1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

Ứng dụng PLC và động cơ servo điều khiển máy cắt ống tự động

66 53 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Ứng dụng PLC và động cơ servo điều khiển máy cắt ống tự động
Tác giả Trần Ngọc Duy, Hồ Gia Phúc, Nguyễn Minh Chung
Người hướng dẫn Ths. Nguyễn Anh Tuấn
Trường học Trường Đại học Công nghiệp TP.HCM
Chuyên ngành Công nghệ Điện
Thể loại Khóa luận tốt nghiệp
Năm xuất bản 2019
Thành phố TP.HCM
Định dạng
Số trang 66
Dung lượng 4,27 MB

Cấu trúc

  • CHƯƠNG 1 PHẦN MỞ ĐẦU (8)
    • 1.1. Lí do chọn đề tài (8)
    • 1.2. Nội dung nghiên cứu (8)
    • 1.3. Phương pháp nghiên cứu (8)
      • 1.3.1. Ý nghĩa đề tài (8)
    • 1.4. Phương pháp nghiên cứu (9)
  • CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN ĐỀ TÀI (10)
    • 2.1. Hệ thống điều khiển vị trí động cơ Servo (10)
      • 2.1.1. Cấu hình hệ thống động cơ servo (10)
      • 2.1.2. Điều khiển năng lượng cho động cơ servo (11)
      • 2.1.3. Phản hồi trong hệ thống động cơ servo (12)
      • 2.1.4. Mạch điều khiển vị trí (12)
    • 2.2. Tổng quan về máy cắt ống sử dụng động cơ servo (14)
    • 2.3. Các hệ thống Servo trong công nghiệp (15)
      • 2.3.1. Động cơ Servo Máy in phẳng màn hình phẳng với chân không (15)
      • 2.3.2. Máy ép tự động bằng động cơ Servo (15)
      • 2.3.3. Máy cắt phôi công nghiệp (16)
      • 2.3.4. Máy cắt bao bì (17)
  • CHƯƠNG 3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT (18)
    • 3.1. PLC 11 1. Lịch sử ra đời và phát triền của PLC (18)
      • 3.1.2. Đặc điểm của bộ điều khiển PLC (18)
      • 3.1.3. Ứng dụng của PLC (19)
      • 3.1.4. Giới thiệu về PLC FX3U (19)
      • 3.1.5. Cấu tạo board PLC FX3U (21)
      • 3.1.6. Khả năng kết nối và ưu điểm (22)
      • 3.1.7. Lập trình PLC phát xung điều khiển servo (23)
    • 3.2. Động cơ servo (23)
      • 3.2.1. Servo là gì? (23)
      • 3.2.2. Cơ cấu định vị (24)
      • 3.2.3. Hệ thống điều khiển (25)
      • 3.2.4. Sự khác biệt so với motor thường (26)
      • 3.2.5. Tăng tốc độ đáp ứng (27)
      • 3.2.6. Tăng khả năng đáp ứng (27)
      • 3.2.7. Mở rộng vùng điều khiển (control range) (27)
      • 3.2.8. Khả năng ổn định tốc độ (28)
      • 3.2.9. Nguyên lí hoạt động của encoder (28)
      • 3.2.10. Các loại và tính năng của Servo Motor (28)
      • 3.2.11. Các tính năng của động cơ servo AC so với động cơ servo DC (29)
    • 3.3. Động cơ AC servo và Driver MR-J2 Mitsubishi (30)
      • 3.3.1. Động cơ AC servo và driver MR - J2 (30)
      • 3.3.2. Sơ đồ kết nối và dây (33)
      • 3.3.3. Bảng tham số (36)
      • 3.3.4. Lựa chọn các tham số cài đặt (40)
      • 3.3.5. Các lỗi của servo (42)
    • 3.4. Phần mềm GXWORK 2 (43)
      • 3.4.1. Cách sử dụng phần mềm (43)
      • 3.4.2. Cách kết nối máy tính với PLC (45)
      • 3.4.3. Cách soạn chương trình (47)
  • CHƯƠNG 4 THI CÔNG VÀ LẬP TRÌNH (51)
    • 4.1. Thi công (51)
      • 4.1.1. Sơ đồ đấu dây (51)
      • 4.1.2. Linh kiện thi công mô hình (54)
    • 4.2. Lưu đồ giải thuật (61)
    • 4.3. Lập trình (62)
  • CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN (64)
    • 5.1. Kết quả đạt được (64)
    • 5.2. Hạn chế (64)
    • 5.3. Hướng phát triển (64)
  • TÀI LIỆU THAM KHẢO (65)

Nội dung

PHẦN MỞ ĐẦU

Lí do chọn đề tài

Trong bối cảnh phát triển mạnh mẽ của các nền công nghiệp hiện nay, nhiều ngành công nghiệp tự động đang được nâng cao và đẩy mạnh, tạo nên một cuộc cách mạng trong thời đại công nghiệp Công nghệ tự động không chỉ tiết kiệm lao động mà còn tối ưu hóa quy trình sản xuất và vận hành, giúp đạt được độ chính xác cao.

