ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG GVHD: TS.NGUYỄNN MINH TÂM Chương 1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG CHIẾT RÓT VÀ ĐÓNG NẮP CHAI 1.1. Khái niệm Hệ thống chiết rót và đóng nắ

Bản ghi

1 Chương 1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG CHIẾT RÓT VÀ ĐÓNG NẮP CHAI 1.1. Khái niệm Hệ thống chiết rót và đóng nắp chai là một trong những khâu quan trọng và không thể thiếu trong quá trình sản xuất của các công ty sản xuất dung dịch lỏng đóng chai. Hệ thống sẽ giúp việc chiết rót và đóng nắp chai một cách chính xác với tốc độ cao, qua đó sản phẩm sẽ được tạo ra nhanhh hơn, nhiều hơn và nâng cao hiệu quả công việc, tăng kinh tế, giảm sức lao động của con người. Hình 1.1: Mô hình đóng chai 3 trong Phân loại dây chuyền - Theo qui mô: Qui mô nhỏ. Qui mô vừa. Qui mô lớn. - Theo tính năng sử dụng: Dây chuyền bán tự động. Dây chuyền tự động. - Theo công nghệ: Các công đoạn riêng lẻ. Các công đoạn gọp chung 1 mô hình ( 3 trong 1). 1

2 1.3.Mô tả dây chuyền thực hiện đồ án: Yêu cầu công nghệ: - Dây chuyền thực hiện đồ án là dây chuyền chiết rót chất lỏng có gaz và sử dụng chai PET để chiết rót. - Loại chất lỏng: có khí gaz ( khí CO 2 ) - Áp suất nước trong hệ thống: có áp suất trung bình không quá 10kgf/cm 2. - Điện áp sử dụng: 1 pha 220V, 3 pha 380 V có tần số 50Hz. - Các biện phápp an toàn điện: hệ thống phải được thiết kế chống giạt trên toàn hệ thống và có nút khẩn cấp khi gặp sự cố xảy ra. - Khung sườn thiết bị: được thiết kế bằng thép không gỉ SS304 hoặc SS316, chịu được lực rung lớn. - Ống dẫn nước: chịu áp lực cao bằng PVC hoặc bằng thép không gỉ 304, đảm bảo yêu cầu vệ sinh, không có gỉ sét hay nấm mốc,. - Tóm tắt quá trình hoạt động của dây chuyền này: Sau quá trình tẩy rửa và chuẩn bị chai xong và kiểm tra chai khuyết tật ( chai bị dính bẩn, chai bị 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 chạy Khi cảm biến 2 phát hiện có chai Dừng băng tải và đóng nút chai sau 2 giây băng tải chạy khi cảm biến 3 phát hiện có chai dừng băng tải và đóng dấu sau 2 giây băng tải chạy đưa chai qua khâu khác tiếp theo 2

3 1.4.Sơ đồ khối hệ thống Quá trình tẩy rửa và vệ sinh chai hoàn tất Đưa chai lên trên băng tải bắt đầu chu trình Quá trình đóng nắp cho chai khi CB2 tác động Quá trình chiết rót chất lỏng vào chai khi CB1 tác động Quá trình dán nhãn lên nắp chai khi CB3 tác động Chai đưa đến quá trình tiếp theo 3

4 Chương Giới thiệu chung TỔNG QUAN VỀ PLC S7-300 Để đáp ứng yêu cầu tự động hóa ngày càng tăng đòi hỏi kỹ thuật điều khiển phải có nhiều thay đổi về thiết bị cũng như về phương pháp điều khiển. Vì vậy người ta phát minh ra bộ điều khiển lập 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 thống. Như vậy PLC có tính năng ưu việt và thích hợp trong môi trường công nghiệp là: Khả năng chống nhiễu 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 được, lập trình dễ dàng cũng là đặc điểm quan trọng để xếp hạng một hệ thống điều khiển tự động. Hiện nay trên thị 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 phẩm cao cấp, được dùng cho những ứng dụng lớn với những yêu cầu I/O nhiều và thời gian đáp ứng nhanh, yêu cầu kết nối mạng và có khả năng mở rộng, nâng cấp. Ngôn ngữ lập trình đa dạng cho phép người sử dụng có quyền chọn lựa. Đặc điểm nổi bật của S7-300 đó là ngôn ngữ lập trình cung cấp những hàm toán đa dạng cho những yêu cầu chuyên biệt. Hoặc ta có thể sử dụng ngôn ngữ chuyên biệt để xây dựng hàm riêng cho ứng dụng mà ta cần. Ngoài ra S7-300 còn xây dựng phần cứng theo cấu trúc modul, nghĩa là đối với S7-300 sẽ có những modul tích hợp cho những ứng dụng đặc biệt. Ứng dụng trong sản xuất 4

