Khoa Điện Lớp ĐH Điện A K3
MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
LỜI NÓI ĐẦU 4
CHƯƠNG 1: 6
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT 6
1.1Trạm phân phối gia công 6
1.1.1Tìm hiểu quy trình công nghệ trạm phân phối gia công 6
1.1.2Kết cấu thiết bị bao gồm: 6
1.2Trạm kiểm tra sản phẩm 7
1.2.1Tìm hiểu về quy trình công nghệ trạm kiểm tra sản phẩm 7
1.2.2Kết cấu thiết bị bao gồm: 8
1.3Trạm xử lý gia công phôi 8
1.3.1Tìm hiểu quy trình công nghệ trạm xử lý gia công phôi 8
1.3.2 Kết cấu thiết bị bao gồm : 9
1.4Trạm Rôbôt 5 bậc tự do Scara 10
1.4.1Tìm hiểu quy trình công nghệ trạm Robot 5 bậc tự do Scara 10
1.4.2Kết cấu thiết bị bao gồm: 10
1.5Trạm lắp ráp sản phẩm 11
1.5.1Tìm hiểu quy trình công nghệ trạm lắp ráp sản phẩm 11
1.5.2Kết cấu thiết bị bao gồm: 11
1.6Trạm Robot cánh tay khí nén di chuyển sản phẩm 12
1.6.1Tìm hiểu quy trình công nghệ trạm Robot cánh tay khí nén di chuyển
vật 12
1.6.2Kết cấu thiết bị bao gồm: 12
1.7Trạm lưu kho sản phẩm 13
1.7.1Tìm hiểu quy trình công nghệ trạm lưu kho sản phẩm 13
1.7.2Kết cấu thiết bị bao gồm: 13
1.8Trạm điều khiển và giám sát trung tâm 14
Đồ án tốt nghiệp 1
Khoa Điện Lớp ĐH Điện A K3

Khoa Điện Lớp ĐH Điện A K3
PHỤ LỤC 112
PHỤ LỤC 1: 112
GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRONG DÂY CHUYỀN SẢN
XUẤT 112
1.1. Giới thiệu chung về hệ thống điều khiển PLC 112
1.2. Thiết Bị Điều Khiển Lập Trình PLC Simatic S7 – 300 114
1.3. Thiết Bị Điều Khiển Lập Trình PLC Simatic S7 – 200 132
1.4. Module truyền thông PROFIBUS EM 277 và module mở rộng vào/ra số
EM 223 145
1.5. Một số thiết bị điều khiển khác trong dây chuyền 147
PHỤ LỤC 2: 150
GIỚI THIỆU VỀ MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP VÀ LẬP
TRÌNH ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG CÁC TRẠM QUA MẠNG TRUYỀN
THÔNG PROFIBUS 150
PHỤ LỤC 3: 154
GIỚI THIỆU PHẦN MỀM GIÁM SÁT WINCC V7.0 154
Đồ án tốt nghiệp 3
Khoa Điện Lớp ĐH Điện A K3
LỜI NÓI ĐẦU
Trong nền sản xuất hiện đại việc thành lập các hệ thống sản xuất linh hoạt đóng
một vai trò hết sức quan trọng. Hệ thống sản xuất linh hoạt (FMS) cho phép tự động
hóa ở mức độ cao đối với sản xuất hàng loại nhỏ và hàng loại vừa trên cơ sở sử dụng
các máy CNC, các Rôbốt công nghiệp để điều khiển các đối tượng lao động, các đồ gá
và các dụng cụ, các hệ thống vận chuyển, tích trữ phôi với mục đích tối ưu hóa quá
trình công nghệ và quá trình sản xuất.
Đặc điểm của FMS là khả năng điều chỉnh nhanh các thiết bị để chế tạo sản
phẩm mới. Như vậy, nó rất thích hợp không chỉ cho sản xuất hàng khối, hàng loại lớn
mà còn cho sản xuất hàng loại vừa và hàng loại nhỏ, thậm chí cả sản xuất đơn chiếc.
Tuy nhiên phân tích FMS trong điều kiện sản xuất đơn chiếc cho thấy sự không


