ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGHÀNH TỰ ĐỘNG HÓA DÙNG PLC S71200, HMI NHIỆM VU. LỜI GIỚI THIỆU BẢNG NHIÊM VỤ KÝ HIỆU. CODE PLC. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 “Điều khiển vận tốc và moment động cơ ACServo bằng PLC kết hợp WinCCFlexible Siemens,” 2012. 2 “Manual SSERVO,” 2015. 3 Trần Thế SanNguyên Ngọc Phương Khoa, “Plc Lập Trình Ứng Dụng,” 2005. 4 “Giáo trình PLC S71200.” 5 S. Manual, “S71200 Programmable controller,” 2012. Online. Available: http:www.siemens.comautomation 6 “HMI User Manual,” 2015.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP BỘ MÔN ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH ĐIỆN CÔNG NGHIỆP ĐỀ TÀI: Mơ hình điều khiển HMI, PLC S7- 1200 servo motor GVHD: SVTH: TPHCM – 4/2021 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP BỘ MÔN ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH ĐIỆN CÔNG NGHIỆP ĐỀ TÀI: Mơ hình điều khiển HMI, PLC S71200 Servo motor TPHCM, 4/2021 PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ Ngày giao nhiệm vụ khóa luận tốt nghiệp: Ngày hoàn thành nộp khoa: HỌ VÀ TÊN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: PHẦN HƯỚNG DẪN 1) 1) 2) 2) Nội dung yêu cầu đồ án tốt nghiệp thơng qua khoa Đức Hịa, Ngày…… tháng ……năm 2021 Trưởng Khoa/Bộ môn ( Ký ghi rõ họ tên) GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ( Ký ghi rõ họ tên) PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ Ngày giao nhiệm vụ khóa luận tốt nghiệp: Ngày hoàn thành nộp khoa: HỌ VÀ TÊN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: PHẦN HƯỚNG DẪN 1) 1) 2) 2) Nội dung yêu cầu đồ án tốt nghiệp thông qua khoa Đức Hịa, Ngày…… tháng ……năm 2021 Trưởng Khoa/Bộ mơn ( Ký ghi rõ họ tên) GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ( Ký ghi rõ họ tên) Nhận xét Giảng viên hướng dẫn Ký tên Nhận xét Giảng viên phản biện Ký tên LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn người thầy hết lòng bảo, hướng dẫn, truyền đạt kiến thức chuyên môn kinh nghiệm nghiên cứu suốt thời gian học tập thực đề cương luận văn Xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu, Trường Đại Học Công Nghiệp, tạo điều kiện tốt vật chất lẫn tinh thần để chúng tơi hồn thành tốt đồ án tốt nghiệp Xin chân thành cám ơn đến tất Q Thầy, Cơ Trường Đại Học Công Nghiệp giảng dạy, trang bị cho tơi kiến thức bổ ích q báu suốt trình học tập nghiên cứu sau Xin cảm ơn Gia đình tạo điều kiện để yên tâm học tập tốt suốt thời gian vừa qua Xin cảm ơn tất bạn bè thân thuộc động viên, tạo điều kiện thuận lợi hỗ trợ cho nhiều q trình học tập, cơng tác suốt thời gian thực đề cương luận văn LỜI CAM ĐOAN Chúng em xin cam đoan khóa luận cơng trình nghiên cứu riêng nhóm em, khơng chép chúng em tự nghiên cứu, đọc, dịch tài liệu, tổng hợp thực Nội dung lý thuyết khóa luận chúng em có sử dụng số tài liệu tham khảo trình bày phần tài liệu tham khảo Các số liệu, chương trình phần mềm kết khóa luận trung thực chưa công bố cơng trình khác Sinh viên MỤC LỤC Danh Sách Các Hình x Danh Sách Các Bảng .xi MỞ ĐẦU 1 Lí chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài CHƯƠNG 1: TỔNG QT MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỂN BẰNG HMI, PLC S7 1200 VÀ SERVO MOTOR 1.1 Giới thiệu chung 1.2 Các phương pháp điều khiển 1.3 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 1.4 Tình hình phát triển Việt Nam: CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 ĐỘNG CƠ BƯỚC 2.1.1 Khái niệm động bước 2.1.2 Phân loại 2.2 Động Động Cơ Hybrid servo 2.2.1 Khái niệm Động Cơ Hybrid servo 2.2.2 Cấu tạo 2.2.3 Nguyên lý hoạt động 2.2.4 Ứng dụng 11 2.2.5 Ưu nhược điểm 12 2.2.6 Sơ đồ mạch điều khiển Động Cơ Hybrid servo 13 2.2.7 Kết luận 16 2.3 PLC S7 1200 16 2.3.1 PLC hay điều khiển lập trình gì? 16 2.3.3 Lắp đặt sử dụng PLC: 17 2.3.4 Đặc điểm điều khiển logic khả trình (PLC): 18 2.3.5 Cấu trúc PLC 19 2.3.6 Các module hệ PLC S7-1200 20 2.3.6.1 Giới thiệu module CPU 20 2.3.6.2 Cổng truyền thông Profinet (Ethernet) tích hợp sẵn: 21 2.3.6.3 Thiết kế linh hoạt: 21 2.3.7 Đấu nối PLC 22 2.3.8 Các vùng nhớ PLC S7 - 1200 22 2.3.9 Cách tạo Project 23 2.4 HMI 26 2.4.1 HMI gì? 26 2.4.2 Cấu tạo HMI 27 2.4.3 Các thông số đặc trưng HMI 27 2.4.4 Các loại HMI 27 2.4.5 Ứng dụng HMI ngày 28 CHƯƠNG 3: MƠ HÌNH THỰC TẾ 29 3.1 Gia công mơ hình 29 3.2 SƠ ĐỒ NỐI DÂY PLC HMI, SERVO 33 3.2.1 Địa ngõ vào 33 3.2.2 Sơ đồ nối dây HMI, PLC, Servo 34 3.3 CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 35 3.3.1 Khai báo trục servo 35 3.3.1.1 Khai báo trục X 35 3.3.1.2 Khai báo truc Y 37 3.3.1.3 Khai báo trục Z 39 Chương trình điều khiển 42 3.3.2 3.3.3 Lập trình Giao diện HMI 75 3.3.4 Thông số tọa độ trục XYZ 76 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 77 4.1 Kết đạt 77 4.2 Những hạn chế đề tài: 78 4.3 Hướng phát triển: 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO 80 Danh Sách Các Hình Hình 1: Động bước loại động đồng đặc biệt Hình 2:: Động Cơ Hybrid servo Hình 3: Động bước làm việc nhờ vào hoạt động chuyển mạch điện tử 10 Hình 4: Ứng dụng động bước thực tế 11 Hình 5: Step Motor có ưu điểm khả cung cấp mô men xoắn cực lớn 12 Hình 6: Driver Kết Nối Động Cơ Và Bộ Điều Khiển 14 Hình 7: Sơ đồ chân kết nối driver servo 15 Hình 8: CPU SIMATIC S7-1200 21 Hình 9: Sơ đồ đấu nối PLC CPU1214C AC/DC/RL 22 Hình 1: Mơ hình Mơ hình gắp thả sản phẩm điều khiển HMI, PLC S7- 1200 Servo motor sau hoàn thiện 29 Hình 2: Tủ bố trí thiết bị điều khiển 29 Hình 3:.Các nút nhấn, đèn báo nguồn, chng báo có mơ hình 30 Hình 4: Cánh tay gấp trục 30 Hình 5: Bàn thả sản phẩm 31 Hình 6: Nơi cấp phôi 32 Hình 7: Bộ điều áp nén 32 Hình 8: Sơ Đồ Nối Dây Plc Hmi, Servo 34 66 67 68 69 70 71 72 73 74 3.3.3 Lập trình Giao diện HMI 75 3.3.4 Thông số tọa độ trục XYZ Bảng Thông số tọa độ trục X,Y,Z Trục X 1476 1855 2218 Y 3540 2750 2750 Z 459 246 30 76 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 4.1 Kết đạt ➢ Xét kết thiết kế thi cơng phần cứng mơ hình điều khiển HMI, PLC S7-1200 servo motor, ta nhận xét sau: - Mơ hình thiết kế thi cơng hoạt động tốt theo u cầu đặt ra, tức gấp thả sản phẩm theo độ rộng thời gian định - Phần cứng sử dụng bao gồm HMI, PLC S7-1200 servo motor thiết bị công nghệ đại, đáp ứng yêu cầu điều khiển xác linh hoạt - Việc kết nối lập trình thiết bị thực đầy đủ xác, giúp mơ hình hoạt động theo thiết kế - Tuy nhiên, cần lưu ý kết liên quan đến phần cứng, chưa xét đến khả hoạt động tương tác phần mềm điều khiển với phần cứng, chưa xét đến yếu tố khác độ bền, độ xác thời gian dài sử dụng ➢ Kết đạt sau hồn thành mơ hình điều khiển HMI, PLC S7-1200 servo motor bao gồm: - Tính gấp thả sản phẩm đạt độ xác độ ổn định cao so với phương pháp gấp thả sản phẩm truyền thống - Sự kết hợp HMI, PLC S7-1200 servo motor giúp trình điều khiển trở nên dễ dàng tiện lợi - Tính