Nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống minicim đã mở khóa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Trường Phi Kiều Quý Cảnh Nguyễn Anh Dũng Nguyễn Duy Hiệp Khóa : 47 Khoa : Cơ khí Phạm Ngọc Hiếu Trần Ngọc hùng Trần Hoàng Mạnh Võ Hoài Nam Hoàng Anh Thông Ngành : Cơ điện tử I ĐỀ TÀI : Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống MiniCIM II NỘI DUNG Chương I Tổng quan hệ thống CIM Chương II Cấu trúc hệ thống CIM Chương III Thiết kế máy CNC Chương IV Thiết kế robot Chương V Thiết kế hệ thống băng tải Chương VI Xây dựng hệ điều khiển cho hệ thống CIM Phụ lục vẽ Phụ lục chương trình điêu khiển III Tập thể cán hướng dẫn: GS.TS Trần Văn Địch TS Nguyễn Huy Ninh IV Ngày giao nhiệm vụ thiết kế đồ án ……………………………………… V Ngày hoàn thành đồ án …………………………………………………… Ngày …….tháng……năm 2006 CHỦ NHIỆM BỘ MÔN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN http://www.ebook.edu.vn Đồ án tốt nghiệp Cơ điện tử - K47 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI BẢN NHẬN XÉT TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Trường Phi Phạm Ngọc Hiếu Kiều Quý Cảnh Trần Ngọc Hùng Nguyễn Anh Dũng Trần Hoàng Mạnh Nguyễn Duy Hiệp Võ Hoài Nam Hoàng Anh Thơng Khóa : 47 Khoa : Cơ khí Ngành : Cơ điện tử Tập thể cán hướng dẫn: GS.TS Trần Văn Địch TS Nguyễn Huy Ninh Nội dung thiết kế đồ án tốt nghiệp NGHIÊN CỨU - THIẾT KẾ - CHẾ TẠO HỆ THỐNG MINICIM Chương I Tổng quan hệ thống CIM Chương II Cấu trúc hệ thống CIM Chương III Thiết kế máy CNC Chương IV Thiết kế robot Chương V Thiết kế hệ thống băng tải Chương VI Xây dựng hệ điều khiển cho hệ thống CIM Phụ lục vẽ Phụ lục chương trình điều khiển http://www.ebook.edu.vn Đồ án tốt nghiệp Cơ điện tử - K47 Nhận xét a) Nhận xét cán hướng dẫn: http://www.ebook.edu.vn Đồ án tốt nghiệp Cơ điện tử - K47 b) Nhận xét cán duyệt http://www.ebook.edu.vn Đồ án tốt nghiệp Cơ điện tử - K47 LỜI NÓI ĐẦU Hệ thống sản xuất tích hợp CIM (Computer Intergrade Manufacturing) hệ thống sản xuất tiên tiến ngày ứng dụng rộng rãi giới Khái niệm CIM tiến sĩ Joseph Harrington đưa vào năm 1973 Mặc dù khái niệm ơng CIM chưa hồn chỉnh, ngày danh từ CIM trở nên quen thuộc cách nói sản xuất CIM trở thành chiến lược tảng tích hợp thiết bị hệ thống sản xuất thơng qua máy tính vi xử lý tự động So với hệ thống sản xuất truyền thống, CIM có nhiều ưu điểm vượt trội hẳn Hệ thống CIM làm tăng suất chất lượng sản phẩm, hạ giá thành sản phẩm mà cịn có khả linh hoạt cao, đáp ứng thay đổi nhanh chóng thị trường Trong nội dung đồ án tốt nghiệp sinh viên ngành điện tử, với hướng dẫn tận tình thầy hướng dẫn GS.TS Trần Văn Địch, TS Nguyễn Huy Ninh môn Công nghệ Chế tạo máy, trường Đại học Bách khoa Hà Nội Chúng em chọn đề tài “Nghiên cứu, thiết kế hệ thống MiniCIM” phù hợp với khả thời gian thực Để thực đề tài, trước hết chúng em nghiên cứu, khảo sát hệ thống CIM dang ứng dụng, sau lựa chọn hệ thống phù hợp để thiết kế chế tạo Quá trình thiết kế, chế tạo khí q trình thiết kế hệ thống điều khiển tiến hành đồng thời Đồ án chia làm chương, chương tách phần nhỏ hơn, đồng thời có kèm theo phụ lục vẽ phụ lục chương trình điều khiển Chương I Tổng quan hệ thống CIM Chương II Cấu trúc hệ thống CIM Chương III Thiết kế máy CNC Chương IV Thiết kế robot Chương V Thiết kế hệ thống băng tải Chương VI Xây dựng hệ điều khiển cho hệ thống CIM Phụ lục vẽ Phụ lục chương trình điêu khiển Sau thời gian thực hiện, đề tài hoàn thành kết bước đầu đạt thành công định http://www.ebook.edu.vn Đồ án tốt nghiệp Cơ điện tử - K47 Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy cô môn Công nghệ Chế tạo máy giúp đỡ chúng em trình thực đề tài Đặc biệt thầy GS.TS Trần Văn Địch, TS Nguyễn Huy Ninh tâm huyết hướng dẫn chúng