Thiết kế hệ điều khiển cho mô hình cấp phôi tự động, ứng dụng bộ điều khiển PLC

MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH .3 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài .5 Mục tiêu nghiên cứu đề tài Ý nghĩa thực tiễn đề tài .6 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CẤP PHÔI TỰ ĐỘNG 1.1 Giới thiệu hệ thống cấp phôi tự động nhà máy thực tế 1.2 Phân tích yêu cầu hệ thống CHƯƠNG THIẾT KẾ, XÂY DỰNG BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀ XỬ LÝ TÍN HIỆU 2.1 Sơ đồ khối 2.2 Sơ đồ mạch động lực 2.3 Sơ đồ mạch điều khiển 10 2.4 Lưu đồ thuật toán 13 2.5 Chương trình điều khiển 15 CHƯƠNG 3: LẬP TRÌNH GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT 19 3.1 Lập trình giao diện HMI 19 3.1.1 Khái niệm HMI .19 3.1.2 Cấu trúc HMI .19 3.2 Các thành phần HMI .22 3.3 Quy trình xây dựng hệ thống HMI 22 3.4 Tìm hiểu hình HMI Kinco MT4414TE 23 3.6 Tìm hiểu phần mềm Kinco HMIware V2.4 25 3.6.1 Tạo Project 25 3.6.2 Lựa chọn thiết bị, cài đặt kết nối thông số .26 3.7 Thiết kế giao diện cho HMI 30 3.7.1 Thiết kế giao diện bật hình giao diện bảo mật 33 3.7.2 Dowload project 37 3.8 Giao diện sau hoàn thành 39 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 40 4.1 Kết đạt 40 4.2 Kết chưa đạt 41 4.3 Kết luận 41 4.4 Kiến nghị 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO .42 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Sơ đồ kết nối khí nén Hình 2: Mạch động lực động Hình 3: Sơ đồ kết nối PLC 10 Hình 4: Sơ đồ kết nối input .11 Hình 5: Sơ đồ kết nối đầu output 12 Hình 6: Lưu đồ thuật toán 14 Hình 7: Bảng symbol 15 Hình 8: NW1 .15 Hình 9: NW2 .16 Hình 10: NW3 16 Hình 11: NW4 17 Hình 12: NW5 17 Hình 13: NW6 18 Hình 1: HMI kinco 20 Hình 2: Tổng quan hệ thống điều khiển giao diện HMI 21 Hình 3: Màn hình HMI Kinco 23 Bảng 2: Thông số HMI 24 Hình 4: Giao diện phần mềm Kinco HMIware 25 Hình 5: Tạo project 25 Hình 6: Chọn phương thức truyền thơng 26 Hình 8: Chọn loại PLC 27 Hình 9: Thiết lập hình 27 Hình 10: Thiết lập thơng số PLC .28 Hình 12: Giao diện thiết kế phần mềm .29 Hình 13: Cài mức độ bảo mật cho Project 29 Hình 14: Tạo nút nhấn .30 Hình 15: Chọn loại nút nhấn .31 Hình 16: Tạo đèn báo 31 Hình 17: Chọn loại đèn báo .32 Hình 18: Hộp thoại Text Attribute 32 Hình 19: Tạo Text .33 Hình 20: Chọn màu .34 Hình 21: Tạo Frame 34 Hình 22: Bảo mật cho Frame 10 34 Hình 23: Tạo nút ấn chuyển trang có yêu cầu bảo mật 35 Hình 24: Hộp thoại New Graphics 36 Hình 25: Chọn bitmap .37 Hình 26: Hộp thoại Project Settings Option 38 Hình 27: Hộp thoại KHDownload 39 Hình 28: Giao diện điều khiển HMI sau hoàn thành 39 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Cùng với vận động phát triển không ngừng nghỉ xã hội nay, việc nâng cấp cải tiến máy móc dây chuyền phục vụ sản xuất tự động hóa điều mà nhà máy đặt mức độ ưu tiên hang đầu Bởi giải pháp tự động hóa ln hướng ngành cơng nghiệp 4.0 nhằm tang suất hiệu công việc Từ chung em định thực đề tài: “Thiết kế hệ điều khiển cho mơ hình cấp phôi tự động, ứng dụng điều khiển PLC.” Để hoàn thành đề tài em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Minh Tân toàn thể thầy cô giáo bạn trường Đại Học SPKT Hưng Yên giúp đỡ hướng dẫn em tận tình để hồn thành đề tài Mục tiêu nghiên cứu đề tài - Nghiên cứu, phân tích đặc điểm hệ thống cấp phơi tự động - Nghiên