Đồ án Ứng dụng plc điều khiển và giám sát trạm lắp đặt phôi

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 ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH ----o0o---- Tp. HCM, ngày 07 tháng 01 năm 2019 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Kiều Minh Thiện MSSV: 14141299 Phạm Thanh Tuấn MSSV: 14141354 Chuyên ngành: Điện tử Công nghiệp Mã ngành: 141 Hệ đào tạo: Đại học chính quy Mã hệ: 1 Khóa: 2014 Lớp: 14141DT3A I. TÊN ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG PLC ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁ

pdf100 trang | Chia sẻ: huong20 | Ngày: 13/01/2022 | Lượt xem: 346 | Lượt tải: 0download
Tóm tắt tài liệu Đồ án Ứng dụng plc điều khiển và giám sát trạm lắp đặt phôi, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
ÁT TRẠM LẮP ĐẶT PHÔI II. NHIỆM VỤ 1. Các số liệu ban đầu: Các tài liệu về PLC, các module, thiết bị. Mô hình mẫu trạm lắp đặt phôi lấy từ nguồn Internet. 2. Nội dung thực hiện: Tìm hiểu về PLC Mitsubishi dòng A, tìm hiểu về mô hình thủy lực khí nén. Tìm hiểu về các loại mô hình trạm lắp đặt phôi và lựa chọn mô hình. Lắp đặt phần cứng mô hình sau khi đã lựa chọn. Viết chương trình chạy mô hình điều khiển và giám sát trạm lắp đặt phôi. Hoàn thành mô hình. Đánh giá kết quả thực hiện. III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 01/10/2018 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 07/01/2019 V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: ThS. Trần Văn Sỹ CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM. ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 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 ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH ----o0o---- Tp. HCM, ngày 07 tháng 01 năm 2019 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Kiều Minh Thiện Lớp: 14141DT3A .......................................................... MSSV: 14141299 Họ tên sinh viên 2: Phạm Thanh Tuấn Lớp: 14141DT3A .......................................................... MSSV: 14141354 Tên đề tài: Ứng dụng PLC điều khiển và giám sát mô hình trạm lắp đặt phôi. Xác nhận Tuần/ngày Nội dung GVHD 1-6/10 Chọn đề tài 07-13/10 Viết đề cương chi tiết 14-20/10 Tìm hiểu mô hình lắp đặt phôi thực tế 21-25/10 Tìm hiểu sơ lược về khí nén 26-31/10 Tìm hiểu về PLC và các module 1/11-20/11 Tiến hành lắp đặt phần cứng 21-27/11 Viết code thực hiện chương trình 28/11-15/12 Chạy thử nghiệm mô hình và chỉnh sửa 16/12-20/12 Thiết kế giao diện trên GT Designer 3 21/12-7/1 Viết báo cáo GV HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ và tên) Ths. Trần Văn Sỹ LỜI CAM ĐOAN Chúng tôi – Kiều Minh Thiên và Phạm Thanh Tuấn cam đoan đây là công trình nghiên cứu của chúng tôi dưới sự hướng dẫn của Th.S Nguyễn Văn Sỹ. Các số liệu, kết quả nêu trong ĐATN là trung thực và không được sao chép từ bất cứ công trình nào khác. SV thực hiện đề tài Kiều Minh Thiện Phạm Thanh Tuấn i LỜI CẢM ƠN Tập thể nhóm xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong bộ môn Điện Tử Công Nghiệp đã trang bị cho chúng em kiến thức và giúp đỡ chúng em giải quyết những khó khăn trong quá trình làm đồ án. Đặc biệt chúng em xin chân thành cảm ơn Thầy Trần Văn Sỹ đã tận tình giúp đỡ trong quá trình lựa chọn đề tài và hỗ trợ chúng em trong quá trình thực hiện. Nhóm xin được phép gửi đến thầy lòng biết ơn và lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất. Kiến thức và cái tâm nghề nghiệp của thầy đã không những giúp đỡ nhóm em hoàn thành đồ án tốt nghiệp mà còn là tấm gương sáng để nhóm em noi theo. Cuối cùng, mặc dù đã cố gắng hoàn thành nhiệm vụ đề tài đặt ra và đảm bảo thời hạn nhưng do kiến thức còn hạnchắc hẹp chắn sẽ không tránh khỏi những sai sót, mong Thầy/cô và các bạn sinh viên thông cảm. Nhóm mong nhận được những lời ý kiến của Thầy/cô và các bạn sinh viên. Nhóm chân thành cảm ơn!!! SV thực hiện đồ án Kiều Minh Thiện Phạm Thanh Tuấn ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................. i LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................. ii MỤC LỤC ..................................................................................................................... iii MỤC LỤC HÌNH ........................................................................................................ viii MỤC LỤC BẢNG .......................................................................................................... xi TÓM TẮT ........................................................................................................................ 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI ....................................................................... 1 1.1 Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu .................................................................. 1 1.2 Mục đích đề tài ................................................................................................ 1 1.3 Nhiệm vụ và giới hạn của đề tài ...................................................................... 1 1.3.1 Nhiệm vụ ..................................................................................................... 1 1.3.2 Giới hạn ....................................................................................................... 2 1.4 Phương pháp nghiên cứu ................................................................................. 2 1.5 Tóm tắt đề tài ................................................................................................... 2 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ................................................................................ 3 2.2.1 Giới thiệu chung về PLC ................................................................................. 3 2.1.1 Tổng quan về PLC .......................................................................................... 3 2.1.1.1 Định nghĩa ............................................................................................... 3 2.1.1.2 Cấu tạo ..................................................................................................... 3 2.1.2 Đặc điểm và vai trò của PLC .......................................................................... 4 2.1.2.1 Đặc điểm .................................................................................................. 4 2.1.2.2 Vai trò ...................................................................................................... 5 2.1.3 PLC dòng A của hãng Mitsubishi .................................................................. 5 2.1.3.2 Những tính năng chính ............................................................................ 7 2.1.2.3 Dãy sản phẩm .......................................................................................... 7 iii 2.1.2.4 Các loại bộ nhớ ........................................................................................ 9 2.2 Hệ thống khí nén ............................................................................................. 9 2.2.1 Nguồn khí nén ............................................................................................. 9 2.2.1.1 Máy nén khí .......................................................................................... 9 2.2.1.2 Bình trích chứa nén khí ...................................................................... 