Phát hiện vật thể nhưng không cần tiếp xúc với vật thể đó (Phát hiện từ xa)
- Phát hiện được từ khoảng cách xa
- Ít bị hao mòn, có tuổi thọ và độ chính xác, tính ổn định cao
- Phát hiện nhiều vật thể khác nhau
- Thời gian đáp ứng nhanh, có thể điều chỉnh độ nhạy theo ứng dụng.
Cảm biến quang.
Cảm biến quang ứng dụng gồm 2 loại chính là cảm biến quang thu phát và cảm
biến quang gương phản xạ. Cảm biến quang thu phát chung được cấu tạo gồm một led
hồng ngoại thu và một led hồng ngoại phát. Khi có vật thể tác động vào vùng phát tia
sẽ làm phản xạ lại ánh sáng tác động vào led thu. Lúc này led thu sẽ tác động vào
transistor cho tín hiệu ra.
Cảm biến quang gương phản xạ cũng gồm led hồng ngoại thu và phát như
quang thu phát nhưng hoạt động thì ngược lại. Khi có vật thể tác động vào vùng phát

sẽ làm chắn ánh sáng từ led hồng ngoại phát không cho đi qua gương phía đối điện để
đến led hồng ngoại thu thương dùng cho những vật có màu tối, màu đen có tính chất
hấp thụ ánh sáng nhiều.
*Đầu ra của cảm biến.
Ngày nay, hầu hết cảm biến cảm ứng đều có đặc điểm đầu ra transistor có logic
NPN hoặc PNP. Những loại này còn được gọi là kiểu DC-3 dây.

Hình 2.9. Đầu ra của cảm biến kiểu DC-3 dây


Cảm biến được chia theo chế độ hoạt động thường mở (NO) và thường đóng
(NC) mô tả tình trạng có tín hiệu đầu ra của cảm biến sau khi có hoặc không phát hiện
được vật.
* Với đầu ra transistor có logic NPN:
- Thường mở: Tín hiệu điện áp thấp khi phát hiện ra vật. Tín hiệu điện áp cao khi
không có vật.
- Thường đóng: Tín hiệu thấp khi không có vật. Tín hiệu cao khi phát hiện ra vật.
* Với đầu ra transistor có logic PNP:
- Thường mở: Tín hiệu điện áp cao khi phát hiện ra vật. Tín hiệu điện áp thấp khi
không có vật.
- Thường đóng: Tín hiệu cao khi không có vật. Tín hiệu thấp khi phát hiện ra vật.

Hình 2.10. Cảm biến thu phát quang.
2.4.3.2. Nút nhấn
Nút ấn còn gọi là nút điều khiển là 1 loại khí cụ điện điều khiển bằng tay, dùng
để điều khiển từ xa các khí cụ điện đóng cắt bằng điện từ, điện xoay chiều điện 1 chiều
hạ áp, các dụng cụ báo hiệu và cũng để chuyển đổi các mạch điện điều khiển, tín hiệu
liên động bảo vệ...
Nút ấn thường dùng để khởi động, dừng và đảo chiều quay các động cơ điện
bằng cách đóng cắt cuộn dây nam châm điện của công tắc tơ, khởi động từ. Cấu tạo và

nguyên lý làm việc.
Nút ấn gồm hệ thống lò xo, hệ thống các tiếp điểm thường mở và thường đóng
và vỏ bảo vệ, khi tác động vào nút ấn, các tiếp điểm chuyển trạng thái và khi không
còn tác động, các tiếp điểm trở lại trạng thái ban đầu


.
Hình 2.11. Nút ấn điều khiển
2.4.3.3. Rơle trung gian
Rơ le trung gian nhận tín hiếu từ LPC điều khiển động cơ và 2 xi lanh phân loại
sản phẩm.
Thông số kỹ thuật của rơle trung gian như sau:
- Rơle trung gian loại cắm đế, kích thước 36 x 28 x 21.5mm
- Có loại 2,3 hoặc 4 cặp tiếp điểmn với dòng tải lên tới 10A
- Có model có đèn báo, có đi ốt chống xung ngược...
- Tuổi thọ tiếp điểm cao, số lần đóng cắt lớn

Hình 2.12. Rơ le trung gian.
2.4.3.4. Van điện khí nén 5/2.
Công dụng có tác dụng điều khiển xy lanh đi ra đi về.


