Xây dựng SCADA cho hệ thống 3 băng tải phòng FACT – khoa Điện – Điện Tử

Xây dựng SCADA cho hệ thống 3 băng tải phòng FACT – khoa Điện – Điện Tử

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, mạng truyền thông côngnghiệp đóng vai trò rất quan trọng trong lĩnh vực điều khiển và tự động hóa hệ thốngsản xuất Mạng truyền thông công nghiệp cũng như công nghệ bus trường không phải

là một lĩnh vực kỹ thuật hoàn toàn mới, mà thực chất được kế thừa và phát triển từ kỹthuật truyền thông nói chung cho phù hợp với các yêu cầu trong công nghiệp

SCADA là một hệ thống thu thập dữ liệu và điều khiển giám sát, dựa vào các sốliệu đưa về, hệ thống tự động phân tích nhờ các chương trình được lập trình sẵn sau đóđưa ra tác động điều khiển truyền đến các cơ cấu chấp hành tại hiện trường phân xưởngnhà máy để thực hiện việc điều khiển Tác động điều khiển có thể được đưa ra tự độnghoặc có thể từ việc nhận lệnh từ người quản lý thông qua giao diện người – máy HMI

Nhận thức được vai trò và tầm quan trọng của việc điều khiển và giám sát một

hệ thống tự động trong thực tế, chúng em lựa chọn đề tài: “Xây dựng SCADA cho hệ thống 3 băng tải phòng FACT – khoa Điện – Điện Tử”

Đề tài nghiên cứu gồm những phần chính sau:

Chương 1: Tổng quan

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Chương 3: Nội dung và kết quả nghiên cứu

Qua thời gian nghiên cứu chúng em đã hoàn thành đề tài của mình dưới sựhướng dẫn tận tình của thầy Lương Văn Sử Tuy nhiên, do thời gian thực hiện đồ áncòn hạn chế và chưa có nhiều kinh nghiệm nên không tránh khỏi những thiếu sót, rấtmong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô và các bạn

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

LỜI CẢM ƠN

Sau một thời gian nghiên cứu và tìm hiểu chúng em đã hoàn thành đồ án tốtnghiệp của mình đúng thời hạn Để đạt được điều này không chỉ có nỗ lực của bảnthân, mà còn nhờ sự giúp đỡ nhiệt tình cả về vật chất và tinh thần của gia đình, thầy cô

và bạn bè

Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới các thầy cô khoa Điện – Điện

tử trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên đã dạy dỗ, dìu dắt chúng em suốt bốnnăm qua

Chúng em xin gửi lời cảm ơn tới trường và khoa đã tạo điều kiện về cơ sở vậtchất, trang thiết bị để chúng em có thể hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình

Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy Lương Văn Sử và thầy Vũ

Đình Đạt đã trực tiếp hướng dẫn chúng em trong suốt quá trình làm đồ án

Chúng em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè của mình đã làm nguồn độngviên rất lớn với chúng em trong quá trình làm đồ án nói riêng và trong cuộc sống nóichung

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT 5

Chương 1 6

MỞ ĐẦU 6

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 6

1.2 LỊCH SỬ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 6

1.3 PHẠM VI CỦA ĐỀ TÀI 6

1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 7

Chương 2 8

CƠ SỞ LÝ THUYẾT 8

2.1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT 8

2.1.1 Cấu trúc và các thành phần cơ bản8 2.1.2 Mô hình phân cấp 10 2.1.3 Mô hình hệ thống SCADA 12 2.1.4 Mạng truyền thông PROFIBUS - DP 14 2.1.5 Ứng dụng của hệ thống SCADA trong thực tế 16 2.2 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN MPS 17

2.2.1 Các trang thiết bị của hệ thống 19 2.2.2 Giới thiệu về 3 trạm MAEO – PRO – TEE 30 2.2.3 Kỹ thuật kết nối 37 2.3 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM WINCC FLEXIBLE 41

2.3.1 Giới thiệu chung 41 2.3.2 Yêu cầu cấu hình máy cài đặt WinCC flexible 41 Chương 3 42

NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ 42

3.1 THIẾT LẬP CẤU HÌNH PHẦN CỨNG CHO HỆ THỐNG 42 3.1.1 Thông số kỹ thuật 42

3.1.2 Thiết lập cấu hình phần cứng 46

3.2 CHƯƠNG TRÌNH PLC 55

3.2.1 Lưu đồ thuật toán 55 3.2.2 Bảng Symbol59 3.2.3 Mô tả quy trình công nghệ 60 3.2.4 Chương trình PLC (phụ lục) 62 3.3 ĐIỀU KHIỂN, GIÁM SÁT HỆ THỐNG BA BĂNG TẢI BẰNG PHẦN MỀM WINCC FLEXIBLE 63

3.3.1 Thiết kế giao diện 63 3.3.2 Điều khiển và giám sát hệ thống 3 băng tải trên wincc flexible 2008 77 3.3.2.1 Giao diện 3 trạm: phụ lục 77 3.3.2.2 Các bước thiết kế: 77 3.4 KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 87

3.4.1 Kết quả nghiên cứu 87 3.4.2 Hướng phát triển của đề tài 87 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 88

