(Đồ án hcmute) mô hình điều khiển tay máy bốn trục dùng mạng servo

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 VÀ TỰ ĐỘNG HÓA MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỂN TAY MÁY BỐN TRỤC DÙNG MẠNG SERVO GVHD: ThS LÊ HOÀNG LÂM SVTH: NGUYỄN NGUYÊN HOÀNG MINH CAO THÀNH ĐẠT S K L0 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 01/2018 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỂN TAY MÁY BỐN TRỤC DÙNG MẠNG SERVO GVHD: ThS LÊ HOÀNG LÂM SVTH: NGUYỄN NGUYÊN HOÀNG MINH CAO THÀNH ĐẠT Tp Hồ Chí Minh, tháng 01/2018 LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, chúng em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn tận tình thầy Lê Hồng Lâm, Khoa Điện-Điện Tử Trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM Trong suốt thời gian thực đồ án thầy giành nhiều thời gian tâm huyết việc hướng dẫn chúng em Thầy cung cấp cho chúng em nhiều kiến thức kinh nghiệm thực tế chúng em thực đồ án Trong trình thực đồ án thầy ln định hướng, góp ý sửa chữa chổ sai giúp chúng em Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy, cô Khoa Điện-Điện Tử, thầy cô trường giảng dạy,giúp đỡ chúng em năm học qua Chính thầy cô xây dựng cho chúng em kiến thức tảng kiến thức chuyên môn để chúng em hồn thành đồ án cơng việc sau Cuối chúng em gởi lời cảm ơn đến anh chị trước, bạn bè, người thân trao đổi, truyền đạt kinh nghiệm luôn ủng hộ, động viên chúng em suốt trình thực đồ án Chúng em xin chân thành cảm ơn ! i CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ****** Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng 10 năm 2017 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên Sinh viên: Nguyễn Nguyên Hoàng Minh MSSV: 13151058 Cao Thành Đạt 13142378 Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa Lớp: 13151CLC Cơng nghệ kỹ thuật Điện – Điện tử 13142CLC Họ tên Giáo viên hướng dẫn: Th.S Lê Hoàng Lâm Ngày nhận đề tài : 9/2017 Ngày nộp đề tài 1/2018 Tên đề tài: Mơ hình điều khiển tay máy bốn trục dùng mạng servo Các số liệu, tài liệu ban đầu: - Nghiên cứu thiết kế cánh tay máy điều khiển servo - Tìm hiểu điều khiển Q Motion với servo - Tim hiểu Driver mạng Nội dung thực đề tài: - Tìm hiểu nguyên lý hoạt động cánh tay máy - Thiết kế thi cơng mơ hình - Viết chương trình điều khiển cho PLC - Kiểm tra điều chỉnh thông số để phù hợp với cánh tay máy - Thiết kế , lập trình hình HMI với điều khiển - Nhận xét kết luận Sản phẩm: - Mơ hình điều khiển tay máy bốn trục điều khiển mạng servo GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ii CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ****** PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên Sinh viên: Nguyễn Nguyên Hoàng Minh Cao Thành Đạt Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa Cơng nghệ kỹ thuật Điện – Điện tử MSSV: 13151058 13142378 Lớp: 13151CLC 13142CLC Tên đề tài: Mơ hình điều khiển tay máy bốn trục dùng mạng servo Họ tên Giáo viên hướng dẫn: Th.S Lê Hoàng Lâm NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? iii Đánh giá loại: Điểm:……………….(Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 20… Giáo viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) iv MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .i NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ii PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN iii MỤC LỤC v DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH viii DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU x CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề: 1.2 Nội dung nghiên cứu: 1.3 Phương pháp nghiên cứu: 1.4 Đối tượng nghiên cứu: 1.5 Kế hoạch nghiên cứu: CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Giới thiệu PLC MELSEC-Q Mitsubishi 2.2 Sơ lược hệ thống Servo 2.3 Các đối tượng sử dụng hệ thống 2.3.1 Bộ nguồn Q61P-A2 2.3.2 Module Q02HCPU (PLC CPU) 2.3.3 Module 173CPUN (Motion CPU) 2.3.4 Module I/O 2.3.4.1 Digital input module QX41 2.3.4.2 Digital input module QX40-S1 10 2.3.4.3 Digital output module QY41P 11 2.3.5 Giới thiệu động servo, encoder , Driver 12 2.3.5.1 Động servo 12 2.3.5.2 Encoder 15 2.3.5.3 Bộ điều khiển (Driver) 16 v 2.3.6 Các thiết bị hỗ trợ 19 2.3.6.1 Relay 19 2.3.6.2 Van điện từ 20 2.3.6.3 Các loại cảm biến: 21 CHƯƠNG 23 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM LẬP TRÌNH GX WORKS VÀ MT DEVELOPER 23 3.1 Giới thiệu phần mềm GX WORKS 23 3.2 Phương pháp lập trình 26 3.3 Các thiết bị dùng lập trình: 27 3.4 Các lệnh 27 3.4.1 Lệnh LD (load) 27 3.4.2 Lệnh LDI (Load Inverse) 27 3.4.3 Lệnh OUT 28 3.4.4 Lệnh SET 28 3.4.5 Lệnh RST (ReSet) 28 3.4.6 Lệnh PLS (Pulse) 29 3.4.7 Lệnh PLF (Pulse Falling) 29 3.4.8 Cài đặt Parameter cho PLC phần mềm GX Works 29 3.5 Giới tiệu phần mềm MT developer 31 3.5.1 Cài đặt hệ thống cho Q-motion 31 CHƯƠNG 36 THIẾT KẾ GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT 36 4.1 HMI dòng sản phẩm HMI GOT 1000 Mitsubishi 36 4.1.1 Giới thiệu HMI 36 4.1.2 HMI GOT 1000 GT 1055 36 4.1.3 Thông số kỹ thuật HMI GOT GT-1055 38 4.1.3.1 Giải thích tên gọi HMI GOT GT-1055 QSBD 38 4.1.3.2 Thơng số kích thước HMI GOT GT-1055 QSBD 38 4.1.3.3 Thông số nguồn cấp cho HMI GOT GT-1055 QSBD 40 4.1.3.4 Chi tiết mặt trước HMI GOT GT-1055 QSBD 41 4.1.3.5 Chi tiết mặt sau HMI GOT GT-1055 QSBD 42 vi 4.1.4 Cài đặt cho HMI GOT GT-1055 QSBD 43 4.1.4.1 4.1.5 Cài đặt thông số HMI 43 Kết nối với máy tính PLC 47 4.1.5.1 Kết nối với máy tính 47 4.1.5.2 Kết nối với PLC 47 4.2 Phần mềm GT deginer 49 4.2.1 Giới thiệu phần mềm GT designer 49 4.2.2 Hướng dẫn sử dụng, thiết kế giao diện HMI 50 4.2.2.1 Dùng GT Designer thíêt kế chương trình hình 50 4.2.2.2 Truyền thơng tin với GT Designer 52 4.2.2.3 Lập trình hình HMI GOT GT-1055 cho đề tài ứng dụng PLC vào điều khiển động Servo 55 CHƯƠNG 60 MƠ HÌNH VÀ THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN 60 5.1 Giới thiệu mơ hình 60 5.2 Kết nối phần cứng 62 5.1.1 Kết nối động servo với điều khiển (driver) 62 5.1.2 Kết nối Input/Output PLC mô hình 63 5.3 Lưu đồ điều khiển giám sát 65 5.4 Vận hành máy an toàn 66 5.5 Đánh giá nhận xét 67 5.5.1 Về kết cấu khí: 67 5.5.2 Về phần dây: 67 5.5.3 Về q trình hoạt động mơ hình: 67 CHƯƠNG 68 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 68 6.1 Kết luận 68 6.2 Hướng phát triển đề tài 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 PHỤ LỤC 70 vii DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH Hình 1: Sơ đồ ngun lý PLC Hình 2: Hệ thống servo Hình 3: Bộ nguồn Q61P Hình 4: Module PLC Q02HCPU Hình 5: Động servo MR-S 14 Hình 6: Cấu trúc encoder 15 Hình 7: Đĩa trịn encoder tuyệt đối 15 Hình 8: Đĩa tròn encoder tương đối 16 Hình 9: Vị trí lắp đặt điều khiển Melservo-J2M 17 Hình 10: Rơ le G6b-1174p-fd-us 19 Hình 11: Sơ đồ chân rơ le G6b-1174p-fd-us 20 Hình 12: Van điện từ 20 Hình 13: Van khí JELPC 4V210-08 21 Hình 14: Cảm biến tiệm cận 0712UF 22 Hình 15: Cảm biến quang ee-sx67 22 Hình 1: Logo phần mềm GX Works 23 Hình 2: Giao diện phần mềm 24 Hình 3: Chọn PLC series 24 Hình 4: Chọn PLC type 25 Hình 5: Giao diện lập trình Ladder 25 Hình 6: Thiết bị sử dụng PLC 29 Hình 7: Thiết lập vị trí ngõ vào ngõ 30 Hình 8: Cài đặt vùng nhớ M chung PLC CPU Motion CPU 30 Hình 9: Cài đặt vùng nhớ D chung PLC CPU Motion CPU 30 Hình 10: Lo go phần mềm MT Developer 31 Hình 11: Chọn số mô đun lắp đặt 32 Hình 12: Chia vùng nhớ 33 Hình 13: Giao diện hệ thống 33 Hình 14: Giao diện SSCNET 34 Hình 15: Cài đặt giá trị servo 34 Hình 16: Cài đặt thơng số cho servo 35 Hình 1: HMI GOT GT-1055QSBD (Mặt trước) 37 Hình 2: HMI GOT GT-1055QSBD (Mặt sau) 37 Hình 3: Thơng số kích thước hình HMI GOT GT-1055 39 Hình 4: Cấp nguồn cho HMI GOT GT-1055 40 Hình 5: Chi tiết mặt trước HMI GOT GT-1055 41 Hình 6: Chi tiết mặt sau HMI GOT GT-1055 42 Hình 7: Cách vào danh sách lệnh 43 Hình 8: Cáp truyền liệu tốc độ cao từ máy tính vào HMI qua cổng USB 47 Hình 9: Sơ đồ cáp kết nối HMI GT-1055 với PLC Q02HCPU 48 viii PHỤ LỤC CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN  Chương trình Home Return cho trục 70 71 72  Chương trình chạy Jog cho trục 73 74 75  Chương trình chạy tự động 76 77 78 79 80 81 82 83