ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN MỤC LỤC Lời nói đầu Chương I Tổng quan về máy phay 1 1 Khái niệm chung 1 2 Phân loại máy phay 1 3 Yêu cầu truyền động điện của máy phay 1 3 1 Truyền động trục chính 1 3 2 Truyền động ăn dao 1 3 3 Các truyền động phụ Chương II Tổng quan về thiết bị khả trình PLC S7 200 2 1 Giới thiệu tổng quan về PLC 2 1 1 Khái niệm về PLC 2 1 2 Cấu trúc,nguyên lý hoạt động của PLC 2 1 3 Các hoạt động x.
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN MỤC LỤC Lời nói đầu……………………………………………………………………… SVTH: Nguyễn Duy Hoan GVHD:Trần Duy Trinh ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HĨA Q TRÌNH Chương I.Tổng quan máy phay…………………………………………… 1.1.Khái niệm chung……………………………………………………………… 1.2.Phân loại máy phay…………………………………………………………… 1.3.Yêu cầu truyền động điện máy phay…………………………………… 1.3.1.Truyền động trục chính…………………………………………………… 1.3.2.Truyền động ăn dao………………………………………………………… 1.3.3.Các truyền động phụ………………………………………………………… Chương II.Tổng quan thiết bị khả trình PLC S7 200……………………… 2.1.Giới thiệu tổng quan PLC………………………………………………… 2.1.1.Khái niệm PLC…………………………………………………………… 2.1.2.Cấu trúc,nguyên lý hoạt động PLC……………………………………… 2.1.3.Các hoạt động xử lý bên PLC………………………………………… 2.2 Tập lệnh PLC S7 200…………………………………………………… 2.2.1.Các lệnh vào ra……………………………………………………………… 2.2.2.Các lệnh logic đại số Boolean……………………………………………… 2.2.3.Các lệnh so sánh…………………………………………………………… 2.2.4.Lệnh truy cập đồng hồ thời gian thực……………………………………… Chương III.Xây dựng sơ đồ kết nối PLC lập bảng địa vào ra………… 3.1.Xây dựng sơ đồ kết nối PLC………………………………………………… 3.1.1.Ngõ vào………………………………………………… 3.1.2.Ngõ ra………………………………………………… 3.2.Sơ đồ kết nối PLC………………………………………………… 3.3.Bảng địa vào ra………………………………………………… Chương IV.Xây dựng lưu đồ thuật toán điều khiển…………………………… 4.1.Khái niệm lưu đồ thuật toán………………………………………………… 4.2.Các ký hiệu………………………………………………… 4.3.Xây dựng lưu đồ thuật toán điều khiển………………………………………… Chương V.Điều khiển máy phay PLC S7 200…………………………… 5.1.Chương trình điều khiển………………………………………………… 5.2.Phần mềm mô S7 200 Simulator………………………………………… 5.2.1.Giới thiệu phần mềm mơ phỏng……………………………………………… 5.2.2.Trình tự thực mơ phỏng………………………………………………… SVTH: Nguyễn Duy Hoan GVHD:Trần Duy Trinh ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HĨA Q TRÌNH LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, phát triển khoa học kĩ thuật, người địi hỏi trình độ tự động hóa ngày phát triển để đáp ứng nhu cầu Tự động hóa ngày phát triển mạnh mẽ lĩnh vực kinh tế, đời sống xã hội, tự động hóa trở thành mũi nhọn cho phát triển giới nói chung cơng nghiệp nói riêng Trình độ tự động hóa quốc gia đánh giá phát triển kinh tế quốc gia Chính lẽ mà việc phát triển tự động hóa việc cần thiết Việc tạo sản phẩm tự động hóa khơng cơng nghiệp mà đời sống hàng ngày việc quan trọng Hầu tất lĩnh vực thấy cần thiết tự động hóa Trong q trình học mơn Thiết kế Hệ Thống Tự Động Hóa Qúa Trình e giao đồ án với đề tài:“Điều khiển động hệ truyền động máy phay thiết bị PLC ” Nội dung đề tài gồm chương: - Chương I: Tổng quan máy phay - Chương II: Tổng quan thiết bị khả trình PLC S7-200 - Chương III: Xây dựng sơ đồ kết nối với PLC lập bảng địa vào/ra - Chương