2 KIẾN NGHỊ 88

TÀI LIỆU THAM KHẢO 90

PHỤ LỤC 90

1 SƠ ĐỒ MẠCH KHÍ NÉN TRẠM MAEO 90

2 SƠ ĐỒ MẠCH KHÍ NÉN TRẠM PRO 91

3 DOWNLOAD CHƯƠNG TRÌNH XUỐNG CPU VỚI CÁP MPI 92

4 CHƯƠNG TRÌNH PLC 93

5 GIAO DIỆN 3 TRẠM 153

- Giao diện trạm MAEO 153

- Giao diện trạm PRO 154

- Giao diện trạm TEE 155

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

A/M: Auto/Manual

DCS: Distributed Control System

DP: Distributed Peripheral

GPS: Global Positioning System

HMI: Human Machine Interface

MPI: Multi Point Interface

PLC: Program Logic Controller

PROFIBUS: Process Field Bus

SCADA: Supervisory Control And Data Acquisittion

thông trong công nghiệp chúng em đã lựa chọn đề tài: “ Xây dựng SCADA cho hệ thống MPS ba băng tải phòng FACT khoa Điện – Điện Tử”

1.2 LỊCH SỬ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

Tháng 3 năm 2010, trường ĐHSPKTHY nhập về cho khoa Điện – Điện Tử hệ thống MPS 3 băng tải của festo, nhằm đáp ứng nhu cầu học tập, nghiên cứu của sinh viên và cán bộ khoa Điện – Điện Tử Tuy nhiên, cho đến nay hệ thống này vẫn chưa được chính thức đưa vào giảng dạy, và cũng chưa có cá nhân, tổ chức nào của khoa nghiên cứu về hệ thống này Do vậy, chúng em đã lựa chọn đề tài này làm đề tài

nghiên cứu cho đồ án tốt nghiệp của mình

1.3 PHẠM VI CỦA ĐỀ TÀI

Yêu cầu của đề tài đặt ra là phải hoàn thành hai nội dung chính sau:

- Điều khiển mở rộng vào/ra qua Profibus ET200M

- Xây dựng giám sát điều khiển bằng phần mềm WinCC Flexible

Về phần giám sát trên WINCC FLEXIBLE thì bên festo chưa cung cấp Đề tài của chúng em đã hoàn thành được hai nội dung chính trên

1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Để hoàn thành được những yêu cầu đặt ra của đề tài, chúng em đã tiến hành theo các theo các bước sau:

- Phân tích những nhiệm vụ cần thực hiện

- Lập kế hoạch thực hiện

- Phân chia công việc

- Nghiệm thu kết quả

Hình 2.1 Các thành phần cơ bản của hệ thống điều khiển và giám sát

Các cảm biến và cơ cấu chấp hành đóng vai trò là giao diện giữa các thiết bịđiều khiển với quá trình kỹ thuật Trong khi đó, hệ thống điều khiển và giám sátđóng vai trò giao diện giữa người và máy Các thiết bị có thể được ghép nối trựctiếp điểm – điểm hoặc thông qua mạng truyền thông

Tùy theo loại cảm biến, tín hiệu của chúng đưa ra có thể là tín hiệu nhị phân,tín hiệu số hay tín hiệu tương tự theo các chuẩn điện học thông sụng khác nhau(1 10V; 0 5V; 4 20mA; 0 20mA; ) Trước khi có thể xử lý trong máy tính số,các tín hiệu đo cần được chuyển đổi, thích ứng vói chuẩn giao diện vào/ ra của máytính Bên cạnh đó, ta cũng cần có biện pháp cách ly điện học để tránh sự ảnh hưởngxấu lẫn nhau giữa các thiết bị Đó chính là các chức năng của module vào/ra (I/O).

Tóm lại 1 hệ thống điều khiển và giám sát bao gồm các thành phần chứcnăng chính sau đây:

- Giao diện quá trình: Các cảm biến và cơ cấu chấp hành, ghép nối vào/ra, chuyểnđổi tín hiệu

- Thiết bị điều khiển tự động: Các thiết bị điều khiển như các bộ điều khiểnchuyên dụng, bộ điều khiển khả lập trình PLC, thiết bị điều chỉnh số đơn lẻ vàmáy tính cá nhân cùng với phần mềm điều khiển tương ứng

- Hệ thống điều khiển giám sát: Các thiết bị phần mềm giao diện người máy, cáctrạm kĩ thuật, các trạm vận hành, giám sát và điều khiển cao cấp

- Hệ thống truyền thống: Ghép nối điểm – điểm, Bus cảm biến/chấp hành, bustrường, bus hệ thống

- Hệ thống bảo vệ, cơ chế thực hiện chức năng an toàn

2.1.2 Mô hình phân cấp

Hình 2.2 Mô hình phân cấp

Càng ở cấp dưới thì các chức năng càng mang tính chất cơ bản hơn và đòi hỏi yêu cầu cao hơn về độ nhanh nhạy, thời gian phản ứng Một số ở cấp trên được thực hiện dựa trên các chức năng của cấp dưới, tuy không đòi hỏi thời gian phản ứng nhanh như ở cấp dưới, nhưng ngược lại lượng thông tin cần trao đổi và xử lý nhiều hơn Thông thường, người ta chỉ coi 3 cấp dưới thuộc phạm vi của hệ thống điều khiển giám sát Tuy nhiên, biểu thị hai cấp trên cùng (quản lý công ty và điều hành sản xuất ) trên giúp ta hiểu thêm một mô hình lý tưởng cho cấu trúc chức năngtổng thể cho các công ty sản xuất công nghiệp

2.1.2.1 Cấp chấp hành

Các chức năng chính của cấp chấp hành là đo lường, dẫn động và chuyểnđổi tín hiệu trong trường hợp cần thiết Thực tế, đa số các thiết bị cảm biến(sensor) hay chấp hành (actuator) cũng có phần điều khiển riêng cho việc thựchiện đo lường, truyền động được chính xác và nhanh nhạy Các thiết bị thôngminh (smart device) có thể đảm nhận việc xử lý và chuẩn bị thông tin trước khiđưa lên cấp điều khiển

