Đồ án Điều khiển và giám sát dây chuyền chiết rót sử dụng PLC S7 - 1200

 BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO 
 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH 
 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ 
 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 
 --------------------------------- 
 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 
 NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG 
ĐỀ TÀI: 
 ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT DÂY CHUYỀN CHIẾT RÓT SỬ DỤNG PLC S7 - 1200 
 GVHD: Th.S. NGHUYỄN TẤN ĐỜI 
 SVTH: ĐỖ QUANG HUY 
 MSSV: 15141170 
 SVTH: NGÔ HOÀI NAM 
 MSSV: 15141214 
 Tp. Hồ Chí Minh - 12/2019 
 BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO 
 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH 
 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ 
 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 
 --------------------------------- 
 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 
 NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG 
ĐỀ TÀI: 
 ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT DÂY CHUYỀN CHIẾT RÓT SỬ DỤNG PLC S7 - 1200 
 GVHD: Th.S. NGHUYỄN TẤN ĐỜI 
 SVTH: ĐỖ QUANG HUY 
 MSSV: 15141170 
 SVTH: NGÔ HOÀI NAM 
 MSSV: 15141214 
 Tp. Hồ Chí Minh - 12/2019
 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 
TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA 
 KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ VIỆT NAM 
 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC 
 Y SINH ----o0o---- 
 Tp. HCM, ngày tháng năm 2019 
 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 
 Họ tên sinh viên: Đỗ Quang Huy MSSV: 15141170 
 Ngô Hoài Nam MSSV: 15141214 
 Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử - truyền thông Mã ngành: 141 
 Hệ đào tạo: Đại học chính quy Mã hệ: 1 
 Khóa: 2015 Lớp: 15141DT 
I. TÊN ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT DÂY CHUYỀN CHIẾT RÓT SỬ 
DỤNG PLC S7 – 1200 
II. NHIỆM VỤ 
1. Các số liệu ban đầu 
- Nhìn nhận tính cấp thiết và vai trò quan trọng của việc điều khiển và giám sát hệ thống 
chiết rót. 
- Tiến hành tìm hiểu, nghiên cứu tài liệu, các mô hình hiện tại liên quan tới đề tài để so 
sánh, cải tiến. 
- Nghiên cứu datasheet và ứng dụng của servo trong công nghiệp. 
2. Nội dung thực hiện 
- Nhiệm vụ 1: Kết nối PLC với Driver để điều khiển Servo Motor. 
- Nhiệm vụ 2: Thiết kế và thi công dây chuyền triết rót. 
- Nhiệm vụ 3: Thiết kế giao diện SCADA giao tiếp với PLC và dây chuyền thực tế. 
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 
V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: Th.S. Nguyễn Tấn Đời 
 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM. TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 
 i 
 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 
 TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT 
 KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ NAM 
 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC 
 SINH ----o0o---- 
 Tp. HCM, ngày tháng năm 2019 
 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 
Họ tên sinh viên 1: Đỗ Quang Huy 
Lớp: 15141DT2C MSSV: 15141170 
Họ tên sinh viên 2: Ngô Hoài Nam 
Lớp: 15141DT2C MSSV: 15141214 
Tên đề tài: 
 ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT DÂY CHUYỀN CHIẾT RÓT SỬ DỤNG PLC 
 S7-1200 
 Tuần/ngày Nội dung Kết quả dự kiến Xác 
 nhận 
 GVHD 
 Tuần 1 (26/08 – 31/08) Nhận đề tài tốt nghiệp Đề tài 
 Tuần 2 (02/09 – 07/09) Viết đề cương Đề cương DATN 
 Tuần 3 (09/09 – 14/09) Thiết kế cơ khí Bản vẽ 3D 
 Tuần 4 (16/09 – 21/09) Thiết kế cơ khí Bản vẽ 3D 
 Tuần 5 (23/09 – 28/09) Gia công cơ khí Kết nối các chi tiết cơ 
 khí 
 Tuần 6 (30/09 – 05/10) Gia công cơ khí Kết nối các chi tiết cơ 
 khí 
 Tuần 7 (07/10 – 12/10) Thiết kế, thi công hệ Bản vẽ và tủ điện 
 thống điện kết nối các thiết bị 
 điện 
 Tuần 8 (14/10 – 19/10) Lập trình PLC Code PLC 
 Tuần 9 (21/10 – 26/10) Thiết kế giao diện Giao diện Wincc 
 Wincc giám sát 
 ii 
 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 
 Tuần 10 (28/10 – 02/11) Lắp đặt hệ thống và Dây chuyền 
 chạy thử nghiệm 
 Tuần 11 (04/11 – 09/11) Lắp đặt hệ thống và Kết quả chạy thử 
 chạy thử nghiệm nghiệm 
 Tuần 12 (11/11 – 16/11) Viết báo cáo + cân Báo cáo phần cơ 
 chỉnh hệ thống sở lý thuyết, cân 
 chỉnh băng tải 
 Tuần 13 (18/11 – 23/11) Viết báo cáo + cân Báo cáo phần tính 
 chỉnh hệ thống toán, cân chỉnh 
 mâm xoay 
 Tuần 14 (25/11 – 30/11) Viết báo cáo + cân Báo cáo phần thiết 
 chỉnh hệ thống kế, cân chỉnh khối 
 dán nhãn 
 Tuần 15 (02/12 – 07/12) Viết báo cáo + cân Báo cáo phần thực 
 chỉnh hệ thống hiện, cân chỉnh 
 khối kiểm tra 
 Tuần 16 (09/12 – 14/12) Viết báo cáo + cân Báo cáo phần thực 
 chỉnh hệ thống hiện, cân chỉnh hệ 
 thống dây dẫn 
 Tuần 17 (16/12 – 21/12) Hoàn thành 
 GV HƯỚNG DẪN 
 (Ký và ghi rõ họ và tên) 
 iii 
 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 
 LỜI CAM ĐOAN 
 - Tên đề tài: ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT DÂY CHUYỀN CHIẾT RÓT 
 SỬ DỤNG PLC S7 - 1200 
 - GVHD: Th.S. NGUYỄN TẤN ĐỜI 
 - Họ và tên sinh viên 1: ĐỖ QUANG HUY 
 MSSV: 15141170 Lớp: 15141DT2C 
 Số điện thoại liên lạc: 0972993676 
 Email: 15141170@student.hcmute.edu.vn 
 - Họ và tên sinh viên 2: NGÔ HOÀI NAM 
 MSSV: 15141214 Lớp: 15141DT2C 
 Số điện thoại liên lạc: 0349078300 
 Email: 15141214@student.hcmute.edu.vn 
“ Tôi xin cam đoan khóa luận tốt nghiệp (ĐATN) này là do chính tôi nghiên cứu là thực 
hiện. Tôi không sao chép từ bất kì một bài viết nào đã được công bố mà không trích 
dẫn nguồn gốc. Nếu có bất kì một sự vi phạm nào, tối xin chịu hoàn toàn trách nhiệm”. 
 Người thực hiện đề tài 
 Đỗ Quang Huy Ngô Hoài Nam 
 iv 