Hoạt động của van như sau : Khi chưa cấp khí vào cửa điều khiển 14, dưới tác
dụng của lực lò xo van hoạt động ở vị trí bên phải, lúc đó cửa số 1 thông với cửa số 2
và cửa 4 thông với cửa 5, cửa số 3 bị chặn. Khi ta cấp khí vào cửa điều khiển 14 van
5/2 đảo trạng thái làm cửa 1 thông với cửa 4, cửa 2 thông với cửa 3 và cửa 5 bị chặn.

Hình 2.13. Van điện khí nén 5/2.
2.4.4. Khối xử lý trung tâm PLC
Là bộ điều khiển logic lập trình PLC S7-300 của hãng SIEMENS. Có vai trò

quan trọng nhất trong toàn bộ hệ thống, có nhiệm vụ điều khiển, giám sát mọi hoạt
động của dây chuyền. PLC giao tiếp 2 chiều với khối vào ra và khối điều khiển. Đồng
thời PLC cũng giao tiếp một chiều với cơ cấu chấp hành để điều khiển động cơ thực
hiện các lệnh của chương trình điều khiển.
Trong mô hình ta sử dụng bộ PLC S7-300 CPU 314 1AF10-0AB0, SM 3231BH01-0AA0

Hình 2.14. PLC S7-300 CPU314.


2.4.5. Khối cơ cấu chấp hành
2.4.5.1. Động cơ
 Động cơ điện xoay chiều

Hình 2.15. Động cơ xoay chiều.
* Ưu điểm của động điện cơ xoay chiều:
+ Ít phải bảo dưỡng do không có cổ góp.
+ Kết cấu bền vững.
+ Khả năng điều khiển tốc độ quay đa dạng.
+ Dùng nguồn trực tiếp từ lưới, sử dụng dể dàng.
+ Cấu tạo đơn giản, giá thành rẻ.
* Nhược điểm của động cơ điện xoay chiều:
+ Khi dùng trọng tải lớn thì chịu quá tải kém.
+ Luôn vận hành gắn với hệ thống xoay chiều có sẵn.
+ Cấu trúc điều khiển phức tạp khó mô tả toán học.
 Động cơ điện một chiều

Hình 2.16. Động cơ một chiều.


* Ưu điểm của động cơ điện một chiều:

+ Điều chỉnh tốc độ dễ dàng mà không ảnh hưởng tới điện áp cung cấp. Dễ dàng
điều chỉnh tốc độ hơn động cơ xoay chiều.
+ Có thể dùng làm động cơ điện hay máy phát điện trong những điều kiện làm
việc khác nhau.
+ Có momen khởi động và làm việc lớn ổn định khi tải thay đổi.
+ Chịu quá tải tốt moment khởi động lớn ổn định về tốc độ.
* Nhược điểm của động cơ điện một chiều:
+ Là phức tạp về phần đều khiển và khó khăn khi bảo trì bảo dưỡng.
+ Cấu tạo của động cơ điện một chiều cũng phức tạp hơn.
Trong mô hình chúng em chọn động cơ điện một chiều kích từ độc lập bằng
nam châm vĩnh cửu có thêm hộp số để sử dụng để làm động cơ kéo băng tải vì tính
thuận tiện và công suất nhỏ dễ kiếm trên thị trường.

