Nghiên cứu và thiết kế cơ cấu chuyển động đồng bộ 2 trục điều khiển bằng PLC

Mục Lục LỜI CẢM ƠN CHƯƠNG I : TỔNG QUAN……………………………………………………………….2 1.1 Giới thiệu đề tài 1.1.1 Lý chọn đề tài tính thiết yếu 1.1.2 Ứng dụng 1.2 Mục tiêu nhiệm vụ nghiên cứu đề tài 1.3 Cơng trình liên cứu liên quan 2.1 Lưu đồ hoạt động 2.2 Các loại động sử dụng đồng điều khiển 2.3 Lựa chọn động 11 2.4 Tính hàm truyền động 12 2.5 Thông số điều khiển động Servo 14 2.6 PLC 17 2.6.1 Khái niệm PLC 17 2.6.2 Cấu trúc PLC 18 2.6.3 Nguyên lý hoạt động PLC 19 2.6.4 Tại phải sử dụng PLC 19 2.7 Khái niệm mạng SSCNET III 20 2.8 Lý thuyết đồng 21 2.8.1 Nguyên tắc đồng 21 2.8.2 Đĩa cam 23 CHƯƠNG III: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG …………………………………………………… 25 3.1 Phân tích yêu cầu đề 25 3.2 Thiết kế khung đỡ 25 3.3 Lựa chọn cấu truyền động 27 3.4 Lựa chọn PLC phù hợp 32 3.4.1 Chọn CPU 32 3.4.2 Chọn Module xử lý chuyển động 33 3.4.3 Chọn driver Servo 35 3.5 Tính tỷ số hộp số ảo 37 3.6 Tính hàm cam 38 CHƯƠNG IV : ĐIỀU KHIỂN 40 4.1 Cài đặt phần mềm 40 4.2 Thiết kế sơ đồ điều khiển 51 4.3 Thiết kế HMI điều khiển 51 CHƯƠNG V : HOÀN THÀNH VÀ THỰC NGHIỆM 52 5.1 Hoàn thành 52 5.2 Thực nghiệm 53 CHƯƠNG VI: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 56 6.1 KẾT LUẬN 56 6.1.1 Tự đánh giá 56 6.1.2 Khuyết điểm 56 6.2 Hướng phát triển 57 Nguồn tham khảo: 58 Phụ lục 59 GVHD: Vũ Quang Huy Mục Lục Hình ảnh Hình 1 Máy cắt lia đồng MR-MQ100 hãng Mitsubishi Electronics Hình Máy cắt lia hãng Shanghai Sihua Hình Lưu đồ hoạt động Hình 2 Động Servo 10 Hình Sơ đồ mạch điện dộng Servo 12 Hình Sơ đồ minh họa Moment uốn xoắn động Servo 13 Hình Chiều xoay motor mặc định 16 Hình Một hệ thống PLC đơn giản điển hình 17 Hình Sơ đồ cấu trúc đơn giản PLC 19 Hình Sơ đồ mạng SSCNET kết nối PLC Module 20 Hình Sơ đồ khả cải thiện độ xác SSCNETIII so với SSCNET…….21 Hình 10 Sơ đồ khí ảo 22 Hình 11 Khái niệm đĩa CAM 24 Hình Chất liệu nhôm 26 Hình Cơ cấu tay quay trượt 27 Hình 3 Cơ cấu bánh 27 Hình Kích thước VLA-ST-60-12-0700 28 Hình Cơ cấu pulley dây đai 29 Hình Sơ đồ tổng quát HG-KR13 30 Hình Bản vẽ 3d cấu khung 29 Hình Bản vẽ hình chiếu cấu khung 31 Hình Q00UCPU 32 Hình 10 QD77MS2 34 Hình 11 Sơ đồ kết nối QD77MS2 35 Hình 12 MR-J3-10B 36 Hình 13 Sơ đồ mạch động lực 37 Hình 14 Hình dạng trục CAM 39 GVHD: Vũ Quang Huy Hình Màn hình tạo New project 40 Hình Thiết lập module 41 Hình Lựa chọn module QD77MS2 41 Hình 4.New module 42 Hình Intelligent Function Module 43 Hình Thiết lập giao thức kết nối Servo motor 43 Hình Cài đặt giá trị Driver vít me 44 Hình Cài đặt giá trị tăng tốc, giảm tốc 44 Hình Cài đặt thông số chi tiết 45 Hình 10 Cài đặt thông số JOG 46 Hình 11 Cài đặt thông số home 46 Hình 12 Phương pháp home Proximity Dog Mmethod 47 Hình 13 Cài đặt thơng số Servo 48 Hình 14 Bên Positioning_Axis# 48 Hình 15 Chọn trục để chạy đồng 48 Hình 16 Hệ thống khí ảo 49 Hình 17 Sơ đồ điều khiển 51 Hình 18 Giao diện nhập HMI ảo 51 Hình Sắp xếp điều khiển mà mạch điện 52 Hình Kết hoàn thành 52 Hình Kết hoàn thành 53 Hình Tỉ số bánh răg 12:21 53 Hình 5 Kết thực nghiệm 53 Hình Tỉ số bánh 1:1 54 Hình Kết thực nghiệm 54 Hình Tỉ số bánh 5000:9015 55 Hình Kết thực nghiệm 