(Đồ án hcmute) thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát mô hình cơ cấu chuyển động vitme chính xác qua internet

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH ĐIỆN TỬ- TRUYỀN THÔNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT MƠ HÌNH CƠ CẤU CHUYỂN ĐỘNG VITME CHÍNH XÁC QUA INTERNET GVHD: TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN SVTH: NGUYỄN THANH TÙNG MSSV: 14141582 SVTH: VŨ VĂN THƯỜNG MSSV: 14141540 SKL 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07/2018 an TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT MÔ HÌNH CƠ CẤU CHUYỂN ĐỘNG VITME CHÍNH XÁC QUA INTERNET SVTH: Nguyễn Thanh Tùng MSSV: 14141582 Vũ Văn Thường MSSV: 14141540 Khố: 2014 Ngành: ĐIỆN TỬ- TRUYỀN THƠNG GVHD: T.S Trương Đình Nhơn Tp Hồ Chí Minh, ngày 19 tháng 07 năm 2018 an CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *** -Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2017 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Thanh Tùng Vũ Văn Thường Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điện tử - Truyền thơng Giảng viên hướng dẫn: T.S Trương Đình Nhơn Ngày nhận đề tài: 03/2018 MSSV: 14141582 MSSV:14141540 Lớp: 14141CLDT2 ĐT: 0903675119 Ngày nộp đề tài: 07/2018 Tên đề tài: Thiết kế hệ thống điều khiển giám sát mô hình cấu chuyển động vitme xác qua internet Các số liệu, tài liệu ban đầu: - Tìm hiểu tài liệu, nghiên cứu trước loại mơ hình vitme thực tế Nội dung thực đề tài: - Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động, chuyển động mơ hình vitme - Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động điều khiển động servo drive kinetix k300 - Thiết kế, thi cơng, tính tốn lựa chọn phần cứng cho mơ hình chuyển động vitme - Thiết kế giao diện điều khiển, giám sát chuẩn đoán hệ thống qua giao diện SCADA, HMI, Internet,… - Lưu trữ, xuất báo cáo, biểu đồ liệu thành file pdf Sản phẩm: - Mơ hình hệ thống điều khiển chuyển động vitme xác i an CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên Sinh viên: Nguyễn Thanh Tùng MSSV: 14141582 Vũ Văn Thường MSSV: 14141540 Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điện tử - Truyền thông Tên đề tài: Thiết kế hệ thống điều khiển giám sát mơ hình chuyển động vitme xác qua internet Họ tên Giáo viên hướng dẫn: T.S Trương Đình Nhơn NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm:……………….(Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày…tháng…năm 2018 Giáo viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) ii an CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên Sinh viên: Nguyễn Thanh Tùng MSSV: 14141582 Vũ Văn Thường MSSV: 14141540 Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điện tử - Truyền thông Tên đề tài: Thiết kế hệ thống điều khiển giám sát mơ hình chuyển động vitme xác qua internet Họ tên Giáo viên phản biện: NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm:……………….(Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày…tháng…năm 2018 Giáo viên phản biện (Ký & ghi rõ họ tên) iii an LỜI CẢM ƠN Sinh viên xin chân thành gửi lời cảm ơn đến: Ban giám hiệu trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.Hồ Chí Minh Luận văn khơng thể hồn thành sinh viên khơng nhận hướng dẫn Thầy giáo T.S Trương Đình Nhơn, mơn Điều khiển- Tự động hóa Sinh viên xin gửi lời cảm ơn đặc biệt đến bạn bè, anh khóa tạo điều kiện tốt để em hồn thành đề tài luận văn Mặc dù cố gắng trình tìm hiểu kiến thức cịn hạn chế nên khơng tránh khỏi thiếu sót Sinh viên mong nhận góp ý, nhận xét thầy bạn để đồ án hồn thiện Sinh viên xin chân thành cảm ơn! Tp.Hồ Chí Minh , Ngày 19 tháng 07 năm 2018 Sinh viên thực Vũ Văn Thường Nguyễn Thanh Tùng iv an TÓM TẮT Đồ án “Thiết kế hệ thống điều khiển giám sát mơ hình cấu chuyển động vitme xác qua internet.” thực dựa công nghệ phần cứng phần mềm hãng Rockwell Automation Sau trình nghiên cứu tìm hiểu thiết lập cấu hình cho phần cứng phần mềm, sinh viên hồn thành mơ hình chuyển động visme điều khiển, giám sát nhiều chế độ Đề tài mở rộng phần mềm hãng Rockwell Automation để lưu trữ liệu, xuất báo cáo định kỳ theo ngày, theo tháng v an MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ii PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN .iii LỜI CẢM ƠN iv TÓM TẮT v CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu tình hình nghiên cứu 1.2 Tính cấp thiết đề tài 1.3 Mục tiêu nghiên cứu 1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu 1.5 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.5.1 Phần cứng 1.5.2 Phần mềm 1.6 Phương pháp nghiên cứu 1.7 Bố cục Đồ án Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Giới thiệu chung hệ thống chuyển động vitme 2.1.1 Khái niệm 2.1.2 Phân loại 2.1.3 Kết cấu truyền vitme đai ốc bi .5 2.1.4 Cách xác định bước ren vitme Chương 3: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 11 3.1 Tổng quan phần cứng 11 3.1.1 Giới thiệu công nghệ điều khiển động Servo 11 3.1.2 Cấu hình hệ thống động servo 13 3.1.3 Bộ điều khiển động .16 3.1.4 PLC (Programmable Logix Controller) 24 3.1.4.1 Tổng quát PLC 24 3.1.4.2 Cấu trúc, nguyên lý hoạt động PLC 25 3.1.4.2.1 Cấu trúc 25 3.1.4.2.2 Nguyên lý hoạt động .25 3.1.5 HMI (Human Machine Interface) .27 vi an 3.1.5.1 Khái niệm 27 3.1.5.2 Ưu điểm dùng HMI 27 3.1.5.3 Hạn chế HMI .27 3.1.6 Encoder .27 3.1.6.1 Giới thiệu phân loại .27 3.1.6.2 Nguyên lý hoạt động encoder 28 3.1.7 Mạng EtherNet công nghiệp .28 3.1.7.1 Tổng quan mạng Ethernet công nghiệp 28 3.1.7.2 Cáp EtherNet 28 3.1.7.3 Switch 29 3.2 Thiết kế, tính tốn lựa chọn phần cứng 29 3.2.1 Yêu cầu hệ thống 29 3.2.2 Sơ đồ khối 29 3.2.3 Tính tốn lựa chọn thiết bị 31 3.2.3.1 Bộ điều khiển động servo 31 3.2.3.2 Khối động 36 3.2.3.3 Khối điều khiển trung tâm 37 3.2.3.3.1 Mô-đun cấp nguồn 38 3.2.3.3.2 CPU 39 3.2.3.3.3 Mô-đun Ethernet .40 3.2.3.4 Khối truyền thông .41 3.2.3.5 Khối nguồn 42 3.2.3.6 Các thiết bị ngoại vi 44 3.3 Bảng lựa chọn thiết bị 46 3.4 Kiến trúc tổng quan hệ thống 46 3.5 Sơ đồ kết nối phần cứng 47 3.6 Sơ đồ tổng quan hệ thống 47 Chương 4: THIẾT KẾ PHẦN MỀM 49 4.1 Tổng quan phần mềm sử dụng đề tài 49 4.1.1 RSLogix5000 49 4.1.2 Rslinx Classis 49 4.1.3 Wonderware induSoft Web studio 8.0 50 4.1.4 Motionview software .51 4.2 Lập trình cho RSLogix5000 51 4.2.1 Cấu trúc project RSLogix5000 51 vii an 4.2.2 Add-On Instruction RSLogix5000 52 4.2.3 Sử dụng User Defined RSLogix5000 53 4.3 Thiết kế tính