MỤC LỤC


DANH SÁCH HÌNH VẼ


DANH SÁCH BẢNG BIỂU


TĨM TẮT ĐỒ ÁN
Tiểu luận này có 3 chương :
Chương 1 : Giới thiệu công nghệ phân loại sản phẩm theo kích thước
+ Giới thiệu các hệ thống băng tải
+ Nguyên lý làm việc và thuật toán
Chương 2 : Giới thiệu về PLC S7-1200
+ Tìm hiểu về PLC S7-1200
+ Giới thiệu phần mềm TIA PORTAL
Chương 3 : Thiết kế chương trình điều khiển và giám sát
+ Thiết kế chương trình mô phỏng
+ Giới thiệu phần mềm mô phỏng Wincc
+ Kết quả mô phỏng
Trong nội dung tiểu luận, em đã thiết kế chạy thành cơng hệ thống cũng như là hồn
thành yêu cầu của các chương. Tuy nhiên, bài tiểu luận này vẫn cịn nhiều thiếu sót.
Rất mong nhận được ý kiến bổ sung, đóng góp của q thầy cơ để đề tài em được hoàn
thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn ạ

CHƯƠNG 1 : SƠ LƯỢC VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN
PHẨM.


1.1. Đặt vấn đề

Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật
điện tử mà trong đó điều khiển tự động đóng vai trị hết sức quan trọng trong mọi lĩnh
vực khoa học kỹ thuật, quản lí, cơng nghiệp tự động hóa, cung cấp thơng tin…. do đó
chúng ta phải nắm bắt và vận dụng nó một cách có hiệu quả nhằm góp phần vào sự
phát triển nền khoa học kỹ thuật thế giới nói chung và trong sự phát triển kỹ thuật 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, chúng em đã được thấy
nhiều 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 phẩm 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 hồn tồn chưa được áp dụng
trong những khâu phân loại, đóng bao bì mà vẫn cịn sử dụng nhân cơng, 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 học được ở trường 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 chúng em đã quyết định thiết kế và thi cơng một mơ hình sử dụng
băng chuyền 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 địi hỏi phải có kích thước tương đối chính xác và nó
thật sự rất có ý nghĩa đối với chúng em, góp phần làm cho xã hội ngày càng phát triển
mạnh hơn, để xứng tầm với sự phát triển của thế giới.

1.2 Các băng chuyền phân loại sản phẩm hiện nay
Phân loại sản phẩm là một bài toán đã và đang được ứng dụng rất nhiều
trong thực tế hiện nay. Dùng sức người, cơng việc này địi hỏi sự tập trung cao và
có tính lặp lại, nên các cơng nhân khó đảm bảo được sự chính xác trong cơng 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 trực 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 mơ 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 số các hệ thống phân loại tự động đa phần mới 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 để vận chuyển sản phẩm thì một u cầu cao hơn được đặt ra đó là phải có
hệ thống phân loại sản phẩm.
Bởi vì trước đây khi ngành công nghiệp chưa được phát triển, công việc này


do con người đảm nhận bằng mắt thường, bằng kinh nghiệm và sự ghi nhớ, trực tiếp
phân loại các sản phẩm đạt yêu cầu hoặc loại bỏ phế phẩm bằng tay. Tuy vậy cơng
việc địi hỏi sự tập trung cao và có tính lặp lại, nên các cơng nhân khó đảm bảo được
sự chính xác trong cơng việc. Điều đó sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng sản phẩm
và uy tín của nhà sản xuất. Vì thế hệ thống tự động phân loại sản phẩm ra đời để đáp
ứng nhu cầu cấp bách này. Còn rất nhiều dạng phân loại sản phẩm tùy theo yêu cầu
của nhà sản xuất như: 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 ảnh v.v… Vì có nhiều phương pháp phân loại khác
nhau nên có nhiều thuật tốn, hướng giải quyết khác nhau cho từng sản phẩm, đồng
thời các thuật tốn này có thể đan xen, hỗ trợ lẫn nhau. Ví dụ như muốn phân loại vải
thì cần phân loại về kích thước và màu sắc, về nước uống (như bia, nước ngọt) cần
phân loại theo chiều cao, khối lượng, phân loại xe theo chiều dài, khối lượng, phân
loại gạch granite theo hình ảnh v.v…
Phân loại sản phẩm to nhỏ sử dụng cảm biến quang: sản phẩm chạy trên
băng chuyền ngang qua cảm biến quang thứ 1 nhưng chưa kích cảm biển thứ 2 thì
được phân loại vật thấp nhất, khi sản phẩm qua 2 cảm biến đồng thời thì được phân
loại vật cao nhất.
Phân loại sản phẩm dựa vào màu sắc của sản phẩm: 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 đc sản phẩm thuộc màu nào sẽ được cửa phân loại tự động mở để
sản phẩm đó đựợc phân loại đúng. Phát hiện màu sắc bằng cách sử dụng các yếu tố là
tỷ lệ phản chiếu của một màu chính (ví dụ như đỏ, xanh lá cây hoặc xanh trời) được
phản xạ bởi các màu khác nhau theo các thuộc tính màu của đối tượng. Bằng cách sử
dụng cơng 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 đối tượng thông qua 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.
Phân loại sản phẩm dùng webcam: sử dụng 1 camera chụp lại sản phẩm khi
chạy qua và đưa ảnh về so sánh với ảnh gốc. Nếu giống thì cho sản phẩm đi qua, cịn
nếu khơng thì loại sản phẩm đó.
Nhận thấy thực tiễn đó, nay trong luận văn này, em sẽ làm một mơ hình rất nhỏ
nhưng có chức năng gần như tương tự ngồi thực tế. Đó là: tạo ra một dây chuyền
băng tải để vận chuyển sản phẩm, phân loại sản phẩm theo kích thước đã được đặt
trước.

