BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH HỆ THỐNG PHÂN CHIA SUẤT ĂN CÔNG NGHIỆP TỰ ĐỘNG BẰNG PLC Họ tên sinh viên: TRẦN BÌNH PHẠM ĐÌNH PHÁT Ngành: CƠ ĐIỆN TỬ Niên khóa: 2007-2011 Tháng 05/2011 LỜI CẢM TẠ Em xin trân trọng cảm ơn tất Quý Thầy / Cô trường Đại học Nông Lâm TP.Hồ Chí Minh q thầy / Cơ khoa Cơ Khí- Cơng Nghệ trang bị cho em kiến thức quý báu giúp đỡ em suốt trình học tập trường Em xin chân thành cảm ơn Thầy / Cô mơn Cơ Điện Tử giúp đỡ em nhiệt tình thời gian thực đề tài Em xin tỏ biết ơn chân thành thầy Đào Duy Vinh tận tình hướng dẫn em suốt trình làm luận văn tốt nghiệp Đặc biệt, em xin cảm ơn quý Thầy / Cô hội đồng dành thời gian nhận xét góp ý để luận văn em hoàn thiện Cuối cùng, em xin gởi lời cảm ơn đến người thân bạn bè động viên, ủng hộ tạo cho em điều kiện thuận lợi suốt q trình hồn thành luận văn Thành Phố Hồ Chí Minh, ngày 13 tháng năm 2011 Sinh viên thực Trần Bình i Phạm Đình Phát TĨM TẮT Tên đề tài: “ NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH HỆ THỐNG PHÂN CHIA SUẤT ĂN CƠNG NGHIỆP TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC” Thời gian địa điểm thực hiện: + Thời gian: Từ 4/2011 đến 6/2011 + Địa điểm: Tại xưởng Cơ Khí phòng thực tập Bộ môn Cơ Điện Tử, Trường Đại Học Nơng Lâm TP.HCM Mục đích: Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mơ hình hệ thống phân chia suất ăn công nghiệp tự động điều khiển PLC Nội dung: Đề tài thực với nội dung sau: + Nghiên cứu, thiết kế, tính tốn, xây dựng mơ hình hệ thống phân chia cho phù hợp với đề tài tốt nghiệp + Viết chương trình điều khiển PLC ii MỤC LỤC Lời cảm tạ i Tóm tắt ii Mục lục iii Chương Error! Bookmark not defined MỞ ĐẦU .Error! Bookmark not defined 1.1 Tính cấp thiết đề tài .Error! Bookmark not defined 1.2 Mục tiêu đề tài Error! Bookmark not defined 1.3 Ý nghĩa khoa học thức tiễn đề tài Error! Bookmark not defined Chương Error! Bookmark not defined TỔNG QUAN Error! Bookmark not defined 2.1 Đối tượng nghiên cứu Error! Bookmark not defined 2.3 Mơ hình hệ thống phân chia suất ăn công nghiệp tự động.Error! Bookmark not defined 2.3.1 Mơ hình hệ thống Error! Bookmark not defined 2.3.2 Sơ đồ khối mơ hình: Error! Bookmark not defined 2.4 Giới thiệu số linh kiện sử dụng mơ hình phân chia suất ăn công nghiệp Error! Bookmark not defined 2.4.1 Tìm hiểu động ba pha Error! Bookmark not defined 2.4.2 Động DC Error! Bookmark not defined 2.4.2.1 Giới thiệu động chiều Error! Bookmark not defined 2.4.2.2 Nguyên lý hoạt động động Error! Bookmark not defined 2.4.2.3 Điều khiển động DC Error! Bookmark not defined 2.4.3 Tổng quan PLC .Error! Bookmark not defined 2.4.3.1 Đặc điểm điều khiển logic khả trình PLC.Error! Bookmark not defined 2.4.3.2 Thành phần điều khiển logic khả trình PLC:Error! Bookmark not defined 2.4.3.3 Bộ nhớ PLC gồm vùng Error! Bookmark not defined 2.4.3.4 Vòng quét chương trình: Error! Bookmark not defined 2.4.3.5 Cấu trúc chương trình Error! Bookmark not defined 2.4.3.6 PLC S7-200 Error! Bookmark not defined 