ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ THỐNG CHIẾT RÓT CHẤT LỎNG ỨNG DỤNG ĐỘNG CƠ SERVO BÙI ĐỨC HƢNG 14017801 LÊ PHƢƠNG NAM 14013801 GVHD TS NGÔ THANH QUYỀN TP HCM i PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP 1 Họ và tên sinh viên đƣợc giao đề tài Lê Phƣơng Nam MSSV 14013801 Bùi Đức Hƣng MSSV 14017801 2 Tên đề tài ỨNG DỤNG AC SERVO TRONG ĐIỀU KHIỂN MÁY CHIẾT RÓT CHẤT LỎNG 3 Nội dung + Tìm hiểu và điều khiển đƣợc động cơ AC servo Cài đặt các thông số cho.
ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠNG NGHỆ ĐIỆN KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ THỐNG CHIẾT RÓT CHẤT LỎNG ỨNG DỤNG ĐỘNG CƠ SERVO BÙI ĐỨC HƢNG 14017801 LÊ PHƢƠNG NAM 14013801 GVHD: TS NGÔ THANH QUYỀN TP.HCM PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên đƣợc giao đề tài Lê Phƣơng Nam MSSV: 14013801 Bùi Đức Hƣng MSSV: 14017801 Tên đề tài ỨNG DỤNG AC SERVO TRONG ĐIỀU KHIỂN MÁY CHIẾT RĨT CHẤT LỎNG Nội dung + Tìm hiểu điều khiển đƣợc động AC servo Cài đặt thơng số cho driver servo + Tìm hiểu lập trình đƣợc cho module điều khiển vị trí FX2N-20GM + Đọc, hiểu khắc phục cố tủ điện điều khiển + Đọc hiểu sử dụng phần mềm FX-PCS-VPS/WIN-E điều khiển FX2N-20GM + Sử dụng vi xử lý lập trình điều khiển trục Z theo hành trình Kết Mơ hình chạy theo thiết kế Tp HCM, ngày Giảng Viên Hƣớng Dẫn tháng năm 2018 Sinh viên i SV: Lê Phƣơng Nam – Bùi Đức Hƣng Khóa Luận Tốt Nghiệp NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN - Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2018 Giảng Viên Hƣớng Dẫn ii SV: Lê Phƣơng Nam – Bùi Đức Hƣng Khóa Luận Tốt Nghiệp MỤC LỤC PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP i NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN ii MỤC LỤC iii DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ vi DANH SÁCH CÁC BẢNG viii CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI .1 1.1 Lí Do Chọn Đề Tài 1.2 Mục Tiêu Của Đề Tài 1.3 Phƣơng Pháp Nghiên Cứu 1.4 Ý Nghĩa Của Đề Tài 2.1 Khái Niệm Máy Chiết Rót 2.2 Cấu Tạo Và Chức Năng Của Máy Chiết Rót 2.3 Bộ Điều Khiển .4 2.4 Máy Chiết Rót Thực Tế Sử Dụng Ac Servo Motor 3.1 Thiết Kế Cơ Khí 3.1.1 Các Thông Số Thiết Kế Ban Đầu 3.1.2 Cấu Tạo Của Máy Chiết Rót 3.2 Thiết Kế Tủ Điện 4.1 Khái Niệm Servo 10 4.1.1 Cơ Cấu Định Vị 10 4.1.2 Hệ Thống Điều Khiển 11 4.1.3 Bộ Điều Khiển Pid 12 4.2 Sự Khác Biệt So Với Motor Thƣờng 13 4.2.1 Tăng Tốc Độ Đáp Ứng 13 4.2.2 