1.3. Tổng quan về công nghệ theo vật liệu
1.3.1 Phân tích cơng nghệ phân loại sản phẩm


Hệ thống phân loại sản phẩm là hệ thống điều khiển tự động hoặc bán tự động
nhằm chia sản phẩm ra các nhóm có cùng thuộc tính với nhau để thực hiện đóng gói
hay loại bỏ sản phẩm hỏng.
Có nhiều cách phân loại hệ thống phân loại sản phẩm. Ví dụ:
- Dựa trên phương thức điều khiển chia ra hệ thống tự động hay bán tự động, có
sự tham gia của con người hay không mức độ đến đâu, điều khiển bằng PLC, vi
xử lí.
- Theo màu sắc: màu sắc sẽ được cảm biến màu nhận biết chuyển sang tín hiệu
điện rồi qua bộ chuyển đổi ADC về bộ xử lí.

- Theo trọng lượng, kích thước bên ngồi.
- Ngồi ra còn nhiều cách phân loại khác tùy vào yêu cầu và sự khác biệt của
phôi với nhau.
- Ứng dụng của hệ thống phân loại sản phẩm trong thực tế)
Cấu tạo chung của hệ thống :
Hệ thống gồm 4 bộ phận chính đó là bộ phận động lực bộ phận nhận biết và phân
loại sản phẩm mạch điều khiển bộ phận hiển thị.
Bộ phận động lực : gồm các thiết bị vận tải (băng chuyền , băng gầu....) các thiết
bị giúp phân loại ( xi lanh đề đây các sản phẩm có kích thước khác nhau về các nơi
khác nhau ..) , động cơ . bánh răng..
Bộ phận nhận biết và phân loại sản phẩm :hệ thống sử dụng cảm biến hoặc cơng
tắc hành trình đề nhận biết và phân loại vật liệu sản phẩm . Hệ thống có thể sử dụng
cảm biến quang cảm biến tiệm cận tủy vào sự bố trí khác nhau .
Mạch điều khiển : được xây dựng đề nhận tín hiệu từ cảm biến sau đó xử lý tín
hiệu đề điều khiển phần động lực . Mạch điều khiển sử một số phần tử như các rơle
thời gian , trung gian , công tắc tơ , bộ đếm counter....
Bộ phận hiển thị : sử dụng led 7 thanh đề hiển thị số lượng sản phẩm.
Nguyên lý hoạt động :
Hệ thống phân loại sản phẩm này hoạt động trên nguyên lý dùng các cảm biến
(hoặc công tắc hành trình) đề xác định vật liệu của sản phẩm. Sau đó đùng xilanh đề
phân loại sản phẩm có vật liệu khác nhau . Sản phẩm sau phân loại sẽ được đếm bằng
các cảm biến cho đến khi đạt đủ số lượng theo yêu cầu rồi tiếp tục được chuyền đến
các thùng hàng đề đóng gói.
Từ nguyên lý làm việc trên ta thấy muốn máy hoạt động được cần những chuyển
động cần thiết: chuyền động tịnh tiền đê đưa sản phâm vào để phân loại ta dùng băng


chuyên đề tạo ra chuyên động nảy. Đề truyền động chuyên động quay cho trục của
băng chuyên ta dùng động cơ điện một chiều . Ngồi chun đơng đưa sân phẩm vảo
của băng chuyên máy còn chuyển động cần thiết nữa đó là hai chuyên động tịnh tiến

để đây sản phẩm theo kích thước của xilanh. Chuyển động của xilanh được điều khiển
bởi hệ thống khí nén.
1.3.2 Phân tích về hệ thống cảm biến
a) Khái niệm về cảm biến
Cảm biến (CB) là một thiết bị điện tử có chức năng nhận biết các yếu tố vật lý
hoặc yếu tố hóa học nơi nó được đặt vào sau đó chuyển thành dạng thơng tin mã hóa
và chuyển về màn hình hoặc máy tính, hệ thống PLC để có thể điều khiển các thiết bị
khác từ xa.
Cảm biến là thiết bị điện tử cảm nhận những trạng thái, quá trình vật lý hay hóa
học ở mơi trường cần khảo sát và biến đổi thành tín hiệu điện để thu thập thơng tin về
trạng thái hay q trình đó. Thơng tin được xử lý để rút ra tham số định tính hoặc định
lượng của môi trường, phục vụ các nhu cầu nghiên cứu khoa học kỹ thuật hay dân sinh
và gọi ngắn gọn là đo đạc, phục vụ trong truyền và xử lý thơng tin hay trong điều
khiển các q trình khác.
Các đại lượng cần đo thường khơng có tính chất điện như nhiệt độ, áp suất,… tác
động lên cảm biến cho ta một đại lượng đặc trưng mang tính chất điện như điện tích,
điện áp, dịng điện,… chứa đựng thơng tin cho phép xác định giá trị của đại lượng đo.
Cảm biến thường được đặt trong các vỏ bảo vệ tạo thành đầu thu hay đầu dị, có thể có
kèm các mạch điện hỗ trợ và nhiều khi trọn bộ đó lại được gọi ln là “cảm biến”