2.1.2.2 Cấp điều khiển

Nhiệm vụ chính của cấp điều khiển là nhận thông tin từ các bộ cảm biến,

xử lý các thông tin theo thuật toán nhất định và truyền đạt lại kết quả xuống cácchấp hành Khi còn điều khiển thủ công, nhiệm vụ đó được người đứng máy trựctiếp đảm nhận qua việc theo dõi các công cụ đo lường, sử dụng kiến thức và kinhnghiệm để thực hiện những thao tác cần thiết như ấn nút đóng/ mở van, điều chỉnhcần gạt, núm xoay…Trong hệ thống điều khiển tự động hiện đại, việc thực hiệnthủ công những nhiệm vụ đó được thay thế bằng máy tính

2.1.2.3 Cấp điều khiển giám sát

Cấp điều khiển giám sát có chức năng giám sát và vận hành 1 quá trình kỹthuật Khi đa só các chức năng như đo lường, điều khiển điều chỉnh, bảo toàn hệthống được cấc cấp cơ sở thực hiện, thì nhiệm vụ của cấp điều khiển giám sát là hỗtrợ người sử dụng trong việc cài đặt ứng dụng, thao tác, theo dõi, giám sát vận hành

xử lý những tình huống bất thường Ngoài ra, trong 1 số trường hợp, cấp này cònthực hiện các bài toán điều khiển cấp cao như điều khiển phối hợp, điều khiển trình

tự và điều khiển theo công thức Khác với cấp dưới, viêc thực hiện các chức năngphân cấp điều khiển giám sát thường không đòi hỏi phương tiện, thiết bị phần cứng

đặc biệt ngoài các máy tính thông thường (máy tính cá nhân, máy trạm, máychủ ).

Như ta sẽ thấy, phân cấp chức năng như trên sẽ tiện lợi cho việc thiết kế hệthống và lựa chọn thiết bị Trong thực tế ứng dụng, sự phân cấp chức năng có thểkhác 1 chút so với trình bày ở đây, tùy thuoocj vào mức độ tự động hóa và cấu trúc

hệ thống cụ thể Trong trường hợp ứng dụng đơn giản như điều khiển trang thiết bịdân dụng (máy gặt, máy lạnh ) sự phân chia nhiều cấp có thể hoàn toàn khôngcần thiết Ngược lại, trong tự động hóa của 1 nhà máy lớn hiện đại như điện nguyên

tử, sản xuất xi măng, lọc dầu, ta có thể chia nhỏ hơn nữa các cấp chức năng để tiệntheo dõi

2.1.3 Mô hình hệ thống SCADA

2.1.3.1 Giới thiệu chung

Điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu (SCADA) là 1 phần không thể thiếuđược trong 1 hệ thống tự động hóa hiện đại Từ những năm gần đây, tiến bộ trongcác lĩnh vực truyền thông cong nghiệp và công nghệ phần mềm đã thực sự đem lạinhiều khả năng mới giải pháp mới

Khái niệm SCADA (Supervisory Control And Data Acquisittion) cũng đượchiểu với các nghĩa khác nhau, tùy theo lĩnh vực ứng dụng và theo thời gian Có thể,khi nói tới SCADA người ta chỉ liên tưởng tới 1 hệ thống mạng và thiết bị có nhiệm

vụ thuần túy là thu thập dữ liệu từ các trạm ở xa và truyền tải về một khu trung tâm

để xử lý Các hệ thống ứng dụng trong công nghiệp khai thác dầu khí và phân phốinăng lượng là các ví dụ tiêu biểu Theo cách hiểu này vấn đề truyền thông dược đặtlên hàng đầu Trong nhiều trường hợp, các khái niệm SCADA và “None-SCADA”lại được dùng để phân biệt các giải pháp điều khiển giám sát dùng phần mềmchuyên dụng ( ví dụ FIX, WinCC, Lookout ) hay phần mềm phổ thông (Access,

Excel, Visual Basic ) Ở đây, công nghệ phần mềm là vấn đề được quan tâm chủyếu.

Nói 1 cách khái quát, một hệ thống SCADA không có gì khác là 1 hệ thốngđiều khiển giám sát, tức là 1 hệ thống hỗ trợ con ngưới trong việc quan sát và điềukhiển từ xa, ở cấp cao hơn hệ thông điều khiển tự động thông thường Đương nhiên,

để có thể quan sát và điều khiển từ xa cần có hệ thống truy cập (không chỉ thuthập!) và truyền tải dữ liệu, cũng như cần phải có giao diện người-máy (HMI) Tùytheo trọng tâm của nhiệm vụ mà người ta có thể có những cách nhìn khác nhau

Như ta thấy HMI là 1 thành phần quan trọng của hệ thống SCADA, tuynhiên không phải ở cấp điều khiển giám sát, mà ngay cả ở cấp thấp hơn người tacũng cần giao diện người – máy phục vụ việc quan sát và vận hành cục bộ Vì lý dogiá thành, đặc tính kỹ thuật cũng như phạm vi chức năng, ở các cấp gần với quátrình kỹ thuật này các OP chuyên dụng đóng vai trò quan trọng hơn

Sự tiến bộ của phần mềm và kỹ thuật máy tính PC, từ phạm vi chức năngthuần túy là thu thập dữ liệu cho việc quan sát, theo dõi quá trình, 1 hệ SCADAngày nay có thể đảm nhiệm vai trò điều khiển cấp cao, điều khiển phối hợp Phươngpháp điều khiển theo mẻ, điều khiển theo công thức là những ví dụ tiêu biểu Hơnnữa, khả năng tích hợp hệ điều khiển giám sát với các ứng dụng khác như phầnmềm quản lý, tối ưu hóa hệ thống của toàn bộ công ty cũng trở lên dễ dàng