55 Mục Lục Bảng Bảng 1 Yêu cầu đặt Bảng Chế độ phát xung 15 Bảng 2 Một số thành phần sử dụng chủ yểu khí ảo 22 Bảng 1.Thông số VLA-ST-60-12-9799 28 Bảng Thông số HG-KR13 20 Bảng 3 Thông số Q00UCPU 33 Bảng Thông số QD77MS2 34 Bảng Bảng hàm CAM 38 Bảng Giải thích thơng số home 47 Bảng giải thích thơng số cài đặt đồng 50 Bảng Bảng tự đánh giá dựa yêu cầu đặt 56 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp thuộc khoa chất lượng cao trường Đại Học Sư Phạm Kĩ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh, Bản thân thực đề tài “Nghiên cứu thiết kế cấu chuyển động đồng trục sử dụng PLC” Với lịng kính trọng biết ơn sâu sắc Bản thân xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Th.S Vũ Quang Huy, người trực tiếp hướng dẫn Bản thân thực đề tài Trong trình thực đề tài, thầy tận tình góp ý, bảo, theo dõi hỗ trợ em hoàn thiện đề tài theo cách tốt Bản thân xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô giáo trường ĐH SỰ PHẠM KĨ THUẬT TPHCM nói chung thầy Bộ mơn Cơ Điện Tử nói riêng hướng dẫn, đưa ý kiến môn đại cương mơn chun ngành, giúp chúng em có sở lý thuyết vững vàng tạo điều kiện giúp đỡ chúng em suốt trình học tập Bên cạnh đó, em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, nhà trường bạn bè tạo điều kiện, hỗ trợ, động viên Bản thân suốt trình học làm đề tài đồ án Tuy nhiên, kiến thức hạn chế nên chắn cịn thiếu sót đề tài Kính mong nhận góp ý q Thầy/Cơ để em hồn thiện Em xin trân trọng cảm ơn Sinh viên thực Nguyễn Hữu Nghị CHƯƠNG I : TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu đề tài 1.1.1 Lý chọn đề tài tính thiết yếu Hiện nay, khoa học công nghệ ngày phát triển, việc ứng dụng kỹ thuật tiên tiến vào sản xuất nhằm tạo sản phẩm có suất, chất lượng cao, mà giá thành chấp nhận ngày trở nên cần thiết, đặc biệt nước phát triển Việt nam Đóng góp vào phát triển nhanh chóng khoa học công nghệ thời gian gần đây, tự động hố sản xuất có vai trị quan trọng Dây chuyền sản xuất đơn vị sản xuất, lắp đặt thiết bị khu công nghiệp từ trước tới sử dụng nhân cơng Điều khiến cho tiến độ sản xuất bị kiềm chế suất nhân cơng có hạn Hiện nhiều công ty công nghiệp tiến hành tự động hóa q trình sản xuất Tuy nhiên, chi phí mua đem hệ thống tự động hóa từ nước ngồi khơng rẻ, điều tạo vấn đề khó khăn khơng cho công ty công nghiệp nhỏ Nhận biết vấn đề trên, Bản thân em nhìn nhận thấy tiến độ hàng hóa vấn đề tiên lĩnh vực tự động hóa q trình sản xuất Nhằm đóng góp vào việc giải vấn đề trên, chúng em thấy xử lý sản phẩm băng chuyền tăng hiệu suất tự động hóa sản xuất cách đáng kể, ngồi cịn tiết kiệm diện tích sản xuất khơng nhỏ Mà để xử lý sản phẩm băng tải điều thiết yếu quan trọng điều khiển đồng vị trí tốc độ trục  Qua vấn đề nêu trên, Bản thân chọn đề tài “ Nghiên cứu thiết kế cấu chuyển động đồng trục điều khiển PLC ” 1.1.2 Ứng dụng - Máy cắt lia đồng - Đồng xử lý ảnh băng chuyền - Những dây chuyền sản xuất sử dụng đồng 1.2 Mục tiêu nhiệm vụ nghiên cứu đề tài - Nghiên cứu phương án thiết kế hệ thống đồng - Hoàn thành vẽ 3D - Gia cơng mơ hình khí - Thiết kế xây dựng mạch điều khiển - Thử nghiệm, đánh giá rút kinh nghiệm từ kết - Lập báo cáo đề tài - Hoàn thiện đề tài  Yêu cầu