5 và dân dụng như: Điều khiển robot công nghiệp. Hệ thống xử lý nước sạch. Điều khiển trong cácc cẩu trục. Điều khiển dây chuyền băng tải. Máy chế tạo công cụ. Máy dệt may v.v Các hệ thống modul của S7-300 Hình 2.1. Mô hình hệ thống các modul S7-300 Để tăng tính mềm dẻo 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 thiết kế không bị cứng hoá về cấu hình. Chúng được sử dụng theo kiểu các modul, số lượng modul nhiều hay ít tuỳ vào yêu cầu thực tế, xong tối thiểu bao giờ cũng có một modul chính là CPU, các modul còn lại nhận truyền tín hiệu với các đối tượng điều khiển, các modul chức năng chuyên dụng như PID, điều khiển động cơ, van thuỷ khí Chúng gọi chung là modul mở rộng. Cấu hình của một 5

6 trạm PLC S7-300 như hình 2.1. Modul CPU là loại modul có chứa bộ vi xử lý, hệ điều hành, bộ nhớ, các bộ thời gian, bộ đếm, cổng truyền thông (RS485) và có thể còn có một vài cổng 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 dụng 1 loại bộ vi xử lý, nhưng khác nhau về cổng vào/ra onboard cũng như cácc khối hàm đặc biệt được tích hợp sẵn trong thư viện của hệ điều hành phục vụ việc sử 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 S

7 2.3.Các modul mở rộng Thiết bị điều khiển SIMATIC S7-300 được thiết kế theo kiểu modul. Các modul này sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau. Việc xây dựng cấu trúc modul rất thuận lợi cho việc thiết kế các hệ thống gọn nhẹ và dễ dàng cho việc mở rộng hệ thống. Số modul được sử dụng nhiều hay ít phụ thuộc vào ứng dụng khác nhau nhưng tối thiểu bao giờ cũng phải có một modul chínhh là CPU, các modul còn lại là những modul truyền và nhận tín hiệu với đối tượng điều khiển bên ngoài như động cơ, các đèn báo, nút nhấn, các relay, van điện từ, Chúng được gọi chung là các modul mở rộng. Các module mở rộng của PLC S7-300 chia làm 5 loại: a. Power Supply (PS): module nguồn nuôi, có 3 loại là 2A, 5A và 10A. b. Signal Module (SM): module tín hiệu vào ra số, tương tự. Modul mở rộng tín hiệu vào/ra gồm có: - DI (digital input): Modul mở rộng các cổng vào số. Số lượng các cổng vào số được mở rộng là 8,16,32 tùy từng loại modul. - DO (digital output): Modul mở rộng các cổng ra số. Số lượng các cổng ra số được mở rộng là 8,16,32 tùy từng loại modul. - DI/DO (digital input/ digital output): modul mở rộng các cổng vào/ra số Số các cổng vào/số số mở rộng có thể là 8 vào/ 8 ra hoặc 16 vào/ 16 ra tùy từng loại modul. - AI (analog input): Modul mở rộng các cổng vào tương tự. Số các cổng vào tương tự được mở rộng là 2,4,8 tùy từng loại modul. - AO (analog output): Modul mở rộng các cổng ra tương tự. Số các cổng ra tương tự được mở rộng là 2,4 tùy từng loại modul. - AI/AO (analog input/analog output): modul mở rộng các cổng vào/ra tương tự Số các cổng vào/số tương tự mở rộng có thể là 4 vào/ 2 ra hoặc 4 vào/ 4 ra tùy từng loại modul. 7