em Chúng em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ cán phịng thí nghiệm FMS & CIM, xưởng khí mơn Cơng nghệ Chế tạo máy, khoa Cơ khí, trường Đại học Bách khoa Hà Nội giúp đỡ chúng em hoàn thành đề tài Nhóm SV thực đồ án Nguyễn Trường Phi Kiều Quý Cảnh Nguyễn Anh Dũng Phạm Ngọc Hiếu Nguyễn Duy Hiệp Trần Ngọc Hùng Trần Hoàng Mạnh Võ Hoài Nam Hồng Anh Thơng http://www.ebook.edu.vn Đồ án tốt nghiệp Cơ điện tử - K47 MỤC LỤC CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CIM 14 I Các khái niệm CIM 14 1.1 Định nghĩa CIM 14 1.2 Các thành phần CIM 14 II Sự phát triển CIM 19 2.1 Sự phát triển CIM giới 19 2.1.1 Lịch sử phát triển CIM 19 2.1.2 Hướng phát triển CIM 20 2.2 Sự phát triển hệ thống CIM Việt Nam 25 III Ứng dụng hiệu CIM 25 3.1 Ứng dụng CIM 25 3.2 Hiệu CIM 26 CHƯƠNG II CẤU TRÚC HỆ THỐNG CIM 27 I Máy CNC 28 II Robot 30 2.1 Ứng dụng robot công nghiệp hệ thống CIM 31 2.2 Các yêu cầu robot hoạt động hệ thống CIM 31 III Hệ thống vận chuyển tích trữ 33 3.1 Thiết bị kỹ thuật hệ thống vận chuyển - tích trữ 33 3.2 Hệ thống vận chuyển - tích trữ chi tiết gia cơng CIM 34 3.2.1 Chức hệ thống vận chuyển - tích trữ chi tiết gia cơng 34 3.2.2 Phân loại hệ thống vận chuyển - tích trữ chi tiết 35 3.3 Hệ thống vận chuyển - tích trữ dụng cụ CIM 37 3.3.1.Chức hệ thống vận chuyển - tích trữ dụng cụ 37 3.3.2 Một số loại hệ thống vận chuyển - tích trữ dụng cụ 37 3.4 Điều khiển hệ thống vận chuyển - tích trữ 38 Điều khiển hệ thống vận chuyển tích trữ chia làm hai mức 38 IV Kho chứa 40 4.1 Thành phần kho chứa tự động 40 4.2 Các loại kho chứa tự động 40 4.2.1 Dạng giá cần cẩu 40 4.2.2 Dạng cần cẩu cầu 41 4.2.3.Dạng giá trọng lực 42 4.3 Bố trí kho chứa tự động hệ thống CIM 42 V Hệ thống điều khiển 45 5.1 Bộ điều khiển logic khả lập trình PLC hệ thống CIM 45 5.2 Phần mềm tích hợp 48 VI Hệ thống kiểm tra 51 6.1 Các dạng kiểm tra 51 6.2 Cấu trúc hệ thống kiểm tra tự động 52 http://www.ebook.edu.vn Đồ án tốt nghiệp Cơ điện tử - K47 6.2.1 Mức cao 52 6.2.2 Mức trung bình 52 6.2.3 Mức thấp 53 6.3 Chế độ hoạt động hệ thống kiểm tra tự động 53 6.4 Kiểm tra trạng thái kỹ thuật phần tử môđun CIM 54 6.5 Các thiết bị kiểm tra CIM 55 6.5.1 Các loại đattric 55 6.5.2 Các máy đo kiểm tự động 57 VII Hệ thống lắp ráp tự động 59 7.1 Cấu trúc hệ thống lắp ráp tự động 59 7.2 Các hình thức tổ chức lắp ráp tự động 60 7.2.1 Lắp ráp cố định 60 7.2.2 Lắp ráp di động 60 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MÁY CNC 61 A - TỔNG QUAN VỀ MÁY CNC 61 I Lịch sử phát triển 61 1.1 Lịch sử 61 1.2 Một số máy NC 63 II Thế máy CNC.Các khái niệm 64 2.1 Khái niệm 64 2.2 Trục máy CNC 65 2.3 Nguyên tắc xác định hệ trục tọa độ máy CNC 65 III Hệ thống điều khiển máy CNC công nghiệp 66 3.1 Phần cứng hệ điều khiển máy CNC 67 3.1.1Bộ xử lý trung tâm (CPU) 67 3.1.2.Bô nhớ 68 3.1.3 Hệ thống truyền dẫn ( BUS) 68 3.1.4.Truyền dẫn Servo 69 3.2 Phần mềm 70 3.2.1 Phần mềm điều khiển 70 3.2.2 Phần mềm ghép nối 70 3.2.3 Postprocessor 70 3.2.4 Phần mềm ứng dụng 70 IV.Ngun tắc lập trình gia cơng máy CNC phương phấp nhập liệu 70 4.1 Lập trình gia cơng 70 4.2 Các phương pháp nhập liệu 73 V Khác biệt NC CNC 75 VI.Một số máy CNC công nghiệp 76 6.1 Máy khoan 76 6.2 Máy tiện 77 6.3 Máy phay 79 6.4 Máy hàn điểm 82 http://www.ebook.edu.vn Đồ án tốt nghiệp Cơ điện tử - K47 6.5 Máy cắt dùng tia lửa điện 82 VII Sơ lược ngơn ngữ lập trình G-code 83 7.1 Các lệnh dùng máy khoan/phay 83 7.2 Chu trình gia cơng số chi tiết 84 7.3 Chu trình gia cơng hốc trịn 85 7.4 Chu trình gia cơng hốc chữ nhật 87 7.5 Một số quy định 88 VIII Phương pháp điều khiển máy CNC công nghiệp 92 8.1 Các điểm gốc, điểm chuẩn 92 8.1.1 Điểm gốc máy M 92 8.1.2 Điểm chuẩn máy R 92 8.1.3 Điểm gốc phơi W điểm