Hcmute nghiên cứu điều khiển hệ thống ac servo panasonic

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG AC SERVO PANASONIC S K C 0 9 MÃ SỐ: T2014 – 18 S KC0 Tp Hồ Chí Minh, 11/2014 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG AC SERVO PANASONIC Mã số: T2014-18 Chủ nhiệm đề tài: ThS Lê Thanh Lâm TP HCM, 11/2014 Luan van TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG AC SERVO PANASONIC Mã số: T2014-18 Chủ nhiệm đề tài: ThS Lê Thanh Lâm TP HCM, 11/2014 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TÓM TẮT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG AC SERVO PANASONIC Mã số: T2014-18 Chủ nhiệm đề tài: ThS Lê Thanh Lâm TP HCM, 11/2014 Luan van i MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC BẢNG BIỂU iv THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU v Chương MỞ ĐẦU 1 Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài nước Tính cấp thiết Mục tiêu Cách tiếp cận Phương pháp nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Chương BỘ ĐIỀU KHIỂN SERVO DRIVER MINAS A5 2.1 Giới thiệu 2.2 Bộ điều khiển Servo Driver MINAS A5 (Panasonic) 2.3 Kết nối với Driver Servo Minas A5 2.4 Hướng dẫn sử dụng panel điều khiển MINAS 13 2.5 Phần mềm PANATERM 17 2.5.1 Chế độ Trial Run 17 2.5.2 Điều khiển tốc độ động 20 Chương 25 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG SIMATIC S7 25 3.1 Giới thiệu điều khiển lập trình PLC 25 3.1.1 Tổng quan nguồn gốc PLC 25 3.1.2 Một số nhóm PLC phổ biến 25 3.2 Tổng quan họ PLC S7-1200 26 Nghiên cứu điều khiển hệ thống AC Servo Panasonic Luan van ii 3.2.1 Giới thiệu 26 3.2.2 Các dòng CPU họ S7-1200 28 3.2.3 Kết nối I/O cho S7-1200 (CPU 1214 DC/DC/DC) 30 3.3 Truy xuất vùng nhớ 32 3.4 Các kiểu liệu 34 3.5 Tập lệnh S7-1200 35 3.5.1 Tập lệnh tiếp điểm (Bit logic) 35 3.5.2 Các Timer 36 3.5.3 Counter 38 3.5.4 Lệnh so sánh 40 3.5.5 Lệnh toán học 41 3.5.6 Lệnh di chuyển 41 3.5.7 Lệnh phát xung 42 3.5.8 Lệnh điều khiển chuyển động 42 3.6 Phần mềm lập trình TIA PORTAL V11 44 3.6.1 Giới thiệu 44 3.6.2 Lập trình TIA Portal V11 44 3.6.3 Tạo giao diện HMI 49 Chương 54 MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỀN ĐỘNG CƠ SERVO AC – BĂNG TẢI 54 4.1 Mơ hình thí nghiệm 54 4.1.1 Khối PLC 55 4.1.2 Mạch cách ly 55 4.1.3 Khối nguồn 56 4.1.4 Khối cảm biến sản phẩm 56 4.1.5 Xi lanh tác động hai chiều 57 4.1.6 Van khí nén 57 4.1.7 Van tiết lưu 58 Nghiên cứu điều khiển hệ thống AC Servo Panasonic Luan van iii 4.1.8 Động Servo 58 4.1.9 Encorder 59 4.1.10 Băng tải 61 4.2 Bài tập thực hành thí nghiệm 61 Chương 76 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 Nghiên cứu điều khiển hệ thống AC Servo Panasonic Luan van iv DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Chức chân điều khiển MINAS A5 Bảng 2.2 Chức chân cổng X1 Bảng 2.3 Chức chân cổng X2 Bảng 2.4 Chức chân cổng X3 Bảng 2.5 Chức chân cổng X4 10 Bảng 2.6 Chức chân cổng X7 11 Bảng 2.7 Chức chân cổng kết nối X7 13 Bảng 2.8 Bảng thông số hiển thị 15 Bảng 2.9 Trạng thái bit điều khiển cấp tốc độ động 21 Bảng 3.1 Các module mở rộng S7-1200 28 Bảng 3.2 Đặc điểm dòng CPU 29 Bảng 3.3 Sơ đồ chân CPU 1214 DC/DC/DC 31 Bảng 3.4 Các vùng nhớ PLC S7-1200 32 Bảng 3.5 Các kiểu liệu 34 Bảng 3.6 Các lệnh tiếp điểm 35 Bảng 3.7 Thông số Timer 37 Bảng 3.8 Thông số Counter 39 Bảng 3.9 Các phép so sánh 40 Bảng 3.10 Thông số phép so