Đồ án Thiết kế, thi công hệ thống pha trộn sơn và đóng nắp lon tự động

IỆN TỬ ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN ----o0o---- Tp. HCM, ngày 8 tháng 8 năm 2020 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Lê Long Đỉnh MSSV:16151139 Nguyễn Quang Hải MSSV:16151150 Nguyễn Hồng Phước MSSV: 13151074 Chuyên ngành: Công nghệ Điều Khiển và Tự Động Hóa Hệ đào tạo: Đại học chính quy Khóa: 2016 I. TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ, THI CÔNG HỆ THỐNG PHA TRỘN SƠN VÀ ĐÓNG NẮP LON TỰ ĐỘNG II. NHIỆM VỤ: Nội dung thực hiện:  Nội dung 1: Tìm hiểu về các hệ thống pha màu sơn, các quy tắc pha trộn màu sơn  Nội dung 2: Tìm hiểu về PLC S7 -1200, các thiết bị sử dụng trong hệ thống  Nội dung 3: Tìm hiểu về các chuẩn truyền thông trong công nghiệp  Nội dung 4: Thử nghiệm và lập bảng tỉ lệ màu sơn  Nội dung 5: Thiết kế mô hình & thi công hệ thống  Nội dung 6: Viết chương trình điều khiển hệ thống  Nội dung 7: Thiết kế giao diện giám sát SCADA  Nội dung 8: Liên kết và truyền dữ liệu giữa SQL Server và WINCC Runtime.  Nội dung 9: Thiết kế giao diện điều khiển Webserver  Nội dung 10: Đánh giá kết quả thực hiện III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 16/4/2020 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 11/8/2020 V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. Trần Vi Đô CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN ii TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN ----o0o---- Tp. HCM, ngày 8 tháng 8 năm 2020 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Lê Long Đỉnh MSSV: 16151139 Nguyễn Quang Hải MSSV: 16151150 Nguyễn Hồng Phước MSSV: 13151074 Tên đề tài: Thiết kế, thi công hệ thống pha trộn sơn và đóng nắp lon tự động. Xác nhận Tuần/ngày Nội dung GVHD 20/4/2020 - Tìm hiểu về các hệ thống pha màu sơn, các quy tắc pha trộn màu sơn. - 9/5/2020 - Tìm hiểu về PLC S7 -1200, các thiết bị sử dụng trong hệ thống. 10/5/2020- - Tìm hiểu về các chuẩn truyền thông Modbus 31/5/2020 TCP/IP - Tìm hiểu và thiết kế Webserver. 1/6/2020- - Lựa chọn thiết bị sử dụng và tiến hành thi công hệ thống. 5/7/2020 - Thử nghiệm và lập bảng tỉ lệ màu sơn 6/7/2020- - Viết chương trình điều khiển 26/7/2020 - Chạy thử nghiệm và hiệu chỉnh hệ thống. 27/7/2020- - Viết báo cáo luận văn, quay clip vận hành, làm powerpoint trình chiếu. 8/8/2020 GV HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ và tên) iii TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN ----o0o---- Tp. HCM, ngày 8 tháng 8 năm 2020 LỜI CAM ĐOAN Chúng tôi xin cam đoan đề tài: “Thiết Kế, Thi Công Hệ Thống Pha Trộn Sơn Và Đóng Nắp Lon Tự Động” là một công trình nghiên cứu dưới sự hướng dẫn của tiến sĩ Trần Vi Đô, ngoài ra không có bất cứ sự sao chép của người khác. Đề tài, nội dung, báo cáo tốt nghiệp là sản phẩm mà chúng tôi đã nỗ lực nghiên cứu trong quá trình học tập tại trường cũng như chương trình thực tập thực tế. Các số liệu và kết quả trình bày trong báo cáo là hoàn toàn trung thực, chúng tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm trước bộ môn và nhà trường nếu như có vấn đề xảy ra. Người thực hiện đề tài Lê Long Đỉnh Nguyễn Quang Hải Nguyễn Hồng Phước iv LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM nói chung, các thầy cô trong khoa Điện – Điện Tử nói riêng đã dạy dỗ cho chúng em kiến thức về các môn đại cương cũng như các môn chuyên ngành, giúp chúng em có được cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo điều kiện giúp đỡ chúng em trong suốt quá trình học tập. Chúng em cũng xin gửi lời tri ân và biết ơn sâu sắc đến TS. Trần Vi Đô người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo chúng em trong suốt quá trình làm khoá luận. Cuối cùng vì kinh nghiệm và kiến thức còn hạn chế, khả năng tiếp thu vấn đề còn giới hạn nên không thể trách được những sai sót, chúng em mong nhận được sự quan tâm giúp đỡ của các thầy cô để đồ án này được đầy đủ và hoàn thiện hơn. Chúng em xin chân thành cảm ơn! Người thực hiện đề tài Lê Long Đỉnh Nguyễn Quang Hải Nguyễn Hồng Phước v MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ............................................................................ ii LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP .................................................... iii LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................... iv LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................. v MỤC LỤC ...................................................................................................................... vi DANH MỤC HÌNH VẼ .................................................................................................. x DANH MỤC BẢNG .................................................................................................... xiv CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP .............................................. 1 1.1. Đặt vấn đề ................................................................................................................ 1 1.2. Mục tiêu đề tài .......................................................................................................... 1 1.3. Giới hạn đề tài .......................................................................................................... 2 1.4. Bố cục đồ án ............................................................................................................. 2 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ............................................................................... 3 2.1. Cơ sở lý thuyết về màu sơn và pha trộn sơn ............................................................ 3 2.1.1. Tổng quan về sơn ............................................................................................... 3 2.1.2. Công nghệ sản xuất sơn ..................................................................................... 4 2.1.3. Quy luật pha màu sơn [9] .................................................................................... 7 2.2. Cơ sở lý thuyết về các thiết bị sử dụng trong mô hình .......................................... 14 2.2.1. Tổng quan về PLC và PLC S7-1200 ............................................................... 14 2.2.1. Băng tải ............................................................................................................ 25 2.2.3. Cảm biến .......................................................................................................... 28 2.2.2. Cơ cấu xylanh .................................................................................................. 30 2.2.3. Van điện từ ....................................................................................................... 34 2.2.4. Động cơ DC ..................................................................................................... 36 2.2.5. Arduino ............................................................................................................ 38 2.3. TRUYỀN THÔNG MODBUS .............................................................................. 39 2.3.1. Modbus là gì? .................................................................................................. 39 2.3.2. Mô tả giao thức modbus .................................................................................. 40 2.3.3. Phân loại Modbus [8] ........................................................................................ 42 vi 2.4. Cơ sở lý thuyết về Web Server .............................................................................. 43 2.4.1 Truy cập vào Web Server. ................................................................................ 43 2.4.2. Trang web tự xây dựng[7]. ................................................................................ 45 2.4.3. Truy cập Webserver. ........................................................................................ 48 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ ......................... 50 3.1. Yêu cầu hệ thống .................................................................................................... 50 3.2. Tính toán thiết kế ................................................................................................... 51 3.2.1. Quy trình vận hành của hệ thống ..................................................................... 51 3.2.2. Thiết kế phần cứng .......................................................................................... 52 3.2.3. Sơ đồ khối hệ thống ......................................................................................... 53 3.2.4. Sơ đồ kết nối .................................................................................................... 54 3.2.5. Lưu đồ giải thuật .............................................................................................. 59 3.3. Thiết bị sử dụng trong mô hình .............................................................................. 61 3.3.1. Cảm biến lưu lượng ......................................................................................... 61 3.3.2. Cảm biến vật cản hồng ngoại........................................................................... 62 3.3.3. Cảm biến siêu âm ............................................................................................. 63 3.3.4. Cảm biến quang chữ U .................................................................................... 64 3.3.5. Van điện từ nước ............................................................................................. 65 3.3.6. Van điện từ khí nén .......................................................................................... 66 3.3.7. Van điện từ Airtac ............................................................................................ 67 3.3.8. Van hút chân không dùng khí nén ................................................................... 68 3.3.9. Xy lanh kép ...................................................................................................... 68 3.3.10. Xylanh compact SMC .................................................................................... 69 3.3.11 Xylanh tròn PVN ............................................................................................ 69 3.3.12. Động cơ giảm tốc ........................................................................................... 70 3.4. Thiết bị trong tủ điện .............................................................................................. 71 3.4.1. PLC .................................................................................................................. 71 3.4.2. Module mở rộng .............................................................................................. 