Wonderware induSoft Web studio 8.0 54 4.4 Thiết kế web để điều khiển servo qua internet 58 4.5 Điều chỉnh cài đặt Motionview 58 Chương 5: KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT 60 5.1 Kết 60 5.1.1 Phần cứng 60 5.1.2 Phần mềm 62 5.2 Nhận xét kết 65 Chương 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 66 6.1 Kết luận 66 6.2 Hướng phát triển 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 viii an Hình 4.8 Các kiểu liệu User-Defined Data Types 4.3 Thiết kế tính Wonderware induSoft Web studio 8.0 - Tạo tag Wonderware induSoft Web studio Hình 4.9 tag Wonderware induSoft Web studio - Phần kết nối giữ PLC phần mềm 54 an Hình 4.10 Địa liên kết phần mềm RSLogix 5000 Wonderware induSoft Web studio Giao diện thiết kế lớp Hình 4.11 Giao diện thiết kế lớp Tại lớp 1, ta điều khiển chế độ, tự động (điều khiển lúc tất điều khiển động servo) điều khiển điều khiển động servo Nhấn select servo để lựa chọn điều khiển động servo cần điều khiển 55 an Giao diện thiết kế lớp (Điều khiển tổng quát) Tại đây, cho phép người điều khiển lựa chọn điều khiển động servo để điều kiển Thơng thường nhà máy hay xí nghiệp ln kèm với điều khiển động servo, nên đề tài sinh viên mơ dạng có điều khiển, cịn mơ hình thực tế chi phí khơng cho phép nên có điều khiển Hình 4.12 Giao diện thiết kế lớp Giao diện thiết kế lớp Bao gồm nút điều khiển start, stop, run, home, enable, disable, Có đèn thông báo enable, homed, motion Completed, Indexing hiển thị thơng số vị trí bước, tốc độ,… Có Jog Distance để điền quảng đường cho visme di chuyển (cm) Một nút reset lỗi (Faul reset) 56 an Hình 4.13 Giao diện thiết kế lớp Giao diện thiết kế lớp Hình 4.14 Giao diện thiết kế lớp 57 an New value nơi ta điều chỉnh thơng số hình, sau điều chỉnh xong bên dãy current value lưu lại thông số chỉnh gửi liệu xuống PLC gửi uqa điều khiển động servo để điều chỉnh motor thông số đặt 4.4 Thiết kế web để điều khiển servo qua internet - Để đưa trang web lên mạng, ta cần phải tìm host đặt domain name cho - Host nơi chứa trang web, vùng ổ cứng máy chủ Khi tìm,ta nên quan tâm host có dung lượng bao nhiêu, 100M, 200M, , băng thông (lượng truy cập tối đa cho phép), có hỗ trợ PHP MySQL hay khơng - Domain name hiểu địa dẫn đến trang web ta Đề tài sinh viên chọn trang web https://www.000webhost.com/ để tạ host tạo link để dẫn đến giao diện điều khiển Hình 4.15 Trang web để tạo host 4.5 Điều chỉnh và cài đặt Motionview - Để điều khiển motor trước tiên ta cần phải thiết lập số cấu hình cho điều khiển servo 58 an - Trước hết cần connect đến điều khiển động servo kinetix k300 với địa IP 192.168.1.252 Hình 4.16 Giao diện connect phần mềm MotionView Sau kết nối đến điều khiển động servo ta autoturning để điều khiển tính tốn lực tải để điều khiển motor cách hợp lý Hình 4.17 Giao diện phần mềm MotionView 59 an Chương 5: KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT 5.1 Kết 5.1.1 Phần cứng Một số hình ảnh mơ hình thực tế: Hình 5.1 mơ hình tồn hệ thống Hình 5.2 tải gắn với motor thước 60 an Hình 5.3 điều khiển động servo nguồn 24V Hình 5.4 điều khiển trung tâm(PLC) 61 an 5.1.2 Phần mềm Kết thi cơng chương trình điều khiển giám sát phần mềm InduSoft Web Studio