Điều khiển chuyển động là một lĩnh vực quan trọng và phát triển nhanh trong ngành điều khiển và tự động hóa Trong các hệ thống điều khiển vị trí, tốc độ và moment, yêu cầu về độ chính xác cao đòi hỏi một thiết bị đáp ứng hiệu quả Để giải quyết thách thức này, các nhà khoa học và nhà sản xuất đã phát triển động cơ servo, một loại động cơ chuyên dụng cho nhiệm vụ này Hiện nay, hệ thống servo được ứng dụng rộng rãi trong các máy móc và hệ thống cần độ chính xác cao.

Chúng tôi đã quyết định sử dụng PLC FX3U kết hợp với động cơ Servo AC để điều khiển máy cắt ống tự động Giải pháp này giúp người sử dụng dễ dàng quan sát và nắm bắt các yếu tố quan trọng trong quá trình điều khiển.

Nội dung nghiên cứu

- Tìm hiểu về PLC FX3u: Nghiên cứu về cấu trúc phần cứng và các khả năng kết nối mở rộng

- Tìm hiểu về động cơ AC Servo

- Tìm hiểu về cách sử dụng phần mềm GX WORK 2 để lập trình cho các dòng PLC

Phương pháp nghiên cứu

 Vận dụng, tham khảo các tài liệu về thiết bị PLC FX3U,AC Servo

 Tham khảo ý kiến và các góp ý từ giảng viên hướng dẫn và cộng đồng

 Đúc kết và tổng hợp các tài liệu có liên quan

 Áp dụng kết quả nghiên cứu, tổng hợp đưa vào thực nghiệm

1.3.1 Ý nghĩa đề tài Áp dụng lý thuyết PLC đã học áp dụng thực tế từ đó hiểu được nguyên lý cách hoạt động PLC

Hiểu rõ các kết nối giữa PLC và động cơ AC Servo là rất quan trọng để tối ưu hóa hiệu suất hệ thống Nắm vững nguyên lý hoạt động của động cơ AC Servo giúp người dùng điều khiển chính xác và hiệu quả hơn, từ đó nâng cao hiệu suất và độ tin cậy trong các ứng dụng công nghiệp.

Học lập trình PLC là cần thiết để điều khiển thiết bị trong thực tế Áp dụng kiến thức đã học, bạn có thể thiết kế và lập trình mô phỏng cho hệ thống máy cắt ống trong nhà máy, giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất.

Phương pháp nghiên cứu

 Vận dụng, kế thừa tài liệu tham khảo, khóa luận của các khóa trước

 Tham khảo các ý kiến góp ý giáo viên hướng dẫn và cộng đồng mạng

 Tìm hiểu, thu thập và phân tích tài liệu

 Tổng hợp, đúc kết tài liệu, ý kiến và đưa ra ý tưởng thực hiện

 Áp dụng kết quả nghiên cứu, tổng hợp đưa vào thực nghiệm

 Sửa đổi, đánh giá đưa ra kết quả hoàn thiện

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

PLC 11 1 Lịch sử ra đời và phát triền của PLC

3.1.1 Lịch sử ra đời và phát triền của PLC

Ngày nay, sự phát triển của khoa học kỹ thuật đã mang đến sự đa dạng cho các linh kiện điện tử và thiết bị điều khiển tự động Các công nghệ cũ đang dần được thay thế bởi các thiết bị công nghệ tiên tiến như vi điều khiển, vi xử lý và PLC, cùng với các thiết bị điều khiển từ xa Những tiến bộ trong lý thuyết điều khiển tự động đã giúp ngành công nghiệp và dây chuyền sản xuất phát triển mạnh mẽ Trong số các hệ thống điều khiển, bộ điều khiển PLC nổi bật nhất với khả năng phục vụ rộng rãi Các dòng PLC đã tiến hóa từ những thiết bị độc lập với 20 ngõ vào/ra và dung lượng bộ nhớ khoảng 500 bước, đến các mô-đun mở rộng cho phép thêm chức năng chuyên dụng.

+ Xử lý tín hiệu liên tục

+ Điều khiển động cơ servo, động cơ bước

Với cấu trúc Module cho phép mở rộng hay nâng cấp một hệ thống điều khiển PLC với chi phí và công suất thấp nhất

3.1.2 Đặc điểm của bộ điều khiển PLC

Nhu cầu về bộ điều khiển dễ sử dụng, linh hoạt và giá thành thấp đã thúc đẩy sự phát triển của các hệ thống điều khiển lập trình được (PLC) Những hệ thống này sử dụng CPU và bộ nhớ để điều khiển máy móc và quy trình hoạt động, mang lại hiệu quả cao trong sản xuất công nghiệp.