 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 
 LỜI CẢM ƠN 
Chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Nguyễn Tấn Đời – Giảng viên bộ môn 
Tự Động Điều Khiển đã trực tiếp hướng dẫn và tận tình giúp đỡ tạo điều kiện để hoàn 
thành tốt đề tài. 
Em xin gởi lời chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa Điện – Điện Tử đã tạo ra 
những điều kiện tốt nhất cho em hoàn thành đề tài. 
Em cũng gửi lời cảm ơn đến các bạn trong lớp đã chia sẻ trao đổi kiến thức cũng như 
những kinh nghiệm quý báu trong thời gian thực hiện đề tài. 
Xin chân thành cảm ơn! 
 Người thực hiện đề tài 
 Đỗ Quang Huy Ngô Hoài Nam 
 v 
 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 
 MỤC LỤC 
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ............................................................................... i 
LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ..................................................... ii 
LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................... iv 
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................. v 
MỤC LỤC ..................................................................................................................... vi 
LIỆT KÊ HÌNH ............................................................................................................. ix 
LIỆT KÊ BẢNG ............................................................................................................. x 
TÓM TẮT ...................................................................................................................... xi 
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .......................................................................................... 1 
 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ ....................................................................................................... 1 
 1.2 MỤC TIÊU ............................................................................................................ 1 
 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ................................................................................. 1 
 1.4 BỐ CỤC ................................................................................................................ 2 
 1.5 GIỚI HẠN ............................................................................................................. 2 
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ............................................................................... 3 
 2.1 TỔNG QUAN VỀ DÂY CHUYỀN CHIẾT RÓT................................................ 3 
 2.1.1 Giới thiệu ............................................................................................................ 3 
 2.1.2 Các hệ thống chiết rót có sẵn trên thị trường ..................................................... 3 
 2.1.3 Các loại máy dán nhãn công nghiệp trên thị trường hiện nay ........................... 6 
 2.2 TỔNG QUAN VỀ PLC ........................................................................................ 8 
 2.2.1 PLC là gì ? ...................................................................................................... 8 
 2.2.2 Cấu tạo của PLC ............................................................................................. 9 
 2.2.3. Đặc điểm và vai trò của PLC ....................................................................... 10 
 2.2.3.1. Đặc điểm ................................................................................................ 10 
 2.2.3.2. Vai trò .................................................................................................... 11 
 2.3 GIỚI THIỆU VỀ PLC S7 - 1200 ........................................................................ 11 
 2.3.1 Khái niệm chung về PLC S7 – 1200 ............................................................ 11 
 2.3.2. Các thành phần chính của PLC S7 – 1200 .................................................. 12 
 2.3.3. Các dòng chính của CPU S7 – 1200 ............................................................ 12 
 2.3.4. Module mở rộng PLC S7 – 1200 ................................................................. 13 
 vi 
 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 
 2.3.5. Các tính năng nổi bật của PLC S7 – 1200 ................................................... 14 
 2.4 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHẦN MỀM HỖ TRỢ ............................................... 14 
 2.4.1. TIA portal V13............................................................................................. 14 
 2.4.2. WinCC professional ..................................................................................... 16 
 2.5 TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ SERVO ............................................................. 17 
 2.5.1 Động cơ servo là gì ? .................................................................................... 17 
 2.5.2 Cơ cấu hoạt động .......................................................................................... 18 
 2.5.3 Sơ đồ hồi thiếp vòng kín ............................................................................... 18 
 2.5.4 Phương pháp điều khiển hệ servo ................................................................. 18 
 2.5.4.1 Điều khiển vị trí ...................................................................................... 18 
 2.5.4.2 Điều khiển tốc độ ................................................................................... 19 
 2.5.4.3 Điều khiển Mômen ................................................................................. 19 
