Báo cáo thực tập Robot HCMUTE

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO
□□&□□

BÁO CÁO THỰC TẬP
BỘ MÔN THỰC TẬP CẢM BIẾN VÀ TRÍ TUỆ NHÂN TẠO

GVHD: TS Nguyễn Phước Thọ

SVTH:
Võ Duy Cảnh (MSSV: 18146084)
Trần Văn Trọng
Trần Như Tiến
Thành phố Hồ Chí Minh, 10 Tháng 5 năm 2021


MỤC LỤC

1. Miêu tả dây chuyền sản xuất NGK và quy trình của 1 trạm trong dây
truyền sản xuất
• Dây chuyền sản xuất nước giải khát:
- Cấp phôi : các phôi của chai nhựa trượt trên ray để chuẩn bị vào quy trình
tạo hình chai nhựa.
- Thổi chai : phơi chai được tay gắp đưa vào máy thổi và khuôn để tạo
hình.
- Cấp chai: Các chai được đẩy trên băng chuyền.
- Xúc rửa : Nước được đưa vào vào các chai với một lực vừa đủ để không
làm hỏng hoặc biến dạng chai và được tháo bỏ nước trong chai để qua
cơng đoạn kế tiếp.
- Chiết rót, đóng nắp : nước giải khát sẽ được bơm vào chai qua ống bơm
đến một mức nhất định và nắp sẽ được đóng lại nhờ qua các tay kẹp và

tay vặn của máy. Công đoạn này chai sẽ di chuyển qua một hệ thống xử lí
ảnh để có thể đánh giá dung tích của chai xem đã đạt đủ tiêu chuẩn hay
chưa.


- Cấp chai vào hộp: sau khi đóng nắp, cứ mỗi 6 chai được đưa vào một hộp
để vận chuyển vào trạm đóng hộp.
- Đóng hộp: hệ thống máy khi nhận được hộp từ trạm vận chuyển sẽ đưa
vào bang chuyền đóng hộp và dán băng keo cho hộp .
• Quy trình trạm số 4 trong dây chuyền sản xuất:
2.

Điều chỉnh tốc độ hoạt động của băng tải trên màn hình (numerical
input).
Cấp phơi vào băng chuyền.
Nhấn On (motor) trên màn hình cảm ứng HMI kết hợp phơi chạm cảm
biến hồng ngoại (I1.1) để băng tải chạy, đèn Run sáng, khi bấm Stop băng
tải ngừng và đèn Run tắt .
Băng tải chạy đến cuối hành trình , phơi chạm cảm biết điện dung, xilanh1 đi ra chặn phôi sau, xi_lanh 2, xi-lanh 3 đi ra tuần tự đẩy phôi ra xa
cảm biến điện dung
Phôi được chuyển qua trạm kế tiếp, cảm biến điện dung về mức 0 , hai
xy-lanh 2 và 3 đi về.
Thông số kỹ thuật
2.1 PLC Siemens S7-1200
2.1.1 Giới thiệu
S7-1200 ra đời năm 2009 dùng để thay thế dần cho S7-200. So với S7-200 thì S71200 có những tính năng nổi trội hơn.
S7-1200 được thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp, và một tập lệnh mạnh giúp những
giải pháp hoàn hảo hơn cho ứng dụng sử dụng với S7-1200
S7-1200 cung cấp một cổng PROFINET, hỗ trợ chuẩn Ethernet và TCP/IP.

PLC S7 1200 của hãng Siemens có một giao diện truyền thông mạnh mẽ
đáp ứng tiêu chuẩn cao nhất của truyền thơng cơng nghiệp và đầy đủ các
tính năng cơng nghệ mạnh mẽ tích hợp sẵn làm cho nó trở thành một giải
pháp tự động hóa hồn chỉnh và tồn diện.