PLC (Bộ điều khiển lập trình) là thiết bị linh hoạt, giúp điều khiển các thiết bị một cách dễ dàng thông qua lập trình các lệnh logic cơ bản Ngoài khả năng điều khiển, PLC còn thực hiện các tác vụ như định thời và đếm, nâng cao khả năng quản lý cho những hoạt động phức tạp, ngay cả với các loại PLC nhỏ nhất.

Việc sử dụng PLC giúp hiệu chỉnh hệ thống điều khiển mà không cần thay đổi kết nối dây, chỉ cần điều chỉnh chương trình trong bộ nhớ qua thiết bị lập trình Hơn nữa, hệ thống PLC có thời gian lắp đặt và hoạt động nhanh hơn so với các hệ thống truyền thống, vốn yêu cầu nối dây phức tạp giữa các thiết bị rời.

Về phần cứng, PLC tương tự như máy tính “truyền thông”, và chúng có các đặc điểm thích hợp cho mục đích điều khiển trong công nghiệp

Khả năng kháng nhiễu tốt

Cấu trúc dạng Module cho phép dễ dàng thay thế, tăng khả năng (nối thêm Module mở rộng vào/ ra) và thêm chức năng (nối thêm Module chuyên dùng)

Kết nối dây và mức điện áp tín hiệu tại ngõ vào và ngõ ra được chuẩn hóa, giúp đảm bảo tính đồng nhất và an toàn trong hệ thống Ngôn ngữ lập trình chuyên dụng như Ladder, Instruction và Function Chart rất dễ hiểu và dễ sử dụng, tạo điều kiện thuận lợi cho người dùng trong việc lập trình và vận hành hệ thống.

Thay đổi chương trình điều khiển dễ dàng

Những đặc điểm trên làm cho PLC được sử dụng rộng rãi trong việc điểu khiển các máy móc công nghiệp và trong điền khiển quá trình (Process – control)

Trong ngành công nghiệp và nông nghiệp hiện nay, việc ứng dụng PLC vào hệ thống máy móc là rất cần thiết và ngày càng phổ biến Hầu hết các thiết bị và dây chuyền sản xuất đều sử dụng PLC, cho thấy vị thế chiếm lĩnh của công nghệ này Với khả năng chống nhiễu tốt, độ tin cậy cao và giá thành hợp lý, PLC đang phát triển mạnh mẽ trên toàn cầu.

3.1.4 Giới thiệu về PLC FX3U

Dòng sản phẩm PLC FX3U, thế hệ thứ ba trong dòng FX-PLC của Mitsubishi Electric, là một PLC nhỏ gọn và thành công.

Sản phẩm được thiết kế cho thị trường quốc tế với tính năng nổi bật là hệ thống “adapter bus”, giúp mở rộng các tính năng đặc biệt và khối truyền thông mạng Hệ thống mới cho phép khả năng mở rộng tối đa lên đến 10 khối.

Dòng PLC mới mang đến tốc độ xử lý mạnh mẽ với thời gian chỉ 0.065 giây cho mỗi lệnh đơn logic, cùng với 209 tập lệnh tích hợp sẵn và được cải tiến liên tục cho việc điều khiển vị trí Ngoài ra, PLC còn hỗ trợ mở rộng truyền thông qua cổng USB, cổng Ethernet và cổng lập trình RS-422 mini DIN, giúp nâng cao khả năng kết nối và linh hoạt trong ứng dụng.

PLC này nâng cao được khả năng kết nối tối đa lên đến 384 I/O, bao gồm cả các khối I/O qua mạng

- Điện áp nguồn cung cấp: 24VDC hoặc 100/240VAC

- Bộ nhớ chương trình: 64000 bước

- Kết nối truyền thông: hỗ trợ kết nối RS232, RS485, USB, Ethernet, profibus, CAN, CClink

- Bộ đếm tốc độ cao: max 100kHz, lên tới 200kHz với module chức năng

- Loại ngõ ra: relay, transistor

- Phát xung tốc độ cao: max 100kHz, lên tới 200kHz hoặc 1Mhz với module chức năng

- Có thể mở rộng lên tới 256 I/Os thông qua module hoặc 384 I/O thông qua mạng CC-Link

3.1.5 Cấu tạo board PLC FX3U

Module PLC 14MT được thiết kế để kết nối giao diện người-máy (HMI) và hoàn toàn tương thích với PLC Mitsubishi FX3U Với việc sử dụng MCU 32 bit, module này mang lại khả năng chống nhiễu tốt và tốc độ chạy cao, đáp ứng hiệu quả nhu cầu trong ngành công nghiệp Nó cũng hỗ trợ tốc độ truyền tải PLC tối ưu, nâng cao hiệu suất làm việc.

