Thiết kế mô hình phân loại sản phẩm theo khối lượng, đóng gói và quản lý thông tin sử dụng plc s7 1200
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (7.5 MB, 98 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH
VIỆN KỸ THUẬT HUTECH
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ MƠ HÌNH PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO
KHỐI LƯỢNG, ĐĨNG GĨI VÀ QUẢN LÝ THƠNG TIN
SỬ DỤNG PLC S7 – 1200
NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: TS. BÙI MINH DƯƠNG
Sinh viên thực hiện:
MSSV:
LỚP:
Nguyễn Cơng Trường
1915781007
19HDCA2
Hồ Đình Vinh
1915781008
19HDCA2
Nguyễn Thanh Tùng
1916781002
19LDDCA2
Thành Phố Hồ Chí Minh, Ngày 26 Tháng 09 năm 2021
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH
VIỆN KỸ THUẬT HUTECH
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ MƠ HÌNH PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO
KHỐI LƯỢNG, ĐĨNG GĨI VÀ QUẢN LÝ THƠNG TIN
SỬ DỤNG PLC S7 – 1200
NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: TS. BÙI MINH DƯƠNG
Sinh viên thực hiện:
MSSV:
LỚP:
Nguyễn Cơng Trường
1915781007
19HDCA2
Hồ Đình Vinh
1915781008
19HDCA2
Nguyễn Thanh Tùng
1916781002
19LDDCA2
Thành Phố Hồ Chí Minh, Ngày 26 Tháng 09 năm 2021
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
LỜI CẢM ƠN
Nhóm thực hiện Đồ án tốt nghiệp ngành Kỹ Thuật Điện xin gửi lời cảm ơn
Trường Đại học Cơng Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh (HUTECH), các Thầy/Cô của
Viện Kỹ Thuật và đặc biệt là Thầy Bùi Minh Dương đã tận tình giảng dạy, trang bị
cho Nhóm những kiến thức cần thiết trong thời gian qua để nhóm hồn thành tốt Đồ
án tốt nghiệp năm 2021.
Nhóm cũng xin gửi lời chân thành cảm ơn Ban Lãnh Đạo Cơng ty Cổ Phần
Vinacafé Biên Hịa đã cho phép nhóm được tiếp cận dây chuyền sản xuất, hỗ trợ
thiết bị để thực hiện đồ án.
Mặc dù vậy với kinh nghiệm cịn non trẻ, chắc chắn khơng tránh khỏi những
thiếu sót trong lúc thực hiện đề tài và cuốn báo cáo này, rất mong được sự giúp đỡ
và chia sẻ từ Thầy để nhóm có thể hồn thành báo cáo được tốt hơn nữa.
Cuối cùng, nhóm thực hiện Đồ án tốt nghiệp ngành Kỹ Thuật Điện xin chân
thành cảm ơn!
ii
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
MỤC LỤC
PHIẾU ĐĂNG KÍ ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
LỜI CAM ĐOAN ......................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................... ii
MỤC LỤC .................................................................................................................... iii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .............................................................................. iv
DANH MỤC CÁC BẢNG ........................................................................................... v
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH................................................................................... vi
LỜI MỞ ĐẦU .............................................................................................................. 1
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI......................................................................... 3
1.1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI ................................................................................ 3
1.1.1 Lý Do Lựa Chọn Đề Tài ........................................................................... 3
1.1.2 Mục Tiêu Của Đề Tài ............................................................................... 8
1.2 PHẠM VI NGHIÊN CỨU ................................................................................. 8
1.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................................................................... 8
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ PLC S7 – 1200 ..................................................... 9
2.1 TỔNG QUAN VỀ PLC S7 – 1200 .................................................................... 9
2.1.1 PLC S7 – 1200 Lựa Chọn Cho Hệ Thống Vừa Và Nhỏ .......................... 9
iii
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2.1.2 Một Số CPU S7 – 1200 Thơng Dụng ....................................................... 11
2.1.3 Khối Hàm, Bộ Định Thì, Bộ Đếm PLC S7 – 1200 .................................. 14
2.2 MODULE PHẦN CỨNG PLC S7 – 1200......................................................... 15
2.2.1 MODULE CPU Xử Lý Trung Tâm .......................................................... 15
2.2.2 Module Nguồn – Power Module .............................................................. 16