Địa để truy cập Internet Explorer: abplc.000webhostapp.com/DATN/startup.html User Name : admintranstor Password:1 Hình 5.5 Giao diện đăng nhập internet 62 an Hình 5.6 Giao diện sau đăng nhập Lúc ta nhấn vào Main để vào gaio diện lớp shutdown Hình 5.7 Giao diện lớp Tại giao diện lớp bao gồm nút nhấn: - Select servo: bước vào lớp 2, lựa chọn điều khiển servo cần điều khiển 63 an - Start: ta điều khiển tất servo lúc thay vơ chọn điều khiển servo cách nhấn giữ giây - Stop: Dừng hệ thống - Reset: reset hệ thống Hình 5.8 Giao diện lớp Giao diện điều khiển lớp cho phép người dùng thay đổi quãng đường vitme chạy, điều khiển motor,….có đèn báo giao tiếp với người điều khiển 64 an Hình 5.9 Giao diện lớp Tại lớp ta điều chỉnh thông số cho điều khiển động servo tốc độ, tốc độ dừng, độ tăng tốc,… bên phần new value Sau thay đổi thông số xong, nhấn apply thơng số hiển thị qua bên phần current value đưa xuống xử lý trung tâm gửi liệu đến điều khiển servo 5.2 Nhận xét kết Mơ hình hoạt động yêu cầu Tuy nhiên, hệ thống số khiếm khuyết việc điều khiển qua internet diễn chưa nhanh, đường truyền không ổn định, vị trí vitme di chuyển có sai số thiết bị mua đồ cũ, q trình gia cơng chưa xác nên tải hoạt động có sai số định 65 an Chương 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 Kết luận Sau thời gian nghiên cứu làm việc, sinh viên thi công hoàn chỉnh, xây dựng hệ thống giám sát điều khiển mơ hình cấu chuyển động vitme xác qua internet Thành mà sinh viên đạt mơ hình : Mơ hình hoạt động hai chế độ Auto (hệ thống điều khiển nhiều điều khiển động servo lúc) Manual (hệ thống điều khiển điều khiển động servo) Mơ hình điều khiển giám sát trực tiếp qua giao diện SCADA máy tính Điều khiển Chuẩn đốn tình trạng truyền thơng thiết bị thơng Internet explorer, điện thoại, Lưu trự liệu thông số hoạt động biến tần như: vận tốc, vị trí xuất báo cáo dạng file pdf 6.2 Hướng phát triển Phát triển thêm nhiều hệ thống chuyển động lúc để áp dụng vào mơ hình thực tế Trang bị thêm nhiều điều khiển động servo để điều khiển nhiều thiết bị, tải khác nhau, thực tế cần nhiều điều khiển để khai thác tối ưu xử lý trung tâm (PLC) phục vụ vào mục đích thực tế Nâng cao độ xác, tối ưu đề tài 66 an TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt [1] Trần Văn Lợi, “Kỹ Thuật Lập Trình PLC”, NXB ĐH Quốc Gia Tp.HCM, 2015 [2] Lê Văn Bạn, “Giáo Trình PLC”, NXB ĐH Quốc Gia, 2014 [3] https://banbientan.com/cong-nghe-dieu-khien-dong-co-servo/ Tiếng Anh [4] http://www.rockwellautomation.com/ [5] https://jap.vn/ [6] https://www.facebook.com/AutomationBlog/?fref=ts [7] https://ab.rockwellautomation.com/ 67 an S an K L 0 ... PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT MƠ HÌNH CƠ CẤU CHUYỂN ĐỘNG VITME CHÍNH XÁC QUA INTERNET SVTH: Nguyễn Thanh Tùng MSSV: 14141582... máy thiết bị điều bắt buộc khơng thể thiếu hệ thống chuyển động kèm Với kiến thức học hệ thống điều khiển tự động, thiết bị điện, điều khiển lập trình, hệ thống thu thập liệu, điều khiển giám sát. .. hoạt động số loại chuyển động xác liên quan đến vitme - Hồn thành mơ hình điểu khiển giám sát hệ thống chuyển động vitme xác - Hiểu kết nối phần cứng với an - Nghiên cứu cấu tạo, hoạt động thiết