38400 - Hỗ trợ các phần mềm lập trình GXWord2, GXDeveloer

- Điện áp làm việc: 24VDC

- Phần mềm lập trình: GXWord2, GXDeveloer

- Phần tử đầu vào X: Đầu vào DC24 X0-X27 mức thấp, X0-5 là cổng đầu vào có tốc độ cao 12KHz, tùy chọn 100KHz

- Yếu tố đầu ra Y: Y0-Y11 cho ngõ ra relay tối ưu, ngõ ra relay hiện tại 5A

- 6 ngõ vào analog 12 bit (điện áp 0-10V)/ 0-20mA) 2 đầu ra analog 12 bit (điện áp 0-10V)

– Hỗ trợ 2 kiểu giao tiếp: RS232 (cổng nối tiếp DB9- tốc độ 38400) RS485 (giao thức truyền thông D8120)

3.1.6 Khả năng kết nối và ưu điểm

Sự ra đời của hệ điều khiển PLC đã cách mạng hóa hệ thống điều khiển và khái niệm thiết kế liên quan Hệ điều khiển sử dụng PLC mang lại nhiều lợi ích, trong đó nổi bật là khả năng giảm đến 80% số lượng dây nối.

– Công suất tiêu thụ của PLC rất thấp

Khả năng tự chuẩn đoán giúp việc sửa chữa trở nên nhanh chóng và dễ dàng Chức năng điều khiển có thể thay đổi linh hoạt thông qua thiết bị lập trình, cho phép người dùng không cần nâng cấp phần cứng khi không có yêu cầu thay đổi đầu vào và đầu ra.

– Giảm thiểu số lượng rơle và timer so với hệ điều khiển cổ điển

– Không hạn chế số lượng tiếp điểm sử dụng trong chương trình

– Thời gian để một chu trình điều khiển hoàn thành chỉ mất vài ms, điều này làm tăng tốc độ và năng suất PLC

– Chương trình điều khiển có thể được in ra giấy chỉ trong thời gian ngắn giúp thuận tiện cho vấn đề bảo trì và sửa chữa hệ thống

– Chức năng lập trình dễ dàng, ngôn ngữ lập trình dễ hiểu, dễ học

– Kích thước nhỏ gọn, dễ dàng bảo quản, sửa chữa

– Dung lượng chương trình lớn để có thể chứa được nhiều chương trình phức tạp – Hoàn toàn tin cậy trong môi trường công nghiệp

– Dễ dàng kết nối được với các thiết bị thông minh khác như: máy tính, kết nối mạng Internet, các Modul mở rộng

– Độ tin cậy cao, kích thước nhỏ

– Giá bán cạnh tranh Đặc trưng của tất cả các dòng PLC bất kì là khả năng có thể lập trình được, chỉ số

IP trong dải quy định cho phép PLC hoạt động hiệu quả trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt, với khả năng bền vững và độ tin cậy cao Tỉ lệ hư hỏng thấp, dễ dàng thay thế và điều chỉnh chương trình, cùng với khả năng nâng cấp thiết bị ngoại vi và mở rộng số lượng đầu vào, đầu ra là những tiêu chí quan trọng khi thiết kế phần điều khiển trung tâm cho hệ thống tự động.

3.1.7 Lập trình PLC phát xung điều khiển servo

- Một số lệnh phát xung cơ bản:

+ PLSY : Phát xung vuông cho phép cài tần số và số xung

PLSR là lệnh phát xung vuông tương tự như PLSY, nhưng có thêm tham số điều chỉnh tần số phát xung, cho phép tăng và giảm tần số khi khởi động và kết thúc Điều này tạo ra một sườn dốc khi khởi động và dừng, giúp chuyển động trở nên mềm mại hơn so với lệnh PLSY, đặc biệt ở các tốc độ cao.

DRVI là một công cụ phát xung, cho phép phát lệnh đảo chiều dựa trên giá trị +/- của xung Nó cũng cung cấp khả năng cài đặt chỉ số hiệu chỉnh sườn dốc khi bắt đầu và chuẩn bị kết thúc lệnh Mỗi lần phát xung, số xung sẽ được tính toán tương đối theo lệnh đã đặt.

Động cơ servo

Servo là một hệ thống để kiểm soát dụng cụ cơ khí phù hợp với biến đổi vị trí hoặc tốc độ mục tiêu giá trị

Hình 3.2 Mô hình của hệ thống servo

Hệ thống servo không chỉ là phương pháp thay thế cho việc điều khiển vị trí và tốc độ của các cơ cấu cơ học, mà còn đã trở thành hệ thống điều khiển chính trong lĩnh vực này Ngày nay, bên cạnh các thiết bị cơ khí đơn giản, hệ thống servo đóng vai trò quan trọng trong việc định vị chính xác Dưới đây là một số ví dụ về các cơ cấu định vị sử dụng hệ thống servo.

-Cơ cấu định vị đơn giản

Các ví dụ (hình ) về cơ cấu này đó là xy lanh hay trục cam hay bộ ly hợp và phanh hãm

Cơ cấu định vị này có những ưu điểm nổi bật như tính đơn giản, chi phí thấp và khả năng hoạt động ở tốc độ cao.

