Đang tải... (xem toàn văn)
Nội dung thực hiện: • Nội dung 1: Tìm hiểu về module TCS3200, PLC S7 – 1200, Arduino UNOR3. • Nội dung 2: Nhận biết màu sắc của càchua. • Nội dung 3: Thiết kế khối nhận biết màusắc. • Nội dung 4: Thiết kế mô hình toàn hệthống. • Nội dung 5: Thi công hệ thốngđiện • Nội dung 6: Viết chương trình điều khiển cho hệthống. • Nội dung 7: Thiết kế giao diện giám sátSCADA. • Nội dung 8: Đánh giá kết quả thựchiện.
TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH o0o -Tp HCM, ngày 03 tháng 07 năm 2018 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Trần Khánh Hưng MSSV: 14141143 Hồng Như Ý MSSV: 14141380 Chun ngành: Cơng nghệ kỹ thuật điện - điện tử truyền thông Mã ngành: 41 Hệ đào tạo: Đại học quy Mã hệ: Khóa: 2014 Lớp: 14141DT1C 14141DT1C I TÊN ĐỀ TÀI: HỆ THỐNG PHÂN LOẠI CÀ CHUA THEO MÀU SẮC SỬ DỤNG PLC S7 - 1200 II NHIỆM VỤ Nội dung thực hiện: Nội dung 1: Tìm hiểu module TCS3200, PLC S7 – 1200, Arduino UNO R3 Nội dung 2: Nhận biết màu sắc cà chua Nội dung 3: Thiết kế khối nhận biết màu sắc Nội dung 4: Thiết kế mơ hình tồn hệ thống Nội dung 5: Thi công hệ thống điện Nội dung 6: Viết chương trình điều khiển cho hệ thống Nội dung 7: Thiết kế giao diện giám sát SCADA Nội dung 8: Đánh giá kết thực III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 02/04/2018 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 03/07/2018 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ThS Nguyễn Tấn Đời BM ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH i Tp HCM, ngày 03 tháng 07 năm 2018 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Trần Khánh Hưng Lớp:14141DT1C Họ tên sinh viên 2: Hoàng Như Ý Lớp: 14141DT1C MSSV: 14141143 MSSV: 14141380 Tên đề tài: Hệ thống phân loại cà chua theo màu sắc sử dụng PLC S7 - 1200 Tuần/ngày Tuần (0208/04/2018) Tuần (0915/04/2018) Tuần (1622/04/2018) Tuần (23/4 29 /04/2018) Tuần 5,6 (30/4 13/05/2018) Tuần 7,8,9,10 (14/5 10/06/2018) Tuần 11,12 (11 24/06/2018) Tuần 13 (25/6 1/07/2018) 02/07/2018 Nội dung Xác nhận GVHD Nhận đồ án, tìm hiểu đề tài Tìm hiểu nội dung hướng làm đề tài việc điều khiển hệ thống PLC Tìm hiểu PLC S7 - 1200 Tiến hành thiết kế phần cứng cho khối cảm biến màu sắc Tiến hành thiết kế phần cứng cho toàn hệ thống Tiến hành lập trình cho hệ thống Thiết kế giao diện giám sát SCADA Viết báo cáo, kiểm tra phần cứng Hoàn thành nhiệm vụ đồ án GV HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) LỜI CAM ĐOAN Đề tài tự thực dựa vào số tài liệu không chép từ tài liệu hay cơng trình có trước Nếu có lận chúng tơi xin chịu trách nhiệm nội dung đồ án Người thực Trần Khánh Hưng Hoàng Như Ý iii LỜI CẢM ƠN Lời em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM nói chung, thầy khoa Điện – Điện Tử nói riêng dạy dỗ cho em kiến thức môn đại cương mơn chun ngành, giúp em có sở lý thuyết vững vàng tạo điều kiện giúp đỡ em suốt trình học tập Em xin gửi lời tri ân biết ơn sâu sắc đến ThS Nguyễn Tấn Đời người tận tình hướng dẫn, bảo em suốt trình làm