MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH VẼ....................................................................................... 4
DANH MỤC BẢNG VẼ ......................................................................................6
LỜI NÓI ĐẦU ......................................................................................................1
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM
THEO CHIỀU CAO .............................................................................................2
1.1

GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG. .....................2

1.1.1 Giới Thiệu Chung............................................................................... 2
1.1.1.1 Đặt Vấn Đề.................................................................................. 2
1.1.1.2 Tự Động Hóa............................................................................... 2
1.1.1.3 Vai Trò Của Tự Động Hóa. .........................................................3
1.1.2 Dây Chuyền Sản Xuất Tự Động Hóa. ..................................................5
1.1.2.1 Khái Niệm. ..................................................................................5
1.1.2.2 Cơ Cấu Vận Chuyển Phôi Trên Băng Chuyền. ...........................5
1.1.3 Các Hệ Thống Sản Xuất Tự Động Và Phân Loại Sản Phẩm Hiện
Nay............................................................................................................. 6
1.1.3.1 Một Số Ví Dụ Về Sản Xuất Tự Động Hiện Nay. ........................6
1.1.3.1.1 Hệ Thống Sản Xuất Sữa ........................................................6
1.1.3.1.2 Hệ Thống Hàn, Cắt Tự Động. ...............................................6
1.1.3.2 Một Số Ví Dụ Về Mô Hình Phân Loại Sản Phẩm Hiện Nay...... 7
1.1.3.2.1 Hệ Thống Phân Loại Theo Màu. ...........................................7
1.1.3.2.2 Hệ Thống Phân Loại Theo Vật Liệu. ....................................7
1.2
GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO
CHIỀU CAO. ....................................................................................................8
1.2.1 Đặt Vấn Đề.......................................................................................... 8
1.2.2 Mục Tiêu Thiết Kế Hệ Thống............................................................. 9
1.2.2.1 Mục Tiêu Kinh Tế....................................................................... 9

2.2.6.2 Timer TP-timer tạo xung........................................................... 14
2.2.6.3 Timer TON-timer trễ sườn lên có nhớ....................................... 15
2.2.6.4 Timer TOF-timer trễ sườn xuống.............................................. 16
2.2.6.5 Counter...................................................................................... 16
2.2.6.6 Couter đêm lên – CTUP............................................................ 17
2.2.6.7 Counter đếm xuống – CTD....................................................... 17
2.2.6.8 Counter đếm lên xuống CTUD................................................. 17
2.3

LÀM VIỆC VỚI PHẦN MỀM TIA PORTAL.................................... 18

2.3.1 Giới thiệu SIMATIC STEP 7 Basic – tích hợp lập trình PLC và
HMI...........................................................................................................18
2.3.2 Kết nối qua giao thức TCP/IP............................................................ 18
2.3.3 Cách tạo một Project. .........................................................................18
CHƯƠNG 3 PHÂN TÍCH VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ ...................24
3.1

Ý TƯỞNG THIẾT KẾ. .......................................................................24

3.2

PHÂN TÍCH VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ.......................... 24

3.2.1 Hệ Thống Băng Tải............................................................................ 24
3.2.1.1 Giới Thiệu Về Băng Tải............................................................ 24
3.2.1.2 Ưu Điểm Về Băng Tải............................................................... 25
3.2.1.4 Các Loại Băng Tải Và Phương Án Lựa Chọn........................... 26
3.2.1.4.1 Phân Loại............................................................................ 26
3.2.1.4.2 Phương Án Lựa Chọn......................................................... 26

4.3

QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN VÀ KIỂM THỬ MÔ HÌNH. ..................44

4.3.1 Quá trình thực hiện............................................................................ 44
4.3.2 Kiểm tra thử mô hình........................................................................ 46
4.4

ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ....................................................................... 46

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN .......................................................48
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................ 50
PHỤ LỤC ...........................................................................................................51

SVTH: Đinh Phước Lộc


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình
Hình 1.1
Hình 1.2
Hình 1.3
Hình 1.4
Hình 2.1
Hình 2.2
Hình 2.3
Hình 2.4
Hình 2.5
Hình 2.6
Hình 2.7

Hình 3.16

Tên
Dây chuyền sản xuất sữa tại nhà máy sữa VINAMILK
Sử dụng cánh tay robot trong hàn cắt kim loại.
Hệ thống phân loại theo màu.
Hệ thống phân loại theo vật liệu.
Các loại PLC
Module tính hiệu.
Module xuất nhập tính hiệu.
Module truyền thông.
Ví dụ về Timer TP – Timer tạo xung.
Ví dụ về Timer TON
Ví dụ về Timer TORN.
Ví dụ về Counter đếm lên – CTU.
Ví dụ về Counter đếm xuống.
Ví dụ về Counter đếm xuống.

