Hcmute thiết kế hệ thống khí nén cho robot bằng tay

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 THIẾT KẾ HỆ THỐNG KHÍ NÉN CHO ROBOT BẰNG TAY S K C 0 9 MÃ SỐ: SV2012-148 S KC 0 Tp Hồ Chí Minh, 6/2012 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM  ĐỀ TÀI NCKH SINH VIÊN THIẾT KẾ HỆ THỐNG KHÍ NÉN CHO ROBOT BẰNG TAY MÃ SỐ: SV2012 - 148 THUỘC NHÓM NGÀNH: KHOA HỌC KỸ THUẬT NGƯỜI CHỦ TRÌ : Trương Thiên Vũ GVHD : Trần Công Tú ĐƠN VỊ : Khoa Cơ khí chế tạo máy MSSV: 09111109 TP HỒ CHÍ MINH – Tháng 6/2012 Luan van MỤC LỤC PHẦN 1: ĐẶT VẤN ĐỀ I ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU II TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGỒI NƯỚC III NHỮN VẤN ĐỀ CÒN TỒN TẠI PHẦN 2: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ I MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI II PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU III NỘI DUNG Thiết bị điều khiển: PLC CompactLogix 1769-L32E8 Phần mềm lập trình Thiết bị chấp hành IV KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC Tính khoa học Ứng dụng thực tế Hiệu kinh tế xã hội PHẦN 3: KẾT LUẬN I KẾT LUẬ II ĐỀ NGHỊ THIẾT KẾ HỆ THỐNG KHÍ NÉN CHO ROBOT BẰNG TAY Luan van PHẦN 1: ĐẶT VẤN ĐỀ I ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU: ROBOCON, viết ghép tiếng Anh ROBOT CONTEST (Cuộc thi Robot), tên thi chế tạo robot dành cho sinh viên trường đại học cao đẳng khối kĩ thuật nước khu vực châu Á Thái Bình Dương Hiệp hội Phát Truyền hình châu Á -Thái Bình Dương (Asia-Pacific Broadcasting Union, viết tắt ABU) tổ chức năm II TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGỒI NƯỚC Việt Nam tham gia thi ROBOCON từ năm 2002, năm ROBOCON trở thành thi quốc tế, giành ngơi vơ địch năm Đây kết người dự đốn trước giải, Việt Nam vốn đánh giá quốc gia có trình độ khoa học - cơng nghệ tương đối thấp vào vòng loại trực tiếp nhờ vé vớt Đài truyền hình Nhật Bản NHK chí cịn dự định làm thước phim nói thất bại đội Việt Nam (Telematic) từ trước giải đấu diễn Ở mùa giải sau, đại diện Việt Nam tiếp tục chứng tỏ sức mạnh với chức vô địch (đều từ trường Đại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh) giải ba vào năm 2003 2009 Hầu có tiền lệ sau chức vơ địch thứ ba đội trường Đại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh khơng cử tham gia (các đội lựa chọn khác đến từ Đại học Bách khoa Hà Nội, Đại học Công nghiệp Hà Nội, Đại học Bách khoa Đà Nẵng, Đại học Sư phạm kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh ,Đại học Lạc Hồng) đội tuyển Việt Nam khơng thể vơ địch Robocon III NHỮNG VẤN ĐỀ CỊN TỒN TẠI: - Việc triển khai cịn gặp nhiều khó khăn mặt sở hạ tầng - Máy móc thiết bị dùng cho việc chế tạo robot nhiều khó khăn hạn chế THIẾT KẾ HỆ THỐNG KHÍ NÉN CHO ROBOT BẰNG TAY Luan van PHẦN 2: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ I MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI: Nghiên cứu chế tạo robot tay tham gia thi robocon Việt Nam 2012 II PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:     Phân tích u cầu Thiết kế Thi cơng chế tạo Dưa robot vào hoạt động III NỘI DUNG: Thiết bị điều khiển: PLC CompactLogix 1769-L32E CompactLogix 1769 – L32E sản phẩm dòng sản phẩm 1769 – L3x hãng Allen Bradley, cung cấp giải pháp Logix cho ứng dụng từ nhỏ đến trung bình Thơn thường ứng dụng u cầu hạn chế số lượng I/O khả giao tiếp, Module gắn bên phải, Module gắn vào có tên Local tăng dần lên CompactLogix 1769 – L32E cung cấp điều khiển tích hợp cổng giao tiếp Ethernet IP, RS 232, module 1769 SDN DeviceNet dùng để giao tiếp với mạng DeviceNet, module I/O Digital, Analog Cấu trúc CompactLogix 1769 – L32E 1769-L32E Controller (Compact Bus) Source DeviceNet (Local 1) THIẾT KẾ HỆ THỐNG KHÍ NÉN CHO ROBOT BẰNG TAY Luan van 1769-IQ32 Sinking/Sourcing 24VDC Input (Local 2) 1769-OB32 Current Sourcing 24VDC Output (Local 3) 1769-IF4 Analog Input (Local 4) 1769-OF2 Analog Output (Local 5) Phần mềm lập trình 2.1- Phần mềm lập trình RsLogix 5000 RsLogix 5000 Enterprise Series thiết kế để làm việc với tảng điều khiển Logix 5000 Đây phần mềm nhỏ gọn tuân thủ theo tiêu chuẩn IEC 61131-3 với phương pháp lập trình dạng bậc thang (ladder), văn có cấu trúc (structured text), sơ đồ khối chức (function block diagram) trình bày chức cách để phát triển chương trình ứng dụng Hình 3.6: Giao diện phần mềm RsLogix 5000 Enterprise Một số tập lệnh RSLogix 5000 ─ Nhóm lệnh bit: tiếp điểm thường đóng, thường hở, cuộn dây, set, reset, xung cạnh lên, cạnh xuống… THIẾT KẾ HỆ THỐNG KHÍ NÉN CHO ROBOT BẰNG TAY Luan van ─ Nhóm lệnh Timer/Counter: TON, TOFF, CTU, CTD… ─ Nhóm lệnh so sánh: ─ Nhóm lệnh phép tốn logic: ─ Nhóm lệnh tốn học: 2.2- Phần mềm liên kết RsLinx RsLinx phần mềm hãng Allen Bradley phát triển để giao tiếp với thiết bị mà hãng sản xuất thông qua phần mềm như: RsLogixTM 5/500/5000, RsView 32, Factory Talk…, phần mềm dùng để giao tiếp với phần mềm hãng thứ ba RsLinx Classic hỗ trợ nhiều ứng dụng đồng thời, giao tiếp đến loạt thiết bị mạng khác Vì phần mềm hỗ trợ kết nối nên có giao diện tương đối đơn giản, click vào biểu tượng RSWho giao diện có dạng cửa sổ mở Ở khung bên trái hiển thị hệ thống phân cấp mạng lưới, khung bên phải hiển thị biểu tượng thiết bị với tình trạng thiết bị THIẾT KẾ HỆ THỐNG KHÍ NÉN CHO ROBOT BẰNG TAY Luan van Giao diện RsLinx Classic  Menu bar: Tập hợp hầu hết tính phần mềm RsLinx: Menu bar RsLinx THIẾT KẾ HỆ THỐNG KHÍ NÉN CHO ROBOT BẰNG TAY Luan van  Tool bar Truy cập nhanh đến chức năng, bao gồm biểu tượng sau: Tool bar RsLinx 2.3- Phần mềm OPC Kepserver Ngày nay, thiết bị tự động hóa đa dạng phong phú phù hợp với yêu cầu việc sản xuất Chính từ hệ thống SCADA tồn nhiều