2.2.3 Module Tín Hiệu SM ................................................................................ 17
2.2.4 Module Xử Lý Truyền Thông .................................................................. 18
2.2.4.1 Module Xử Lý Truyền Thông CM124x ....................................... 18
2.2.4.2 Module Xử Lý Truyền Thông CP124x......................................... 19
2.2.5 Các Module Đặc Biệt Và Module SB ...................................................... 20
2.2.5.1 Module I/O Link ........................................................................... 20
2.2.5.2 Module Cân Siwarex .................................................................... 21
2.2.5.3 Module SB .................................................................................... 25
2.3 VÙNG NHỚ, ĐỊA CHỈ VÀ KIỂU DỮ LIỆU ................................................... 25
2.3.1 Vùng Nhớ Chương Trình PLC S7 – 1200 ................................................ 25
2.3.2 Thẻ Nhớ MMC ......................................................................................... 26
2.3.3 Kiểu Dữ Liệu Của PLC S7 – 1200 ........................................................... 27
2.3.4 Vùng Nhớ ................................................................................................. 28
2.4 PHẦN MỀM VÀ NGƠN NGỮ LẬP TRÌNH ................................................... 30
2.4.1 Phần Mềm Lập Trình PLC S7 – 1200 ...................................................... 30
iii
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2.4.2 Ngơn Ngữ Lập Trình PLC S7 – 1200....................................................... 31
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MƠ HÌNH ....................................................................... 32
3.1 SƠ ĐỒ KHỐI VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG ............................................. 32
3.1.1 Sơ Đồ Khối ............................................................................................... 32
3.1.2 Nguyên Lý Hoạt Động ............................................................................. 32
3.2 BẢN VẼ ĐIỆN .................................................................................................. 33
3.3 PHẦN MỀM ...................................................................................................... 36
3.3.1 Phần Mềm Lập Trình PLC S7 – 1200 TIA PORTAL V15.1 ................... 36
3.3.2 Mạng Truyền Thông Ethernet .................................................................. 38
3.3.2.1 Địa Chỉ MAC ................................................................................ 38
3.3.2.2 IP – Address .................................................................................. 38
3.3.2.3 Subnet Mask ................................................................................. 38
3.3.2.4 Gateway (Router) .......................................................................... 39
3.3.2.5 Mối Quan Hệ Giữa Địa Chỉ IP, Router và Subnet ....................... 39
3.3.3 Cài Đặt Địa Chỉ IP và Reset Factory CPU ............................................... 39
3.3.3.1 Cài Đặt Địa Chỉ IP Cho PLC S7 – 1200 ....................................... 39
3.3.3.2 Thực Hiện Chế Độ Reset Factory ................................................. 40
3.3.4 Lập Trình Với TIA PORTAL V15.1 ........................................................ 41
3.4 PHẦN KHÍ CỤ ĐIỆN ........................................................................................ 52
3.4.1 LOADCELL ............................................................................................. 52
iii
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
3.4.2 Cảm Biến Phát Hiện Vật Cản Hồng Ngoại E3F – DS30C4 ..................... 53
3.4.3 Động Cơ DC JGB37 – 520 ....................................................................... 56
3.4.4 Băng Tải.................................................................................................... 57
3.4.5 Công Tắc Hành Trình ............................................................................... 58
CHƯƠNG 4: QUẢN LÝ THƠNG TIN MƠ HÌNH................................................. 59
4.1 THIẾT KẾ WEB SERVER VỚI USER – DEFINED WEB PAGES ............... 59
4.1.1 Chuẩn Của Trang Web – Standard Web Pages ........................................ 59
4.1.2 Kích Hoạt Chức Năng Và Cấu Hình User – Defined Web Pages ............ 62