IV: Lưu đồ thuật toán điều khiển - Chương V: Viết chương trình điều khiển Trong thời gian thực đề tài mình, em nhận giúp đỡ thầy cô bạn, đặc biệt giúp đỡ tận tình thầy Trần Duy Trinh để em hồn thành đề tài Em xin chân thành cảm ơn! Việc hồn thành đề tài khơng tránh khỏi sai lầm thiếu xót nên em mong nhận đánh giá phê bình thầy để em rút kinh nghiệm bổ sung kiến thức cho CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ MÁY PHAY 1.1:Khái niệm chung SVTH: Nguyễn Duy Hoan GVHD:Trần Duy Trinh ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HĨA Q TRÌNH Phay phương pháp gia công cắt gọt cho suất cao, chiếm khoảng 10% tổng khối lượng công việc cắt gọt kim loại Trong việc gia cơng mặt phẳng có khả thay hồn tồn cho cơng việc bào Dao phay thuộc loại dụng cụ cắt dạng trụ, có nhiều (răng mặt trụ mặt đầu) Máy phay loại máy công cụ dùng để gia công bề mặt chi tiết hay nhiều mặt phẳng với độ xác cao Trên máy phay, phơi kẹp chặt bàn máy sau dao sẻ tiến hành cắt phôi Máy phay loại máy cắt gọt kim loại phổ biến, thông dụng phân xưởng, nhà máy khí (chiếm khoảng 15% đến 20%) Máy phay dùng gia cơng mặt phẳng, rãnh, lỗ, góc, bề mặt định hình (răng, ren, cam, cánh quạt, …), cắt đứt với độ xác cấp ÷ cấp 8, độ nhám bề mặt cấp ÷ loại dao phay trụ (răng thẳng nghiêng),dao phay mặt đầu, dao phay ngón, dao phay đĩa, dao phay lăng răng, dao phay môđun, dao phay liền hay chắp, dao phay định hình Trên máy phay, phơi kẹp chặt bàn máy sau dao tiến hành cắt phơi Các phận máy phay: − Thân máy dùng để đỡ tất phận khác máy − Cần máy chi tiết đúc gang có dạng hình hộp, cần máy có đường trượt đứng đường trượt ngang dùng để dẫn hướng cho chuyển động bàn máy − Sống trượt phận trung gian công-xôn bàn máy, bàn máy dịch chuyển ngang đường trượt cơng-xơn − Trục gắn đầu kẹp dao truyền chuyển động từ hộp số đến trục dao phay − Hộp tốc độ trục điều chỉnh tốc độ khác cho trục SVTH: Nguyễn Duy Hoan GVHD:Trần Duy Trinh ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HĨA Q TRÌNH − Hộp tốc độ ăn dao: có tác dụng cấp lượng chạy dao khác lượng chạy dao nhanh cho bàn máy thay đổi chiều chuyển động bàn máy Hình 1.1: Cấu tạo máy phay 1.2:Phân loại máy phay Căn vào hình dáng tính sử dụng máy, máy phay chia thành hai nhóm sau: • Máy phay dùng chung: o Máy phay đứng: Có trục thẳng đứng dễ thao tác điều chỉnh có loại đơn giản loại vạn Loại vạn đầu máy quay góc so với phương thẳng đứng o Máy phay ngang: Loại có trục nằm ngang Bàn máy có chuyển động vng góc với dọc, ngang đứng o Máy phay giường: Loại có bàn máy rộng, thích hợp phay chi tiết có kích thước khối lượng lớn, thường dùng gia công hàng loạt SVTH: Nguyễn Duy Hoan GVHD:Trần Duy Trinh ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HĨA Q TRÌNH • Máy phay chuyên dùng: o Máy phay chép hình: Dùng để phay chi tiết theo hình dạng vật mẫu cách sử dụng hệ thống đầu dò o Máy phay bánh răng: Trên máy thiết kế bàn máy có phận điều chỉnh góc nhằm tạo thuận lợi cho việc phay bánh răng, then 1.3: Yêu cầu truyền động điện máy phay 1.3.1: Truyền động trục − Là truyền động quay dao yêu cầu đảo chiều quay điều chỉnh tốc độ Phạm vi điều chỉnh tốc độ tỉ số tốc độ lớn nhỏ − Truyền động trục máy phay thường động khơng đồng rơto lồng sóc đảo chiều