linh hoạt đa dạng việc điều chỉnh tốc độ, vị trí lực gấp thả sản phẩm - Độ bền độ ổn định mơ hình cải thiện nhờ sử dụng động hybrid servo thay động bước - Sự đáp ứng nhanh chóng xác mơ hình thực tác vụ gấp thả sản phẩm - Tiết kiệm thời gian lượng trình sản xuất giảm thiểu cố hỏng hóc Tóm lại, việc hồn thành mơ hình điều khiển HMI, PLC S7- 1200 servo motor mang lại nhiều lợi ích cải thiện hiệu sản xuất doanh nghiệp ➢ Xét kết thiết kế thi cơng phần cứng mơ hình điều khiển HMI, PLC S7-1200 servo motor, ta nhận xét sau: 77 - Mơ hình thiết kế thi cơng hoạt động tốt theo u cầu đặt ra, tức gấp thả sản phẩm theo độ rộng thời gian định - Phần cứng sử dụng bao gồm HMI, PLC S7-1200 servo motor thiết bị công nghệ đại, đáp ứng yêu cầu điều khiển xác linh hoạt - Việc kết nối lập trình thiết bị thực đầy đủ xác, giúp mơ hình hoạt động theo thiết kế - Tuy nhiên, cần lưu ý kết liên quan đến phần cứng, chưa xét đến khả hoạt động tương tác phần mềm điều khiển với phần cứng, chưa xét đến yếu tố khác độ bền, độ xác thời gian dài sử dụng 4.2 Những hạn chế đề tài: Các hạn chế đề tài mơ hình điều khiển HMI, PLC S7- 1200 servo motor liệt kê sau: - Hạn chế chi phí: việc sử dụng thiết bị điều khiển phức tạp PLC servo motor đòi hỏi chi phí đầu tư lớn so với phương pháp khác Do đó, việc ứng dụng mơ hình sản xuất cơng nghiệp cần đánh giá kỹ yếu tố chi phí để đưa định đắn - Hạn chế đào tạo kỹ thuật: việc sử dụng thiết bị điều khiển phức tạp PLC servo motor đòi hỏi người sử dụng phải có trình độ kỹ thuật cao đào tạo chuyên sâu Do đó, việc triển khai sử dụng mơ hình địi hỏi nhân lực có lực cao, điều gây khó khăn việc tuyển dụng đào tạo nhân lực - Hạn chế bảo trì sửa chữa: việc bảo trì sửa chữa mơ hình điều khiển HMI, PLC S7-1200 servo motor đòi hỏi kỹ thuật viên có kỹ kinh nghiệm cao Nếu khơng bảo trì sửa chữa cách, gây cố ảnh hưởng đến hoạt động hệ thống 4.3 Hướng phát triển: Sau hồn thành mơ hình điều khiển HMI, PLC S7-1200 servo motor, tiếp tục phát triển cải tiến mơ hình để trở nên hồn thiện phù hợp với nhu cầu sử dụng Dưới số hướng phát triển tiềm cho mơ hình: - Tối ưu hóa độ xác: Một điểm yếu mơ hình độ xác gấp thả sản phẩm, nên tiến hành nghiên cứu tối ưu hóa thuật tốn điều khiển để đạt độ xác tốt 78 - Mở rộng tính năng: Có thể thêm tính vào mơ hình, ví dụ mơ hình tự động phát kích thước sản phẩm điều chỉnh độ rộng người gấp thả sản phẩm dựa kích thước sản phẩm - Nâng cao khả kết nối: Hiện tại, mơ hình kết nối đến HMI PLC, cải tiến thêm để kết nối đến thiết bị khác máy tính để quản lý liệu sản phẩm - Cải tiến cấu chấp hành: Có thể thay đổi cải tiến cấu chấp hành để tăng tính linh hoạt mơ hình, đồng thời tăng khả xử lý sản phẩm độ bền mơ hình - Thử nghiệm đánh giá: Tiến hành thử nghiệm đánh giá mơ hình để đưa kết luận giải pháp cải tiến cho vấn đề mà mơ hình gặp phải q trình sử dụng + Mơ hình có tính ứng dụng cao + Có thể đưa vào nhiều hệ thống cơng nghiệp + Có thể phát triển thành nhiều hệ thống như: Máy gấp phôi công nghiệp 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] “Điều khiển vận tốc moment động AC-Servo PLC kết hợp WinCCFlexible Siemens,” 2012 [2] “Manual S-SERVO,” 2015 [3] Trần Thế San-Nguyên Ngọc Phương Khoa, “Plc Lập Trình Ứng Dụng,” 2005 [4] “Giáo trình PLC S7-1200.” [5] S Manual, “S7-1200 Programmable controller,” 2012 [Online] Available: http://www.siemens.com/automation/ [6] “HMI User Manual,” 2015 80