đặt ra Bảng 1 Yêu cầu đặt STT Yêu cầu đặt Tầm quan trọng Đồng vị trí tốc độ trục xác 30% Cơ khí xác, đẹp mắt 20% Thiết kế mạch điều khiển mạch động lực xác hợp lý 20% Vẽ mơ hình 3D 10% Thử nghiệp, đánh giá kết 20% 1.3 Cơng trình liên cứu liên quan  Máy cắt lia đồng MR-MQ100 hãng Mitsubishi Electronics Hình 1 Máy cắt lia đồng MR-MQ100 hãng Mitsubishi Electronics  Máy cắt lia Shanghai Sihua Hình Máy cắt lia hãng Shanghai Sihua CHƯƠNG II : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Lưu đồ hoạt động : Servo trục B băng chuyền chạy cấp nguồn Sensor nhận tín hiệu False có phơi đưa vào True Servo trục A chạy nhanh đưa đầu vị trí phơi Đồng vị trí Hết hành trình servo tốc độ motor trục A đưa đầu cho đầu vị trí Home vào vị trí phơi Hình Lưu đồ hoạt động Hình 10 Cài đặt thông số JOG - HPR basic parameter giúp người dùng cài đặt cách home, tốc độ home, kiểu home Hình 11 Cài đặt thơng số home 46 Tên thông số Bảng Giải thích thơng số home Giải thích thơng số HPR( Home possition return) Direction Cài đặt hướng home cho động ( Hướng thuận, hướng nghịch) HPR Method Lựa chọn phương pháp home HP( Home possition) address Vị trí mặc định home (mặc định 0mm) HPR Speed Creep speed Tốc độ home Tốc độ bị trườn gần đến home Hình 12 Phương pháp home Proximity Dog Mmethod  Bước 3: Cấu hình Servo parameter. - Ở cấu hình cho động quay theo chiều CW cho hai trục: lý ta sử dụng phương pháp đồng Linear Operation nên bắt buộc hai trục phải quay chiều, đồng thời Disable tính Force stop khơng sử dụng Bảng Giải thích thông số home Tên thông số HPR( Home possition return) Direction HPR Method HP( Home possition) address Giải thích thơng số Cài đặt hướng home cho động ( Hướng thuận, hướng nghịch) Lựa chọn phương pháp home Vị trí mặc định home (mặc định 0mm) HPR Speed Tốc độ home Creep speed Tốc độ bò trườn gần đến home 47 Hình 13 Cài đặt thơng số Servo  Bước 4: Cấu hình cho Positioning Data. Positioning_Axis#: khu vực cài đặt trước giá trị hay tốc độ tương ứng với trục Hình 14 Bên Positioning_Axis#  Bước 5: Cấu hình cho Syncronous Control Parameter. - Input Axis Parameter Trong Input Axis Parameter, Pr.300 servo input type chọn Feed curent value, tức dử liệu sử dụng cho đồng dựa vào giá trị servo Hình 15 Chọn trục để chạy đồng - Syncronous Parameter Trong phần syncronous parameter, ta vào Axis2# Syncronous Parameter (vì trục đồng theo trục 1) 48 Ta cần cài đặt thông số cho hệ thống khí ảo vào: Hình 16 Hệ thống khí ảo 49 Bảng giải thích thơng số cài đặt đồng Thơng số Giải thích Trục dẫn động lựa chọn trục Ly hợp On nhờ tín hiệu tốc độ cao cảm biến phát có vật qua Cài đặt độ trượt cho ly hợp với khoảng trượt để trượt bắt đầu chạy đồng Điều chỉnh tỷ số gear trục để điều chỉnh giá trị vòng quay trục 2phù hợp với trục 50 4.2 Thiết kế sơ đồ điều khiển 220 0V TRỤC CPU QD77MS4 SENSOR 24V DC TRỤC L1 L2 L1 L2 P1 P2 P1 P2 P D P D L11 L21 L11 L21 U U V V W W DC Servo Servo CN1A CN1A CN1B Hình 17 Sơ đồ điều khiển 4.3 Thiết kế HMI điều khiển Hình 18 Giao diện nhập HMI ảo 51 CHƯƠNG V : HOÀN THÀNH VÀ THỰC NGHIỆM 5.1 Hồn thành Hình Sắp xếp điều khiển mà mạch điện Hình Kết hồn thành 52 Hình Kết hồn thành 5.2 Thực nghiệm  Thực nghiệm : - Ở thực