Điều khiển mô hình khí nén gắp sản phẩm sử dụng bộ van ex 600

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CNKT ĐIỀU KHIỂN & TỰ ĐỘNG HÓA ĐIỀU KHIỂN MƠ HÌNH KHÍ NÉN GẮP SẢN PHẨM SỬ DỤNG BỘ VAN EX-600 GVHD: THS NGUYỄN TẤN ĐỜI SVTH: DƯƠNG SĨ BÌNH ĐẶNG THÀNH ĐẠT SKL009258 Tp.Hồ Chí Minh, tháng 8/2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HĨA -o0o KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐIỀU KHIỂN MƠ HÌNH KHÍ NÉN GẮP SẢN PHẨM SỬ DỤNG BỘ VAN EX-600 GVHD : ThS NGUYỄN TẤN ĐỜI SVTH : DƯƠNG SĨ BÌNH 18151052 ĐẶNG THÀNH ĐẠT 18151064 Tp Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2022 Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam Khoa Đào Tạo Chất Lượng Cao Độc lập – Tự – Hạnh phúc -*** *** -Tp Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng năm 2022 NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Dương Sĩ Bình MSSV: 18151052 Họ tên sinh viên 2: Đặng Thành Đạt MSSV: 18151064 Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật điều khiển Tự động hóa Giáo viên hướng dẫn: ThS.Nguyễn Tấn Đời Ngày giao đề tài: 20/03/2022 Ngày nộp đề tài: 6/08/2022 Tên đề tài: “Điều khiển mơ hình khí nén gắp sản phẩm sử dụng van EX600” Các số liệu, tài liệu ban đầu Kích thước mơ hình: 90x80x50 Các tài liệu van EX600 Nội dung thuyết minh tính tốn Xây dựng mơ hình Giao tiếp van EX600 PLC Rockwell Thiết kế giao diện điều khiển giám sát Đưa giao diện SCADA lên WebServer Sản phẩm Mơ hình Giao diện SCADA Trưởng ngành Giáo viên hướng dẫn I NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Giáo viên hướng dẫn II NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Giáo viên phản biện III Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam Khoa Đào Tạo Chất Lượng Cao Độc lập – Tự – Hạnh phúc -*** *** -Tp Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng năm 2022 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Dương Sĩ Bình MSSV:18151052 Họ tên sinh viên 2: Đặng Thành Đạt MSSV:18151064 Tên đề tài: Điều khiển mơ hình khí nén gắp sản phẩm sử dụng van EX600 Tuần/ngày Nội dung Xác nhận GVHD (3/4-7/4) Tìm hiểu tổng quan đề tài, định hướng công việc cần thực đề tài (8/4-15/4) Tính tốn, lựa chọn thiết bị phần cứng phần mềm để thực đề tài (16/4-23/4) Tìm hiểu phần mềm phục vụ lập trình PLC Rockwell (24/4-1/5) Tiến hành thiết kế phần cánh tay robot cho hệ thống (1/5-8/5) Lắp đặt cánh tay robot (9/5-16/5) Thi công lắp đặt băng tải, bệ đỡ mâm xoay (17/5-24/5) Thi cơng tủ điện, hồn thành mơ hình (25/5-2/6) Tìm hiểu cách kết nối van EX600 (3/6-10/6) Thiết kế lập trình cho mơ hình 10 (11/6-18/6) Tinh chỉnh phần cứng mơ hình 11 (19/6-26/6) Viết báo cáo chương 1,2,3 12 (27/6-4/7) Thử nghiệm đánh giá hoạt động mơ hình IV 13 (5/7-12/7) Kiểm tra khắc phục lỗi hệ thống 14 (13/7-20/7) Thử nghiệm đánh giá hoạt động mơ hình 15 (21/7-28/7) Hồn thành báo cáo Giáo viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) V LỜI CAM ĐOAN Đề tài thực dựa vào số tài liệu khơng chép từ tài liệu hay cơng trình có trước Nếu có gian lận nào, xin chịu trách nhiệm Những người thực Dương Sĩ Bình Đặng Thành Đạt VI LỜI CẢM ƠN Đồ án tốt nghiệp cơng trình nghiên cứu khoa học sinh viên, yêu cầu cần thiết cho sinh viên trước trường Nghiên cứu vấn đề