<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

BỘ MÔN CƠ SỞ KỸ THUẬT CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN BỘ ĐIỀU KHIỂN KHẢ TRÌNHVÀ TỰ ĐỘNG HÓA

Thiết Kế Hệ Thống Phân Loại Sản Phẩm Theo Màu Sắc

Thực Hiện: NGƠ MINH QUANGMSV:165665 LỚP: 65MEC1HƯỚNG DẪN: PHĨ BẢO BÌNH

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

<b>CHƯƠNG 1: Tổng quan về hệ thống phân loại sản phẩm...</b>

3

<b>1.1 Các hệ thống phân loại sản phẩm phổ biến...3</b>

<b>1.2 Đề xuất phương án thiết kế...6</b>

<b>Chương 2: Lựa chọn thiết bị cho hệ thống...</b>

8

<b>Chương 3: Thiết kế hệ thống điều khiển...17</b>

3.1 Xây dựng cấu trúc chung của hệ thống...17

3.2 phân cổng vào ra...18

3.3 chương trình...19

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

<b>CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM</b>

<b>1.1 Các hệ thống phân loại sản phẩm phổ biến </b>

<b>1.1.1 Phân loại sản phẩm theo màu sắc</b>

Mơ hình hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc

- Các rơ le trung gian.

- Bộ phận giá đỡ cơ khí cho tồn bộ hệ thống.- Nút nhấn.

Nguyên lý hoạt động:

Khi nhấn nút Start, điện áp một chiều cấp cho động cơ điện một chiều hoạt động, truyền chuyển động cho băng chuyền thông qua dây đai. Xylanh piston sẽ đẩy sản phẩm đến cảm biến nhận biết sản phẩm có màu sắc khác nhau. Khi sản phẩm đi qua, cảm biến nhận biết và gửi tín hiệu về bộ PLC xử lý sau đó PLC đưa ra tín hiệu

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

tác động điều khiển piston đẩy từng sản phẩm có màu sắc khác nhau vào nơi chứa riêng biệt.

Ứng dụng:

Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc được ứng dụng rất nhiều trong các dây chuyền sản xuất Gạch, Ngói, Đá Granite, trong các dây chuyền phân loại các sản phẩm nhựa hay trong chế biến Nông sản (như Cà Phê, Gạo)… Hệ thống sẽ giúp nhà sản xuất tốn ít nhân công lao động và giảm thiểu thời gian làm việc, nâng cao năng suất lao động.

<b>1.1.2 Phân loại sản phẩm theo chiều cao</b>

Hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao

Cấu tạo:

- Hai băng chuyền.

- Hai động cơ điện một chiều để kéo băng chuyền.- Ba cảm biến nhận biết chiều cao.

- Hai xylanh piston để phân loại sản phẩm.- Bộ PLC dùng để xử lý tín hiệu.

- Hai van đảo chiều.- Các rơ le trung gian.

- Bộ phận giá đỡ cơ khí cho tồn bộ hệ thống.- Nút nhấn.

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

Nguyên lý hoạt động:

Khi nhấn nút Start, điện áp một chiều cấp cho động cơ điện một chiều thứ nhất hoạt động, truyền chuyển động cho băng chuyền thứ nhất thông qua dây đai. Trên băng chuyền này sẽ thiết kế những cảm biến nhận biết sản phẩm có chiều cao khác nhau.Khi sản phẩm đi qua, cảm biến nhận biết và gửi tín hiệu về bộ PLC xử lý sau đó PLC đưa ra tín hiệu về van đảo chiều tác động điều khiển piston đẩy sản phẩm cao và trung bình vào khay chứa tương ứng, sản phẩm thấp sẽ được đi đến hết băng chuyền và được phân loại vào hộp chứa nằm trên băng chuyền thứ hai. Sau đó động cơ một chiều thứ hai truyền chuyển động cho băng chuyền thứ hai vận chuyểnhộp chứa sản phẩm thấp về vị trí tương ứng.

Ứng dụng:

Hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao được ứng dụng rất nhiều trong các ngành công nghiệp:

- Ứng dụng trong các dây chuyền sản xuất Gạch, Ngói.

- Ứng dụng trong các ngành công nghiệp thực phẩm như bánh kẹo, hoa quả...- Ứng dụng trong công nghiệp sản xuất bia, nước giải khát.

<b>1.1.3 Phân loại sản phẩm theo hình dạng</b>

Cấu tạo:

- Một băng chuyền.

- Một động cơ điện một chiều để kéo băng chuyền.- Hai động cơ bước gạt sản phẩm để phân loại.

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

- Cảm biến thị giác Camera (Nhận dạng vật thể qua Camera).- Bộ PLC dùng để xử lý tín hiệu.

- Các rơ le trung gian.

- Bộ phận giá đỡ cơ khí cho tồn bộ hệ thống.- Nút nhấn.