quay điều chỉnh hộp tốc độ số − Quá trình khởi động thực đổi nối – tam giác sử dụng ly hợp để tách trục để q trình khởi động nhẹ − Khi dừng máy để dừng máy nhanh người ta sử dụng biện pháp hãm động năng, hãm ngược, phanh điện từ 1.3.2: Truyền động ăn dao − Là truyền động di chuyển bàn máy trình phay Lực ăn dao xác định biểu thức: Fad = kFx + Fms + FN Trong đó: Fx: thành phần lực cắt theo hướng di chuyển bàn dao k: 1.2 ÷ 1.5: hệ số Fms: lực ma sát trượt FN: lực dính Fad: lực ăn dao − Truyền động ăn dao máy phay thường động không đồng SVTH: Nguyễn Duy Hoan GVHD:Trần Duy Trinh ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HĨA Q TRÌNH rơto lồng sóc đảo chiều quay điều chỉnh tốc độ hộp số − Hệ thống di chuyển bàn máy phải bảo đảm di chuyển hai chiều theo phương dọc, ngang đứng chế độ làm việc chế độ di chuyển nhanh − Yêu cầu việc di chuyển bàn máy phải xác, để thực phải đảm bảo tính ổn định q trình khởi động dừng động di chuyển bàn máy − Việc chọn công suất động truyền động quan trọng Ta phải quan sát tìm hiểu kỹ thông số chế độ làm việc máy cần chọn cơng suất, kết cấu khí máy bao gồm sơ đồ động học trọng lượng phận chuyển động 1.3.3:Các truyền động phụ Bao gồm chuyển động bơm dầu thủy lực, dầu bôi trơn, bơm nước làm mát Tất chuyển động phụ dùng động không đồng Roto lồng sóc 1.4:Phân tích sơ đồ ngun lý SVTH: Nguyễn Duy Hoan GVHD:Trần Duy Trinh ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HĨA Q TRÌNH Ký Hiệu − M1: Động trục − M2: Động dịch chuyển bàn − M3: Động bơm − K1M: Công tắc tơ hãm − K2M: Cơng tắc tơ trục − K3M: Công tắc tơ chạy bàn thuận SVTH: Nguyễn Duy Hoan GVHD:Trần Duy Trinh ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HĨA Q TRÌNH − − − − − − − − − − − − − K4M: Công tắc tơ chạy bàn ngược S1: Nút ấn dừng S2: Nút ấn nhã phanh S3: Nút ấn dừng bàn S4: Nút ấn dừng bàn S5: Cơng tắc hành trình cuối thuận S6: Cơng tắc hành trình cuối thuận S7: Nút ấn chạy phải lùi S8: Công tắc cuối hành trình thuận S9: Cơng tắc cuối hành trình ngược S10: Nút ấn chạy trái tiến S20: Công tắc bơm Nguyên lý hoạt động sơ đồ: Đầu vào nguồn ta có cầu chì 2,4,6 bảo vệ q tải ngắn mạch Tiếp cầu chì F1, F4 bảo vệ cho mạch điều khiển động bơm Động trục bàn có rơ le nhiệt bảo vệ F2,F3 Khi dòng điện tải động vượt quá, tiếp điểm thường đóng 91 – 92 ngắt bảo vệ cho động mạch điều khiển Khi ấn S2 nhả phanh, tiếp điểm 13 – 14 đóng lại, cấp điện cho contactor hãm K1M, tiếp điểm thường mở K1M đóng lại trì nguồn điện cho Tiếp theo ấn S3 cấp điện cho contactor trục K2M, tiếp điểm thường mở K2M đóng lại trì nguồn điện cho mạch Đối với động quay bàn, tiếp điểm 13 – 14 S7 đóng lại cấp nguồn cho contactor K3M, động quạy thuận bàn phay chạy sang phải lùi, nguồn trì tiếp điểm K3M Khi gặp cơng tắc hành trình S5 S6 động dừng tiến hành trình quay ngược Ấn S10 cấp điện cho contactor chạy bàn ngược trì tiếp điểm K4M Tương tự bàn chạy trái tiến gặp công tắc hành trình hành trình động dừng S1 nút ấn thường đóng tác động ngắt tồn mạch điều khiển Cịn S4 nút ấn dừng động bàn Để đảm bảo an toàn cho động bàn, tiến hành khóa chéo quay thuận quay ngược S20 công tắc bật tắt bơm trình phay Y1 Y2 nam châm điện dùng để giữ vật trình phay CHƯƠNG II: SVTH: Nguyễn Duy Hoan