Thiết kế và chế tạo mô hình hệ thống đóng sản phẩm và dán nhãn

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ
CHUYÊN NGÀNH: CƠ ĐIỆN TỬ

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH HỆ
THỐNG ĐÓNG SẢN PHẨM VÀ DÁN NHÃN

Người hướng dẫn: PGS. TS. TRẦN XUÂN TÙY
Sinh viên thực hiện: TRẦN THANH TẤN
Số thẻ sinh viên: 101120367
Lớp: 12CDT2
Sinh viên thực hiện: NGUYỄN ANH ĐÀO
Số thẻ sinh viên: 101120338
Lớp: 12CDT2

Đà Nẵng, 06/2017


.
101120367

12CDT2

.
các

-

.
PLC S7-1200.
PLC
S7-1200.

-

.

Nghiên

dùng S7-1

C
C

R
L
.
T
-1200.

U
D


Ban giám

tình

trình này phá

C
C

C (Program Logic Control

R
L
.
T

khác nhau.
nhau,

U
D

và dán nhãn

20 tháng 5

i

.


do chúng

và thu

.

dung

C
C

R
L
.
T

U
D

ii


i
ii
iii
v
ix

C
C

Trang

R
L
.
T

g 1 T NG QUAN V DÂY CHUY N CÔNG NGH .............................. 1
1.1 Nhi m c

tài ................................................................................................ 2

1.1.1. Yêu c u thi t k ......................................................................................... 2
1.1.2. Gi i h

U
D

tài ........................................................................................... 3

1.2. Các ch

a h th ng ............................................................... 3

1.3. Các thi t b chính trong dây chuy n ............................................................. 3
1.3.1.

c ............................................................................................ 3
............10

1.3.3.

m t c .................................................................................... 12

1.3.4. Relay ........................................................................................................ 15
1.3.5.

khí ..................................................................................... 15

1.3.6. Xylanh ..................................................................................................... 17
1.3.7.Van ti t

19

1.3.8.C m bi n ti m c n

.

1.3.9. C m bi n kho ng cánh E3F1.3.10. Nút nh

.

.

...

1.3.11.Ngu n nuôi h th

.
iii

20


1.3.12. Puly GT2

...

...

1.3.13.
1.3.14. Tr c n i
1.4. Nguyên lý ho

..
ng c a dây chuy n ......................................................... 26

2 THI T K MƠ HÌNH .......................................................................... 27
2.1. Các cơng ngh trên dây chuy n................................................................... 27
2.1.1. Cánh tay Robot g p s n ph m: ................................................................ 17
2.1.2.Dây chuy

p ............................................................................... 31

2.1.3. Dây chuy n dán nhãn .............................................................................. 40
2.2. Mơ hình h th ng .......................................................................................... 43
2.2.1. Mơ hình mơ ph ng .................................................................................. 43
2.2.2. M t s hình nh th c t ........................................................................... 48

H TH

C
C

R
L
.
T

T NG QUAN V SIMATIC S7-1200, THI T K VÀ XÂY D NG
U KHI N .................................................................................... 31

3.1. T ng quát v PLC ......................................................................................... 31

U
D

3.1.1. Gi i thi u v PLC .................................................................................... 31
3.2. C u hình ph n c ng ..................................................................................... 52
3.2.1. C

n............................................................................. 53

3.2.2. Các modul trong PLC .............................................................................. 55
3.2. C u truc b nh ............................................................................................ 57
3.2.1.

................................................................................... 57

3.2.2. Vùng tham s ........................................................................................... 57

3.2.3. Vùng d li u ............................................................................................ 57
3.2.4.

ng ........................................................................................ 57

3.3. Nguyên t c làm vi c c a CPU...................................................................... 58
3.4. Ngôn ng l p trình c a PLC S7-1200 ......................................................... 58
3.5. Thi t k , xây d ng h th

u khi n .................................................... 63

3.5.1. Yêu c u ..................................................................................................... 63
3.5.2. Gi i thi u v quy trình cơng ngh ............................................................ 63
iv


3.5.3.