8 Các CPU của S7-300 chỉ xử lý được tín hiệu số, vì vậy các tín hiệu analog đều phải được chuyển đổi thành các tín hiệu số. Cũng như các modul số, người sử dụng cũng có thể thiết lập các thông số cho các modul analog. c. 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. - IM 360: là modul ghép nối có thể mở rộng thêm một tầng chứa 8 modul trên đó với khoảng cách tối đa là 10 m lấy nguồn từ CPU. - IM 361: là modul ghép nối có thể mở rộng thêm bat tầng với một tầng chứa 8 modul trên đó với khoảng cách tối đa là 10 m đòi hỏi cung cấp một nguồn 24VDC cho mỗi tầng. - IM 365: là modul ghép nối có thể mở rộng thêm một tầng chứa 8 modul trên đó với khoảng cách tối đa là 10 m lấy nguồn từ CPU. d. Function Module (FM): module chức năng điều khiển riêng. Ví dụ module điều khiển động cơ bước, module điều khiển PID e. Communication Processor (CP): Module phục vụ truyền thông trong mạng giữa các bộ PLC với nhau hoặc giữa PLC với máy tính. Hình 2.3. Các modul mở rộng thực tế CPU S

9 2.4. Kết nối PlC S7-300 có thể kết nối với nhiều chuẩn mạng khác nhau như PROFIBUS, CAN, DeviceNet, ASi. Profibus là một tiêu chuẩn mạng trường mở quốc tế theo chuẩn mạng trường châu Âu EN và EN Trong sản xuất, các ứng dụng tự động hóa quá trình công nghiệp và tự động hóa tòa nhà, các mạng trường nối tiếp (serial fieldbus) có thể hoạt động như hệ thống truyền thông, trao đổi thông tin giữa các hệ thống tự động hóa và các thiết bị hiện trường phân tán. Chuẩn này cũng cho phép các thiết bị của nhiều nhà cung cấp khác nhau giao tiếp với nhau mà không cần điều chỉnh giao diện đặc biệt. PROFIBUS sử dụng phương tiện truyền tin xoắn đôi và RS485 chuẩn công nghiệp trong các ứng dụng sản xuất hoặc IEC trong điều khiển quá trình. Profibus cũng có thể sử dụng Ethernet/TCP-IP. Hình Ví dụ kết nối Profibus S7-300 CAN viết tắt của Controller Area Network và được tạm dịch là Mạng Điều Khiển Vùng. Mạng CAN ra đời gần như đáp ứng nhiều vấn đề cho các hệ thống điện trong xe, với truyền tải dữ kiện trên 2 dây dẫn, tốc độ truyền tải cao, độ sai số rất thấp, độ tin cậy cao. Các hệ thống điện đã được nối với nhau bởi mạng CAN 2 dây này. DeviceNet là một hệ thống bus được hãng Allen-Bradley phát triển dựa trên cơ sở của CAN, dùng để nối mạng cho các thiết bị đơn giản ở cấp chấp hành. Sau này, chuẩn 9

10 DeviceNet được chuyển sang dạng mở dưới sự quản lý của hiệp hội ODVA (Open DeviceNet Vendor Asscociation) và được dữ thảo chuẩn hóa IEC Hệ thống AS-I (Actuator Sensor Interface) là hệ thống kết nối cho cấp thấp nhất trong hệ thống tự động hóa. Các cơ cấu chấp hành và cảm biến được nối với trạm hệ thống tự động qua bus giao tiếp AS (AS-I bus). AS-I là kết quả phát triển hợp tác của 11 hãng sản xuất thiết bị cảm biến và cơ cấu chấp hành có tên tuổi trong công nghiệp, trong đó có SIEMENS AG, Festo KG, Peppert & Fuchs GmbH Ngôn ngữ lập trình PLC S7-300 được lập trình qua các ngôn ngữ như: Step 7 (LAD/FBD/STL), SCL, GRAPH, HiGrap Dạng LAD: Phương pháp hình thang, thích hợp với những người quen thiết kế mạch điện tử logic. Dạng STL: Phương pháp liệt kê. Là dạng ngôn ngữ lập trình thông thường của máy tính. Mỗi một chương trình được ghép bởi nhiều câu lệnh, mỗi câu lệnh có cấu trúc chung gồm tên lệnh + toán hạng. Dạng FBD: Phương pháp hình khối. Là kiểu ngôn ngữ đồ họa dành cho người có thói quen thiết kế mạch điều khiển số. Dạng SCL: Có cấu trúc gần giống với ngôn ngữ dạng STL nhưng được phát triển nhiều hơn. Nó gần giống với các ngôn ngữ bậc cao như Pascal để người lập trình dễ thao tác. Hình 2.5. Ví dụ về ngôn ngữ LAD 10