Hình 1.1: Các loại cảm biến phổ biến hiện nay

b) Cấu tạo chung của cảm biến
Sensor có rất nhiều loại khác nhau. Mỗi loại sẽ có các tính năng riêng biệt. Nhưng có
cấu tạo cơ bản chung là giống nhau. Theo tôi tất cả các sensor điều có cấu tạo chung
được chia làm 3 phần sau :


Hình 1.2 : Cấu tạo chung của cảm biến


Phần 1 : Vỏ bảo vệ cảm biến, có cấu bằng nhựa hoặc kim loại tùy vào loại cảm biến.
Phần vỏ có tác dụng bảo vệ các phần bên trong của cảm biến.
Phần 2 : Bộ máy phát hay còn gọi là bộ phận cảm nhận của cảm biến nói chúng.
Phần 3 : Bộ chuyển đổi tín hiệu từ phần số 2 thành tín hiệu điện (cịn được gọi là bộ vi
xử lý tín hiệu hoặc bộ não của cảm biến). Tín hiệu điện có thể là tín hiệu 4-20mA,
hoặc tín hiệu ON-OFF
c) Lựa chọn cảm biến cho hệ thống
Để phù hợp với hệ thống em chọn hệ thống cảm biến thị giác
Thị giác máy – Machine vision là một hệ thống sử dụng cảm biến (máy ảnh), sử
dụng thuật toán phần cứng và phần mềm để tự động hóa các nhiệm vụ kiểm tra trực
quan từ đơn giản đến phức tạp và hướng dẫn trực tiếp thiết bị xử lí trong quá trình lắp
ráp sản phẩm. Các ứng dụng bao gồm Định vị, Xác định, Xác minh, Đo lường và phát
hiện lỗ hổng.
Một hệ thống Machine vision sẽ hoạt động không mệt mỏi khi thực hiện kiểm tra
trực tuyến 100%, dẫn đến chất lượng sản phẩm được cải thiện, năng suất cao hơn và
chi phí sản xuất thấp hơn, Sự xuất hiện sản phẩm nhất quán và chất lượng tạo nên sự
hài lòng của khách hàng, xa hơn nữa là thị phần thị trường trong tương lai.
Một hệ thống thị giác máy bao gồm các thành phần quan trọng sau: Cảm biến
(máy ảnh) để chụp ảnh, động cơ xử lý (thiết bị quan sát) hiển thị và truyền đạt kết quả,
cùng hệ thống dây cáp kết nối. Để bất cứ hệ thống thị giác máy nào hoạt động hiệu quả
đáng tin cậy, điều quan trọng là phải hiểu các thành phần quan trọng này tương tác như
thế nào.


Hình 1.3 : Hệ thống cảm biến thị giác

Các hệ thống tương tác cơng nghiệp địi hỏi sự mạnh mẽ, độ tin cậy và ổn định
cao hơn so với hệ thống thị giác học thuật/giáo dục và thường có chi phí thấp hơn
nhiều so với các hệ thống sử dụng trong các ứng dụng của Chính phủ hay quân đội.
Hệ thống Machine Vision dựa vào các cảm biến kỹ thuật số được bảo vệ bên

trong máy ảnh cơng nghiệp có quang học chuyên dụng để thu được hình ảnh, phần
cứng và phần mềm xử lí, phân tích, đo lường các đặc điểm khác nhau để ra quyết định.
1.3.3. Giới thiệu chung về băng tải
Băng tải thường được dùng để di chuyển các vật liệu đơn giản và vật liệu rời theo
phương ngang và phương nghiêng. Trong các dây chuyền sản xuất, các thiết bị này
được sử dụng rộng rãi như những phương tiện để vận chuyển các cơ cấu nhẹ, trong các
xưởng luyện kim dùng để vận chuyển các linh kiện điện tử hoặc lắp ráp xe cộ và cả
trong bưu điện
Trên các kho bãi thì dùng để vận chuyển các loại hàng bưu kiện, vật liệu hạt hoặc
1 số sản phẩm khác. Trong 1 số ngành công nghiệp nhẹ, cơng nghiệp thực phẩm, hóa
chất thì dùng để vận chuyển các sản phẩm đã hoàn thành và chưa hoàn thành giữa các
công đoạn, các phân xưởng, đồng thời cũng dùng để loại bỏ các sản phẩm không dùng
được.
Ưu điểm của băng tải :
Cấu tạo đơn giản, bền, có khả năng vận chuyển rời và đơn chiếc theo các hướng
nằm ngang, nằm nghiêng hoặc kết hợp giữa nằm ngang với nằm nghiêng.
Vốn đầu tư khơng lớn lắm, có thể tự động được, vận hành đơn giản, bảo dưỡng
dễ dàng, làm việc tin cậy, năng suất cao và tiêu hao năng lượng so với máy vận chuyển
khác không lớn lắm.
Cấu tạo chung của băng tải :