4.1.3 Lập Trình Khối WWW Cho User – Defined Web ................................... 65
4.2 TRUY CẬP TRANG WEB TỪ MÁY TÍNH .................................................... 66
4.3 TRUY CẬP TRANG WEB TỪ THIẾT BỊ DI ĐỘNG ..................................... 67
4.4 LẬP TRÌNH THIẾT KẾ WEB SERVER .......................................................... 68
4.4.1 Lưu Đồ Các Bước Thực Hiện Thiết Kế Web Server ............................... 68
4.4.2 Cơ Sở Về HTML Và Khởi Tạo Trang HTML ......................................... 68
4.4.3 Cơ Sở Về AWP Và Các Tập Lệnh AWP Hỗ Trợ Cho WEB SERVER .. 69
4.4.4 Phần Mềm Visual Studio Code ................................................................ 69
CHƯƠNG 5: ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VÀ KẾT LUẬN.................... 78
5.1 ĐÁNH GIÁ CÁC KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC....................................................... 78
5.2 KẾT LUẬN ........................................................................................................ 79
iii
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................ 82
iii
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
AI
Analog Input
AQ (AO)
Analog Output
AWP
Automation Web Programming
BB
Battery Board
BCD
Binary Code Decimal
CB
Communication Board
CP
Communication Processor
DB
Data Block
DI
Digital Input
DO
Digital Output
DTL
Date and Time
FB
Function Block
FC
Function
HSC
High-Speed Couter
HTML
Hypertext Markup Language
IP
Internet Protocol
LSB
Least significant bit
MAC
Media Access Control
iv
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
MMC
Multi Media Card
MSB
Most significant bit
OB
Organization Block
PM
Power Module
PS
Power Supply
PTC
Pord Configuaration Tool
PTO
Pulse Train Output
Ptp
Point to Point
PWM
Pulse Width Modulation
PV
Process Value
SB
Signal Board
SCL
Structure Language Control
SP
Set point Value
TCP/IP
Transmission Control Protocol
UDT
User Defined Data Type
USS
Universal Serial Interface Protocol
VPN
Virtual Private Network
VS Code
Visual Studio Code
PHE
Plate Heat Exchanger
iv
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
DANH MỤC CÁC BẢNG
BẢNG
TRANG
Bảng 2.1: Thông tin về CPU 1211C và 1212C ......................................................... 11
Bảng 2.2: Thông tin về CPU 1214C và 1215C ......................................................... 13
Bảng 2.3: Khối hàm, bộ định thì, bộ đếm của PLC S7 – 1200 ............................... 14
Bảng 2.4: Kiểu dữ liệu của PLC S7 – 1200............................................................... 27
Bảng 2.5: Bảng phân loại vùng nhớ PLC S7 – 1200 ................................................ 29
Bảng 3.1: Thông số CPU 1214C DC/DC/DC............................................................ 42
Bảng 3.2: Thông số cân Loadcell YZC – 133 ........................................................... 52
Bảng 3.3: Thông số cảm biến vật cản hồng ngoại E3F – DS30C4 ......................... 54
Bảng 3.4: Thông số động cơ DC giảm tốc JGB37 – 520.......................................... 56
Bảng 3.5: Thông số cơng tắc hành trình ................................................................... 58
v
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
HÌNH
TRANG
Hình 1.1: Máy tách tạp chất công suất 1000 – 1200 Kg/h ...................................... 4
Hình 1.2: Máy Rang Neuhaus Neotec 1 .................................................................... 4
Hình 1.3: Hệ thống trích ly cà phê ............................................................................ 5
Hình 1.4: Máy Ly Tâm ............................................................................................... 5
Hình 1.5: Tháp ngưng tụ Cơ Đặc .............................................................................. 6
Hình 1.6: Tháp sấy tiến hành sấy khơ dịch thành dạng bột ................................... 6
Hình 1.7: Xả cà phê ra bao bì .................................................................................... 7
Hình 2.1: PLC S7 – 1200 ............................................................................................ 10
Hình 2.2: PLC S7 – 1200 Giải pháp tự động tối ưu cho ứng dụng vừa và nhỏ .... 10
Hình 2.3: Chi tiết các chức năng trên CPU S7 - 1200 ............................................. 11
Hình 2.4: Bộ I/O phân tán ET 200SP ....................................................................... 15
Hình 2.5: Bộ I/O ET 200SP tại nhà máy Vinacafé Biên Hịa ................................. 16