Hình: Sự khác biệt giữa PLc S7-200 và PLC S7-1200 siemens
2.1.2 Cấu tạo
Các thành phần của PLC S7-1200 bao gồm:
– 3 bộ điều khiển nhỏ gọn với sự phân loại trong các phiên bản khác nhau giống như
điều khiển AC, RELAY hoặc DC phạm vi rộng
– 2 mạch tương tự và số mở rộng ngõ vào/ra trực tiếp trên CPU làm giảm chi phí sản
phẩm
– 13 module tín hiệu số và tương tự khác nhau bao gồm (module SM và SB)
– 2 module giao tiếp RS232/RS485 để giao tiếp thông qua kết nối PTP
– Bổ sung 4 cổng Ethernet
– Module nguồn PS 1207 ổn định, dòng điện áp 115/230 VAC và điện áp 24 VDC


Hình 1: Cấu tạo của bộ điều khiển Siemens CPU S7-1200
2.1.3 Các tính năng nổi bật
+ Cổng truyền thơng Profinet (Ethernet) được tích hợp sẵn:
Dùng để kết nối máy tính, với màn hình HMI hay truyền thơng PLC-PLC
Dùng kết nối với các thiết bị khác có hỗ trợ chuẩn Ethernet mở
Đầu nối RJ45 với tính năng tự động chuyển đổi đấu chéo
Tốc độ truyền 10/100 Mbits/s
Hỗ trợ 16 kết nối ethernet
TCP/IP, ISO on TCP, và S7 protocol
+ Các tính năng về đo lường, điều khiển vị trí, điều khiển quá trình:
6 bộ đếm tốc độ cao (high speed counter) dùng cho các ứng dụng đếm và đo

lường, trong đó có 3 bộ đếm 100kHz và 3 bộ đếm 30kHz
2 ngõ ra PTO 100kHz để điều khiển tốc độ và vị trí động cơ bước hay bộ lái
servo (servo drive)
Ngõ ra điều rộng xung PWM, điều khiển tốc độ động cơ, vị trí valve, hay điều
khiển nhiệt độ…
16 bộ điều khiển PID với tính năng tự động xác định thơng số điểu khiển (autotune functionality)
+ Thiết kế linh hoạt:
Mở rộng tín hiệu vào/ra bằng board tín hiệu mở rộng (signal board), gắn trực
tiếp phía trước CPU, giúp mở rộng tín hiệu vào/ra mà khơng thay đổi kích thước
hệ điều khiển
Mỗi CPU có thể kết nối tối đa 8 module mở rộng tín hiệu vào/ra.
Ngõ vào analog 0-10V được tích hợp trên CPU


3 module truyền thơng có thể kết nối vào CPU mở rộng khả năng truyền thông,
vd module RS232 hay RS485
Card nhớ SIMATIC, dùng khi cần rộng bộ nhớ cho CPU, copy chương trình
ứng dụng hay khi cập nhật firmware
Chẩn đốn lỗi online / offline
2.1.4 Lập trình , giao tiếp, ưng dụng
Lập trình
Phần mềm dùng để lập trình cho S7-1200 là Step7 Basic. Step7 Basic hỗ trợ ba
ngơn ngữ lập trình là FBD, LAD và SCL. Phần mềm này được tích hợp trong
TIA Portal 11 của Siemens.
Giao tiếp

Cấu hình giao tiếp của PLC S7-1200
S7-1200 hỗ trợ kết nối Profibus và kết nối PTP (point to point).
Giao tiếp PROFINET với:
– Các thiết bị lập trình

– Thiết bị HMI
– Các bộ điều khiển SIMATIC khác


Hỗ trợ các giao thức kết nối:
– TCP/IP
– SIO-on-TCP
– Giao tiếp với S7
Ứng dụng của PLC Siemens S7-1200
Ứng dụng trong công nghiệp và dân dụng như:
– Hệ thống băng tải
– Điều khiển đèn chiếu sáng
– Điều khiển bơm cao áp
– Máy đóng gói
– Máy in
– Máy dệt
– Máy trộn v.v…
2.2 HMI Samkoon SK-070AE
HMI là từ viết tắt của Human-Machine-Interface, nghĩa là thiết bị
giao tiếp giữa người điều hành và máy móc thiết bị. Nói một cách chính
xác, bất cứ cách nào mà con người “giao tiếp” với một máy móc qua 1
màn hình giao diện thì đó là một HMI.

Hình: HMI Samkoon SK-070AE


2.2.1 Thơng số kỹ thuật
i Hiển thị
–

Kích thước hiển thị: 7 inch TFT

–

Độ phân giải (WxH dots): 800×480

–

Độ sáng (cd/m2): 450

–

Tuổi thọ LCD: >30,000 hr.