GVHD:Trần Duy Trinh ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HĨA Q TRÌNH TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ KHẢ TRÌNH PLC_S7.200 2.1 Giới thiệu tổng quan PLC 2.1.1 Khái niêm PLC PLC viết tắt Programmable Logic Controller,là thiết bị điều khiển lập trình Giá cạnh tranh Các thiết kế nhằm thay cho phần cứng Relay, dây nối logic thời gian.Tuy nhiên, bên cạnh việc địi hỏi tăng cường dung lượng nhớ tính dễ dàng cho PLC mà đảm bảo tốc độ xử lý giá Chính điều gây quan tâm sâu sắc đến việc sử dụng PLC cơng nghiệp.Các tập lệnh nhanh chóng từ lệnh logic đơn giản đến lệnh đếm, định thời, ghi dịch … Sau chức làm toán máy lớn … Sự phát triển máy tính dẫn đến PLC Cho phép thực linh hoạt thuật tốn điều khiển logic thơng qua ngơn ngữ lập trình.Người sử dụng lập trình để thực loạt trình tự kiện.Các kiện kích hoạt tác nhân kích thích(ngõ vào) tác động vào PLC qua hoạt động có trễ thời gian định hay kiện SVTH: Nguyễn Duy Hoan 10 GVHD:Trần Duy Trinh ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HĨA Q TRÌNH 3.3 Bảng địa vào/ra Bảng Symbols khơng giúp tránh nhầm lẫn mà cịn giúp dễ dàng trình vận hành sau Trong phần mềm lập trình PLC S7-200 Siemens tạo giúp bảng symbols đơn giản để quản lý Địa vào để tài bảng dưới: Bảng 3.1 Bảng địa vào PLC SVTH: Nguyễn Duy Hoan 30 GVHD:Trần Duy Trinh ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HĨA Q TRÌNH CHƯƠNG IV XÂY DỰNG LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN 4.1 Khái niệm lưu đồ thuật toán Lưu đồ thuật tốn cơng cụ dùng để biểu diễn thuật tốn, việc mô tả nhập liệu (input), xuất liệu (output) luồng xử lý thông qua ký hiệu hình học 4.2 Các ký hiệu STT Kí hiệu Diễn giải Bắt đầu chương trình Kết thúc chương trình Luồng xử lý Điều khiển lựa chọn Nhập Xuất Xử lý, tính tốn gán Trả giá trị (return) SVTH: Nguyễn Duy Hoan 31 GVHD:Trần Duy Trinh ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HĨA Q TRÌNH Điểm nối liên kết (sử dụng lưu đồ vượt trang) 4.3 Xây dựng lưu đồ thuật toán điều khiển Xây dựng lưu đồ thuật toán giúp kiểm tra tính khả thi việc lập trình, nhanh chóng đưa giải thuật để viết chương trình cách nhanh chóng hiệu Dưới lưu đồ thuật tốn đề tài Hình 4.1.Sơ đồ thuật tốn SVTH: Nguyễn Duy Hoan 32 GVHD:Trần Duy Trinh ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HĨA Q TRÌNH CHƯƠNG V: ĐIỀU KHIỂN MÁY PHAY BẰNG PLC S7 – 200 5.1 Chương trình điều khiển Chúng ta xử dụng ngơn ngữ lập trình LAD Nó ngơn ngữ lập trình PLC đồ họa thể hoạt động logic với ký hiệu tượng trưng Logic bậc thang tạo từ nấc thang logic, tạo thành thứ trông giống thang – có tên “Ladder Logic” hay “Ladder Diagram” Chương trình tương tự lập trình ngơn ngữ Assembler CPU thực chương trình từ xuống dưới, lặp lại Các điểm ngơn ngữ LAD: − LAD thích hợp cho người lập trình ngành điện, quen với mạch Relay hay mạch điện − LAD trực quan nhiều so với hầu hết ngôn ngữ lập trình, người thường thấy dễ học nhiều − Có thể chuyển từ chương trình STL sang LAD FBD ngược lại bị giới hạn Chương trình điều khiển; SVTH: Nguyễn Duy Hoan 33 GVHD:Trần Duy Trinh ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HĨA Q TRÌNH SVTH: Nguyễn Duy Hoan 34 GVHD:Trần Duy Trinh ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HĨA