Hình 1.4: Cấu tạo chung băng chuyền

– Khung băng tải: thường được làm bằng nhơm định hình, thép sơn tĩnh điện
hoặc inox.
– Băng tải: Thường là dây băng tải cao su lõi bố PE, lõi thép, hoặc băng tải nhựa
PVC với các quy cách khác nhau.
– Động cơ: Có các loại động cơ giảm tốc công suất 0.2KW, 0.4KW, 0.75KW,
1.5KW, 2.2KW.

– Bộ điều khiển: Thường gồm biến tần, sensor, timer, PLC…
– Cơ cấu truyền động: Rulo kéo, con lăn đỡ, nhơng xích…
– Hệ thống bàn thao tác: thường bằng gỗ, thép hoặc inox trên mặt có dán thảm
cao su chống tĩnh điện.
– Hệ thống đường khí nén và đường điện.
– Hệ thống điện chiếu sáng.
Các loại băng tải trên thị trường hiện nay
- Băng tải dạng cào: sử dụng để thu dọn phoi vụn. năng suất của băng tải loại này
có thể đạt 1,5 tấn/h và tốc độ chuyển động là 0,2m/s. Chiều dài của băng tải là không
hạn chế trong phạm vi kéo là 10kN.
- Băng tải xoắn vít: có 2 kiểu cấu tạo:
+ Băng tải 1 buồng xoắn: Băng tải 1 buồng xoắn được dùng để thu dọn phoi vụn.
Năng suất băng tải loại này đạt 4 tấn/h với chiều dài 80cm.
+ Băng tải 2 buồng xoắn: có 2 buồng xoắn song song với nhau, 1 có chiều xoắn
phải, 1 có chiều xoắn trái. Chuyển động xoay vào nhau của các buồng xoắn được thực
hiện nhờ 1 tốc độ phân phối chuyển động.
Cả 2 loại băng tải buồng xoắn đều được đặt dưới máng bằng thép hoặc bằng xi
măng.
Lựa chọn loại băng tải:


Khi thiết kế hệ thống băng tải vận chuyển sản phẩm đến vị trí phân loại có thể
lựa chọn một số loại băng tải sau:
Tuy nhiên khi chọn loại băng tải nên quan tâm đến trạng thái và mục đích sử
dụng của nó theo bảng sau:
Bảng 1.1: Mục đích sử dụng của các loại băng tải

Loại băng tải

Tải trọng


Phạm vi ứng dụng

Băng tải dây đai

< 50 kg

Vận chuyển từng chi tiết giữa các nguyên
công hoặc vận chuyển thùng chứa trong
gia cơng cơ và lắp ráp.

Băng tải lá

25 ÷ 125 kg

Vận chuyển chi tiết trên vệ tinh trong gia
công chuẩn bị phơi và trong lắp ráp

Băng tải thanh đẩy

50 ÷ 250 kg

Vận chuyển các chi tiết lớn giữa các bộ
phận trên khoảng cách >50m.

Băng tải con lăn

30 ÷ 500 kg

Vận chuyển chi tiết trên các vệ tinh giữa

các nguyên công với khoảng cách
<50m.

Các loại băng tải xích, băng tải con lăn có ưu điểm là độ ổn định cao khi vận
chuyển.Tuy nhiên chúng địi hỏi kết cấu cơ khí phức tạp, địi hỏi độ chính xác cao, giá
thành khá đắt.
Do băng tải dùng trong hệ thống làm nhiệm vụ vận chuyển sản phẩm nên trong
mơ hình đồ án đã lựa chọn loại băng tải dây đai để mô phỏng cho hệ thống dây chuyền
trong nhà máy với những lý do sau đây:
- Tải trọng băng tải không quá lớn.
- Kết cấu cơ khí khơng q phức tạp.
- Dễ dàng thiết kế chế tạo.
- Có thể dễ dàng hiệu chỉnh băng tải.
Tuy nhiên loại băng tải này cũng có 1 vài nhược điểm như độ chính xác khi vận
chuyển khơng cao, đơi lúc băng tải hoạt động không ổn định do nhiều yếu tố: nhiệt độ
môi trường ảnh hưởng tới con lăn, độ ma sát của dây đai giảm qua thời gian...
1.3.4 Giới thiệu xi lanh thuỷ lực