Hình 2.17. Động cơ 1 chiều có hộp số.
2.4.5.2. Xylanh
Cơ cấu chấp hành có nhiệm vụ biến đổi năng lượng khí nén thành năng lượng cơ
học. Cơ cấu chấp hành có thể thực hiện chuyển động thẳng. Hoạt động một cách chính
xác, dễ thay đổi lực nên chọn để đẩy sản phẩm.

Hình 2.18. Xylanh đẩy phôi tác động kép.


2.4.5.3. Van tiết lưu.
Van tiết lưu được sử dụng với mục đích điều chỉnh tốc độ của cơ cấu chấp hành.
Trong thực tế, thường có yêu cầu khác nhau về tốc độ đối với các hành trình của cơ
cấu chấp hành nhằm đáp ứng về công nghệ và năng suất.
Vì vậy van tiết lưu hai chiều ít được sử dụng độc lập mà thường được sử dụng
kèm theo với van một chiều hoặc được chế tạo tích hợp trong cùng một vỏ để có một
tiết lưu một chiều.

Van tiết lưu 2 chiều

Van tiết lưu 1 chiều

2.4.6. Băng tải.
Một hệ thống đang được sử dụng nhiều trong các nhà máy cơ sở sản xuất tiết
kiệm sức lao động, nhân công, thời gian và tăng hiệu quả rõ rệt đó chính là băng tải,
băng chuyền.
Hiểu một cách đơn giản nhất thì có thể hiểu băng tải là một cơ chế hoặc máy có
thể vận chuyển một tải đơn (thùng carton, hộp, túi …) hoặc số lượng lớn vật liệu (đất,
bột, thực phẩm …) từ một điểm A đến điểm B.
Định nghĩa chuyên nghiệp hơn thì hệ thống băng tải là thiết bị chuyển tải có tính
kinh tế cao nhất trong ứng dụng vận chuyển hàng hóa, nguyên vật liệu trong sản xuất
với mọi khoảng cách .
Vậy hệ thống băng chuyền là một trong những bộ phận quan trọng trong dây
chuyền sản xuất, lắp ráp của các doanh nghiệp, nhà máy. Góp phần tạo nên một môi
trường sản xuất năng động, khoa học và giải phóng sức lao động mang lại hiệu quả
kinh tế cao.
2.4.6.1. Cấu tạo của băng tải.
* Thành phần cấu tạo
- Một động cơ giảm tốc trục vít và bộ điều khiển kiểm soát tốc độ.
- Bộ con lăn, truyền lực chủ động.


- Hệ thống khung đỡ con lăn.
- Hệ thống dây băng hoặc con lăn.
bền. 2.4.6.2. Vật liệu làm băng tải.
Có thể làm từ những vật liệu sau.
- Lưới: chịu được nhiệt, ít bị ăn mòn, ít chịu ảnh hưởng của môi trường, nhẹ nhàng,
- Dạng thảm: bên trong phía tiếp xúc với trục truyền chuyển chiếm 3/4 bề dầy băng

tải là vật liệu làm bằng lớp in được tết với nhau bên ngoài có phủ lớp silicol dầy 1/4 bề
dầy băng tải, giá thành cao được nhập ngoại được sử dụng trong máy móc đòi hỏi độ
chính xác cao và yêu cầu công nghệ cao.
- Ngoài ra còn làm bằng vật liệu khác như: Da, sợi kết thành, vải, …
- Kích thước băng tải: Bề dầy từ 2mm – 15mm, thông thường khi tháo lắp hoặc
thay thế thì các máy móc, thiết bị thường đi kèm các thiết bị gas lắp riêng. Tất cả các
băng tải khi dường máy đều có động cơ để kéo trùng băng tải để bảo vệ băng tải không
bị giãn, không bị nứt hoặc căng bề mặt.
2.4.6.3. Phân loại và quy mô sử dụng.
* Từ cầu tạo và chức năng của băng tải được phân thành các loại chính sau
-Băng tải dạng thảm: lắp đặt dễ dàng.

Hình 2.19. Băng tải. thảm