Hình 2.6: Module Nguồn PM 1207 ........................................................................... 16
Hình 2.7: Module AI SM 1231 ................................................................................... 17
Hình 2.8: Module CM 1241 ....................................................................................... 18
Hình 2.9: Module CP 1243 – 1 ................................................................................... 19
Hình 2.10: Module SM 1278 IO – Link .................................................................... 20
vi
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Hình 2.11: Mơ hình sử dụng Module cân Siwarex WP231 .................................... 21
Hình 2.12: Khai báo phần cứng Siwarex WP231 .................................................... 22
Hình 2.13: Khởi tạo Datalog ...................................................................................... 22
Hình 2.14: Đọc ghi dữ liệu Loadcell vào Datalog .................................................... 23
Hình 2.15: Ghi dữ liệu đã đọc vào DataLog ............................................................. 24
Hình 2.16: Module SB 1223 ....................................................................................... 25
Hình 2.17: Thẻ nhớ SIMATIC S7 ............................................................................. 26
Hình 2.18: Phần mềm TIA Portal V15.1 .................................................................. 30
Hình 2.19: Ngơn ngữ lập trình LAD nhóm sử dụng ............................................... 31
Hình 3.1: Lưu đồ giải thuật nguyên lý hoạt động của mơ hình ............................ 32
Hình 3.2: Sơ đồ đấu nối CPU 1214C......................................................................... 33
Hình 3.3: Sơ đồ đấu nối motor băng tải ................................................................... 35
Hình 3.4: Sơ đồ đấu nối motor đẩy, phân loại sản phẩm ....................................... 36
Hình 3.5: Cài đặt IP cho máy tính giao tiếp với PLC S7 – 1200 ............................ 37
Hình 3.6: Cài đặt địa chỉ IP cho PLC S7 – 1200 ...................................................... 40
Hình 3.7: Thực hiện Reset to factory settings .......................................................... 41
Hình 3.8: Cửa sổ Create new project........................................................................ 41
Hình 3.9: Khởi tạo thơng tin CPU S7 – 1200 ........................................................... 42
Hình 3.10: CPU đã được khởi tạo ............................................................................. 43
Hình 3.11: Lập trình điều khiển trong Main [OB1] ................................................ 43
vi
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Hình 3.12: Khai báo địa chỉ I/O các khối cần điều khiển ....................................... 44
Hình 3.13: Khai báo biến trung gian trong Work Memory và Load Memory .... 44
Hình 3.14: Khai báo các biến nhớ Loại sản phẩm, đếm sản phẩm, đếm thùng ... 45
Hình 3.15: Lập trình khi bật hệ thống ...................................................................... 45
Hình 3.16: Khối MOVE Reset biến đếm, kết quả trả về ở ngõ vào IN = 0 ........... 46
Hình 3.17: Xử lý tín hiệu Analog để đọc giá trị cảm biến cân nặng Loadcell ...... 46
Hình 3.18: Mối quan hệ giữa mức tín hiệu và giá trị thực ..................................... 47
Hình 3.19: Xử lý tín hiệu chuyển đổi giá trị đầu vào của Loadcell........................ 48
Hình 3.20: Sử dụng lệnh SCALE_X đặt giá trị ngõ vào VALUE theo yêu cầu.... 48
Hình 3.21: Lập trình băng tải thùng hàng đóng gói và băng tải phân loại ........... 49
Hình 3.22: Lập trình phân loại sản phẩm ................................................................ 49
Hình 3.23: Lập trình phân loại sản phẩm ................................................................ 50
Hình 3.24: Lập trình đếm sản phẩm đã nhận và sản phẩm loại ............................ 50
Hình 3.25: Đếm tổng sản phẩm và số lượng thùng hàng ........................................ 51
Hình 3.26: Lập trình xác nhận đủ số lượng sản phẩm đã cài đặt .......................... 51
Hình 3.27: LOADCELL YZC – 133 ......................................................................... 52
Hình 3.28: Kích thước LOADCELL ........................................................................ 53
Hình 3.29: Miêu tả cảm biến E3F – DS30C4 ........................................................... 53
Hình 3.30: Kích thước cảm biến E3F – DS30C4 ..................................................... 53