Trong hệ thống thủy lực có rất nhiều thiết bị như: van các loại, lọc dầu, thùng chứa,
phụ kiện, ống dẫn, đồng hồ đo áp, motor, bơm thủy lực, xi lanh… Tất cả những thiết bị
này được kết nối với nhau để tạo nên một hệ thống làm việc khép kín.
Trong đó, xi lanh thủy lực đóng vai trị là thiết bị chấp hành quan trọng, là một bộ
phận chính của cơ cấu truyền động. Vậy chức năng của xy lanh này là gì?
Thiết bị này dùng để chuyển đổi nguồn năng lượng của dầu, chất lỏng thủy lực thành
động năng để có lực ở đầu cần, tác động thực hiện những nhiệm vụ: ép, nén, kéo, đẩy,
nghiền… theo yêu cầu.
a)Cấu tạo của pittong thuỷ lực :

Hình 1.5 : Cấu tạo xi lanh thuỷ lực


Ống xi lanh
Ống xi lanh thủy lực là một bộ phận có hình trụ trịn liền mạch. Nó cịn có thể
gọi là thùng xi lanh nhưng dù với tên gọi nào thì chức năng của nó là chứa và giữ áp
suất xi lanh.
Piston được chứa trong ống. Ống được mài nhẵn, mịn để bề mặt có thể đạt độ
hồn thiện từ 4-16 microinch.
Đế hoặc nắp hình trụ
Đế thực hiện nhiệm vụ đi kèm với buồng áp suất ở một đầu. Trong đó, nắp được
nối với thân xi lanh thơng việc lắp bu lơng, hàn xì hoặc thanh tie. Giữa nắp và ống xy
lanh sẽ được lắp bằng seal tĩnh. Dựa trê thông sống của ứng xuất uốn mà khách hàng
có thể xác định được cơ bản kích thước nắp.
Đầu xi lanh (Cylinder head)
Đầu là bộ phận của xi lanh, có chức năng đi kèm với buồng áp suất ở đầu còn
lại. Đầu xi lanh được kết nối với xi lanh qua các thanh tie hoặc bu lơng.
Giữa đầu và ống có lắp o-ring. Tùy loại mà đầu có thể chứa một tuyến niêm
phong hoặc niêm phong que thích hợp.


Pít tơng (Piston)
Đây là chi tiết quan trọng, nó làm nhiệm vụ phân tách các vùng áp lực bên
trong ống. Thông thường, piston được các nhà sản xuất gia công sao cho phù hợp với
các seal, phốt, kim loại đàn hồi. Tùy theo thiết kế mà seal (con dấu) có thể đơn hoặc
kép.
Các piston được gắn với thanh piston thông qua bu lơng, một số loại thì có thể
là các loại hạt. Lưu ý, sự khác biệt về áp suất của hai bên thân piston sẽ làm ống giãn
ra và rút lại.
Tìm hiểu thêm: Các cách làm kín piston xi lanh khí nén, thủy lực
Thanh piston (Piston rod)
Thơng thường, người ta chọn thép, thép mạ crom để làm thanh piston sao cho

đảm bảo độ cứng cáp, chống ăn mòn tốt nhất.
Chức năng của thanh piston đó là nối kết thành phần của máy với thiết bị truyền
động để thực hiện nhiệm vụ công việc theo như yêu cầu. Các thanh piston này được
đánh bóng, nhẵn mịn và có các seal đính kèm giúp hạn chế và ngăn rị rỉ.
Trong các ống của xi lanh 2 đầu thì thanh piston sẽ kéo dài từ hai phía piston ra
hai đầu ống.
Con dấu (seal)
Con dấu hay chúng ta thường gọi là các seal. Để sản xuất seal, người ta phải căn
cứ trên các thông số về nhiệt độ của dầu, nhiệt độ môi trường, ứng dụng của xy lanh
và áp suất làm việc.
Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại con dấu, ví dụ như: con dấu làm từ
Fluorocarbon viton chịu được nhiệt độ cao, con dấu Elastomer thì chịu được nhiệt độ
thấp hơn.
Cụ thể, con dấu (seal) Elastomer được làm từ Poly và cao su Nitrile nó thích
hợp với các xi lanh làm việc trong mơi trường bình thường, nhiệt và áp không cao.
1.3.5 Động cơ băng tải
a) Khái niệm
Động cơ băng tải chính là 1 cơ chế hay một máy có khả năng vận chuyển được
một tải đơn, chẳng hạn như hộp, túi, thùng carton, hay 1 số lượng lớn vật liệu, chẳng
hạn như đất, bột, hóa chất, thực phẩm,… từ điểm A di chuyển đến điểm B.
Hay nói cách khác, băng tải là thiết bị có chức năng chuyển tải với đặc tính kinh
tế cao nhất trong số rất nhiều các ứng dụng vận chuyển hàng hóa hay nguyên vật liệu
sản xuất cho dù là bất cứ khoảng cách nào.


b) Cấu tạo của động cơ giảm tốc
Motor cơ giảm tốc được cấu tạo từ 2 phần chính là: Động cơ điện và hộp giảm tốc.
Động cơ điện :
Động cơ điện là thiết bị sử dụng điện năng chuyển hóa thành cơ năng để vận
hành các máy móc và thiết bị. Thiết bị này gồm có 2 loại là động cơ điện xoay chiều 1

pha và động cơ điện xoay chiều 3 pha.
Động cơ điện là thiết bị sử dụng điện năng chuyển hóa thành cơ năng để vận
hành các máy móc và thiết bị. Thiết bị này gồm có 2 loại là động cơ điện xoay chiều 1
pha và động cơ điện xoay chiều 3 pha.
Hộp giảm tốc
Hộp giảm tốc là bộ phận có chứa bộ truyền động sử dụng bánh răng, trục vít,…
Nó có nhiệm vụ làm giảm tốc độ của vòng quay. Hộp này là cơ cấu truyền động ăn
khớp trực tiếp với tỷ số truyền không thay đổi.
Hộp giảm tốc được sử dụng để giảm vận tốc góc và tăng momen xoắn. Đồng thời,
nó cũng là bộ phận trung gian giữa động cơ điện và máy cơng tác.

