Đang tải... (xem toàn văn)
Ngày nay cùng với sự phát triển của nền công nghiệp trong nước hướng tới cuộc cách mạng 4.0 các ngành kĩ thuật rất cần thiết với cuộc sống. Trong đó hàn là 1 trong những khối ngành công nghiệp nặng, nó rất cần thiết cho các khối ngành ô tô, tàu thủy … Các doanh nghiệp đang đặt ra rất nhiều tiêu chí trong quá trình sản xuất hay những công nghệ được áp dụng trong các nhà máy, xí nghiệp. Trong khi đó việc sử dụng thợ thủ công đang được phổ biến do giá thành rẻ nhưng tay nghề của thợ ở mức bậc cao mới cho ra được sản phẩm chất lượng. Ngoài ra còn 1 số lựa chọn hiện đại và tiện lợi hơn là những cánh tay robot hàn nhưng giá thành đầu tư lại rất cao dẫn đến các doanh nghiệp nhỏ khó khăn trong việc đầu tư Máy hàn CNC đang phát triển và được sản xuất ngày càng nhiều tại Việt Nam tuy vậy vẫn cần nhiều lần cải tiến mới có thể hoạt động trơn tru, tạo ra được sản phẩm chất lượng. Được sự đồng ý của giảng viên hướng dẫn là giảng viên Hoàng Trong Hiếu, nhóm chúng em đã nhận đề tài nghiên cứu khoa học là: “Nghiên cứu, tính toán, thiết kế, mô phỏng máy hàn điều khiển số (5 trục điều khiển)”. Đây là một cơ hội nghiên cứu, thực nghiệm và rèn luyện các kỹ năng làm việc để chuẩn bị tốt cho thời gian sau khi ra trường, đồng thời bước vào môi trường làm việc thực tế. Bên cạnh đó là một cơ hội để phát triển bản thân, trau dồi kinh nghiệm thực tế thì đây cũng là một thách thức không nhỏ với chúng em bởi thiếu kiến thức và kinh nghiệm thực tế.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN BỘ MƠN TỰ ĐỘNG HỐ CƠNG NGHIỆP ====o0o==== BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ HỆ THÍ NGHIỆM ĐIỀU KHIỂN CHUYỂN ĐỘNG DÙNG PLC VÀ SERVO MITSUBISHI Trưởng môn Giảng viên hướng dẫn Sinh viên thực Lớp Mã số sinh viên Giáo viên duyệt : PGS.TS Tạ Cao Minh : ThS Nguyễn Danh Huy : Lê Mạnh Cường : CN- ĐK&TĐH 01- K60 : 20155212 : Hà nội, 06/2019 Lời cam đoan LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu, thiết kế hệ thí nghiệm điều khiển chuyển động dùng PLC servo mitsubishi em tự nghiên cứu, thiết kế hướng dẫn thầy giáo ThS Nguyễn Danh Huy Các số liệu kết hoàn toàn với thực tế Để hoàn thành đồ án này, em sử dụng tài liệu ghi danh mục tài liệu tham khảo không chép hay sử dụng tài liệu khác Nếu phát có chép, em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm Hà nội, ngày 10 tháng 06 năm 2019 Sinh viên thực Lê Mạnh Cường I Mục lục MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN I MỤC LỤC II DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH V DANH MỤC CÁC BẢNG VII LỜI NÓI ĐẦU .1 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung PLC ứng dụng điều khiển chuyển động 1.1.1 Tổng quan PLC 1.1.2 Điều khiển chuyển động 1.2 Đề xuất nhiệm vụ thiết kế CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU, TÌM HIỂU PLC DỊNG Q MITSUBISHI 2.1 Giới thiệu chung 2.2 Các đặc điểm PLC dòng Q 2.2.1 CPU 2.2.2 Các module vào 2.2.5 Module đầu tương tự Q68DAIN 10 2.2.5 Module truyền thông CC-Link 11 2.2.5 Module điều khiển chuyển động 12 2.3 Tìm hiểu cơng cụ lập trình cho dịng PLC Q GX Work 15 2.3.1 Giới thiệu chung 15 2.3.2 Thao tác sử dụng 17 CHƯƠNG III: NGHIÊN CỨU, TÌM HIỂU CÁC BIẾN TẦN CỦA MITSUBISHI .21 3.1 Giới thiệu chung biến tần Mitsubishi 21 3.2 Các đặc điểm động servo Mitsubishi dòng MR-J4 22 