thiết bị nhà sản xuất khác THIẾT KẾ HỆ THỐNG KHÍ NÉN CHO ROBOT BẰNG TAY Luan van Nhưng nhà sản xuất lại thường có phần mềm SCADA riêng mình, thiết bị giao tiếp với phần mềm SCADA nhà sản xuất Từ có vấn đề đặc ra: ─ Tương tác thiết bị tự động hóa nhiều nhà sản xuất khác ─ Kết nối ứng dụng sở với ứng dụng SCADA, HMI, hệ thống điều hành MES ─ Vì việc sử dụng chuẩn giao diện trở thành điều kiện tiên Tiêu biểu chuẩn OPC : OLE (Object Linking and Embedding) for Process Control Giới thiệu OPC ưu điểm ─ OPC (OLE for Process Control) chuẩn giao diện dựa mơ hình đối tượng thành phần (D)COM hãng Microsoft ─ Cho phép ứng dụng khai thác, truy nhập liệu theo cách đơn giản, thống nhất, đạt độ linh hoạt hiệu suất cao ─ Hỗ trợ truy nhập liệu theo chế hỏi (polling) theo kiện (event-driven) ─ Được tối ưu cho việc sử dụng mạng công nghiệp ─ Kiến trúc không phụ thuộc vào nhà cung cấp thiết bị ─ Sử dụng từ hầu hết công cụ phần mềm SCADA thông dụng, ngơn ngữ lập trình bậc cao (C++, Visual Basic, Delphi, ) Các thành phần OPC Một giao thức OPC gồm thành phần là: OPC Server (OPC quản lý) OPC Client (OPC trạm) OPC Server: ─ OPC Server đóng vai trị cốt lõi, chương trình phần mềm phục vụ, đảm nhiệm vai trò giao tiếp trực tiếp với thiết bị ─ Một OPC Server chứa mục liệu (OPC Items) tổ chức thành nhóm (OPC Group) Thơng thường OPC Server đại diện cho thiết bị thu thập liệu PLC, RTU, I/O cấu hình mạng truyền thơng Các OPC Item đại diện cho biến trình, tham số điều khiển 2.4 Phần mềm kepserver Một phần mềm OPC Server phổ biến KEPServerEx hãng phần mềm Kepware Với ưu điểm phạm vi ứng dụng rộng rãi Hỗ trợ đến 160 thiết bị tự động hóa nhà sản xuất Xây dựng ứng dụng nhanh, đơn giản mạnh mẽ THIẾT KẾ HỆ THỐNG KHÍ NÉN CHO ROBOT BẰNG TAY Luan van Để xây dựng kết nối với thiết bị phần cứng, ta cần xây dựng kênh kết nối, chọn thiết bị tương ứng muốn kết nối Tùy vào thiết bị chọn có kiểu liệu liên kết khác như: biến I/O, vùng nhớ … Trong đồ án, nhóm thực sử dụng phần mềm KEPServerEX 4.0 để làm OPC Server.Phần mềm Intouch đóng vai trị OPC Client 2.5- Phần mềm giám sát điều khiển Intouch Intouch phần mềm thiết kế ứng dụng giao diện người máy (HMI) mơi trường Windows Intouch có thành phần là: Intouch Application Manager, Window Maker Window Viewer  Intouch Application Manager Intouch Application Manager tạo ứng dụng mới, mở ứng dụng tạo Window Maker hay Window Viewer, xóa ứng dụng chạy chương trình tiện ích Intouch DBDump DBLoad Tagname Dictionary Giao diện chương trình  WindowMaker WindowMaker mơi trường phát triển ứng dụng Intouch Đây nơi người dùng thiết kế giao diện mong muốn, liên kết hình ảnh ứng dụng với thiết bị ngoại vi phần mềm ứng dụng khác  WindowViewer THIẾT KẾ HỆ THỐNG KHÍ NÉN CHO ROBOT BẰNG TAY Luan van Là môi trường chạy ứng dụng mà người dùng tạo WindowMaker Khi chạy chương trình người