Trong 1 hệ thống điều khiển phân tán, chức năng của hệ SCADA là 1 thànhphần không thể thiếu Như vậy có thể nói, 1 hệ DCS bao giờ cũng có chức năngSCADA, trong khi 1 hệ SCADA theo dúng nghĩa nó không thể là 1 hệ DCS

2.1.3.2 Các thành phần chức năng cơ bản

a Phần cứng

- Thiết bị thu thập dữ liệu: PLC, RTU, PC, I/O, các đầu đo thông minh

- Hệ thống truyền thông: Mạng truyền thông, các bộ dồn kênh, phân kênh, Model,các bộ thu phát

- Trạm quản lý dữ liệu: Máy chủ (PC, Workstation), các bộ tập trung dữ liệu(Data Concentrator, PLC, PC)

- Trạm vận hành (Operator Station)

b Phần mềm

- Giao diện vào/ra (phần mềm giao diện quá trình), dưới dạng các I/O-Driver,I/O-Servers

- Giao diện người – máy

- Cơ sở dữ liệu quá trình

- Hệ thống cảnh báo, báo động

- Lập báo cáo tự động

- Điều khiển cấp cao: Điều khiển mẻ, điều khiển trình tự, điều khiển công thức,điều khiển chuyên gia

Các thành phần nói trên đã được tích hợp sẵn trong 1 hệ điều khiển phân tán

Vì vậy việc xây dựng chức năng SCADA ở đây đơn giản hơn nhiều so với trongcác hệ khác

2.1.4 Mạng truyền thông PROFIBUS - DP

Mạng PROFIBUS – DP nằm trong hệ thống mạng Profibus do 1 hiệp hội(bao gồm 13 công ty và 5 trường đại học của Đức hợp tác) phát triển năm 1991,nhằm mục đích phát triển 1 hệ thống BUS trường cho phép ghép nối mạng các thiết

bị tự động hóa ở cấp trường lên cấp điều khiển quá trình Mạng profibus chuẩn hóaquốc gia DIN19245 và trở thành chuẩn châu Âu EN50170 vào năm 1996

Mạng profibus-DP là mô hình mạng mở, cho phép kết nối thiết bị của cáchãng khác nhau trên cùng 1 mạng, có thể tạo ra 1 hệ thống mạng lớn với giá thành

hạ dễ thực hiện

Thông số kỹ thuật

- Là hệ thống mạng Master/Slave Tuy nhiên ta cũng có thể xây dựng mạngProfibus có nhiều trạm chủ bằng phương thức truy nhập thẻ bài (Token-passing), khi đó 1 thể bài sẽ được đưa lên mạng và chỉ những phần tử trongmạng có thẻ bài mới được phép điều khiển mạng, mỗi trạm được giữ thẻ bàitrong 1 khoảng thời gian nhất định, hết khoảng thời gian này, thẻ bài sẽ đượcchuyển sang trạm khác và quá trình chuyển này sẽ thực hiện theo vòng tròn.Đặc điểm của mạng này là chỉ những trạm chủ mới có quyền nhận thẻ bài vàđiều khiển mạng Khi có thẻ bài chủ trạm đó sẽ thực hiện việc truyền dữ liệu vớicác trạm chủ khác và trạm tớ

- Thời gian 1 vòng quét là khoảng 5-10ms

- Có thể thiết lập cấu hình mạng tối đa 127 điểm và dữ liệu truyền tối đa 246 byte

- Truyền dữ liệu với các tốc độ truyền trong dải 9,6Kbps-12Mbps

- Sử dụng chuẩn truyền RS-485 Có thể truyền tín hiệu sử dụng cable quang hoặccable xoắn 2 dây (0,22mm2) có vỏ bọc chống nhiễu Sử dụng các trở kết thúc ở

2 đầu cable

- Thiết lập và mở mạng với các phần tử ngoại vi ngay cả khi mạng đang hoạtđộng

- Cấu trúc mạng tuyến tính hoặc hình cây

- Số lượng trạm tối đa trên 1 đoạn mạng là 32, có thể sử dụng thêm các Repeater

để tăng số lượng trạm lên 128 ( chú ý Repeater cũng là 1 trạm)

- Khoảng cách truyền tối đa là 12km với cable điện và 23,8km với cable quang,khoảng cách truyền phụ thuộc vào tốc độ truyền theo bảng sau:

Bảng 2.1: Khoảng cách truyền phụ thuộc vào tốc độ truyền

Tốc độ

truyền(Kbaud) 9.6 19.2 93.75 187.5 500 1500 3000 6000 12000Khoảng cách tối

2.1.5 Ứng dụng của hệ thống SCADA trong thực tế

Ngày nay hệ thống SCADA được ứng dụng rộng rãi trong hầu hết các lĩnh vựccông nghiệp Đặc biệt trong một số lĩnh vực sau:

- Hệ thống SCADA cho các trạm trộn bê tông, các nhà máy sản xuất xi măng, cácnhà máy chế biến thực phẩm, nước giải khát

- Hệ thống SCADA cho hệ thống vận chuyển hành lý và hàng hóa tại các sân bay,bến cảng

- Hệ thống SCADA giám sát các giàn khoan ống dẫn dầu, dẫn khí

- Hệ thống SCADA cho nhà máy nước, xử lý chất thải, các kho xăng dầu

- Hệ thống SCADA cho hệ thống phân phối lưới điện

- Ngoài ra, hệ thống SCADA còn được ứng dụng để giám sát và điều khiển trongcác nhà máy hạt nhân và trong các ngành kỹ thuật hàng không vũ trụ và một sốngành công nghiệp cao khác

2.2 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN MPS

Hệ thống 3 băng tải do festo cung cấp tại phòng FACT khoa Điện – Điện Tử

là một phần trong dây chuyền sản xuất các hộp ăng ten của hệ thống dẫn đường GPS

Hệ thống đầy đủ bao gồm 9 trạm với trình tự sau:

1 Trạm phân loại MAEU

7 Trạm lưu kho LAE

8 Trạm phân phối ROE

9 Trạm rô bốt ROB

Hình 2.3 Hệ thống vận chuyển MPS

Mục đích của thiết bị liên hoàn này là để minh họa sản xuất công nghiệp các bộ phận rời rạc trong một tổ hợp nhỏ gọn, nhưng với môi trường học tập công nghệ cao

Mỗi trạm của quá trình có thể được xem như một thiết bị khép kín và hệ thống con với chức năng và đối tượng riêng của mình

Hệ thống 3 băng tải tại phòng FACT là hệ thống gồm 3 trạm: trạm lắp rápMAEO, trạm gia công PRO, trạm kiểm tra TEE

Hình 2.4 Hệ thống 3 băng tải phòng FACT khoa Điện – Điện Tử

2.2.1 Các trang thiết bị của hệ thống

3 Tấm nắp (có hoặc không có nam châm)

Các nam châm nhỏ bên trong nắp cấu thành các cơ sở từ tính của hộp ăng ten GPS.Các tấm đế luôn có màu đen, tấm nắp có màu đen hoặc màu trắng

2.2.1.2 Khay đỡ

Hình 2.6 Mặt dưới tấm đế

Hình 2.7 Mặt trên tấm đế

1 Khay đỡ

2 Rãnh dẫn hướng cho xi lanh chặn của thiết bị nhận dạng

3 Các vit chìm cho phát hiện khay đỡ

4 Đĩa dẫn hướng cho băng chuyền

Khay đỡ để đặt sản phẩm và mang sản phẩm đi qua suốt dây chuyền sản xuấthoàn chỉnh Đĩa hướng băng chuyền giữ tiếp xúc với băng tải và đảm bảo rằng khay đỡkhông bị kẹt Khay đỡ được nhấc lên khỏi băng tải cho tới khi cữ chặn của thiết bịnhận dạng kẹp khay đỡ tại đĩa dẫn hướng chuyên dụng ở dưới đáy của khay đỡ

2.2.1.3 Băng chuyền

Băng chuyền gồm có các phần tử sau đây:

- Bảng điều khiển B (chỉ có ở trạm MAEO)

- Thiết bị nhận dạng

- Băng tải

- Động cơ 1 chiều

- Khối đấu dây

- Bộ điều khiển Two – Quadrant

- Băng chuyền

Hình 2.8 Bảng điều khiển Bảng 2.2 Nút ấn trên bảng điều khiển

STT Phân loại Phần tử Mô tả

1 S1 Nút Start Nút ấn màu xanh lá cây với đèn chìm trên bảng điều

khiển, tiếp điểm thường mở, kết nối vào cổng PLC

2 S2 Nút Stop Nút ấn màu đỏ với đèn chìm trên bảng điều khiển,

tiếp điểm thường đóng, kết nối với cổng PLC

Auto/Man

Công tắc chìa khóa với 2 vị trí dừng, kết nối đến cổng PLC

4 S4 Nút Reset Nút nhấn màu trắng với đèn chìm trên bảng điều

khiển, tiếp điểm thường mở, kết nối vào cổng PLC

Bảng 2.3 Đèn chỉ thị trên bảng điều khiển

STT Phân loại Phần tử Mô tả

1 P1 Đèn chỉ thị Start Đèn chỉ thị màu xanh lá cây trên bảng điều

khiển, kết nối tới cổng PLC

2 P2 Đèn chỉ thị Stop Đèn chỉ thị màu trắng trên bảng điều khiển,

2: Xy lanh chặn

3: Thiết bị nhận dạng

4 → 7: Cảm biến nhận dạng

8: Thiết bị kẹp để dừng khay đỡ

Bảng 2.4 Cảm biến trên thiết bị nhận dạng

STT Phân loại Phần tử Mô tả

dạng 1

Cảm biến điện cảm, tiếp điểm thường mở, tácđộng bằng vít chìm kim loại của khay đỡ, kếtnối tới cổng PLC

dạng 2

Cảm biến điện cảm, tiếp điểm thường mở, tácđộng bằng vít chìm kim loại của khay đỡ, kếtnối tới cổng PLC

dạng 3

Cảm biến điện cảm, tiếp điểm thường mở, tácđộng bằng vít chìm kim loại của khay đỡ, kếtnối tới cổng PLC

dạng 4

Cảm biến điện cảm, tiếp điểm thường mở, tácđộng bằng vít chìm kim loại của khay đỡ, kếtnối tới cổng PLC

Bảng 2.5 Cơ cấu chấp hành trên thiết bị nhận dạng

STT Phân loại Phần tử Mô tả

1 2M1 Xy lanh chặn Van điện từ, kết nối đến cổng ra PLC

c Khối đấu dây

Hình 2.10 Khối đấu dây

1: Khối đấu dây

2: Mô đun giao tiếp -1X1

3→6: Đầu vào số IN0 → IN3

7→10: Đầu ra số OUT3 → OUT

- Các tín hiệu cảm biến và cơ cấu chấp hành (ví dụ: cảm biến khuếch tán hoặc tínhiệu khởi động động cơ ) Khối đấu dây cung cấp 4 bit tín hiệu đầu vào (IN0-IN3) và 4 bit tín hiệu đầu ra (OUT0-OUT3)

- Các tín hiệu đã được truyền đi, ví dụ: đến mô đun phân phối A bằng cáp mô đun

A Cáp mô đun A được kết nối đến mô đun giao tiếp -1X1 của khối đấu dây

d Bộ điều khiển Two – Quadrant cho động cơ

Hình 2.11 Bộ điều khiển Two - Quadrant

1: Chuyển động quay trái của động cơ băng tải (S2)