Biểu tượng PLC.
Cách tạo new project.
Cách đặt tên cho project.
Cách tạo configure a device.
Cách tạo add new device.
Cách chọn loại CPU PLC.
Cửa sổ New Project.

Cách vào Main[OB1].
Chọn Default tag table.
Tiến hành viết code.
Test code.

21
22
23
23
24
24
25
25
25
26
26
27
27
28
28
28
29
30
31
33
33
35
36
37
38
39
39
39
40
40

Bộ phận trượt
Cánh tay
Mô hình tổng thể của hệ thống.

47
49
50
50
51
51

DANH MỤC BẢNG VẼ
Bảng
Bảng 1
Bảng 2
Bảng 3
Bảng 4
Bảng 5
Bảng 6

Tên
Bảng kích thước và tầm của dữ liệu Time 32 bit
Tham số và kiểu dữ liệu của timer TON
Tham số và kiểu dữ liệu của Counter
Phân loại băng tải
Phân công địa chỉ vào ra.
Bảng kết quả thực nghiệm.

SVTH: Đinh Phước Lộc


kiến thức còn hạn chế và thời gian tìm hiểu có hạn nên đồ án của nhóm chúng em
chưa thể phát huy được hết ý tưởng vào trong mô hình “Thiết kế thi công mô hình
cánh tay robot phân loại sản phẩm theo chiều cao”. Rất phức tạp về cơ khí và rất
khó để thực hiện. Ở đây nhóm chúng em xin đưa ra một mô hình thu nhỏ của hệ
thống và vì vậy mà hiệu quả sẽ không cao. Rất mong sự giúp đỡ của thầy cô giáo,
đặc biệt là sự giúp đỡ của thầy Võ Minh Thông đã hướng dẫn chúng em thực hiện
đồ án này.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Đà Nẵng, Ngày 9 Tháng 12 Năm 2017.
Sinh viên thực hiện:

SVTH: Đinh Phước Lộc


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

2

Nguyễn Đại Việt

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM
THEO CHIỀU CAO
1.1

GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG.

1.1.1 Giới Thiệu Chung.
1.1.1.1


3

Tự động hóa là dùng để chỉ một công việc được thực hiện mà không có sự
giúp đỡ của bất kỳ sự can thiệp trực tiếp của con người. Tự động hóa có nghĩa là
thực hiện một nhiệm vụ đặc biệt với sự giúp đỡ của mạch điện truyền động điện. Tự
động hóa đã luôn luôn chứng tỏ là một ý tưởng có hiệu quả đối với hầu hết các
nghành công nghiệp và các công ty, mà đối phó với sản xuất, vốn và hàng hóa tiêu
dùng. Bất kỳ loại hình sản xuất sẵn sàng tạo ra điều kiện thuận lợi bằng cách tự
động hóa.
Hệ thống tự động hóa là một hệ thống có cả điện – điện tử và cơ khí. Ví dụ
điều khiển băng tải phân loại sản phẩm thì có 2 phần đó là phần cơ khí và phần
điện. Phần cơ khí gồm có băng tải, cánh tay còn phần điện là toàn bộ hệ thống như
cấp điện cho động cơ hoạt động, cấp điện cho role đóng mở các van khí.
Như vậy, tự động hóa chính là quá trình thay thế tác động cơ bắp của con
người khi thực hiện các quá trình công nghệ chính hoặc các chuyển động chính
bằng máy.

1.1.1.3

Vai Trò Của Tự Động Hóa.