Nguyên lý hoạt động:

Khi nhấn nút Start, điện áp một chiều cấp cho động cơ điện một chiều hoạt động, truyền chuyển động cho băng chuyền thông qua dây đai. Trên băng chuyền sẽ thiết kế cảm biến thị giác Camera nhận dạng sản phẩm. Khi sản phẩm đi qua, Cảm biến thị giác nhận biết và gửi tín hiệu về bộ PLC xử lý sau đó PLC đưa ra tín hiệu điều khiển động cơ bước gạt từng sản phẩm có hình dạng khác nhau vào nơi chứa riêng biệt.

<b>1.2 Đề xuất phương án thiết kế</b>

Vì sản phầm cần phân loại chỉ có 2 màu cơ bản nên để có thể phân loại một cách đơn giản và phù hợp nhất sẽ dung hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

- Cảm biến quang- Nút nhấn.

Nguyên lý hoạt động:

Khi nhấn nút Start, gửi tín hiệu về bộ PLC xử lý sau đố PLC đưa ra tín hiệu tác độngvan đảo chiều điều khiển xi lanh 1 đẩy sản phẩm sang cảm biến màu, nếu màu đỏ xilanh 2 đứng yên nếu màu xanh xi lanh 2 di chuyển đẩy sản phẩm sang vị trí khác. Sau khi sản phẩm đi qua cảm biến vật sẽ quay về chu trình điều khiển xi lanh 1

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

<b>Chương 2: lựa chọn thiết bị cho hệ thống</b>

<b>2.1.1 Giới thiệu về PLC</b>

PLC (viết tắt của Programmable Logic Controller) là thiết bị cho phép lập trình thực hiện các thuật tốn điều khiển logic. Bộ lập trình PLC nhận tác động các sự kiện bênngồi thơng qua ngõ vào (input) và thực hiện hoạt động thông qua ngõ ra (output). PLC hoạt động theo phương thức quét các trạng thái trên đầu ra và đầu vào. Khi có sự thay đổi bất kỳ từ ngõ vào, dựa theo logic chương trình ngõ ra tương ứng sẽ thayđổi.

Ngơn ngữ lập trình PLC phổ biến hiện nay là Ladder, Step Ladder, STL. Tuy nhiên, mỗi hãng sản xuất sẽ có các ngơn ngữ lập trình riêng. Các hãng sản xuất PLC phổ biến hiện nay gồm: Siemens, Mitsubishi, Rockwell, INVT, Delta

Nguyên lý hoạt động của PLC

Một hệ thống sản xuất có khả năng tự khởi động, kiểm sốt, xử lý và dừng một quá trình theo yêu cầu hoặc đo đếm các giá trị đã đạt được xác định nhằm đạt kết quả tốt nhất ở sản phẩm đầu ra thì được gọi là Hệ thống điều khiển.

Trong kỹ thuật tự động, các bộ điều khiển chia làm 2 loại:Điều khiển nối cứng.

Điều khiển logic khả trình.

Một hệ thống điều khiển bất kỳ được tạo thành từ các thành phần sau:Khối vào.

Khối xử lý-điều khiển.Khối ra.

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

Khối vào:

Khối có nhiệm vụ chuyển đổi các đại lượng vật lý thành các tín hiệu điện, các bộ chuyển đổi có thể là: nút nhấn, cảm biến …và tùy theo bộ chuyển đổi mà tín hiệu ra khỏi khối vào có thể ON/OFF hoặc dạng liên tục(analog).

Ưu điểm và nhược điểm của PLCƯu điểm:

Bộ điều khiển PLC chống nhiễu tốt, đáng tin cậy trong môi trường công nghiệp, đáp ứng các giải thuật phức tạp, độ chính xác cao, gọn nhẹ, lắp đặt dễ dàng, thay thế hoàn toàn mạch điều khiển relay thông thường, dễ dàng đáp ứng mọi yêu cầu điều khiển, hỗ trợ các chuẩn mạng truyền thông công nghiệp, tạo sự kết nối và trao đổi dữ liệu giữa các thiết bị trong và ngoài nhà máy đáp ứng tiêu chuẩn công nghiệp 4.0.

Nhược điểm:

Giá thành cao: Chi phí sản phẩm cao hơn so với chi phí mạch relay thơng thường, chi phí phần mềm lập trình tùy thuộc vào hãng sản xuất. Người sử dụng cần có kiến thức căn bản về lập trình PLC.

Vai trị của PLC trong hệ thống tự động hóa

Cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 đang đặt ra thách thức không nhỏ đối với các doanh nghiệp. Trong dây chuyền sản xuất của doanh nghiệp, PLC không đơn thuần là thiết bị điều khiển đáp ứng về logic và tốc độ mà cịn về truyền thơng, trao đổi dữ liệu giữa các thiết bị điều khiển khác, tạo nên một mạng lưới khép kín.