cứu, phân tích phương pháp điều khiển tự động ứng dụng PLC S71200 - Nghiên cứu quy trình làm việc hệ thống cấp phôi tự động nhà máy thực tế - Xây dựng quy trình làm việc mơ hình Nghiên cứu Khách thể nghiên cứu: Nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống cấp phôi tự động Đối tượng nghiên cứu gồm phận sau: - Tính tốn thiết kế panel lắp đặt vận hành điều khiển thiết bị - Xây dựng chương trình điều PLC S7 1200 Phương pháp nghiên cứu Để xây dựng phát triển đề tài sử dụng phương pháp nghiên cứu sau: - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Sử dụng kiến thức sở lý thuyết tài liệu liên quan - Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Dựa panel xưởng số doanh nghiệp, thiết chế lắp đặt panel Ý nghĩa thực tiễn đề tài Ý nghĩa mặt lý luận: - Là sở để phân tích cấu tạo, giải thích nguyên lý hoạt động hệ thống Cấp phôi tự động - Nắm phương pháp điều khiển, truyền thông dùng PLC Ý nghĩa mặt thực tiễn: - Phục vụ cho trình cung cấp sản phẩm - Phục vụ cho trình giảng dạy, trình sản xuất hệ thống công nghệ CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CẤP PHÔI TỰ ĐỘNG 1.1 Giới thiệu hệ thống cấp phôi tự động nhà máy thực tế    Hệ thống cấp phôi tự động sẽ làm cho máy bán tự động nâng cấp thành máy tự động hoàn toàn Dây chuyền sản xuất nhà xưởng cơng nghiệp từ mà trở thành chuỗi dây chuyền tự động, giúp cho trình sản xuất hoạt động hiệu 1.2 Phân tích yêu cầu hệ thống Nguyên lý hoạt động hệ thống: Khi nhấn nút START, hệ thống cấp phôi bắt đầu hoạt động Cảm biến phát phôi ống phơi báo có phơi, xi lanh 1A đẩy phơi ra, gặp cảm biến giới hạn cuối XL1A, xi lanh 1A Lúc xi lanh 2A xuống, Khi gặp cảm biến cuối xi lanh 2A bật van hút chân khơng, sau 1s xi lanh 2A lên, gặp sườn lên cảm biến đầu hành trình xi lanh 2A xi lanh 3A bắt đầu quay góc 90 độ Khi cảm biến báo góc xi lanh 3A báo đủ hành trình xi lanh 2A xuống, cảm biến cuối hành trình xi lanh 2A tác động hút chân không tắt, xi lanh 2A lên Khi cảm biến đầu hành trình xi lanh 2A tác động xi lanh 3A quay về, cảm biến đầu hành trình xi lanh 3A tác động hệ thống lặp lại chu trình CHƯƠNG THIẾT KẾ, XÂY DỰNG BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀ XỬ LÝ TÍN HIỆU 2.1 Sơ đồ khối Khối hiển thị giám sát Khối cảm biến Khối lập trình điều khiển - Khối cảm biến:  Cảm biến quang  Cảm biến từ xi lanh - Khối hiển thị giám sát:  HMI - Khối lập trình điều khiển:  PLC - Khối chấp hành:  Động  Xy lanh 2.2 Sơ đồ mạch động lực - Hệ thống lập trình điều khiển - Điều khiển giao diện HMI - Hệ thống hoạt động ổn định Khối chấp hành Hình 1: Sơ đồ kết nối khí nén - Mạch động lực valve khí nén:  Van 5/2 cuộn dây  Giác hút chân không  Xy lanh Hình 2: Mạch động lực động 2.3 Sơ đồ mạch điều khiển Hình 3: Sơ đồ kết nối PLC Thông số mạch điện:  Nguồn cấp: 24vdc  Số cảm biến:  Số nút nhấn:  Số đầu ra: 10 Hình 12: Giao diện thiết kế phần mềm - Kích đúp vào hình HMI -> chọn tab Security Levels Setting -> chọn mục the number of Security Levels (cấp bảo vệ), chọn mật mục Password 666666, sau kích OK Hình 13: Cài mức độ bảo mật cho Project - Ấn Ctrl + E chọn Window -> Edit HMI window để vào giao diện thiết kế 30 3.7 Thiết kế giao diện cho HMI a Tạo Tag cho chương trình - Bước : Nhấp vào biểu tượng “Address Tag List” công cụ - Bước : Cửa sổ “Address Tag” xuất hiện, nhấn “Add” để thêm Tag cho chương trình Sau