2.4.4 Cơng tắc hành trình Error! Bookmark not defined 2.4.5 Giới thiệu van điện từ Error! Bookmark not defined 2.4.5.1 Cấu tạo, chức năng, phân loại .Error! Bookmark not defined 2.4.5.2 Nguyên lý hoạt động: Error! Bookmark not defined 2.4.5.3 Sơ đồ liên kết để điều khiển Error! Bookmark not defined 2.4.6 Cơ cấu răng, bánh Error! Bookmark not defined 2.4.6.1 Đường ăn khớp, góc ăn khớp Error! Bookmark not defined 2.4.6.2 Điều kiện ăn khớp đều: Error! Bookmark not defined iii 2.4.6.3 Quan hệ động bánh răng:Error! Bookmark not defined 2.4.7 Truyền động xích: .Error! Bookmark not defined 2.4.7.1 Khái niệm chung: .Error! Bookmark not defined 2.4.7.2 Ưu điểm phạm vi sử dụng Error! Bookmark not defined 2.4.7.3 Giới thiệu xích ống lăn: Error! Bookmark not defined 2.4.7.4 Giới thiệu đĩa xích Error! Bookmark not defined 2.4.7.5 Một số cơng thức tính truyền động xích.Error! Bookmark not defined Chương Error! Bookmark not defined NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨUError! Bookmark not defined 3.1 Nội dung nghiên cứu Error! Bookmark not defined 3.2 Phương pháp nghiên cứu Error! Bookmark not defined Chương Error! Bookmark not defined KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Error! Bookmark not defined 4.1 Thiết kế, chế tạo mơ hình Error! Bookmark not defined 4.1.1 Thiết kế phần khí .Error! Bookmark not defined 4.1.1.1 Thiết kế tổng thể mơ hình Error! Bookmark not defined 4.1.1.2 Thiết kế phần khung máy Error! Bookmark not defined 4.1.1.3 Bộ phận cung cấp cá vào khây Error! Bookmark not defined 4.1.1.4 Bộ phận cung cấp đồ xào Error! Bookmark not defined 4.1.1.5 Bộ phận cung cấp canh vào khây .Error! Bookmark not defined 4.1.1.6 Bộ phận truyền động di chuyển khây.Error! Bookmark not defined 4.2 Thiết kế, chế tạo phần tủ điện điều khiển mơ hình phân chia suất ăn Error! Bookmark not defined 4.2.1 Mạch điều khiển Error! Bookmark not defined 4.3.2 Vị trí lắp CTHT mơ hình .Error! Bookmark not defined 4.3.3 Giải thuật điều khiển Error! Bookmark not defined 4.3.4 Sơ đồ ngun lý hoạt động mơ hình phân chia.Error! Bookmark not defined 4.3.5 Mơ hình thực tế Error! Bookmark not defined 4.3.6 Kết nối mô hình với thiết bị điều khiển .Error! Bookmark not defined 4.3.7 Khảo nghiệm sơ Error! Bookmark not defined 4.3.7.1 Khảo nghiệm công đoạn chuyển khây cơm.Error! Bookmark not defined 4.3.7.2 Công đoạn đẩy xả sản phẩm vào khây cơm.Error! Bookmark not defined Chương Error! Bookmark not defined KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ Error! Bookmark not defined 5.1 KẾT LUẬN Error! Bookmark not defined 5.2 ĐỀ NGHỊ: Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO Error! Bookmark not defined iv PHỤ LỤC Error! Bookmark not defined DANH SÁCH CÁC HÌNH TRANG Hình 2.1 Hệ thống phân chia suất ăn .Error! Bookmark not defined Hình 2.2 Minh họa 3D cho hệ thống Error! Bookmark not defined Hình 2.3 Sơ đồ khối mơ hình Error! Bookmark not defined Hình 2.4 Cấu tạo động pha .Error! Bookmark not defined Hình 2.5 Cách đấu