sử dụng điều khiển giám sát thiết bị, dây chuyền sản xuất mà người trước thiết kế kết nối giao tiếp thiết bị 2.6- Phần mềm xử lý mờ FuzzyDesigner Fuzzydesigner phần mềm xử lý mờ dùng cho PLC logix5000 Phần mềm cho phép người thiết kế tạo khối xử lý mờ tự thiết kế khố xử lý mờ giao tiếp với phần mềm Rslogix5000 tạo chương trình điều khiển mờ cho PLC Các phần chương trình: Giao diện chương trình FuzzyDesigner Cũng giống chương trình thiết kế mờ khác Fuzzydesigner bao gồm thành phần sau để người thiết kế tạo mờ hoàn chỉnh: ─ ─ ─ ─ Ngõ vào đối tượng cần điểu chình mờ Các quy luật mờ cua ngõ vào Khâu mờ hóa giải mờ Các quy luật ngõ THIẾT KẾ HỆ THỐNG KHÍ NÉN CHO ROBOT BẰNG TAY Luan van 10 ─ Các quy luật hợp thành hệ mờ Giao diện thiết kế luật ngõ vào Giao diện thiết kế luật ngõ THIẾT KẾ HỆ THỐNG KHÍ NÉN CHO ROBOT BẰNG TAY Luan van 11 Thiết bị chấp hành 3.1 - Cảm biến PSA – 01 PSA – 01 cảm biến áp suất dương, dùng để đo áp suất chất khí với Thơng số bản: Tầm đo: ÷ Bar (0 ÷100Kpa) Điện áp nguồn cung cấp: 12 - 24 VDC Điện áp ngõ analog: ÷ VDC Cảm biến áp suất PSA – 01 Ý nghĩa dây tín hiệu cảm biến: Sơ đồ nối dây cảm biến     Brown: Nguồn cung cấp 24 VDC White: Ngõ số (ON/OFF) Black : Ngõ số (ON/OFF) Orange: Ngõ tương tự (tuyến tính ÷ VDC)  Blue: Nối mass 0V THIẾT KẾ HỆ THỐNG KHÍ NÉN CHO ROBOT BẰNG TAY Luan van 12 IV KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC: Tính khoa học: - Tư thiết kế giải vấn đề mẻ Robot hồn thành nhiệm vụ u cầu đặt Khả triển khai ứng dụng vào thực tế: - Tham gia vòng thi sang tạo robocon Việt Nam 2012 năm 2012 Hiệu kinh tế - xã hội: - Giảm chi phí chế tạo Những nghiên cứu trình thiết kế, chế tạo ứng dụng vào thực tế lĩnh vực: khoa học kỹ thuật, công nghệ thông tin, khí chế tạo máy, điện điện tử PHẦN 3: KẾT LUẬN I KẾT LUẬN - Đề tài đáp ứng mục tiêu nghiên cứu chế tạo thành công robot tay, phục vụ thi Robocon 2012 II ĐỀ NGHỊ - Tuy nhiên,mặc dù thời gian hoàn thành nhiệm vụ sân robot đảm bảo thời gian cho phép để cạnh tranh với đối thủ thi tốc độ robot cần cải tiến vấn đề ổn định robot cần quan tâm TÀI LIỆU THAM KHẢO http://robocon.vtv.gov.vn http://bkit4u.com/forum/robocon/ THIẾT KẾ HỆ THỐNG KHÍ NÉN CHO ROBOT BẰNG TAY Luan van 13 S K L 0 Luan van ... ngõ THIẾT KẾ HỆ THỐNG KHÍ NÉN CHO ROBOT BẰNG TAY Luan van 10 ─ Các quy luật hợp thành hệ mờ Giao diện thiết kế luật ngõ vào Giao diện thiết kế luật ngõ THIẾT KẾ HỆ THỐNG KHÍ NÉN CHO ROBOT BẰNG TAY. .. giản mạnh mẽ THIẾT KẾ HỆ THỐNG KHÍ NÉN CHO ROBOT BẰNG TAY Luan van Để xây dựng kết nối với thiết bị phần cứng, ta cần xây dựng kênh kết nối, chọn thiết bị tương ứng muốn kết nối Tùy vào thiết bị... thiết bị với tình trạng thiết bị THIẾT KẾ HỆ THỐNG KHÍ NÉN CHO ROBOT BẰNG TAY Luan van Giao diện RsLinx Classic  Menu bar: Tập hợp hầu hết tính phần mềm RsLinx: Menu bar RsLinx THIẾT KẾ HỆ THỐNG