khoá luận Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình bạn bè, ln tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên em suốt q trình học tập hồn thành khố luận tốt nghiệp Sinh viên thực đồ án Trần Khánh Hưng Hoàng Như Ý MỤC LỤC Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp .i Lịch trình thực đồ án tốt nghiệp .ii Lời cam đoan iii Lời cảm ơn .iv Mục lục v Liệt kê hình vẽ viii Liệt kê bảng x Tóm tắt xi Chương TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề .1 1.2 Mục tiêu 1.3 Nội dung nghiên cứu .1 1.4 Giới hạn 1.5 Bố cục Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tổng quan hệ thống phân loại cà chua .4 2.2 Nguyên tắc phân loại cà chua 2.2.1 Phân loại theo kích thước 2.2.2 Phân loại theo màu sắc .4 2.2.3 Phân loại theo khối lượng 2.3 Tổng quan PLC PLC S7-1200 2.3.1 Tổng quan PLC 2.3.2 Giới thiệu PLC S7- 1200 .4 2.4 Giới thiệu chung Arduino 13 2.4.1 Giới thiệu chung vào Arduino 13 2.4.2 Giới thiệu chung Arduino Uno R3 14 2.5 Hệ thống điều khiển điện khí- nén .16 2.5.1 Những đặc điểm 16 2.5.2 Cấu trúc hệ thống khí nén 17 2.6 Giới thiệu cảm biến màu sắc TCS3200 19 MỤC LỤC 2.6.1 Tổng quan 19 2.6.2 Đặc điểm 19 2.6.3 Nguyên lý hoạt động cảm biến mầu linh kiện điện tử TCS3200 .20 2.6.4 Arduino giao tiếp với cảm biến màu sắc TCS3200 22 2.7 Giới thiệu cảm biến vật cản hồng ngoại 22 2.7.1 Cảm biến vật cản hồng ngoại E3F- DS30C4 22 2.7.2 Cảm biến vật cản hồng ngoại E18-D80NK 24 2.8 Một số linh kiện khác 26 2.8.1 Động DC 26 2.8.2 Led đơn 27 2.8.3 Nút nhấn 27 2.8.4 Nút dừng khẩn cấp 28 2.8.5 MCB 28 2.8.6 Opto PC817 28 Chương TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ 30 3.1 Mơ hình hệ thống 30 3.1.1 Giới thiệu hệ thống 30 3.1.2 Chức phần .30 3.2 Tính tốn thiết kế hệ thống 30 3.2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống 30 3.2.2 Tính toán thiết kế khối .31 3.2.3 Sơ đồ kết nối PLC với toàn hệ thống .44 Chương 4: THI CÔNG HỆ THỐNG .45 4.1 Giới thiệu .45 4.2 Thi công hệ thống 45 4.2.1 Thi công bo mạch 45 4.2.2 Lắp đặt kiểm tra 49 4.2.3 Thi cơng mơ hình 51 4.3 Lập trình hệ thống 52 4.3.1 Lưu đồ giải thuật 53 4.3.2 Phần mềm lập trình cho vi điều khiển (Arduino Uno R3) 54 4.3.3 Phần mềm lập trình cho PLC 56 MỤC LỤC Chương KẾT QUẢ - NHẬN XÉT - ĐÁNH GIÁ 63 5.1 Kết 63 5.1.1 Kết nghiên cứu: .63 5.1.2 Kết thi công .63 5.2 Nhận xét- đánh giá .65 Chương 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 66 6.1 Kết luận 66 6.2 Hướng phát triển 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO .68 PHỤ LỤC 69 LIỆT KÊ HÌNH VẼ Hình Trang Hình Tổng quan PCL S7- 1200 .9 Hình 2 Bảng tín hiệu PLC S7- 1200 12 Hình Các Module tín hiệu PLC S7- 1200 12 Hình Các module truyền thơng PLC S7- 1200 13 Hình ARDUINO UNO R3 .14 Hình Cấu trúc hệ thống điều khiển khí nén 18 Hình Hệ thống điện - khí nén 18 Hình Cảm biến màu sắc TCS 3200 19 Hình Cấu tạo cảm biến TCS3200 20 Hình 10 Mơ tả tổng quan cảm biến vật cản hồng ngoại 23 Hình 11 Sơ đồ kết nối cảm biến vật cản hổng ngoại 23 Hình 12 Cảm biến