Cơ cấu định vị linh hoạt điều khiển bởi servo motor cho phép điều khiển ở các chế độ vòng hở, nửa kín và vòng kín Với độ chính xác cao và khả năng đáp ứng tốc độ nhanh, cơ cấu này dễ dàng thay đổi vị trí đích và tốc độ của cơ cấu chấp hành Đồng thời, cơ cấu chuyển động định hướng di chuyển theo hướng đã được chỉ định từ bộ điều khiển, có thể thực hiện cả chuyển động tịnh tiến và quay.

+ Điều khiển vòng hở: Điều khiển vòng hở

Bộ điều khiển vị trí chỉ cung cấp lệnh cho động cơ quay mà không nhận tín hiệu phản hồi nào từ động cơ.

Điều khiển nửa kín là hệ thống trong đó số vòng quay của động cơ được mã hóa và phản hồi về bộ điều khiển vị trí Điều này có nghĩa là động cơ chỉ quay một số vòng nhất định dựa vào “lệnh” từ bộ điều khiển vị trí, cho phép nó chạy hoặc dừng theo lập trình đã định trước, tùy thuộc vào ý đồ thiết kế Trong khi đó, điều khiển vòng kín cung cấp khả năng kiểm soát chính xác hơn bằng cách liên tục theo dõi và điều chỉnh hoạt động của động cơ dựa trên phản hồi thực tế.

Vòng hồi tiếp hiện tại không phải là hồi tiếp từ trục động cơ, mà là hồi tiếp vị trí của bàn chạy thông qua một thước tuyến tính Bộ điều khiển vị trí giờ đây không điều khiển số vòng quay của motor mà trực tiếp điều khiển vị trí của bàn chạy, giúp loại bỏ các sai số tĩnh do sự khác biệt trong các bánh răng hoặc hệ thống truyền động.

- Cấu hình của hệ thống servo:

3.2.4 Sự khác biệt so với motor thường

Động cơ servo có cấu trúc và nguyên lý hoạt động tương tự như động cơ thông thường, nhưng được thiết kế đặc biệt để đạt độ chính xác cao, tốc độ nhanh và khả năng kiểm soát vị trí cũng như tốc độ của các thiết bị cơ khí Không phải tất cả các động cơ đều có thể sử dụng làm động cơ servo; loại động cơ này hoạt động dựa trên các lệnh điều khiển vị trí và tốc độ, do đó cần được thiết kế phù hợp với yêu cầu điều khiển cụ thể Mặc dù về cơ bản servo motor và động cơ bình thường giống nhau, nhưng servo motor có những cải tiến nhất định để đáp ứng các mục đích sử dụng đặc biệt.

3.2.5 Tăng tốc độ đáp ứng

Động cơ bình thường cần thời gian quá độ để chuyển đổi giữa các tốc độ, nhưng trong một số ứng dụng điều khiển, yêu cầu tăng/giảm tốc nhanh chóng để đạt được tốc độ hoặc vị trí mong muốn trong thời gian ngắn Để đáp ứng những yêu cầu này, động cơ cần được thiết kế nhằm rút ngắn thời gian phản hồi Việc giảm moment quán tính và tăng dòng giới hạn cho động cơ là cần thiết; moment quán tính có thể giảm bằng cách giảm đường kính rotor và loại bỏ các cấu trúc sắt không cần thiết Để tăng dòng giới hạn, động cơ servo có thể sử dụng sắt Ferrit cho mạch từ và thiết kế lõi sắt phù hợp Đối với động cơ nam châm vĩnh cửu, cần thiết kế để ngăn chặn sự khử từ và tăng cường khả năng từ tính bằng cách sử dụng nam châm đất hiếm.

3.2.6 Tăng khả năng đáp ứng: Đáp ứng ở đây cần được hiểu đó là sự tăng/giảm tốc cần phải “mềm” nghĩa là gia tốc là một hằng số hay gần như là một hằng số Một số động cơ như thang máy hay trong một số băng chuyền đòi hỏi đáp ứng tốc độ của cơ cấu phải “mềm”, tức là quá trình quá độ vận tốc phải xảy ra một cách tuyến tính Để làm đƣợc điều này thì cuộn dây trong động cơ phải có điện cảm nhỏ nhằm loại bỏ khả năng chống lại sự biến đổi dòng điện do mạch điều khiển yêu cầu Các động cơ servo thuộc loại này thường được thiết kế giảm thiểu số cuộn dây trong mạch và có khả năng thu hẹp các vòng từ trong mạch từ khe hở không khí

3.2.7 Mở rộng vùng điều khiển (control range)

Động cơ servo được thiết kế đặc biệt để điều khiển ở dải tốc độ lớn hơn nhiều so với định mức, yêu cầu điện áp đặt lên động cơ phải tương đương hoặc không vượt quá điện áp chịu đựng của nó Để đáp ứng yêu cầu này, động cơ servo cần có cách điện được tăng cường và sử dụng vật liệu như sắt Ferrit hoặc nam châm đất hiếm, giúp gia tăng điện áp chịu đựng và khả năng bão hòa mạch từ.