10 2.2.2 Các phần tử mạch điều khiển .................................................................... 11 2.2.2.1 Van đảo chiều ........................................................................................ 11 2.2.2.2 Van tiết lưu ............................................................................................ 12 2.3 Biến tần .......................................................................................................... 15 2.3.1 Tìm hiểu về biến tần .................................................................................. 15 2.3.2 Nguyên lý hoạt động của biến tần ............................................................. 15 2.3.3 Các tham số cài đặt ................................................................................... 16 2.4 Relay trung gian (Rơ le) ................................................................................ 17 2.4.1 Khát quát về Relay .................................................................................... 17 2.4.2 Nguyên lý hoạt động ................................................................................. 18 2.5 Cảm biến quang ............................................................................................. 19 2.5.1 Giới thiệu về cảm biến quang ................................................................... 19 2.5.2 Nguyên lý hoạt động ................................................................................. 19 2.5.3 Điều chỉnh độ nhạy của cảm biến quang .................................................. 21 2.6 Băng tải .......................................................................................................... 22 2.7 Động cơ xoay chiều 3 pha quay băng tải ...................................................... 23 2.7.1 Giới thiệu về động cơ ................................................................................ 23 2.7.2 Nguyên lý hoạt động ................................................................................. 24 2.8 Domino .......................................................................................................... 24 2.9 Nguồn cung cấp ............................................................................................. 25 2.9.1 Nguồn xoay chiều ..................................................................................... 25 2.9.2 Nguồn một chiều ....................................................................................... 26 iv CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÔ HÌNH ............................................... 27 3.1 Giới thiệu ............................................................................................................. 27 3.2 Thiết kế sơ đồ khối .............................................................................................. 28 3.3 Thiết kế và thi công các trạm trong hệ thống ...................................................... 29 3.3.1 Trạm Master ................................................................................................. 29 3.3.1.1 Các module có trong trạm master .......................................................... 29 3.3.1.2 Thông số kỹ thuật của các module ........................................................ 30 3.2.1.3 Thiết kế trạm master .............................................................................. 32 3.3.2 Trạm điều khiển ............................................................................................ 33 3.3.2.1 Các module có trong trạm điều khiển ................................................... 33 3.3.2.2 Thông số kỹ thuật của các module ........................................................ 33 3.3.2.3 Thiết kế trạm điều khiển ........................................................................ 35 3.3.3 Trạm giám sát ............................................................................................... 36 3.3.4 Băng tải ......................................................................................................... 39 3.3.4.1 Cơ cấu truyền động băng tải. ................................................................. 39 3.3.4.2 Cơ cấu động cơ kéo băng tải ................................................................. 40 3.3.5 Trạm gắp phôi ............................................................................................... 40 3.3.5.1 Các cơ cấu có trong trạm gắp phôi ........................................................ 40 3.3.5.1.1 Cơ cấu cánh tay quay gắp phôi: ................................................... 40 3.3.5.1.2 Cơ cấu nâng cánh tay xoay gắp phôi ........................................... 42 3.3.5.2 Phác thảo phần cơ khí ............................................................................ 43 3.2.6 Trạm cung cấp phôi ...................................................................................... 44 3.3.6.1 Các cơ cấu có trong trạm cung cấp phôi ............................................... 44 3.3.6.1.1 Mặt bệ đẩy phôi ............................................................................ 44 3.3.6.1.2 Ống cung cấp phôi ....................................................................... 46 3.3.6.1.3 Cơ cấu đẩy phôi ........................................................................... 46 3.3.7 Thiết kế phần khuôn và phôi ........................................................................ 49 v 3.3.8 Trạm biến tần FR- E500 ............................................................................... 51 3.3.9 Các thiết bị ngoại vi ...................................................................................... 52 3.3.9.1 Động cơ Oriental 4IK25GN-SWM ....................................................... 52 3.3.9.2 Relay trung gian Omron ........................................................................ 53 3.3.9.3 Cảm biến lazer KEYENCE LV-11SA ..................................................... 53 3.3.11 Nguồn ......................................................................................................... 56 3.3.12 Sơ đồ bố trí các trạm trên mô hình ............................................................. 57 CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG ........................................................................ 58 4.1 Giới thiệu ....................................................................................................... 58 4.2 Thi công hệ thống .......................................................................................... 58 4.2.2 Thi công phần mô hình. ............................................................................ 60 4.2.2.1 Thi công phần băng tải ....................................................................... 60 4.2.2.2 Thi công khối cung cấp phôi .............................................................. 61 4.2.2.3 Thi công khối gắp phôi. ...................................................................... 61 4.2.2.4 Thi công khối van điện từ. .................................................................. 62 4.2.2.5 Thi công phần khuôn. ......................................................................... 62 4.2.2.6 Tổng quan mô hình. ............................................................................ 