gốc chương trình P điểm gá đặt C 93 8.1.4 Điểm gốc dụng cụ 94 8.2 Các hệ thống điều khiển máy CNC 96 8.3 Các tiêu gia công máy CNC 100 8.3.1 Thơng số hình học 100 8.3.2.Thông số gia công 101 8.3.3 Năng suất gia công 101 8.3.4 Độ xác máy CNC 102 8.3.5 Độ tin cậy máy CNC 103 8.3.6 Tính vạn máy CNC 104 B - CÁC PHƯƠNG ÁN XÂY DỰNG MƠ HÌNH MÁY CNC 105 I Lựa chọn phương án di chuyển trục tọa độ 105 1.1 Phương án phôi cố định 105 1.2 Phương án phôi di chuyển trục Y , dụng cụ gia công di chuyển theo trục X Z 106 1.3 Phôi di chuyển theo trục X Y, dụng cụ gia công di chuyển theo trục Z 107 1.4 So sánh phương án 108 II Lựa chọn cấu truyền động 109 2.1 Vít me đai ốc thường 109 2.2 Vit me đai ốc bi 110 2.3 Phương án dùng đai 112 III Lựa chọn loại khoan 113 IV Lựa chọn cấu dẫn hướng trục : 116 V Kết luận 118 C - KẾT CẤU CƠ KHÍ CHÍNH CỦA MÁY CNC VÀ QUY TRÌNH GIA CƠNG CÁC CHI TIẾT ĐIỂN HÌNH 120 I Kết cấu chung máy CNC 120 1.1 Phần cố định 120 1.2 Phần di chuyển dọc theo trục Z 121 1.3 Phần di chuyển dọc theo trục X 122 1.4 Phần di chuyển dọc theo trục Y 122 http://www.ebook.edu.vn Đồ án tốt nghiệp Cơ điện tử - K47 II.Các chi tiết máy CNC 123 2.2 Chi tiết dẫn hướng trung gian 123 2.3 Chi tiết sống trượt mang cá trục Z 124 2.4 Chi tiết rãnh trượt mang cá trục Z 125 2.5 Chi tiết bàn máy 125 2.6 Chi tiết Etô kẹp phôi 126 III.Quy trình cơng nghệ gia cơng chi tiết điển hình : 126 3.1 Thiết kế quy trình cơng nghệ gia cơng gá động 126 3.1.1 Xác định đường lối công nghệ 126 3.1.2 Lập qui trình cơng nghệ 126 3.1.3 Thiết kế nguyên công 127 3.2 Thiết kế quy trình cơng nghệ gia cơng sống trượt 134 3.2.1 Xác định đường lối công nghệ 134 3.2.2 Lập qui trình cơng nghệ 134 3.3.3 Thiết kế nguyên công 135 D - NGUYÊN LÝ ĐIỀU KHIỂN MÁY CNC 140 I Sơ đồ khối hệ thống điều khiển 140 1.1 Khối nguồn 140 1.2 Khối máy tính 140 1.3 Khối Vi điều khiển 141 1.4 Khối cách ly quang 141 1.5 Khối mạch cơng suất Role đóng điện động khoan 141 1.6 Khối cấu chấp hành 141 II.Các phương pháp điều khiển gia công (các phương pháp nội suy ): 142 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ ROBOT CHO HỆ THỐNG 145 A - KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI ROBOT 145 I Khái niệm Robot 145 1.1 Robot Robotics 145 1.2 Robot công nghiệp 147 1.3 Bậc tự Robot ( DOF: Degrees of Freedom ) 148 1.4 Hệ toạ độ ( coordinate frames ) 148 1.5 Trường công tác robot ( Workspace or range of motion ) 149 1.6 Kêt cấu chung Robot công nghiệp 150 II Phân loại Robot 152 2.1 Phân loại theo kết cấu 152 2.2 Phân loại theo kiểu điều khiển 152 2.3 Phân loại theo hệ thống truyền động 152 2.4 Phân loại robot theo ứng dụng 153 III Vai trò robot hệ thống MiniCIM 153 3.1 Yêu cầu robot công nghiệp 153 3.2 Đặc tính cơng nghệ robot công nghiệp 153 B - TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ ROBOT 159 I Các thông số kỹ thuật Robot 159 http://www.ebook.edu.vn 10 Đồ án tốt nghiệp Cơ điện tử - K47 b) BLKMOV_B (LAD) BMB (STL): lệnh di chuyển nội dung mảng từ đơn Độ dài mảng xác định N có kiểu byte, lớn mảng có 255 từ đơn Từ đơn đầu mảng IN (kiểu từ đơn) Nơi đến xác định từ đơn đầu OUT Toán hạng: In (từ đơn): VW, T,C, IW, QW, MW, SMW, AIW, *VD, *AC Out (từ đơn): VW, T,C, IW, QW, MW, SMW, AQW, *VD, *AC N (từ đơn): ): VB, IB, QB, MB, SMB, AC, *VD, *AC, số c)FILL_N (trong LAD) FILL (STL):lệnh ghi vào mảng từ đơn giá trị từ IN Độ dài mảng xác định N có kiểu byte, lớn mảng 255 từ Từ đơn mảng OUT (kiểu từ) Toán hạng: In (từ đơn): VW, T,C, IW, QW, MW, SMW, AIW, số, *VD, *AC Out (từ đơn): VW, T,C, IW, QW, MW, SMW, AQW, *VD, *AC N (từ đơn): ): VB, IB, QB, MB, SMB, AC, *VD, *AC, số 5.3.15 Các lệnh dịch chuyển ghi a) Nhóm lệnh với ghi có độ dài 16 32 bit: Khi sử dụng lệnh dịch chuyển