nhấn OK b PLC Parts Tại cửa sổ phần tử“PLC Parts” ta chọn công cụ thiết kế nút nhấn, đèn báo, hiển thị số, văn bản, đồ thị… để thiết kế giao diện điều khiển - Tạo nút nhấn + Bước : Để tạo nút nhấn, ta kéo thả nút lệnh“Bit State Setting” + Bước : Cửa sổ “Bit State Setting Component Attribute” xuất Tại tab “Basic Attributes” ta chọn ô “Use Address Tag” để sử dụng Tag tạo từ trước mà đặt lại + Bước : Tại tab “ Bit State Setting” ta chọn loại nút nhấn “Type” + Bước : Tại tab “Graphics” ta chọn “Import Graphics” để tiến hành chọn kiểu nút nhấn thư viện nút nhấn có sẵn phần mềm + Bước : Nhấn OK di chuột đến tọa độ muốn đặt nút nhấn 31 Hình 14: Tạo nút nhấn Hình 15: Chọn loại nút nhấn - Tạo đèn báo + Bước : Ta kéo thả nút lệnh “Bit State Lamp” + Bước : Cửa sổ “Bit State Lamp Component Attribute” xuất Tại tab “Basic Attributes” ta chọn ô “Use Address Tag” để sử dụng Tag tạo từ trước mà đặt lại + Bước : Tại tab “Bit State Lamp” ta chọn loại đèn báo “Function” tốc độ nháy ô “Rate” + Bước : Tại tab “Graphics” ta chọn “Import Graphics” để tiến hành chọn kiểu đèn báo thư viện đèn báo có sẵn phần mềm + Bước : Nhấn OK di chuột đến tọa độ muốn đặt đèn báo 32 Hình 16: Tạo đèn báo Hình 17: Chọn loại đèn báo - Thêm văn vào giao diện điều khiển: + Bước : Nhấp biểu tượng công cụ + Bước : Hộp thoại “Text Attribute” xuất Nhập văn vào ô “Content” + Bước : Chọn kiểu chữ, chỉnh cỡ chữ, màu chữ khung “Font Attribute” + Bước : Nhấn OK di chuột đặt văn đến vị trí mong muốn 33 Hình 18: Hộp thoại Text Attribute 34 3.7.1 Thiết kế giao diện bật hình giao diện bảo mật - Kích biểu tượng Text cơng cụ -> xuất hộp thoại, nhập văn vào ô "Content" Chọn kiểu chữ Time New Roman, cỡ chữ màu chữ khung "Font Attribute" -> nhấn OK di chuột đặt văn đến vị trí mong muốn Hình 19: Tạo Text - Kích chuột phải vào hình, chọn Attribute (hoặc ấn P), xuất hộp thoại Window Attribute Chọn màu cho giao diện cách kích vào Use Background Color, sau chọn màu phần Fill Color -> OK 35 Hình 20: Chọn màu - Kích Add window cơng cụ để tạo Frame (Frame làm việc Frame 0) -> Kick OK để tạo Frame 10 Hình 21: Tạo Frame - Kích chuột phải vào Frame 10 Project structure window -> chọn Set, sau chọn Security Level ->OK Hình 22: Bảo mật cho Frame 10 - Quay trở lại Frame Kick vào Function Parts Graph element window, kéo thả Function key để tạo nút ấn chuyển trang -> Xuất hiên hộp thoại 36 Function Key Component Attribute Tại Mục "Switch Window" Chọn Change window Frame 10 Ấn vào tab Graphics để chọn hình cho nút ấn Ấn vào tab Control Setting -> chọn Conditional Enabling -> chọn Security chọn mục Minimum level > OK Kéo thả chuột đến vị trí đặt nút ấn Hình 23: Tạo nút ấn chuyển trang có u cầu bảo mật +Tạo hình ảnh cho giao diện 37 -Kích biểu tượng New Graphics cơng cụ - >Xuất hộp thoại new graphics, ta chọn Bitmap nhập tên thích Name chọn đường dẫn có ảnh mà muốn chèn nhấn OK Hình 24: Hộp thoại New Graphics -Sau nhấn OK, ta kích chuột phải vào màu đen chọn Load image hình đây, ta chọn Save cơng cụ để lưu hình ảnh chuyển giao diện thiết kế 38 -Tại giao diện thiết kế, ta kéo thả chuột Bitmap Function Parts để chọn hình ảnh mong muốn Hình 25: Chọn bitmap 3.7.2 Dowload project + Bước : Chọn cách download Nhấp vào biểu tượng công cụ hệ thống để mở hộp thoại “Project Setting Option” + Bước : Chọn Ethernet thiết bị download, sau