11 Chương 3 LỰA CHỌN THIẾTT BỊ VÀ PHƯƠNG ÁN CHO DÂY CHUYỀN Để đảm bảo cho hệ thống hoạt động thật chính xác,hiệu quả,an toàn,ổn định, thì chúng ta không thể thiếu đó là sự lựa chọn các thiết bị trong hệ thống nhằm giúp tăng tính tin cậy và an toàn cho toàn hệ thống Lựa chọn thiết bị: Động cơ 3 pha kéo băng tải: - Động cơ điện 3 pha Hem 4k90L4-2.2KW - Công suất: 2.2(kW) (3HP). - Tốc độ vòng quay(v/phut): Điện áp: 220/380V - Dòng điện: 8.7/ 5 A - Hiệu suất 80% - Hệ số công suấtcos ф: Trọng lượng 25kg Hình 3.1. Động cơ 3 pha 2.2KW - Xuất xứ :Việt Nam Van điện từ 5/2. - Mã số: CPPSC1-M1H-J-H-Q4. - Hãng sản xuất: Festo. - Đầu cắm ống phi 3mm. - Lưu lượng 150 l/min. - Điện áp 24VDC. - Chị áp suất 8bar. - Van 5/2 gồm 5 cổng và 2 trạng thái. Hình 3.2. Van điện từ 5/2 Hoạt động của van 5/2: Khi chưa cấp khí vào cửa điều khiển R-mô đun, dưới tác dụng của lực lò xo van hoạt động ở vị trí bên phải, lúc đó cửa sổ 3 bị chặn. khi ta cấp khí vào cửa điều khiển R- 11

12 mô đun van 5/2 đảo trạng thái làm cửa 1 thông với cửa 4, cửa 2 thông với cửa 5 và cửa 5 bị chặn. Bộ phân phối 5/2 dựa trên nguyên lý ổn định kép. Van 5/2 cũng có thể điều khiển bằng cơ khí, bắng khí nén hay bằng điện một phía hay cả hai phía Xilanh khí nén. Xilanh loại CJ2F của hãng SMC (Nhật). Thông số kỹ thuật: Kích thước nòng: 16mmm Hành trình: 150mm Kiểu tác động: tác động kép, 1 trục Lưu chất: khí nén Áp suất chịu đựng: 1Mpa Áp suất chịu đựng tối đa: 0.7Mpa Áp suất hoạt động tối thiểu: 0.06Mpa Nhiệt độ làm việc C Tốc độ piston mm/s Hình 3.3. Xilanh khí nén SMC Van điện từ - Van xả nước. Điện áp điều khiển 380/220/110/24 VAC (tùy chọn). Kiểu tác động: tác động trực tiếp (thường đóng NC). Kích thước cửa 16mm. Áp suất làm việc : Khí:0~1.0Mpa, Nước:0~0.7Mpa, Dầu:0.9Mpa. Áp suất chịu được tối đa 1Mpa. Nhiệt độ môi trường làm việc từ âm 5 đến 80 độ C. Hình 3.4. Van điện từ 12