–

Màu sắc: 262 144 màu

–

Cảm ứng: 4-wire Resistive Type

ii Cấu hình:
–

Bộ nhớ(MB): 128

–

RAM (MB): 64

–

32 bits RISC CPU 400MHz

–

USB Host: USB 2.0 x 1

–

USB Download port

–

Khe cắm thẻ SD: Không

–

RTC Built-in

iii Truyền thông, in/out:
–

Ethernet: NO

–

COM1:RS232 / 422 / 485 and COM2:RS232 / 422 / 485

–

Canbus: Không

–

Ngõ ra Audio: Không

–

Ngõ vào Video: Không

iv Nguồn: 24 ± 20%VDC
v

Đặc điểm:
–

Vỏ: Nhựa

–

Kích thước bao ngồi (WxHxD) 228 x 154 x 41 mm

–

Kích thước khoét lỗ: 211 x 145 mm

–

Nhiệt độ hoạt động:

0° ~ 50°C (32° ~ 122°F)


–

Khối lượng: 1.5 Kg

2.2.2 Nguyên lý hoạt động của HMI
• HMI là giao diện vận hành giữa người và máy thông qua PLC, chúng
được kết nối với nhau bằng cáp tín hiệu. Khi người vận hành tác động
nhấn nút trên màn hình hoặc cài đặt thơng số, u cầu sẽ được gửi đến
PLC, PLC điều khiển máy móc dây chuyền hoạt động.
• Ngược lại, hệ thống máy móc dây chuyền có thể gửi trạng thái hoạt động
hoặc thơng số hiện tại lên màn hình HMI thơng qua PLC giúp cho con
người thực hiện q trình giám sát và điều khiển.
• Dịng màn hình chạy WinCE nhúng, cấu hình tầm trung. Có cổng
Ethernet kết nối với PLC S7-1200, Modbus TCP/IP.
2.3 Cảm biến quang
Cảm biến quang điện là thiết bị phát ra chùm tia ánh sáng dạng tần số
chiếu vào vật thể cần phát hiện hoặc gương. Khi vật thể đi qua sẽ ảnh
hưởng đến tần số của bộ thu sáng. Sự thay đổi này được biến đổi thành
tín hiệu điện nhờ hiện tượng phát xạ điện tử ở cực catot (Cathode) khi có
một lượng ánh sáng chiếu vào. Cấu tạo của cảm biến quang cơ bản gồm
có 3 phần chính :
• Bộ phát ánh sáng: Có nhiệm vụ phát ra ánh sáng dạng xung (tần số).
Tần số ánh sáng này sẽ được hãng sản xuất thiết kế đặc biệt để bộ
thu ánh sáng có thể phân biệt được ánh sáng từ cảm biến và ánh sáng
từ nguồn khác bên ngoài như: ánh sáng tự nhiên, bóng đèn,…

• Bộ thu ánh sáng: Có nhiệm vụ tiếp nhận ánh sáng từ bộ phát sáng,
nó được gọi là phototransistor (tranzito quang).
• Bo mạch xử lý tín hiệu điện: Khi tiếp nhận tín hiệu từ bộ thu ánh
sáng. Mạch điện tử sẽ chuyển tín hiệu tỉ lệ (analogue) từ tranzito
quang thành tín hiệu ON/OFF được khuếch đại. Tín hiệu ngõ ra
thường dùng nhất là NPN, PNP,…
2.3.1. Thơng số kỹ thuật cảm biến quang

• Loại: Thu - phát, phản xạ gương, phản xạ khuếch tán
• Nguồn cấp: 12-24VDC, 24-240VAC ±10% 50/60Hz, 24-240VDC


±10% (Ripple P-P:Max. 10%)
• Khoảng cách phát hiện: 15m (Loại thu - phát); 0.1~3m, 0.1~5m
(phản xạ gương); 700mm (phản xạ khuếch tán)
• Độ trễ: Lớn nhất 20% khoảng cách cài đặt định mức (phản xạ
khuếch tán)
• Vật phát hiện chuẩn: Vật mờ đục: Ø15 mm (Thu-phát), Vật mờ
đục: Ø60 mm (Phản xạ gương), Vật mờ đục, trong mờ (Phản xạ
khuếch tán)
• Nguồn sáng: LED hồng ngoại (940nm), LED hồng ngoại (
850nm), LED đỏ (660 nm)
• Chế độ hoạt động: Có thể lựa chọn Light ON hay Dark ON bởi
cơng tắc
• Ngõ ra: Ngõ ra tiếp điểm relay 30VDC 3A, 250VAC 3A tải thuần
trở, cấu tạo tiếp điểm: 1c
• Chỉ thị hoạt động: Đèn led xanh lá (chỉ thị nguồn, sự ổn định), led
vàng (chỉ thị hoạt động)
• Thời gian đáp ứng: Max.1ms, 20ms
• Điều chỉnh độ nhạy: Biến trở điều chỉnh

