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

<b>Giảng viên hướngdẫn:</b>

TS. Hoàng Sỹ TuấnTS. Bùi ĐăngQuang

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

<i>Đồ án môn học</i>

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

<b>MỤC LỤC...</b>

<b>MỞ ĐẦU...</b>

<b>CHƯƠNG I. Tổng quan...</b>

<b>I.1. Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc...</b>

<b>I.2. Các thành phần cơ bản của hệ thống...</b>

<b>CHƯƠNG II. Chương trình và Giao diện điều khiển hệ thống...</b>

<b>II.1. Mô tả hoạt động của hệ thống...</b>

<b>II.2. Bảng biến I/O...</b>

<b>II.4. Giao diện điều khiển...</b>

<b>KẾT LUẬN...</b>

<b>TÀI LIỆU THAM KHẢO...</b>

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

Hình 7 Băng tải vận chuyển phơi...11

Hình 8 Băng tải đang tắt...19

Hình 9 Băng tải đang hoạt động...19

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

<b>MỞ ĐẦU</b>

HMI ngày càng trở nên phổ biến trong các cơng xưởng nhờ tính tiệnlợi, thân thiện với người dùng khi vận hành hệ thống máy móc. Đểtìm hiểu cách dùng, từ đó áp dụng vào hệ thống thực tế của HMI,nhóm lựa chọn hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc để lậptrình giao diện điều khiển cho hệ thống này. Bài tập lớn trình bàycác thành phần vật lý cấu tạo nên hệ thống này, cấu trúc chươngtrình PLC điều khiển hệ thống và giao diện màn hình điều khiển.Trong quá trình thực hiện đề tài đã giúp nhóm em hiểu rõ hơn vềứng dụng của màn hình HMI, biết cách lập trình giao diện và lậptrình PLC trên phần mềm TIA Portal.

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

<b>CHƯƠNG I. Tổng quan </b>

<b>I.1. Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc</b>

Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc là một phần quan trọngtrong lĩnh vực tự động hóa và quản lý sản xuất. Được thiết kế đểphân loại sản phẩm dựa trên đặc tính màu sắc của chúng, hệ thốngnày đem lại hiệu suất cao và độ chính xác trong q trình sản xuấtvà đóng gói. Dưới đây là tổng quan về cấu trúc và hoạt động của hệthống phân loại sản phẩm theo màu sắc:

- Dựa trên kết quả, hệ thống sẽ thực hiện các hành động tiếp theonhư định tuyến sản phẩm đến đúng vị trí hoặc thực hiện quy trìnhsản xuất tiếp theo.

4. Định Hướng Phát Triển Mở Rộng:

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

- Kết Hợp Cơng Nghệ Mới: Nghiên cứu và tích hợp các cơng nghệmới như trí tuệ nhân tạo để cải thiện độ chính xác và tốc độ phảnứng của hệ thống.

- Tích Hợp Hệ Thống Theo Dõi: Kết hợp hệ thống theo dõi sảnphẩm để thu thập dữ liệu và phản hồi, tối ưu hóa quy trình phân loại.Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc không chỉ là một phầnquan trọng trong quy trình sản xuất mà cịn là một ví dụ tiêu biểu vềsự kết hợp giữa công nghệ cảm biến, PLC và quản lý tự động. Sự linhhoạt và ứng dụng rộng rãi của nó làm cho hệ thống này trở thànhmột yếu tố quan trọng trong việc đạt được hiệu suất và chất lượngsản xuất cao trong môi trường công nghiệp hiện đại.

<b>I.2. Các thành phần cơ bản của hệ thống</b>

Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc bao gồm nhiều thànhphần cơ bản để thực hiện quy trình phân loại một cách hiệu quả.Dưới đây là mô tả về các thành phần chính của hệ thống này:1. PLC (Programmable Logic Controller):

- Là trí óc chính của hệ thống, chịu trách nhiệm về quyết định vàđiều khiển.

- Sử dụng chương trình logic để xử lý dữ liệu từ cảm biến và đưa raquyết định về việc phân loại sản phẩm dựa trên thông tin màu sắc.Trong phạm vi hệ thống, có thể sử dụng dòng PLC S7 1200 của hãngSIEMEN.

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

<i><small>Hình 1 PLC S7 1200</small></i>

Simatic S7-1200 là bộ điều khiển lập trình PLC cơ bản với thiết kếdạng module nhỏ gọn, linh hoạt. PLC S7-1200 hỗ trợ đầy đủ cácchức năng điều khiển và truyền thơng, thích hợp với nhiều ứng dụngtự động hóa khác nhau, phù hợp cho các ứng dụng quy mơ nhỏ tớitrung bình. Bên cạnh đó, PLC hỗ trợ lập trình và mơ phỏng với phầnmềm TIA Portal, giúp người dùng dễ dàng tiếp cận.