72 3.4.3. Bộ nguồn .......................................................................................................... 73 3.4.4. Relay ................................................................................................................ 74 3.4.5. Cầu đấu dây 2 tầng ........................................................................................... 75 3.4.6. Board Arduino Uno R3 .................................................................................... 76 vii 3.4.7. Ethernet W5100 Arduino ................................................................................. 77 3.4.8. Thiết bị chuyển mạch mở rộng hệ thống mạng ............................................... 79 CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG ........................................................................ 80 4.1. Thi công phần cứng ................................................................................................ 80 4.1.1. Bộ phận cấp lon .............................................................................................. 80 4.1.2. Bộ phận chiết rót .............................................................................................. 81 4.1.3. Bộ phận đóng nắp ............................................................................................ 81 4.1.4. Bộ phận lắc sơn ................................................................................................ 83 4.1.5. Tủ điện ............................................................................................................. 83 4.1.6. Mô hình sau khi thi công ................................................................................. 84 4.2. Giao diện SCADA .................................................................................................. 85 4.2.1. Giao diện Log in .............................................................................................. 85 4.2.2. Giao diện chọn màu ......................................................................................... 85 4.2.3. Giao diện dữ liệu màu. ..................................................................................... 85 4.2.3 Giao diện điều khiển ......................................................................................... 86 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ THỰC HIỆN ........................................................................ 87 5.1. Kết quả giao tiếp giữa PLC và vi xử lý. ................................................................. 87 5.2. Giao diện SCADA .................................................................................................. 88 5.3. Giao diện Webserver .............................................................................................. 93 5.4. Thiết kế cơ sở dữ liệu SQL để lưu trữ dữ liệu ....................................................... 94 5.5. Giao diện web hiện thị online cơ sở dữ liệu. ......................................................... 96 5.6. Kết quả pha sơn và đánh giá .................................................................................. 98 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN .............................................. 99 6.1. Kết luận .................................................................................................................. 99 6.1.1. Những kết quả đạt được ................................................................................... 99 6.1.2. Những mặt hạn chế ........................................................................................ 100 6.1.3. Những khó khăn gặp phải .............................................................................. 100 6.1.4. Kinh nghiệm và kiến thức đạt được sau khi hoàn thành đồ án tốt nghiệp .... 100 6.2. Hướng phát triển đề tài ......................................................................................... 101 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 102 PHỤ LỤC .................................................................................................................... 103 Phụ lục 1: Sơ đồ mạch động lực 220VAC .................................................................. 103 viii Phụ lục 2: Sơ đồ mạch động lực 24VDC .................................................................... 103 Phụ lục 3: Sơ đồ kết nối PLC 1212C DC/DC/DC ...................................................... 104 Phụ lục 4: Sơ đồ kết nối Module mở rộng SM1223 8 DI 8DO .................................. 104 Phụ lục 5: Sơ đồ kết nối Module mở rộng SM1222 16 DO Relay ............................. 105 ix DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1 Hình ảnh về sơn ................................................................................................ 3 Hình 2.2 Quy trình công nghệ sản xuất sơn .................................................................... 4 Hình 2.3 Nhà máy sản xuất sơn Caparol, Dubai ............................................................. 6 Hình 2.4 Nhà máy sản xuất sơn ICI Dulux, Khu công nghiệp Mỹ Phước 2, Bình Dương .............................................................................................................................. 6 Hình 2.5 Máy pha sơn hãng My Kolor ........................................................................... 6 Hình 2.6 Máy pha sơn hãng Solite Paint ......................................................................... 7 Hình 2.7 Thang màu từ đỏ tới tím của 7 sắc cầu vồng ................................................... 7 Hình 2.8 Thang màu vô sắc............................................................................................. 7 Hình 2.9 So sánh tương quan giữa quang độ và cường độ của hai màu ......................... 8 Hình 2.10 Quy luật cộng màu hệ màu RGB ................................................................... 8 Hình 2.11 Quy luật trừ màu trong hệ màu CMYK ......................................................... 9 Hình 2. 12 Sự khác biệt khi kết hợp 2 màu của sơn và ánh sáng (vàng+lam) .............. 10 Hình 2. 13 Sự khác biệt khi kết hợp 2 màu của sơn và ánh sáng (lam+đỏ) .................. 10 Hình 2. 14 Sự khác biệt khi kết hợp 2 màu của sơn và ánh sáng (đỏ+lục) ................... 10 Hình 2.15 Nguyên tắc pha trừ màu với 3 màu sơ cấp RYB ......................................... 11 Hình 2.16 Ba màu cơ bản trên bánh xe màu ................................................................. 12 Hình 2.17 Ví dụ các màu thứ cấp .................................................................................. 12 Hình 2.18 Ví dụ về các màu trung gian ........................................................................ 13 Hình 2.19 So sánh ưu điểm hệ PLC so với kết nối cứng dùng relay và timer .............. 14 Hình 2.20 Một số ứng dụng của PLC trong công nghiệp ............................................. 15 Hình 2.21 : Tổng quan về PLC S7-1200 ....................................................................... 16 Hình 2.22 Bảng tín hiệu SB .......................................................................................... 19 Hình 2.23 Module tín hiệu ............................................................................................ 21 Hình 2.24 Module truyền thông .................................................................................... 22 Hình 2.25 Cách thức truy xuất 1 bit trong PLC S7-1200 ............................................. 23 Hình 2.26 Biểu tượng TIA Portal V13 trên màn hình Desktop .................................... 25 Hình 2.27 Hình ảnh một số loại băng tải ...................................................................... 25 Hình 2.28 Ứng dụng của băng tải trong phân loại hàng ............................................... 26 Hình 2.29 Ứng dụng của băng tải trong nhà máy sản xuất nước giải khát ................... 27 Hình 2.30 Các thành phần cơ bản của băng tải ............................................................. 27 x Hình 2.31 Cảm biến siêu âm SRF-04 ........................................................................... 29 Hình 2.32 Cặp nhiệt điện .............................................................................................. 29 Hình 2.33 Hình ảnh máy nén khí .................................................................................. 30 Hình 2.34 Các thành phần cấu tạo của máy nén khí điển hình ..................................... 31 Hình 2.35 Van khí nén trong thực tế ............................................................................. 31 Hình 2.36 Hình ảnh và sơ đồ mô phỏng cấu tạo xylanh tác động đơn ......................... 34 Hình 2.37 Hình ảnh và sơ đồ mô phỏng cấu tạo xylanh tác động kép ......................... 34 Hình 2.38 Hình ảnh van điện từ khí nén và chất lỏng .................................................. 35 Hình 2.39 Các thành phần cấu tạo của van điện từ ....................................................... 35 Hình 2.40 Hình ảnh một số loại động cơ DC ................................................................ 36 Hình 2.41 Các thành phần của động cơ DC .................................................................. 37 Hình 2.42 Mô phỏng nguyên lý hoạt động của động cơ DC ........................................ 38 Hình 2.43 Các phiên bản của Arduino .......................................................................... 39 Hình 2.44 Cấu trúc chung của Modbus ......................................................................... 40 Hình 2.45 Giao tiếp giữa Server và Client trong Mobus. ............................................. 41 Hình 2.46 Ví dụ Modbus RTU ...................................................................................... 42 Hình 2.47 Ví dụ Modbus Ascii ..................................................................................... 42 Hình 2.48 Ví dụ Modbus TCP ...................................................................................... 43 Hình 2.49 Giao diện Web Server. ................................................................................. 44 Hình 2.50 Giao diện Web chuẩn. .................................................................................. 44 Hình 2.51 Sơ đồ thể hiện tổng quát cách nhúng User-defined web .............................. 45 Hình 2.52 Giao diện để cấu hình cho Web server. ....................................................... 47 Hình 2.53 Khối lệnh WWW.......................................................................................... 48 Hình 2.54 Sơ đồ liên kết trong mạng LAN. .................................................................. 