2.3.2. Nguyên lý hoạt động của cảm biến quang trong trạm 1

 Cảm biến quang khuếch tán (diffuse reflection sensor)
Nguyên lý hoạt động:
Cảm biến dạng này sẽ hoạt động theo 2 trạng thái duy nhất đó là:
• Trạng thái báo phát hiện vật cản: cảm biến phát ánh liên tục từ bộ
phát đến bề mặt vật cản. Ánh sáng phản xạ đi ngược về vị trí thu
sáng
• Trạng thái khơng vật cản: Khi khơng có vật cản đi vào, ánh sáng
khơng phản xạ về vị trí thu được hoặc bề mặt vật khơng phản xạ
ánh sáng về vị trí thu.


2.4 Vale
Xi lanh khí nén hay cịn gọi là ben khí nén, xi lanh khí là một thiết bị
cơ học, sử dụng sức mạnh của khí nén để tạo ra lực cung cấp cho chuyển
động. Xi lanh khí nén giúp chuyển hóa năng lượng của khí nén thành
động năng, tác dụng làm piston của xi lanh chuyển động, thông qua đó
truyền động đến thiết bị hoạt động. Bởi vì khí nén có khả năng nở rộng,
khơng có sự xuất hiện của năng lượng đầu vào từ bên ngoài. Để thực hiện
chức năng của mình, khí nén dãn nở ở áp suất lớn hơn áp suất khí quyển,
áp lực được tạo ra đẩy piston chuyển động theo hướng mong muốn.
Xi lanh khí nén có cấu tạo gồm các bộ phận chính như sau:
+ Thân trụ (barrel)
+ Piston
+ Trục piston (piston rod)
+ Lỗ cấp khí (cap-end port)
+ Lỗ thốt khí (rod-end port)

2.5 saas
3. Bảng địa chỉ I/O PLC và thiết bị
Thiết bị

Địa chỉ

Nút ấn 1 (Start)

I0.0

Nút ấn 2 (Stop)

I0.1

Nút Xylanh 1

I0.6

Nút xylanh 2

I0.7

Cơng tắc hành trình xylanh 1

I0.4

Cơng tắc hành trình xylanh 2

I0.5

Băng tải

Q0.0

Xylanh 1

Q0.3

Xylanh 2

Q0.4

4. Sơ đồ kết nối PLC và thiết bị


5. Viết lưu đồ điều khiển theo yêu cầu
Lưu đồ điều khiển chương trình chạy Manual

Begin

S

Nút ấn 1 nhấn

Băng tải chạy 10% tốc độ
Đèn sáng
Nút ấn 2 nhấn

Băng tải dừng

End

Đèn nhấp nháy 5 lần

Đ


S

Đ

Begin

S

Begin

Nút xylanh 1
Đ

Nút xylanh 2
S

Đ

Xylanh 1 đi ra

Xylanh 2 đi ra

End

End

Lưu đồ điều khiển chương trình chạy Auto:


Begin
Đ
Nút 1 nhấn
S
Đ
Băng tải chạy theo numerical input trong 30s
Đ
Đèn nhấp nháy, Đèn run sáng
Đ
Xylanh 1 đi ra
Đèn nhấp nháy
Đ
Công tắc hành trình xylanh 1

S


Đ
Xylanh 1 đi về, đèn nhấp nháy, đèn run sáng
Đ
Băng tải chạy 10% tốc độ trong 20s
Đ
Đèn nhấp nháy
Đ

Nút 2 nhấn
Đ

6. Lập trình PLC và HMI
a. Chế độ Manual
- HMI

- Lập trình PLC.

End



b. Chế độ Auto
- HMI


- Lập trình PLC