dây động pha hình .Error! Bookmark not defined Hình 2.6 Phương pháp đảo chiều động DC Error! Bookmark not defined Hình 2.7 Mơ hình PLC S7-200 .Error! Bookmark not defined Hình 2.8 Sơ đồ kết nối PLC với thiết bị điều khiển Error! Bookmark not defined Hình 2.9 PLC S7-200 module .Error! Bookmark not defined Hình 2.10 Cấu hình PLC .Error! Bookmark not defined Hình 2.11 Sơ đồ đấu nối dây với modul analog Error! Bookmark not defined Hình 2.12 Cơng tắc hành trình Error! Bookmark not defined Hình 2.13 Cấu tạo ký hiệu van solenoid điều khiển trực tiếp Error! Bookmark not defined Hình 2.15 Sơ đồ liên kết điều khiển Error! Bookmark not defined Hình 2.16 Đường ăn khớp .Error! Bookmark not defined Hình 2.18 Thanh ăn khớp bánh .Error! Bookmark not defined Hình 2.19 Thanh bánh Error! Bookmark not defined Hình 2.20 Dạng .Error! Bookmark not defined Hình 2.21 Bánh ăn khớp Error! Bookmark not defined Hình 2.22 Truyền động xích Error! Bookmark not defined Hình 2.23 Cấu tạo xích ống lăn nối xích .Error! Bookmark not defined Hình 2.24 Biên dạng kết cấu đĩa lăn Error! Bookmark not defined Hình 4.1 Tổng thể mơ hình Error! Bookmark not defined Hình 4.2 Thiết kế 2D cho khung máy Error! Bookmark not defined Hình 4.3 Thiết kế 2D phần khung máy Error! Bookmark not defined Hình 4.4 Thiết kế 2D phận đẩy cá Error! Bookmark not defined Hình 4.5 Thanh Error! Bookmark not defined v Hình 4.6 Miếng đẩy .Error! Bookmark not defined Hình 4.7 Rãnh trượt .Error! Bookmark not defined Hình 4.8 Hộp chứa cá Error! Bookmark not defined Hình 4.9 Bộ phận đẩy đồ xào Error! Bookmark not defined Hình 4.10 Bộ phân xả canh .Error! Bookmark not defined Hình 4.11 Hệ thống truyền xích Error! Bookmark not defined Hình 4.13 Sơ đồ mạch cơng suất .Error! Bookmark not defined Hình 4.14 Sơ đồ điều khiển .Error! Bookmark not defined Hình 4.15 Vị trí cơng tắc hành trình (CTHT) Error! Bookmark not defined Hình 4.16 Sơ đồ giải thuật mơ hình hệ thống phân chia suất ăn cơng nghiệp Error! Bookmark not defined Hình 4.17 Ngun lý hoạt động mơ hình Error! Bookmark not defined Hình 4.18 Mơ hình thực tế Error! Bookmark not defined Hình 4.19 Kết nối thiết bị điều khiển Error! Bookmark not defined Hình 4.20 Cá đồ xào đẩy vào khây Error! Bookmark not defined Hình 4.21 Nước canh xả vào khây Error! Bookmark not defined vi vii Chương MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết đề tài Đất nước ta giai đoạn thực công nghiệp hóa đại hóa đất nước Việc ứng dụng điện tử nghiên cứu, chế tạo, sản phẩm khoa học cơng nghệ cao tự động góp phần nâng cao mức độ đại sản phẩm thị trường nước Trong năm vừa qua, trước đòi hỏi cấp bách số lượng, chất lượng thực phẩm phục vụ cho công nhân cơng trình, xí nghiệp, nhà máy với số lượng lớn Mơ hình hệ thống phân chia suất ăn công nghiệp tự động sản phẩm điện tử có hàm lượng khoa học cơng nghệ cao ứng dụng nhiều thành tựu lĩnh vực khác nhau: Cơ khí – Điện tử - Cơng nghệ thơng tin, … Việc thực đề tài điều kiện tốt để tiếp xúc làm quen với thiết bị điều khiển tự