13 Nguyên lý hoạt động: Van điện từ là van hoạt động điện cơ. Van được điều khiển bởi dòng điện thông qua tác dụng của lực điện từ. Đối với loại van 2 cửa, cửa ra và cửa vào sẽ được đóng mở thay phiên nhau (nghĩa là cửa vào đóng thì cửa ra mở và ngược lại). Van có 1 cuộn điện, trong đó có 1 lõi sắt và 1 lò xo nén vào lõi sắt đó, lõi sắt đó lại tỳ vào đầu 1 giăng cao su. Như vậy, bình thường không có điện thì lò so ép vào lõi sắt, để đóng van. khi đưa điện vào, cuộn dây sinh từ trường hút lõi sắt ra, từ trường này đủ mạnh thắng được lò so, khi đó van mở ra (Loại Van điện từ thường đóng - NC). Ứng dụng: Van điện từ được ứng dụng trong rất nhiều các lĩnh vực công nghiệp, dân dụng... được sử dụng rộng rãi nhất là trong các lĩnh vực liên quan đến khí nén và chất lỏng... Nhiệm vụ của chúng là đóng, mở, phân chia, trộn lẫn khí nén từ máy nén khí hoặc từ dầu thủy lực từ bơm thủy Cảm biến quang. Mã sản phẩm: E3FN-P18KDR3T-WP-BL. Nguồn cung cấp VDC. Ngõ ra PNP. Khoảng cách phát hiện: 300mm. Dòng tiêu thụ: 20 ma max. Dòng tải làm việc: Load current: 200 ma max. Thời gian đáp ứng: 10 ms max. Nhiệt độ chịu đựng: -25 C to 55 C Mạch thu phát Hình 3.5. Cảm biến quang 13

14 3.1.6.Nút nhấn. Loai: Nút nhấn có đèn YW1L-MF2E11Q4. Nguồn cấp 24V AC/DC, Ø 22. Tiếp điểm 1NO - 1NC. Có 2 màu: o YW1L-MF2E11Q4S. o YW1L-MF2E11Q4PW. Hình 3.6. Nút nhấn có đèn Đèn báo hiệu LHF PATLITE: Đường kính: Ø100mm + Điện áp: V DC ; V AC. Chỉ số bảo vệ chống bụi & nước: IP màu: đỏ. Tần số nhấp nháy: 110fpm ±10% Có khả năng truyền tải ánh sáng đi xa ngay cả trong ban ngày, còn tầm chiếu sáng ban đêm lên tới 492 feet ( 150m ). Hình Đèn báo hiệu Hộp số giảm tốc. Hộp giảm tốc rời Cyclo chân đế CY34D. Số kích cỡ giảm tốc: 8 Lắp cho động cơ công suất: 0.2 5kW. Tỷ số truyền: 1/100 Moment trục: NmTrục ra: vuông góc Hình 3.8. Hộp số giảm tốc 14

15 3.1.9.SSR 3 pha G3PE - 515B - 3N. G3PE-515B-3N DC12-24 SSR, 3-PHASE, VAC, 15A. Dòng tải 15A. Điện áp điều khiển: VDC Điện áp tải: VAC Ưu điểm của SSR: - Đóng ngắt bằng bán dẫn nên tăng độ bền hơn so với dùng tiếp điểm contactor. - Giảm thiểu ảnh hưởng của trường điện từ. - Thời gian đáp ứng nhanh. - Chống Shock và nhiễu tốt. - Không tạo ra tiếng ồn khi đóng ngắt. - Độ tin cậy cao. Hình 3.9. SSR 3 pha 3.2. Lựa chọn phương pháp chiết rót chất lỏng Hiện nay có rất nhiều công nghệ chiết rót nước ( chất lỏng) vào chai, tùy thuộc vào từng loại chất lỏng sẽ có cách chiết rót khác nhau như: nước có gaz, nước không gaz, chất lỏng cô đặc. Định lượng sản phẩm chất lỏng là chiết một thể tích nhất định sản phẩm lỏng và rót vào trong chai, bình, lọ,, Định lượng sản phẩm lỏng bằng máy được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành sản xuất thực phẩm. Khi định lượng bằng máy thì cải thiện được điều kiện vệ sinh, đảm bảo được năng suất cao và định hướng sản phẩm một cách chính xác. Các phương pháp định lượng chủ yếu gồm có: - Định lượng bằng bình định mức: Chất lỏng được định lượng chính xác nhờ bình định mức trước khi rót vào chai. - Định lượng bằng cách chiết tới mức cố định: chất lỏng được chiết tới mức cố định trong chai bằng cách chiết đầy,sau đó lấy khối thể tích bù trừ ra khỏi 15