2. HMI (Human-Machine Interface):

- Giao diện giữa người vận hành và hệ thống, thường là một mànhình cảm ứng.

- Hiển thị thông tin về trạng thái hoạt động, dữ liệu sản xuất, vàcung cấp các tùy chọn điều khiển cho người vận hành.

Hệ thống sử dụng màn hình HMI KTP700.

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

Cấu hình phần mềm HMI KTP400 Basic: STEP 7 Basic (TIA Portal),STEP 7 Professional (TIA Port), WinCC Basic (TIA Port), WinCCComfort (TIA Comfort), WinCC Advanced (TIA Port), WinCCProfessional (TIA Port).

KTP400 tương thích với các dịng: 1200, 1500, 200, 300/400, LOGO!, WinAC, SINUMERIK, SIMOTION, Allen Bradley(EtherNet/IP), Mitsubishi (MC TCP/IP), Modicon (Modbus TCP/IP).3. Cảm Biến Màu sắc:

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

- Là thành phần quan trọng để đo lường màu sắc của sản phẩm. - Sử dụng công nghệ cảm biến, chẳng hạn như cảm biến laserhoặc cảm biến siêu âm, để thu thập dữ liệu về đặc tính màu sắc củasản phẩm khi nó di chuyển qua hệ thống.

Hệ thống sử dụng 3 cảm biến hồng ngoại được lặp đặt ở độ cao khácnhau để xác định 3 loại phơi thấp, trung bình và cao.

<i><small>Hình 3 Cảm biến màu CS81-N1112</small></i>

Cảm biến màu CS81-N1112

Kích thước (W~x H~x D): 30.4~mm~x 80~mm~x 53~mmPhạm vi nhận biết: 12.5~mm

Dung sai phạm vi nhận biết: ±~3~mmNguồn sáng: LED, RGB

Kích thước điểm sáng: 2~mm~x 4~mmNguồn cấp: 10 V DC … 30 V DCĐầu ra: NPN-High/Low

Cáp kết nối: Đầu kết nối đực M12, 5 chân

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

Cảm biến màu CS81-N1112 có thể được sử dụng với bộ điều khiểnlập trình PLC bộ điều khiển điện tử khơng cổng MCU. Máy phát sẽđiều chỉnh mục tiêu được phát hiện với sự phát xạ liên tục của chùmhồng ngoại và máy thu chuyển đổi chùm tia (năng lượng ánh sáng)được phát hiện thành dịng điện để truyền tới mạch tích hợp tiếptheo, được xử lý bởi mạch tích hợp và sau đó được khuếch đại bởi bộkhuếch đại và đầu ra.

4. Động Cơ

Động cơ là một thiết bị chuyển động, thường sử dụng năng lượng đểtạo ra chuyển động cơ học hoặc điện. Động cơ được ứng dụng rộngrãi trong nhiều lĩnh vực, từ cơng nghiệp đến gia đình, và chúngthường là trái tim của các hệ thống cơ khí và điện tử. Động cơ đượcsử dụng để dẫn động cho băng tải hoạt động. Ta sử dụng Động cơ7SDGE-15G và hộp giảm tốc của hãng DKM. Tốc độ có thể thay đổi90-1400 vịng/phút, hoạt động ở điện áp 1 pha 220V tần số 50 Hz.

<i><small>Hình 4 Động cơ và hộp giảm tốc</small></i>

5. Hệ thống khí nén

Hệ thống khí nén làm nhiệm vụ quan trọng trong quá trình phân loạisản phẩm bằng cách đẩy chúng ra khỏi băng tải. Sự tích hợp nàycung cấp sức mạnh và linh hoạt, giúp sản phẩm di chuyển mượt màvà nhanh chóng. Điều khiển bằng xi lanh và van khí nén, hệ thốngnày đồng thời đảm bảo độ chính xác và linh hoạt, giảm thời gian trễ

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

và tăng hiệu suất. Sự linh hoạt cịn giúp thích ứng với các biến đổitrong sản phẩm hoặc yêu cầu sản xuất mới, làm cho hệ thống trởnên dễ điều chỉnh và mở rộng.

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

đóng) và dạng thường mở -~NO(ở trạng thái không cấp điện van mở)sử dụng điện áp từ~12V, 24VDC, 110VAC, 220VAC.