63 4.2.3 Lập trình hệ thống. .................................................................................... 64 4.2.3.1 Yêu cầu hệ thống. ............................................................................... 64 4.2.3.2 Danh sách thiết bị. .............................................................................. 65 4.2.3.3 Lưu đồ thuật toán................................................................................ 65 4.2.3.4 Phần mềm lập trình PLC Mitsubishi. ................................................. 70 4.3 Tài liệu hướng dẫn sử dụng ........................................................................... 79 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ – NHẬN XÉT – ĐÁNH GIÁ ............................................... 80 5.1 Giới thiệu ....................................................................................................... 80 5.2 Kết quả đạt được ............................................................................................ 80 5.2.1 Giao diện giám sát ..................................................................................... 80 vi 5.2.2 Bảng điều khiển ......................................................................................... 81 5.2.3 Kết quả mô hình ........................................................................................ 82 5.3 Nhận xét – đánh giá ....................................................................................... 83 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN .............................................. 84 6.1 Kết luận.......................................................................................................... 84 6.2 Hướng phát triển ............................................................................................ 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 85 vii MỤC LỤC HÌNH Hình 2. 1 Cấu trúc cơ bản của PLC ................................................................................. 4 Hình 2. 2 Lịch sử phát triển của các dòng PLC Mitsubishi ............................................ 6 Hình 2. 3 Máy nén khí ................................................................................................... 10 Hình 2. 4 Bình lọc khí ................................................................................................... 11 Hình 2. 5 Van 5/2 .......................................................................................................... 11 Hình 2. 6 Hình ảnh van điện từ thực tế ......................................................................... 12 Hình 2. 7 Hình ảnh van tiết lưu ..................................................................................... 12 Hình 2. 8 Xi lanh kẹp Artac ........................................................................................... 13 Hình 2. 9 Xi lanh xoay .................................................................................................. 14 Hình 2. 10 Xi lanh 1 tia ................................................................................................. 14 Hình 2. 11 Xi lanh 2 tia ................................................................................................. 14 Hình 2. 12 Sơ đồ nguyên lý biến tần cơ bản ................................................................. 15 Hình 2. 13 Biến tần Mitsubishi E500 ............................................................................ 17 Hình 2. 14 Relay trung gian thực tế .............................................................................. 18 Hình 2. 15 Mô tả hoạt động cảm biến quang ................................................................ 19 Hình 2. 16 Lượng ánh sáng nhận về sẽ được chuyển tỉ lệ thành tín hiệu điện áp (hoặc dòng điện) và sau đó được khuếch đại. ......................................................................... 20 Hình 2. 17 Sensor xuất tín hiệu ra báo có vật nếu mức điện áp lớn hơn mức ngưỡng . 20 Hình 2. 18 Băng tải ngoài thực tế .................................................................................. 23 Hình 2. 19 Động cơ 3 pha cỡ nhỏ .................................................................................. 23 Hình 2. 20 Domino công nghiệp ................................................................................... 24 Hình 2. 21 Mô tả điện áp ............................................................................................... 25 Hình 2. 22 Nguồn 24V DC 10 ....................................................................................... 26 Hình 3. 1 Sơ đồ khối của hệ thống ................................................................................ 28 Hình 3. 2 Sơ đồ nguyên lý module A1SH42 ................................................................. 32 Hình 3. 3 Sơ đồ chân nút nhấn ...................................................................................... 33 Hình 3. 4 Sơ đồ chân đèn .............................................................................................. 34 Hình 3. 5 Sơ đồ chân công tắc xoay 2 vị trí .................................................................. 35 Hình 3. 6 Bản vẽ thiết kế trạm điều khiển (35x24cm) .................................................. 35 Hình 3. 7 Mô hình trạm điều khiển ............................................................................... 36 Hình 3. 8 Một bên của bộ khớp nối giữa băng tải và động cơ ...................................... 39 viii Hình 3. 9 Mặt chiếu đứng của khung băng tải .............................................................. 39 Hình 3. 10 Dây đai đã được kết nối vô khớp nối .......................................................... 40 Hình 3. 11 Mô phỏng 3D cơ cấu kéo của động cơ ........................................................ 40 Hình 3. 12 Bản vẽ cánh tay quay ................................................................................... 42 Hình 3. 13 Khớp nối giữa xi lanh đẩy và xoay .............................................................. 42 Hình 3. 14 Cánh tay quay gắp phôi ............................................................................... 43 Hình 3. 15 Tay gắp ........................................................................................................ 43 Hình 3. 16 Cơ cấu nâng tay gắp phôi ............................................................................ 44 Hình 3. 17 Bản vẽ mặt bệ đẩy phôi. .............................................................................. 45 Hình 3. 18 Bản vẽ ống cung cấp phôi ........................................................................... 46 Hình 3. 19 Bản vẽ cơ cấu đẩy phôi ................................................................................ 47 Hình 3. 20 Mặt bệ đẩy phôi ........................................................................................... 47 Hình 3. 21 Ống cung cấp phôi ....................................................................................... 48 Hình 3. 22 Cơ cấu đẩy phôi ........................................................................................... 49 Hình 3. 23 Cơ cầu chặn khuôn bằng 2 xi lanh .............................................................. 49 Hình 3. 