48 Hình 2.55 Sơ đồ liên kết trong mạng WAN. ................................................................. 49 Hình 3.1 Bản vẽ phần cứng mô hình ............................................................................. 52 Hình 3.2 Sơ đồ bố trí các thiết bị trong tủ điện điều khiển. .......................................... 52 Hình 3.3 Sơ đồ tổng thể hệ thống.................................................................................. 53 Hình 3.4 Sơ đồ mạch động lực 220VAC ...................................................................... 56 Hình 3.5 Sơ đồ mạch động lực 24VDC ........................................................................ 56 Hình 3.6 Sơ đồ kết nối PLC 1212C .............................................................................. 57 Hình 3.7 Sơ đồ kết nối module SM 1223 8DI/8DO ..................................................... 57 xi Hình 3.8 Sơ đồ kết nối module SM 1222 16 DO Relay ............................................... 58 Hình 3.9 Chương trình chính ....................................................................................... 59 Hình 3.10 Chương trình con dây chuyên sản xuất ........................................................ 60 Hình 3.11 Hoạt động của cảm biến lưu lượng .............................................................. 61 Hình 3.12 Cảm biến lưu lượng YF-S201 ...................................................................... 62 Hình 3.13 Cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-DS30C4 ................................................ 63 Hình 3.14 Cảm biến siêu âm HC-SR04 ........................................................................ 64 Hình 3.15 Cảm biến quang chữ U Omron EE-SX674 .................................................. 65 Hình 3.16 Van điện từ nước UNI-D UW15 .................................................................. 66 Hình 3.17 Van điện từ khí nén SMC SY3140 5LZE .................................................... 67 Hình 3.18 Van điện từ Airtac 4V210-08 ....................................................................... 67 Hình 3.19 Van hút chân không dùng khí nén ............................................................... 68 Hình 3.20 Xy lanh kép SMC CXSM10-15-Y59BL ...................................................... 69 Hình 3.21 Xylanh compact SMC CDQSB12-10DC ..................................................... 69 Hình 3.22 Xylanh tròn PVN Pneumatic Equipment ..................................................... 70 Hình 3.23 Động cơ giảm tốc Tsukasa TG-85E-CH-77-D919 ...................................... 71 Hình 3.24 PLC S7 1200 1212C DC/DC/DC ................................................................. 72 Hình 3.25 Module mở rộng 8DO/8DI ........................................................................... 72 Hình 3.26 Module mở rộng 16 DO RELAY ................................................................. 73 Hình 3.27 Bộ nguồn ...................................................................................................... 74 Hình 3.28 Relay Omron G2R-1-SND 24VDC ............................................................. 75 Hình 3.29 Cầu đấu dây 2 tầng ....................................................................................... 76 Hình 3.30 Board Arduino UNO R3 .............................................................................. 76 Hình 3.31 Ethernet W5100 Arduino ............................................................................. 78 Hình 3.32 Switch 5 port Tenda .................................................................................... 79 Hình 4.1 Bộ phận cấp lon .............................................................................................. 80 Hình 4.2 Bộ phận chiết rót trong mô hình .................................................................... 81 Hình 4.3 Bộ phận đóng nắp trong mô hình ................................................................... 82 Hình 4.4 Băng tải cấp nắp ............................................................................................. 82 Hình 4.5 Bộ phận lắc sơn trong mô hình ...................................................................... 83 Hình 4.6 Hình ảnh bên ngoài tủ điện ............................................................................ 83 Hình 4.7 Hình ảnh bên trong tủ điện ............................................................................. 84 xii Hình 4.8 Mô hình thực tế sau khi hoàn thành ............................................................... 84 Hình 5.1 Hàm MB_Client_DB giao tiếp giữa PLC và Arduino ................................... 87 Hình 5.2 Kết quả truyền dữ liệu giữa PLC và Arduino ................................................ 87 Hình 5.3 Kết quả đo mực nước thực tế ......................................................................... 88 Hình 5.4 Màn hình Home .............................................................................................. 88 Hình 5.5 Đăng nhập bằng quyền ADMIN hoặc User ................................................... 89 Hình 5.6 Màn hình chọn mã màu và số lượng lon ........................................................ 89 Hình 5.7 Hiện thị thông báo khi nhập số lượng lon bằng 0. ......................................... 90 Hình 5.8 Hiện thị thông báo xác nhận khi nhập số lượng lon khác 0 ........................... 90 Hình 5. 9 Màn hình cho phép thêm mã màu mới .......................................................... 90 Hình 5.10 Giao diện vận hành....................................................................................... 91 Hình 5.11 Màn hình khi hệ thống đang hoạt động ........................................................ 91 Hình 5.12 Hiện thị số lượng lon hiện thời .................................................................... 92 Hình 5. 13 Hiện thị thể tích sơn hiện tại trong các bể ................................................... 92 Hình 5.14 Thông báo khi hệ thống pha đủ số lượng yêu cầu ....................................... 92 Hình 5.15 Thông báo khi xảy ra lỗi cần reset lại toàn bộ hệ thống ............................. 93 Hình 5.16 Giao diện chính của Webserver. .................................................................. 93 Hình 5.17 Trang web do nhóm thiết kế. ....................................................................... 94 Hình 5.18 Database lưu trữ quá trình sản xuất trong phần mềm SQL server ............... 94 Hình 5. 19 Bảng lưu trữ quá trình sản xuất sơn ............................................................ 95 Hình 5.20 Bảng lưu trữ thể tích các bể ......................................................................... 95 Hình 5.21 Kết quả lưu trữ quá trình sản xuất trong SQL server ................................... 95 Hình 5.22 Kết quả lưu trữ bảng thể tích trong SQL server. .......................................... 96 Hình 5.23 Trang chủ website ........................................................................................ 96 Hình 5.24 Bảng lưu trữ quá trình sản xuất sơn hiện thị online ..................................... 97 Hình 5.25 Bảng lưu trữ thể tích bể hiện thị online ........................................................ 97 Hình 5.26 Trang web giới thiệu mô hình ...................................................................... 97 Hình 5.27 Màu sơn thực tế so với màu sắc trong bảng màu ......................................... 98 xiii DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật các module CPU PLC S7 1200 [1] ................................... 17 Bảng 2.2 Bảng các module hỗ trợ PLC S7-1200[1] ....................................................... 18 Bảng 2.3 Bảng tín hiệu sử dụng cho PLC S7-1200 [1] .................................................. 19 Bảng 2.4 Bảng các module tín hiệu sử dụng cho S7-1200 [1] ....................................... 19 ...thân thiện người sử dụng, TIA Portal thích hợp cho cả những người mới lẫn những người nhiều kinh nghiệm trong lập trình tự động hóa. Là phần mềm cơ sở cho các phần mềm dùng để lập trình, cấu hình, tích hợp các thiết bị trong dải sản phẩm. Tích hợp tự động hóa toàn diện (TIA) của Siemens. Ví dụ như phầm mềm mới Simatic Step 7 để lập trình các bộ điều khiển Simatic, Simatic WinCC để cấu hình các màn hình HMI và chạy Scada trên máy tính. Để thiết kế TIA portal, Siemens đã nghiên cứu rất nhiều các phần mềm ứng dụng điển hình trong tự động hóa qua nhiều năm, nhằm mục đích hiểu rõ nhu cầu của khách hàng trên toàn thế giới. Là phần mềm cơ sở để tích hợp các phần mềm lập trình của Siemens lại với nhau, TIA Portal giúp cho các phần mềm này chia sẻ cùng một cơ sở dữ liệu, tạo nên sự thống nhất trong giao diện và tính toàn vẹn cho ứng dụng. Ví dụ, tất cả các thiết bị và mạng truyền thông bây giờ đã có thể được cấu hình trên cùng một cửa sổ. Hướng ứng dụng, các khái niệm về thư viện, quản lý dữ liệu, lưu trữ dự án, chẩn đoán lỗi, các tính năng online là những đặc điểm rất có ích cho người sử dụng khi sử dụng chung cơ sở dữ liệu TIA Portal. Tất cả các bộ đều khiển PLC, màn hình HMI, các bộ Trang 24 Chương 2: Cơ sở lý thuyết truyền động của Siemens đều được lập trình, cấu hình trên TIA portal. Việc này giúp giảm thời gian, công sức trong việc thiết lập truyền thông giữa các thiết bị này. Ở đây nhóm sử dụng TIA Portal V13 để thực hiện lập trình và thiết kế giao diện giám sát cho PLC S7 – 1200. Hình 2.26 Biểu tượng TIA Portal V13 trên màn hình Desktop 2.2.1. Băng tải Băng tải là thiết bị chuyên dụng được dùng trong công nghiệp được cấu tạo từ hệ thống máy hoặc cơ có khả năng di chuyển một vật nặng hay một khối lượng lớn nguyên vật liệu từ điểm này tới điểm khác cách đó một khoảng cách vật lý nhất định. Hình 2.27 Hình ảnh một số loại băng tải Trong sản xuất, băng tải có ý nghĩa đặc biệt quan trọng, nhất là trong công nghiệp. Các ngành công nghiệp nặng và công nghiệp nhẹ, nhờ sự xuất hiện của băng tải con lăn đã giảm tải được rất nhiều khâu trong quá trình sản xuất nhất là đối với các nhà máy xí nghiệp có lượng nguyên liệu cần vận chuyển nhiều và thường xuyên. Trong xây dựng, thiết bị này chủ yếu được dùng để chuyên chở vật liệu xây dựng từ trên xuống dưới hay từ dưới lên trên ở một độ cao nhất định, đặc biệt trên mọi địa hình. Băng tải công nghiệp giúp giảm tải sức lao động tối đa giúp các chủ thầu tiết kiệm được tiền thuê nhân công. Trang 25 Chương 2: Cơ sở lý thuyết Trong ngành công nghiệp nhẹ như công nghiệp chế biến, sản xuất máy móc điện tử, may mặc, da giày băng tải có vị trí đặc biệt quan trọng giống như một mắt xích không thể tháo rời trong hệ thống. Nhờ có hệ thống này, năng suất lao động của công nhân được nhân lên đáng kể và cùng nhờ đó tỉ lệ sản phẩm làm ra cũng được tăng lên mang lại lợi nhuận lớn cho các chủ doanh