nghiệm 1, ta đặt tỉ số bánh theo tỉ số tính tốn chương III : Hình Tỉ số bánh 12:21 - Kết thực nghiệm : Hình 5 Kết thực nghiệm 53 - Kết luận thực nghiệm 1: Thực nghiệm lấy tỉ số bánh lý thuyết tuyệt đối 12:21 cho kết tương đối có sai số lớn Nguyên nhân gây sai số vấn đề thực tế : sai số motor, căng đai bị rơ,…  Khử sai số cách offset tỉ số bánh  Thực nghiệm : - Ở thực nghiệm 2, ta đặt tỉ số bánh 1:1 để biết tỉ số thực xác cấu Hình Tỉ số bánh 1:1 - Kết thực nghiệm : - Hình Kết thực nghiệm Kết luận thực nghiệm : Thực nghiệm lấy tỉ số bánh 1:1 cho ta thấy tỉ số bánh sau offset cần để khử sai số  Thực nghiệm : - Ở thực nghiệm 3, ta đặt tỉ số bánh theo xác tỉ số thực nghiệm 5000:9015 54 Hình Tỉ số bánh 5000:9015 - Kết thực nghiệm : Hình Kết thực nghiệm - Kết luận thực nghiệm 3: Thực nghiệm lấy tỉ số sau offset khử sai số cho kết tương đối xác nhiên cịn chút sai số rơ trục vít me cũ mức chấp nhận 55 CHƯƠNG VI: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 KẾT LUẬN 6.1.1 Tự đánh giá  Dựa mục tiêu, nhiệm vụ yêu cầu đặt nêu chương I, Bản thân tự đánh sau :  Yêu cầu đặt Bảng Bảng tự đánh giá dựa yêu cầu đặt STT Yêu cầu đặt Tầm quan trọng Mức độ hoàn thành Đồng trục xác vị trí tốc độ 30% 95% Cơ khí xác, đẹp mắt 20% 80% Thiết kế mạch điều khiển mạch động lực xác hợp lý 20% 95% Vẽ mơ hình 3D 10% 80% Dừng mơ hình khí Thử nghiệp, đánh giá kết 20% 95% Có thử nghiệm, kết sau thử nghiệm xác, sai số Tự đánh giá Đồng trục hoạt động xác, sai số Cơ khí sử dụng chất liệu nhôm đẹp phù hợp, nhiên có số sai sót Thiết kế mạch rõ ràng, kết cấu hoạt động trơn tru, hiệu 6.1.2 Khuyết điểm Bản thân tự nhận thấy đồ án có khuyết điểm sau: - Chỉ dừng việc mô chuyển động đồng - Sai sót việc gia cơng khí khiến cho bề mặt khí có nhiều khuyết điểm - Chưa thể khử tiếng ồn hệ thống hoạt động 56 6.2 Hướng phát triển  Khắc phục khuyết điểm: - Thêm cấu xử lý trục A, ví dụ : cánh tay robot, xylanh,… - Làm đẹp bề mặt khí - Khử tiếng ồn việc xử lý kỹ độ căng dây  Hướng phát triển: - Cơng nghiệp hóa mơ hình sản xuất - Đưa mơ hình cơng nghiệp hóa sản xuất chạy thực nghiệm - Giảm thiểu sai số trục A chạy 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO  Sách : [1] Giới thiệu phần cứng PLC Mitsubishi Q Series [2] MELSEC-Q QD77MS Simple Motion Module User's Manual (Positioning Control)  Các Trang web : [3] www.wikipedia.org [4] https://www.plcmitsubishi.com/tai-lieu-lap-trinh-plc-mitsubishi-tieng-viet.html [5] mitsubishielectric.com [6] google.com [7] https://hoplongtech.com [8] https://thegioidienco.vn/ 58 PHỤ LỤC  Chương trình bậc thang : 59 60 ... Nghiên cứu thiết kế cấu chuyển động đồng trục điều khiển PLC ” 1.1 .2 Ứng dụng - Máy cắt lia đồng - Đồng xử lý ảnh băng chuyền - Những dây chuyền sản xuất sử dụng đồng 1 .2 Mục tiêu nhiệm vụ nghiên. .. thẳng) Điều khiển tốc độ Điều khiển xen kẽ vị trí tốc độ Điều khiển tốc độ moment xoắn Điều khiển đồng Điều khiển cam điện Điều khiển momen xoắn Điều khiển press-fit 34  Sơ đồ kết nối QD77MS2 :... phôi trục B  Theo đề bài, ta cần cấu chuyển động tịnh tiến Hiện có vơ số loại cấu chuyển động tịnh tiến Điển : - Cơ cấu tay quay trượt Hình 3 .2 .Cơ cấu tay quay trượt - Cơ cấu bánh Hình 3.3 Cơ cấu