....................................................................................... 67

K T LU N ........................................................................................................... 68
T ng k t ................................................................................................................. 68
H n ch

tài ........................................................................................................ 68

ng phát tri n .................................................................................................... 68

..

...

.

69
70

C
C

R
L
.
T

U
D

v


HÌNH 1.1
HÌNH 1.2

42BYGH40-01

HÌNH 1.3
HÌNH 1.4
HÌNH 1.5
HÌNH 1.6

n áp c p cho cu n dây Stator

HÌNH 1.7 Modun TB6560
HÌNH 1.8
HÌNH 1.9

KGC-3448 GGM

R
L
.
T

HÌNH 1.10
HÌNH 1.11 Relay
HÌNH 1.12
HÌNH 1.13 Van khí nén 5/2
HÌNH 1.14 Xylanh

U
D

HÌNH 1.15
HÌNH 1.16 Xylanh khí nén MHF2-8DR
HÌNH 1.17
HÌNH 1.18
HÌNH 1.19
HÌNH 1.20

C
C

-DS10C2

HÌNH 1.21
HÌNH 1.22
HÌNH 1.23 Puly GT2
HÌNH 1.24 Puly
vi


HÌNH 1.25
HÌNH 2.1 Cánh tay Robot
HÌNH 2.2
HÌNH 2.3
HÌNH 2.4
HÌNH 2.5
HÌNH 2.6
HÌNH 2.7 Dây chuy

p hình b ng

HÌNH 2.8
HÌNH 2.9
HÌNH 2.10

u

HÌNH 2.11

lanh

C
C

HÌNH 2.12

R
L
.
T

HÌNH 2.13 Máy dán nhãn GT-08
HÌNH 2.14

U
D

HÌNH 2.5
HÌNH 2.16
HÌNH 2.17
HÌNH 2.18
HÌNH 2.19
HÌNH 2.20 Cánh tay Robot
HÌNH 2.21
HÌNH 2.22

u dán nhãn

HÌNH 2.23
HÌNH 2.24
HÌNH 3.1 PLC S7-1200
HÌNH 3.2

-1200

HÌNH 3.3
vii

-120Z


HÌNH 3.4

CPU

HÌNH 3.5

S7-1200

HÌNH 3.6
HÌNH 3.7

C
C

R
L
.

T

U
D

viii


PLC: Program Logic Control
CPU: Central Processing -

C
C

R
L
.
T

U
D

ix


-

.

-

PLC S7-1200.
PLC
S7-1200.

-

.

C
C

R
L
.
T
-1200.

dùng S7-1

U
D

S
1


: T NG QUAN V DÂY CHUY N CƠNG NGH

.

o,

1.1.
1.1.1.

C
C

R
L
.
T

.

U
D

.

.

.

lý

Hình 1.1

h th ng

S
2


1.1.2.
-1

1.2 . Các ch

a h th ng

-

dán nhãn

-

cánh tay robot
dán nhãn

dán nhãn

C
C

-

R
L
.

T

trình.
-

khí

1.3.
1.3.1.

-

U
D
VDC.
-1.5A.

c có th xem là thi t b
các chuy

n áp thành

c liên t c.

S
3


Hình 1.2
1.

n

R
L
.