nghiệp. Có thể nói băng tải công nghiệp là một trong những phát minh quan trọng nhất của con người với khả năng và tác dụng to lớn băng tải đã và đang từng ngày từng giờ trở thành một thiết bị không thể nào thiếu trong sản xuất và đời sống hàng ngày. Với sự phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật thì hệ thống băng tải được sử dụng hầu hết trong các dây chuyền sản xuất, các công trình thi công lớn và nhỏ. Được ứng dụng trong tất cả các ngành nghề từ công nghiệp như ô tô, điện tử, chế tạo, cho đến sản xuất hóa chất, thực phẩm, dược phẩm, bao bì, in ấn,. Hệ thống băng tải – băng chuyền có thể được lắp đặt bất cứ nơi nào, mọi địa hình, không những mang lại hiệu quả kinh tế cao nó còn giảm thiếu tai nạn trong lao động bảo đảm tính an toàn lao động cao. Hình 2.28 Ứng dụng của băng tải trong phân loại hàng Trang 26 Chương 2: Cơ sở lý thuyết Hình 2.29 Ứng dụng của băng tải trong nhà máy sản xuất nước giải khát Cấu tạo băng tải Băng tải gồm các cơ cấu như sau: + Khung băng tải + Rulo chủ động + Rulo bị động + Cơ cấu dẫn hướng + Con lăn đỡ dây + Cơ cấu tăng đơ + Dây băng tải Hình 2.30 Các thành phần cơ bản của băng tải + Động cơ giảm tốc Nguyên lý hoạt động Khi rulô chủ động quay làm cho dây băng tải chuyển động nhờ lực ma sát giữa rulô và dây băng băng tải. Để tạo ra lực ma sát giữa rulô và dây băng tải khi dây băng tải gầu bị trùng thì ta điều chỉnh rulô bị động để dây băng tải căng ra tạo lực ma sát giữa dây băng tải và rulô chủ động lực ma sát giữa dây băng tải và Rulô sẽ làm cho băng tải chuyển động tịnh tiến. Khi các vật liệu rơi xuống trên bề mặt dây băng tải, nó sẽ được di chuyển nhờ vào chuyển động của băng tải. Để tránh băng tải bị võng, người ta dùng các Con lăn đặt ở phía dưới bề mặt băng tải, điều này cũng làm giảm đi lực ma sát trên đường đi của băng tải. Băng tải cao su được bao bọc bởi chất liệu cao su chất lượng cao, Trang 27 Chương 2: Cơ sở lý thuyết bên trong làm bằng chất liệu Polyester, một loại sợi tổng hợp và sợi Poliamit, có đặc tính rất bền, chịu được nước, chịu được thời tiết ẩm, Dây băng tải đòi hỏi phải bền, chắc, chịu mài mòn và ma sát cao. Một yếu tố rất quan trọng là hệ số giãn dây băng tải phải rất thấp, vận chuyển được nhiều, có thể chuyển được vật liệu ở khoảng cách vừa và xa với tốc độ cao. Các loại băng tải được sử dụng trong sản xuất và đặc điểm • Băng tải cao su: Chịu nhiệt, sức tải lớn. • Băng tải xích: Khá tốt trong ứng dụng tải dạng chai, sản phẩm cần độ vững chắc. • Băng tải con lăn: Gồm băng tải con lăn nhựa, băng tải con lăn nhựa PVC, băng tải con lăn thép mạ kẽm, băng tải con lăn truyền động bằng motor. • Băng tải đứng: Vận chuyển hàng hóa theo phương hướng lên thẳng đứng. • Băng tải PVC : Tải nhẹ và thông dụng với kinh tế • Băng tải linh hoạt: Di chuyển được • Băng tải góc cong: Chuyển hướng sản phẩm 30 đến 180 độ. Mỗi loại băng tải có mỗi hình dạng, chức năng và ứng dụng khác nhau, cho nên hãy cân nhắc lựa chọn cho mình loại băng tải phù hợp nhất với mục đích sử dụng. Để băng tải có thể phát huy được hết chức năng của nó phục vụ tốt cho việc vận chuyển hàng hóa thì phải lựa chọn loại băng tải có chức năng phù hợp. Đồng thời, tiết kiệm được rất nhiều chi phí và tăng năng suất cho công việc. Trong những trường hợp nhất định thì sẽ sử dụng mỗi loại băng tải khác nhau cho nên cần tìm hiểu kĩ để có thể sử dụng đúng mục đích và đem lại hiệu quả cao. 2.2.3. Cảm biến Khái niệm cảm biến Các hệ thống điều khiển tự động trong công nghiệp có vô số các đại lượng vật lý cần đo như: nhiệt độ, áp suất, lưu lượng, trọng lượng, Các đại lượng vật lý này không có tính chất điện. Trong khi đó, các bộ điều khiển và các cơ cấu chỉ thị lại làm việc với tín hiệu điện. Vì thế phải có thiết bị để chuyển đổi các đại lượng vật lý không có tính chất điện thành đại lượng điện tương ứng mang đầy đủ tính chất của đại lượng vật lý cần đo. Thiết bị chuyển đổi đó là “cảm biến”. Trang 28 Chương 2: Cơ sở lý thuyết Cảm biến (sensor) là một thiết bị dùng để cảm nhận và biến đổi các đại lượng vật lý thành các đại lượng điện. Từ đó ta có thể xác định được đại lượng cần đo. Đại lượng cần đo (m) Đại lượng điện (s) Cảm biến s = f(m) Hàm s = f(m) có thể là hàm tuyến tính, hàm logarit, hàm mũ hay hàm công suất. Các đại lượng vật lý: vị trí, vận tốc, gia tốc, lực, nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, ánh sáng, Các đại lượng điện: điện trở, điện dung, điện cảm, điện áp, dòng điện, Phân loại và ứng dụng - Theo nguyên lý chế tạo: các cảm biến được phân làm hai loại: + Cảm biến tích cực: là các cảm biến hoạt động như một máy phát, đáp ứng ngõ ra là điện tích, điện áp hay dòng. Cảm biến tích cực cần được cung cấp năng lượng từ bên ngoài (tín hiệu kích thích) trong quá trình hoạt động. Ví dụ: Hệ thống radar hay sonar xác định khoảng cách đến đối tượng cần đo bằng cách chủ động phát ra sóng radio (radar) hay sóng âm (sonar) đến đối tượng cần đo và phản xạ trở về cảm biến. Hình 2.31 Cảm biến siêu âm SRF-04 + Cảm biến thụ động: là các cảm biến hoạt động như một trở kháng trong đó đáp ứng ngõ ra là điện trở, độ tự cảm hoặc điện dung. Cảm biến thụ động không cần cung cấp năng lượng trong quá trình hoạt động. Ví dụ: Cặp nhiệt điện (thermocouples): biến đổi đại lượng nhiệt độ thành tín hiệu điện áp. Khi nhiệt độ môi trường đo thay đổi, sẽ phát sinh điện áp nhiệt-điện thay đổi. Hình 2.32 Cặp nhiệt điện - Theo nguyên lý chuyển đổi giữa đáp ứng và kích thích: Hiện tượng vật lý, hóa học, sinh học, Trang 29 Chương 2: Cơ sở lý thuyết - Theo dạng kích thích: Âm thanh, điện, từ, quang, cơ, nhiệt, bức xạ, - Theo tính năng của cảm biến: Độ nhạy, độ chính xác, độ phân giải, độ tuyến tính, dải tần số, độ ổn định, tuổi thọ, - Theo phạm vi sử dụng: Công nghiệp, nông nghiệp, nghiên cứu khoa học, dân dụng, giao thông, vũ trụ, - Theo thông số của mô hình mạch thay thế: Cảm biến tích cực có đầu ra là nguồn áp hoặc nguồn dòng. Cảm biến thụ động được đặc trưng bằng các thông số R, L, C, .... Tuyến tính hoặc phi tuyến. Tùy vào ứng dụng cụ thể, có rất nhiều loại cảm biến được sử dụng như: Cảm biến quang, cảm biến nhiệt độ, cảm biến tiệm cận, cảm biến áp suất, cảm biến lưu lượng, cảm biến vị trí – dịch chuyển – vận tốc, cảm biến gia tốc, v.v 2.2.2. Cơ cấu xylanh  Nguồn cung cấp khí nén Khí nén được tạo ra từ máy nén khí. Một động cơ điện lai máy nén, nén khí vào bình chứa. Hình 2.33 Hình ảnh máy nén khí Một máy nén khí điển hình bao gồm 12 bộ phận như sau: 1. Bình chứa 2. Van xả Trang 30 Chương 2: Cơ sở lý thuyết 3. Van tay 4. Bộ lọc 5. Bộ điều chỉnh áp suất và đồng hồ đo 6. Ống góp 7. Van an toàn 8. Đồng hồ đo 9. Rơ-le điều khiển Hình 2.34 Các thành phần cấu tạo của máy nén khí điển hình 10. Động cơ điện 11. Máy nén khí 12. Phin lọc  Van khí nén Ngày nay, khí nén và hệ thống khí nén đã và đang mang lại sự thay đổi mạnh mẽ của ngành sản xuất công nghiệp, thủ công nghiệp không chỉ của nước ta và nhiều nước trên thế giới. Trong hệ thống ấy, chúng ta không thể bỏ qua van khí nén-thiết bị cơ cấu, có sức ảnh hưởng lớn. Ngày nay, để đáp ứng nhu cầu ngày càng đa dạng của khách, các hãng kỹ thuật cung cấp nhiều loại van: van điều khiển bằng cơ, van điện từ, van điều khiển bằng khí. Van có nhiều kiểu dáng cũng như kích thước khác nhau nhưng tất cả đều thực hiện một chức năng đó là đóng mở cửa van cung cấp khí nén để phục vụ yêu cầu vận hành của các thiết bị: xi lanh, bộ lọc, điều áp hay bình dầu Hình 2.35 Van khí nén trong thực tế  Chức năng của van khí nén • Điều khiển hướng • Điều khiển dòng chảy Trang 31 Chương 2: Cơ sở lý thuyết • Van khí có điều chỉnh bằng vít hoặc núm vặn • Van khí cho chảy tự do theo 1 hướng nhất định và hạn chế việc chảy ngược lại.  Phân loại Van khí nén điện từ hay còn gọi là van đảo chiều khí nén được chia thành các loại như sau: van khí nén 5/2, van khí nén 3/2, van khí nén 5/3, van khí nén 4/2 dựa trên số cửa và số vị trí truyền động ở thân van. - Van nén khí 2/2: + Hay còn gọi là van phân phối hai cổng. Van được lắp và dùng cho những hệ thống khí nén đơn giản. + Van khí nén 2/2 có cấu tạo: 1 thân và 1 coil điện. Thân của van 2/2 sẽ được thiết kế có 2 vị trí và 2 cửa khí: 1 cửa khí vào và 1 cửa khí ra. + Nguyên lý hoạt động: Ban đầu, cửa van sẽ ở trạng thái bị chặn đóng và dòng khí nén không đi qua van. Khi có điện năng cấp vào van, từ trường được sinh ra sẽ tạo lực để tác động lên van, khí nén đi vào cửa 1 và thoát ra ở cửa 2. Khi ngắt điện, mọi hoạt động của van sẽ trở về trạng thái ban đầu một cách nhanh chóng. - Van khí nén 3/2 + Van điện từ khí nén 3/2 hay còn gọi là solenoid vale 3/2 + Cấu tạo của van 3/2 tương đối giống 2/2 khi có thân van và coil điện. Thân van sẽ có 2 vị trí truyền động và 3 cửa: cửa cấp khí nén vào, cửa khí nén làm việc, cửa xả khí nén. + Khi ở trạng thái bình thường, cửa khí 1 bị chặn đóng, cửa khí số 2 và số 3 thông nhau. Khi dòng điện được đi vào van, coil điện sinh ra từ trường tạo lực để tác động đến thân van làm đảo chiều. Cửa khí 1 của van sẽ thông với cửa số 2, cửa số 3 bị chặn lại và dòng khí đi qua cửa van số 1, lên cửa 2 và qua van. Khi ngắt điện, trong vòng 1-2s, van sẽ trở về trạng thái ban đầu. - Van khí nén 4/2 + Van khá đơn giản với thân van và đầu điện. Thân van sẽ có 4 cửa khí và 2 vị trí. Các cửa đó là: 1 cửa khí vào, 2 cửa khí làm việc để kết nối cửa khí xi lanh, 1 cửa khí xả. Trang 32 Chương 2: Cơ sở lý thuyết + Khi chúng ta cung cấp điện cho van, lực được sinh ra từ trường sẽ tác động làm cửa khí vào số 1 mở, khí nén sẽ đi đến cửa làm việc số 1. Sau khi thực hiện nhiệm vụ thì về tại cửa làm việc số 2 và đi ra ngoài qua cửa xả. Mọi hoạt động của van sẽ trở về ban đầu khi ngắt kết nối điện hoặc thôi tác dụng lực đối với van cơ 4/2. - Van khí nén 5/2 + Van điện từ khí nén 5/2 được phân chia thành 2 loại đó là: Van 5/2 một đầu điện, van 5/2 hai đầu điện. Dù là loại nào thì kết cấu van vẫn chỉ bao gồm: thân van, đầu điện và trục nối. Tuy nhiên ở thân van sẽ có 5 cửa khí: 1 cửa đưa khí vào, 2 cửa khí xả, 2 cửa khí làm việc kết nối với 2 cửa khí xi lanh và 2 vị trí truyền động. + Ở trạng thái bình thường có nghĩa khí nén không được đi qua van, các cửa 1 thông cửa số 2, cửa số 3 đóng, cửa 4 thông với cửa số 5. Khi cấp nguồn điện 12v, 24v hoặc 110v, 220v thì lập tức cửa 1 thông với cửa số 4, cửa số 2 thông với cửa số 3, cửa số 5 bị đóng, khí sẽ đi qua van đến xi lanh. Với loại van 5/2 một đầu điện, khi ta cấp điện thì van sẽ đảo chiều, ngưng cấp thì van sẽ về nguyên trạng thái ban đầu. Với loại van điện từ khí nén 5/2 có hai đầu điện thì khi ta cấp điện ở 1 đầu, ty xi lanh sẽ đi ra. Nếu cấp điện ở đầu số 2, ty của xi lanh khí sẽ rút về nhanh chóng. - Van khí nén 5/3 + Tương tự như với van 5/2, van khí 5/3 có kết cấu đơn giản, gọn nhẹ với thân và đầu điện. Tuy nhiên, van có 3 vị trí và 5 cửa: cửa khí vào, 2 cửa làm việc và 2 cửa xả. Van khí nén 5/3 được đánh giá là