giáo

trong
khoa Điện
đã hướng dẫn và

giúp

đỡ
em
Đồ án tốt nghiệp 4
Khoa Điện Lớp ĐH Điện A K3
trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp
. Mặc dù đã rất cố gắng nhưng về thời gian và khả
năng của em còn có hạn nên không thể tránh khỏi những sai sót rất mong sự đóng góp
ý kiến bổ sung của các thầy, cô giáo.
Em xin chân thành cảm ơn !
Vinh, ngày … tháng … năm 2012.
Sinh viên thực hiện
Phan Thanh Tuyên
Đồ án tốt nghiệp 5
Khoa Điện Lớp ĐH Điện A K3
CHƯƠNG 1:
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT
1.1 Trạm phân phối gia công
1.1.1 Tìm hiểu quy trình công nghệ trạm phân phối gia công
Trạm phân phôi vật gia công có chức năng lưu trữ và phân phối phôi cho toàn bộ
hệ thống. Phôi được chứa trong hộp đựng phôi và được đẩy xuống băng tải nhờ Xi
lanh đẩy phôi. Cảm biến quang điện sẽ phát hiện sự có mặt của phôi trên băng tải và

Kết luận
Phôi ngắn 0 0
Phế phẩm ngắn
Phôi dài 1 1
Phế phẩm dài
Phôi vừa 1 0
Thành phẩm
Phế phẩm sẽ bị đẩy xuống thùng chứa phía dưới. Phôi không bị lỗi sẽ được đẩy
xuống băng tải. Trên băng tải lắp đặt ba loại cảm biến gồm: Cảm biến quang điện phát
hiện tất cả các loại phôi, cảm biến tiệm cận phát hiện phôi có tính chất từ tính, cảm
biến mầu sắc phát hiện những phôi màu trắng. Bảng chân lý để nhận biết phôi như sau:
Đặc điểm phôi Cảm biến quang Cảm biến tiệm cận Cảm biến màu sắc
Phôi sắt 1 1 1
Phôi nhựa trắng 1 0 1
Phôi nhựa đen 0 0 1
Khi phôi di chuyển qua các cảm biến, nhờ tín hiệu ba cảm biến này sẽ xác định
từng loại phôi và truyền tín hiệu sang trạm Gia công sản phẩm để gia công theo yêu
cầu công nghệ của từng loại phôi.
Đồ án tốt nghiệp 7
Khoa Điện Lớp ĐH Điện A K3
Hình 1.2: Trạm kiểm tra sản phẩm.
1.2.2 Kết cấu thiết bị bao gồm:
• Mô hình băng tải : Di chuyển phôi.
• Cơ cấu kiểm tra phôi : Nâng và hạ phôi lên xuống để kiểm tra phôi có phải
là thành phẩm hay phế phẩm.
• Xy lanh khí : Đẩy phôi xuống băng tải hoặc thùng đựng phế phẩm khi có tín
hiệu từ van điện.
• Van điện : Điều khiển đóng/mở xy lanh khi có tín hiệu yêu cầu từ PLC.
• Bộ nguồn 24 VDC : Cấp nguồn 24 VDC cho mạch điện tử, cảm biến, van điện.
• Bộ điều khiển lập trình PLC S7 200 CPU 222.