Hình 3.31: Sơ đồ đấu dây cảm biến E3F – DS30C4 ................................................ 54
vi
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Hình 3.32: Cảm biến phát hiện vật cản .................................................................... 55
Hình 3.33: Động cơ DC giảm tốc JGB37 – 520 ........................................................ 56
Hình 3.34: Kích thước động cơ giảm tốc DC JGB37 – 520 .................................... 56
Hình 3.35: Băng tải chở thùng hàng ......................................................................... 57
Hình 3.36: Băng tải cân, phân loại sản phẩm .......................................................... 57
Hình 3.37: Cơng tắc hành trình................................................................................. 58
Hình 4.1: Giới thiệu thơng tin CPU 1214C DC/DC/DC .......................................... 59
Hình 4.2: Trang định danh của CPU S7 – 1200 ...................................................... 60
Hình 4.3: Thơng tin Module ...................................................................................... 60
Hình 4.4: Thơng tin về truyền thơng CPU ............................................................... 61
Hình 4.5: Cấu hình Device Configuaration .............................................................. 63
Hình 4.6: Chọn chức năng Web Server .................................................................... 63
Hình 4.7: Khối dữ liệu DB ......................................................................................... 64
Hình 4.8: Khối dữ liệu DB 333 – DB 338 .................................................................. 65
Hình 4.9: Tạo khối WWW cho User – Defined Web .............................................. 65
Hình 4.10: Truy cập Web Server từ thiết bị di động .............................................. 67
Hình 4.11: Lưu đồ các bước thiết kế web server ..................................................... 68
Hình 4.12: Cú pháp khai báo trang HTML ............................................................. 68
Hình 4.13: Cú pháp khai báo bằng AWP ................................................................. 69
Hình 4.14: Các chức năng phụ thuộc vào ngơn ngữ của VS Code ........................ 70
vi
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Hình 4.15: Lập trình Tiêu đề, khai báo .................................................................... 70
Hình 4.16: Lập trình tiêu đề và chức năng cài đặt thơng số................................... 71
Hình 4.17: Lập trình phần chức năng cài đặt thơng số .......................................... 71
Hình 4.18: Trang hiển thị tiêu đề, chức năng cài đặt thông số Web ..................... 72
Hình 4.19: Lập trình bảng trạng thái của hệ thống ................................................ 72
Hình 4.20: Bảng trạng thái hiển thị lên Web ........................................................... 73
Hình 4.21: Lập trình chèn hình ảnh vào Web ......................................................... 73
Hình 4.22: Hình ảnh đã lên Web ............................................................................... 74
Hình 4.23: Lập trình về khối lượng và số lượng cài đặt ......................................... 74
Hình 4.24: Lập trình phân loại sản phẩm ................................................................ 75
Hình 4.25: Lập trình tín hiệu cảm biến sản phẩm và thùng hàng ......................... 75
Hình 4.26: Lập trình băng tải phân loại, băng tải thùng hàng .............................. 76
Hình 4.27: Lập trình khối lượng cài và tín hiệu đẩy sản phẩm ............................. 76
Hình 4.28: Trang Web hồn thiện quản lý thông tin .............................................. 77
vi
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
LỜI MỞ ĐẦU
Trong thời kỳ chuyển đổi số 4.0 với tốc độ phát triển kinh tế cao, sản xuất hàng hóa
phải đẩy mạnh địi hỏi các Nhà máy phải thay đổi công nghệ sản xuất, tự động hóa máy
móc dây chuyền, áp dụng cơng nghệ số vào sản xuất và đời sống xã hội. Trước đòi hỏi thực
tế của sản xuất và xã hội như vậy ngành Kỹ Thuật Điện phải có những bước phát triển vượt
bậc đáp ứng nhu cầu của doanh nghiệp và bắt kịp với xu thế Công nghệ. Team và các bạn
sinh viên ngành Kỹ Thuật Điện ngoài kiến thức đã nắm bắt ở trên ghế Nhà trường cần phải
có những kinh nghiệm thực tế tại Doanh nghiệp. Thực hiện mơ hình đồ án là cơ hội để
team tìm hiểu và đưa ra các giải pháp tự động hóa phù hợp đáp ứng nhu cầu của xã hội.