thiết bị phù hợp để điều khiển xi lanh đơn, xi lanh kép và các loại động cơ khí nén khác. + Ở trạng thái bình thường, tất cả các cửa van 5/3 đều đóng. Khi cung cấp điện thì cửa 1 thông với cửa 4, cửa 2 thông với cửa 3 và cửa xả 5 bị chặn. Để điều khiển van khí nén 5/3 vận hành tự động nhằm tiết kiệm thời gian và nhân công cũng như đảm bảo tuần suất làm việc cao, khách hàng có thể sử dụng timer hẹn giờ đóng ngắt điện hoặc các cảm biến xi lanh được lắp trên thân xi lanh. Với khả năng cung cấp lượng khí nén chính xác, kiểm soát hướng đi của khí chặt chẽ, van khí nén được tin tưởng lắp đặt trong các hệ thống lò hơi, hệ dây chuyền đóng gói, máy in ấn, sản xuất nồi hơi, máy siết ốc, hệ thống điều hòa, hệ thống vệ sinh, máy nén khí Trang 33 Chương 2: Cơ sở lý thuyết  Xylanh khí nén Xylanh là phần tử quan trọng nhất trong hệ thống chuyển động thẳng. Van điều khiển xylanh biến năng lượng tích lũy được thành chuyển động tịnh tiến. Về cơ bản có thể chia xylanh thành 2 loại: - Xylanh tác động đơn (Single acting cylinder) - Xylanh tác động kép (Double acting cylinder) Xylanh tác động đơn: được sử dụng trong các hệ thống yêu cầu lực nhỏ và khoảng dịch chuyển ngắn Hình 2.36 Hình ảnh và sơ đồ mô phỏng cấu tạo xylanh tác động đơn Xylanh tác động kép: Xy-lanh tác động kép thực chất là xy-lanh tác động đơn, trong đó lò xo hồi được thay thế bằng cửa vào của khí nén Hình 2.37 Hình ảnh và sơ đồ mô phỏng cấu tạo xylanh tác động kép Ngoài ra, còn có xylanh tác động kép có vòng đệm, xylanh nối đôi, xylanh có cần piston 2 phía, xylanh moment, xylanh xung động, xylanh nhiều vị trí và xylanh không có cần piston. 2.2.3. Van điện từ  Khái niệm: Van điện từ là van hoạt động điện cơ. Van được điều khiển bởi dòng điện thông qua tác dụng của lực điện từ. Một hệ thống phức máy phức tạp có thể sử dụng nhiều van điện từ được ghép lại với nhau. Trang 34 Chương 2: Cơ sở lý thuyết Hình 2.38 Hình ảnh van điện từ khí nén và chất lỏng Chức năng: Van điện từ được sử dụng rộng rãi trong các yếu tố liên quan đến khí nén và chất lỏng. Công việc của chúng là đóng, mở, phân chia, trộn lẫn khí nén từ máy nén khí hoặc từ dầu thủy lực từ bơm thủy.  Ưu điểm: Van điện từ có cơ chế đóng mở nhanh, hoạt động ổn định, độ bền cao, tốn ít năng lượng và có cấu tạo đơn giản.  Nhược điểm: Thường có kết cấu đường ống dạng cong nên giới hạn dòng chảy hay tốc độ bơm.  Phân loại: Van điện từ được phân loại theo: + Số ngõ: 2, 3, 5, + Chất lưu: Khí nén, nước, hơi nước, gas, + Điện áp cuộn solenoid: 24VDC, 110/220VAC, + Thường đóng (NC) hay thường mở (NO)  Cấu tạo van điện từ: Hình 2.39 Các thành phần cấu tạo của van điện từ Trang 35 Chương 2: Cơ sở lý thuyết 2.2.4. Động cơ DC Tầm quan trọng của động cơ DC Trong đời sống con người, động cơ DC được sử dụng rất phổ biến trong nhiều lĩnh vực như: - Các bộ phận khởi động của ôtô, xe máy, máy kéo, - Các hệ truyền động có công suất nhỏ như quạt điện, máy xay sinh tố, động cơ bơm nước - Lĩnh vực nghiên cứu, giảng dạy. Trong công nghiệp, động cơ DC có vai trò quan trọng, được ứng dụng trong các máy cắt kim loại, các máy công cụ, trong giao thông vận tải hay các thiết bị cầu trục, trong máy ép, máy bơm, máy nghiền, máy cán,. Hình 2.40 Hình ảnh một số loại động cơ DC  Ưu điểm: - Dễ điều chỉnh tốc độ trong khoảng rộng mà vẫn giữ được mô men - Có dòng mở máy và momen mở máy nhỏ, có khả năng quá tải lớn - Hệ điều khiển đơn giản,  Nhược điểm: - Cần mạch chỉnh lưu để cung cấp điện một chiều Trang 36 Chương 2: Cơ sở lý thuyết - Phải thường xuyên bảo trì, thay thế chổi than - Trọng lượng nặng, giá thành cao - Phát sinh tia lửa điện gây cháy nổ, Mặc dù có nhiều nhược điểm như trên , nhưng động cơ DC vẫn có vai trò quan trọng trong việc sản xuất, phát triển công nghiệp và được sử dụng phổ biến trong cuộc sống Cấu tạo Động cơ DC bao gồm các thành phần sau: + Phần cảm (Stator) + Phần ứng (Rotor) + Hệ thống vành trượt, chổi than Hình 2.41 Các thành phần của động cơ DC Nguyên lý hoạt động: Nguyên lý hoạt động của động cơ điện một chiều dựa trên định luật lực điện từ: Khi thanh dẫn mang dòng điện đặt thẳng góc với đường sức từ trường, thanh dẫn sẽ chịu một lực điện từ tác dụng có trị số là: Fdt = B.i.l Với: B là từ cảm (T) i là dòng điện (A) l là chiều dài hiệu dụng thanh dẫn (m) Fdt là lực điện từ (N), có chiều xác định theo quy tắc bàn tay trái Trang 37 Chương 2: Cơ sở lý thuyết Hình 2.42 Mô phỏng nguyên lý hoạt động của động cơ DC Khi cung cấp điện cho động cơ, điện áp U của nguồn điện sẽ gây ra dòng điện I trong thanh dẫn. Dưới tác dụng của từ trường sẽ có lực điện từ Fdt = B.i.l tác dụng lên thanh dẫn làm thanh dẫn chuyển động với tốc độ v có chiều như hình 2.42 2.2.5. Arduino Arduino cơ bản là một mã nguồn mở về điện tử được tạo thành từ các phần cứng và phần mềm. Về mắt kĩ thuật có thể coi Arduino là một bộ điều khiển logic có thể lập trình được. Đơn giản hơn, Arduino là thiết bị có thể tương tác với ngoiaj cảm thông qua các cảm biến và hành vi được lập trình sụn. Với thiết bị này việc lắp ráp và điều khiển các thiết bị điện tử sẽ dễ dàng hơn bao giờ hết. Hiện nay có rất nhiều loại vi điều khiển và đa số được lập trình bằng ngôn ngữ C và C++ hoặc Assembly nên rất khó khăn cho những người có ít kiến thức sâu về điện tử và lập trình. Nó là trở ngại cho mọi người muốn tạo riêng cho mình một món đồ mang tính công nghệ. Song Arduino đã giải quyết được vấn đề này, Arduino được phát triển nhầm đơn giản hóa việc thiết kế, lắp ráp linh kiện điện tử cũng như lập trình trên vi điều khiển và mọi người có thể tiếp cận dễ dàng hơn với thiết bị điện tử mà không cần nhiều kiến thức về điện tử và thời gian. Những thế mạnh của Arduino so với các nền tảng vi điều khiển khác, cụ thể là: • Chạy trên đa nền tảng: Việc lập trình Arduino có thể thực hiện trên các hệ điều hành khác nhau như Window, Mac Os, Linux trên Desktop, Android trên di động. • Ngôn ngữ lập trình đơn giản dễ hiểu. • Mã nguồn mở: Arduino được phát triển dựa trên nguồn mở nên phần mềm chạy trên Arduino được chia sẽ dễ dàng và tích hợp các nền tảng khác nhau. • Mở rộng phần cứng: Arduino được thiết kế và sử dụng theo dạng module nên Trang 38 Chương 2: Cơ sở lý thuyết việc mở rộng phần cứng càng dễ dàng hơn. • Đơn giản và nhanh: Rất dễ dàng lắp ráp, lập trình và sử dụng thiết bị. • Dễ dàng chia sẻ: Mọi người dễ dàng chia sẽ mã nguồn với nhau mà không lo lắng về ngôn ngữ hay hệ điều hành mình đang sử dụng. Arduino được chọn làm bộ não xử lý của rất nhiều thiết bị từ đơn giản đến phức tạp. Trong đó có một vài ứng dụng thực sự chứng tỏ khả năng vượt trội của Arduino do chúng có khả năng thực hiện nhiều nhiệm vụ phức tạp. Hình 2.43 Các phiên bản của Arduino 2.3. TRUYỀN THÔNG MODBUS 2.3.1. Modbus là gì? - Giao thức Modbus được phát triển vào năm 1979 bởi Modicon, Incorporated; dành cho các hệ thống tự động hóa công nghiệp và bộ điều khiển lập trình Modicon. - Modbus là một phương thức được sử dụng để truyền thông tin qua các đường nối tiếp giữa các thiết bị điện tử. Thiết bị yêu cầu thông tin được gọi là Modbus Master và thiết bị cung cấp thông tin là Modbus Slaves. - Trong mạng Modbus tiêu chuẩn thường có 1 Master và tối đa 247 Slaves; mỗi Slave có 1 địa chỉ Slave duy nhất từ 1 đến 247. Master cũng có thể viết thông tin cho Slaves. Trang 39 Chương 2: Cơ sở lý thuyết 2.3.2. Mô tả giao thức modbus Giao thức MODBUS định nghĩa một bộ dữ liệu giao thức đơn giản (PDU - protocol data unit) độc lập với các lớp truyền thông bên dưới. Việc ánh xạ giao thức MODBUS trên các bus hoặc network cụ thể có thể đưa vào một số trường bổ sung trên bộ dữ liệu ứng dụng (ADU - application data unit). Hình 2.44 Cấu trúc chung của Modbus Bộ dữ liệu ứng dụng MODBUS được xây dựng bởi client mà khởi tạo giao dịch MODBUS. Hàm chỉ ra cho máy chủ loại hành động cần thực hiện. Giao thức ứng dụng MODBUS thiết lập định dạng của yêu cầu do client khởi tạo. Trường mã hàm của một bộ dữ liệu MODBUS được mã hóa bằng một byte. Mã hợp lệ nằmtrong phạm vi 1 ... 255 decimal(phạm vi 128 - 255 được dành riêng và được sử dụng cho các phản hồi ngoại lệ). Khi một tin nhắn được gửi từ Client đến thiết bị Server, trường mã hàm sẽ cho máy chủ biết loại hành động nào sẽ thực hiện. Mã hàm "0" là không hợp lệ. Mã hàm phụ được thêm vào một số mã hàm để xác định nhiều hành động. Trường dữ liệu của thông điệp được gửi từ một client đến thiết bị máy chủ chứa thông tin bổ sung mà máy chủ sử dụng để thực hiện hành động được xác định bởi mã hàm. Điều này có thể bao gồm các hạng mục rời rạc và các địa chỉ thanh ghi, số lượng các mục cần xử lý và số byte dữ liệu thực tế trong trường. Trường dữ liệu có thể không tồn tại (có độ dài bằng không) trong một số loại yêu cầu nhất định, trong trường hợp này, máy chủ không yêu cầu bất kỳ thông tin bổ sung nào. Mã hàm chỉ định hành động đơn độc. Trang 40 Chương 2: Cơ sở lý thuyết Hình 2.45 Giao tiếp giữa Server và Client trong Mobus. Nếu không có lỗi xảy ra liên quan đến mã MODBUS được yêu cầu trong một MODBUS ADU được nhận một cách đúng đắn, thì trường dữ liệu của một phản hồi từ một máy chủ đến một máy khách sẽ chứa dữ liệu được yêu cầu. Nếu xảy ra lỗi liên quan đến mã MODBUS được yêu cầu, trường chứa mã ngoại lệ mà ứng dụng máy chủ có thể sử dụng để xác định hành động tiếp theo sẽ được thực hiện. Ví dụ, máy khách có thể đọc trạng thái ON/OFF của một nhóm đầu ra hoặc đầu vào riêng biệt hoặc nó có thể đọc/ghi nội dung dữ liệu của một nhóm các thanh ghi. Khi máy chủ trả lời máy khách, nó sử dụng trường mã hàm để chỉ ra phản hồi bình thường (không có lỗi) hoặc một số loại lỗi xảy ra (được gọi là phản hồi ngoại lệ). Đối với một phản hồi bình thường, máy chủ chỉ cần lặp lại yêu cầu mã hàm ban đầu. Trang 41 Chương 2: Cơ sở lý thuyết 2.3.3. Phân loại Modbus [8] Hiện nay, có 3 chuẩn modbus được sử dụng phổ biến trong công nghiệp – tự động hóa là: Modbus RTU, Modbus TCP, Modbus ASCII.  Chuẩn Modbus RTU: Trong chuẩn Modbus RTU, các dữ liệu được mã hóa theo hệ nhị phân. Đây là chuẩn lý tưởng cho truyền thông RS232, RS485 đa điểm, tốc độ từ 1200 baud đến 19200 baud. Trong đó phổ biến nhất là 9600 baud. Chuẩn này được sử dụng phổ biến nhất trong công nghiệp như ứng dụng: BMS, điện lực. Một bản tin trong Modbus RTU gồm: 1 byte địa chỉ; 1 byte mã hàm; n byte dữ liệu; 2 byte CRC Hình 2.46 Ví dụ Modbus RTU  Chuẩn Modbus ASCII Trong chuẩn này, các thông điệp được mã hóa bằng mã hexadecimal. Sử dụng 4 bit để mã hóa thông điệp. Mỗi byte thông điệp cần đến 2 byte để truyền thông nên chuẩn này có tốc độ thấp hơn so với Mobus RTU. Do đó, trong công nghiệp không sử dụng đến chuẩn này mà phần lớn sử dụng RTU hoặc TCP. Hình 2.47 Ví dụ Modbus Ascii Trang 42 Chương 2: Cơ sở lý thuyết  Chuẩn Modbus TCP Modbus TCP đơn giản chỉ là giao thức modbus được truyền thông qua Ethernet. Các thiết bị slave và master sử dụng địa chỉ IP để nhận dạng và giao tiếp với nhau. Trong chuẩn này dữ liệu được mã hóa trong một gói tin TCP/IP. Do đó, ngày nay chuẩn này ngày càng được sử dụng phổ biến. Hình 2.48 Ví dụ Modbus TCP 2.4. Cơ sở lý thuyết về Web Server 2.4.1 Truy cập vào Web Server.  Kích hoạt Web Server. - Mở TIA vào phần Device Configuration để thiết lập giao diện chính trong Web server. - Trong giao diện cửa sổ đó chọn vào mục Properties chọn mục web sever. - Check vào mục “Enable Web server on this module” thì chương trình sẽ tự động check vào “Enable” phần Automatic update. - Có thể nhúng trang web riêng của mình vào trang web chuẩn ở mục “Userdefined Web pages”.  Truy cập trang Web Server. - Truy cập các trang web chuẩn từ máy tính: - Máy tính và CPU S7-1200 phải đƣợc liên kết với nhau bằng mạng cục bộ hoặc kết nối trực tiếp với nhau bằng cáp chuẩn Ethernet. - Mở một trình duyệt web và nhập vào địa chỉ IP của CPU S7-1200. Trình duyệt web sẽ mở ra trang giới thiệu về S7-1200. Trang 43 Chương 2: Cơ sở lý thuyết - Để tăng thêm tính bảo mật an toàn khi truy cập tới web chuẩn chúng ta có thể sử dụng https:// thay vì http:// - Giao diện của trang web chuẩn: Hình 2.49 Giao diện Web Server. - Màn hình chào mừng vào web chuẩn của S7-1200. Hình 2.50 Giao diện Web chuẩn.  Một số ảnh hưởng đến Web Server. - Thông thường phải sử dụng địa chỉ IP của PLC để truy cập vào web chuẩn và web do người dùng tự định nghĩa. Nếu trình duyệt web của chúng ta không cho phép kết nối trực tiếp đến một địa chỉ IP thì chúng ta có thể kết nối với một địa chỉ IP thông qua mục DNS tới địa chỉ đó. Trang 44 Chương 2: Cơ sở lý thuyết - Tường lửa, cài đặt Proxy và một số trang web khác cũng có thể hạn chế truy cập đến PLC - Trang web chuẩn sử dụng JavaScript và Cookie. Nếu 2 thành phần này không được tích hợp trong trình duyệt cũng có thể làm hạn chế tính năng trong trang web server và trang User-defined . -Siemens cung cấp một chứng chỉ bảo mật để truy cập an toàn đến Web server, chúng ta có thể đăng nhập hoặc tải giấy chứng nhận. 2.4.2. Trang web tự xây dựng[7]. -Web server của S7-1200 cung cấp tính năng là có thể tạo ra một trang web riêng kết hợp với các Tag của PLC S7-1200. -Tạo ra trang web này bằng cách sử dụng trình soạn thảo HTML sau đó tải chúng vào PLC. Web riêng này sẽ được nhúng vào trong Web server. Hình 2.51 Sơ đồ thể hiện tổng quát cách nhúng User-defined web  Cách tạo một trang HTML - Chúng ta có thể chọn lựa một trong số nhiều các ngôn ngữ lập trình để thiết kế một trang HTML sử dụng cho Web server nhưng phải đảm bảo rằng phải tương thích với các tiêu chuẩn W3C (World Wide Web Consortium). - Một dòng lệnh thiết lập charset cho trang web không thể thiếu và để đảm bảo đúng tiêu chuẩn UTF-8: - Các trang web chúng ta tự định nghĩa không tự làm mới. Nó là một phần không thể thiếu trong trang web của chúng ta. Đối với các trang hiện hiển thị dữ liệu của PLC Trang 45 Chương 2: Cơ sở lý thuyết thì việc làm mới định kỳ, giữ dữ liệu hiện tại rất cần thiết. Để tự động làm mới lại toàn bộ trang web có thể thêm dòng lệnh sau: -Với số 10 là thời gian tự động làm mới trang web, có thể thay đổi được tùy theo người lập trình.  Các lệnh AWP hỗ trợ cho Web server S7-1200 Web server của S7-1200 cung cấp các lệnh AWP để liên kết trực tiếp với các Tag của PLC S7-1200. Bao gồm một số lệnh sau: - Đọc biến - Ghi biến - Đọc biến đặc biệt - Ghi biến đặc biệt - Xác định các loại enum - Phân bố các biến enum - Tạo khối dữ liệu mảnh  Cấu trúc chung - Ngoại trừ lệnh đọc một biến ra thì tất cả các lệnh còn lại đều có chung một cú pháp: --> - Quy ước:  Mục kèm theo trong dấu ngoặc [] là tùy chọn.  Mục kèm theo trong dấu ngoặc nhọn thể hiện tham số được xác định. Các dấu ngoặc kép chỉ được sử dụng khi được chỉ định.  Các ký tự đặc biệt trong Tag hoặc khối dữ liệu phải để trong dấu ngoặc kép.  Cấu hình các trang web tự định nghĩa. - Để cấu hình các trang web chúng ta tự định nghĩa từ TIA, gồm các bước sau:  Chọn loại CPU (1214c) trong giao diện chính của thiết bị.  Kích hoạt cho phép “Web server” hoạt động.  Kích hoạt cho phép trang “User-defined Web pages”. Trang 46 Chương 2: Cơ sở lý thuyết Hình 2.52 Giao diện để cấu hình cho Web server. - Di chuyển thư mục chứa trang... và lựa chọn thiết bị 3.3. Thiết bị sử dụng trong mô hình 3.3.1. Cảm biến lưu lượng  Tên cảm biến: Cảm biến lưu lượng YF-S201  Thương hiệu: VĐ-ELECTRONIC  Mục đích: Đo lượng sơn chảy xuống lon ở khâu chiết rót.  Tính năng: Chất liệu bằng nhựa bên trong có cánh quạt nước và cảm biến hall. Khi nước chảy qua van cảm biến làm động cơ quay dẫn đến sự thay đổi trạng thái đầu ra của cảm biến Hall, đầu ra tín hiệu xung. Hình 3.11 Hoạt động của cảm biến lưu lượng  Thông số kỹ thuật: • Điện áp làm việc: 5-24V • Dòng điện tối đa:15mA (Với đầu vào 5V) • Trọng lượng :43g • Giới hạn lưu lượng: 1-30 lít/phút. • Nhiệt độ làm việc :0-80 độ C • Độ chính xác :90% Trang 61 Chương 3: Tính toán thiết kế và lựa chọn thiết bị • Ký hiệu dây cảm biến: + Đen: GND + Đỏ: VCC supply + Vàng: Tín hiệu ra của hall sensor Hình 3.12 Cảm biến lưu lượng YF-S201 • Tần số tín hiệu đầu ra: F=7.5xQ (L /Phút) Trong đó: Q: Lưu lượng nước F: Tần số tín hiệu đầu ra (Hz) 7.5: Hằng số VD: 1L nước sẽ có công thức: 1x7.5x60 = 450 xung 3.3.2. Cảm biến vật cản hồng ngoại  Tên cảm biến: Cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-DS30C4  Thương hiệu: OMDHON  Mục đích: Nhận biết vị trí của lon, dừng băng tải khi cảm biến phát hiện lon đã đến vị trí của các khâu.  Tính năng: Cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-DS30C4 dùng ánh sáng hồng ngoại để xác định khoảng cách tới vật cản cho độ phản hồi nhanh và rất ít nhiễu do sử dụng mắt nhận và phát tia hồng ngoại theo tần số riêng biệt. Cảm biến có thể chỉnh khoảng cách báo mong muốn thông qua biến trở, ngõ ra cảm biến ở dạng cực thu hở nên cần thêm 1 trở treo lên nguồn ở chân output khi sử dụng.  Thông số kỹ thuật: • Nguồn điện cung cấp: 6 ~ 36VDC. • Khoảng cách phát hiện: 5 ~ 30cm. • Có thể điều chỉnh khoảng cách qua biến trở. • Dòng kích ngõ ra: 300mA. Trang 62 Chương 3: Tính toán thiết kế và lựa chọn thiết bị • Ngõ ra dạng NPN cực thu hở giúp tùy biến được điện áp ngõ ra, trở treo lên áp bao nhiêu sẽ tạo thành điện áp ngõ ra bấy nhiêu. • Chất liệu sản phẩm: nhựa. • Có led hiển thị ngõ ra màu đỏ. • Kích thước: 1.8cm (D) x 7.0cm (L). • Sơ đồ dây: + Xanh dương: GND + Nâu: VCC supply + Đen: Tín hiệu ra Hình 3.13 Cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-DS30C4 3.3.3. Cảm biến siêu âm  Tên thiết bị: Cảm biến siêu âm HC-SR04  Mục đích:Đo khoảng cách mực sơn chứa trong bể và truyền tín hiệu cho vi điều khiển Arduino UNO.  Tính năng:C ảm biến siêu âm sử dụng nguyên lý phản xạ sóng siêu âm. Cảm biến gồm 2 module: 1 module phát ra sóng siêu âm và 1 module thu sóng siêu âm phản xạ về. Đầu tiên cảm biến sẽ phát ra 1 sóng siêu âm với tần số 40khz. Nếu có chướng ngại vật trên đường đi, sóng siêu âm sẽ phản xạ lại và tác động lên module nhận sóng. Bằng cách đo thời gian từ lúc phát đến lúc nhận sóng ta sẽ tính được khoảng cách từ cảm biến đến chướng ngại vật. Khoảng cách = (thời gian * vận tốc âm thanh (340 m/s) / 2 Trang 63 Chương 3: Tính toán thiết kế và lựa chọn thiết bị  Thông số kĩ thuật: - Điện áp: 5V DC - Dòng hoạt động: < 2mA - Mức cao: 5V - Mức thấp: 0V - Góc tối đa: 15 độ - Khoảng cách: 2cm - 450cm (4.5m) - Độ chính xác: 3mm - Kết nối: VCC (5V), trig (chân điều khiển phát), echo (chân nhận tín hiệu phản hồi), GND (đất) Hình 3.14 Cảm biến siêu âm HC-SR04 3.3.4. Cảm biến quang chữ U  Tên thiết bị: Cảm biến quang chữ U Omron EE-SX674  Thương hiệu: Omron  Mục đích: Cảm biến đếm số lần quay trộn sơn, tín hiệu của cảm biến cho phép dừng hộp quay đúng vị trí vuông góc với băng tải  Thông số kỹ thuật: • Khoảng cách cảm biến: 5 mm (slot width) • Vật chuẩn cảm biến: 2 × 0.8 mm min. • LED hiển thị (red): không có vật thì LED sáng (Incident light) • Tần số đáp ứng: max 1 kHz • Ngõ ra: + NPN open collector: 5 to 24 VDC, 100 mA max Trang 64 Chương 3: Tính toán thiết kế và lựa chọn thiết bị + Dark-ON/Light-ON (phát hiện có vật thì kích ngõ ra / không có vật thì kích ngõ ra). Chọn Light-ON bằng cách nối dây chân 2 với nguồn 24VDC • Nguồn cấp: 5 to 24 VDC ±10%, ripple (p-p): 10% max Hình 3.15 Cảm biến quang chữ U Omron EE-SX674 3.3.5. Van điện từ nước  Tên thiết bị: Van điện từ nước UNI-D UW15  Thương hiệu: Uni-D  Mục đích: Đóng ngắt van chảy sơn ở khâu chiết rót.  Thông số kỹ thuật: • Nhiệt độ thiết kế: 5 đến 80°c. • Áp suất làm việc: 0 đến 7kgf/cm². • Chất liệu: Đồng thau, inox 304 • Port size: 3/4" inch. Trang 65 Chương 3: Tính toán thiết kế và lựa chọn thiết bị • Đường kính: 15mm. • Kiểu kết nối với đường ống: Kiểu ren. • Kiểu tác động: Tác động trực tiếp. • Trạng thái của van: Van thường đóng • Nguồn điện sử dụng: 220V Hình 3.16 Van điện từ nước UNI-D UW15 3.3.6. Van điện từ khí nén  Tên thiết bị: Van điện từ khí nén SMC SY3140 5LZE (24VDC)  Thương hiệu: SMC  Mục đích: dùng để đóng mở đường dẫn của khí nén và điều chỉnh hướng của khí nén, từ đó điều khiển hoạt động của các xylanh.  Thông số kĩ thuật: • Điện áp: 24 VDC • Áp suất: 0.15 - 0.7 MPa Trang 66 Chương 3: Tính toán thiết kế và lựa chọn thiết bị Hình 3.17 Van điện từ khí nén SMC SY3140 5LZE 3.3.7. Van điện từ Airtac  Tên thiết bị: Van điện từ Airtac 4V210-08 (Van 5/2)  Thương hiệu: Airtac  Mục đích: dùng để đóng mở đường dẫn của khí nén và điều chỉnh hướng của khí nén, từ đó điều khiển hoạt động của xylanh dập nắp  Thông số kĩ thuật: • Điện áp: 24VDC • Kích thước cổng: 1/4''.(ren 13). • kích thước cổng xả: 1/8" (ren 9.6). • Áp suất hoạt động: 0.15 - 0.8 MPa. • Loại van hơi 5 cửa 2 vị trí. (1 đầu coil điện) • Hãng sản xuất: AIRTAC (Đài Loan) • Dòng series 4V200 có 3 loại như sau: • Nhiệt độ hoạt động: -20~70oC. Hình 3.18 Van điện từ Airtac 4V210-08 Trang 67 Chương 3: Tính toán thiết kế và lựa chọn thiết bị 3.3.8. Van hút chân không dùng khí nén  Tên thiết bị: Vacuum ejector Koganei MED10 – E1 – PSL-1L  Thương hiệu: Koganei  Mục đích: tạo chân không giúp hút nhả nắp và kéo lon từ trong hộp lắc ra ngoài.  Thông số kĩ thuật: • Điện áp 24VDC • Kích thước cổng: ¼” (ren 13mm) • Áp suất: 1~9.9 Bar (0.1~0.99 Mpa) • Nhiệt độ hoạt động: 0~60oC Hình 3.19 Van hút chân không dùng khí nén 3.3.9. Xy lanh kép  Tên thiết bị: Xy lanh kép SMC CXSM10-15-Y59BL  Thương hiệu: SMC  Mục đích: Cố định vị trí của lon ở từng khâu, tránh rung lắc, đổ ngã  Thông số kỹ thuật: • Đường kính xy lanh: 10 mm • Hành trình: 15 mm Trang 68 Chương 3: Tính toán thiết kế và lựa chọn thiết bị Hình 3.20 Xy lanh kép SMC CXSM10-15-Y59BL 3.3.10. Xylanh compact SMC  Tên thiết bị: Xylanh compact SMC CDQSB12-10DC  Mục đích: Di chuyển vào trong hộp lắc, kết hợp vs giác hút chân không để kéo lon từ hộp lắc ra ngoài băng tải. Hình 3.21 Xylanh compact SMC CDQSB12-10DC 3.3.11 Xylanh tròn PVN  Tên thiết bị: Xylanh tròn PVN Pneumatic Equipment.  