24 Biến tần Mitsubishi FR-E500 ...................................................................... 51 Hình 3. 25 Động cơ OM 4IK25GN-SWM .................................................................... 52 Hình 3. 26 Cụm relay trung gian ................................................................................... 53 Hình 3. 27 Cụm cảm biến .............................................................................................. 53 Hình 3. 28 Sơ đồ đấu nối đường khi van điện từ .......................................................... 55 Hình 3. 29 Nguồn 24VDC-10A ..................................................................................... 56 Hình 3. 30 Sơ đồ bố trí trên mô hình ............................................................................. 57 Hình 4. 1 Sơ đồ điện toàn hệ thống ............................................................................... 59 Hình 4. 2 Mô hình băng tải sau khi hoàn tất ................................................................. 60 Hình 4. 3 Mô hình cung cấp phôi .................................................................................. 61 Hình 4. 4 Mô hình khối gắp phôi .................................................................................. 61 Hình 4. 5 Khối van điện từ ............................................................................................ 62 Hình 4. 8 Khuôn sau khi gia công ................................................................................. 62 Hình 4. 9 Mô hình phôi thực tế ..................................................................................... 63 Hình 4. 10 Toàn bộ mô hình sau khi được lắp ráp ........................................................ 63 Hình 4. 11 Lưu đồ chương trình chính .......................................................................... 66 Hình 4. 12 Lưu đồ chế độ tự động ................................................................................. 67 ix Hình 4. 13 Lưu đồ chương trình con chạy tay............................................................... 68 Hình 4. 14 Lưu đồ chương trình con gắp phôi đợt 2..................................................... 69 Hình 4. 15 Lưu đồ chương trình con gắp phôi .............................................................. 70 Hình 4. 16 Giao diện chính phần mềm .......................................................................... 71 Hình 4. 17 Giao diện tạo dự án mới .............................................................................. 71 Hình 4. 18 Giao diện chon các loại PLC ....................................................................... 72 Hình 4. 19 Giao diện lập trình ....................................................................................... 72 Hình 4. 20 Cài đặt setup cách liên kết với PLC ............................................................ 73 Hình 5. 1 Giao diện màn hình giám sát ......................................................................... 80 Hình 5. 2 Màn hình chính giao diện giám sát ............................................................... 81 Hình 5. 3 Bảng điều khiển sau khi đã thi công xong ..................................................... 81 Hình 5. 4 Phôi đã được xi lanh đẩy ra chờ .................................................................... 82 Hình 5. 5 Phôi được xi lanh kẹp gắp đi ......................................................................... 82 Hình 5. 6 Phôi được đưa đến vị trí khuôn ..................................................................... 83 x MỤC LỤC BẢNG Bảng 2. 1 Các Module CPU ............................................................................................ 7 Bảng 2. 2 Các Module nguồn cung cấp ........................................................................... 7 Bảng 2. 3 Các module ngõ vào ........................................................................................ 8 Bảng 2. 4 Các module ngõ ra .......................................................................................... 8 Bảng 2. 5 Bảng tham số cài đặt biến tần Mitsubishi FR-E500 ..................................... 17 Bảng 2. 6 Set up cảm biến ............................................................................................. 22 Bảng 3. 1 Module A1SJHCPU ...................................................................................... 30 Bảng 3. 2 Module A1SH42 ........................................................................................... 30 Bảng 3. 3 Sơ đồ chân module A1SH42 ......................................................................... 31 Bảng 3. 4 Thiết bị nút nhấn ........................................................................................... 33 Bảng 3. 5 Thiết bị đèn ................................................................................................... 34 Bảng 3. 6 Thiết bị công tắc xoay 2 vị trí ....................................................................... 34 Bảng 3. 7 Thông số kỹ thuật biến tần FR-E500 ............................................................ 52 Bảng 3. 8 Chức năng chân của biến tần ........................................................................ 52 Bảng 3. 9 Thông số kỹ thuật động cơ ............................................................................ 53 Bảng 3. 10 Thông số relay ............................................................................................. 53 Bảng 3. 11 Thông số cảm biến lazer ............................................................................. 54 Bảng 3. 12 Thông số cảm biến lazer ............................................................................. 55 Bảng 4. 1 Danh sách thiết bị .......................................................................................... 65 xi CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÓM TẮT Ngày nay, trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa của đất nước thì vaitrò của tự động hóa được xemlà một trong những lĩnh vực chủ đạo nhận được sự quan tâm lớn. Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, tự động hóa ngày nay không chỉ gói gọn ở một ngành như cơ khí, điện, điện tử, tin học Mà là sự kết hợp hài hòa của tất cả các ngành trên. Chính sự kết hợp hài hòa đó tự động hóa đã đạt được nhiều thành tích cao. Hãng Festo (Đức) đã chế tạo ra mô hình trạm MPS (Modular Production System). Trạm MPS là một hệ thống gồm có 9 trạm, nó là một quá trình sản xuất gia công có tính chất liên tục, từ việc cấp phôi, gia công, lắp rắp đến phân loại sản phẩm, gắn liền với quá trình sản xuất trên thực tế. Trạm MPS là sự kết hợp hài hòa giữa điện, điện tử,cơ khí, tin học, thủy lực, khí nén và kỹ thuật lập trình PLC mô phỏng và giám sát Với những ưu điểm trên nhóm thực hiện chọn đề tài “Ứng dụng PLC điều khiển và giám sát mô hình trạm lắp đặt phôi” để nghiên cứu, mở rộng và trau dồi kiến thức chuyên ngành. Trong đề tài trên nhóm sẽ nghiên cứu về một phần của hệ thống trạm MPS để thiết kế hệ thống lắp đặt phôi điều bằng PLC kết hợp phần mềm GT Designer 3 để giám sát trạng thái của hệ thống. BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu Trong bối cảnh khoa học công nghệ ngày càng phát triển, tự động hóa cũng là lĩnh vực được chú trọng phát triển và luôn giữ một vai trò quan trọng trong sản xuất công nghiệp. Đòi hỏi tay nghề kỹ sư ngày càng cao, hiểu biết sâu rộng về nhiều lĩnh vực điện, điện tử, cơ khí, tin học, thủy lực, khí nén. Để tiếp cận với những với những lĩnh vực đó nhóm đã chọn thiết kế một phần của hệ thống MPS. 1.2 Mục đích đề tài Khảo sát hệ thống MPS và... 3. 