Là sinh viên theo học Trường Đại học Công Nghệ TP. HCM được tiếp cận thực
hành các trang thiết bị tự động hiện đại như PLC, biến tần ở phịng thí nghiệm nên khi áp
dụng vào mơ hình, nhóm đã nhận thấy ứng dụng to lớn khi đưa vào thực tế. Được sự dẫn
dắt của các Thầy/Cô, Team cũng như các bạn sinh viên khác đã dần trưởng thành hơn và
có nhiều kiến thức bổ ích trong công việc và cuộc sống. Việc bắt tay vào làm mơ hình thực
tế giúp Team trải nghiệm, học hỏi lẫn nhau. Qua thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp, giúp
Team vận dụng những kiến thức đã được học, áp dụng ngay các công việc mà Team thực
hiện tại các nhà máy. Từ đó bản thân mỗi thành viên có thể nâng cao được năng lực của
mình.
Nhận thức được tầm quan trọng của việc học đi đôi với hành, nhà Trường và Viện
Kỹ Thuật đã tạo điều kiện cho Team có nhiều thời gian để tìm hiểu nhiều mơ hình đa dạng,
trên hết là áp dụng được vào các nhà máy, doanh nghiệp. Được sự giúp đỡ của Thầy Bùi
Minh Dương và sự linh động của Nhà Trường trong bối cảnh đại dịch Covid – 19 làm ảnh
hưởng đến tiến độ thực hiện đồ án được giao, Team đã cố gắng 200% khả năng để làm tốt
nhất nhiệm vụ mà Giảng viên hướng dẫn và Viện Kỹ Thuật đề ra để hoàn thành tốt Đồ án
tốt nghiệp.
1| T S . B Ù I M I N H D Ư Ơ N G
NHÓM KỸ THUẬT ĐIỆN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trong thời gian thực hiện Đồ án, Team đã cố gắng tìm hiểu và nghiên cứu dây
chuyền sản xuất Cà phê hòa tan và một số dây chuyền sản xuất khác để làm ra mơ hình
phân loại sản phẩm theo khối lượng, đóng gói và quản lý thông tin sử dụng PLC S7 – 1200.
Báo cáo này là tổng hợp những hiểu biết chung của Team về cấu tạo, nguyên lý hoạt động
và ứng dụng thực tế mơ hình mà nhóm thực hiện.
Thời gian được học và làm việc với Thầy Bùi Minh Dương, Team đã được trao dồi
thêm kiến thức và hiểu biết hơn về các mơn học, đã cùng nhau gắn bó - trải qua trong suốt
chặng đường, rõ ràng những gì đã diễn ra sẽ là một bước tiến lớn trong cuộc đời của bản
thân mỗi thành viên. Dù thời điểm khi thực hiện cuốn báo cáo này, dịch bệnh vẫn leo thang
kéo dài căng thẳng, hạn chế về di chuyển nhưng đam mê nhiệt huyết luôn thôi thúc Team
cố gắng hơn mỗi ngày để đánh bại những khó khăn trước mắt.
Nội dung báo cáo gồm có 5 chương:
Chương 1: Giới thiệu đề tài
Chương 2: Tổng quan về PLC S7 – 1200
Chương 3: Thiết kế mơ hình
Chương 4: Quản lý thơng tin mơ hình
Chương 5: Đánh giá kết quả đạt được và kết luận
2| T S . B Ù I M I N H D Ư Ơ N G
NHÓM KỸ THUẬT ĐIỆN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
1.1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1.1.1 Lý Do Lựa Chọn Đề Tài
Với sự phát triển của công nghệ chuyển đổi số hiện nay, các dây chuyền máy
móc tự động được ứng dụng rộng rãi trong đời sống và sản xuất. Các doanh
nghiệp hàng ngày luôn đề xuất đưa ra các ý tưởng giải pháp cải tiến cơng nghệ,
hệ thống máy móc để tạo ra những sản phẩm bắt kịp xu thế thị trường, nâng cao
chất lượng, giá cả cạnh tranh nhất khi đến tay người tiêu dùng. Đó chính là cơ sở
để doanh nghiệp có thể nâng tầm sự uy tín, có vị thế canh tranh với các đối thủ
cùng phân khúc trên thị trường.
Sau khi được Giảng viên hướng dẫn (GVHD) đưa ra các ví dụ mơ hình ứng dụng
thực tế trong nhà máy, nhóm đã ngày đêm suy nghĩ và lấy ý tưởng từ một công
đoạn sản xuất: phân loại cà phê theo khối lượng, sản phẩm vào thùng đi đóng gói
chưa có quản lý thơng tin về số lượng, cân nặng ở tại nhà máy sản xuất Vinacafé
Biên Hòa nhằm cải tiến, tự động hóa.