Tự động hóa các quá trình sản xuất cho phép giảm giá thành và nâng cao
năng suất lao động. Trong mọi thời đại, các quá trình sản xuất luôn được điều khiển
theo các quy luật kinh tế. Có thể nói giá thành là một trong những yếu tố quan trọng
xác định nhu cầu phát triển tự động hóa. Không một sản phẩm nào có thể cạnh tranh
được nếu giá thành sản phẩm cao hơn các sản phẩm cùng loại mà có tính năng
tương đương với các hãng khác. Trong bối cảnh nền kinh tế đang phải đối phó với
các hiện tượng như lạm phát, chi phí cho vật tư, lao động, quảng cáo và bán hàng
ngày càng tăng buộc công nghiệp chế tạo phải tìm kiếm các phương pháp sản xuất
tối ưu để giảm giá thành sản phẩm. Mặc khác nhu cầu nâng cao chất lượng sản

mình. Việc nghiên cứu, cải tiến chỉ phải thực hiện trong một vùng chuyên môn hẹp,
vì thế sẽ có chất lượng cao hơn, tiến độ nhanh hơn. Sản xuất của các nhà thầu có
điều kiện chuyển thành sản xuất hàng khối. Do một nhà thầu tham gia vào quá trình
sản xuất một sản phẩm phức tạp nào đó có thể đóng vai trò như một nhà cung cấp
cho nhiều hãng khác nhau, nên khả năng tiêu chuẩn hóa sản phẩm là rất cao. Điều
này cho phép ứng dụng nguyên tắc hoán đổi một trong các điều kiện cơ bản dẫn tới
sự hình thành dạng sản xuất hàng khối khi chế tạo các sản phẩm phức tạp, số lượng
ít. Tuy nhiên, cũng không nên quá đề cao tầm quan trọng của tiêu chuẩn hoá. Không
có tiêu chuẩn hóa trong sản xuất chỉ có thể gây cản trở cho việc hoán chuyển ở một
mức độ nhất định, làm tăng tiêu tốn thời gian cho các quá trình sản xuất các sản
phẩm phức tạp chứ không thể làm cho các quá trình này không thể thực hiện được.
Có thể nói tự động hóa giữ một vai trò quan trọng trong việc thực hiện tiêu chuẩn

SVTH: Đinh Phước Lộc


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

5

hóa bởi chỉ có nền sản xuất tự động hóa mới cho phép chế tạo các sản phẩm có kích
cỡ và đặc tính không hoặc ít thay đổi với số lượng lớn một cách hiệu quả nhất.
Tự động hóa các quá trình sản xuất cho phép thực hiện cạnh tranh và đáp
ứng điều kiện sản xuất. Nhu cầu về sản phẩm sẽ quyết định mức độ áp dụng tự động
hóa cần thiết trong quá trình sản xuất. Đối với sản phẩm phức tạp như tàu biển, giàn
khoan dầu và các sản phẩm có kích cỡ, trọng lượng rất lớn khác, số lượng sẽ rất ít.
Thời gian chế tạo kéo dài từ vài tháng đến vài năm. Khối lượng lao động rất lớn.
Việc chế tạo chúng trên các dây chuyền tự động cao cấp là không hiệu quả và không
nên. Mặt khác các sản phẩm như bóng đèn điện, ôtô, các loại dụng cụ điện dân dụng
thường có nhu cầu rất cao tiềm năng thị trường lớn, nhưng lại được rất nhiều hãng

+ Nguyên liệu hay bán thành phần lần lượt dời chỗ theo nhịp sản xuất từ vị
trí gia công này đến vị trí gia công khác theo một cơ cấu chuyển động nào đó.
Theo lịch sử phát triển tự động hóa thì các dây chuyền tự động đã có trong
thực tế là:
+ Dây chuyền các máy vạn năng cải tiến.
+ Dây chuyền gồm các máy chuyên dùng.
+ Dây chuyền gồm các máy tổ hợp.
+ Dây chuyền gồm các máy chuyên môn hóa.
+ Dây chuyền gồm các máy CNC.

1.1.2.2

Cơ Cấu Vận Chuyển Phôi Trên Băng Chuyền.

Để vận chuyển loại phôi không quay lúc gia công, người ta thường dùng các
cơ cấu sau:
+ Cơ cấu thanh tịnh tiến có chấu đẩy.
+ Cơ cấu thanh tịnh tiến và quay có các chấu kẹp và đẩy.
+ Cơ cấu tay đòn có má kẹp nâng kiểu khớp.
+ Cơ cấu đẩy thủy lực.
+ Băng tải, tải xích.