động đại, với linh kiện dùng công nghiệp làm quen dần với môi trường làm việc đại… Khi ngồi ghế nhà trường, việc tìm hiểu nghiên cứu để nắm vững vấn đề tự động hóa có ý nghĩa quan trọng, điều kiện tốt để học hỏi; tích lũy kinh nghiệm hành trang kiến thức vào đời cần thiết Xuất phát từ nguyên nhân đòi hỏi thiết trên, đồng ý khoa Cơ Khí- Công Nghệ, môn Cơ Điện Tử hướng dẫn tận tình thầy Đào Duy Vinh, nhóm sinh viên chọn đề tài: START Nhập t1 Động quay thuận Băng chuyền hoạt động CTHT5 =1 S CTHT1 =1 Đ Động quay nghịch Đ Băng chuyền ngừng CTHT6 =1 S CTHT7 =1 Đ Động quay nghịch S Đ Van xả canh S CTHT3 =1 t ≥ t1 Đ Băng chuyền hoạt động CTHT4 =1 S Đ Băng chuyền hoạt động Động quay thuận CTHT2 =1 S S Đ END S Đ Hình 4.16 Sơ đồ giải thuật mơ hình hệ thống phân chia suất ăn công nghiệp 47 4.3.4 Sơ đồ ngun lý hoạt động mơ hình phân chia ON (I0.0) Băng chuyền hoạt động CTHT1 Băng chuyền ngừng hoạt động Động cá quay thuận CTHT2 Động cá quay nghịch CTHT3 Băng chuyền hoạt động CTHT4 Băng chuyền ngừng hoạt động Động đồ xào quay thuận CTHT5 Động đồ xào quay nghịch CTHT6 Băng chuyền hoạt động CTHT7 Băng chuyền ngừng hoạt động Van xả canh (xả sau 6s) Kết thúc Hình 4.17 Nguyên lý hoạt động mơ hình Giải thích: Sau nhấn nút ON, người vận hành đưa khây cơm vào băng chuyền hoạt động di chuyển khây cơm Khi khây cơm chạm CTHT1 băng chuyền ngừng hoạt động, động đẩy cá quay thuận đẩy cá từ ngăn chứa cá vào vị trí khây cơm đồng thời CTHT2 kích, động đẩy cá 48 quay đảo chiều trở vị trí cũ đến chạm CTHT3 dừng; băng chuyền tiếp tục hoạt động di chuyển khây cơm Khi khây cơm chạm vào CTHT4 băng chuyền ngừng hoạt động Động đẩy đồ xào hoạt động quay thuận đẩy lượng đồ xào từ ngăn chứa đồ xào vào vị trí khây cơm CTHT5 kích; động đẩy đồ xào quay đảo chiều trở vị trí cũ đến chạm CTHT6 dừng băng chuyền tiếp tục hoạt động di chuyển khây cơm Khây cơm chạm vào CTHT7 dừng lại Van hoạt động xả nước canh vào vị trí khây cơm 6s sau băng chuyền di chuyển khây cơm đến người ăn Chu trình tiếp tục lặp lại trên.Lưu ý: đưa khây cơm vào băng chuyền CTHT7 nhả 4.3.5 Mơ hình thực tế Qua thời gian nghiên cứu, thiết kế nhóm sinh viên xây dựng mơ hình gồm thành phần sau: + Gồm PLC S7-200 + Gồm nút nhấn START + Gồm nút nhấn STOP + Gồm đèn hiển thị trạng thái hoạt động + Gồm ngăn chứa thức ăn cá, đồ xào, canh + Gồm động thực trình hoạt động mơ hình + Gồm van + Gồm relay điều khiển tín hiệu + Gồm cơng tắc hành trình Hình 4.18 Mơ hình thực tế 49 4.3.6 Kết nối mơ hình với thiết bị điều khiển Hình 4.19 Kết nối thiết bị điều khiển Mơ hình kết nối với ngõ vào PLC để điều khiển q trình hoạt động Các cơng tắc hành trình nối với ngõ vào PLC, động 50 relay nối với ngõ PLC để điều khiển q trình đóng mở mơ hình … 4.3.7 Khảo nghiệm sơ 4.3.7.1 Khảo nghiệm cơng đoạn chuyển khây cơm a Mục đích Xác định khả chịu tải băng chuyền, kiểm tra khả hoạt động động cơ, khả hoạt động cơng tắc hành trình phân bố khung máy hoạt động xích truyền b Kết Khả chịu tải băng tải tốt, động dẫn động băng chuyền hoạt đơng