3 Sơ đồ chân module A1SH42 BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 31 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÔ HÌNH Hình 3. 2 Sơ đồ nguyên lý module A1SH42 3.2.1.3 Thiết kế trạm master BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 32 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÔ HÌNH 3.3.2 Trạm điều khiển Bài toán đặt ra trong mô hình này là có thể điều khiển mô hình từ các thiết bị như là nút nhấn, swich, đèn hiển thị báo tình trạng hoạt động. Từ yêu cầu đặt ra thì nhóm em đã lựa chọn những thiết bị để có thể thiết kế khối điều khiển gồm: 3.3.2.1 Các module có trong trạm điều khiển Nút nhấn Công tắc xoay 2 vị trí Đèn báo hiển thị 3.3.2.2 Thông số kỹ thuật của các module Đặc điểm Hình ảnh Điện áp: 24VDC Dòng điện tiếp điểm ( max ) : 5A Số tiếp điểm : 1NO/1NC Bảng 3. 4 Thiết bị nút nhấn Hình 3. 3 Sơ đồ chân nút nhấn BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 33 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÔ HÌNH Đặc điểm Hình ảnh Điện áp: 24VDC Dòng điện tiếp điểm : <20mA Số tiếp điểm : 1NO Bảng 3. 5 Thiết bị đèn Hình 3. 4 Sơ đồ chân đèn Đặc điểm Hình ảnh Điện áp: 600V Dòng điện tiếp điểm : 40A Số tiếp điểm : 1NO/1NC Bảng 3. 6 Thiết bị công tắc xoay 2 vị trí BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 34 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÔ HÌNH Hình 3. 5 Sơ đồ chân công tắc xoay 2 vị trí 3.3.2.3 Thiết kế trạm điều khiển Hình 3. 6 Bản vẽ thiết kế trạm điều khiển (35x24cm)  Với yêu cầu như nhóm em đã đặt ra bảng điều khiển gồm các nút nhấn, công tắc gạt, các đèn hiển thị trạng thái hoạt động của hệ thống. Nhóm em vẽ bản thiết kế của bảng điều khiển như hình 3.6 bảng điều khiển có diện tích là 35x24cm. Trên bảng có đầy đủ các đèn, nút, công tắc gạt, các số liệu của từng nút hoặc đèn nhóm BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 35 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÔ HÌNH chúng em đều đo trên thiết bị thực để thiết kế bản vẽ này và sau đó đem đi gia công trên mặt mica. Hình 3. 7 Mô hình trạm điều khiển 3.3.3 Trạm giám sát Trong phần này là các bước để thiết kế giao diện HMI một cách ngắn gọn, để biết đầy đủ và chi tiết các thao tác phần mềm GT Designer3  tài liệu tham khảo [4]. Màn hình giới thiệu: chứa thông tin tên trường, khoa, đề tài, giáo viên hướng dẫn, nhóm sinh viên thực hiện và một nút để dẫn đến màn hình giám sát. B1: tạo 1 new screen đặt tên là “màn hình giới thiệu”. B2: Sử dụng Text để ghi các thông tin vào màn hình. BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 36 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÔ HÌNH B3: tạo một nút BẢNG ĐIỀU KHIỂN để vào trang chính sử dụng Go To Screen Switch: Double click vào nút vừa tạo chon trang màn hình muốn chuyển đến -> click “OK”. BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 37 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÔ HÌNH Giao diện màn hình chính Màn hình giám sát gồm: Nút nhấn để di chuyên về màn hình chính. Một Numberical Display: hiển thị số phôi đã hoàn thành. Một Numberical Input: nhập số phôi muốn sản xuất. Các đèn hiển thị trạng thái hoạt động của các thiết bị. BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 38 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÔ HÌNH 3.3.4 Băng tải 3.3.4.1 Cơ cấu truyền động băng tải.  Cơ cấu truyền động băng tải nhằm di chuyển những vật từ nơi sản xuất đến vị trí mình mong muốn một cách dễ dàng nhất. Cơ cấu truyền động băng tải được kéo bởi 1 động cơ 3 pha có thể điều chỉnh tốc độ bằng biến tần. Sau đây nhóm em sẽ thiết kế phần khung băng tải và khớp nối giữa động cơvà trục kéo của băng tải .Vì phần khuôn được gia công với độ rộng 90mm nên phần độ rộng của khung băng tải phải có độ rộng tương đương như vậy. Sau đây là bản vẽ đã phác họa trên phần mềm: Hình 3. 8 Một bên của bộ khớp nối giữa băng tải và động cơ Hình 3. 9 Mặt chiếu đứng của khung băng tải BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 39 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÔ HÌNH 3.3.4.2 Cơ cấu động cơ kéo băng tải Hình 3. 10 Dây đai đã được kết nối vô khớp nối Hình 3. 11 Mô phỏng 3D cơ cấu kéo của động cơ 3.3.5 Trạm gắp phôi 3.3.5.1 Các cơ cấu có trong trạm gắp phôi 3.3.5.1.1 Cơ cấu cánh tay quay gắp phôi: Cơ cấu này chịu trách nhiệm là mặt gắn giữa xi lanh xoay và xi lanh tay gắp phôi. Sau khi đo đạc ở các thiết bị xi lanh khí nén có sẵn, đo đặc khoảng cách từ phần cấp phôi cho tới phần vị trí khuôn thực tế là 230mm. Phần tay quay nhóm chúng em thiết BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 40 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÔ HÌNH kế phần nối với xi lanh xoay có dạng hình tròn bán kính 55mm để có thể tạo lực đỡ nhiều hơn nếu thiết kế bằng với mặt xi lanh thực tế thì lực đỡ giữa khớp nối xi lanh xoay sẽ khó đỡ được xi lanh tay gắp và sẽ làm cong tay quay. Tay quay được thiết kế dài hơn, không chỉ từ phần xi lanh xoay tới bộ phận cấp phôi mà dài hơn 120mm để tạo độ thăng băng cho tay quay, giúp tay quay không bị cong. Phần cuối tay quay có thiết kế một lỗ để có thể luồn ống khí, tạo cho mô hình thẩm mỹ hơn. Sau đây là phần thiết kế của nhóm em. BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 41 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÔ HÌNH Hình 3. 12 Bản vẽ cánh tay quay 3.3.5.1.2 Cơ cấu nâng cánh tay xoay gắp phôi Do phải kết hợp giữa 2 xi lanh đẩy và xoay nên nhóm em thiết kế một khớp nối giữa 2 xi lanh. Sau khi đo đạc trên thực tế thì có bản vẽ như sau : Hình 3. 13 Khớp nối giữa xi lanh đẩy và xoay BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 42 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÔ HÌNH 3.3.5.2 Phác thảo phần cơ khí Hình 3.14 Cánh tay quay Hình 3.15 Tay gắp phôi BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 43 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÔ HÌNH Hình 3. 16 Cơ cấu nâng tay gắp phôi 3.2.6 Trạm cung cấp phôi 3.3.6.1 Các cơ cấu có trong trạm cung cấp phôi 3.3.6.1.1 Mặt bệ đẩy phôi Mặt bệ đẩy phôi được thiết kế dùng để đẩy phôi đã có sẵn trên ống phôi ra vị trí đặt trước chờ tay gắp phôi, gắp đưa đến khuôn trên băng tải. Nhóm chúng em có thiết kê một đường ray có độ rộng 26mm để đặt vừa phôi. Phôi sẽ được di chuyển trên đường ray này làm tăng độ chính xác, không bị chệch đi đường khác. Sau khi đo đạc kích thước xi lanh, phôi thực tế thì nhóm em đã thiết kế mặt bệ đẩy phôi như bản vẽ sau đây. BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 44 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÔ HÌNH Hình 3. 17 Bản vẽ mặt bệ đẩy phôi. BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 45 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÔ HÌNH 3.3.6.1.2 Ống cung cấp phôi  Phôi được thiết kế với đường kính hình tròn là 27mm, chiều cao 35mm. Nên phần ống cấp phôi nhóm em thiết kế tương tự như vậy để cóthể đặt vừa phôi. Hình 3. 