Tăng Khả Năng Đáp Ứng .14 iii Khóa Luận Tốt Nghiệp SV: Lê Phƣơng Nam – Bùi Đức Hƣng 4.2.3 Mở Rộng Vùng Điều Khiển (Control Range) 14 4.2.4 Khả Năng Ổn Định Tốc Độ 15 4.2.5 Tăng Khả Năng Chịu Đựng Của Động Cơ 15 4.3 Nguyên Lý Hoạt Động Của Encoder 15 4.4 Động Cơ Ac Servo Hk-Kfs-13 Và Driver Mr-J2s-10a .16 4.4.1 Giới Thiệu Driver Mr-J2s-10a 16 4.4.2 Động servo HC-KFS13 .17 4.5 SƠ ĐỒ KẾT NỐI 18 4.5.1 Kết Nối Ngoại Vi 18 4.5.2 Sơ Đồ Kết Nối CN1A Và CN1B 20 4.5.3 Sơ Đồ Mạch Điều Khiển 23 4.6 Bảng Tham Số .23 4.7 Lƣu Đồ Màn Hình .28 4.8 Quy Trình Vận Hành 33 4.8.1 Kiểm Tra Trƣớc Khi Vận Hành 33 4.8.2 Trình Tự Vận Hành .33 4.9 Cài Đặt Các Tham Số Trên Mô Hình 34 4.10 Các Lỗi Và Cảnh Báo Của Servo 36 4.11 Hệ Thống Phát Hiện Vị Trí Tuyệt Đối .37 4.11.1 Đặc Điểm 37 4.11.2 Cấu Hình .38 4.11.3 Quy Trình Ban Đầu .39 CHƢƠNG 5: BỘ ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ FX2N-20GM 40 5.1 Tổng Quan Về Bộ Điều Khiển Vị Trí Fx2n-20gm .40 5.1.1 Sơ Lƣợc Về FX2N-20GM 40 5.1.2 Kích thƣớc bên .40 5.1.3 Đặc điểm kỹ thuật 41 5.1.4 Tên Các Thành Phần 42 5.1.5 Led Chỉ Thị 42 5.1.6 Đặc Điểm Ngõ Vào, Ngõ Ra 43 iv SV: Lê Phƣơng Nam – Bùi Đức Hƣng Khóa Luận Tốt Nghiệp 5.1.7 Đầu Kết Nối I/O .45 5.1.8 Kết Nối Mở Rộng I/O 46 5.1.9 Kết Nối PLC 46 5.1.10 Sơ Đồ Kết Nối FX2N-20GM Với Động Cơ Servo MR-J2S-10A 48 5.2 Tập Lệnh .50 5.3 Cài Đặt Thông Số 52 5.3.1 Cấu Hình Hệ Thống 52 5.3.2 Cài Đặt Thông Số: 52 CHƢƠNG 6: PHẦN MỀM FX-PCS-VPS/WIN-E VÀ THIẾT BỊ NGOẠI VI TRỤC Z .55 6.1 Phần Mềm Fx-Pcs-Vps/Win-E 55 6.1.1 Giới Thiệu: 55 6.1.2 Giao Diện Của Phần Mềm 55 6.1.3 Lập Trình Lƣu Đồ 58 6.2 Thiết Bị Ngoại Vi Trục Z 60 6.2.1 Động Cơ Bƣớc (Step Motor) 60 6.2.2 Máy Bơm Chất Lỏng 62 CHƢƠNG 7: ĐIỀU KHIỂN MÁY CHIẾT RÓT CHẤT LỎNG 64 KẾT LUẬN 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO .71 LỜI CẢM ƠN 72 v SV: Lê Phƣơng Nam – Bùi Đức Hƣng Khóa Luận Tốt Nghiệp DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ Hình Máy chiết rót sử dụng AC servo thực tế .4 Hình Mơ hình máy chiết rót Hình Chi Tiết Máy Hình 3 Cấu tạo vitme đai ốc bi Hình Bộ phận trục X .7 Hình Bộ phận trục Y .7 Hình Bố trí thiết bị Hình Bố trí đèn báo nút nhấn Hình Mơ hình hệ thống 10 Hình Một số ví dụ cấu 10 Hình Điều khiển vịng kín 11 Hình 4 Cấu hình hệ thống servo 11 Hình Sơ đồ khối điều khiển PID 12 Hình Thành phần encoder 16 Hình Nhãn mác Driver .16 Hình Giao diện interface amplifier 17 Hình Tổng quan driver servo .17 Hình 10 Động AC servo HC-KFS13 18 Hình 11 Kết nối ngoại vi 19 Hình 12 Sơ đồ kết nối chân CN1A CN1B .20 Hình 13 Sơ đồ mạch điều khiển 23 Hình 14 Lƣu đồ hình 29 Hình 15 Màn hình hiển thị cài đặt thơng số 32 Hình 16 Giao diện chế độ test 32 Hình 17 Khối terminal mạch điều khiển 33 Hình 18 Hệ thống phát vị trí tuyệt đối .37 Hình 19 Quy trình cài đặt pin 39 Hình Kích thƣớc FX2N-20GM 40 Hình Các thành phần FX2N-20GM 42 Hình Led thị công tắc Manu/Auto .43 vi SV: Lê Phƣơng Nam – Bùi Đức Hƣng Khóa Luận Tốt Nghiệp Hình Sơ đồ chân đầu kết nối I/O 45 Hình 5 Kết nối khối mở rộng 46 Hình Kết nối với PLC .47 Hình Sơ đồ kết nối FX2N- 20GM động servo 48 Hình Cài đặt thơng số cho Dog switch 49 Hình Đấu nối ABS phát vị trí tuyệt đối 50 Hình 10 Cấu hình hệ thống 52 Hình 11 Tỷ số electronic gear (Servo Amplifier) 52 Hình Giao diện phần mềm 55 Hình Giao diện lƣu đồ 56 Hình Cửa sổ Mơ 57 Hình Cửa sổ Program in text 59 Hình Comment .59 Hình 6 Parameter .60 Hình Sơ đồ kết nối độc bƣớc 61 Hình Phần mềm Arduino IDE 62 Hình Máy bơm DC12V-MB4090 63 Hình Giao diện điều khiển chƣa khởi chạy 65 Hình Chọn chế độ điều khiển 66 Hình Tủ điều khiển 66 Hình Giao diện điều khiển khởi chạy 67 Hình Chƣơng trình hoạt động chế độ Auto 67 Hình Báo lỗi 68 vii SV: Lê Phƣơng Nam – Bùi Đức Hƣng Khóa Luận Tốt Nghiệp DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng Thông số động HC-KFS13 18 Bảng Tên ký hiệu chân CN1A CN1B 21 Bảng Bảng tham số servo Amplifier MR-J2S-10A 24 Bảng 4 Bảng giải thích ký hiệu lƣu đồ hình .29 Bảng Các tham số đƣợc cài đặt thực tế mơ hình 34 Bảng Các lỗi, cảnh báo thƣờng gặp .36 Bảng Đặc điểm ngõ vào FX2N-20GM 43 Bảng Đặc điểm ngõ FX2N-20GM .44 Bảng Tập lệnh FX2N-20GM 50 viii SV: Lê Phƣơng Nam – Bùi Đức Hƣng Khóa Luận Tốt Nghiệp CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Lí Do Chọn Đề Tài Trong công nghiệp 4.0 nhƣ nay, cơng nghiệp hóa đại hóa phát triển mạnh mẽ Dẫn đến nhu cầu máy móc thay cho ngƣời môi trƣờng công việc độc hại nguy hiểm ngày tăng cao Nhƣng dù máy móc có đại đến đâu khơng thể thay hồn tồn cho ngƣời, nhóm em định chọn đề tài “ HỆ THỐNG CHIẾT RÓT CHẤT LỎNG ỨNG DỤNG ĐỘNG CƠ SERVO ” để hỗ trợ làm tăng an toàn cho nhà khoa học trình nghiên cứu họ phải tiếp xúc trực tiếp với chất độc hại, chất hạn chế tiếp xúc chất cần xử lí môi trƣờng đặc biệt Chúng em ứng dụng ƣu điểm động servo (Momen trục đều, tốc độ cao, mạch điều khiển xác đều, độ xác cao) để