bit từ đơn hay từ kép cần ý: - Sẽ không thực việc dịch chuyển số đếm lần đẩy - Nếu số đếm lần đẩy lớn 0, bit nhớ tràn SM1.1 có giá trị logic cuối đẩy - Nếu số đếm lần đẩy lớn 16 dịch chuyển từ đơn hay 32 dịch chuyển từ kép, lệnh thực với số đếm lần đẩy lớn 16 32 - Lệnh SRW (đẩy bit từ đơn sang phải) SRD (đẩy bit từ kép sang phải) chuyển giá trị logic vào bit cao từ từ kép lần đẩy Sau thực lệnh, bit SM1.1sẽ có giá trị logic bit thứ N-1 từ đơn từ kép, N số lần đẩy - Lệnh SLW (đẩy bit từ đơn sang trái) SLD (đẩy bit từ kép sang trái) chuyển giá trị logic vào bit thấp từ từ kép lần đẩy Sau thực lệnh, bit SM1.1 có giá trị logic bit thứ 16-N từ đơn 32-N từ kép, N số lần đẩy - Bit báo kết (bit SM1.0) có giá trị logic sau thực lệnh đẩy nội dung từ đơn hay từ kép Khi sử dụng lệnh quay bit từ đơn hay từ kép cần ý: - Lệnh quay thực phép đẩy vòng tròn sang trái sang phải bit từ đơn từ kép Tại lần quay, giá trị logic bit bị đẩy khỏi đầu giá trị logic đưa vào đầu từ kép http://www.ebook.edu.vn 330 Đồ án tốt nghiệp Cơ điện tử - K47 - Lệnh quay không thực số lần quay có giá trị bội số 16 ( từ đơn) 32 (đối với từ kép) - Đối với giá trị khác số đếm lần quay lớn 16(đối với từ đơn) 32 (đối với từ kép), lệnh thực với số đếm lần quay phần dư số đếm lần quay cũ chia cho 16 (đối với từ đơn) 32 (đối với từ kép) - Lệnh RRW (quay sang phải từ đơn) RRD (lệnh quay sang phải từ kép) lần quay giá trị logic bit thấp từ từ kép ghi vào báo tràn SM1.1 Sau thực lệnh, bit SM1.1 có giá trị logic bit thứ 16-N từ đơn 32-N từ kép, N số lần đẩy - Lệnh RLW (quay sang trái từ đơn) RLD (lệnh quay sang trái từ kép) lần quay giá trị logic bit cao từ từ kép ghi vào báo tràn SM1.1 Sau thực lệnh, bit SM1.1 có giá trị logic bit thứ N-1 từ đơn từ kép, N số lần đẩy - Bit báo kết (bit SM1.0) có giá trị logic sau thực lệnh quay nội dung từ đơn hay từ kép Lệnh Kiểu lệnh SM1.0 SM1.1 SM1.2 SM1.3 (kết 0) (báo tràn) (kết âm) (chia cho 0) SRW Khơng dấu có có Khơng Khơng SLW Khơng dấu có có Khơng Khơng SRD Khơng dấu có có Khơng Khơng SLD Khơng dấu có có Khơng Khơng RRW Khơng dấu có có Khơng Khơng RLW Khơng dấu có có Khơng Khơng RRD Khơng dấu có có Khơng Khơng RLD Khơng dấu có có Khơng Khơng SHRB Khơng dấu Khơng có Khơng Khơng Những điều sau với hàm dịch chuyển bit từ đơn từ kép: - Nếu đếm chuyển dịch có giá trị lớn bit nhớ tràn SM1.1 có giá trị logic bit cuối đẩy - Bit báo kết SM1.1 có giá trị logic sau lệnh thực hiện, từ từ kép có nội dung Những điều sau với hàm dịch chuyển bit từ đơn từ kép: - Nếu đếm dịch chuyển bội số nguyên 16 (đối với việc quay từ) 32 (đối với việc quay từ kép) giá trị bit cuối bị đẩy gán cho bit nhớ tràn SM1.1 http://www.ebook.edu.vn 331 Đồ án tốt nghiệp Cơ điện tử - K47 - Nếu bit báo kết có giá trị logic giá trị từ hay từ kép quay b) Nhóm lệnh với độ dài ghi tùy ý: SHRB lệnh dịch chuyển bit ghi vị trí vịng qt Thanh ghi xác định lệnh toán hạng S_bit địa bit thấp ghi N độ dài ghi Dấu toán hạng N xác định chiều dịch chuyển từ bit thấp sang bit cao (N>0) hay ngược lại từ bit cao sang bit thấp (N), so sánh nhỏ (,, < STL) Khi tìm thấy INDX vào liệu tìm bảng lệnh kết thúc Do để tìm kiếm liệu tiếp theo, INDX phải tăng lên gọi lại lệnh Nếu khơng tìm thấy, INDX có giá trị giá trị đếm EC 5.3.18 Các hàm đổi liệu a) ENCO: hàm xác định số thấp có giá trị logic từ đơn b) DECO: hàm chuyển đổi số nguyên khoảng 0÷15 thành số bit từ đơn c) ATH: Hàm chuyển đổi mã ASCII sang số nguyên hệ số 16 d) HTA: hàm chuyển đổi số nguyên hệ số 16 thành mã ASCII e) SEG: hàm chuyển đổi sốnguyên hệ số 16 khoảng 0÷F sang thành giá trị bit tương ứng ghi nét f) BCDI (hoặc BCD_I LAD): hàm chuyển đổi số nhị thập phân sang số nguyên g) IBCD (hoặc I_BCD LAD): hàm chuyển đổi số nguyên