sinh viên cơng việc khó khăn đầy bỡ ngỡ Chính nhờ có hướng dẫn, giúp đỡ thầy mà sinh viên thực đề tài Để hồn thành đồ án này, chúng em nhận bảo, hướng dẫn tận tình thầy Nguyễn Tấn Đời Qua thời gian làm việc với thầy, chúng em không tiếp thu kiến thức chuyên sâu chuyên ngành mà học hỏi từ thầy tác phong làm việc người kỹ sư Chúng em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc với thầy giáo hướng dẫn tất thầy cô trường bỏ công sức thời gian quý báu để truyền đạt cho chúng em kiến thức cần thiết để hoàn thành đồ án tốt nghiệp Chúng em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực Dương Sĩ Bình Đặng Thành Đạt VII MỤC LỤC NHIỆM VỤ KHOA LUÂN TỐT NGHIỆP I LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP IV LỜI CAM ĐOAN VI LỜI CẢM ƠN VII MỤC LỤC VIII DANH MỤC HÌNH VẼ XI DANH MỤC BẢNG BIỂU XIV DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT XV TOM TẮT XVI CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 1.3 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI 1.4 BỐ CỤC ĐỀ TÀI CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CÁNH TAY ROBOT KHÍ NÉN 2.1.1 Cấu tạo cánh tay robot khí nén 2.1.2 Nguyên lý hoạt động cánh tay robot khí nén 2.1.3 Các ưu nhược điểm cánh tay robot khí nén 2.1.4 Ứng dụng thực tế cánh tay robot khí nén 2.2 KHÁI NIỆM CƠ BẢN ĐỊA CHỈ IP, IP PUBLIC VÀ IP PRIVTE 2.2.1 Khái niệm địa IP 2.2.2 Khái niệm địa IP PUBLIC 2.2.3 Khái niệm địa IP PRIVATE 2.3 GIỚI THIỆU VỀ PLC COMPACTLOGIX 1769-L32E .5 2.3.1 Giới thiệu chung PLC 2.3.2 Những đặc điểm PLC CompactLogix 1769-L32E 2.3.2.1 Module 1769-IQ32 Sinking/Sourcing 24VDC Input 2.3.2.2 Module 1769-OB32 Current Sourcing 24VDC Input 2.4 GIỚI THIỆU VỀ BỘ THIẾT BỊ SMC EX600 (FIELDBUS SYSTEM EX600 WEB SERVER FUNCTION) 2.4.1 Module SMC EX600-SEN3/4 VIII Lựa chọn hình giao diện SCADA mà ta cần đưa lên trang Web, sau chọn Publish Display Hình 4.40 Chọn hình HMI cần đưa lên WebServer 4.4.3 Đọc giá trị tín hiệu tương tự từ van EX600 Do mơ hình cần lượng áp suất khí nén ổn định nên áp suất lưu lượng khí đưa vào hệ thống cần đọc PLC để giám sát Cách đọc tín hiệu Analog hệ thống thường sử dụng cảm biến module analog PLC Tuy nhiên, với việc sử dụng van EX600 có tích hợp sẵn Module Analog Input EX600-AXA-SEN3/4, ta cần đọc tín hiệu trả từ module thơng qua PLC tính tốn Hình 4.41 Cảm biến áp suất cảm biến dịng tích hợp chung với van EX600 52 Hình 4.42 Giá trị kênh Analog Hình 4.43 Manual Analog Input EX600-AXA-SEN3/4 [30] Dựa vào Manual, ta tính tốn giá trị áp suất khí lưu lượng khí hệ thống Hình 4.44 Tính tốn giá trị Analog RSLogix5000 53 CHƯƠNG KẾT QUẢ THỰC HIỆN 5.1 KẾT QUẢ 5.1.1 Kết nghiên cứu Trong q trình thực đồ án, nhóm đạt kết sau:  Nghiên cứu sâu lập trình dịng PLC Rockwell  Nghiên cứu cách cài đặt, vận hành sử dụng van EX600 để ứng dụng cho mơ hình  Nghiên cứu thiết kế giao diện giám sát SCADA, phần mềm giám sát mạng LAN  Tìm hiểu cách thiết lập mạng nội cho thiết bị tự động truyền thơng Ethernet/IP  Tìm hiểu cơng cụ lập trình ABB  Nghiên cứu kết nối loại cảm biến dây (cảm biến từ) dây (NPN, PNP) phù hợp với yêu cầu hệ thống phần cứng  Biết cách đấu nối tủ điện hợp lý, đạt chuẩn với mơ hình cơng nghiệp  Sử dụng thành thạo phần mềm hỗ trợ lập trình PLC (RSLogix