chọn IP cho HMI phần IP Address + Bước : Nhấp vào nút OK để đóng hộp thoại “Project Setting Option” + Bước :Nhấp vào biểu tượng công cụ hệ thống, xuất hộp thoại “KHdownload” 39 + Bước : Chọn HMI cần tải xuống nhấp nút “download” để bắt đầu tải xuống Hình 26: Hộp thoại Project Settings Option 40 Hình 27: Hộp thoại KHDownload 3.8 Giao diện sau hồn thành Hình 28: Giao diện điều khiển HMI sau hoàn thành 41 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết đạt Đề tài “ “ Thiết kế, chế tạo mơ hình cấp phôi tự động sử dụng Giác Hút Chân Không ” tạo mơ hình có ý nghĩa thực tiễn, giúp sinh viên cho chúng em có kiến thức thực tế tốt bổ sung cho lý thuyêt học sách Sau hoàn thành đề tài đồ án chúng em đúc rút nhiều kinh nghiệm thực tế thiết kế chế tạo như: - Có thêm hiểu biết chung hệ thống tự động có vai trò quan trọng tất yếu sản xuất - Nâng cao kỹ thiết kế, sử dụng phần mềm, lập trình - Có thêm nhiều kinh nghiệm khí chế tạo, sử dụng thành thạo số loại máy phục vụ cho việc gia cơng khí - Khả kết hợp thiết bị khí nén dùng để điều khiển kết hợp với thiết bị điện - Sản phẩm mơ hình hồn thiện hoạt động tốt, yêu cầu đặt 42 4.2 Kết chưa đạt Tuy nhiên, trình độ kinh nghiệm thực tế cịn có hạn chế nên q trình thực đề tài chúng em khơng thể tránh khỏi sai sót: - Các thiết bị khí chưa đạt độ xác - Việc thay thiết bị, sửa chữa gặp nhiều khó khăn 4.3 Kết luận Nhận thấy đề tài có tính ứng dụng cao, cần tìm hiểu thiệu kiến thức Mà hệ thống chưa đạt hết mục tiêu đề ban đầu, chúng em xin đưa hướng phát triển cho đề tài sau: Xây dựng giám sát hệ thống phần mềm giám sát Win CC, giao diện HMI Hình thành kỹ xây dựng hệ thông a Ưu điểm - Giúp sinh viên áp dụng kiến thức lý thuyết vào chế tạo mơ hình - Mơ hình thiệt kẻ cách đồng thuận tiện việc sử dụng nhóm mơ hình thiệt kế chắn đảm bảo tính thầm mỹ kỹ thuật đáp ứng yêu cầu xác b Nhược điểm - Hệ thơng chưa nhỏ gọn - Mơ hình chưa thể gia công với nhiều loại vật liệu khác 4.4 Kiến nghị - Có thể gia cơng tiết dày lớn chế tạo từ loại vật liệu khác cứng sắt, thép, - Ứng dụng rộng rãi phân xưởng, xưởng sản xuất, vận chuyển vừa nhỏ Do số hình ảnh mơ hình sau hồn thiện 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Giáo trình Dung sai lắp ghép Kỹ thuật đo lường PGS.TS Ninh Đức Tốn [2] Giáo trình khí nén - Trần Xn Tùy [3] Cơng nghệ chế tạo máy [4] Giáo trình kỹ thuật điều khiển thủy lực- khí nén ThS:Lê Quang Huy [5] Vẽ kỹ thật ThS: Nguyễn Duy Kiều [6] Điều khiển lập trình PLC ThS : Hồng Quốc Tn [7] Cơng nghệ khí nén TS Hồ Đắc Thọ [8] Danh mục website tham khảo: http://catalogdatasheet.com http://ccsinfo.com/forum http://dientuvietnam.net http://diendandientu.com http://codientu.org http://web.kinco.cn 44 ... cứu, phân tích đặc điểm hệ thống cấp phôi tự động - Nghiên cứu, phân tích phương pháp điều khiển tự động ứng dụng PLC S71200 - Nghiên cứu quy trình làm việc hệ thống cấp phôi tự động nhà máy thực... việc mơ hình Nghiên cứu Khách thể nghiên cứu: Nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống cấp phôi tự động Đối tượng nghiên cứu gồm phận sau: - Tính tốn thiết kế panel lắp đặt vận hành điều khiển thiết. .. thông dùng PLC Ý nghĩa mặt thực tiễn: - Phục vụ cho trình cung cấp sản phẩm - Phục vụ cho trình giảng dạy, trình sản xuất hệ thống công nghệ CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CẤP PHÔI TỰ ĐỘNG