16 chai.khi đó mức lỏng trong chai sẽ sụt xuống một khoảng như nhau bất kể thể tích của chai có bằng nhau hay không. Ngoài ra còn sử dụng ống thông hơi, chất lỏng được chiết tới khi ngập miệng ống thông hơi sẽ dừng lại. Phương pháp này có độ chính xác không cao,tùy thuộc độ đồng đều chai. - Định lượng bằng cách chiết theo thời gian: cho chất lỏng chảy vào trong chai trong khoảng thời gian xác định,có thể xem như thể tích chất lỏng chảy là không thay đổi. Phương pháp này chỉ áp dụng cho các sản phẩm có giá trị thấp, không yêu cầu độ chính xác định lượng. Các phương pháp chiết rót chủ yếu gồm có: - Phương pháp rót áp suất thường: chất lỏng tự chảy vào trong chai do chênh lệch về độ cao thủy tĩnh. Tốc độ chảy chậm nên chỉ thích hợp với các chất lỏng ít nhớt. - Phương pháp rót chân không: nối chai với các hệ thống hút chân không, chất lỏng sẽ chảy vào trong chai do chênh lệch áp giữa thùng chứa và áp suất trong chai. Lượng chất lỏng vào chai thông thường cũng được áp dụng phương pháp bù trừ hoặc chiết đầy chai. - Phương pháp rót đẳng áp: phương pháp này dùng cho sản phẩm có gazz như bia, nước ngọt, trong khi rót áp suất trong chai lớn hơn áp suất bên ngoài nên không cho khí gaz thoát khỏi chất lỏng. Với phương pháp này người ta nạp khí CO 2 vào chai cho đến khi nào áp suất trong chai bằng áp suất trong bình chứa, sau đó cho sản phẩm từ bình chứa chảy vào trong chai nhờ chênh lệch độ cao. Với yêu cầu công nghệ như ban đầu của đồ án đã đưa ra thì chúng ta sẽ chọn hệ thống định lượng là theo thời gian ( dùng kích thước van, vòi rót đồng thời dùng timer để tính thời gian trong chương trình ) và phương pháp chiết rót đẳng áp. 16

17 3.3.Lựa chọn phương pháp đóng nút chai Máy đóng nút chai được ứng dụng rộng rãi trong ngành sản xuất đồ uống,thực phẩm, mỹ phẩm và hóa chất công nghiệp. Máy có tác dụng bao kín các chai thủy tinh,nhựa đảm bảo việc niêm phong kín, không rò rỉ chất lỏng ra ngoài. Nắp chai được dẫn từ thùng chứa xuống đường dẫn đồng thời được xếp đúng chiều,chai nước được đưa vào vị trí dập nắp và cố định để hệ thống dập nắp hoạt động. Sauk hi dập nắp chai xong sẽ được đưa đến bộ phận dán nhãn tiếp theo. Hình Hệ thống đóng nút chai 17

18 Chương Sơ đồ kết nối phần cứng KẾT NỐI VÀ LẬP TRÌNH Hình 4.1. Sơ đồ kết nối với PLC S

19 Hình 4.2. Mạch động lực cho động cơ kéo băng tải 19

20 4.2.Lưu đồ giải thuật Hình 4.3. Lưu đồ giải thuật 20

21 4.3. Lập trình trên S Các bước thực hiện khi lập trình Bước 1: Tạo dự án mới Khởi động phần mềm S7-300 để bắt đầu quá trình lập trình cho dây chuyền sản xuất. Vào FILE chọn NEW để tạo 1 dự án mới sau đó thiết lập - Name: Tên dự án ( tập tin) - Browse: Chọn địa chỉ nơi cần lưu file Hình 4.4. Cửa sổ New project 21

22 Bước 2:Thiết lập trạm PLC Vào Insert Station Simatic 300 station xuất hiện Simatic 300(1) hardware hộp thoại HW config Hình 4.5. hộp thoại HW config Bước 3: Thiết lập cấu hình các modul cho PLC Chọn Simatic 300 RACK 300 Chọn Rail Hình 4.6 Thanh Rail để gắn các modul 22

23 Bước 4: Chọn nguồn cấp cho hệ thống PLC Vào PS 300 Lựa loại nguồn phù hợp Chọn PS 307 2A (ví dụ ) Hình 4.7. Chọn nguồn PS 307 2A Bước 5: Chọn CPU Vào CPU 3000 Lựa loại CPU phù hợp chọn CPU 312 chọn dòng 6ES AD10 0A0B (ví dụ ) Hình 4.8. Chọn CPU 6ES AD10 0A0B 23

