ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN HỆ
THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO
MÀU SẮC VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG
BẰNG WINCC

1


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
1 / 40

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG
1.1 GIỚI THIỆU
- Trong sản xuất để đạt năng suất cao, chất lượng tốt và hiệu quả việc áp dụng hệ
-

-

thống tự động là rất quan trọng.
Dây chuyền sản xuất tự động thường bao gồm :
 Hệ thống lắp ráp.
 Hệ thống phân loại.
 Các hệ thống đóng gói.
Trong đó hệ thống phân loại sản phẩm đóng một vai trò quan trọng.
Việc phân loại sản phẩm có thể dựa trên: Hình ảnh, màu sắc, kích thước, trọng
lượng, chiều cao,…

Hình 1.1: Hệ thống phân loại sản phẩm


CÁC THIẾT BỊ
2.1 TÌM HIỂU PLC
-

PLC là thiết bị điều khiển lập trình cho phép thực hiện các thuật toán điều khiển
logic thông qua ngôn ngữ lập trình.

Hình 2.1: Cấu trúc chung của hệ thống PLC

Thiết kế mô hình điều khiển hệ thống phân loại sản phẩm
theo màu sắc và mô phỏng hệ thống bằng WinCC


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
4 / 40

-

Trong đồ án chọn PLC S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC để sử dụng để lập trình
và điều khiển.

Hình 2.2: PLC S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC
-

Mô tả:
 Model: PLC S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC
 Mã hàng: 6ES7214-1AG400XB0
 Hãng sản xuất: Siemens AG
 Xuất xứ: Đức


Các bộ phận cảm biến quang sợi:
 Đầu sợi quang (Head): Dùng để phát hiện vật bằng ánh sáng laze.
 Sợi quang (FIiber): Dẫn ánh sang thu được tới bộ khuếch đại.
 Bộ khuếch đại (Ampliffer): Xử lý tín hiệu ánh sáng thu được.
 Tín hiệu ngõ ra (Output): Có 3 dây
 Dây nâu: cấp nguồn + 24 VDC cho bộ khuếch đại.
 Dây xanh: cấp nguồn – 0 VDC cho bộ khuếch đại.
 Dây đen: là tín hiệu được bộ khuếch đại xuất ra sau khi sử lý tín
hiệu vào từ đầu sợi quang.

-

Ứng dụng:
 Phát hiện màu.
 Phát hiện vật ở tốc độ cao.
 Phát hiện chi tiết rất nhỏ hoặc mỏng.
 Phát hiện vật trong suốt, mờ hay đục.

Thiết kế mô hình điều khiển hệ thống phân loại sản phẩm
theo màu sắc và mô phỏng hệ thống bằng WinCC


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
7 / 40

Hình 2.4: Cảm biến sợi quang Keyence FS-V31
-

Trong thiết kế sử dụng cảm biến quang sợi Keyence FS-V31:
 Điện áp 12 – 24 VDC


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
9 / 40

2.2.3 Xilanh khí nén
-

Xilanh khí nén là thiết bị cơ được vận hành bằng khí nén.

Hình 2.6: Cấu tạo Xilanh khí nén
-

Cấu tạo Xilanh khí nén:
 Barrel: Thân trụ
 Piston: Pít tông
 Piston rod: Trục Pít tông
 Tie rod: Trục nối
 Cap-end port: Lỗ cấp khí
 Rod-end port: Lỗ thoát khí

Thiết kế mô hình điều khiển hệ thống phân loại sản phẩm
theo màu sắc và mô phỏng hệ thống bằng WinCC


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
10 / 40

-

Nguyên lý hoạt động: cấp khí vào lỗ Cap-end port sẽ đẩy piston ra, khi ngưng

Thiết kế mô hình điều khiển hệ thống phân loại sản phẩm
theo màu sắc và mô phỏng hệ thống bằng WinCC


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
12 / 40

2.2.5 Động cơ giảm tốc
-

Dùng kéo băng tải

Hình 2.8: Động cở giảm tốc
-

Thông số:
 Điện áp định mức: 12V
 Tốc độ quay 130 vòng/phút
 Lực kéo: 2.5 Kg
 Đường kính hộp giảm tốc: 37 mm
 Chiều dài hộp số: 24 mm

Thiết kế mô hình điều khiển hệ thống phân loại sản phẩm
theo màu sắc và mô phỏng hệ thống bằng WinCC


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
13 / 40

 Đường kính động cơ: 34,4 mm

Thiết kế mô hình điều khiển hệ thống phân loại sản phẩm
theo màu sắc và mô phỏng hệ thống bằng WinCC


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
15 / 40

2.2.7 Bộ nguồn 24VDC
-

Bộ nguồn 24 VDC cấp nguồn cho PLC và các thiết bị sử dụng điện áp 24 VDC

Hình 2.10: Nguồn 24VDC Omron S82G-1524
-

Thông số kỹ thuật:
 Điện áp ngõ vào: 220 VAC
 Điện áp ngõ ra: 24 VDC
 Dòng điện ngõ ra: 7 A
 Công suất bộ nguồn: 150 W

Thiết kế mô hình điều khiển hệ thống phân loại sản phẩm
theo màu sắc và mô phỏng hệ thống bằng WinCC


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
16 / 40

Hình 2.11: Cấu tạo bộ nguồn 24 VDC
-








Model: LA38-11
Loại nút nhấn không tự giữ
Đường kính lỗ gắn: 22mm
2 cặp tiếp điểm: 1 NO, 1 NC
Điện áp tối đa: 380 VAC
Dòng điện tối đa: 10 A

Thiết kế mô hình điều khiển hệ thống phân loại sản phẩm
theo màu sắc và mô phỏng hệ thống bằng WinCC


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
18 / 40

2.2.9 Đèn báo
-

Đèn báo là thiết bị thể hiện trạng thái, chế độ và tình trạng của hệ thống trực
quang nhất để người vận hành nhìn thấy dể dàng.

Hình 2.13: Đèn báo
-


 Vòi bơm

Thiết kế mô hình điều khiển hệ thống phân loại sản phẩm
theo màu sắc và mô phỏng hệ thống bằng WinCC


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
20 / 40

 Dây cấm
 Thân máy
 Chân đệm

2.2.11 Relay
-

Cấu tạo từ nam châm điện có các tiếp điểm NO và NC.

Hình 2.15: Relay trung gian
-

-

Ưu điểm:
 Số lượng tiếp điểm lớn .
 Mức điện áp đa dạng.
 Chuyển mạch lớn với công xuất nhỏ.
Nguyên lý hoạt động
 Ở trạng thái bình thường, khi chưa cấp nguồn cho relay tiếp điểm NC sẽ
đóng và NO sẽ mỡ ra

-

Sơ đồ giải thuật

Sơ đồ 3.2: Sơ đồ giải thuật

Thiết kế mô hình điều khiển hệ thống phân loại sản phẩm
theo màu sắc và mô phỏng hệ thống bằng WinCC


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
24 / 40

-

Sơ đồ khối

Sơ đồ 3.3: Sơ đồ khối hệ thống

Thiết kế mô hình điều khiển hệ thống phân loại sản phẩm
theo màu sắc và mô phỏng hệ thống bằng WinCC