Hình 1.6 : Cấu tạo của động cơ giảm tốc

c) Nguyên lý hoạt động của motor giảm tốc
Khi rulo chủ động quay sẽ làm cho dây băng tải có thể chuyển động nhờ lực ma
sát giữa rulô cùng với dây băng băng tải. Để tạo ra lực ma sát giữa phần rulo và dây
băng tải khi dây băng tải gầu lúc này đang bị trùng thì chúng ta cần điều chỉnh rulo bị
động để cho dây băng tải sẽ căng ra. Từ đó, tạo lực ma sát giữa dây băng tải và rulo
nhằm chủ động lực ma sát ở giữa dây băng tải và rulo sẽ làm cho băng tải xuất hiện
chuyển động tịnh tiến.
Khi các vật liệu khi đã rơi xuống trên bề mặt của dây băng tải, lúc này nó sẽ
được di chuyển đến vị trí khác nhờ vào chuyển động của băng tải. Để tránh tình trạng
băng tải bị võng xuống do tải quá nặng, người ta đã sử dụng các con lăn đặt ở phía


dưới bề mặt của băng tải. Đồng thời, điều này cũng làm giảm đi phần nào lực ma sát
trên đường đi của băng tải.
Một vấn đề quan trọng nữa là dây của băng tải phải có hệ số giãn dây thấp thì sẽ
vận chuyển được nhiều và trong thời gian ngắn hơn.


Hình 1.7 : Sơ đồ mạch động lực cho động cơ

1.5 Thuật toán của hệ thống


Hình 1.8 : Thuật tốn của hệ thống


CHƯƠNG 2 : GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-1200
2.1 Giới thiệu PLC S7-1200
2.1.1 Giới thiệu chung
PLC S7-1200 ( Promamable Logic Controller) là những kết hợp I/O và các lựa
chọn cấp nguồn, bao gồm 9 module các bộ cấp nguồn cả VAC – hoặc VDC - các bộ
nguồn với sự kết hợp I/O DC hoặc Relay. Các module tín hiệu để mở rộng I/O và các
module giao tiếp dễ dàng kết nối với các mặt của bộ điều khiển. Tất cả các phần cứng
Simatic S7-1200 có thể được gắn trên DIN rail tiêu chuẩn hay trực tiếp trên bảng điều
khiển, giảm được khơng gian và chí phí lắp đặt.
Các module tín hiệu có trong các model đầu vào, đầu ra và kết hợp loại 8,16, và
32 điểm hỗ trợ các tín hiệu I/O DC, relay và analog. Bên cạnh đó, bảng tín hiệu tiên
tiến có trong I/O số 4 kênh hay I/O analog 1 kênh gắn đằng trước bộ điều khiển S71200 cho phép nâng cấp I/O mà không cần thêm không gian. Thiết kế có thể mở rộng
này giúp điều chỉnh các ứng dụng từ 10_I/O đến tối đa 284_I/O, với khả năng tương
thích chương trình người sử dụng nhằm tránh phải lập trình lại khi chuyển đổi sang
một bộ điều khiển lớn hơn. Các đặc điểm khác: bộ nhớ 50 KB với giới hạn giữa dữ
liệu người sử dụng và dữ liệu chương trình, một đồng hồ thời gian thực, 16 vòng lặp
PID với khả năng điều chỉnh tự động, cho phép bộ điều khiển xác định thơng số vịng
lặp gần tối ưu cho hầu hết các ứng dụng điều khiển q trình thơng dụng. Simatic S71200 cũng có một cổng giao tiếp Ethernet 10/100 Mbit tích hợp với hỗ trợ giao thức
Profinet cho lập trình, kết nối HMI/SCADA hay nối mạng PLC với PLC.
2.1.2 Đặc điểm của PLC S7-1200
Năm 2009, Siemens ra dòng sản phẩm S7-1200 dùng để thay thế dần cho S7200. So với S7-200 thì S7-1200 có những tính năng nổi trội:
- S7-1200 là một dịng của bộ điều khiển logic lập trình (PLC) có thể kiểm sốt

nhiều ứng dụng tự động hóa. Thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp và một tập lệnh mạnh làm
cho chúng ta có những giải pháp hồn hảo hơn cho ứng dụng sử dụng với S7-1200.
- S7-1200 bao gồm một microprocessor, một nguồn cung cấp được tích hợp sẵn,
các đầu vào/ra (DI/DO).
- Một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ quyền truy cập vào cả CPU và chương
trình điều khiển:
Tất cả các CPU đều cung cấp bảo vệ bằng password chống truy cập vào PLC.