2: Chuyển động quay phải của động cơ băng tải (S1)

3: Chiết áp hiệu chỉnh vận tốc chuyển động băng tải

Băng chuyền được điều khiển không cần PLC, bằng sử dụng Bộ điều khiển Two– Quadrant:

- Nhấn nút S2 ở phía bên phải để thực hiện chuyển động quay trái của động cơ băng tải

- Nhấn nút S1 ở phía bên phải để thực hiện chuyển động quay phải của động cơ băng tải

- Để hiệu chỉnh chuyển động chậm của động cơ băng tải, hãy làm như sau:

- Kích hoạt bằng bảng biến số của Step7 xuất tín hiệu ra cho chuyển động quay trái hoặc quay phải

- Kích hoạt bằng bảng biến số của Step7 xuất tín hiệu ra cho chuyển động chậm của động cơ băng tải

- Quay triết áp để hiệu chỉnh vận tốc cho chuyển động chậm của băng tải

e Mô đun phân phối A

Hình 2.12 Mô đun phân phối A

1: Mô đun giao tiếp APP3 6: Nguồn cấp khí nén

2: Mô đun giao tiếp APP4 7: Khối đấu dây cho nguồn điện

3: Giao diện Syslink 1 8: Mô đun phân phối

4: Giao diện Syslink 2 9: Mô đun giao tiếp APP2

Mỗi mô đun giao tiếp (APP1 - 4) gồm có đầu vào và đầu ra 4 bit của giao diệnSyslink riêng biệt:

- Mô đun giao tiếp APP3=Bit 0-3 của giao diện syslink 1

- Mô đun giao tiếp APP4=Bit 4-7 của giao diện syslink 1

- Mô đun giao tiếp APP1=Bit 0-3 của giao diện syslink 2

- Mô đun giao tiếp APP2=Bit 4-7 của giao diện syslink 2

Nếu có vài mô đun phần tử cần có nguồn điện cung cấp 24VDC bằng dây dẫn, nó

sẽ được nối đến khối đấu dây cho nguồn điện cung cấp bên ngoài

Bộ chia khí được sử dụng để cung cấp khí nén cho các mô đun Hơn nữa, ống dẫnkhí nén cũng phải được nối vào bộ chia khí nén.

f Các cảm biến và cơ cấu chấp hành đặt trên băng chuyền

Bảng 2.6 Cảm biến trên băng chuyền

STT Phân loại Phần tử Mô tả

vào vật liệu

Cảm biến phản xạ khuếch tán, kích hoạt bằng ánh sáng phản xạ từ vật liệu, kết nối tới cổng vào PLC

Bảng 2.7 Cơ cấu chấp hành trên băng chuyền

STT Phân loại Phần tử Mô tả

1 1K1_A1 Cuộn hút Chuyển động quay phải của động cơ băng tải

2 1K2_A2 Cuộn hút Chuyển động quay trái của động cơ băng tải

2.2.1.4 Mô đun mở rộng vào/ra ET 200M

Hình 2.13 ET200M

Để đáp ứng các yêu cầu, các đòi hỏi liên tục gia tăng của quá trình sản xuất côngnghiệp, điều cần thiết là phải áp dụng tất cả những tiềm năng sẵn có để tối ưu hóa Đặcbiệt quan trọng là các giải pháp tự động hóa linh hoạt là yêu cầu tối thiểu của khônggian nội các – một trong những giải pháp đó chính là sử dụng hệ thống phân phối vào

ra SIMATIC ET 200M Các tính năng đã được chứng minh và phát triển sáng tạo hơn

nữa

ET200M là một trạm tớ DP của môdun thiết kế với mức độ bảo vệ IP 20 Hệthống cho phép áp dụng lên đến 12 kênh đa tín hiệu và các môdun chức năng cũng nhưcác bộ vi xử lý thông tin liên lạc từ phạm vi s7 300 Không có quy tắc khe, phải đượcquan sát thấy

Với hệ thống et200m, người dùng có thể dựa vào chuẩn đoán toàn diện và thốngnhất một khái niệm (ví dụ như kênh hạt chuẩn đoán), dự phòng, trao đổi nóng củamôdun điện tử và hệ thống dây điện độc lập – cho phép nhà máy sẵn sàng tối đa Hơnnữa cấu hình có thể được thay đổi trong quá trình hoạt động (cấu hình RUN) khi được

sử dụng cùng với một S7 – 400

Cả profibus và profinet đều có sẵn những tiêu chuẩn và an toàn liên quan đếnlĩnh vực bus truyền thông Nếu cần thiết, ET200m có thể được sử dụng trong khu vựcnguy hiểm vùng 2, truyền tới các cơ cấu chấp hành và cảm biến ở vùng 1

Bảng 2.8 Thông số kỹ thuật của ET200M

Tiêu chuẩn Thông số kỹ thuật

Cáp và các kết nối Vít kết nối

Lò xo kết nối FastConnect(kết nối nhanh với dây vĩnh viễn)Mức độ bảo vệ IP20

Nhiệt độ môi trường - Gắn theo chiều dọc: tùy chọn

- Gắn theo chiều ngang: 0 - 60˚C

- Điều kiện khác: 0 - 40˚C

Độ ẩm tương đối 5 – 95% (RH cấp 2 theo tiêu chuẩn IEC 1131-2)

Áp suất khí quyển 795 1080 hPa

Cơ khí: rung động 68 IEC, phần 2-6: 10 57 Hz

(Không đổi biên độ 0,075 mm) 57 150 Hz (liên tục tăng tốc 1 g)