sang số nhị thập phân h) TRUNC: hàm chuyển đổi số thực 32 bit sang số nguyên 32 bit có dấu, sử dụng CPU214 i) DTR (DI_REAL LAD): hàm chuyển đổi số nguyên 32 bit có dấu sang số thực 32 bit, sử dụng CPU214 http://www.ebook.edu.vn 333 Đồ án tốt nghiệp Cơ điện tử - K47 5.3.19 Xây dựng cấu trúc vòng lặp Sử dụng vòng lặp FOR… NEXT để thiết kế vòng lặp với số vòng lặp định lệnh hai toán hạng ITL kiểu từ đơn điểm khởi phát FNL kiểu từ đơn để điểm kết thúc Ngồi lệnh cịn sử dụng từ đơn IDX để lưu số vòng lặp tức thời Tại thời điểm bắt đầu thực vòng lặp FOR, từ đơn IDX nhận giá trị ITL Sau kết thúc vòng lặp, tức gặp lệnh NEXT, nội dung IDX tăng lên so sánh với nội dung FNL Nếu nội dung IDX chưa lớn FNL, chương trình thực lại vòng lặp, ngược lại nội dung IDX lớn FNL chương trình kết thúc lệnh FOR… NEXT cách thực lệnh nằm sau câu lệnh NEXT Khi gặp lệnh bit ngăn xếp nhận giá trị Toán hạng: IDX (từ đơn): VW, T,C, IW, QW, MW, SMW, AC, *VD, *AC ITL (từ đơn): VW, T,C, IW, QW, MW, SMW, AC, AIW, số, *VD, *AC FNL (từ đơn): VW, T,C, IW, QW, MW, SMW, AC, AIW, số, *VD, *AC 5.3.20 Đồng hồ thời gian thực Chỉ dùng CPU214 Các liệu đọc ghi với đồng hồ thời gian thực LAD STL có độ dài byte phải mã hóa theo hệ nhị thập phân Chúng nằm đệm gồm byte nằm liền theo thứ tự Byte Năm từ 0÷99 Byte Tháng từ 0÷12 Byte Ngày từ 0÷31 Byte Giờ từ 0÷23 Byte Phút từ 0÷59 Byte Giây từ 0÷59 Byte Byte Ngày tuần READ_RTC (trong LAD) TODR (trong STL): lệnh đọc nội dung đồng hồ thời gian thực vào đệm byte thị lệnh toán hạng T SET_RTC (trong LAD) TODW (trong STL): lệnh ghi nội dung đệm byte thị toán hạng T vào đồng hồ thời gian thực Chú ý: Không sử dụng lệnh đọc ghi đồng hồ thời gian thực vừa chương trình vừa chương trình xử lý ngắt Khi thực http://www.ebook.edu.vn 334 Đồ án tốt nghiệp Cơ điện tử - K47 chương trình xử lý ngắt lệnh đọc ghi đồng hồ thời gian thực không thực Bit SM4.5 có giá trị logic trường hợp 5.3.21 Truyền thông mạng nhiều chủ Các lệnh đọc ghi liệu từ trạm đến nhớ trạm (PLC) khác mạng nhờ cổng truyền thông Các trạm xác định để giao lưu với thông qua địa quy ước chúng (PLC station address) Một mạng thơng thường có tới 32 trạm Nếu sử dụng lặp (repeaters), số trạm mạng nâng lên số tối đa 125 Số liệu nhiều cho lần truyền 16 byte Các lệnh đọc ghi mảng dử liệu trạm khác qua cổng PORT NETR NETW Kiểu truyền thông mạng liên kết xác định nội dung quản lý đệm truyền thông thị lệnh toán hạng TABLE Cùng lúc sử dụng tối đa lệnh đọc ghi mạng Toán hạng: TABLE (Byte): VB, MB, *VD, *AC PORT (Byte): số Ngồi ra, để đảm bảo việc truyền thơng đựơc an toàn cần phải khai báo sử dụng PPI protocol trước sử dụng lệnh NETR NETW, tốt vòng quét PLC PPI protocol xác lập kiểu truyền tin nối tiếp 11 bit cho PLC bao gồm bit Start, bit liệu (byte), bit kiểm tra chẵn lẻ bit Stop Bộ đệm truyền thơng có nhiều 23 byte chia làm hai vùng: vùng thông tin quản lý gồm byte vùng liệu Vùng liệu có tới 16 byte Cấu trúc đệm truyền thông, giả sử khai báo trạm A để giao lưu liệu với trạm B sau: Byte 0 Các bit trạng thái Xem bảng Địa trạm B mà trạm A giao lưu để Địa trạm B truyền thông Con trỏ gián tiếp vùng Con trỏ vào đầu mảng liệu truyền địa B thông trạm B Độ dài mảng liệu Mãng liệu truyền thông trạm A kiểu truyền thông với B để đọc sau Dữ liệu thực lệnh NETR, liệu đọc B Dữ liệu ghi vào Ngược lại kiểu truyền … … http://www.ebook.edu.vn 335 Đồ án tốt nghiệp 22 Cơ điện tử - K47 thơng gửi liệu A gửi sang B phải ghi vào mảng trước gọi lệnh Dữ liệu 15 NETW Byte đệm gồm bit truyền thông có cấu trúc sau: khơng có lỗi truyền thông Lỗi thời gian trạm B không trả lời Lỗi tín hiệu nhận (chẵn/lẽ) Lỗi ghép nối( lặp địa lỗi phần cứng) Lỗi xếp hàng, nhiều lệnh NETR NETW Không khai báo PPI Protocol SM30 Lỗi