 2.5.5 Các lệnh điều khiển trong khối motion......................................................... 20 
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ ................................................................ 22 
 3.1 YÊU CẦU THIẾT KẾ ........................................................................................ 22 
 3.2 MÔ TẢ HỆ THỐNG ........................................................................................... 22 
 3.3 THIẾT KẾ PHẦN CƠ KHÍ ............................................................................. 23 
 3.3.1 Chọn băng tải ................................................................................................ 23 
 3.3.2 Chọn khung sườn .......................................................................................... 23 
 3.3.3 Chọn mâm xoay ............................................................................................ 24 
 3.3 THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN .................................................................................... 25 
 3.3.1 Sơ đồ khối của hệ thống ............................................................................... 25 
 3.3.2 Lựa chọn thiết bị cho hệ thống ..................................................................... 26 
 3.3.2.1 Khối điều khiển PLC S7 - 1200 ............................................................. 26 
 3.3.2.2 Khối nguồn ............................................................................................. 27 
 3.3.2.3 Khối nút nhấn ......................................................................................... 28 
 3.3.2.4 Đèn báo ................................................................................................... 29 
 3.3.2.5 Thiết bị đóng ngắt Relay ........................................................................ 30 
 3.3.2.6 Khối chiết rót .......................................................................................... 31 
 3.3.2.7 Khối đóng nắp ........................................................................................ 32 
 3.3.2.8 Khối dán nhãn ........................................................................................ 35 
 3.3.2.9 Khối phân loại ........................................................................................ 36 
 3.3.2.10 Khối mâm xoay .................................................................................... 39 
 vii 
 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 
 3.4 SƠ ĐỒ MẠCH ĐỘNG LỰC ............................................................................. 44 
 3.4.1 Sơ đồ mạch động lực Driver servo ............................................................... 44 
 3.4.2 Sơ đồ mạch động lực động cơ ...................................................................... 45 
 3.5 SƠ ĐỒ KẾT NỐI HỆ THỐNG ........................................................................... 45 
 3.6 SƠ ĐỒ KẾT NỐI PLC VỚI DRIVER SERVO ................................................. 46 
CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG ....................................................................... 47 
 4.1 GIỚI THIỆU ....................................................................................................... 47 
 4.2 THI CÔNG HỆ THỐNG .................................................................................... 47 
 4.2.1 Thi công phần cơ khí .................................................................................... 48 
 4.2.1.1 Thi công hệ thống khí nén ...................................................................... 48 
 4.2.1.2 Thi công hệ thống mâm xoay ................................................................. 49 
 4.2.2 Thi công phần điện ....................................................................................... 49 
 4.3 LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT...................................................................................... 51 
 4.4 ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT ........................................................................... 53 
 4.4.1 Viết chương trình điều khiển ........................................................................ 53 
 4.4.2 Thiết kế giao diện giám sát ........................................................................... 59 
CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ - NHẬN XÉT ....................................................................... 61 
 5.1 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ................................................................................. 61 
 5.2 KẾT QUẢ THỰC HIỆN ..................................................................................... 61 
 5.2.1 Kết quả phần cứng ........................................................................................ 61 
 5.2.2 Kết quả phần chiết rót ................................................................................... 62 
 5.2.3 Kết quả phần giám sát ................................................................................... 63 
CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ............................................. 64 
 6.1 KẾT LUẬN ......................................................................................................... 64 
 6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ...................................................................................... 64 
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................ 65 
PHỤ LỤC ..................................................................................................................... 66 
 viii