Tính năng “know-how protection” để bảo vệ các block đặc biệt của mình S7
1200 cung cấp một cổng PROFINET, hỗ trợ chuẩn Ethernet và TCP/IP.
Ngồi ra bạn có thể dùng các module truyền thong mở rộng kết nối bằng RS485
hoặc RS232.
- 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.
- Vậy để làm một dự án với S7-1200 chỉ cần cài TIA Portal vì phần mềm này đã
bao gồm cả mơi trường lập trình cho PLC và thiết kế giao diện HMI.
2.1.3 Phân loại
Việc phân loại S7-1200 dựa vào loại CPU mà nó trang bị: Các loại PLC thông
dụng: CPU 1211C, CPU 1212C, CPU 1214C Thơng thường S7-1200 được phân ra làm
2 loại chính:
Loại cấp điện220VAC:
- Ngõ vào: Kích hoạt mức 1 ở cấp điện áp +24VDC(từ 15VDC – 30VDC).
- Ngõ ra:Relay.
- Ưu điểm của loại này là dùng ngõ ra Relay. Do đó có thể sử dụng ngõ ra ở
nhiều cấp điện áp khác nhau (có thể sử dụng ngõ ra 0V, 24V, 220V…)
- Tuy nhiên, nhược điểm của nó là do ngõ ra Relay nên thời gian đáp ứng không
nhanh cho ứng dụng biến điệu độ rộng xung, hoặc Output tốc độcao…
Loại cấp điện áp 24VDC:

- Ngõ vào: Kích hoạt mức 1 ở cấp điện áp +24VDC (từ 15VDC - 30VDC).
- Ngõ ra: Transistor.
- Tuy nhiên, nhược điểm của loại này là do ngõ ra transistor nên chỉ có thể sử
dụng một cấp điện áp duy nhất là 24VDC, do vậy sẽ gặp rắc rối trong những ứng dụng
có cấp điện áp khác nhau. Trong trường hợp này, phải thông qua một Relay 24VDC
đệm.
Bảng 1.1: Các đặc điểm cơ bản của S7-1200

Đặc trưng
Kích thước (mm)
Bộ nhớ người dùng
Bộ nhớ làm việc
Bộ nhớ tải
Bộ nhớ sự kiện

CPU 1211C
CPU 1212C
90 x 100 x 75
25 Kbytes
1 Mbytes
2 Kbytes

CPU 1214C
110 x 100 x 75
50 Kbytes
2 Mbytes
2 Kbytes


Phân vùng I/O

Digital I/O
Analog I
Tốc độ xử lý ảnh
Modul mở rộng
Mạch tín hiệu
Modul giao tiếp
Bộ đếm tốc độ cao
Trạng thái đơn
Trạng thái đôi

6 Inputs/4
8 Inputs/6
14 Inputs/10
Outputs
Outputs
Outputs
2 inputs
2 inputs
2 inputs
1024 bytes
And 1024 bytes (outputs)
(inputs)
None
2
8
1
3(left – side expansion)
4
6
3

3 – 100 kHz
3 – 100 kHz
3 – 100 kHz
1 – 30 kHz
3 – 30 kHz
3 – 80 kHz
3 – 80 kHz
3 – 80 kHz
1 – 20 kHz
3 – 20 kHz
2
Thẻ nhớ simatic (tùy chọn)
240 h
1 cổng giao tiếp ethernet

Mạch ngõ ra
Thẻ nhớ
Thời gian lưu trữ khi mất điện
PROFINET
Tốc độ thực thi phép toán số
18 us
thực
Tốc độ thi hành
0.1 us
- Hình dạng bên ngồi (CPU 1214C)

Hình 2.1 Hình dạng bên ngồi của S7-1200 ( CPU 1214C)

CPU 1214C gồm 14 ngõ vào và 10 ngõ ra, có khả năng mở rộng thêm 2 module
tín hiệu (SM), 1 mạch tín hiệu(SB) và 3 module giao tiếp (CM).

Các đèn báo trên CPU 1214C:
- STOP/RUN (cam/xanh): CPU ngừng/đang thực hiện chương trình đã nạp vào
bộ nhớ.


- ERROR (màu đỏ): màu đỏ ERROR báo hiệu việc thực hiện chương trình đã
xảy ra lỗi.
- MAINT (Maintenance): led cháy báo hiệu việc có thẻ nhớ được gắn vào hay
không.
- LINK: Màu xanh báo hiệu việc kết nối với tính thành cơng.
- Rx / Tx: Đèn vàng nhấp nháy báo hiệu tín hiệu được truyền.
Đèn cổng vào ra:
- Ix.x (đèn xanh): Đèn xanh ở cổng vào báo hiệu trạng thái tức thời của cổng
Ix.x. đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị của cơng tắc.
- Qx.x (đèn xanh): Đèn xanh ở cổng ra báo hiệu trạng thái tức thời của cổng
Qx.x. Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng.
2.1.4 : Cấu trúc bên trong PLC S7-1200
Cũng giống như các PLC cùng họ khác, PLC S7-1200 gồm 4 bộ phận cơ bản: bộ
xử lý, bộ nhớ, bộ nguồn, giao tiếp xuất/nhập.