Để hiểu rõ hơn về giải pháp Team đưa ra, trước hết về công nghệ sản xuất Cà
phê hòa tan tại Vinacafé Biên Hòa trải qua các q trình (gồm 7 cơng đoạn) như
được cho biết bên dưới:
Bước 1: Sàng Cà Phê
Có 2 loại hạt để sản xuất tại nhà máy Vinacafé là hạt Arabica và hạt Robusta
được sàng để tách vỏ, các tạp chất lẫn bên trong hạt khi nông dân và thương lái
thu hoạch.
3| T S . B Ù I M I N H D Ư Ơ N G
NHÓM KỸ THUẬT ĐIỆN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Hình 1.1: Máy tách tạp chất cơng suất 1000 – 1200 Kg/h
Bước 2: Rang Cà Phê
Cà phê khi đã được sàng làm sạch, sẽ sử dụng máy thổi để đưa hạt vào máy rang
Neuhaus Neotec rang chín ở 230 độ C.
Hình 1.2: Máy Rang Neuhaus Neotec 1
4| T S . B Ù I M I N H D Ư Ơ N G
NHÓM KỸ THUẬT ĐIỆN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Bước 3: Trích Ly
Sau khi hạt cà phê đã được Rang, tiếp tục sử dụng máy thổi để đưa cà phê lên hệ
thống trích ly. Trích ly là q trình thu các chất hịa tan có trong bột cà phê, sử
dụng hệ thống hơi nước làm sôi cà phê trong nước và tiến hành thu hồi các chất
hịa tan.
Hình 1.3: Hệ thống trích ly cà phê
Bước 4: Ly Tâm
Ly tâm là quá trình tách tạp chất, bã cà phê ra khỏi dịch cà phê trích ly bằng cách
sử dụng máy Ly Tâm.
Hình 1.4: Máy Ly Tâm
5| T S . B Ù I M I N H D Ư Ơ N G
NHÓM KỸ THUẬT ĐIỆN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Bước 5: Cô Đặc
Nồng độ dung dịch cà phê sau Trích ly là 20 – 22% chưa thể sấy khơ nên phải
tiến hành cơ đặc dịch Trích ly đến nồng độ 51% mới thuận lợi cho quá trình Sấy.
Dung dịch cà phê sẽ được bơm vào bộ trao đổi nhiệt PHE, tại đây nước nhận
nhiệt và bay hơi. Độ chân không được tạo ra rồi sẽ được ngưng tụ tại các tháp
ngưng tụ.
Hình 1.5: Tháp ngưng tụ Cơ Đặc
Bước 6: Sấy Phun
Sấy phun là q trình sấy khô dịch cà phê sau khi đã cô đặc để ra bột cà phê hịa
tan.
Hình 1.6: Tháp sấy tiến hành sấy khô dịch thành dạng bột
6| T S . B Ù I M I N H D Ư Ơ N G
NHÓM KỸ THUẬT ĐIỆN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Bước 7: Ra Cà Phê Bán Thành Phẩm
Sau khi dịch cà phê được Sấy thành dạng bột, tiến hành xả bột cà phê hòa tan ra
các bao bì vận chuyển lên nhà máy Vinacafé trụ sở chính để đấu trộn đường sữa
và phân phối ra thị trường.
