(Tiểu luận) báo cáo môn môn học đồ án tự động hóa 1 đề tài thiết kế hệ thống gia công sản phẩm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BÁO CÁO MÔN MÔN HỌC: ĐỒ ÁN TỰ ĐỘNG HÓA ĐỀ TÀI: Thiết kế hệ thống gia công sản phẩm Giảng viên hướng dẫn: NGUYỄN TIẾN MINH Sinh viên thực hiện: NGÔ NGỌC TÙNG Lớp: 61TĐH1 MSSV: 1951212083 Hà Nội, ngày 13 tháng 12 năm 2022 h TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Khoa Điện – Điện tử Bộ môn Kỹ thuật ĐK & TĐH ĐỒ ÁN TỰ ĐỘNG HÓA- PHẦN ĐIỀU KHIỂN LOGIC & PLC Họ tên sinh viên : NGÔ NGỌC TÙNG 1.Nhiệm vụ: Thiết kế hệ thống gia công sản phẩm (đề bài:P-25) 2.Yêu cầu: 2.1 Sử dụng biểu đồ chức mơ tả tốn,thiết kế sơ đồ logic dạng bậc thang cho ứng dụng.Với PLC để thiết kế sơ đồ logic dạng bậc thang chọn PLC SIEMENS S7-300 2.2 Nội dung thiết kế: 1: Phân tích nguyên lý làm việc hệ thống điều khiển 2: Biểu đồ chức nắng điều khiển 3: Phân tích lựa chọn PLC 4: sơ đồ lập trình LAD (THEO CHUẨN IEC) 5: Giao diện điều khiển ( HMI…) 6: Vẽ sơ đồ đấu nối, động lực, 7: Mơ phỏng,mơ hình-Kết luận 3.Ngày giao đồ án:1/9/2022 4.Ngày hoàn thành:20/12/2022 h CHƯƠNG – GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Tay máy công nghiệp Tay máy ( Manipulator ) cấu khí gồm khâu khớp Chúng hình cánh tay để tạo chuyển động cổ tay tạo nên khéo léo, linh hoạt bàn tay ( End Effector ) để trực tiếp hoàn thành thao tác đối tượng - Kết cấu tay máy Các tay máy có điểm chung kết cấu gồm có khâu nối với khớp để hình thành chuỗi động học hở, tính từ phần cơng tác Các khớp phổ biến khớp trượt khớp quay Tùy theo số lượng cách bố trí khớp mà người ta tạo tay máy kiểu tọa độ đề , tọa độ trụ, tọa độ cầu, SCARA, kiểu tay người ( Anthropomorpnic ) 1.2 Cảm biến Để điều khiển chuyển động của các xy lanh khí nén hay các loại cấu chấp hành khác cần có sự phát hiện sự dịch chuyển, hay nói cách khác là có sự thay đổi về vị trí h hoặc thay đổi các thông số của quá trình hệ thống điều khiển Trong phần này, chúng ta đề cập chủ yếu đến các loại cảm biến phát hiện hai trạng thái ON - OFF Tiếp điểm của cảm biến chia làm loại: thường đóng (Normal Closed – NC) thường mở (Normal Open – NO) Công tắc hành trình thường có cả loại tiếp điểm NO NC với một cực chung Khi có tín hiệu tác động thì sẽ chuyển đổi trạng thái của tiếp điểm này: tiếp điểm thường mở đóng lại tiếp điểm thường đóng mở 24V 24V 24V Fe 0V 0V Cảm biến quang 0V Cảm biến điện dung Cảm biến cảm ứng từ Hình – Một số cảm biến thơng dụng 1.2.1 Cảm biến phát sắt từ  Dùng để phát vật thể kim loại, thường dùng để khống chế hành trình Khoảng cách phát cảm biến loại phụ thuộc nhiều vào vật liệu vật cảm biến, vật liệu có từ tính kim loại có chứa sắt có khoảng cách phát xa vật liệu khơng có từ tính  Đa chức năng, khoảng cách phát tới 30mm  Vỏ bọc đồng thau thép không gỉ cho độ bền cao  Các model DC dây, dây dây (NO + NC) h Hình – Cảm biến từ 1.2.2 Cảm biến quang Ánh sáng từ nguồn sáng tập trung thấu kính hội tụ chiếu