tham số Bộ đệm truyền thơng có tham số sai Trạm B bận Lỗi tổ chức Lỗi liệu thông báo… A_F chưa sử dụng 0 1 Khơng có lỗi Có lỗi Khơng làm việc Có làm việc Chưa thực xong việc truyền thông Thực xong việc truyền thông 5.3.22 Ngắt xử lý ngắt Nguyên tắc chế độ ngắt giống việc thực lệnh gọi chương trình con, khác việc gọi chương trình gọi cách chủ động lệnh CALL, xử lý ngắt gọi bị động tín hiệu báo ngắt, hệ thống tổ chức gọi thực chương trình tương ứng với tín hiệu báo ngắt đó, hay nói cách khác hệ thống tổ chức xử lý tín hiệu ngắt Chương trình gọi chương trình xử lý ngắt Trong CPU214 có kiểu tín hiệu báo ngắt sau: - Tám ngắt vào/ra theo sườn lên sườn xuống cổng I0.0 ÷I0.3 - Hai ngắt thời gian - Hai ngắt truyền thông nối tiếp (nhận truyền) - Bảy ngắt đếm tốc độ cao (CV=PV HSC0 thay đổi, xóa ngồi CV=PV HSC1 HSC2) http://www.ebook.edu.vn 336 Đồ án tốt nghiệp Cơ điện tử - K47 - Hai ngắt đầu truyền xung PTO0 PTO1 a) Thứ tự ưu tiên: Nhóm ưu tiên CPU 214 Ngắt truyền thông Ngắt vào/ra 16 Ngắt thời gian b) Khai báo hủy toàn cục chế độ ngắt: Khi chế độ RUN toàn chế độ ngắt khai báo trước tự động bị vơ hiệu hóa, tất chế độ ngắt kích lúc việc thực việc kích chế độ ngắt toàn cục ENI Lệnh hủy toàn cục DISI vơ hiệu hóa tất chế độ ngắt Tuy cho phép tín hiệu ngắt xếp hàng chờ, không cho phép thực chương trình xử lý ngắt c) Khai báo hủy chế độ ngắt: Để khai báo chế độ ngắt phải thực hai cơng việc kích tín hiệu báo ngắt cho chế độ lệnh ATCH khai báo chương trình xử lý ngắt tương ứng lệnh ngắt INT Có thể gộp nhiều tín hiệu báo ngắt vào chương trình xử lý ngắt, song tín hiệu báo ngắt có nhiều chương trình xử lý ngắt Có thể hủy bỏ chế độ ngắt riêng biệt lệnh DTCH Lệnh đặt chế độ ngắt vào trạng thái khơng tích cực d) Chương trình xử lý ngắt: Cũng giống chương trình con, chương trình xử lý ngắt có nhãn riêng đánh dấu đầu chương trình Nhãn khai báo lệnh INT Tất lệnh nằm nhãn chương trình xử lý ngắt lệnh quay khơng điều kiện RETI chương trình xử lý ngắt thuộc nội dung chương trình xử lý ngắt e) Ngắt truyền thông: Kiểu điều khiển truyền thông chương trình gọi kiểu điều khiển cổng tự (Freeport Control) Khi sử dụng chế độ truyền thông này, kiểu biên truyền thông freeport , tốc độ truyền tín hiệu, số bit truyền cho ký tự, chế độ kiểm tra (parity) phải định nghĩa trước byte đặc biệt SMB30 sau: SMB30 Giải thích Kiểu truyền thơng: m 00 Point to Point (PPI) 01 Freeport 10 PPI (bình dẳng) m 11 Khơng sử dụng http://www.ebook.edu.vn 337 Đồ án tốt nghiệp Cơ điện tử - K47 Tốc độ truyền (Baud): b 000 38.400 (CPU214) hay19.200 (CPU212) 001 19.200 010 9.600 b 011 4.800 100 2.400 101 1.200 b 110 600 111 300 Số bit truyền: d bit bit Kiểu kiểm tra (parity): p 00 Không kiểm tra 01 Kiểm tra chẵn (even) 10 Không kiểm tra P 11 Kiểm tra lẻ (Odd) f) Ngắt vào/ra: Thuộc nhóm tín hiệu báo ngắt vào/ là: - Tín hiệu báo ngắt có sườn lên sườn xuống cổng đầu vào - Tín hiệu báo ngắt đếm tốc độ cao - Tín hiệu báo ngắt cổng truyền xung g) Ngắt thời gian: Tín hiệu báo ngắt theo thời gian phát đặn theo chu kỳ thời gian Chu kỳ phát tín hiệu báo ngắt theo thời gian số nguyên khoảng 5ms÷255ms xác định giá trị SMB34, cho tín hiệu báo ngắt thời gian SMB35 cho tín hiệu báo ngắt thời gian ATCH: lệnh khai báo sử dụng chế độ ngắt với kiểu (hay mã hiệu) xác định toán hạng EVENT(byte) Chương trình xử lý ngắt tương ứng xác định tốn hạng INT(byte) lệnh Sau khai báo tín hiệu báo ngắt chế độ ngắt kích theo DTCH: Lệnh hủy bỏ chế độ ngắt khai báo sử dụng trước Kiểu (hay mã hiệu) xác định tốn hạng EVENT (byte) lệnh INT: Lệnh sử dụng để khai báo chương trình xử lý ngắt Nhãn chương trình xác định tốn hạng n lệnh INT http://www.ebook.edu.vn 338 Đồ án tốt nghiệp Cơ điện tử - K47 CRETI, RETI: lệnh kết