3.2.8 Khả năng ổn định tốc độ: Động cơ servo loại này thường được thiết kế sao cho vận tốc quay của nó rất ổn định

Không có mạch điện hay từ trường hoàn hảo trong thực tế, do đó, động cơ quay 1750 rpm không luôn duy trì tốc độ này mà chỉ dao động quanh giá trị đó Động cơ servo nổi bật với độ ổn định tốc độ cao, khác biệt so với động cơ thông thường Loại động cơ này thường được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu tốc độ chính xác, chẳng hạn như trong robot Thiết kế của động cơ servo cho phép gia tăng dòng từ trong mạch từ và nâng cao từ tính của cực từ.

3.2.9 Nguyên lí hoạt động của encoder Để điều khiển đƣợc số vòng quay hay vận tốc thì chúng ta phải đọc được góc quay của motor Một số phương pháp có thể đƣợc dùng để xác định góc quay của motor servo bao gồm tachometer, dung biến trở xoay hoặc dung encoder trong 2 phương pháp đầu tiên là phương pháp analog và calencoder (encoder quang) còn lại thuộc phương pháp digital Hệ thống optial encoder bao gồm nguồn phát quang (thường là hồng ngoại), một cảm biến quang và 1 đĩa có cho rãnh Encoder được chia thành 2 loại là encoder tương đối và encoder tuyệt đối

Hình 3.3 Thành phần chính của Encoder

3.2.10 Các loại và tính năng của Servo Motor: Động cơ Servo đƣợc phân loại thành các động cơ servo DC, động cơ servo

AC, và động cơ bước Có hai loại động cơ servo AC , động cơ servo đồng bộ và động servo loại cảm ứng

- Phân loại động cơ servo:

- Nét đặc trưng của mỗi động cơ servo:

- Cấu trúc động cơ servo AC:

Hình 3.4 Cấu tạo của động cơ servo

3.2.11 Các tính năng của động cơ servo AC so với động cơ servo DC:

+ Nam châm vĩnh cửu đƣợc gắn sẵn trên roto từ trường quay

+ Cuộn dây được cung cấp trên các Stator tĩnh phần ứng

Động cơ AC servo và động cơ DC servo có sự khác biệt rõ rệt về cấu trúc, trong đó chức năng điện của stator và rotor ở động cơ AC servo được đảo ngược Đặc biệt, động cơ AC servo không sử dụng các chuyển mạch và chổi than như động cơ DC servo.

- Nguyên tắc hoạt động của động cơ servo AC:

Thông thường đầu chung được đấu với nguồn dương nguồn và được kích từ theo thứ tự liên tục

Động cơ này hoạt động với góc quay 120 độ cho mỗi bước, có rotor với 2 răng và stator với ba cực cách nhau 120 độ Khi cuộn dây một được cấp điện, răng của rotor sẽ bị hút vào cực một Khi dòng điện qua cuộn một bị ngắt và cuộn hai được cấp điện, rotor sẽ quay 120 độ ngược kim đồng hồ và răng sẽ hút vào cực hai Để động cơ hoạt động liên tục, cần cấp điện luân phiên cho ba cuộn dây.

Động cơ AC servo và Driver MR-J2 Mitsubishi

3.3.1 Động cơ AC servo và driver MR - J2

- Nhãn mác của driver và ý nghĩa trên nhãn

- Giao diện interface của amplifier

- Tổng quan bộ driver servo

Tổng quan bộ driver servo

- Các bộ phận chính của động cơ Động cơ AC servo

+ Đối với động cơ không có hãm động năng thì không cần cấp nguồn 24VDC cho động cơ

Bảng 3.1 Thông số cơ bản của động cơ servo

3.3.2 Sơ đồ kết nối và dây

Hình 3.5 Tổng quan sơ đồ kết nối AC servo

- Mô tả dây kết nối

+ L1, L2, L3 hoặc L, N : Nguồn cung cấp (1 pha hoặc 3 pha)

+ U, V, W: Kết nối đầu cuối motor servo (kết nối tới động cơ)

+ PE: Nối đất bảo vệ

+ CN1A, CN1B: Kết nối ngoại vi

+ CN3: Kết nối với máy tính

+ CN2: Dây encoder kết nối với motor servo

3.3.2.2 Sơ đồ kết nối CN1A và CN1B

Bảng 3.2 Diễn giải sơ đồ chân

- Sơ đồ kết nối từ bộ controler với amplifier

+ Chân NP và PP nhận xung tín hiệu từ bộ điều khiển và cho động cơ quay thuận hoặc quay nghịch

+ Chân VDD và OPC được nối chung với nhau

- Sơ đồ các chân của CN1A và CN1B theo điều khiển vị trí

MR-J2 có tổng cộng 50 tham số cơ bản, được chia thành hai nhóm: từ tham số 0 đến tham số 19 là các tham số cơ bản, và tham số mở rộng 1 từ 20 đến 49, cùng với tham số mở rộng 2 từ 50 trở đi.