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

Dung lượng chương trình 64000 Steps

Ngơn ngữ lập trình Ladder Logic

Nhiệt độ hoạt động tối đa +55°C

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

Bộ nhớ 64000 Steps

Giao diện lập trình Computer, HMI

Nhiệt độ hoạt động tối thiểu 0 ° C

Kiểu kết nối USB, RS232C, RS485

Cáp kết nối FX-USB-AW, USB-SC09-FX

Phần mềm sử dụng GX-Works 2

Điện năng tiêu thụ 35 W

<b>2.1.3 sơ đồ đấu nối</b>

<b>2.2 Xi lanh</b>

<b>2.2.1 Lựa chọn xi lanh</b>

Xi lanh khí nén loại nhỏ SMC CDJ2D, Nhật Bản

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

<b>2.2.2 Thông số của xi lanh</b>

Hành trình xi lanh 150mmÁp suất hoạt động lớn nhất 0.7MPaÁp suất nhỏ nhất 0.05MPaNhiệt độ -10 đến 70 độ CÁp suất phá hủy xi lanh 1MPaTốc độ piston 50 – 750mm/sTác động 2 tác động đẩy và rút

Hành trình xi lanh 150mmÁp suất hoạt động lớn nhất 0.7MPaÁp suất nhỏ nhất 0.05MPaNhiệt độ -10 đến 70 độ CÁp suất phá hủy xi lanh 1MPaTốc độ piston 50 – 750mm/sTác động 2 tác động đẩy và rút

<b>2.3. Cảm biến màu</b>

<b>2.3.1 Lựa chọn cảm biến màu</b>

Module Cảm Biến Màu OMRON TCS3200

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

<b>2.3.2 Thông tin kỹ thuật:</b>

Khoảng cách phát hiện: 5mm đến 1m

Nguồn cấp: 12 đến 24 VDC ±10%, dòng điện tiêu thụ khoảng 25mA

Đầu ra tín hiệu: NPN hoặc PNP, NO hoặc NC (sự lựa chọn phụ thuộc vào mơ hình cụ thể)

<b>2.4 Cảm biến từ</b>

<b>2.4.1 Lựa chọn cảm biến từ</b>

CẢM BIẾN TỪ XYLANH CS1-F

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

<b>2.4.2 Thơng số kỹ thuật</b>

Điện áp định mức: 10-30V DCDịng điện tiêu thụ: 6 mA max.Tần số đáp ứng: 500Hz

Loại đầu ra: NPN, NO (Normally Open)Điện trở tải: 300 mA max.

Độ bảo vệ: IP67

Nhiệt độ làm việc: -25 độ C đến 70 độ CKích thước: 13.4 mm x 6.8 mm x 26.5 mmXuất xứ: AIRTAC ( Đài Loan)

<b>2.5. Cảm biến vật</b>

<b>2.5.1 Lựa chọn cảm biến vật</b>

Cảm biến quang Omron E3Z-T81, Nhật Bản

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

<b>2.5.2 Thông số kỹ thuật</b>

Loại cảm biến: Cảm biến quang phát hiện khoảng cáchNguyên lý hoạt động: Phản xạ ánh sáng

Khoảng cách phát hiện: 2cm đến 10cmNguồn điện: 12 đến 24V DC

Dòng điện tiêu thụ: 25mA max.Đầu ra tín hiệu: NPN/PNPNhiệt độ hoạt động: -25 đến 55 độ CTiêu chuẩn bảo vệ: IP67 (chống bụi và nước)Vật liệu vỏ: Nhựa ABS

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

<b>2.6. Nút ấn khởi động2.6.1 Lựa chọn nút bấm</b>

Nút nhấn giữ LA38-11 22mm, Schneider Electric

<b>2.6.2 Thông số kỹ thuật</b>

Điện áp: 250 VACDòng điện: 10 ACách điện điện áp: 2.5 KVTuổi thọ cơ học: 500,000 lần nhấnNhiệt độ làm việc: -25 độ C đến 55 độ CChất liệu vỏ: Hợp kim kẽm và nhựa ABSĐường kính lỗ lắp: 22 mm

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

<b>2.7 Van điện từ khí nén2.7.1 Lựa chọn van điện từ</b>

Van điện từ khí nén Airtac 4V210-08

<b>2.7.2 Thơng số kỹ thuật</b>

Kích thước cổng: 1/4''.(ren 13)Kích thước cổng xả: 1/8" (ren 9.6)Áp suất hoạt động: 0.15 - 0.8 MPaLoại van hơi 5 cửa 2 vị trí. (1 đầu coil điện)Hãng sản xuất: AIRTAC - TaiwanNhiệt độ hoạt động: -20~70oCĐiện áp: 24v

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

Chương 3: Thiết kế hệ thống điều khiển

</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">

3.1 Xây dựng cấu trúc chung của hệ thống

</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">

3.2 phân cổng vào ra

Đầu vào:

nút start: X0nút stop: X1cảm biến vật: X4cảm biến màu: X3Đầu ra:

van xi lanh 1: Y0

cảm biến hành trình S1: Y1cảm biến hành trình S2: Y2van xi lanh 2: Y3

cảm biến hành trình S3: Y4cảm biến hành trình S4: Y5

</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21">

3.3 chương trình

</div>