Đồ án chuyên môn tự động hóa

Nhóm 2

Bộ công thương

Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam

Trường đại học công nghiệp Hà Nội

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

ĐỒ ÁN
CHUYÊN MÔN TỰ ĐỘNG HÓA
Báo cáo đề tài số 2 :
“Xây dựng hệ thống điều khiển đếm và phân loại sản phảm theo kích
thước”

Lớp

: Điện 4 – K7

Nhóm thực hiện đề tài : Nhóm 2
Các thành viên trong nhóm :
1 . Bùi Tuấn Anh
2 . Đặng Công Anh

Giảng viên hướng dẫn : Th. S Nguyễn Đăng Toàn

GVHD : Th.S Nguyễn Đăng Toàn


Đồ án chuyên môn tự động hóa

Nhóm 2

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay khoa học kỹ thuật phát triển không ngừng ngành công nghệ kỹ
thuật điện điện tử , tự động hóa vì thế cũng được ứng dụng rất nhiều trong công
nghiệp .
Trong các lĩnh vực kinh tế, đời sống xã hội điều khiển tự động ngày càng
phát triển rộng rãi . Tự động hóa đã trở thành ngành mũi nhọn trong công
nghiệp, trình độ tự động hoá của một quốc gia đánh giá cả một nền kinh tế của
quốc gia đó. Chính vì lẽ đó mà việc phát triển tự động hoá là một việc hết sức
cần thiết.
Xuất phát từ nhu cầu tự động của các nhà máy với mong muốn giảm sức
lao động con người và từ đó tăng năng suất sản xuất chúng em đã thực hiện đê
tài “Thiết kế hệ thống phân loại và đếm sản phẩm theo kích thước”
Trong thời gian thực hiện đề tài chúng em đã nhận được sự giúp đỡ của các
thầy cô ,đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Đăng Toàn để
chúng em có thể hoàn thành đề tài này. Chúng em xin chân thành cảm ơn.
Việc hoàn thành đề tài này sẽ không tránh được những sai lầm thiếu sót.
Chúng em rất mong được sự phê bình đánh giá của các thầy cô để chúng em có
thể rút ra được kinh nghiệm và cũng nhằm bổ sung kiến thức cho mình.

GVHD : Th.S Nguyễn Đăng Toàn

Page 3


Đồ án chuyên môn tự động hóa


Page 4


Đồ án chuyên môn tự động hóa

Nhóm 2

- Phân loại sản phẩm theo vật liệu …
1.2 . Hệ thống phân loại sản phẩm theo kích thước
1.2.1. Tổng quan về hệ thống phân loại sản phẩm theo kích thước
a. Sơ đồ khối của hệ thống
Sản phẩm đưa
vào băng
chuyền

Sản phẩm kích
thước lớn

Thiết bị phân
loại sản phẩm

Sản phẩm kích
thước bé

Bộ phận đếm

Đóng
gói sản
phẩm


các nơi khác nhau ..) , động cơ , bánh răng..
Bộ phận nhận biết và phân loại sản phẩm : hệ thống sử dụng cảm biến hoặc công
tắc hành trình để nhận biết và phân loại kích thước sản phẩm . Hệ thống có thể
sử dụng cảm biến quang , cảm biến tiệm cận tùy vào sự bố trí khác nhau .
Mạch điều khiển : được xây dựng để nhận tín hiệu từ cảm biến sau đó xử lý tín
hiệu để 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 để hiển thị số lượng sản phẩm.
c . Nguyên lý hoạt động của hệ thống
Hệ thống phân loại sản phẩm này hoạt động trên nguyên lý dùng các cảm
biến (hoặc công tắc hành trình) để xác định chiểu dài của sản phẩm. Sau đó
dùng xilanh để phân loại sản phẩm có kích thước dài và ngắn . 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 chuyển đến các thùng hàng để đóng gói.
Từ nguyên lý làm việc trên ta thấy muốn máy hoạt động được cần những
chuyển động cần thiết: chuyển động tịnh tiến để đưa sản phẩm vào để phân loại,
ta dùng băng chuyền để tạo ra chuyển động này. Để truyền động chuyển động
quay cho trục của băng chuyền ta dùng động cơ điện một chiều . Ngoài chuyển
đông đưa sản phẩm vào của băng chuyền máy còn chuyển động cần thiết nữa đó
là hai chuyển động tịnh tiến để đẩy sản phẩm theo kích thước của xilanh.
Chuyển động của xilanh được điều khiển bởi hệ thống khí nén.
GVHD : Th.S Nguyễn Đăng Toàn

Page 6


Đồ án chuyên môn tự động hóa

Nhóm 2


là gạch men nên chúng em sẽ xây dựng phương án phân loại và đếm sản phẩm
theo chiều dài.
2.1.1 . Mô hình của hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao .

Hình 2.1 : Mô hình hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều dà
Trong đó đầu vào
- Các nút ấn START và STOP dùng để khởi động và dừng hệ thống .
GVHD : Th.S Nguyễn Đăng Toàn

Page 8


Đồ án chuyên môn tự động hóa

Nhóm 2

- Cảm biến S1, S2 dùng để nhận biết sản phẩm có kích thước dài hơn , cảm biến
S4 dùng để đếm sản phẩm dài.
- Cảm biến S3 dùng để nhận biết và đếm sản phẩm ngắn
Đầu ra :
- Đèn RUN báo hệ thống đang hoạt động
- Băng chuyền 1 đưa sản phẩm vào
- Băng chuyền 2 để đưa sản phẩm ngắn ra đóng gói
- Băng chuyền 3 dùng để đưa sản phẩm dài vào khu đóng gói
- Piston dùng để đẩy sản phẩm có kích thước lớn ra băng chuyền 2 để đếm . Để
điều khiển Piston hút đảy cần dùng 2 cuộn hút và đẩy.
- Đèn LED1, LED2 dùng để hiển thị số lượng sản phẩm đếm ở mỗi loại
- Đèn cảnh báo 1 và 2 cảnh báo khi đếm đủ sản phẩm để đóng gói.
2.1.2. Mô tả hoạt động của hệ thống
Trạng thái ban đầu sản phẩm đã ở trên băng chuyền 1, Piston đang ở trạng thái

ảnh hưởng đến chế độ tải của động cơ truyền động. Phụ tải của thiết bị vận tải
liên tục thường ít thay đổi trong quá trình làm việc nên không cần thiết phải
kiểm tra theo điều kiện phát nóng quá tải. Trong điều kiện làm việc nặng nề của
thiết bị, cần kiểm tra theo điều kiện mở máy.
Khi tính chọn công suất động cơ truyền động băng tải, thường tính theo các
thành phần sau:
+ Công suất P1 để dịch chuyển vật liệu.
+ Công suất P2 để khắc phục tổn thất do ma sát trong các ổ đỡ, ma sát giữa
băng tải và các con lăn khi băng tải chạy không.
+ Công suất P3 để nâng băng tải (nếu là băng tải nghiêng)
* Lực cần thiết để dịch chuyển vật liệu:
F1 = L.σ.k1.g.cosβ = L’.σ.k1.g

GVHD : Th.S Nguyễn Đăng Toàn

Với β = 0 (băng tải nằm ngang).

Page 10


Đồ án chuyên môn tự động hóa

Nhóm 2

→ F = 2. 1000. 10. 0,05 = 1000 (N)
Với

L = 2 (m); σ = 1000(g); g = 10

Trong đó:

P = P1 + P2 + P3 = (σ.L’.k1 + 2.L’.σb. k2 ± σ.H).v.g
→ P = P1 + P2 + P3 = 1000 + 1000+ 0 = 2000 (W) = 2 (kW)
Vậy công suất động cơ truyền động băng tải được tính theo biểu thức sau:
Pđc = k3.

P
η

GVHD : Th.S Nguyễn Đăng Toàn

Page 11


Đồ án chuyên môn tự động hóa
→ Pđc = 1,2
Trong đó:

Nhóm 2

2
= 2,56 (kW)
0.94

k3 = Hệ số dự trữ về công suất (k3 = 1,2 ÷ 1,25).
η = Hiệu suất truyền động.

Kết luận: Như vậy em sẽ chọn động cơ không đồng bộ 3 pha có thông số kỹ thuật :
Tốc độ : 945 vg/ph ; điện áp : 220/380 , dòng điện : 12,8/8.7 ,cos α = 0.76 . có 6 cặp
cực ; Mmax/Mmin = 2.2 . Công suất : P = 3 KW



Kích thước dài x rộng : 3m x 0.8m
2.2.3 Phân tích và lựa chọn cơ cấu đẩy sản phẩm.
Số lượng : 1 cơ cấu

Hình 2.3 : Xilanh khí nén
a. Lựa chọn piston xylanh
Trong đồ án này chúng em sẽ sử dung cơ cấu Piston xilanh loại khí nén
Tính toán
Ta có : F ≥ Fms max.
F là lực đẩy của pit tông.
Fms max là lực ma sát lớn nhất giữa bề mặt sản phẩm và tấm băng.
⇔ P.A ≥ Fms max ( A là thể tích piston)
2

⇔ P. ∏ . d /4 ≥ Fms max
⇔d ≥

Fms. x 4
Px ∏

Với: d là đương kính của pittong.
2

P là áp suất của khí nén, chọn P = 2.105 (N/ m )
GVHD : Th.S Nguyễn Đăng Toàn

Page 13



Máy khí nén: Máy nén khí là thiết bị tạo ra áp suất khí, ở đó năng lượng cơ học
của động cơ điện hoặc động cơ đốt trong được chuyển đổi thành năng lượng khí
nén và nhiệt năng . Khí nén sau khi ra khỏi máy nén khí và được xử lý thì cần
phải có một bộ phận lưu trử để sử dụng. Bình trích chứa khí nén có nhiệm vụ
cân bằng áp suất khí nén từ máy nén khí chuyển đến trích chứa, ngưng tụ và tách
nước. Khí nén được dẫn bằng mạng đường ống dẫn .Với hệ thống phân loại sản
phẩm này do khối lượng cúa sản phẩm nhỏ nên áp suất của máy không cần lớn
vì vậy chúng em lựa chọn loại có P < 15bar