II Mục lục 3.2.1 Đặc điểm chung 22 3.2.2 Cấu tạo thông số cụm động 24 3.3 Tìm hiểu hệ Servo MR-J4 28 3.3.1 Các thơng số kỹ thuật 28 3.3.2 Sơ đồ ghép nối 29 Bảng 3.3: Một số khác biệt đấu nối module QD75D2 QD75P2 33 3.3.3 Các phương thức điều khiển 37 3.3.4 Các thông số điều khiển 37 3.4 Tìm hiểu biến tần FR-E700 CC-Link 39 3.4.1 Các thơng số kỹ thuật 39 3.4.2 Sơ đồ ghép nối 44 3.4.3 Các phương thức điều khiển 45 3.4.4 Các thơng số điều khiển 46 CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ LẮP RÁP HỆ PANEL PLC Q 49 4.1 Yêu cầu chung 49 4.2.1 Thiết kế panel thí nghiệm cho PLC Q 49 4.2.2 Thiết kế phần ghép nối biến tần servo MR-J4 50 4.2.3 Thiết kế phần ghép nối biến tần FR-E720 54 CHƯƠNG V: THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN ỨNG DỤNG 57 5.1 Mô tả yêu cầu điều khiển 57 5.1.1 5.2 Hệ servo trục 57 Xây dựng lưu đồ chương trình điều khiển 60 5.2.1 Lưu đồ điều khiển động trục 60 5.2.2 Lưu đồ sử dụng động điều khiển biến tần FR-E720 64 5.3 Cài đặt thông số cho biến tần theo yêu cầu điều khiển 66 III Mục lục 5.3.1 Cài đặt thông số QD75P2 66 5.3.2 Cài đặt thông số biến tần FR-E700 66 5.4 Lập trình điều khiển cho PLC 67 5.4.1 Lập trình PLC điều khiển động chuyển động theo trục 67 5.4.2 Lập trình PLC điều khiển vị trí vít me 72 5.5 Định hướng phát triển 73 KẾT LUẬN 75 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 IV Danh mục hình ảnh DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1a: PLC Q (Mitsubishi) Hình 1.1b: PLC S7- 1200 (Siemens) Hình 1.2a: PLC FX3U Hình 1.2b: PLC FX5U Hình 1.3: Cấu trúc PLC Hình 1.4: Bộ điều khiển chuyển động trung tâm hệ thống điều khiển chuyển động Hình 2.1: PLC Mitsubishi dòng Q Hình 2.2: Module ngõ vào QX42 sơ đồ đấu dây Hình 2.3: Module ngõ QY42P sơ đồ đấu dây 10 Hình 2.4: Module ngõ tương tự Q68DAIN sơ đồ đấu dây 11 Hình 2.5: Màn hình làm việc GX Work 15 Hình 2.6: Tạo chương trình 17 Hình 2.7: Lựa chọn cấu hình module PLC 18 Hình 2.8: Lựa chọn module sử dụng 18 Hình 2.9: Các module chọn kiểm tra 19 Hình 2.10: Màn hình lập trình cho PLC 20 Hình 3.1: Biến tần FR-E700-0.1K Mitsubishi 21 Hình 3.2: Biến tần MR-J4 20A 23 Hình 3.3: Cấu tạo MR-J4 24 Hình 3.4: Sơ đồ đấu nối mạch cấp nguồn đầu vào MR-J4 30 Hình 3.5: Sơ đồ đấu nối mạch điều khiển vị trí 31 Hình 3.6: sơ đồ đấu nối mạch điều khiển tốc độ 35 Hình 3.7: Sơ đồ đấu nối mạch điều khiển mômen 36 Hình 3.8: Sơ đồ đấu nối mạch nguồn mạch điều khiển 45 Hình 4.1: Thiết kế panel thí nghiệm 50 Hình 4.2: Sơ đồ đấu dây MR-J4.1 với QD75P2 51 Hình 4.3: Sơ đồ đấu dây MR-J4.2 với QD75P2 52 Hình 4.4: Sơ đồ đấu dây MR-J4.1 với QY42P 53 V Danh mục hình ảnh Hình 4.5: Sơ đồ đấu dây MR-J4.2 với QY42P 54 Hình 4.6: Sơ đồ đấu nối đầu vào vít me 55 Hình 4.7: Sơ đồ đấu nối biến tần RF-E720 với QY42P 56 Hình 5.1: Di chuyển thành hình chữ nhật 58 Hình 5.2: Di chuyển hình trịn 58 Hình 5.3: Di chuyển hình elíp 59 Hình 5.4: Mơ hình máy cắt phơi 60 Hình 5.5: Lưu đồ điều khiển động servo 61 Hình 5.6: Lưu đồ tính tọa độ đỉnh hình chữ nhật 63 Hình 5.7: Lưu đồ điểm bắt đầu hình trịn 63 Hình 5.8: Lưu đồ tính tọa độ đỉnh tâm hình chữ nhật góc trịn 64 Hình 5.9: Lưu đồ điều khiển vị trí vít me 65 Hình 5.10: Thiết lập thông số QD75P2 66 VI Danh mục bảng DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Các CPU dòng