Tr c c
khi

C
C

42BYGH40-01

c liên t

u

T
U

c cung c p theo m t chu i tu n t thích h p. Tr ng thái quay c a tr c
tr c ti p v i chu i xung cung c p.
T

D

c a tr c quay ph thu c tr c ti p giá tr t n s c a các xung nh p

u khi n và b dài c a chuy
2.

mc

ng quay ph thu c s

u khi n.

c

Góc quay c

l thu n v i s

u khi n.

c momen toàn ph n (full torque) t
qu

ng
Chuy

c cung c
ng có kh

ng).
p l i các tr ng thái m t cách

u khi n v trí chính xác. V i nh

t

n 5% trong m

ng yên (khi dây
nh tin c y,

c có c p chính xác cao có sai s

c và sai s

u khi n k

ti p.
ng kh
tin c

ng, d

o chi u t i h o.
d ng ch

y tu i th c a

S
4


Góc quay c

l thu n v i s

u khi n.

c momen tồn ph n (Ml torque) t
qu

c cung c
Chuy

c

ng).

ng có kh

p l i các tr ng thái m t cách

u khi n v trí chính xác. V i nh

xác cao có sai s t

ng yên (khi dây
nh tin

c có c p chính

n 5% trong m

c và sai s này khơng gia

u khi n k ti p.
ng kh

ng, d

o chi u t i h o.

tin c

d ng ch

y tu i th c a

ph thu c vào tu i th c a ph n truy
ng c

ng v i các tín hi

u khi n vòng h

h

C
C

c m t ph m vi r ng giá tr t

u khi
n...

U
D

quay t l v i giá tr

ph thu c vào tu i th c a ph n truy

ng v i các tín hi

u khi n vịng h

u khi n th p.

ng b có giá tr r t th p khi mang t i

R
L
.
T

tr c ti p trên tr c.

n...

u khi n cung c p t b

u khi
it

t ns c

c

u khi n cung c p t b

u khi

it

ng

u khi n th p.
ng b có giá tr r t th p khi mang t i

tr c ti p trên tr c.
c m t ph m vi r ng giá tr t
c a

quay t l v i giá tr t n s

u khi n.
3.
Có th xãy ra tr ng thái c

ng n

u khi n thích

h p.

u khi n d

ng t i các giá tr t

r t cao.

4.
S
5


Theo các tài li u k -thu t hi n nay, chúng ta có 3 lo
cv

c:

u (PM stepper motor -

Permanent Magnet Stepper Motor )
ct d

i (VR stepper motor - Variable Reluctance

Stepper Motor).
p (Hybrid Stepper motor)

C
C

R

L
.
T

U
D
Hình 1.3
5.

G mm
ng s c t
ng (t ph ) do thanh
nam châm t o ra t o iành h th
ng s
c cb
vào c c nam.
Tính ch
ng c c c a thanh nam châm vinh c u có th
c c m úng
trong t

ng t o b

t ob

n dây qu n. C c tính c a t

ng

n) ph thu

qu n. Tính ch t c a c c t

i khi

Khi b trí thanh nam châm v nh c u có th quay t

n qua cu n dây d n.
n ng c a

S
6


n; ph n úng n

t trong t

ng t o b i ph n d y qu n ph n c m

Stator

C
C

Hình 1.4

R
L
.

T

U
D

Hình trên cho ta th y l c
v trí cân b ng ( t i v trí tr c t

o thành momen quay kéo ph n ng v

ng c a ph n ng và ph n c m th ng hàng).

c tính theo cơng th c sau :
M = 2RFn
Có th

c ho

ng quay t o b i h th

ng b , v i t
n áp c p tu n t vào các dây qu n trên các

c p c c l b trí liên ti p lân c n trên Stator.
6.
t pha, hai pha ho c nhi u pha. Khác
v

ng b

(l ng sóc m
th

ng là roto c a nó khơng có cu n dây kh
c kh

c kích thích ho

ng b

ng

n s . Roto c a
c kích thích

S
7


Hình 1.5

C
C

R
L
.
T

U

D
Hình 1.6

n áp c p cho cu n dây stator

a. Xung m t c c
Khi cung c p b i xung m t c
b i xung hai c
Chuy n m

n áp s bi

b. Xung hai c c

n áp s bi
i t +u

n t có th cung c

it

n +u> cịn khí cung c p

n -U.
u khi n cho c c cu n dây

stator theo t ng cu n riêng l hay theo t ng nhóm các cu n dây. Tr s và chi u c a
S
8