1.1.3 Các Hệ Thống Sản Xuất Tự Động Và Phân Loại Sản Phẩm Hiện
Nay.
1.1.3.1

Một Số Ví Dụ Về Sản Xuất Tự Động Hiện Nay.

1.1.3.1.1 Hệ Thống Sản Xuất Sữa.


1.1.3.2

Một Số Ví Dụ Về Mô Hình Phân Loại Sản Phẩm Hiện Nay.

1.1.3.2.1 Hệ Thống Phân Loại Theo Màu.

Hình 1.3 – Hệ thống phân loại theo màu.
Nguyên lý hoạt động: Sử dụng cảm biến màu sắc để phân biệt các sản phẩm
có màu sắc khác nhau.

SVTH: Đinh Phước Lộc


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

9

Nhận xét: Hệ thống có khả năng phát hiện màu sắc nên thuận lợi cho việc
phân biệt các sản phẩm có màu sắc khác nhau.
Ứng dụng: Được ứng dụng rộng rãi vào các dây chuyền phân loại sản phẩm
theo màu sắc trong thực tế để tăng khả năng phân loại được nhiều loại sản phẩm với
màu sắc khác nhau như phân loại thuốc...

1.1.3.2.2 Hệ Thống Phân Loại Theo Vật Liệu.

Hình 1.4 – Hệ thống phân loại theo vật liệu.
Nguyên lý hoạt động: Sử dụng cảm biến từ trường để phát hiện các vật thể
có tính kim loại hay không (đồng, thép và sắt...).
Nhận xét: Hệ thống có khả năng phân biệt được tính chất của sản phẩm,
ngay cả khi sản phẩm đóng gói nên việc phân loại sản phẩm dễ thực hiện.

Ngày nay tự động hóa trong điều khiển sản xuất dần đi sâu vào từng ngõ
ngách, vào trong các khâu của quá trình sản xuất. Một trong những ứng dụng đó là
công nghệ phân loại sản phẩm theo chiều cao.
Bên cạnh các công nghệ phân loại sản phẩm như màu sắc, tính chất vật liệu,
theo kích thước... Dần được tự động hóa theo một dây chuyền hiện đại nhằm đạt
được những mục đích sau:
+ Nâng cao độ chính xác và năng suất lao động.
+ Giảm sự nặng nhọc cho người công nhân, tiết kiệm thời gian.
+ Giảm được chi phí sản xuất đồng thời hạ giá thành sản phẩm.
Trước những yêu cầu thực tế đó, chúng em đã chọn và làm đề tài “Thiết kế
thi công mô hình cánh tay robot phân loại sản phẩm theo chiều cao”. Trong
việc thiết kế và chế tạo, tự động hóa được thể hiện qua 2 quá trình sau:
+ Tự động hóa phân loại được sản phẩm có kích thước khác nhau.
+ Tự hóa hóa trong khâu nhận biết vật có kích thước khác nhau để đưa vào
ngăn chứa đúng với ngăn chứa sản phẩm đó.

1.2.2 Mục Tiêu Thiết Kế Hệ Thống.
SVTH: Đinh Phước Lộc


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1.2.2.1

11

Mục Tiêu Kinh Tế.

Hệ thống tự động phân loại sản phẩm một cách tự động theo các kích thước
khác nhau (Cao và Thấp). Nâng cao năng suất làm việc để đạt được hiệu quả cao

và mang lại hiệu quả trong tương lai.
Mô hình phân loại sản phẩm theo chiều cao gồm các thành phần sau:

SVTH: Đinh Phước Lộc


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

12



Băng chuyền dung để di chuyển sản phẩm.



Hệ thống cảm biến dùng để phát hiện và nhận dạng chiều cao sản



Cánh tay Robot dùng để phân loại sản phẩm đến vị trí mong muốn.

phẩm.

1.2.3.2

Nội Dung Thiết Kế.