đảm bảo chọn vị trí cơng tác Hạn chế thấp sai sót vị trí q trình sử dụng 1.2 Mục Tiêu Của Đề Tài Nội dung nghiên cứu đề tài “ Hệ Thống Chiết Rót Chất Lỏng Ứng Dụng Động Cơ Servo ” : + Tìm hiểu điều khiển đƣợc động AC servo Cài đặt thơng số cho driver servo + Tìm hiểu lập trình đƣợc cho module điều khiển vị trí FX2N-20GM + Đọc, hiểu sửa lỗi tủ điện điều khiển + Đọc hiểu sử dụng phần mềm FX-PCS-VPS/WIN-E điều khiển FX2N20GM + Sử dụng vi xử lý lập trình điều khiển trục Z theo hành trình 1.3 Phƣơng Pháp Nghiên Cứu Đề tài sử dụng động AC servo để truyền động cho hai trục X,Y điều khiển điều khiển FX2N-20GM cách độc lập đồng thời chạy theo hành trình thiết kế Dùng vi xử lý Arduino Uno R3 để điều khiển động bƣớc truyền động đầu chiết rót Điều khiển bơm theo lƣu lƣợng cố định điều khiển SV: Lê Phƣơng Nam – Bùi Đức Hƣng Khóa Luận Tốt Nghiệp 1.4 Ý Nghĩa Của Đề Tài Đề tài “Hệ Thống Chiết Rót Chất Lỏng Ứng Dụng Động Cơ Servo” mơ máy chiết rót thiết kế dƣới dạng compact đơn khối gồm module điều khiển vị trí, servo driver, PLC, hình touch screen panel điều khiển (giao diện ngƣời thao tác - operator interface) Giúp sinh viên nắm đƣợc cách cài đặt thông số cho driver AC servo, đấu nối AC servo với điều khiển, ứng dụng AC servo thực tế, có kinh nghiệm việc nắm bắt dịng AC servo khác Nắm bắt đƣợc cơng việc lập trình thực tế, việc soạn chƣơng trình đƣợc thực theo hai cách: lập trình tự động tay nhờ panel điều khiển lập trình tự động máy tính Sau hồn thành đề tài sinh viên có khả đọc tìm hiểu tài liệu cho sản phẩm sử dụng đề tài, nắm bắt làm chủ đƣợc công nghệ Để hoàn thành để tài sinh viên cần phải vận dụng tất kiến thức đƣợc học suốt trình đồng thời hội sinh viên kiểm tra lại kiến thức có thiếu sót để tìm tịi, nghiên cứu trang bị kiến thức thiếu trƣớc trƣờng bƣớc vào môi trƣờng làm việc thực tế ... tài “ HỆ THỐNG CHIẾT RÓT CHẤT LỎNG ỨNG DỤNG ĐỘNG CƠ SERVO ” để hỗ trợ làm tăng an toàn cho nhà khoa học trình nghiên cứu họ phải tiếp xúc trực tiếp với chất độc hại, chất hạn chế tiếp xúc chất. .. Tài Nội dung nghiên cứu đề tài “ Hệ Thống Chiết Rót Chất Lỏng Ứng Dụng Động Cơ Servo ” : + Tìm hiểu điều khiển đƣợc động AC servo Cài đặt thơng số cho driver servo + Tìm hiểu lập trình đƣợc cho... Hƣng MSSV: 14017801 Tên đề tài ỨNG DỤNG AC SERVO TRONG ĐIỀU KHIỂN MÁY CHIẾT RĨT CHẤT LỎNG Nội dung + Tìm hiểu điều khiển đƣợc động AC servo Cài đặt thơng số cho driver servo + Tìm hiểu lập trình