vật cản hồng ngoại E3F- DS30C4 24 Hình 13 Cảm biến vật cản hồng ngoại E18- D80NK 25 Hình 14 Động DC 12V 26 Hình 15 Led đơn .27 Hình 16 Nút nhấn .27 Hình 17 Nút dừng khẩn cấp 28 Hình 18 MCB 28 Hình 19 Sơ đồ chân PC817 .29 Hình Mơ hình chung hệ thống 30 Hình Sơ đồ khối hệ thống 31 Hình 3 Kết nối cảm biến E18-D30NK với Arduino Uno R3 32 Hình Sơ đồ kết nối cảm biến màu TCS3200 33 Hình Sơ đồ kết nối Arduino 34 Hình Mơ tả tổng quan cảm biến vật cản hồng ngoại 35 Hình Sơ đồ nối dây cảm biến vật cản hổng ngoại 35 Hình Mạch cơng suất giao tiếp cảm biến E3F- DS30C4 với PLC 36 Hình Sơ đồ kết nối từ mạch cơng suất với ngõ vào PLC .36 Hình 10 Sơ đồ kết nối động với PLC 37 Hình 11: Cấu tạo cấu xi lanh khí nén 37 Hình 12 Xilanh khí nén 38 Hình 13: Van điện từ 39 Hình 14 Van điện từ 5/2 39 Hình 15 Sơ đồ kết nối van điện từ 5/2 với PLC 40 Hình 16 PLC S7-1200 CPU 1214C 40 Hình 17 Sơ đồ ngõ vào, nguồn hoạt động PLC S7-1200 CPU 1214C.41 Hình 18 Adapter 9V-1A 42 Hình 19 Nguồn 12VDC 42 Hình 20 Nguồn 24VDC 43 Hình 21 Mạch giảm áp LM2596 .43 Hình 22 Sơ đồ kết nối toàn hệ thống 44 Hình 23 Mạch động lực xilanh 44 viii Hình Thiết kế mạch in mạch công suất giao tiếp Arduino với PLC 45 Hình Mạch in mạch cơng suất giao tiếp Arduino với PLC .46 Hình Hình 3D mặt bố trí linh kiện 46 Hình 4 Hình 3D mặt bố trí linh kiện 47 Hình Thiết kế mạch in mạch công suất giao tiếp cảm biến E3FDS30C4 với PLC 48 Hình Mạch in mạch công suất giao tiếp cảm biến E3F- DS30C4 với PLC .48 Hình Hình 3D mặt bố trí linh kiện 49 Hình Hình 3D mặt bố trí linh kiện 49 Hình Mạch xử lý kết nối màu sắc điều khiển khối cơng suất 50 Hình 10 Mạch công suất giao tiếp cảm biến E3F-DS30C4 với PLC 50 Hình 11 Mặt trước tủ điện 50 Hình 12 Bên tủ điện 51 Hình 13 Vị trí đặt khối nguồn 51 Hình 14 Mặt trước sau hệ thống 52 Hình 15 Mặt bên hệ thống 52 Hình 16 Lưu đồ giải thuật chương trình hệ thống .53 Hình 17 Lưu đồ giải thuật khối xử lý màu sắc 54 Hình 18 Giao diện Arduino IDE .55 Hình 19 Chương trình viết 55 Hình 20 Biểu tượng TIA Portal V14 57 Hình 21 Giao diện bắt đầu chương trình 57 Hình 22 Giao diện tạo dự án 58 Hình 23 Giao diện bắt đầu dự án 58 Hình 24 Giao diện Devices & networks 59 Hình 25 Giao diện Add new device 59 Hình 26 Giao diện làm việc 60 Hình 27 Giao diện viết chương trình 60 Hình 28 Màn hình giao diện quản lý 61 Hình 29 Màn hình Manual 61 Hình 30 Giao diện điều khiển tự động hệ thống 62 Hình 31 Màn hình thơng số hệ thống 62 Hình 1: Mặt trước mặt sau mơ .64 Hình 2: Mặt bên mơ hình 64 Hình Giao diện giám sát điều khiển (tự động) 65 ix LIỆT KÊ BẢNG Bảng Trang Bảng Bảng phân loại chức dòng PLC S7- 1200 Bảng 2 Bảng module hỗ trợ PLC S7- 1200 11 Bảng Thông số Mạch Arduino UNO R3 15 Bảng Bảng sơ đồ chân 20 Bảng Bảng lựa chọn loại photodiode 21 Bảng Bảng chọn mở rộng tần số đầu 21 Bảng Cách kết nối Arduino với module TCS3200 22 Bảng Cách kết nối Arduino với cảm biến E18- D80NK 25 Bảng Bảng liệt kê linh kiện sử dụng dịng .41 Bảng Danh sách linh kiện 47 Bảng Danh sách linh kiện 49 x