24 Bước 6: Chọn IM Vào IM 300 Lựa chọn IM phù hợp chọn IM 360 IM S (ví dụ ) Hình 4.9. Chọn IM 360 IM S Bước 7: Lựa chọn các modul khác ( nếu có sử dụng) Lập trình cho dây chuyền sử dụng cho đồ án Bảng thống kê các địa chỉ,chức năng kết nối PLC STT Tên Địa chỉ Chức năng 1 START I0.0 Nút nhấn ON 2 STOP I0.1 Nút nhấn OFF 3 CB1 I0.2 Cảm biến 1 4 CB2 I0.3 Cảm biến 2 5 CB3 I0.4 Cảm biến 3 6 RN I0.5 Bảo vệ quá tải 7 K1 Q0.0 Điều khiển động cơ băng tải 24

25 8 VAN 1 Q0.1 Van điều khiển chiết rót chất lỏng 9 VAN 2 Q0.2 Van điều khiển đóng nút chai 10 VAN 3 Q0.3 Van điều khiển đóng dấu 11 ĐEN Q0.4 Đèn sự cố khi quá tải Lập trình giải thuật 25

26 26

27 27

28 28

29 Mô phỏng chương trình Phần mềm PLC Sim là một công cụ để chúng ta có thể kiểm tra trước xem chương trình chúng ta viết có chính xác và đúng yêu cầu đã đưa ra hay không. Nếu không đúng thì chúng ta sẽ sửa lại chương trình. Việc mô phỏng sẽ nhanh, dễ hơn, an toàn hơn so với chúng ta kết nối tất cả các thiết bị với PLC thật để kiểm tra chương trình. Các bước thực hiện: Vào cửa sổ Simatic manager chọn biểu tượng mô phỏng xuất hiện cửa sổ S7-PLCSIM1 Qua cửa sổ LAD/STL/FBD ( lúc viết chương trình ) Save chương trình Download chương trình chọn Monitor ( On/Off ) Quay lại cửa sổ S7-PLCSIM1 chọn Run vào Insert lấy các ngõ ra, vào, timer, tiến hành mô phỏng và đánh giá chương trình. Hình Màn hình PLCSIM1 29

30 Chương 5 GIÁM SÁT HỆ THỐNG BẰNG PHẦN MỀM SPS VISU MICRO V4 Hầu hết các hệ thống SCADA ( Supervisory Control And Data Acquisition ) yêu cầu một phần mềm chuyên dụng để xây dựng giao diện điều khiển HMI ( Human Machine Interface ) cũng như phục vụ việc sử lý và lưu trữ dữ liệu. phần mềm SPS VISU của Siemens là một phần mềmm chuyên dụng và đáp ứng được cho mục đích này. 5.1 Tổng quan về phần mềmm SPS VISU MICRO V4 Đây là phần mềm mô phỏng quá trình hoạt động của hệ thống được kết nối với PLC S5 hoặc S7 hãng Siemens của Đức. Từ phần mềm SPS người ta có thể thiết kế một hệ thống hoặc một thiết bị nào đó và kết nối với chương trình PLC. Với các công cụ trong phần mềm SPS người ta có thể sử dụng các chức năng như thiết kế hệ thống điều khiển dây chuyền băng tải, điều khiển xy lanh, điều khiển dãy đèn. Với các công cụ trong phần mềm SPS VISU người ta có thể sử dụng các chức năng như thiết kế hệ thống điều khiển dây chuyền băng tải, điều khiển xy lanh, điều khiển cảm biến, đếm sản phẩm,. Phần mềm SPS VISU dễ cài đặt và sử dụng mang tính trực quan, giúp người học có thể nhìn rõ quá trình hoạt động của hệ thống sản xuất tự động cũng như giá trị các tín hiệu vào/ra, các ô nhớ trong PLC S7 và PLC S5. Tuy nhiên để sử dụng cho những hệ thống công nghiệp phức tạp thì chúng ta cần phải mua phần mềm bản quyền của hang để có thể sử dụng bộ nhớ lớn, cácc chức năng khác, Thiết kế giao diện cho hệ thống giám sát Yêu cầu của giao diện giám sát - Một băng tải. - Ba cảm biến quang để phát hiện sản phẩm. - Một đèn báo running. - Một đèn báo Stop. 30