Enterprise Series 5000, RSLinx Classis, Factory Talk View, Factory Talk ViewPoint, Studio 5000 Logix Emulate, BootP-DHCP Tool,…), phần mềm thiết kế khí (Solidworks, CADe, Fritzing,…), phần mềm thiết kế vẽ mạch điều khiển, mạch động lực, thiết kế sơ đồ khối 5.1.2 Kết thi cơng mơ hình Qua q trình thiết kế phần cứng, chọn lựa linh kiện, nhóm tiến hành kiểm tra kết nối module, linh kiện với cho mơ hình Hình 5.1 Mặt trước mơ hình 54 Hình 5.2 Mặt bên mơ hình Hình 5.3 Module SMC EX600 55 Hình 5.4 Mặt trước tủ điện Hình 5.5 Mặt cửa tủ điện 56 5.1.3 Kết thi công giao diện SCADA Hình 5.6 Màn hình Hình 5.7 Màn hình Auto 57 Hình 5.8 Màn hình Manual Hình 5.9 Màn hình Alarm 58 Hình 5.10 Hình ảnh hình Manual WebServer Hình 5.11 Hình ảnh hình Auto WebServer 59 Hình 5.12 Thiết lập phân quyền cho hệ thống điều khiển giám sát 5.2 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ Thử nghiệm đánh giá kết 50 lần chạy vị trí /số lượng vật có mâm thời gian tương ứng: Bảng 5.1 Kết thực nghiệm STT Vị trí/Số lư ợng Mâm Mâm Mâm Mâm Đạt 46s 58s 1p6s 1p12s Đạt 47s 55s 1p6s 1p14s Đạt 45s 56s 1p8s 1p11s Đạt 46s 54s 1p5s 1p15s Đạt 46s 57s 1p6s 1p15s Không Đạt 47s 57s 1p7s 1p15s Đạt 44s 59s 1p8s 1p15s Đạt 43s 55s 1p6s 1p14s Đạt 44s 55s 1p4s 1p13s 10 Đạt 44s 54s 1p6s 1p12s 11 Đạt 47s 55s 1p8s 1p11s 12 Đạt 44s 58s 1p7s 1p11s 13 Đạt 44s 56s 1p6s 1p15s 14 Không Đạt 43s 54s 1p8s 1p14s 15 Đạt 45s 54s 1p9s 1p16s 60 16 Đạt 47s 53s 1p5s 1p16s 17 Đạt 46s 59s 1p5s 1p14s 18 Đạt 45s 56s 1p7s 1p14s 19 Không Đạt 45s 57s 1p5s 1p13s 20 Đạt 43s 57s 1p5s 1p15s 21 Đạt 46s 55s 1p7s 1p15s 22 Đạt 47s 55s 1p7s 1p12s 23 Đạt 48s 54s 1p8s 1p11s 24 Đạt 45s 54s 1p7s 1p11s 25 Đạt 44s 58s 1p7s 1p11s 26 Đạt 46s 54s 1p5s 1p14s 27 Đạt 48s 54s 1p5s 1p12s 28 Không Đạt 44s 59s 1p8s 1p13s 29 Đạt 45s 53s 1p7s 1p12s 30 Đạt 46s 56s 1p6s 1p12s 31 Đạt 44s 58s 1p6s 1p15s 32 Đạt 44s 55s 1p8s 1p12s 33 Đạt 45s 56s 1p7s 1p17s 34 Đạt 44s 57s 1p9s 1p15s 35 Đạt 48s 59s 1p9s 1p14s 36 Đạt 46s 54s 1p5s 1p14s 37 Đạt 47s 55s 1p8s 1p14s 38 Đạt 47s 57s 1p9s 1p11s 39 Không Đạt 43s 56s 1p7s 1p15s 40 Đạt 45s 56s 1p6s 1p16s 41 Đạt 44s 53s 1p6s 1p15s 42 Đạt 44s 54s 1p8s 1p14s 43 Đạt 44s 54s 1p8s 1p12s 44 Đạt 46s 55s 1p8s 1p11s 45 Đạt 47s 55s 1p5s 1p15s 46 Đạt 44s 55s 1p4s 1p16s 47 Đạt 43s 58s 1p6s 1p14s 48 Đạt 46s 54s 1p8s 1p11s 49 Đạt 47s 56s 1p5s 1p15s 61 50 Đạt Hiệu suất 90% Thời gian trung bình 46s 54s 1p6s 1p15s 45s 56s 1p7s 1p14s Nhận xét:  Xây dựng mơ hình gắp sản phẩm sử dụng cánh tay robot khí nén  Thiết kế giao diện SCADA dễ nhìn, trực quan  Hiệu suất cho thấy đáp ứng với yêu cầu hệ thống với tỷ lệ phần trăm tương ứng (90%) Với yêu cầu số lượng vật mâm nhiều độ xác giảm  Ngoài ra, cảm biến phát vật đáp ứng độ xác tuyệt khoảng cách ngắn 1mm  Về mặt tốc độ, hệ thống đáp ứng với tính tốn lý thuyết chương 3.1.2: Thời gian chạy hết mâm 6: phút 15 giây Thời gian chạy hết mâm 4: phút giây Thời gian chạy hết mâm 3: 56 giây Thời gian chạy hết mâm 2: 44 giây So sánh kết đạt với yêu cầu đặt ra:  Tốc độ đạt chuẩn với thiết bị, giảm thiểu sai số hệ thống vận hành  Hệ thống đáp ứng thời gian đặt ban đầu với chu kỳ  Hoạt động ổn định thời gian dài  Giao diện SCADA dễ giám sát sử dụng Tuy nhiên, hạn chế tốc độ truyền tải tín hiệu ( tín hiệu truyền từ PLC hệ thống giám sát chậm 500 ms)  Việc sử dụng Module EX600 làm tăng độ tin cậy hệ thống nhờ vào tốc độ phản hồi nhanh giúp thuận tiện việc kết nối tiêu tốn dây  Có hệ thống lưu trữ liệu Excel để kiểm tra số lượng sản phẩm  Tối ưu việc tăng tốc độ dây chuyền gắp sản phẩm đảm bảo tiêu tốn lượng  Có hệ thống cảnh báo xảy trường hợp khẩn cấp, trường hợp thiếu hụt áp suất vượt áp suất cho phép để đảm bảo dây chuyền ổn định 62 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 KẾT LUẬN Với đề tài “ Điều khiển mơ hình khí nén gắp sản phẩm” nhóm đạt kết sau đây:  Xây dựng mơ hình gắp sản phẩm sử dụng cánh tay robot khí nén  Thiết kế giao diện SCADA dễ nhìn, trực quan  Giao tiếp kết nối thiết bị hệ thống qua mạng Ethernet  Đưa giao diện SCADA lên web server để dễ dàng giám sát từ xa Tuy nhiên hạn chế cần phải khắc phục như:  Chưa điều khiển xác động bước việc cấp xung theo yêu cầu  Do băng tải thiết kế thi công chưa đạt chuẩn ổn định cao nên dẫn đến việc cảm biến đọc sai vị trí nhận biết vật đưa vật sai lệch vị trí mâm  Mơ hình cịn hạn chế mặt thẩm mỹ, thiết kế khí, đấu dây sản phẩm  Do phần mềm RSLogix5000 chưa có quyền nên không điều chỉnh thời gian thực 6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN  Sử dụng module chuyên dụng để điều khiển xác động bước  Sử dụng camera để phát triển nhiều cách phân loại khác : hình dạng, barcode,…  Thay module có dây module wifi để hệ thống gọn gàng thẩm mỹ  Mở rộng module DI AI để tận dụng chức phát hở mạch module EX600  Kết hợp thêm module điều chỉnh gián tiếp van khí nén phần mềm mở rộng cho van EX600  Có thể ứng dụng mơ hình vào q trình giảng dạy để bạn sinh viên tìm hiểu sâu EX600 thiết bị ngoại vi 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Giáp Văn Vỹ, Học lâp trình PLC Rockwell Automation AB Cơ Bản Tiếng Việt, 2014 [2] SMC, VQ1A01NY Series Manual, 2016 [3] SMC, EX600-AXA/AMB Manual, 2016 [4] SMC, EX600-DXPC1 Manual, 2016 [5] Atos, Sizing criteria for cylinders and servocylinders, 2015 [6] Airtac,HRQ Series Manual, 2013 [7] ASCI SD28402E Networked Stepper Indexer/Driver [8] Rockwell Automation AB CompactLogix Motion Controller Manual, 2012 [9] S60-12V datasheet, 2013 [10] SMC, Sensor D-J79L Manual, 2012 [11] SMC, Sensor D-A93 Manual, 2011 [12] E3X Series Manual, 2017 [13] SEEXA Gro5 datashee, 2016 [14] Takex UM Series Manual, 2015 [15] LA38-11 datasheet, 2014 [16] LA37 datasheet, 2012 [17] Cylinder TBD Series Manual, 2012 [18] Cylinder MYH Series Manual, 2013 [19] Cylinder MY2H16G Manual, 2015 [20] Airtac,HRQ Rotation Cylinder Manual, 2013 [21] SMC Space Saving Vacuum Ejector ZQ110 Series, 2017 [22] “SMC Vacuum series,”[Online].Available: https://getechnology.com.vn/giac-hut-chan-khong-smc-vacuum-series-zpt10-13-1620bnj-k-bsj-k10-20-30-40-b5-06-04-a10 [Accessed 12 2022] [23] RC545SH datasheet, 2015 [24] Nema17 datasheet, 2014 [25] “Driver TB6600,”[Online].Available: https://nshopvn.com/product/mach-dieu-khien-dong-co-buoc-tb6600-4-0a-942vdc [Accessed 10 2022] [26] OMRON, Relay OMRON MY2N-GS datasheet, 2013 [27] AD-16 datasheet, 2016 [28] Module Relay MOD datasheet, 2015 [29] IC555 datasheet, 2016 64 [30] SMC EX600 SEN3/4 Manual, 2016 [31] SMC Analog Input EX600 Series Manual, 2016 65 S K L 0