sánh 41 Bảng 3.11 Phân nhiệm ngõ phát xung 42 Nghiên cứu điều khiển hệ thống AC Servo Panasonic Luan van v TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc Khoa Điện-Điện tử Tp HCM, ngày tháng 11 năm 2014 THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Thông tin chung: - Tên đề tài: Nghiên cứu điều khiển hệ thống AC Servo Panasonic - Mã số: T2014-18 - Chủ nhiệm: Lê Thanh Lâm - Cơ quan chủ trì: Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh - Thời gian thực hiện: 12 tháng Mục tiêu: Ứng dụng điều khiển hệ thống AC Servo Panasonic vào việc giảng dạy môn học Thực tập Truyền động điện Tính sáng tạo: Việc nghiên cứu điều khiển hệ thống AC Servo Panasonic cần thiết cho việc phục vụ công tác giảng dạy môn học Thực tập Truyền động điện Kết nghiên cứu: -Nghiên cứu ứng dụng phần mềm điều khiển lập trình PLC S7-1200 -Nghiên cứu điều khiển hệ AC Servo Panasonic Sản phẩm: - Tài liệu tham khảo điều khiển hệ thống AC Servo Panasonic - Tài liệu hướng dẫn thực tập điều khiển hệ thống AC Servo Panasonic Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết nghiên cứu khả áp dụng: - Sinh viên ngành Điện cơng nghiệp có tài liệu thực tập cập nhật cho môn học: Thực tập Truyền động điện tài liệu để đào tạo cho doanh nghiệp Nghiên cứu điều khiển hệ thống AC Servo Panasonic Luan van vi - Chương trình tài liệu báo cáo chuyển giao trực tiếp cho phịng NCKH-QHQT, khoa Điện-điện tử mơn Điện cơng nghiệp Trưởng Đơn vị (ký, họ tên, đóng dấu) Chủ nhiệm đề tài (ký, họ tên) Lê Thanh Lâm Nghiên cứu điều khiển hệ thống AC Servo Panasonic Luan van 65 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP BÀI TẬP 2: THỰC HIỆN ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ VỚI DRIVER SERVO BẰNG NÚT ĐIỀU KHIỀN VÀ THÔNG Số ĐẶT NÚT MỤC ĐÍCH: Cài đặt thơng số điều khiển tốc độ driver servo Sử dụng Switch để thay đổi cấp tốc độ cho phép động quay Đọc thông số Driver THIẾT BỊ SỬ DỤNG: Động Servo Driver Servo PC cáp kết nối với Driver CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH: Các Switch đặt trạng thái OFF Bật công tắc CB SERVO DRIVER Đặt Pr0.01 (điều khiển tốc độ) Đặt Pr3.00 (điều khiển tốc độ động INTSPD1, INTSPD2 Đặt Pr3.04 đến Pr3.07 tốc độ động (Pr3.04 = 400, Pr3.05=500, Pr3.06 = 600, Pr3.07 =700) Save vào EEPROM để nhớ số liệu cài đặt Khởi động lại CB SERVO DRIVER Bật SERVO ON Chọn hiển thị tốc độ động Gạt lại nút INTSPD1 INTSPD2 quan sát tốc độ động hiển thị hình driver Nghiên cứu điều khiển hệ thống AC Servo Panasonic Luan van 66 Bảng thông số lựa chọn cấp Switch điều khiển tốc độ Nghiên cứu điều khiển hệ thống AC Servo Panasonic Luan van 67 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP BÀI TẬP 3: THỰC HIỆN ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ VỚI DRIVER SERVO BẰNG NÚT ĐIỀU KHIỂN VÀ THÔNG SỐ ĐẶT NÚT MỤC ĐÍCH: Cài đặt thơng số Driver điều khiển động ba nút Quan sát nhận xét trình tăng tốc, giảm tốc, đảo chiều động THIẾT BỊ SỬ DỤNG: Driver Servo Động AC Servo PC cáp kết nối với Driver CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH: Đặt Switch trạng thái OFF Bật CB SERVO DRIVER Đặt Pr0.01 (điều khiển tốc độ) Đặt Pr3.00 (điều khiển tốc độ INTSPD1, INTSPD2, INTSPD3) Đặt Pr3.04 đến Pr3.11 ứng với cấp tốc độ VD: Pr3.04=300, Pr3.05=400, Pr3.06=500, Pr3.07=600, Pr3.08=-300, Pr3.09=-400, Pr3.10=50000, Pr3.11=-600 Chọn Trans EEP