GVHD : Th.S Nguyễn Đăng Toàn

Page 14


Đồ án chuyên môn tự động hóa

Nhóm 2

Van điện từ : Van điện từ là van hoạt động điện cơ. Van được điều khiển bởi
dòng điện thông qua tác dụng của lực điện từ. Đối với loại van 2 cửa, cửa ra và
cửa vào sẽ được đóng mở thay phiên nhau .
Van đảo chiều có nhiệm vụ điều khiển dòng năng lượng bằng cách đóng mở hay
thay đổi vị trí các cửa van để thay đổi hướng của dòng khí nén.
Hệ thống này chúng em sử dung van đảo chiều loại 3/2

Hình 2.4 : Van đảo chiều 3/2
2.2.4 .Phân tích và lựa chọn cảm biến
Số lượng cảm biến : 4
Hệ thống sử dụng cảm biến quang phản xạ gương để nhận biết sản phẩm .Cảm
biến quang phản xạ gương có bộ phát là truyền ánh sáng tới một gương phản

Số lượng : 4 ; 2 Led hiển thị số lượng sản phẩm dài , 2 led hiển thị số lượng sản
phẩm ngắn
Hệ thống sử dụng LED 7 thanh loại Anode chung để hiển thị số lượng sản phẩm
LED7 thanh có cấu tạo bao gồm 7 led đơn có dạng thanh xếp theo ( Hình 2.8
dưới )và có thêm một led đơn hình tròn nhỏ thể hiện dấu chấm tròn ở góc dưới
bên phải của led 7 thanh. Bộ mã hoá này có 4 đầu vào tương ứng với 4 bit mã
BCD và 7 đầu ra, mỗi đầu sẽ điều khiển một vạch của đèn 7 thanh.
Led 7 đoạn có Anode(cực +) chung, đầu chung này được nối với +Vcc, các chân
còn lại dùng để điều khiển trạng thái sáng tắt của các led đơn, led chỉ sáng khi
tín hiệu đặt vào các chân này ở mức 0.

GVHD : Th.S Nguyễn Đăng Toàn

Page 16


Đồ án chuyên môn tự động hóa

Nhóm 2

Hình 2.6: Led 7 thanh có ca-tốt chung và A-nốt chung
2.2.6. Phân tích và lựa chọn PLC
Với đề tài này chúng em lựa chọn PLC S7-200 , CPU 226 ; AC/DC/Relay
-

Kích thước : 190x80x62
Bộ nhớ chương trình : 16834 bytes/24576bytes
Bộ nhớ dữ liệu : 10240 bytes
Bộ nhớ lưu trữ dữ liệu : 100 giờ
Số đầu vào / ra sô (digital) : 26/16

2.2.8. Công tắc tơ

Hình 2.9 : Công tắc tơ
Đặc điểm contactor Ls

GVHD : Th.S Nguyễn Đăng Toàn

Page 18


Đồ án chuyên môn tự động hóa

Nhóm 2

- Thiết kế nhỏ gọn, dễ dàng lắp đặt kèm theo vỏ kim loại và phị kim loại khép
kín là giải pháp hiệu quả cho khách hàng.
- Chỉ có 3 khung kích thước cho dải lên tới 95A, giúp nhà sản xuất dễ dàng làm
tủ điện

Chương 3 : Xây dựng hệ thống điều khiển và giám sát

GVHD : Th.S Nguyễn Đăng Toàn

Page 19


Đồ án chuyên môn tự động hóa

Nhóm 2


I0.2
I0.3
I0.4
I0.5
I1.0

Chức năng
Khởi động hệ thống
Dừng hệ thống
Nhận biết sản phẩm để phân loại
Nhận biết sản phẩm để phân loại
Đếm sản phẩm ngắn
Đếm sản phẩm dài
Nhận biết tín hiệu để điều khiển

I1.1

đẩy Xilanh
Nhận biết tín hiệu để điều khiển
hút Xilanh

GVHD : Th.S Nguyễn Đăng Toàn

Page 20


Đồ án chuyên môn tự động hóa

Nhóm 2



GVHD : Th.S Nguyễn Đăng Toàn

Chức năng
Báo hệ thống đang hoạt động
Chuyền sản phẩm để phân loại
Chuyền sản phẩm dài để đóng gói
Chuyền sản phẩm ngắn để đóng
gói
Đẩy Xilanh
Hút Xilanh
Báo đủ sản phẩm ngắn
Báo đủ sản phẩm dài

Page 21


Đồ án chuyên môn tự động hóa

Nhóm 2

3.2.2. Thuật toán thời gian.

Hình 3.2: Thuật toán thời gian của hệ thống

GVHD : Th.S Nguyễn Đăng Toàn

Page 22



Page 25