Mục đích: Đẩy lon vào trong hộp lắc  Thông số kĩ thuật: • Kích thước cổng: ren 9,6mm(1/8”) Trang 69 Chương 3: Tính toán thiết kế và lựa chọn thiết bị • Áp suất: 0.1~1Mpa(1~9kg) • Nhiệt độ: -20~70 oC Hình 3.22 Xylanh tròn PVN Pneumatic Equipment 3.3.12. Động cơ giảm tốc  Tên thiết bị: Động cơ giảm tốc Tsukasa TG-85E-CH-77-D919  Thương hiệu: Tsukasa  Mục đích: Động cơ quay băng tải, động cơ quay hộp lắc, động cơ băng tải cấp nắp.  Thông số kỹ thuật: • Điện áp định mức: 24VDC. • Điện áp làm việc: 12V - 24VDC. • Dòng điện khi không tải: 100mA. • Dòng điện khi có tải là: 500mA. • Tốc độ khi không tải:134 vòng/phút. • Tốc độ khi có tải: 83 vòng/phút. • Tỉ lệ giảm tốc:1/40. • Momen định mức: 7,5 kgf.cm. • Momen xoắn tối đa: 13 kgf.cm. • Công suất tiêu thụ: 12W. Trang 70 Chương 3: Tính toán thiết kế và lựa chọn thiết bị Hình 3.23 Động cơ giảm tốc Tsukasa TG-85E-CH-77-D919 3.4. Thiết bị trong tủ điện 3.4.1. PLC  Tên thiết bị: SIMATIC S7-1200, CPU 1212C DC/DC/DC (compact CPU)  Thương hiệu: Simens  Mục đích: Lưu trữ hệ điều hành, chương trình ứng dụng, là nơi diễn ra quá trình tính toán xử lý thông tin theo thuật toán điều khiển đã được cài đặt bởi người lập trình.  Thông số kĩ thuật: • Điện áp nguồn cấp: 24VDC • 8 ngõ vào số, 6 ngõ ra số • 2 ngõ vào tương tự, 0 ngõ ra tương tự • Có thể mở rộng thêm 2 module tín hiệu SM Trang 71 Chương 3: Tính toán thiết kế và lựa chọn thiết bị Hình 3.24 PLC S7 1200 1212C DC/DC/DC 3.4.2. Module mở rộng Module S7-1200 SM 1223 8DI/8DO  Tên thiết bị: Mô đun SIMATIC S7-1200 DIGITAL INPUT SM 1223 8DI /8DO 24V (6ES7223-1BH30-0XB0).  Mục đích: Mở rộng ngõ vào và ra để đáp ứng nhu cầu sử dụng của hệ thống.  Thương hiệu: Simens Hình 3.25 Module mở rộng 8DO/8DI Trang 72 Chương 3: Tính toán thiết kế và lựa chọn thiết bị Module S7-1200 SM 1222 16 DO Relay  Tên thiết bị: Mô đun SIMATIC S7-1200, DIGITAL OUTPUT SM 1222, 16 DO RELAY (6ES7222-1HH30-0XB0).  Mục đích: Mở rộng ngõ ra để đáp ứng nhu cầu sử dụng của hệ thống.  Thương hiệu: Simens Hình 3.26 Module mở rộng 16 DO RELAY 3.4.3. Bộ nguồn  Tên thiết bị: Bộ nguồn Meanwell SP-200-24  Mục đích: Chuyển nguồn xoay chiều thành nguồn một chiều để cung cấp cho CPU, các module mở rộng và các thiết bị cảm biến.  Thông số kĩ thuật: - Điện áp ngõ ra DC: 24V - Dòng ngõ ra DC: 0~8.4A - Công suất: 200W - Điện áp ngõ vào AC: 85~264VAC - Hiệu suất: 85% - Nhiệt độ hoạt động: -10 ~ 60°C - Phương thức làm mát: được làm mát bằng quạt DC. - Kích thước (mm): 199x99x50mm Trang 73 Chương 3: Tính toán thiết kế và lựa chọn thiết bị Hình 3.27 Bộ nguồn 3.4.4. Relay  Tên thiết bị: Relay Omron G2R-1-SND 24VDC  Thương hiệu: Omron  Mục đích: sử dụng để điều khiển hoạt động của các van điện từ nước và động cơ quay băng tải, động cơ trộn, động cơ băng tải cấp nắp.  Thông số kĩ thuật: - Nguồn cuộn dây: 24VDC 10A - Nguồn của các tiếp điểm: 250VAC 10A/ 30 VDC 10A - Nhiệt độ vận hành: -400C – 700C - Kiểu đầu nối: chân hàn - Tiếp điểm: SPDT (NO+NC) Trang 74 Chương 3: Tính toán thiết kế và lựa chọn thiết bị Hình 3.28 Relay Omron G2R-1-SND 24VDC 3.4.5. Cầu đấu dây 2 tầng  Tên thiết bị: Double level terminal blocks JUKK 5  Thương hiệu: Linkwell  Mục đích: sử dụng để kết nối các đầu cuối của các thiết bị điện để tạo ra một mạch điện.  Thông số kĩ thuật: - Dòng sản phẩm Domino 2 tầng - Chất liệu PA66, Brass - Kích thước (TxHxW) mm 5.2x62x56 - Dòng định mức 32A 500V - Cáp sử dụng 0.2~2.5mm2 - Kiểu nối dây Bắt vít - Kiểu lắp đặt Gắn thanh rail DIN 35mm Trang 75 Chương 3: Tính toán thiết kế và lựa chọn thiết bị Hình 3.29 Cầu đấu dây 2 tầng 3.4.6. Board Arduino Uno R3 Cấu trúc chung: Aruduino Uno là một bo mạch vi điều khiển dựa trên chip ATmega 168 hoặc ATmega 328. Cấu trúc chung bao gồm: • 14 chân vào ra bằng tín hiệu số, trong đó có 6 chân có thể dử dụng để điều chế độ rộng xung. • Có 6 chân đầu vào tín hiệu tương tự cho phép chúng ta kết nối với các bộ cẩm biến bên ngoài để thu thập số liệu. • Sử dụng một dao động thạch anh tần số dao động 16Mhz. • Có 1 cổng kết nối bằng chuẩn USB để chúng ta nạp chương trình vào bo mạch và một chân cấp nguồn cho mạch, một nút reset. • Nó chứa tất cả mọi thứ cần thiết để hỗ trợ các vi điều khiển, nguồn cung cấp cho Hình 3.30 Board Arduino UNO R3 Trang 76 Chương 3: Tính toán thiết kế và lựa chọn thiết bị Arduino có thể là từ máy tính thông qua cổng USB hoặc là từ bộ nguồn chuyên dụng được biến đổi từ xoay chiều thành một chiều hoặc là nguồn lấy từ pin. Thông số kỹ thuật: Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật Aruino Uno R3 Vi điều khiển ATmega328 họ 8bit Điện áp hoạt động 5V DC (chỉ được cấp qua cổng USB) Tần số hoạt động 16 MHz Dòng tiêu thụ khoảng 30mA Điện áp vào khuyên dùng 7-12V DC Điện áp vào giới hạn 6-20V DC Số chân Digital I/O 14 (6 chân hardware PWM) Số chân Analog 6 (độ phân giải 10bit) Dòng tối đa trên mỗi chân 30 mA I/O Dòng ra tối đa (5V) 500 mA Dòng ra tối đa (3.3V) 50 mA Bộ nhớ flash 32 KB (ATmega328) với 0.5KB dùng bởi bootloader SRAM 2 KB (ATmega328) EEPROM 1 KB (ATmega328) 3.4.7. Ethernet W5100 Arduino  Tên thiết bị: SHIELD ETHERNET W5100 ARDUINO  Thương hiệu: Arduino  Mục đích: Thực hiện truyền dữ liệu từ arduino qua PLC S7-1200 của hãng Simens thông qua giao thức modbus TCP/IP.  Tính năng: Shiel Ethernet W5100 Arduino có IC điều khiển W5100 trên có thể thực hiện truyền dữ liệu thông qua 2 giao thức là TCP và UDP. Số đường truyền dữ liệu song song tối đa là 4. Khả năng truyền song song cùng lúc 4 luồng dữ liệu giúp board có khả năng nhận dữ liệu từ internet với tỉ lệ lỗi thấp hơn (nguyên nhân thường là do Trang 77 Chương 3: Tính toán thiết kế và lựa chọn thiết bị mất dữ liệu trên đường truyền hoặc do thời gian truyền vượt quá giới hạn - time out).  Thông số kỹ thuật - Để sử dụng phải có board mạch Arduino đi kèm - Hoạt động tại điện áp 5V (được cấp từ mạch Arduino) - Chip Ethernet: W5100 với buffer nội 16KB - Tốc độ kết nối: 10/100Mb - Kết nối với mạch Arduino qua cổng SPI Hình 3.31 Ethernet W5100 Arduino Trang 78 Chương 3: Tính toán thiết kế và lựa chọn thiết bị 3.4.8. Thiết bị chuyển mạch mở rộng hệ thống mạng  Tên thiết bị: Switch 5 port Tenda 100m  Thương hiệu: Tenda  Mục đích: cho phép các thiết bị kết nối với nhau qua mạng Ethernet  Thông số kĩ thuật: - Màu: trắng - Tốc độ kết nối: 100Mbps - Số cổng ethernet: 5 cổng - Kích thước: 13.09 x 15.9 Hình 3.32 Switch 5 port Tenda - Trọng lượng: 0.17kg - Chuẩn giao tiếp: IEEE 802.3, IEEE 802.3u, IEEE 802.3x - Phương pháp truyền dẫn (Transmission Method): Store-and-Forward - Giao thức bảo mật: CSMA/CD - Giao thức Routing/Firewall: TCP / IP. Trang 79 Chương 4: Thi công hệ thống CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG 4.1. Thi công phần cứng 4.1.1. Bộ phận cấp lon Lon được đặt trong 1 ống hình hộp chữ nhật, cơ cấu cấp lon được thực hiện bởi 1 xylanh đẩy. Hình 4.1 Bộ phận cấp lon Trang 80 Chương 4: Thi công hệ thống 4.1.2. Bộ phận chiết rót Định lượng bằng cách chiết theo tổng số xung của cảm biến lưu lượng YF-S201: đóng ngắt van điện từ cho lượng sơn chảy vào lon dựa trên số xung đếm được, có thể xem như lưu lượng chất lỏng chảy là không đổi, 1 xung bằng 2,25ml. Hệ thống chiết rót trong công nghiệp sử dụng đồng hồ đo lưu lượng (flow meter) để đảm bảo độ chính xác tuyệt đối. Tuy nhiên giá thành của đồng hồ đo lưu lượng khá đắc nên nhóm em sử dụng cảm biến lưu lượng YF-S201 để thay thế. Hình 4.2 Bộ phận chiết rót trong mô hình 4.1.3. Bộ phận đóng nắp Sau khi chiết rót xong, lon sơn được băng tải chuyển đến vị trí đóng nắp. Bộ phận đóng nắp bao gồm các cơ cấu xy lanh: • Xy lanh di chuyển dọc: kết hợp với giác hút chân không, hút nắp lên từ băng tải cấp nắp và thả nắp xuống đúng vị trí lon để chuẩn bị đóng nắp. • Xy lanh di chuyển ngang: đưa nắp đang được hút về vị trí lon, hoặc đưa xylanh dập về vị trí lon để đóng nắp. • Xy lanh dập nắp: Tác dụng lực làm nắp được đóng chặt vào lon. Trang 81 Chương 4: Thi công hệ thống Hình 4.3 Bộ phận đóng nắp trong mô hình Ngoài ra, một băng tải một có nhiệm vụ đưa nắp vào đúng vị trí để đảm bảo hệ thống có thể chạy liên tục Hình 4.4 Băng tải cấp nắp Trang 82 Chương 4: Thi công hệ thống 4.1.4. Bộ phận lắc sơn Bộ phận lắc sơn sử dụng cơ cấu xy lanh đẩy lon vào hộp lắc hoặc đưa lon từ trong hộp lắc ra ngoài (sử dụng xylanh kết hợp giác hút chân không). Hộp lắc quay theo số vòng đã được định sẵn để tạo hỗn hợp sơn đồng nhất và dừng ở vị trí ngang với mép băng tải để lon có thể được đưa ra bên ngoài. Hình 4.5 Bộ phận lắc sơn trong mô hình 4.1.5. Tủ điện Tủ điện là trung tâm điều khiển của mô hình. Gồm PLC, vi xử lý, nút nhấn, đèn báo, buzzer, relay, được nhóm trực tiếp thi công dựa trên bản vẽ đã đưa ra. Hình 4.6 Hình ảnh bên ngoài tủ điện Trang 83 Chương 4: Thi công hệ thống Hình 4.7 Hình ảnh bên trong tủ điện 4.1.6. Mô hình sau khi thi công Đây là hình ảnh tổng thể mô hình hoàn thiện sau khi thi công các bộ phận trên. Hình 4.8 Mô hình thực tế sau khi hoàn thành Trang 84 Chương 4: Thi công hệ thống 4.2. Giao diện SCADA 4.2.1. Giao diện Log in Sử dụng tính năng User Administration trong WINCC Professional nhằm thiết lập bảo vệ truy cập cho dữ liệu và chức năng ở chế độ Runtime.  Thao tác trong giao diện: • Log in: đăng nhập vào hệ thống. Có 2 quyền đăng nhập vào hệ thống: + Quyền ADMIN: có tất cả các quyền bao gồm chọn màu sơn, số lượng, điều khiển các nút nhấn và sử dụng chức năng thêm mã màu mới. + Quyền User: không thể thực hiện chức năng thêm màu mới. • Activated: khóa các chức năng khi chưa đăng nhập và kích hoạt các chức năng sau khi đăng nhập. • Color: chuyển đến giao diện chọn màu sơn và số lượng. • Data: chuyển đến giao diện dữ liệu màu. • Exit: Thoát khỏi chế độ Runtime. 4.2.2. Giao diện chọn màu Giao diện này cung cấp cho người dùng một bảng màu với 73 màu sắc có tỉ lệ pha trộn khác nhau. Nhấn chọn vào từng màu trên bảng màu sẽ hiển thị được tỉ lệ pha màu trong bảng setting, nhập vào số lượng lon, nhấn Confirm, sau đó chuyển đến giao diện vận hành.  Thao tác trong giao diện: - Chọn 1 trong 73 màu có trong bảng màu - Nhập số lượng lon vào ô Quantity. + Nếu số lượng nhập vào bằng 0, sẽ có thông báo yêu cầu nhập lại. + Nếu số lượng lớn hơn 0, sẽ có thông báo xác nhận lần cuối và tự động chuyển đến giao diện vận hành. - Data: chuyển đến giao diện màu. - Operation: chuyển đến giao diện vận hành. 4.2.3. Giao diện dữ liệu màu. Giao diện thể hiện tỉ lệ phần trăm của các màu đỏ, vàng, xanh dương và trắng của từng mã màu sử dụng trong mô hình. Có thể thêm màu mới với tỉ lệ mới, yêu cầu tổng Trang 85 Chương 4: Thi công hệ thống bốn tỉ lệ của bốn màu phải bằng 100%, nếu không sẽ hiển thị cảnh báo. Màu mới sẽ được hiển thị trong bảng Setting của giao diện chọn màu.  