Hình 2.2 : Cấu trúc bên trong của PLC S7-1200

- Bộ xử lý còn được gọi là bộ xử lý trung tâm (CPU), chứa bộ vi xử lý, biên dịch
các tín hiệu nhập và thực hiện các hoạt động điều khiển theo chương trình được lưu
trong bộ nhớ của PLC. Truyền các quyết định dưới dạng tín hiệu hoạt động đến các
thiết bị xuất.
- Bộ nguồn có nhiệm vụ chuyển đổi điện áp AC thành điện áp DC (24V) cần
thiết cho bộ xử lý và các mạch điện trong các module giao tiếp nhập và xuất hoạt
động.
- Bộ nhớ là nơi lưu trữ chương trình được sử dụng cho các hoạt động điều khiển

dưới sự kiểm soát của bộ vi xử lý.


- Các thành phần nhập và xuất (input / output) là nơi bộ nhớ nhận thông tin từ
các thiết bị ngoại vi và truyền thông tin đến các thiết bị điều khiển. Tín hiệu nhập có
thể từ các cơng tắc, các bộ cảm biến,… Các thiết bị xuất có thể là các cuộn dây của bộ
khởi động động cơ, các van solenoid,…
- Chương trình điều khiển được nạp vào bộ nhớ nhờ sự trợ giúp của bộ lập trình
hay bằng máy vi tính.
2.1.5 Đấu dây
Ở đây ta chọn CPU 1214C, để trình bày đấu dây tiêu biểu:Chúng ta có thể cung
cấp nguồn 24VDC hay với tần số từ 47Hz÷63Hz cho PLC vàcác thông số điện áp
được thể hiện ở (hinh 1.3).
PLC Siemens S7-1200 6ES7214-1HG31-0XB0
CPU 1214C DC/DC/DC
Nguồn cấp: 20.4 … 28.8 VDC
Memory: 50 Kbytes
Số I/O:
14 digital inputs 24VDC
10 digital outputs 24VDC
2 analog inputs 0-10VDC
Logic 1 signal (min): 15VDC/2.5mA
Logic 0 signal (max): 5VDC/1mA


Hình 2.3 : Sơ đồ đấu dây S7-1200 / CPU 1214C
PLC Siemens S7-1200 6ES7214-1GH31-0XB0
CPU 1214C DC/DC/DC
Nguồn cấp: 20.4 … 28.8 VDC
Memory: 50 Kbytes

Số I/O:
14 digital inputs 24VDC
10 digital outputs 24VDC
2 analog inputs 0-10VDC
Logic 1 signal (min): 15VDC/2.5mA
Logic 0 signal (max): 5VDC/1mA
2.1.6 Module mở rộng


Hình 2.4 : Hình dạng bên ngồi của các module mở rộng

1)Communication
2) CPU
3) Signal module 1(SM)
4) Signal module 2(SM)
5) Signal module (SB)
Họ PLC S7-1200 cung cấp nhiều nhất 8 module tín hiệu đa dạng và 1 mạch tín
hiệu cho bộ xử lý có khả năng mở rộng. Ngồi ra bạn cũng có thể cài đặt thêm 3
module giao tiếp nhờ vào các giao thức truyền thông.
Bảng 2.2: Thông số các module

2.1.7 Phương pháp lập trình điều khiển


Khác với phương pháp điều khiển cứng, trong hệ thống điều khiển có lập trình,
cấu trúc bộ điều khiển và cách đấu dây độc lập với chương trình. Chương trình định
nghĩa hoạt động điều khiển được viết nhờ sự giúp đỡ của một máy vi tính.
Để thay đổi tiến trình điều khiển, chỉ cần một thay đổi nội dung bộ nhớ điều
khiển, chứ không cần thay đổi cách nối dây bên ngồi. Qua đó, ta thấy được ưu điểm
của phương pháp điều khiển lập trình được so với phương pháp điều khiển cứng. Do

đó, phương pháp này được sử dụng rất rộng rãi trong lĩnh vực điều khiển vì nó rất
mềm dẻo…
Phương pháp điều khiển lập trình được thực hiện theo các bước sau:

Hình 2.5 : Phương pháp lập trình điều khiển

2.1.8 Các ngơn ngữ lập trình của PLC S7-1200
a) Ngơn ngữ lập trình LAD

Hình 2.6 : Ví dụ về chương trình LAD

Chương trình LAD bao gồm cột dọc biểu diễn nguồn điện logic cùng với các kí
hiệu cơng tắc logic tạo thành một nhánh mạch điện logic nằm ngang. Ở hình bên, logic
điều khiển được biểu diễn bằng hai cơng tắc thường hở, một cơng tắc thường đóng và
một ngõ ra relay logic.
Các kí hiệu cơng tắc trên được dùng để xây dựng nên bất kì mạch logic nào: sự
kết hợp nhiều mạch logic có thể biểu diễn mạch điều khiển cho một ứng dụng có logic