thúc có điều liện khơng có điều kiện chương trình xử lý ngắt Lệnh kết thúc khơng điều kiện thường đặt cuối chương trình xử lý ngắt DISI: Lệnh hủy bỏ toàn cục chế độ ngắt khai báo sử dụng trước Lệnh có tác dụng treo tín hiệu báo ngắt lên không xử lý chúng, cho phép chúng ghi vào hàng chờ xử lý ENI: Lệnh khai báo tồn cúc chế độ ngắt kích hoạt lại tất chế độ ngắt bị hủy trước lệnh DISI 5.3.23 Sử dụng ngắt truyền thông a) Ghi liệu lên mạng Lệnh XMT làm việc với cổng truyền thông nối tiếp PLC lệnh ghi liệu lên mạng Toán hạng TABLE (VB, IB, QB, MB, SMB, *VD, *AC) lệnh xác định mảng liệu chuyển Toán hạng PORT xác định tên cổng truyền thông sử dụng b) Đọc liệu từ mạng Khi chế độ ngắt truyền thông kiểu khai báo chế độ truyền thông freeport phù hợp xác định SMB30 có liệu kiểu mạng, liệu chuyển vào ô nhớ SMB2 theo byte Khác với việc ghi liệu lên mạng, việc nhận liệu nên tiến hành chế độ ngắt truyền thông Mỗi nhận ký tự, hệ thống phát tín hiệu báo ngắt có mã hiệu Những ký tự nhận được hệ thống cất giữ SMB2 chuyển tới vùng mong muốn 5.3.24 Sử dụng đếm tốc độ cao a) Nguyên lý hoạt động đếm tốc độ cao HSC0: Bộ đếm HSC0 có cổng vào I0.0 Nó có chế độ làm việc đếm tiến đếm lùi số sườn lên tín hiệu đầu vào cổng I0.0 Chiều đếm tiến đếm lùi quy định trạng thái bit SM37.3 sau: đếm lùi theo sườn lên I0.0 đếm tiến theo sườn lên I0.0 Tần số đếm cực đại cho phép HSC0 2KHz HSC1 ( có CPU214): đếm linh hoạt, sử dụng bốn đầu vào I0.6, I0.7, I1.0, I1.1 với 12 chế độ làm việc khác nhau: Chế độ Mô tả làm việc Đếm tiến lùi sườn lên I0.6 Chiều đếm quy định SM47.3 Hoạt động HSC1 hoàn toàn điều khiển hệ thống (khơng có tín hiệu kích xóa từ bên ngồi) http://www.ebook.edu.vn 339 Đồ án tốt nghiệp Cơ điện tử - K47 Đếm tiến lùi sườn lên I0.6 Chiều đếm quy định SM47.3 HSC1 sử dụng I1.0 làm tín hiệu xóa (reset )từ bên ngồi Đếm tiến lùi sườn lên I0.6 Chiều đếm quy định SM47.3 HSC1 sử dụng I1.0 làm tín hiệu xóa (reset )từ bên ngồi; I1.1 làm tín hiệu khởi phát (start) Đếm tiến lùi sườn lên I0.6 Chiều đếm quy định cổng I0.7 Hoạt động HSC1 hoàn toàn điều khiển hệ thống (khơng có tín hiệu kích xóa từ bên ngồi) Đếm tiến lùi sườn lên I0.6 Chiều đếm quy định cổng I0.7 HSC1 sử dụng I1.0 làm tín hiệu xóa (reset )từ bên ngồi Đếm tiến lùi sườn lên I0.6 Chiều đếm quy định cổng I0.7 HSC1 sử dụng I1.0 làm tín hiệu xóa (reset )từ bên ngồi; I1.1 làm tín hiệu khởi phát (start) Đếm tiến theo sườn lên I0.6 đếm lùi theo sườn lên I0.7 Hoạt động HSC1 hoàn toàn điều khiển hệ thống (khơng có tín hiệu kích xóa từ bên ngoài) Đếm tiến theo sườn lên I0.6 đếm lùi theo sườn lên I0.7 HSC1 sử dụng I1.0 làm tín hiệu xóa (reset )từ bên Đếm tiến theo sườn lên I0.6 đếm lùi theo sườn lên I0.7 HSC1 sử dụng I1.0 làm tín hiệu xóa (reset )từ bên ngồi I1.1 làm tín hiệu khởi phát (start) Đếm số lần lệch trạng thái hai cổng vào I0.6 I0.7 tức kết phép tính logic XOR I0.6 I0.7 Hoạt động HSC1 hồn tồn điều khiển hệ thống (khơng có tín hiệu kích xóa từ bên ngồi) 10 Đếm số lần lệch trạng thái hai cổng vào I0.6 I0.7 tức kết phép tính logic XOR I0.6 I0.7 HSC1 sử dụng I1.0 làm tín hiệu xóa (reset )từ bên ngồi 11 Đếm số lần lệch trạng thái hai cổng vào I0.6 I0.7 tức kết phép tính logic XOR I0.6 I0.7 HSC1 sử dụng I1.0 làm tín hiệu xóa (reset )từ bên ngồi I1.1 làm tín hiệu khởi phát (start) HSC2 ( có CPU214): đếm linh hoạt, giống HSC1 chúng làm việc độc lập với nhau; thay sử dụng bốn đầu vào I0.6, I0.7, I1.0, I1.1 HSC2 sử dụng đầu vào I1.2, I1.3, I1.4, I1.5 với 12 chế độ làm việc khác nhau: Chế độ Mô tả làm việc Đếm tiến lùi sườn lên I1.2 Chiều đếm quy định SM57.3 Hoạt động HSC2 hoàn toàn điều khiển hệ http://www.ebook.edu.vn 340 Đồ án tốt nghiệp Cơ điện tử - K47 thống (khơng có tín hiệu kích xóa từ bên