thẳng vào vật Tia sáng phản xạ từ vật tập trung lên dụng cụ cảm biến vị trí (PSD: position sensing device) thấu kính thu Nếu vị trí vật ( khoảng cách đến thiết bị đo) thay đổi, hình ảnh vị trí vật hình thành PSD sẻ khác trạng thái cân hai ngõ PSD thay đổi ảnh vị trí vật hình thành PSD khác trạng thái cân PSD thay đổi Hình – Cảm biến quang 1.3 Cơng tắc hành trình Cơng tắt hành trình trước tiên cơng tắc tức làm chức đóng mở mạch điện, đặt đường hoạt động cấu đó, cho cấu đến vị trí tác động lên cơng tắc Hành trình tịnh tiến quay Khi cơng tắc hành trình tác động làm đóng ngắt mạch điện ngắt khởi động cho thiết bị khác Người ta dùng cơng tắc hành trình vào mục đích như: h Giới hạn hành trình ( cấu đến vị trí dới hạn tác động vào công tắc làm ngắt nguồn cung cấp cho cấu -> khơng thể vượt qua vị trí giới hạn) Hành trình tự động: Kết hợp với role, PLC hay VDK để cấu đến vị trí định trước tác động cho cấu khác hoạt động (hoặc cấu đó) Cơng tắc hành trình dùng nhiều dây chuyền tự động Các công tắc hành trình nhút nhấn (button) thường đóng, thường mở, công tắc tiếp điểm, công tắc quang Hình – Cấu tạo cơng tắc hành trình 1.4 Cơng tắc Trong kỹ thuật điều khiển, cơng tắc, nút ấn thuộc phần tử đưa tín hiệu Có hai loại cơng tắc thơng dụng: cơng tắc đóng – mở cơng tắc chuyển mạch quay Hình – Công tắc ký hiệu công tắc h 1.5 Nút nhấn - Nút ấn đóng - mở: Khi chưa tác động chưa có dịng điện chạy qua (mở), tác động dịng điện qua - Nút ấn chuyển mạch chuyển trạng thái mạch Hình – Nút nhấn ký hiệu nút nhấn 1.6 Rơ le trung gian 1.6.1 Khái niệm chung rơ le Rơ le (Hình dưới) loại khí cụ điện hạ áp tự động mà tín hiệu đầu thay đổi nhảy cấp tín hiệu đầu vào đạt giá trị xác định Rơ le sử dụng rộng rãi lĩnh vực khoa học cơng nghệ đời sống hàng ngày Rơ le có nhiều chủng loại với nguyên lý làm việc, chức khác rơ le điện tử, rơ le phân cực, rơ le cảm ứng, rơ le nhiệt, rơ le điện từ tương tự, rơ le điện tử… h Hình - Rơ le trung gian Đặc tính rơ le: đặc tính vào Khi đại lượng đầu vào X tăng đến giá trị tác động X2, đại lượng đầu Y thay đổi nhảy cấp từ (Y min) đến (Ymax) Theo chiều giảm X, đến giá trị số nhả X1 đại lượng đầu nhảy cấp từ xuống Đây trình nhả rơ le 1.6.2 Phân loại rơ le Có nhiều loại rơ le với nguyên lý chức làm việc khác Do có nhiều cách để phân loại rơ le:  Phân loại nguyên lý làm việc theo nhóm: - Rơ le điện - Rơ le nhiệt - Rơ le từ - Rơ le số  Phân loại theo nguyên lý tác động cấu chấp hành: - Rơ le có tiếp điểm: loại tác động lên mạch cách đóng mở tiếp điểm - Rơ le không tiếp điểm (rơ le tĩnh): loại tác động cách thay đổi đột ngột tham số cảu cấu chấp hành mắc mạch điều khiển như: điện cảm, điện dung, điện trở,…  Phân loại theo đặc tính tham số vào: - Rơ le dịng điện h - Rơ le công suất - Rơ le tổng trở…  Phân loại theo cách mắc cấu: - Rơ le sơ cấp: loại mắc trực tiếp vào mạch điện cần bảo vệ - Rơ le thứ cấp: loại mắc vào mạch thông qua biến áp đo lường hay biến dòng điện  Phân loại