+ Sản phẩm có kích thước thay đổi được chia làm ba loại: Cao, trung bình và
thấp  Dùng để phân loại theo chiều cao.

sẵn,các đầu vào/ra (DI/DO).
-Một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ quyền truy cập vào cả CPU và
chương trình điều khiển:
+Tất cả các CPU đều cung cấp bảo vệ bằng password chống truy cập vào
PLC
+Tính năng “know-how protection” để bảo vệ các block đặc biệt của mình
-S7-1200 cung cấp một cổng PROFINET, hỗ trợ chuẩn Ethernet và TCP/IP.
Ngoài ra bạn có thể dùng các module truyền thông mở rộng kết nối bằng RS485
hoặc RS232.

SVTH: Đinh Phước Lộc


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

14

-Phần mềm dùng để lập trình cho S7-1200 là Step7 Basic. Step7 Basic hỗ trợ
ba ngôn ngữ lập trình là FBD, LAD và SCL. Phần mềm này được tích hợp trong
TIA Portal 11 của Siemens.
-Vậy để làm một dự án với S7-1200 chỉ cần cài TIA Portal vì phần mềm này
đã bao gồm cả môi trường lập trình cho PLC và thiết kế giao diện HMI.

2. CÁC MODULE TRONG HỆ PLC S7-1200.
1. Giới thiệu về các module CPU.
Các module CPU khác nhau có hình dạng, chức năng, tốc độ xử lý lệnh,
bộ nhớ chương trình khác nhau….
PLC S7-1200 có các loại sau:

SVTH: Đinh Phước Lộc


Hình 2.2 – Module tính hiệu.
4. Module xuất nhập tín hiệu tương tự.

Hình 2.3 – Module xuất nhập tính hiệu.
5. Module truyền thông.

SVTH: Đinh Phước Lộc


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

17

Hình 2.4 – Module truyền thông.
6. Một số lệnh cơ bản trong PLC.
1. Lệnh timer.
Sử dụng lệnh timer để tạo một chương trình trễ định thời. Số lượng của timer
phụ thuộc vào người sử dụng và số lượng vùng nhớ của CPU. Mỗi timer sử dụng 16
byte IEC_Timer dữ liệu cấu trúc DB. Step 7 tự động tạo khối DB khi lấy khối
Timer.
Kích thước và tầm của dữ liệu Time 32 bit, lưu trữ là dữ liệu Dint.
Tham số

Kiểu dữ liệu

Miêu tả

IN


Timer TP tạo một chuỗi xung với độ rộng xung đặt trước. Thay đổi PT, IN
không ảnh hưởng khi timer đang chạy. Khi đầu vào IN được tác động vào timer sẽ
tạo ra một xung có độ rộng bằng thời gian đặt PT.

SVTH: Đinh Phước Lộc


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

18

Hình 2.5 – Ví dụ về Timer TP – Timer tạo xung.
3. Timer TON-timer trễ sườn lên có nhớ.
Khi ngõ vào IN được tác động và duy trì trạng thái liên tục với thời gian hơn
thời gian đặt thì ngõ ra Q sẽ lên mức 1. Khi ngõ vào ngừng tác động thì reset và
dừng hoạt động timer.

Thay đổi PT khi timer đang chạy không ảnh hưởng đến Timer.
Hình 2.6 – Ví dụ về Timer TON
Tham
Số

Khai
báo

Kiểu dữ
Liệu

SVTH: Đinh Phước Lộc


Q

Output

BOOL

I, Q, M, D, L

Đầu ra được thiết lập khi thời
gian PT hết

ET

Output

TIME

I, Q, M, D, L

Giá trị thời gian hiện tại

Bảng 2 – Tham số và kiểu dữ liệu của timer TON

4. Timer TOF-timer trễ sườn xuống.
Khi tổng thể tác động của ngõ vào lớn hơn hay bằng thời gian đặt PT thì
timer sẽ tác động và tiếp điểm thường mở của timer sẽ chuyển lên mức 1. Và khi
trạng thái reset của timer bị tác động thì timer ngừng hoạt động và bị reset lại.

SVTH: Đinh Phước Lộc



Bool

Load giá trị đặt trước

PV

SInt, Int, DInt, UInt,
UDInt

Giá trị đếm đặt trước

Q, QU

Bool

Mức 1 nếu CV >= PV

QD

Bool

Mức 1 nếu CV