2.2.2 Giới thiệu về 3 trạm MAEO – PRO – TEE

2.2.2.1 Trạm lắp ráp MAEO

Hình 2.14 Mô hình trạm MAEO

Mô đun MAEO lưu trữ vài tấm nắp của hộp ăng ten GPS Nếu 1 khay đỡ đượcphát hiện bởi thiết bị nhận dạng, mô đun MAEO sẽ đặt tấm nắp thấp nhất trong ổ cấpphôi lên khay đỡ Sau khi giải phóng tấm nắp, ổ cấp phôi di chuyển lên trên và chờ 1khay đỡ mới

Mô đun MAEO gồm có các phần tử sau:

- Xy lanh nâng hạ

- Xy lanh quay

- Thiết bị kẹp

- Đèn báo hiệu

- Khối đấu dây MAEO-X1

- Khối đâu dây MAEO-X2

- Trạm van

a Các cảm biến và cơ cấu chấp hành

Bảng 2.9 Cảm biến trên mô đun MAEO

STT Phân loại Phần tử Mô tả

1 1B1 Cảm biến của xy

lanh nâng hạ

Công tắc tiệm cận từ trở, tiếp điểm thường

mở, kích hoạt bằng vòng nam châm trong cần pít tông của xy lanh, kết nối tới cổng vào PLC

2 1B2 Cảm biến của xy

lanh nâng hạ

Công tắc tiệm cận từ trở, tiếp điểm thường

mở, kích hoạt bằng vòng nam châm trong cần pít tông của xy lanh, kết nối tới cổng vào PLC

3 2B1 Cảm biến của xy

lanh quay

Công tắc tiệm cận từ trở, tiếp điểm thường

mở, kích hoạt bằng vòng nam châm trong cần pít tông của xy lanh, kết nối tới cổng vào PLC

4 2B2 Cảm biến của xy

lanh quay

Công tắc tiệm cận từ trở, tiếp điểm thường

mở, kích hoạt bằng vòng nam châm trong cần pít tông của xy lanh, kết nối tới cổng vào PLC

5 3B1 Cảm biến ổ cấp

phôi

Cảm biến phản xạ khuếch tán, kích hoạt bằng ánh sáng phản xạ từ vật liệu, kết nối tới cổng vào PLC

6 4B1 Cảm biến phát hiện

tấm đế

Cảm biến phản xạ khuếch tán, kích hoạt bằng ánh sáng phản xạ từ vật liệu, kết nối tới cổng vào PLC

7 4B2 Cám biến phát hiện

tấm nắp

Cảm biến phản xạ khuếch tán, kích hoạt bằng ánh sáng phản xạ từ vật liệu, kết nối

Bảng 2.10 Cơ cấu chấp hành trên mô đun MAEO

1 1M1 Xy lanh nâng hạ Van điện từ, kết nối đến cổng ra PLC

2 1M2 Xy lanh nâng hạ Van điện từ, kết nối đến cổng ra PLC

3 2M1 Xy lanh quay Van điện từ, kết nối đến cổng ra PLC

4 2M2 Xy lanh quay Van điện từ, kết nối đến cổng ra PLC

5 1P1 Đèn tín hiệu Đèn tín hiệu màu xanh lá cây, kết nối đến

Hình 2.15 Mô hình trạm PRO

Mô đun PRO lưu trữ vài chốt khóa liên động nhỏ để liên kết tấm đế với tấm nắpcủa hộp ăng ten GPS Nếu 1 khay đỡ được phát hiện bởi thiết bị nhận dạng, mô đunPRO sẽ ép tấm đế với tấm nắp Sau khi ép, chốt khóa liên động nhỏ được đẩy vào bêntrong hộp ăng ten GPS và sẽ khóa liên động tấm nắp với tấm đế Sau khi gia công,khay đỡ sẽ được giải phóng và mô đun PRO sẽ chờ 1 khay đỡ mới

Mô đun PRO gồm các phần tử sau:

- Xy lanh đẩy chốt

- Thiết bị kẹp

- Đèn báo hiệu

- Khối đấu dây PRO-X1

- Khối đâu dây PRO-X2

- Trạm van

a Các cảm biến và cơ cấu chấp hành trên trạm

Bảng 2.11 Cảm biến trên trạm PRO

TT Phân loại Phần tử Mô tả

1 1B1 Cảm biến của xi

lanh đẩy

Công tắc tiệm cận từ trở, tiếp điểm thường mở,kích hoạt bằng vòng nam châm trong cần pit tông của xi lanh, được nối đến cổng vào PLC