để lưu vào EEPROM Khởi động lại CB SERVO DRIVER Bật SVRON Chọn hiển thị tốc độ động Gạt nút INTSPD1, INTSPD2, INTSPD3 quan sát tốc độ động Nghiên cứu điều khiển hệ thống AC Servo Panasonic Luan van 68 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MƠN: ĐIỆN CƠNG NGHIỆP BÀI TẬP 4: CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ BĂNG TẢI VỚI PLC MỤC ĐÍCH: Viết chương trình phát xung, sử dụng analog TIA Portal Cài đặt thông số Driver servo để điều khiển động qua xung phát từ PLC THIẾT BỊ SỬ DỤNG: Driver Servo Động AC Servo PC cáp kết nối với Driver CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH: Các Switch đặt trạng thái OFF Bật công tắc CB SERVO DRIVER Đặt Pr0.01 (điều khiển vị trí với ngõ vào xung) Đặt Pr0.05 Đặt Pr0.06 Đặt Pr0.07 ( ngõ vào dạng xung ) Save vào EEPROM để nhớ số liệu cài đặt Khởi động lại CB SERVO DRIVER Bật SERVO ON Chọn hiển thị tốc độ động Nối chân DQa.0 (PLC) vào chân 44 (Servo Driver) Nối chân DQa.1 (PLC) vào chân 46 (Servo Driver) Nối chân analog AI.0 (PLC) vào chân SPR/TRQR (Servo Driver) Download chương trình Speed _analog_ Control xuống PLC Vặn biến trở để điều chỉnh tốc độ Chương trình TIA Portal: Nghiên cứu điều khiển hệ thống AC Servo Panasonic Luan van 69 Nghiên cứu điều khiển hệ thống AC Servo Panasonic Luan van 70 Nghiên cứu điều khiển hệ thống AC Servo Panasonic Luan van 71 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP BÀI TẬP 5: CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ BĂNG TẢI VỚI PLC VÀ PC MỤC ĐÍCH: Tạo phát xung PTO để điều khiển trục chuyển động Cài đặt thông số Driver để điều khiển Servo PLC Tạo giao diện HMI THIẾT BỊ SỬ DỤNG: Driver Servo Động AC Servo PC cáp kết PLC S7-1200 CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH: Đặt Switch INTSPD trạng thái off Bật CB SERVO DRIVER Đặt Pr0.01 (điều khiển vị trí với ngõ vào xung) Đặt Pr0.05 Đặt Pr0.06 Đặt Pr0.07 (ngõ vào dạng xung) Chọn Trans EEP để lưu vào EEPROM Khởi động lại CB SERVO DRIVER Bật SVRON Chọn hiển thị tốc độ động Nối chân DQa.0 (PLC) vào chân 44 (Servo Driver) Nối chân DQa.1 (PLC) vào chân 46 (Servo Driver) Down load chương trình Speed_Control vào PLC Nghiên cứu điều khiển hệ thống AC Servo Panasonic Luan van 72 Trong TIA Portal vào thư mục HMI nhấn Start runtime để chạy chương trình giao diện máy tính Nhập thơng số SET PULSE(Tần số xung) chạy chương trình Chương trình TIA Portal: Nghiên cứu điều khiển hệ thống AC Servo Panasonic Luan van 73 Nghiên cứu điều khiển hệ thống AC Servo Panasonic Luan van 74 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP BÀI TẬP 6: CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ BĂNG TẢI VỚI PLC MỤC ĐÍCH: Viết chương trình phát xung, sử dụng analog TIA Portal Tạo giao diện HMI, cấu hình sử dụng HMI Điều khiển vị trí, số xung phát Cài đặt thơng số Driver servo để điều khiển động qua xung phát từ PLC THIẾT BỊ SỬ DỤNG: Driver Servo Động AC Servo PC cáp kết PLC S7-1200 CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH: Các Switch đặt trạng thái OFF Bật công tắc CB SERVO DRIVER Đặt Pr0.01 (điều khiển vị trí với ngõ vào xung) Đặt Pr0.05 Đặt Pr0.06 Đặt Pr0.07 ( ngõ vào dạng xung ) Save vào EEPROM để nhớ số liệu cài đặt Khởi động lại CB SERVO DRIVER Bật SERVO ON Chọn hiển thị tốc độ động Nối chân DQa.0 (PLC) vào chân 44 (Servo Driver) Nối chân DQa.1 (PLC) vào chân 