theo giá trị chiều đại lượng vào rơ le: - Rơ le cực đại - Rơ le cực tiểu - Rơ le cực đại-cực tiểu - Rơ le so lệch 1.6.3 Rơ le trung gian Rơ le trung gian sử dụng rộng rãi sơ đồ bảo vệ hệ thống điện sơ đồ điều khiển tự động, đặc điểm rơ le trung gian số lượng tiếp điểm lớn (thường đóng thường mở) với khả chuyển mạch lớn cơng suất ni cuộn dây bé nên dùng để truyền khuếch đại tín hiệu, chia tín hiệu rơ le đến nhiều phận khác mạch điều khiển bảo vệ  Cấu tạo rơ le trung gian Hình - Cấu tạo rơ le trung gian Gông từ Cuộn dây Lò xo Tiếp điểm Thép từ  Nguyên lý hoạt động rơ le trung gian: h Nếu cuộn dây rơ le cấp điện áp định mức (qua tiếp điểm rơ le chính) sức từ động dịng điện cuộn dây sinh tạo mạch từ thông, hút nắp làm tiếp điểm thường mở đóng lại tiếp điểm thường đóng mở Khi cắt điện cuộn dây, lò xo nhả đưa nắp tiếp điểm vị trí ban đầu Do dịng điện qua tiếp điểm có giá trị nhỏ nên hồ quang chuyển mạch không đáng kể nên không cần buồng dập hồ quang Rơ le trung gian có kích thước nhỏ gọn, số lượng tiếp điểm đến bốn cặp thường đóng thường mở liên động, cơng suất tiếp điểm cỡ 5A, 250VAC, 28VDC, hệ số nhả rơ le nhỏ 0.4, thời gian tác động 0.05s, cho phép tần số thao tác 1200 lần/giờ Hình - Rơ le OMRON MY4N-J DC24 Trong hệ thống sử dụng rơ le OMRON MY4N-J DC24 với thông số kỹ thuật: - Số chân: 14 chân dẹt - Có đèn led hiển thị - Điện áp cuộn dây: 24VDC - Tiếp điểm: 5A, 250VAC/28VDC - Thời gian tác động: 20ms Max - Tần số hoạt động: Điện: 1800 lần/giờ, Cơ: 18000 lần/giờ - Tuổi thọ: AC: 50.000.000 phút, DC: 100.000.000 phút - Tần số: 1800 lần/giờ - Nhiệt độ làm việc: -55°C - 70°C h h h (6) Chương trình hiển thị cánh tay Scada (FC5) h h h h h 4.6 Thiết kế giao diện điều khiển giám sát Scada 4.6.1 Cấu hình thiết bị Hình 23 - Phần cứng Scada Hình 24 - Kết nối PLC với Scada h 4.6.2 Thiết kế giao diện Scada 4.7 Kết mơ 4.7.1 Tải chương trình xuống PLC Bước 1: Nhấn vào nút Simulation để chạy PLC SIM h Bước 2: Nhấn nút “Load” để tải chương trình PLC Bước 3: Nhấn chọn “Start module” sau nhấn “Finish” h Bước 4: Vào khối chương trình muốn giám sát thực nhấn biểu tượng đeo kính để online chương trình PLC 4.7.2 Chạy runtime Scada Bước 1: Vào hình thiết kế giao diện nhấn nút “RT” h Bước 2: Giám sát chương trình giao diện điều khiển giám sát tia portal h CHƯƠNG – LỰA CHỌN THIẾT BỊ Tên thiết bị Thông số kỹ thuật Cảm biến Số lượng Giá thành 65.000 ₫ 121.000đ/ xi https:// beecost.vn/cam-bien-sat-tu-phi-12-npn-no-e2e-x5me1p.1 2723961702 46763981 xilanh Ben khí nén AIRTAC TN20 loại xi lanh piston (2 ty) có lanh đường kính phi 20mm Công tắc Rơle Rơ le OMRON MY4N-J DC24 h ₫12.000 19.000đ PLC 1212C 4.170.000 ₫ 105.000 ₫ 2.864.000 ₫ https:// codienhaiau.com/product/siemens-6es7212-1ae40-0xb0/ Nút nhấn https:// www.thegioidien.com/sanpham/5/26948/Nut-nhan-nhaco-den-%C3%9822 1NO-1NC 100~240VAC.aspx Module SM 1223 8DI / 8DO Module digital S7-1200 I/O SM 1223 8DI / 8DO Siemens 6ES7223-1BH32-0XB0 h h