• Module EM 277 : truyền thông PROFIBUS – DP.
Đồ án tốt nghiệp 9
Khoa Điện Lớp ĐH Điện A K3
• Mạch điện tử : Bộ đệm cho đầu vào/ra PLC và điều khiển tốc độ động cơ Băng tải.
• Cảm biến tiệm cận : Phát hiện loại phôi có tính chất từ tính.
• Cảm biến màu : Phát hiện phôi có màu đen hoặc trắng.
• Cơ cấu khoan : Gia công phôi.
• Xy lanh khí : Giữ phôi để khoan dễ dàng.
• Van điện : Nhận tín hiệu từ PLC để đóng/mở xy lanh.
• Nút bấm, khóa điện, chuyển mạch, đèn báo.
1.4 Trạm Rôbôt 5 bậc tự do Scara
1.4.1 Tìm hiểu quy trình công nghệ trạm Robot 5 bậc tự do Scara
Hình 1.4: Trạm Robot 5 bậc tự do
Robot SCARA gồm 5 bậc tự do sử dụng cơ cấu truyền động động cơ bước và cơ
cấu gắp sản phẩm được điều khiển bằng khí nén. Robot được lập trình và mô tả tọa độ
trên phần mềm OpenGL. Robot sẽ gắp sản phẩm từ trạm gia công phôi chuyển đến
trạm lắp ráp sản phẩm.
1.4.2 Kết cấu thiết bị bao gồm:
• Bộ nguồn 24VDC : Cấp nguồn 24VDC cho mạch điện tử.
• Bộ điều khiển lập trình PLC S7 200 CPU 222 : Bộ điều khiển lập trình.
Đồ án tốt nghiệp 10
Khoa Điện Lớp ĐH Điện A K3
• Module mở rộng EM 223 : Module mở rộng vào/ra số.
• Module EM 277 : Module truyền thông PROFIBUS – DP.
• Mạch điện tử : Bộ đệm cho đầu vào/ra PLC
• Robot SCARA.
• Nút bấm, khóa điện, chuyển mạch, đèn báo.
• Phần mềm điều khiển Robot Scara
1.5 Trạm lắp ráp sản phẩm
1.5.1 Tìm hiểu quy trình công nghệ trạm lắp ráp sản phẩm

• Bộ nguồn 24VDC : Cấp nguồn 24VDC cho mạch điện tử, van điện.
Đồ án tốt nghiệp 12
Khoa Điện Lớp ĐH Điện A K3
• Bộ điều khiển lập trình PLC S7 200 CPU 222 : Bộ điều khiển lập trình.
• Module mở rộng EM 223 : Module vào/ra số.
• Module EM 277 : Module truyền thông PROFIBUS – DP.
• Mạch điện tử : Bộ đệm cho đầu vào/ra PLC và van điện.
• Xy lanh khí : Kẹp sản phẩm
• Cánh tay khí nén : Ghắp vật sang trạm tiếp theo.
• Van điện : Nhận tín hiệu từ PLC để đóng/mở xy lanh.
• Nút bấm, khóa điện, chuyển mạch, đèn báo.
1.7 Trạm lưu kho sản phẩm
1.7.1 Tìm hiểu quy trình công nghệ trạm lưu kho sản phẩm
Sản phẩm lắp ráp hoàn thiện được cánh tay khí nén gắp sang băng tải của trạm
lưu kho. Băng tải di chuyển sản phẩm đến cuối hành trình. Trên băng tải có 3 loại cảm
biến để phân loại sản phẩm : Cảm biến tiệm cận phát hiện sản phẩm từ tính, cảm biến
màu sắc phát hiện sản phẩm màu trắng, cảm biến quang phát hiện sản phẩm màu đen.
Tương ứng với mỗi sản phẩm đó, sẽ có tín hiệu gọi Robot lưu kho và lưu vào các hàng
tương ứng 1, 2 hoặc 3.
Hình 1.7 trạm lưu kho sản phẩm
1.7.2 Kết cấu thiết bị bao gồm:
• Bộ nguồn 24VDC : Cấp nguồn 24VDC cho mạch điện tử, van điện, cảm
biến, động cơ băng tải.
Đồ án tốt nghiệp 13
Khoa Điện Lớp ĐH Điện A K3
• Bộ điều khiển lập trình PLC S7 200 CPU 222 : Bộ điều khiển lập trình.
• Module mở rộng EM 223 : Module vào/ra số.
• Module EM 277 : Module truyền thông PROFIBUS – DP.
• Mạch điện tử : Bộ đệm cho đầu vào/ra PLC và van điện, động cơ băng tải
• Robot lưu kho tự động.