ngồi) Đếm tiến lùi sườn lên I1.2 Chiều đếm quy định SM57.3 HSC2 sử dụng I1.4 làm tín hiệu xóa (reset )từ bên ngồi Đếm tiến lùi sườn lên I1.2 Chiều đếm quy định SM57.3 HSC2 sử dụng I1.4 làm tín hiệu xóa (reset )từ bên ngồi; I1.5 làm tín hiệu khởi phát (start) Đếm tiến lùi sườn lên I1.2 Chiều đếm quy định cổng I1.3 Hoạt động HSC2 hoàn toàn điều khiển hệ thống (khơng có tín hiệu kích xóa từ bên ngồi) Đếm tiến lùi sườn lên I1.2 Chiều đếm quy định cổng I1.3 HSC2 sử dụng I1.4 làm tín hiệu xóa (reset )từ bên ngồi Đếm tiến lùi sườn lên I1.2 Chiều đếm quy định cổng I1.3 HSC2 sử dụng I1.4 làm tín hiệu xóa (reset )từ bên ngồi; I1.5 làm tín hiệu khởi phát (start) Đếm tiến theo sườn lên I1.2 đếm lùi theo sườn lên I1.3 Hoạt động HSC2 hoàn toàn điều khiển hệ thống (khơng có tín hiệu kích xóa từ bên ngoài) Đếm tiến theo sườn lên I1.2 đếm lùi theo sườn lên I1.3 HSC2 sử dụng I1.4 làm tín hiệu xóa (reset )từ bên Đếm tiến theo sườn lên I1.2 đếm lùi theo sườn lên I1.3 HSC2 sử dụng I1.4 làm tín hiệu xóa (reset )từ bên ngồi I1.5 làm tín hiệu khởi phát (start) Đếm số lần lệch trạng thái hai cổng vào I1.2 I1.3 tức kết phép tính logic XOR I1.2 I1.3 Hoạt động HSC2 hồn tồn điều khiển hệ thống (khơng có tín hiệu kích xóa từ bên ngồi) 10 Đếm số lần lệch trạng thái hai cổng vào I1.2 I1.3 tức kết phép tính logic XOR I1.2 I1.3 HSC2 sử dụng I1.4 làm tín hiệu xóa (reset )từ bên ngồi 11 Đếm số lần lệch trạng thái hai cổng vào I1.2 I1.3 tức kết phép tính logic XOR I1.2 I1.3 HSC2 sử dụng I1.4 làm tín hiệu xóa (reset )từ bên ngồi I1.5 làm tín hiệu khởi phát (start) b) Thủ tục khai báo sử dụng đếm tốc độ cao Khai báo sử dụng đếm HSC0, HSC1, HSC2 nên thực vòng quét đầu tiên, mà bit SM0.1 có giá trị Thủ tục tốt nên đựoc lập thành chương trình chương trình gọi vịng qt lệnh CALL http://www.ebook.edu.vn 341 Đồ án tốt nghiệp Cơ điện tử - K47 5.3.25 Sử dụng hàm phát xung tốc độ cao CPU 214 sử dụng hai cổng Q0.0 Q0.1 để phát dãy xung tần số cao tín hiệu điều xung theo độ rộng PTO dãy xung vng tuần hồn có chu kỳ số nguyên khoảng 250μs÷65.535μs từ 2sữ65.535s rng mi xung bng ẵ chu k ca dãy PWM dãy xung tuần hồn có chu kỳ số nguyên khoảng 250μs÷65.535μs từ 2μs÷65.535μs Khác với PTO, độ rộng xung quy định số nguyên nằm khoảng 0μs÷65.535μs 0ms÷65.535ms Nếu độ rộng xung quy định lớn chu kỳ PWM tín hiệu có giá trị logic 1, ngược lại có tín hiệu logic Lệnh PLS lệnh phát xung cổng Q0.0 Q0.1 theo cấu trúc định nghĩa byte điều khiển ô nhớ chu kỳ độ rộng Cổng xung phát định toán hạng x (0 cho Q0.0 choQ0.1) lệnh VI Chương trình điều khiển băng tải (dùng S7-200) Sơ đồ tín hiệu vào tương ứng với phận http://www.ebook.edu.vn 342 Đồ án tốt nghiệp Cơ điện tử - K47 Network khởi động động chiều(tác dụng làm xích truyển động) Động có tín hiệu đầu Q0.2 tín hiệu đầu vào I0.2 Network phơi đến cơng tắc hành trình1 trạng thái lưu vào biến nhớ M0.1trong thồi gian 2.5s(có đếm thời gian T37) Network3 cho thấy sau pallet chạm vào công tắc hành trình sau 2.5s(T37 có tín hiệu) lúc có tín hiệu đầu Q0.3 tương ứng vứi xi lanh gạt đẩy đưa pallet qua xích Và sau 0.5s( điều khiển T33) xi lanh gạt tự động rút Network4 cho thấy pallet chạm vào cơng tắc hành trình (tín hiệu I0.4) xilanh chặn 1(đầu Q0.4) đẩy giữ vị trí đẩy 5s http://www.ebook.edu.vn 343 Đồ án tốt nghiệp Cơ điện tử - K47 Network có tác dụng giống với network Tức pallet đến vị trí cơng tắc hành trình (I0.5) xilanh chặn (Q0.5) bắn giữ trạng thái 4s Network có tác dụng giống network Khi pallet chạm cơng tắc hành trình 4(I0.6)thì lưu trạng thái vào biến nhớ M2.1 Có T101 điều khiển thời gian(2.5s) Network làm nhiệm vụ đẩy xilanh gạt (Q0.6) sau 4s pallet chạm công tắc hành trình 4(I0.6) Và rút xi lanh vào sau 0.5s http://www.ebook.edu.vn 344