s ct

ng t ng F c

trí c a rotor ong khơng gian hồn tồn

ph thu

n cho các cu n dây.
V d : n u các cu n dây c

hình cung c p cho t ng cu n dây

riêng l theo trình t 1,2,3 ... m b i các xung m t c

có m v trí

nh trùng v i tr c c a các cu n dây (hình (a))
Trong th c t
thông và

ng s c t

ng b

ng t ng c

ng cung c

ng th i cho hai ho c

nhi u cu
v

ct

c s có v trí cân b ng trùng
ng t ng F .

Trên hình (b) s c t

ng F khi cung c

ng h p này hai hay nhi u cu
S ct
dây). Trong c

ng t

ng th i cho m t s ch n cu n

c cung c

ng t ng F khi cung c

nm

ng th i).

ng th i cho ba cu n dây (m t s l cu n

ng h p (cung c p cho m t s ch n cu n dây và cung c p cho

m t s l cu

ng

C
C

c s có m v trí cân b ng.

R
L
.
T

rotor
/m

N u cung c p theo th t m t s ch n cu n dây, r i m t s ch n cu n dây.

U
D

Ví d : 1 &2 - 2 - 2&3 - 3 . . . m thì s v trí cân b ng c a rotor s
N us

ng cu

cu n dây hay m t s l cu
N us
ch n - l - ch
S

cg

u khi

p

i (m t s ch n
i x ng.

ng cu

i (ví d

cg

i x ng .

c trong kho ng t

n 360° là :

u khi n theo trình t

K = m . nl . n2 . p

p

rotor.

S
9


V

c quay c a rotor trong khơng gian thì : a =360°

1.3.2. Modun TB6560
- Module TB6560 là module chuyên
-

Module TB6560 có
(1/8 và 1/16 step) .Các

các
set

: full step ,half step,vi

C
C

R
L
.

T

U
D

Hình 1.7 Modun TB6560

S
10


-

C
C

R
L
.
T

U
D

Hình 1.8

S
11

a. Kh i ngu n.
+ Modul TB6560
+

ra

12V-DC

áp 5V-DC

cho các

24V-DC

cho

còn

b. Kh i cách ly quang.
+ Cách ly tín

Driver

c. Kh i tín hi u

u khi n.

+
6 chân : EN-, EN+, CW-, CW+, CLK-, CLK+ .
EN-, EN+: Tín

cho phép/khơng cho phép modul
CW-,CW+: Tín
quay
CLK-, CLK+: Tín h xung
quay
2 chân
1
này, modul TB6560 cho phép
dùng tùy

là 0

.

+
các switch cho phép
dịng
qua
e. Kh i Driver
+

R
L
.
T

tín

d. Kh i thi t l p ch

ng

U
D
dùng

C
C

1.

các
góc

tùy

IC TB6560
f. Kh i

+

ng

4 chân: A+, A-, B+, B- cho phép

4

dây

1.3.3.

chính,

S
12


-

KGC-3448 GGM

-

.
60:1.

C
C

Hình 1.9

U
D

R
L
.
T

n ho
ng v

n quay.
b n:

KGC-3448 GGM
n m t chi u và là lo i linh ho t

nh t trong các lo
M
- Ph n ng hay Rotor.
- Nam châm t o t
ng hay Stator.
- C góp.
- Ch i than.
- Tr c motor.

S
13


Hình 1.10

C
C

R
L
.
T

U

D
vành góp.

Khi có m
c

b

n chày qua cu n dây qu n xung quanh m t lõi s t, c nh phía bên
ng b i m t l
ng lên, trong khi c
i di n l i b tác

ng b ng m t l
ng xu ng theo nguyên lý bàn tay trái c a Fleming. Các l c
ng quay lên cu
làm cho rotor quay
S
14