18 Bản vẽ ống cung cấp phôi 3.3.6.1.3 Cơ cấu đẩy phôi  Cơ cấu đảy phôi làm nhiệm vụ khi có tín hiệu cảm biến thì cơ cấu này gắn vào một xi lanh đẩy để đẩy phôi trong ống đựng phôi ra vị trí ngoài để chờ phần gắp phôi. Vì khi đẩy ra phải giữ những phôi còn lại trong ống cấp phôi nên phần cơ cấu phải cao bằng phần phôi đã được thiết kế để đảm bảo không bị đẩy nhầm phôi. Phần đầu cơ cấu đẩy phôi được thiết kế cong theo phôi để có thể ôm trọn phôi tránh việc bị đẩy nhầm. Dưới đây là bản phác họa của nhóm em sau khi đã đo đặc thực thế. BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 46 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÔ HÌNH Hình 3. 19 Bản vẽ cơ cấu đẩy phôi 3.3.6.2 Phác thảo phần cơ khí Hình 3. 20 Mặt bệ đẩy phôi BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 47 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÔ HÌNH Hình 3. 21 Ống cung cấp phôi BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 48 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÔ HÌNH Hình 3. 22 Cơ cấu đẩy phôi Hình 3. 23 Cơ cầu chặn khuôn bằng 2 xi lanh 3.3.7 Thiết kế phần khuôn và phôi  Phần khuôn và phôi nhóm em tự thiết kế để phù hợp với các vật dụng có sẵn ngoài thị trường. Như phần phôi vì nếu mang đi đặt gia công như thiết kế thì giá cả rất mắc vì đồ án dùng để nghiên cứu và làm mô hình số lượng đặt ít nên nhóm chúng em đã thiết kế bản vẽ như các vật dụng có sẵn như phôi.  Phần khuôn để đặt phôi nhóm em thiết bản dựa vào số liệu của phôi sẵn cóđể tạo hình thành khuôn. BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 49 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÔ HÌNH Hình 3. 24 Bản vẽ khuôn Hình 3. 25 Bản vẽ phôi BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 50 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÔ HÌNH 3.3.8 Trạm biến tần FR- E500 Hình 3. 26 Biến tần Mitsubishi FR-E500 Cầu trục và các máy nâng hạ, băng chuyền, máy nén khí, Ứng dụng của biến tần máy đùn ép, máy cuộn, hệ thống nhà kho tự động, máy Mitsubishi FR-E500 nhấn chòm và các máy cần tính năng điều khiển vị trí chính xác Nguồn cấp 1 pha 200-240VAC, 50/60Hz; 3 pha 200-240VAC, 50/60Hz 1 pha: 0,1-2,2kW Công suất 3 pha: 0,1 - 15kW 1 pha: 0.8 (0.8) - 11 (10) A Dòng điện 3 pha: 0.8 (0.8) - 60 (57) A Dải tần số 0.2-400Hz 200%hoặc hơn tại 0.5 Hz khi từ tính điều khiển vector từ Momen khởi động thông được nâng cao. Khả năng quá tải 150%/ 60 giây, 200%/ 3 giây Phanh hãm - Analog Ngõ vào Digital Open collector hở Ngõ ra Relay Động cơ, quá dòng tức thời, quá tải, quá áp, thấp áp, mất Chức năng bảo vệ áp, quá nhiệt, quá nhiệt điện trở phanh, ngăn chặn sụt Thiết lập tối đa, tối thiểu tần số, lựa chọn đầu vào rơ le Chức năng chính nhiệt BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 51 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÔ HÌNH Chức năng tự động dò tốc độ động cơ khi mất nguồn sử dụng cảm biến tốc độ Tích hợp sẵn bộ điều khiển PID, liên kết máy tính (RS- 485) Hỗ trợ các chuẩn truyền thông PU,USB, Modbus-RTU, Truyền thông Profibus, CC-Link, CAN open và SSCNET III Tiêu chuẩn: Tích hợp sẵn bộ lọc EMC, PLC Thiết bị mở rộng Lựa chọn: Bộ truyền thông, Cáp kết nối, DC reactor, AC reactor, điện trở xả, bộ phanh, bộ điện trở.. Cấp bảo vệ IP00 (Mở lắp biến tần), IP20 (Đóng lắp) Bảng 3. 7 Thông số kỹ thuật biến tần FR-E500 Ký hiệu chân Tên chân Mô tả R / L1, S / L2, Đầu vào nguồn AC Kết nối với nguồn điện thương mại T / L3 ∗ 1 U, V, W Đầu ra biến tần Kết nối động cơ lồng sóc ba pha. Cho nối đất (nối đất) khung máy Nối đất biến tần. Phải được nối đất (nối đất). Bảng 3. 8 Chức năng chân của biến tần 3.3.9 Các thiết bị ngoại vi 3.3.9.1 Động cơ Oriental 4IK25GN-SWM  Vì khối lượng của khuôn và phôi khoảng 500gram, chiều dài băng tải 850mm, độ rộng khuôn 90mm. Và thử nghiệm chạy thử động cơ 25W phù hợp với yêu cầu của đề bài đặt ra nên chúng em đã chọn động cơ Oriental 4LK25GN-SWM để làm động cơ kéo băng tải. Hình 3. 27 Động cơ OM 4IK25GN-SWM BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 52 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÔ HÌNH Dòng sản phẩm Oriental Motor ® Loại động cơ Phanh điện từ - Cảm ứng Công suất ngõ ra 25W (1/30HP) Điện áp (VAC) 3 pha 200/220/230 VAC Tần số 60-50 Hz Lớp cách nhiệt Loại B (266 ° F [130 ° C]) IP bảo vệ IP20 Bảng 3. 9 Thông số kỹ thuật động cơ 3.3.9.2 Relay trung gian Omron Hình 3. 28 Cụm relay trung gian Tên sản phẩm: Rơ le trung gian 8 chân Mã sản phẩm (Model / Code / Part No.): MY2N-GS 24VDC Thương hiệu: Omron Đơn vị tính: Cái Điện áp: 24 VDC Loại: 8 chân dẹp, có đèn Tiếp điểm: DPDT 5A Kiểu lắp đặt: Bắt vít, chân cắm, chân hàn Tiêu chuẩn: ROHS, UL, CSA, IEC, VDE Trọng lượng: 100g Bảng 3. 10 Thông số relay 3.3.9.3 Cảm biến lazer KEYENCE LV-11SA Hình 3. 29 Cụm cảm biến BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 53 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÔ HÌNH Model LV-11SA Type Main unit Main unit/expansion unit Applicable model LV-S61/S41/S41L/S31/S71/S72 Control output NPN open-collector × 2 channels, 40 VDC maximum, 100 mA or les s per output Response time ExceptLV- ULTRA 4 ms S31 SUPER 2 ms TURBO 500 µs FINE 250 µs HSP 80 µs LV-S31standard mode 500 µs LV-S31stan SPED2 2 ms dard mode SPED3 8 ms SPED4 32 ms LV-S31High-speed mode 250 µs Bảng 3. 11 Thông số cảm biến lazer Control input Light emission stop input, external calibr ation, set value bank selection input, or re ceived light intensity shift input Number of interf ULTRA erence preventio n units SUPER TURBO FINE HSP Unit expansion Rating Power voltage 12 to 24 VDC, Ripple (P-P) 10 % or less, Class2*1 Normal 1.5 W or less (62.5 mA or less at 24 V) BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 54 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÔ HÌNH Ratings Power Eco- 1.35 W or less (57.3 mA or less at 24 V) consumption Half Eco- All Environmental Ambient temperature -10 to +55 °C 14 to 131 °F (No freezing)* resistance 2 Vibration resistance 10 to 55 Hz, Double amplitude 1.5 mm 0. 06", 2 hours in each of the X, Y, and Z ax is Material Main unit Main body, cover: Polycarbonate Weight Approx. 80 g (including 2 m 6.6' cable) Bảng 3. 12 Thông số cảm biến lazer 3.3.10 Trạm van điện từ Với yêu cầu đề ra của mô hình cần điều khiển 6 van xy lanh khí nén -> cần 6 van điện từ khí nén để điều khiển đóng mở các xy lanh. Sau khi tìm hiểu về nguyên lý van điện từ khí nén nhóm em đã quyết định sử dụng van điện từ 5/2 1 đầu coil điện. Hình 3. 30 Sơ đồ đấu nối đường khi van điện từ BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 55 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÔ HÌNH 3.3.11 Nguồn Mô hình khi hoạt động tối đa gồm: 3 van điện từ (20W) 24VDC, 2 đèn báo (0.4W) 24VDC từ đó ta tính được dòng tối thiểu để mô hình hoạt động: 2.5A. Từ đó nhóm em chọn nguồn 24VDC-10A: Hình 3. 31 Nguồn 24VDC-10A BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 56 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÔ HÌNH 3.3.12 Sơ đồ bố trí các trạm trên mô hình Hình 3. 32 Sơ đồ bố trí trên mô hình BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 57 CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG 4.1 Giới thiệu Phần này nhóm em sẽ giới thiệu quá trình thi công mô hình, lắp ráp các module để có được hệ thống hoàn thiện, đồng thời hướng dẫn các bước lập trình để có thể đạt được mục tiêu đề ra. Và cuối cùng hướng dẫn sử dụng và qui tắc vận hành hệ thống. 4.2 Thi công hệ thống 4.2.1 Thi công phần điện hệ thống.  