Thao tác trong giao diện: • Chọn New để thêm vào mã màu mới • Nhập vào tỉ lệ mong muốn • Nhấn Add để thêm vào bảng. Nếu tỉ lệ sai sẽ hiển thị hộp thoại cảnh báo. • Nhấn Clear để xóa màu vừa được thêm vào. 4.2.3 Giao diện điều khiển Đây là giao diện chính của mô hình, chứa tất cả các tùy chọn trong điều khiển giám sát hệ thống. Từ màn hình giám sát có thể quan sát được mô hình đang hoạt động như thế nào, điều khiển hệ thống thông qua các nút nhấn trên màn hình, tùy chọn các màn hình quản lý sản xuất, cảnh báo lỗi.  Thao tác trong giao diện: • Home, Select Color, Data: Trở về giao diện Log in, giao diện chọn màu, giao diện dữ liệu • Exit: Thoát khỏi chế độ Runtime • Status: Thể hiện trạng thái các đèn Progress, Stop, Pause, EMO • Control Panel: Các nút nhấn điều khiển hệ thống ON, OFF, PAUSE, RESUME, EMO • PROGRESS: Thể hiện mã màu đang sản xuất, số lượng đặt, số lon hiện tại đã hoàn thành xong. • Volume Tank: thể tích sơn hiện tại của các bể. Để vận hành hệ thống, nhấn chọn biểu tượng Color để chọn màu sắc, số lượng lon muốn sản xuất, nhấn Start để bắt đầu quá trình. Trang 86 Chương 5: Kết quả thực hiện CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ THỰC HIỆN 5.1. Kết quả giao tiếp giữa PLC và vi xử lý. Xây dựng mô hình truyền thông Modbus TCP/ IP để truyền dữ liệu giữa PLC S7 1200 và vi xử lý Arduino UNO R3. Trong đó: - Arduino UNO: đóng vai trò là Server, có nhiệm vụ đọc giá trị từ cảm biến siêu âm HC-SR04 để tính thể tích mực sơn của từng bể và truyền dữ liệu cho Client. - PLC S7 1200: đóng vai trò là Client, đọc giá trị dữ liệu từ Server truyền sang. Hình 5.1 Hàm MB_Client_DB giao tiếp giữa PLC và Arduino Hình 5.2 Kết quả truyền dữ liệu giữa PLC và Arduino  So sánh với kết quả thực nghiệm Kết quả truyền dữ liệu giữa PLC và Arduino là chính xác, đầy đủ dữ liệu. Trang 87 Chương 5: Kết quả thực hiện Kết quả đo mực nước tương đối đúng nhưng chưa chính xác tuyệt đối do với thực tế do sử dụng cảm biến siêu âm giá thành rẻ, độ chính xác không cao. Mực nước sơn bể trắng và vàng lần lượt là 41mm và 74 mm và đây là kết quả đo thực tế. Hình 5.3 Kết quả đo mực nước thực tế 5.2. Kết quả giao diện SCADA Kết quả sau khi thiết kế giao diện vận hành Hình 5.4 Màn hình Home Trang 88 Chương 5: Kết quả thực hiện Hình 5.5 Đăng nhập bằng quyền ADMIN hoặc User Hình 5.6 Màn hình chọn mã màu và số lượng lon Hình 5.7 Hiện thị thông báo khi nhập số lượng lon bằng 0. Trang 89 Chương 5: Kết quả thực hiện Hình 5.8 Hiện thị thông báo xác nhận khi nhập số lượng lon khác 0 Hình 5. 9 Màn hình cho phép thêm mã màu mới Trang 90 Chương 5: Kết quả thực hiện Hình 5.10 Giao diện vận hành. Hình 5.11 Màn hình khi hệ thống đang hoạt động Trang 91 Chương 5: Kết quả thực hiện Hình 5.12 Hiện thị số lượng lon hiện thời Hình 5. 13 Hiện thị thể tích sơn hiện tại trong các bể Hình 5.14 Thông báo khi hệ thống pha đủ số lượng yêu cầu Trang 92 Chương 5: Kết quả thực hiện Hình 5.15 Thông báo khi xảy ra lỗi cần reset lại toàn bộ hệ thống 5.3. Kết quả giao diện Webserver Webserver là một tính năng được hỗ trợ bởi hãng Siemen , cho phép cho người vận hành có thể điều khiển và giám sát hoạt động PLC từ xa thông qua một trình duyệt web, truy cập thông qua Standard Page hoặc User Page. Hình 5.16 Giao diện chính của Webserver. - Trang web được nhóm em thiết kế gồm 2 ô cho phép nhập chọn mã màu và nhập số lượng lon yêu cầu, các nút nhấn điều khiển hệ thống. Trang 93 Chương 5: Kết quả thực hiện Hình 5.17 Trang web do nhóm thiết kế. 5.4. Kết quả cơ sở dữ liệu SQL Cơ sở dữ liệu gồm 2 bảng chính: - Bảng lưu lại quá trình sản xuất sơn: gồm ID màu sơn, số lượng lon yêu cầu, thời gian pha sơn, tổng thời gian thực hiện. - Bảng lưu trữ thể tích bể: gồm thể tích bể sơn đỏ, thể tích bể sơn đỏ, thể tích bể sơn xanh, thể tích bể sơn vàng và thời gian cập nhật. Hình 5.18 Database lưu trữ quá trình sản xuất trong phần mềm SQL server Trang 94 Chương 5: Kết quả thực hiện Hình 5. 19 Bảng lưu trữ quá trình sản xuất sơn Hình 5.20 Bảng lưu trữ thể tích các bể Hình 5.21 Kết quả lưu trữ quá trình sản xuất trong SQL server Trang 95 Chương 5: Kết quả thực hiện Hình 5.22 Kết quả lưu trữ bảng thể tích trong SQL server. 5.5. Kết quả giao diện web hiện thị online cơ sở dữ liệu. - Website được thiết kế để hiện thị online dữ liệu trong SQL, giúp người vận hành có thể truy xuất lịch sử dữ liệu một cách dễ dàng và nhanh chóng. Ngoài ra, website còn có một trang chủ giới thiệu tổng quan về mô hình và một clip demo hoạt động của hệ thống. Hình 5.23 Trang chủ website Trang 96 Chương 5: Kết quả thực hiện Hình 5.24 Bảng lưu trữ quá trình sản xuất sơn hiện thị online Hình 5.25 Bảng lưu trữ thể tích bể hiện thị online Hình 5.26 Trang web giới thiệu mô hình Trang 97 Chương 5: Kết quả thực hiện 5.6. Kết quả pha sơn và đánh giá - Công suất sản xuất thực nghiệm 5 lon trong vòng 150s. Vậy dự kiến trong vòng 1 giờ có thể sản xuất được khoảng 120 lon - Hệ thống chạy liên hoàn vì thế có thể tăng năng suất so với các hệ thống trước đây. - Khi chọn cùng một mã màu, màu sắc và thể tích đồng nhất giữa các lon. - Khi so sánh giữa những lần pha với mã màu khác nhau, có sự chênh lệch chút ít về thể tích. Ví dụ : + Khi chọn mã màu 4 (50% đỏ, 50% vàng). Vậy số xung mỗi màu là 25 xung. Tổng xung 2 màu là 50 xung( tương đương 112.5 ml). + Khi chọn mã màu 13 (63% vàng, 37% xanh). Vậy số xung vàng là 31.5 và số xung xanh là 18.5 xung. Nhưng trong quá trình chạy, số xung không thể là số thập phân nên được làm tròn lên. Vậy tổng số xung 2 màu sau khi làm tròn là 32 +19 =51 xung (Tương đương 114.75ml) Hình 5.27 Màu sơn thực tế so với màu sắc trong bảng màu Trang 98 Chương 6: Kết luận và hướng phát triển CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1. Kết luận 6.1.1. Những kết quả đạt được  Về lý thuyết • Hiểu được lý thuyết cơ bản về thành phần cấu tạo và phân loại các loại sơn phổ biến hiện nay. • Hiểu được quy trình sản xuất sơn và quy trình pha màu sơn trong các nhà máy sơn hiện nay. • Hiểu được cơ sở lý thuyết các thiết bị sử dụng trong mô hình, tính toán và lựa chọn các thiết bị phù hợp cho dây chuyền sản xuất.  Về phần cứng • Mô hình phần cứng được thiết kế chắc chắn, ổn định, chính xác, đảm bảo đúng các yêu cầu hệ thống đã đề ra. • Thiết kế và thi công tủ điện, đầy đủ các nút nhấn và đèn báo hiệu, dễ dàng vận hành đi dây mô hình gọn gàng, mang tính thẩm mĩ cao. • Tuy nhiên do kinh phí hạn chế, phần cơ cấu cấp lon và cấp nắp được thiết kế đơn giản, chưa chứa được nhiều lon và nắp.  Về chương trình điều khiển • Hiểu được đặc điểm, cách thực hiện chương trình điều khiển bằng PLC, tập lệnh lập trình. • Chương trình điều khiển bằng PLC hoạt động ổn định, chính xác, có thể xử lý hầu hết các lỗi có thể xảy ra. • Tạo lập được giao diện điều khiển giám sát SCADA trực quan và dễ dàng vận hành, có thể lưu trữ, thu thập các dữ liệu vào cơ sở dữ liệu SQL và xuất báo cáo về quá trình sản xuất trên local web. • Biết được các bước để thực hiện giao tiếp giữa vi điều khiển Arduino với PLC thông qua chuẩn Modbus TCP/ IP. • Biết được cách thiết kế trang webserver điều khiển và giám sát hoạt động PLC từ xa thông qua trình duyệt web. Trang 99 Chương 6: Kết luận và hướng phát triển 6.1.2. Những mặt hạn chế • Màu pha của sản phẩm mang tính chính xác tương đối vì dựa vào thị giác và độ chính xác của cảm biến lưu lượng. • Cảm biến lưu lượng và cảm biến mực nước có độ chính xác chưa cao do giá thành rẻ. • Chưa có khâu đóng thành thùng. • Bộ phận cấp lon và cấp nắp chưa chứa được nhiều lon và nắp. • Điều khiển và giám sát PLC bằng Webserver chỉ thực hiện trong mạng nội bộ, chưa điều khiển từ xa qua Internet. 6.1.3. Những khó khăn gặp phải • Tổng chi phí mua các thiết bị sử dụng trong đề tài cao. • Thiết bị khi mua không có hoặc không đúng với những yêu cầu đã thiết kế. • Thiết bị hư hỏng trong quá trình chạy thử. • Sử dụng thiết bị giá rẻ nên độ chính xác chưa cao. • Thời gian thực hiện đồ án không được liên tục do do dịch bệnh Covid-19 đang diễn biến phức tạp khó lường. 6.1.4. Kinh nghiệm và kiến thức đạt được sau khi hoàn thành đồ án tốt nghiệp • Hiểu được lý thuyết cơ bản về thành phần cấu tạo và phân loại các loại sơn phổ biến hiện nay. • Hiểu được quy trình sản xuất sơn và quy trình pha màu sơn. • Biết các quy luật pha màu cộng và pha màu trừ, các hệ màu thường được sử dụng. • Kinh nghiệm thiết kế và thi công tủ điện. • Kinh nghiệm làm các chi tiết cơ khí với nhôm, sắt, mica. Biết được kích thước các loại bulon, ốc vít liên kết cần thiết. • Hiểu được chức năng, địa chỉ mua và giá cả các thiết bị điện, vật liệu, công cụ cơ khí cần thiết để làm tủ điện như các loại kềm (kềm cắt tuốt dây, kềm bấm cosse Y, cos pin, kềm mũi nhọn,), đồng hồ đo, dây điện, các loại đầu cosse, máy khoan, mũi khoan, máy cắt, các loại lưỡi cho máy (lưỡi cắt sắt, cắt gỗ, mài sắt,) v.v • Hiểu được đặc điểm, cách thực hiện chương trình điều khiển bằng PLC, tập lệnh lập trình. Trang 100 Chương 6: Kết luận và hướng phát triển • Sử dụng tốt phần mềm TIA Portal để tạo lập được giao diện điều khiển đơn giản nhưng đầy đủ và dễ dàng vận hành, có thể lưu trữ, thu thập các dữ liệu vào cơ sở dữ liệu SQL và xuất báo cáo về quá trình sản xuất trên local web. • Hiểu được truyền thông trong công nghiệp thông qua giao tiếp Modbus, giao tiếp với Arduino, Webserver. • Biết cách khắc phục các lỗi trong quá trình lập trình. • Kinh nghiệm tính toán và lựa chọn các thiết bị phù hợp cho dây chuyền sản xuất. • Kinh nghiệm khi thiết kế, vận hành một hệ thống có hoạt động bằng điện kết hợp khí nén. 6.2. Hướng phát triển đề tài • Mở rộng dây chuyền để có thể pha được các loại sơn có dung tích lớn hơn. • Phát triển thêm khâu dán nhãn hoặc khắc nhãn, mã vạch, ngày sản xuất bằng laser, khâu đóng thùng các sản phẩm. • Điều khiển và giám sát hoạt động PLC từ xa thông qua Internet. Trang 101 Tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] S7-1200 Programmable controller - System Manual – SIEMENS. [2] Datasheet SIMATIC S7 - 1200, CPU 1212C 6ES7212-1AE40-0XB0 [3] Datasheet SIMATIC S7-1200, DIGITAL I/O SM 1223, 8DI / 8DO, 8DI DC 24V (6ES7223-1BH32-0XB0) [4] Datasheet SIMATIC S7-1200, DIGITAL OUTPUT SM 1222, 16 DO, RELAY 2A (6ES7222-1HH30-0XB0) [5] Ths.Nguyễn Tấn Đời và Ths. Tạ Văn Phương (2008). Giáo trình Điều Khiển Lập Trình, Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh. [6] https://www.w3schools.com/html/default.asp [7] Creating and using user-defined web pages on S7-1200 / S7-1500 https://support.industry.siemens.com/cs/document/68011496/creating-and- using-user-defined-web-pages-on-s7-1200-s7-1500?dti=0&lc=en-WW [8] https://bkaii.com.vn/tin-tuc/tin-nganh/102-khai-niem-co-ban-ve-giao-thuc- modbus [9] https://standyland.com/tu-van/cach-pha-mau-trong-in-an.html Trang 102 Phụ lục PHỤ LỤC Phụ lục 1: Sơ đồ mạch động lực 220VAC Phụ lục 2: Sơ đồ mạch động lực 24VDC Trang 103 Phụ lục Phụ lục 3: Sơ đồ kết nối PLC 1212C DC/DC/DC Phụ lục 4: Sơ đồ kết nối Module mở rộng SM1223 8 DI 8DO Trang 104 Phụ lục Phụ lục 5: Sơ đồ kết nối Module mở rộng SM1222 16 DO Relay Trang 105