Hình 1.7: Xả cà phê ra bao bì
Nhận thấy đây là cơng đoạn cịn phụ thuộc vào con người, chưa đảm bảo được an
toàn vệ sinh thực phẩm cũng như cân nặng, số lượng cà phê có thể bị hao hụt dẫn
đến tổn thất chi phí sản xuất. Nhóm đã bắt tay vào nghiên cứu, đưa ra giải pháp phân
loại sản phẩm theo khối lượng, đóng gói và quản lý thơng tin sử dụng PLC S7 –
1200. Đề tài nhóm thực hiện khi áp dụng thực tế sẽ đem lại được các ưu điểm sau:
-
Tự động hóa máy móc dây chuyền khả năng đo lường chính xác, an tồn vệ sinh
thực phẩm;
-
Tiết kiệm chi phí nhân cơng;
-
Giảm tổn thất hao hụt cà phê;
7| T S . B Ù I M I N H D Ư Ơ N G
NHÓM KỸ THUẬT ĐIỆN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
1.1.2 Mục Tiêu Của Đề Tài
-
Khi hoàn thành được mơ hình thực tế, nhóm mong muốn có thể áp dụng được
vào nhà máy Vinacafé Biên Hòa nhằm nâng cao cải tiến cơng đoạn, đề tài có
thể là một giải pháp hữu ích góp phần tự động hóa dây chuyền sản xuất. Giải
pháp của nhóm đưa ra có thể áp dụng được rất nhiều ứng dụng khác nhau trong
các nhà máy, tùy vào mục đích sử dụng.
-
Q trình thực hiện, nhóm học được điểm mạnh và khắc phục những điểm yếu
của nhau, cùng nhau hiểu được nguyên lý của hệ thống, mỗi thành viên đảm
nhiệm công việc khác nhau, nhưng khi hoàn thành tất cả sẽ nắm bắt cơng việc
lắp đặt và thiết kế mơ hình, lập trình được PLC S7 – 1200, Web Server.
-
Đề tài đồ án tốt nghiệp được Giảng viên hướng dẫn giao phó vừa là thách thức
và là cơ hội để nhóm trau dồi các kỹ năng cần thiết để hoàn thiện bản thân hơn.
1.2 PHẠM VI NGHIÊN CỨU
- PLC S7 – 1200;
- Lập trình TIA Portal V15.1;
- Lập trình Visual Studio Code;
- Các cảm biến phát hiện, cân Loadcell, Động cơ DC;
1.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- Tìm hiểu các tài liệu về lập trình PLC S7 – 1200, lập trình Web Server;
- Tìm hiểu thông tin của các cảm biến, cân Loadcell, động cơ DC;
- Tìm hiểu thực tế nhà máy Vinacafé Biên Hịa cơng đoạn ra cà phê đang gặp vấn
đề như thế nào, để có thể lập trình và làm mơ hình tối ưu nhất;
- Thiết kế mơ hình, vận hành thử và đưa ra kết quả đạt được;
8| T S . B Ù I M I N H D Ư Ơ N G
NHÓM KỸ THUẬT ĐIỆN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN VỀ PLC S7 – 1200
2.1 TỔNG QUAN VỀ PLC S7 – 1200
2.1.1 PLC S7 – 1200 Lựa Chọn Cho Hệ Thống Vừa Và Nhỏ
Bộ điều khiển PLC S7 – 1200 được sử dụng với sự linh động và khả năng mở rộng phù
hợp cho các ứng dụng của hệ thống tự động hóa vừa và nhỏ, giống như mơ hình mà
nhóm thực hiện. Thiết kế nhỏ gọn, cấu hình linh động, hỗ trợ mạnh mẽ về tập lệnh làm
cho bộ điều khiển PLC S7 – 1200 trở thành một giải pháp hoàn hảo trong việc điều
khiển, cho lựa chọn phù hợp đối với nhiều ứng dụng khác nhau. CPU của PLC S7 –
1200 được kết hợp với một vi xử lý, một bộ nguồn tích hợp, tín hiệu vào/ra, thiết kế tích
hợp cổng Profinet, các bộ đếm/phát xung tốc độ cao tích hợp trên thân, điều khiển vị trí
motion control, và ngõ vào tương tự analog đã làm cho PLC S7 – 1200 trở thành một bộ
điều khiển nhỏ gọn nhưng đầy mạnh mẽ. Sau khi tải Dowload chương trình xuống CPU
nhưng vẫn lưu giữ những logic cần thiết để theo dõi và kiểm sốt các thiết bị/thơng tin
trong ứng dụng của người lập trình. CPU giám sát ngõ vào và thay đổi ngõ ra theo logic
trong chương trình người dùng bao gồm các phép toán logic của đại số Boolean, các bộ
đếm, bộ định thì, các phép tốn phức tạp và những giao tiếp truyền thông với những
thiết bị thông minh khác.
9| T S . B Ù I M I N H D Ư Ơ N G
NHÓM KỸ THUẬT ĐIỆN