2 2B1 Cảm biến của ổ

cấp phôi chốt khóa liên động

Công tắc tiệm cận điện cảm, tiếp điểm thường

mở, kích hoạt bằng bề mặt kim loại, nối vào cổng vào của PLC

3 3B1 Cảm biến phát

hiện tấm nắp

Công tắc phản xạ khuếch tán, tiếp điểm thường

mở, kích hoạt bằng phản xạ ánh sáng từ vật liệu, nối tới cổng vào PLC

4 4B1 Cảm biến của

mô đun kẹp

Công tắc áp suất điện trở, tiếp điểm thường

mở, kích hoạt gần bằng giá trị ngưỡng đã đặt, nối tới cổng vào PLC

Bảng 2.12 Cơ cấu chấp hành trên trạm PRO

STT Phân loại Phần tử Mô tả

1 1M1 Xy lanh tiến ra

đẩy chốt

Van điện từ, kết nối đến cổng ra PLC

2 4M1 Ép hiệu chỉnh Van điện từ, kết nối đến cổng ra PLC

3 1P1 Đèn hiển thị Đèn tín hiệu màu xanh lá cây, kết nối đến

cổng ra PLC

4 1P2 Đèn hiển thị Đèn tín hiệu màu vàng, kết nối đến cổng ra

PLC

5 1P3 Đèn hiển thị Đèn tín hiệu màu đỏ, kết nối đến cổng ra PLC

2.2.2.3 Trạm kiểm tra TEE

Hình 2.16 Mô hình trạm TEE

Mô đun TEE đại diện cho trạm kiểm tra chất lượng để kiểm tra hộp ăng tenGPS Nếu 1 khay đỡ được phát hiện bởi thiết bị nhận dạng, mô đun TEE sẽ kiểm trahộp ăng ten GPS theo 3 chỉ tiêu Nếu chốt đã được lắp, nắp hộp không phải là màutrắng và tấm nắp đã được gắn nam châm, hộp ăng ten GPS này là sản phẩm tốt và nhậnđược trạng thái “Pass- cho qua” Trạng thái “Pass- cho qua” cũng được thể hiện bằngđèn báo hiệu màu xanh lá cây phát sang Nếu 1 trong các chỉ tiêu bị lỗi, hộp ăng tenGPS là sản phẩm xấu và nhận được trạng thái “Fail-báo lỗi” cũng được thể hiện bằngđèn báo màu vàn phát sáng

Mô đun TEE gồm có các phần tử sau:

- Cảm biến điện cảm

- Khối đấu dây TEE-1X1

- Cảm biến cộng hưởng từ (nam châm)

- Đèn báo hiệu

- Cảm biến điện dung

- Cảm biến quang phản xạ khuếch tán (quang điện)

a Các cảm biến và cơ cấu chấp hành trên trạm

Bảng 2.13 Cảm biến trên trạm TEE

1 1B1 Cảm biến của mô

đun kiểm tra

Cảm biến tiệm cận điện cảm, tiếp điểmthường mở, kích hoạt bằng vật liệu kimloại, nối tới cổng vào PLC

2 1B2 Cảm biến của mô

đun kiểm tra

Cảm biến quang phản xạ khuếch tán, tiếpđiểm thường mở, kích hoạt bằng phản xạánh sáng từ vật liệu (màu trắng), được nốiđến cổng vào PLC

3 1B3 Cảm biến của mô

đun kiểm tra

Cảm biến điện dung, tiếp điểm thường mở,kích hoạt bằng các loại vật liệu, nối tớ cổngvào PLC

4 1B4 Cảm biến của mô

đun kiểm tra

Cảm biến cộng hưởng từ (nam châm), tiếpđiểm thường mở, kích hoạt bằng nam châm(gắn bên trong tấm nắp), được nối tới cổngvào PLC

Bảng 2.14 Cơ cấu chấp hành trên trạm TEE

TT Phân loại Phần tử Mô tả

1 1P1 Đèn báo hiệu Đèn báo hiệu màu xanh lá cây, nối tới cổng ra

PLC

2 1P2 Đèn báo hiệu Đèn báo hiệu màu vàng, nối tới cổng ra PLC

3 1P3 Đèn báo hiệu Đèn báo hiệu màu đỏ, nối tới cổng ra PLC

- Nguồn cấp khí nén

- Xử lý số liệu

- Khối đấu dây

- Kết nối tất cả các cáp và ống dẫn khí như hình vẽ:

Hình 2.17a Kết nối băng chuyền trạm MAEO

1: Phích cắm nguồn có nối đất (220VAC) 2: Edu Trailer

- Chuyển mạch tắt bộ cấp nguồn điên 24VDC (Edu Trailer)

- Nối phích cắm của dây cấp nguồn điện đến bộ Edu Trailer

- Nối phích cắm ở đầu dây kia của dây cấp nguồn điện tới ổ cắm 220V

- Nối dây 24VDC của băng chuyền đến ổ cắm an toàn 4mm của bộ Edu Trailer:chân phích cắm màu xanh lơ và màu vàng vào ổ cắm an toàn màu xanh lơ (nốiđất khung máy), chân phích cắm màu đỏ vào ổ cắm an toàn màu đỏ 24VDC

Hình 2.17b Kết nối Mô đun MAEO

1: Ống dẫn khí cỡ 4mm 4: Mô đun phân phối A

2: Trạm van 5: Nguồn khí nén với ống dẫn khí cỡ 6mm3: Van MH1

- Chuyển mạch ngắt nguồn khí nén cung cấp

- Nối trạm van với các bộ chia bằng các ống dẫn khí nén cỡ 4mm

- Nối bộ chia khí với nguồn cung cấp khí nén bằng ống dẫn khí cỡ 6mm

- Kiểm tra các đầu nối về an toàn thiết lập

1: Khối đấu dây MAEO-1X2 7: Mô đun phân phối B

2: Cáp mô đun A (Khối đấu dây) 8: Cáp Syslink

3: Khối đấu dây MAEO-1X1 9: Cáp dừng khẩn cấp

4: Mô đun phân phối A 10: Giao diện Syslink

5: Cáp mô đun B (Bảng điều khiển B)11: Giao diện MPI/DP của PLC

6: Khối đấu dây TS1-1X1 12: PC-Adapter

- Chuyển mạch tắt bộ Edu Trailer

- Nối các đầu dây của mô đun và băng chuyền bằng cáp mô đun A đến mô đun phân phối dành riêng A của băng chuyền

- Tùy chọn: nối bảng điều khiển băng cáp mô đun B đến mô đun phân phối dành riêng A của băng chuyền

- Nối mô đun phân phối A băng 2 cáp Syslink đến bộ Edu Trailer Chú ý trình tựkết nối Syslink

Với hai mô đun PRO, TEE kết nối tương tự tới bộ Edutrailer của ET200M, cáctín hiệu điều khiển từ CPU 314C – 2DP được truyền tới ET 200M thông qua cáp kếtnối Syslink

Phải kết nối các khối dây trạm MAEO như sau:

Trạm PRO