Q Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật truyền thông CC-Link 12 Bảng 2.3: Thông số kỹ thuật module điều khiển vị trí xác, tốc độ cao 13 Bảng 2.4: Thông số kỹ thuật module định vị đa trục đơn giản 14 Bảng 2.5: Thông số kỹ thuật module định vị 15 Bảng 2.6: Tên chức vùng làm việc GX Work2 17 Bảng 3.1: Thông số cụm động MR-J4 28 Bảng 3.2: Thông số kỹ thuật module QD75P2 29 Bảng 3.4: Thông số điều khiển MR-J4 39 Bảng 3.5: Thông số kỹ thuật biến tần FR-E700 44 Bảng 3.6: Thông số điều khiển biến tần FR-E700 48 VII Chương V: Thiết kế chương trình điều khiển ứng dụng 62 Chương V: Thiết kế chương trình điều khiển ứng dụng Hình 5.6: Lưu đồ tính tọa độ đỉnh hình chữ nhật Hình 5.7: Lưu đồ điểm bắt đầu hình trịn 63 Chương V: Thiết kế chương trình điều khiển ứng dụng Hình 5.8: Lưu đồ tính tọa độ đỉnh tâm hình chữ nhật góc trịn 5.2.2 Lưu đồ sử dụng động điều khiển biến tần FR-E720 64 Chương V: Thiết kế chương trình điều khiển ứng dụng Hình 5.9: Lưu đồ điều khiển vị trí vít me 65 Chương V: Thiết kế chương trình điều khiển ứng dụng 5.3 Cài đặt thông số cho biến tần theo yêu cầu điều khiển 5.3.1 Cài đặt thơng số QD75P2 Hình 5.10: Thiết lập thông số QD75P2 5.3.2 Cài đặt thông số biến tần FR-E700 - Chọn tần số chạy nhanh (chế đồ RH): Khởi động biến tần => bấm mode chọn P.4 => xoay để chọn tần số chạy nhanh => nhấn SET - Chọn tần số chạy trung bình (chế đồ RM): Khởi động biến tần => bấm mode chọn P.5 => xoay để chọn tần số chạy trung bình => nhấn SET - Chọn tần số chạy chậm (chế đồ RL): Khởi động biến tần => bấm mode chọn P.6 => xoay để chọn tần số chạy chậm => nhấn SET 66 Chương V: Thiết kế chương trình điều khiển ứng dụng 5.4 Lập trình điều khiển cho PLC 5.4.1 Lập trình PLC điều khiển động chuyển động theo trục 67 Chương V: Thiết kế chương trình điều khiển ứng dụng 68 Chương V: Thiết kế chương trình điều khiển ứng dụng 69 Chương V: Thiết kế chương trình điều khiển ứng dụng 70 Chương V: Thiết kế chương trình điều khiển ứng dụng 71 Chương V: Thiết kế chương trình điều khiển ứng dụng 5.4.2 Lập trình PLC điều khiển vị trí vít me 72 Chương V: Thiết kế chương trình điều khiển ứng dụng 5.5 Định hướng phát triển Với đề tài đồ án này, em có vài định hướng phát triển sau: - Với động servo, vẽ nhiều hình hơn, điều khiển nhiều trục 73 Chương V: Thiết kế chương trình điều khiển ứng dụng - Với động điều khiển biến tần, kết hợp với máy uốn, máy cắt để cắt phơi xác - Lắp thêm số module để tăng khả sử dụng thí nghiệm 74 Kết luận KẾT LUẬN Sau hồn thành đồ án hướng dẫn thầy Nguyễn Danh Huy, em tìm hiểu nắm vững kiến thức PLC ứng dụng thực tế chúng Kết đạt được: - Tìm hiểu PLC dịng Q - Tìm hiểu hệ động servo MR-J4 - Tìm hiểu biến tần FR-E700 - Tìm hiểu ngơn ngữ Ladder lập trình cho hệ thống PLC Tuy nỗ lực hoàn thành mục tiêu ban đầu giao cho vấn đề thời gian hiểu biết hạn chế nên đồ án cịn nhiều sai sót thiếu Vì chúng em mong nhận góp ý từ thầy, cô bạn đọc để đề tài trở nên hồn thiện có ứng dụng thực tiễn, rộng rãi Em xin trân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Danh Huy tận tình giúp đỡ em thực đồ án Em xin trân thành cảm ơn! Hà nội, ngày 10 tháng 06 năm 2019 Sinh viên thực Lê Mạnh Cường 75 Danh mục tài liệu tham khảo DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bài giảng Điều khiển logic PLC – TS Đỗ Trọng Hiếu [2] Datasheet PLC Q series 76