Q TRÌNH Chương trình điều khiển (dùng ngơn ngữ STL) − Network 1: Phần chương trình nhá phanh LD S2:I0.1 O K1M:Q0.0 AN S1:I0.0 = K1M:Q0.0 − Network 2: Phần chương trình chạy động trục LD S3:I0.2 LD K1M:Q0.0 A K2M:Q0.1 OLD AN S1:I0.0 = K2M:Q0.1 − Network 3: Phần chương trình chạy động bàn thuận LD S7:I0.6 O K3M:Q0.2 AN S5:I0.4 AN S6:I0.5 AN K4M:Q0.3 AN S1:I0.0 AN S4:I0.3 = K3M:Q0.2 − Network 4: Phần chương trình chạy động bàn ngược LD S10:I1.1 SVTH: Nguyễn Duy Hoan 35 GVHD:Trần Duy Trinh ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HĨA Q TRÌNH O K4M:Q0.3 AN S8:I0.7 AN S9:I1.0 AN S1:I0.0 AN K3M:Q0.2 AN S4:I0.3 = K4M:Q0.3 − Network 5: Phần chương trình chạy động bơm nước LD S20:I1.2 AN S1:I0.0 = M3:Q0.4 5.2 Phần mềm mô S7 – 200 Simulator 5.2.1 Giới thiệu phần mềm mô S7-200 Simulator 2.0 phần mềm dùng để mô hoạt động PLC sau nạp chương trình Chúng ta mơ chương trình viết cách sử dụng phần mềm mà không cần dung đến PLC, để chạy mô phỏng, ta cần thực thi File S7-200.exe, sau khởi động ta giao diện hình bên: − − − − − − − − Đèn báo trạng thái hoạt động PLC Đèn báo trạng thái ngõ Loại CPU mô Trạng thái chương trình Đèn báo trạng thái ngõ vào Các điểm ngõ vào Tên Project mở Modules mở rộng 5.2.2 Trình tự thực mơ − Viết chương trình phần mềm Step Micro Win: Tiến hành khởi động phần mềm lập địa vào lập trình theo u cầu cơng nghệ đề tài SVTH: Nguyễn Duy Hoan 36 GVHD:Trần Duy Trinh ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH − Biên dịch chương trình File/Export SVTH: Nguyễn Duy Hoan 37 GVHD:Trần Duy Trinh ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HĨA Q TRÌNH − Đặt tên tập tin chọn Save (*awl): − Khởi động phần mềm mô S7-200.exe chọn loại CPU: Configuration/CPU Type/Chọn loại CPU cần mô phỏng: SVTH: Nguyễn Duy Hoan 38 GVHD:Trần Duy Trinh ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HĨA Q TRÌNH − Mở File cần mơ phỏng: Program/Load Program/Chọn Accept/Chọn File.*awl: SVTH: Nguyễn Duy Hoan 39 GVHD:Trần Duy Trinh ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA Q TRÌNH − Chạy mơ phỏng:PLC Run/ biểu tượng Run công cụ.Thay đổi trạng thái ngõ vào công tắc bảng điều khiển màu xanh lá,( nhấn State Program để theo dõi chương trình q trình mơ phỏng): − Quan sát đèn báo trạng thái ngõ vào PLC: SVTH: Nguyễn Duy Hoan 40 GVHD:Trần Duy Trinh ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HĨA Q TRÌNH − Dừng chương trình: PLC/Stop biểu tượng Stop SVTH: Nguyễn Duy Hoan 41 công cụ: GVHD:Trần Duy Trinh ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HĨA Q TRÌNH SVTH: Nguyễn Duy Hoan 42 GVHD:Trần Duy Trinh ... Hầu tất lĩnh vực thấy cần thiết tự động hóa Trong q trình học mơn Thiết kế Hệ Thống Tự Động Hóa Qúa Trình e giao đồ án với đề tài:“Điều khiển động hệ truyền động máy phay thiết bị PLC ” Nội dung... TỰ ĐỘNG HĨA Q TRÌNH • Máy phay chuyên dùng: o Máy phay chép hình: Dùng để phay chi tiết theo hình dạng vật mẫu cách sử dụng hệ thống đầu dò o Máy phay bánh răng: Trên máy thiết kế bàn máy có. .. Căn vào kiểu so sánh (< =, = =, >=), kết SVTH: Nguyễn Duy Hoan 18 GVHD:Trần Duy Trinh ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HĨA Q TRÌNH phép so sánh có giá trị (nếu đúng) (nếu sai) nên kết hợp lệnh LD,