sát
Màn hình TP 177A là thiết bị giao tiếp Người – Máy (HMI)do hãng Siemens sản
xuất. Nó có khả năng giao tiếp với các loại PLC của Siemens thông qua chuẩn PPI,
MPI và PROFIBUS.
Màn hình TP 177A sẽ điều khiển và giám sát các biến của PLC trong các trạm
thông qua mạng PROFIBUS. Cho phép hiển thị trạng thái của các biến, các đầu
vào/ra, tín hiệu từ cảm biến về lên màn hình. Đồng thời, có thể điều khiển từ màn
hình với chức năng đa điểm chạm (Touch Panel).
Hình 1.8.4 Màn hình điều khiển TP 177A
1. Rãnh tháo lắp màn hình.
2. Màn hình hiển thị và điều khiển với chức năng đa điểm.
3. Gờ cạnh ngoài cùng của màn hình.
4. Chỗ lắp cơ cấu gá.
Đồ án tốt nghiệp 16
Khoa Điện Lớp ĐH Điện A K3
CHƯƠNG 2:
THIẾT LẬP MẠNG PROFIBUS-DP, XÂY DỰNG LƯU ĐỒ THUẬT
TOÁN VÀ VIẾT CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN
2.1. Cấu hình mạng PROFIBUS-DP với phần mềm STEP 7
Các bước lập trình và cấu hình mạng truyền thông lần lượt thực hiện như sau:
Vào START  SIMATIC  SIMATIC Manage để kích hoạt phần mềm lập
trình STEP 7 V5.5
Hình 3.1: Cách vào phần mềm lập trình STEP 7 V5.5.
Phần mềm STEP7 được mở ra, vào File  New trên giao diện chính.
Đồ án tốt nghiệp 17
Khoa Điện Lớp ĐH Điện A K3
Hình 3.2: Cách tạo một Project mới
Tiếp theo kích chọn Insert  Station  SIMATIC 300 Station để tạo một trạm
PLC S7 300 trong Project.
Hình 3.3: màn hình thiết lập trạm S7 - 300

Nhấn OK để kết thúc thiết lập địa chỉ và tốc độ truyền cho mạng Profibus, ta
được kết quả như sau:
Đồ án tốt nghiệp 21
Khoa Điện Lớp ĐH Điện A K3
Hình 4.0: Mạng Profibus được thiết lập
Hình 4.1: Mạng Profibus được thiết lập hoàn chỉnh
Để gán các bộ PLC S7 200 vào mạng và thực hiện quá trình trao đổi dữ liệu giữa
PLC S7 300 ta cấu hình module EM 277 vào mạng như sau:
Chọn PROFIBUS DP  Additional Field Devices  PLC  SIMATIC 
EM 277 PROFIBUS – DP. Kéo và thả module EM 277 vào “cable profibus” bên trái.
Đồ án tốt nghiệp 22
Khoa Điện Lớp ĐH Điện A K3
Hình 4.2: Chọn các Module EM 277
Chọn địa chỉ các module EM 277 cho PLC S7 200 trên các mạng. Ta có cấu hình
tất cả các module EM 277 cho tất cả trạm PLC S7 200 như sau:
Hình 4.3: Chọn địa chỉ cho PLC S7-200
Việc cấu hình ở trên đảm bảo Project vừa tạo ra đã được khai báo đầy đủ phần
cứng và chuẩn truyền thông. Để hệ thống hoạt động và kết nối được với nhau, trên
PLC S7 300 cần lập trình cho việc “truyền và nhận” dữ liệu mà các trạm PLC S7 200
gửi lên và đợi lệnh. Việc lập trình đó đã được thực hiện ở chương trên.
Đồ án tốt nghiệp 23
Khoa Điện Lớp ĐH Điện A K3
Sau khi lập trình xong 7 trạm, tiến hành download cho trạm Master PLC S7 300
trước với cấu hình mạng MPI. Sau đó, chuyển sang cấu hình mạng PROFIBUS và
download cấu hình này xuống PLC S7 300. Các bước tiến hình như sau:
Vào Options  SetPG/PC Interface
Trong cửa sổ tiếp theo chọn chuẩn giao tiếp MPI => PC Adapter(MPI), kích chọn
Properties, chọn cổng truyền thông của Cable USB hoặc COM
Kích OK kết thúc quá trình chọn chuẩn giao tiếp. Sau đó, tiến hành Download
chương trình của PLC S7 300 vào CPU(qua cổng MPI_COM1). Kích vào biểu tượng