Bảng 3.3 Tham số mặc định do nhà sản xuất cài đặt

3.3.4 Lựa chọn các tham số cài đặt Để bắt đầu hoạt động ta bật LSP-SG và LSN-SG…Nếu mở ra thì động cơ không hoạt động Ta có thể lựa chọn quay thuận, nghịch theo bảng sau

- Các tham số đƣợc cài đặt trên thực tế của mô hình

Phần mềm GXWORK 2

3.4.1 Cách sử dụng phần mềm

Bước 1: Click vào biểu tượng Gx Works 3 và nhấn đúp biểu tượng của GX Works 2

Bước 2: Click vào Project  New (hoặc kích chuột vào vào biểu tượng New) để tạo ra một project mới cửa sổ chính của phần mềm GX Works 2

Bước 3: chọn lựa các thông tin về Module và ngôn ngữ lập trình

Khi đã chọn xong các thông tin, giao diện soạn thảo chương trình sẽ xuất hiện

Giao diện cửa sổ lập trình

3.4.2 Cách kết nối máy tính với PLC

Sử dụng cổng USB để kết nối giữa máy tính với PLC Các bước để thiết lập thông tin kết nối trực tiếp PLC

Bước 1: Thiết lập cổng kết nối cho trạm PLC theo cách sau

Connection DestinationConnection1Serial USBChọn RS232Chọn cổng Com kết nối  Chọn OK

Bước 2: Chọn PLC ModuleFXCPUChọn OK

Thiết lập địa chỉ IP cho trạm

Bước 3: Connect Test và nhấn OK khi hoàn thành

Bước 3: nhấn OK để hoàn thành

3.4.3 Cách soạn chương trình Để soạn một chương trình trên GX Works 3, ta sử dụng các biểu tượng chức năng lệnh trên thanh công cụ

Chức năng lập trình trên thanh công cụ

Bảng 3.4 Các chức năng lệnh lập trình

Chức năng thiết lập Phím tắt

2 OR tiếp điểm thưởng mở sF5

4 OR tiếp điểm thường đóng sF6

6 Sử dụng SET.RST,PLS,PLF

Thường mở xung cạnh lên Sf7

Thường mở xung cạnh xuống

OR thường mở xung cạnh lên

OR thường mở xung cạnh xuống

Thường đóng xung cạnh lên

Thường đóng xung cạnh xuống saF6

OR thường đóng xung cạnh lên saF7

OR thường đóng xung cạnhxuống saF8

Sau đó ta bắt đầu viết chương trình ngay trên giao diện soạn thảo

Ví dụ về đoạn chương trình chưa convert

Khi đã viết xong chương trình, ta phải hoàn tác chương trình bằng lệnh Convert bằng cách nhấn F4 hoặc vào Convert Convert(B)

Hình 3.10 Ví dụ về đoạn chương trình đã Convert

Sau đó nạp chương trình lên PLC bằng cách:

Online Write to PLC Select All

Lựa chọn những thông số cần nạp

Click  Excute chọn Ok Yes to All  nhấn Ok và Reset lại PLC

Hình 3.6 Hoàn tất chương trình

THI CÔNG VÀ LẬP TRÌNH

Thi công

4.1.1.1 Sơ đồ hàn chân của cổng CN1a, CN1b của bộ Driver

4.1.1.2 Sơ đồ đấu dây PLC

4.1.2 Linh kiện thi công mô hình:

Hình 4.1 Nguồn tổ ong 24VDC

Hình 4.5 Đèn báo vị trí

Hình 4.10 Cáp kết nối RS 232

Hình 4.11 Tổng thể mô hình

Ngày đăng: 30/11/2022, 22:41

HÌNH ẢNH LIÊN QUAN

Hình 2.2 Động cơ Servo - Ứng dụng PLC và động cơ servo điều khiển máy cắt ống tự động
Hình 2.2 Động cơ Servo (Trang 11)
2.1.2. Điều khiển năng lượng cho động cơ servo - Ứng dụng PLC và động cơ servo điều khiển máy cắt ống tự động
2.1.2. Điều khiển năng lượng cho động cơ servo (Trang 11)
Hình 2.3 Máy cắt ống chuyên dụng - Ứng dụng PLC và động cơ servo điều khiển máy cắt ống tự động
Hình 2.3 Máy cắt ống chuyên dụng (Trang 14)
2.3.1. Động cơ Servo Máy in phẳng màn hình phẳng với chân không - Ứng dụng PLC và động cơ servo điều khiển máy cắt ống tự động
2.3.1. Động cơ Servo Máy in phẳng màn hình phẳng với chân không (Trang 15)
Hình 3.1 PLC FX3U - Ứng dụng PLC và động cơ servo điều khiển máy cắt ống tự động
Hình 3.1 PLC FX3U (Trang 20)
Hình 3.2 Mơ hình của hệ thống servo - Ứng dụng PLC và động cơ servo điều khiển máy cắt ống tự động
Hình 3.2 Mơ hình của hệ thống servo (Trang 24)
- Cấu hình của hệ thống servo: - Ứng dụng PLC và động cơ servo điều khiển máy cắt ống tự động
u hình của hệ thống servo: (Trang 26)
3.2.4. Sự khác biệt so với motor thường - Ứng dụng PLC và động cơ servo điều khiển máy cắt ống tự động
3.2.4. Sự khác biệt so với motor thường (Trang 26)
Hình 3.3. Thành phần chính của Encoder - Ứng dụng PLC và động cơ servo điều khiển máy cắt ống tự động
Hình 3.3. Thành phần chính của Encoder (Trang 28)
Theo hình thì đây là động cơ có góc quay 120 độ cho mỗi bước. Rotor trong động cơ có 2 răng - Ứng dụng PLC và động cơ servo điều khiển máy cắt ống tự động
heo hình thì đây là động cơ có góc quay 120 độ cho mỗi bước. Rotor trong động cơ có 2 răng (Trang 30)
Bảng 3.1. Thông số cơ bản của động cơ servo. - Ứng dụng PLC và động cơ servo điều khiển máy cắt ống tự động
Bảng 3.1. Thông số cơ bản của động cơ servo (Trang 32)
Hình 3.5. Tổng quan sơ đồ kết nối AC servo - Mô tả dây kết nối.  - Ứng dụng PLC và động cơ servo điều khiển máy cắt ống tự động
Hình 3.5. Tổng quan sơ đồ kết nối AC servo - Mô tả dây kết nối. (Trang 33)
Bảng 3.2. Diễn giải sơ đồ chân - Ứng dụng PLC và động cơ servo điều khiển máy cắt ống tự động
Bảng 3.2. Diễn giải sơ đồ chân (Trang 34)
3.3.2.2. Sơ đồ kết nối CN1A và CN1B. - Ứng dụng PLC và động cơ servo điều khiển máy cắt ống tự động
3.3.2.2. Sơ đồ kết nối CN1A và CN1B (Trang 34)
Bảng 3.3. Tham số mặc định do nhà sản xuất cài đặt. - Ứng dụng PLC và động cơ servo điều khiển máy cắt ống tự động
Bảng 3.3. Tham số mặc định do nhà sản xuất cài đặt (Trang 36)
- Các tham số đƣợc cài đặt trên thực tế của mơ hình. - Ứng dụng PLC và động cơ servo điều khiển máy cắt ống tự động
c tham số đƣợc cài đặt trên thực tế của mơ hình (Trang 40)
3.3.4. Lựa chọn các tham số cài đặt. - Ứng dụng PLC và động cơ servo điều khiển máy cắt ống tự động
3.3.4. Lựa chọn các tham số cài đặt (Trang 40)
Bảng chọn quy cách - Ứng dụng PLC và động cơ servo điều khiển máy cắt ống tự động
Bảng ch ọn quy cách (Trang 44)
Bảng 3.4. Các chức năng lệnh lập trình - Ứng dụng PLC và động cơ servo điều khiển máy cắt ống tự động
Bảng 3.4. Các chức năng lệnh lập trình (Trang 47)
Hình 3.10 Ví dụ về đoạn chương trình đã Convert Sau đó nạp chương trình lên PLC bằng cách:  Online Write to PLC Select All  - Ứng dụng PLC và động cơ servo điều khiển máy cắt ống tự động
Hình 3.10 Ví dụ về đoạn chương trình đã Convert Sau đó nạp chương trình lên PLC bằng cách: Online Write to PLC Select All (Trang 48)
Hình 3.6 Hồn tất chương trình - Ứng dụng PLC và động cơ servo điều khiển máy cắt ống tự động
Hình 3.6 Hồn tất chương trình (Trang 50)
4.1.2. Linh kiện thi cơng mơ hình: - Ứng dụng PLC và động cơ servo điều khiển máy cắt ống tự động
4.1.2. Linh kiện thi cơng mơ hình: (Trang 54)
Hình 4.3. Domino kết nối - Ứng dụng PLC và động cơ servo điều khiển máy cắt ống tự động
Hình 4.3. Domino kết nối (Trang 55)
Hình 4.5. Cảm biến quang - Ứng dụng PLC và động cơ servo điều khiển máy cắt ống tự động
Hình 4.5. Cảm biến quang (Trang 56)
Hình 4.6. Vít me - Ứng dụng PLC và động cơ servo điều khiển máy cắt ống tự động
Hình 4.6. Vít me (Trang 57)
Hình 4.8 Driver MR-J2 - Ứng dụng PLC và động cơ servo điều khiển máy cắt ống tự động
Hình 4.8 Driver MR-J2 (Trang 58)
Hình 4.9 Board PLC Fx3u - Ứng dụng PLC và động cơ servo điều khiển máy cắt ống tự động
Hình 4.9 Board PLC Fx3u (Trang 59)
Hình 4.11 Tổng thể mơ hình - Ứng dụng PLC và động cơ servo điều khiển máy cắt ống tự động
Hình 4.11 Tổng thể mơ hình (Trang 60)

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TRÍCH ĐOẠN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w