31 - Một đèn báo sự cố. - Một van rót nước. - Hệ thống cung cấp chai cho băng tải. - Một xylanh cho đóng nút chai. - Một xylanh cho dán nhãn lên nút chai. Các bước tiến hành: Bước 1:Khởi động phần mềm sau quá trình cài đặt ( chọn giao tiếp với PLC S5 hoặc S7; chọn new để thành lập một dự án mới). Hình 5.1. Giao diện khi khởi động SPS VISU 31

32 Bước 2: Tạo băng tải chọn Conveyor belt Bước 3: Tạo nút nhấn Switch Hình 5.2. Tạo băng tải Hình 5.3. Tạo nút nhấn 32

33 Bước 4: Tạo đèn chọn Lamp Hình 5.4. Tạo đèn Bước 5: Tạo khối tạo chai Chọn Create Hình 5.5. Tạo khối tạo chai 33

34 Bước 6: Tạo cảm biến Chọn Limit Switch Hình 5.6. Tạo cảm biến Bước 7: Tạo xylanh Chọn cylinder Hình 5.7. Tạo Xylanh 34

35 Bước 8: Tạochữ Chọn Text Hình 5.8. Tạo chữ Bước 9: Tạo các khác để trang trí cho đẹp hay theo sở thích người thiết kế 35

36 Kết quả sau khi nhóm thiết kế xong 36

37 5.3. Vận hành hệ thống giám sát Save file vừa thiết kế Software PLC Control Software PLC load Step 7 project Start Ok RUN Hình Cửa sổ để Load chương trình qua SPS VISU 37

38 Chương 6 TỔNG KẾT 6.1. Kết quả đạt được: Sau gần 5 tháng thực hiện đồ án nhóm đã có những thành quả sau: - Thực hiện đầy đủ các yêu cầu của đồ án về mặt nội dung, hình thức, chương trình cho hệ thống hoạt động, hệ thống SCADA giám sát, - Nhóm đã nghiên cứu và tìm hiểu được phần mềm SPS VISU để giám sát thay vì những phần mềmm khác ( phần mềm Win CC ). - Nắm vững các kiến thức liên quan đến dòng PLC S7-300 của hang Siemens về mặt cấu tạo cácc modul, cách viết chương trình, các lệnh trong S7-300, bắt tay với các phần mềm khác để giám sát hệ thống. - Hệ thống hoạt động ổn định và tương đối chính xác. - Báo cáo kết quả một cách rõ ràng, chi tiết về mặt nội dung và tiến hành các bước thực hiện cụ thể. - Nhóm đã mở rộng hơn so với yêu cầu ban đầu là thêm phần dán nhãn trên nắp chai. - Nhóm đã quay lại được quá trình hoạt động của lập trình S7-300 và mô phỏng SPS VISU để làm tài liệu học tập cũng như tham khảo cho cácc bạn có nhu cầu tìm hiểu về hệ thống chiết rót và đóng nút chai. - Hệ thống của nhóm sẽ có thể ứng dụng vào trong thực tế ban đầu có thể thay thế được chu trình chiết rót và đóng nút chai bán tự động Giới hạn đề tài: - Đề tài chỉ dừng lại ở dạng mô phỏng và chưa thực hiện được trên các thiết bị cụ thể để kiểm chứng chính xác hơn. - Đề tài vẫn còn có những thiếu sót và các yêu cầu chưa được chặt chẽ trong quá trình vận hành lâu dài hay cần độ chính xác cao. 38

39 - Hệ thống chỉ mới mô phỏng quá trình sản xuất chiết rót 1 lần 1 chai nên còn rất chậm so với quá trình sản xuất công nghiệp tương lai nhóm sẽ cải tiến để có thể làm 1 lần nhiều chai hơn và chính xác hơn cũng như tốc độ nhanh hơn. 39

40 Tư liệu tham khảo 1. Tài liệu điều khiển lập trình Đh Sư phạm ki thuật TP.Hồ Chí Minh Ph%E1%BA%A7n-m% %E1%BB%81m-gi%E1%BA%A3-l%E1%BA%ADp-PLC- S v%C3%A0-Logo