bình thường với yêu cầu đề ra, xích truyền dẫn hoạt động nhịp nhàng không gây ồn ào; công tắc hành trình ổn định đưa khây cơm vào vị trí lắp đặt khơng bị lỗi 4.3.7.2 Công đoạn đẩy xả sản phẩm vào khây cơm a Mục đích Kiểm tra cấu đẩy xả sản phẩm vào khây cơm; b Kết  Cơ cấu đẩy cá đồ xào Cơ cấu đẩy hoạt động tốt; cá đồ xào đẩy vào vị trí khây cơm 51 Hình 4.20 Cá đồ xào đẩy vào khây  Cơ cấu xả nước canh Cơ cấu xả hoạt động ổn định; lượng nước canh xả với yêu cầu đặt Hình 4.21 Nước canh xả vào khây 52 Chương KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 5.1 KẾT LUẬN Đã chế tạo “MƠ HÌNH PHÂN CHIA SUẤT ĂN CÔNG NGHIỆP TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC” Mơ hình hoạt động ổn định phù hợp mơi trường Kết nghiên cứu thực mô hình ứng dụng để chế tạo mơ hình lớn vào thực tiễn Kết khảo nghiệm sơ cho thấy mơ hình máy phân chia suất ăn cơng nghiệp hoạt động ổn định Mơ hình hệ thơng phân chia suất ăn thiết kế với kích thước: chiều dài 1100mm, chiều rộng 400mm; gồm hộp chứa thức ăn bồn chứa nước canh Gồm động điều khiển chu trình làm việc; relay cơng tắc hành trình; mạch nguồn 12VDC 5.2 ĐỀ NGHỊ: Qua q trình thực đề tài, ngồi kết thu đáp ứng yêu cầu, nhóm sinh viên có số đề nghị để phát triển mơ hình tương lai + Thiết kế thêm hệ thống cấp cơm gia vị + Thiết kế giao diện WINCC để điều khiển giám sát hệ thống + Sử dụng biến tần để điều khiển tốc độ động băng chuyền cho phù hợp 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Hồng Thái, 2006, giáo trình solidwork Nhà xuất giáo dục, 131 trang [2] Nguyễn Văn Hùng, 2007 Bài giảng Kỹ thuật lập trình áp dụng ĐH Nông Lâm TP.HCM, 150 trang [3] Nguyễn Hữu Lộc, 2007 Sử dụng AUTOCAD 2007 Nhà xuất Tổng hợp TP.HCM, 579 trang [4] PGS.TS.Dương Văn Tiển, 2006 Giáo trình phương pháp luận nghiên cứu khoa học Nhà xuất Xây dựng [5] Trần Doãn Tiến, 1999 Tự động điều khiển q trình cơng nghệ Nhà xuất giáo duc, 236 trang [6] Huỳnh Thái Hồng, 2006 Giáo trình lý thuyết điều khiển tự động.Trường Đại học bách khoa TP.HCM [7] Lê Văn Bạn, Lê Ngọc Bích, 2007 Giáo trình PLC Trường Đại học nơng lâm TP.HCM, 69 trang [8] Nguyễn Bá Hội, 2007 Giáo trình lý thuyết điều khiển logic Trường Đại học Đà Nẵng- Trường Đại học Bách Khoa, 69 trang 54 PHỤ LỤC Phụ lục Chương trình điều khiển chính: 55 56 57 58 Phụ lục Một số hình ảnh liên quan tới đề tài Hình Mơ hình tổng thể hệ thống 59 Hình Bánh xích bánh 60 Hình Các cấu sử dụng đề tài 61 ... ơn tất Quý Thầy / Cô trường Đại học Nông Lâm TP.Hồ Chí Minh q thầy / Cơ khoa Cơ Khí- Cơng Nghệ trang bị cho em kiến thức quý báu giúp đỡ em suốt trình học tập trường Em xin chân thành cảm ơn... Error! Bookmark not defined iv PHỤ LỤC Error! Bookmark not defined DANH SÁCH CÁC HÌNH TRANG Hình 2.1 Hệ thống phân chia suất ăn .Error! Bookmark not defined Hình 2.2 Minh họa 3D cho... vững vấn đề tự động hóa có ý nghĩa quan trọng, điều kiện tốt để học hỏi; tích lũy kinh nghiệm hành trang kiến thức vào đời cần thiết Xuất phát từ nguyên nhân đòi hỏi thiết trên, đồng ý khoa Cơ Khí-