Van điện từ khí từ khí nén có các kích thước khá nhỏ gọn được phânthành nhiều loại van khí nén khác nhau như~5/2, 5/3, 4/3, 3/2,2/2~phù hợp với nhiều loại hệ thống và thường được dùng để lắp đặtvào các đầu bộ điều khiển khí nén. Van được làm chủ yếu bằng chấtliệu nhựa, gang, inox, thép,…

6. Hệ thống băng tải

Băng tải là một thiết bị cơ khí được thiết kế để chuyển động và vậnchuyển các đối tượng từ một vị trí đến một vị trí khác một cách tựđộng. Cấu trúc cơ bản của băng tải thường bao gồm một băngchuyền, cuộn trục, motor, và một hệ thống khung kết chắc chắn đểhỗ trợ và duy trì ổn định.

Băng tải được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp vàứng dụng khác nhau, bao gồm sản xuất, vận tải hàng hóa, lưu trữ,và nhiều lĩnh vực khác. Chúng có thể được tùy chỉnh để phù hợp vớinhu cầu cụ thể của quy trình sản xuất hoặc vận chuyển.

Sự linh hoạt của băng tải cho phép tích hợp các chức năng như phânloại sản phẩm, đóng gói, và kiểm tra chất lượng trong dây chuyềnsản xuất tự động. Băng tải có thể được điều khiển bằng các hệ thốngtự động hoặc máy tính để tối ưu hóa quy trình và đạt được hiệu suấtcao.

<i><small>Hình 7 Băng tải vận chuyển phôi</small></i>

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

Tất cả các thành phần này hoạt động cùng nhau để tạo ra một hệthống tự động hiệu quả, có khả năng phân loại sản phẩm dựa trênmàu sắc một cách chính xác và nhanh chóng. Sự tích hợp linh hoạtgiữa các thành phần này là quyết định quan trọng để đảm bảo hoạtđộng ổn định và hiệu quả của hệ thống phân loại sản phẩm.

<b>CHƯƠNG II. Chương trình và Giao diện điều khiểnhệ thống</b>

<b>II.1. Mơ tả hoạt động của hệ thống</b>

Hệ thống có thể hoạt động ở hai chế độ: điều khiển bằng tay hoặc tựđộng

1. Chế độ điều khiển bằng tay

Dùng để kiểm tra các thiết bị có hoạt động tốt hay không trước khihoạt động ở chế độ tự động. Trong chế độ này, người dùng sử dụngcác cần gạt để bật/tắt các thiết bị: động cơ, xy lanh cao, xy lanhtrung bình. Ngồi ra cịn có thể điều chỉnh tốc độ của động cơ.2. Chế độ tự động

Khi cần gạt chuyển sang AUTO, băng tải sẽ bắt đầu chuyển động,đưa phơi lần lượt qua vị trí của các cảm biến cao, thấp và trung bình.Nếu cảm biến nhận tín hiệu, bộ đếm sản phẩm tương ứng sẽ cộngthêm một, đồng thời xy lanh tương ứng sẽ đẩy sản phẩm ra khỏibăng tải.

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

<b>II.2. Bảng biến I/O</b>

1. Bảng biến đầu vào

Tên biến Kiểu Địa chỉ Chức năngI_Mode Bool %I0.0 Chế độI_Sensor_Red Bool %I0.1 Cảm biến đỏ I_Sensor_Green Bool %I0.2 Cảm biến XanhI_Sensor_Yellow Bool %I0.3 Cảm biến Vàng

I_Sensor_Tracking Bool %I0.4 Cảm biến theo dõi sản

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

ct_In ^Bool ^%I1.2 ^{Nút bấm piston cho sản}phẩm vào

2. Bảng biến đầu ra

Tên biến Địa chỉ

Q_Lamp_Auto Bool %Q0.0 Đèn chế độ AutoQ_Lamp_Manual Bool %Q0.1 Đèn chế độ ManualQ_Conveyor_1 Bool %Q0.2 Băng tải 1

Q_Conveyor_2 Bool %Q0.3 Băng tải 2Q_Piston_Red Bool %Q0.4 Piston đỏQ_Piston_Green Bool %Q0.5 Piston XanhQ_Piston_Product

_In ^Bool ^%Q0.6 ^{Piston kiểm tra sản}phẩm vào3. Bảng biến trung gian

Tên biến Kiểu Địa chỉ Chức năngM_Mode Bool %M10.0 Chế độM_Sensor_Red Bool %M10.1 Cảm biến đỏM_Sensor_Green Bool %M10.2 Cảm biến xanhM_Sensor_Yellow Bool %M10.3 Cảm biến vàngM_Sensor_Trackin

g ^Bool ^%M10.4 ^{Cảm biến theo dõi}M_Sensor_Produc

t_In ^Bool ^%M10.5 ^{Cảm biến sản phẩm vào}M_Switch_1 Bool %M10.6 Nút bấm

M_Swtich_2 Bool %M10.7 Nút bấm 2M_Piston_Red Bool %M11.0 Piston đỏM_Piston_Green Bool %M11.1 Piston xanhM_Piston_Product