Sơ đồ phần điện của hệ thống. BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 58 CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG L N L N com com + Cảm biến khuôn 1 - 24v 24v + Cảm biến khuôn 2 - XL XL XL XL BG XL XL OFF + - 3 4 6 5 TAI 1 2 Cảm biến phôi nhỏ ON AUTO MANU L X X X X X 2 X X X X X X X X X X N 0 0 0 0 0 4 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 LG A B C D E V FG A1SJ HCPU A1SH42 L N Y C 2 Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y 0 O 4 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 24 COM A M V STO STA AUT MAN P RT O U 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 8 8 8 8 8 8 8 3 4 3 4 3 4 3 4 3 4 3 4 3 4 Relay 24v Relay 24v Relay 24v Relay 24v Relay 24v Relay 24v Relay 24v 14 chân 14 chân 14 chân 14 chân 14 chân 14 chân 14 chân 4 4 4 4 4 4 4 VAN U L - - - - - - 1 ĐIỆN Biế V L M + + + + + + 2 T n tầ W L n E n 3 720 ST F SD 24 COM L N Hình 4. 1 Sơ đồ điện toàn hệ thống BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 59 CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG 4.2.2 Thi công phần mô hình. 4.2.2.1 Thi công phần băng tải Hình 4. 2 Mô hình băng tải sau khi hoàn tất BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 60 CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG 4.2.2.2 Thi công khối cung cấp phôi Hình 4. 3 Mô hình cung cấp phôi 4.2.2.3 Thi công khối gắp phôi. Hình 4. 4 Mô hình khối gắp phôi BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 61 CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG 4.2.2.4 Thi công khối van điện từ. Hình 4. 5 Khối van điện từ 4.2.2.5 Thi công phần khuôn. Hình 4. 6 Khuôn sau khi gia công BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 62 CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG Hình 4. 7 Mô hình phôi thực tế 4.2.2.6 Tổng quan mô hình. Hình 4. 8 Toàn bộ mô hình sau khi được lắp ráp BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 63 CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG 4.2.3 Lập trình hệ thống. 4.2.3.1 Yêu cầu hệ thống.  Với hệ thống như sơ đồ khối hình 3.1:  Có các thiết bị ngoại vi như sau : + Khối điều khiển gồm: Nút ON, nút OFF, nút chặn phôi 1, nút chăn phôi 2, nút đẩy phôi, nút băng tải, nút đẩy trục, nút xoay trục, nút gắp phôi, swich gạt auto và manual, đèn start, đèn auto, đèn stop. + Khối băng tải gồm: Động cơ 3 pha, biến tần. + Khối cấp phôi: 1 xy lanh đẩy phôi. + Khối gắp phôi: 1 xi lanh đẩy, 1 xi lanh xoay, 1 xi lanh gắp. + Khối chặn khuôn: 1 xi lanh chặn khuôn 1, 1 xi lanh chặn khuôn 2. + Khối cảm biến: 1 cảm biến phát hiện phôi nhỏ, 1 cảm biến phát hiện khuôn ở vị trí 1, 1 cảm biến phát hiện khuôn ở vị trí 2.  Yêu cầu :  Khi gạt swich về chế độ auto đèn auto sáng, đèn stop sáng. Cho phép nhập số khuôn muốn sản xuất. Khi nhấn ON động cơ chạy dưới sự điều khiển tốc độ bởi biến tần, xi lanh chặn ở vị trí 1 được tác động . Khi cảm biến phát hiện khuôn ở vị trí 1 có tín hiệu thì  Động cơ dừng, xi lanh chặn khuôn ngừng hoạt động  xi lanh đẩy phôi hoạt động  khi cảm biến phôi nhỏ có tín hiệu thì khối gắp phôi hoạt động. Sau khi đã gắp phôi vào khuôn  động cơ tiếp tục hoạt động, xi lanh chặn khuôn 2 được tác động  khi cảm biến phát hiện khuôn 2 có tín hiệu thì động cơ dừng hoạt động, xi lanh chặn khuôn 2 dừng  xi lanh đẩy phôi hoạt động  khi cảm biến phát hiện phôi nhỏ có tín hiệu thì khối gắpphôi hoạt động. Sau khi đã gắp phôi vào khuôn xong  tiếp tục quay lại như ban đầu cho đến khi số khuôn đặt được bằng với số khuôn sản xuất.  Khi nhấn OFF thì toàn bộ hệ thống ngưng hoạt động.  Giao diện hiển thị trên màn hình HMI thể hiện sự hoạt động của hệ thống.  Khi gạt swich về manual thì đèn manual sáng có thể sử dụng các nút đề điều khiển từng thiết bị một. BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 64 CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG 4.2.3.2 Danh sách thiết bị. THIẾT BỊ ĐỊA CHỈ TÊN Băng tải Y4 Motor Xi lanh chặn khuôn 1 Y5 XL1 Xi lanh chặn khuôn 2 Y6 XL2 Xi lanh đẩy phôi Y0 XL3 Xi lanh kẹp Y2 XL4 Xi lanh xoay Y3 XL5 Xi lanh nâng trục Y1 XL6 Nút on X0 On Nút off X7 Off Nút auto X5 Auto Nút manual X6 Manu Nút băng tải X0C Motor tay Nút xi lanh chặn khuôn 1 X0D Chặn 1 Nút xi lanh chặn khuôn 2 X0E Chặn 2 Nút xi lanh đẩy phôi X8 Đẩy phôi Nút xi lanh kẹp X9 Kẹp phôi Nút xi lanh xoay X0B Xoay trục Nút xi lanh nâng trục X0A Đẩy trục Đèn start Y7 Đèn 1 Đèn stop Y8 Đèn 2 Đèn auto Y9 Đèn 3 Đèn manual Y0A Đèn 4 Cảm biến khuôn 1 X3 CB 1 Cảm biến khuôn 2 X4 CB 2 Cảm biến phôi nhỏ X1 CB 3 Bảng 4. 1 Danh sách thiết bị 4.2.3.3 Lưu đồ thuật toán. Chương trình chính.  Giải thích lưu đồ : + Đầu tiên ta nhập giá trị vào màn hình điều khiển muốn sản xuất bao nhiêu khuôn. + Sau đó ta sẽ kiểm tra muốn chạy chế đệ auto hoặc chế độ bằng tay. BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 65 CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG BẮT Đ U SAI NHẬP GIÁ TRỊ BAN Đ U KI M TRA Đ MANUAL SAI NHẬP GIÁ TRỊ Đ NG Đ NG CHẾ ĐỘ CHẾ ĐỘ TỰ BĂNG TAY ĐỘNG KẾT TH C Hình 4. 9 Lưu đồ chương trình chính Lưu đồ con chế độ tự động.  Giải thích lưu đồ: + Khi nhấn nút On băng tải bắt đầu chạy, xi lanh 1 được tác động để nâng lên chặn phôi. Nếu cảm biến phát hiện vị trí khuôn đã đúng vị trí thì bằng tải sẽ dừng và xi lanh 1 ngừng tác động. + Xi lanh 3 được kích hoạt đẩy phôi ra vị trí gắp. + Khi cảm biến phôi nhỏ phát hiện thì khối gắp phôi hoạt động + Sau khi gắp phôi xong thì khối gắp phôi nhỏ hoạt động. + Kiểm tra nếu nút Off được nhấn từ hệ thống ngừng hoạt động nếu không quay lại ban đầu và làm việc tiếp. BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 66 CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG BEGIN SAI ON Đ NG BĂNG TẢI CHẠY XI LANH 1 NÂNG SAI CẢM BIẾN KHUÔN 1 Đ NG BĂNG TẢI NG NG XI LANH 3 Đ Y PHÔI RA XI LANH 1 HẠ XUỐNG SAI SAI CẢM BIẾN PHÔI NH Đ NG GẮP PHÔI GẮP PHÔI NH Đ T 2 OFF Đ NG END Hình 4. 10 Lưu đồ chế độ tự động Lưu đồ con chế độ bằng tay.  Giải thích lưu đồ: + Nếu có sự tác động từ các nút nhấn bên ngoài như băng tải, chặn 1, chặn 2, đẩy phôi, xi lanh kẹp, xi lanh xoay, xi lanh nâng thì các xi lanh khí đó sẽ được hoạt động + Nếu không có tự tác động thì các xi lanh khí đứng yên. BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 67 CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG BEGIN Sai SAI SAI SAI SAI SAI SAI MOTOR CH N 1 CH N 2 Đ Y PHÔI XI LANH K P XI LANH XOAY XI LANH NÂNG NG NG NG NG NG NG NG BĂNG TẢI XI LANH 1 XI LANH 2 XI LANH 3 XI LANH 4 XI LANH 5 XI LANH 6 CHẠY HOẠT ĐỘNG HOẠT ĐỘNG HOẠT ĐỘNG HOẠT ĐỘNG HOẠT ĐỘNG HOẠT ĐỘNG NG NG NG NG NG NG NG MOTOR CHẶN 1 CHẶN 2 Đ Y PHÔI XI LANH K P XI LANH XOAY XI LANH NÂNG BĂNG TẢI XI LANH 1 XI LANH 2 XI LANH 3 XI LANH 4 XI LANH 5 XI LANH 6 NG NG NG NG NG NG NG NG NG NG NG NG NG NG NG MANUAL SAI END Hình 4. 11 Lưu đồ chương trình con chạy tay Lưu đồ con phần gắp phôi nhỏ đợt 2:  Giải thích lưu đồ: + Sau khi khối gắp phôi hoạt động xong thì tiếp tục cho đợt gắp phôi lần 2. + Băng tải tiếp tục chạy, xi lanh chặn khuôn 2 được tác động, nếu cảm biến phát hiện vị trí thứ 2 của khuôn có tín hiệu thì băng tải ngừng, xi lanh chặn 2 ngừng tác động. Xi lanh đẩy phôi hoạt động. + Nếu cảm biến phôi nhỏ phát hiện phôi thì khối gắp phôi được gọi ra. BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 68 CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG BEGIN BĂNG TẢI CHẠY XI LANH 2 NÂNG LÊN SAI CẢM BIẾN KHUÔN 2 Đ NG BĂNG TẢI NG NG XI LANH 3 Đ Y PHÔI RA XI LANH 2 HẠ XUỐNG SAI CẢM BIẾN PHÔI NH Đ NG KHỐI GẮP PHÔI END Hình 4. 