46 (Servo Driver) Nối chân analog AI.0 (PLC) vào chân SPR/TRQR (Servo Driver) Nghiên cứu điều khiển hệ thống AC Servo Panasonic Luan van 75 Download chương trình Speed _analog_ Control xuống PLC Vặn biến trở để điều chỉnh tốc độ Nhấn S1 để chạy chương trình Trong TIA Portal vào thư mục HMI nhấn Start runtime để chạy chương trình giao diện máy tính Nhập thơng số SET PULSE ( Tần số xung ) SET DISTANCE ( Số xung cần chạy ) xong nhấn RUN Nghiên cứu điều khiển hệ thống AC Servo Panasonic Luan van 76 Chương KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Kết luận Việc nghiên cứu khai thác hệ thống AC Servo Panasonic cần thiết cho mục tiêu phục vụ công tác giảng dạy môn học Thực tập Truyền động điện Sinh viên ngành Điện cơng nghiệp có tài liệu thực tập cập nhật cho môn học Thực tập Truyền động điện Bên cạnh tài liệu cần thiết để phục vụ đào tạo nhân lực cho doanh nghiệp bên ngồi có nhu cầu Sau khoảng thời gian 12 tháng nghiên cứu, đề tài hoàn thành nhiệm vụ đề ra, kết đạt sau: - Khai thác thí nghiệm AC Servo Panasonic - Xây dựng tài liệu tham khảo điều khiển hệ thống AC Servo Panasonic - Biên soạn thành công tài liệu hướng dẫn thực tập điều khiển hệ thống AC Servo Panasonic Với tài liệu tham khảo hướng dẫn thực tập điều khiển hệ thống AC Servo Panasonic, sinh viên thực tập tốt module phòng Thực tập Truyền động điện Sinh viên tiếp cận thực tế với thiết bị PLC s7-1200, AC servo Panasonic bên cạnh rèn luyện kĩ lập trình PLC để điều khiển hệ truyền động, cài đặt tốt thông số thiết bị Giúp sinh viên tiếp cận thiết bị nắm bắt công việc, rèn luyện kĩ tốt môi trường cạnh tranh yêu cầu ngày cao doanh nghiệp Ngoài ra, tài liệu giúp ích cho việc đào tạo bồi dưỡng nhân lực, nâng cao tay nghề doanh nghiệp Hạn chế Trong trình thực hiện, thời gian giới hạn 12 tháng nên đề tài nhiều hạn chế nhiều vấn đề chưa giải được: đề tài dừng lại việc điều khiển tốc độ vị trí xác, mà chưa tìm điểm gốc Hệ thống tập chưa khai thác hết chức thiết bị Hướng phát triển Từ mặt hạn chế kể trên, số đề xuất để định hướng phát triển đề tài đưa Bổ sung thêm thiết bị để tìm điểm gốc chuyển Nghiên cứu điều khiển hệ thống AC Servo Panasonic Luan van 77 động băng tải Xây dựng bổ sung thêm hệ thống tập ứng dụng module điều khiển AC Servo-Băng tải đa dạng phong phú cách khai thác tính thiết bị Dùng HMI để giám sát điều khiển hệ thống Nghiên cứu điều khiển hệ thống AC Servo Panasonic Luan van 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] S7-1200_System_Manual_enUS.pdf [2] Minas_a5_en.pdf [3] S7-1200_motion_control_function_manual.pdf [4] www.plcvietnam.com.vn [5] www.automation.siemens.com [6] www.kythuatviet.com Nghiên cứu điều khiển hệ thống AC Servo Panasonic Luan van S K L 0 Luan van ... Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Hệ thống AC Servo Panasonic Nghiên cứu điều khiển hệ thống AC Servo Panasonic Luan van - Nghiên cứu điều khiển hệ AC Servo Panasonic kết hợp điều khiển lập trình... nghiên cứu - Nghiên cứu ứng dụng phần mềm điều khiển lập trình PLC S7-1200 - Nghiên cứu điều khiển hệ AC Servo Panasonic Nghiên cứu điều khiển hệ thống AC Servo Panasonic Luan van Chương BỘ ĐIỀU... điện Kết nghiên cứu: -Nghiên cứu ứng dụng phần mềm điều khiển lập trình PLC S7-1200 -Nghiên cứu điều khiển hệ AC Servo Panasonic Sản phẩm: - Tài liệu tham khảo điều khiển hệ thống AC Servo Panasonic