_In ^Bool ^%M11.2 ^{Piston sản phẩm vào}M_Simulation Bool %M11.3 Giả lập

M_Reset Bool %M11.4 ResetS_Auto Bool %M11.5 Chế độ Auto

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

S_Product_Red_In Bool %M11.6 Sản phẩm đỏS_Product_Green_

In ^Bool ^%M11.7 ^{Sản phẩm xanh}S_Product_Yellow

_In ^Bool ^%M12.0 ^{Sản phẩm vàng}

<b>II.3. Chương trình điều khiển (PLC)</b>

Chương trình điều khiển PLC gồm các thành phần sau:

Trong đó HOME là chương trình chính, ngồi ra cịn có các chươngtrình con FC_AUTO, FC_MANUAL, FC_OUTPUT, FC_SIMULATION.Vai trị của các chương trình con như sau:

- FC_AUTO: chứa chương trình hoạt động của chế độ AUTO- FC_MANUAL: chứa chương trình hoạt động của chế độ MANUAL- FC_OUTPUT: chương trình điều khiển các đối tượng vật lý của

hệ thống bao gồm băng tải và hai xy lanh.

- FC_SIMULATION: chế độ mô phỏng khi phơi CAO, THẤP hoặcTRUNG BÌNH được cấp lên băng tải.

Các network trong chương trình HOME bao gồm:- Network 1: Chọn chế độ vận hành AUTO/MANUAL- Network 2: Gọi chương trình AUTO

- Network 3: Gọi chương trình MANUAL

- Network 4: Gọi chương trình đưa ra đầu ra Q gồm: băng tải và2 xy lanh

- Network 5: Gọi chương trình mơ phỏng

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

<b>II.4. Giao diện điều khiển</b>

Chương trình có 2 screen, bao gồm:

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

- Home_Screen: màn hình điều khiển tồn bộ hệ thống.

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

- LOGOUT: đăng xuất khỏi hệ thống sau phiên làm việc

- Change Acc: sau khi đăng nhập thành công (tên đăng nhậphiển thị trên Textbox), người dùng chọn nút Change Acc đểchuyển sang tài khoản khác điều khiển hệ thống.

2. Điều khiển

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

Màn hình điều khiển gồm các phần chính: Chọn chế độ Auto/Manual.- Simulate: cung cấp giao diện trực quan về hệ thống, mô phỏng

các thành phần vật lý của hệ thống bao gồm cảm biến, xylanh, băng tải, phơi.

- Màn hình chính: chứa các nút để điều khiển hệ thốnga. Các đối tượng trong khung MO PHONG

- Các cảm biến phát hiện màu sắc.

- Xy lanh thể hiện trạng thái đóng/mở của xylanh trong q trìnhhoạt động

Xy lanh đẩy sản phẩm.

</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22">

Xy lanh thu lại.

- Băng tải dẫn phôi lần lượt đi qua vị trí các cảm biến và xy lanh.

b. Các thành phần của BANG DIEU KHIEN

- Switch chọn chế độ dùng để chọn chế độ hoạt động của hệ thống,có thể chọn MANUAL hoặc AUTO

</div><span class="text_page_counter">Trang 24</span><div class="page_container" data-page="24">

<b>KẾT LUẬN</b>

Trong phạm vi bài tập lớn mơn học, nhóm đã xây dựng giao diệnđiều khiển hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc tích hợpchương trình PLC. Giao diện hoạt động tương đối ổn định, đảm bảoyêu cầu đặt ra là có thể điều khiển các thành phần của hệ thống vàcó phần đăng nhập để quản lý người sử dụng.

Tuy nhiên, do thiếu sót về phần cứng, chưa thể tải giao diện lên để điều khiển trực tiếp trên màn hình TP700 mà chỉ có thể hoạt động trên trình mơ phỏng, nên chưa thể cam kết giao diện này là phù hợp với loại màn hình này và thân thiện với người dùng. Do đó, cần tùy chỉnh lại giao diện cho đẹp mắt hơn (có thể sử dụng các thư viện Elements tốt hơn), nút bấm phù hợp với ngón tay người sử dụng, tránh bị nhấn lệch trong quá trình vận hành.

</div><span class="text_page_counter">Trang 25</span><div class="page_container" data-page="25">

<b>TÀI LIỆU THAM KHẢO</b>

</div>