12 Lưu đồ chương trình con gắp phôi đợt 2. Lưu đồ chương trình phần gắp phôi:  Giải thích lưu đồ : + Nếu chương trình này được kích hoạt thì sẽ hoạt động như sau: + Xi lanh 6 được kích để hạ xuống hết hành trình của nó. + Xi lanh 4 sẽ kẹp phôi lại và giữ nguyên như vậy. + Khi xi lanh 4 đã kẹp xong phôi thì xi lanh 6 không còn được kích nữa và trở lại trạng thái ban đầu. + Xi lanh 5 sẽ xoay hết hành trình của nó đến vị trí thả phôi. + Xi lanh 6 sẽ được kích lại để hạ phần gắp phôi xuống. + Xi lanh 4 sẽ nhả tay kẹp ra để thả phôi vào đúng vị trí. + Khi đã xong thì các xi lanh quay về ban đầu xi lanh 6 ở vị trí hết hành trình, xi lanh tay kẹp đã mở, xi lanh 5 xoay về vị trí chờ phôi nhỏ. BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 69 CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG BEGIN XI LANH 6 HẠ XUỐNG XI LANH 4 K P PHÔI LẠI XI LANH 6 NÂNG LÊN XI LANH 5 XOAY HẾT HÀNH TRÌNH XI LANH 6 HẠ XUỐNG XI LANH 4 MỞ K P NHẢ PHÔI QUAY LẠI CHỜ Đ T TIẾP END Hình 4. 13 Lưu đồ chương trình con gắp phôi 4.2.3.4 Phần mềm lập trình PLC Mitsubishi. Giới thiệu.  Khảo sát cơ bản phần mềm lập trình và ngôn ngữ lập trình, cách tạo project, viết và biên dịch với mục đích chỉ dẫn cách sử dụng cho người đọc sau này.  GX Developer là một công cụ phần mềm phát triển của hãng Mitsubishi, cho phép lập trình cho PLC Mitsubishi các dòng như QCPU (A mode, B mode), LCPU, QSCPU, QnACPU, ACPU, các dòng FX.  Phần mềm tương đối sử dụng dễ dàng, dung lượng cài đặt nhẹ hơn so với các phần mềm lập trìnhPLC khác, tích hợp đầy đủ các dòng PLC của Mitsubishi. Kếp hợp đầy đủ cả tính năng mô phỏng rất tiện lợi.  Có đầy đủ các loại ngôn như như Ladder, SFC,  Cài đặt phần mềm ở tranghttps://plcmitsubishi.com/phan -mem-lap-trinh-plc- mitsubishi-gx-developer.html và làm theo hướng dẫn. Cách sử dụng phần mềm. BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 70 CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG  Nhấp đúp vào biểu tượng của chương trình Gx Developer giao diện sẽ xuất hiện như sau: Hình 4. 14 Giao diện chính phần mềm  Để soạn chương trình mới chọn Project.  Sau đó chọn New project  sau đó màn hình sẽ hiên ra bảng để chọn Module PLC dòng PLC mà mình sử dụng lập trình. Hình 4. 15 Giao diện tạo dự án mới BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 71 CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG Hình 4. 16 Giao diện chon các loại PLC  Chọn dòng PLC và loại PLCcho phù hợp với mình OK để vào màn hình chính lập trình.  Giao diện màn hình lập trình. Hình 4. 17 Giao diện lập trình  Giới thiệu thanh công cụ mà phần mềm sử dụng các lệnh khi lập trình. BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 72 CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG o F5 ngõ vào thường hở. o F5 ngõ vào thường hở . o F6 ngõ vào thường đóng. o F7 cuộn dây ngõ ra . o F8 lệnh đặc biệt trong chương trình sử dụng cho như SET, RESET, MOV, PLS, PLF,  Setup cài đặt module và cổng kết nối khi nạp chương trình. Hình 4. 18 Cài đặt setup cách liên kết với PLC  Chọn online  Transfer Setup sẽ hiện ra hình trên chọn Serial là cổng kết nối giữa PLC và máy tính sau đó chon PLC module chọn loại PLC mà mình sử dụng. BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 73 CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG Sau đó nhấn Connection test  nếu thiết bị đã kết nối thì máy tính sẽ báo OK mình có thể nạp chương trình viết xong vào PLC để test. Viết chương trình cho mô hình. BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 74 CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 75 CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 76 CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 77 CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 78 CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG 4.3 Tài liệuhướng dẫn sử dụng B1: Cấp nguồn cho hệ thống. Gạt CP nguồn lên vị trí ON. B2: Chọn chế độ vận hành AUTO-MANUAL. B3: Nếu chọn chế độ AUTO phải đặt số khuôn muốn sản xuất trên màn hình máy tính bằng cách nhấp vào ô số khuôn đặt trước. Nếu chọn MANUAL thì không cần đặt trước số khuôn trên màn hình máy tính. B4: Nếu chọn chế độ AUTO  nhấn Start  mô hình sẽ hoạt động theo chu trình đã viết trước đèn Start hiển thị. Nếu muốn ngừng thì nhấn OFF mô hình sẽ ngừng hoạt động đèn Stop hiển thị. B5: Sau khi chạy hết số khuôn đã đặt trước. Nếu muốn sản xuất tiếp thì phải nhấn nút Reset trên màn hình để có thể đặt tiếp số khuôn muốn sản xuất tiếp. B6: Nếu chọn chế độ MANUAL. Sử dụng các nút trên bảng điều khiển để điều khiển từng thiết bị một. Nhấn giữ cho thiết hoạt động nếu nhả ra thiết bị ngưng hoạt động. B7: Khi đã sử dụng xong gạt CP nguồn về vị trí OFF để đảm bảo an toàn. BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 79 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ – NHẬN XÉT – ĐÁNH GIÁ CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ – NHẬN XÉT – ĐÁNH GIÁ 5.1 Giới thiệu Sau hơn 15 tuần tìm hiểu tài liệu chuyên môn, tài liệu trên Internet cùng với sự giúp đỡ tận tình của Giáo viên hướng dẫn, nhóm thực hiện đề tài: “ỨNG DỤNG PLC ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT TRẠM LẮP ĐẶT PHÔI” đã hoàn thành xong theo yêu cầu đã đặt ra và đúng thời gian quy định với những nội dung sau:  Nắm được kiến thức cơ bản và có thể lập trình cho PLC Mitsubishi dòng A.  Xây dựng được giao diện trên phần mềm thiết kế GT Designer 3 giám sát chu trình.  Mô hình sau khi hoàn thành hoạt động ổn định, dữ liệu truyền nhận đầy đủ, không bị mất dữ liệu trong quá trình truyền nhận, có khả năng đáp ứng nhanh nhu cầu của người dùng. 5.2 Kết quả đạt được 5.2.1 Giao diện giám sát Người dùng có thể quan sát hệ thống đang làm việc, kết quả sản xuất. Có thể đặt trước số khuôn muốn sản xuất. Tuynhiên đồ họa của phần mềm này không được đẹp đó củng là điểm yếu của phần mềm này, cho nên muốn vẽ một chu trình hoạt động thì rất khó cho người dùng hiểu. Hình 5. 1 Giao diện màn hình giám sát BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 80 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ – NHẬN XÉT – ĐÁNH GIÁ Hình 5. 2 Màn hình chính giao diện giám sát 5.2.2 Bảng điều khiển Bảng điều khiển được nhóm em làm từ mica cứng, có các nút, và đèn để hiển thị trạng thái hoạt động, người dùng có thể dễ dàng thao tác trên các nút nhấn và swich gạt. Hình 5. 3 Bảng điều khiển sau khi đã thi công xong BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 81 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ – NHẬN XÉT – ĐÁNH GIÁ 5.2.3 Kết quả mô hình Sau khi hoàn thành mạch điều khiển và tiến hành thi công lắp ráp mô hình cho hợp lý, thì kết quả thu được như sau: Hình 5. 4 Phôi đã được xi lanh đẩy ra chờ Hình 5. 5 Phôi được xi lanh kẹp gắp đi BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 82 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ – NHẬN XÉT – ĐÁNH GIÁ Hình 5. 6 Phôi được đưa đến vị trí khuôn 5.3 Nhận xét – đánh giá  Các nội dụng đạt được so với yêu cầu đặt ra:  Tìm hiểu về PLC Mitsubishi.  Thiết kế và gia công phần cứng mô hình.  Thiết kế được giao diệm giám sát mô hình trên máy tính.  Lắp đặt mô hình theo như bản vẽ đề ra.  Tùy nhiên vẵn còn gặp một số hạn chế như sa

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfdo_an_ung_dung_plc_dieu_khien_va_giam_sat_tram_lap_dat_phoi.pdf