TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Hiện nay, PLC chưa được ứng dụng rộng rãi trong đời sống và sản xuất, trong khi nhu cầu áp dụng các thành tựu khoa học kỹ thuật ngày càng cao Việc tích hợp PLC vào sản xuất không chỉ nâng cao chất lượng sản phẩm mà còn tối ưu hóa hiệu quả sử dụng thiết bị tự động Điều này không chỉ mang lại lợi ích cho các tổ chức cá nhân mà còn góp phần quan trọng vào công cuộc hiện đại hóa, thúc đẩy sự phát triển của đất nước và xã hội.
NỘI DUNG ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
- Nghiên cứu tổng quát về các dòng PLC hiện hành
Tìm hiểu và áp dụng các tập lệnh cơ bản của PLC Mitsubishi trong lập trình là rất quan trọng, đặc biệt khi giải quyết các bài toán thực tiễn Việc sử dụng ngôn ngữ lập trình ladder giúp lập trình viên dễ dàng hình dung và thực hiện các quy trình điều khiển tự động Chúng ta cần nắm vững các lệnh cơ bản để tối ưu hóa hiệu suất và độ chính xác trong các ứng dụng công nghiệp.
- Tìm hiểu được cấu tạo & nguyên tắc hoạt động của PLC
- Tìm hiểu cách thức giao tiếp, cách kết nối PLC với các thiết bị I/O căn bản: cảm biến, encoder,…
- Tìm hiểu phương thức cài đặt các thông số cơ bản cho biến tần trong điều khiển động cơ
1.2.1 Bài 1: PHÁT HIỆN LỖI CHIẾT RÓT
Lý do chọn đề 1 hệ thống phát hiện lỗi chiết rót
Hiện nay, với sự phát triển mạnh mẽ của công nghiệp hóa và cuộc cách mạng công nghiệp 4.0, ngành sản xuất đang chuyển mình từ lao động thủ công sang các dây chuyền sản xuất hiện đại với mức độ tự động hóa cao Việc tự động hóa không chỉ nâng cao năng suất lao động mà còn giảm thiểu lỗi sản phẩm trong quá trình sản xuất Kiểm tra và loại bỏ sản phẩm lỗi trước khi đưa ra thị trường là công đoạn quan trọng nhằm bảo vệ uy tín của sản phẩm và công ty, tránh mất lòng tin từ người tiêu dùng Để đáp ứng nhu cầu này, nhóm chúng tôi đã thiết kế và lập trình một dây chuyền kiểm tra, loại bỏ các chai dung dịch không đạt tiêu chuẩn, đồng thời thực hiện đóng gói theo yêu cầu Dây chuyền này có thể áp dụng cho nhiều loại hình nhà máy như sản xuất bia, nước ngọt, sữa, dược phẩm và thực phẩm đóng hộp.
Hệ thống kiểm tra dây chuyền chiết rót sản phẩm thuốc vào hộp nhựa kín được thiết kế để phát hiện các hộp thuốc bị lỗi, cụ thể là những hộp không được chiết rót đúng cách sau khi đã đóng nắp.
Khi nhấn nút START, hệ thống sẽ khởi động và băng tải bắt đầu hoạt động Nếu cảm biến phát hiện hộp thuốc lỗi, băng tải sẽ dừng lại để xilanh đẩy hộp lỗi ra ngoài Sau 1.5 giây, xilanh sẽ rút về và băng tải tiếp tục chạy Hệ thống cũng có khả năng dừng lại khi nhấn nút STOP hoặc khi đã đếm đủ số lượng hộp thuốc cần thiết.
1.2.2 Bài 2: GIA CÔNG THÉP HÌNH VUÔNG
Lí do chọn đề 1 hệ thống gia công thép
Với sự phát triển của ngành xây dựng và nhu cầu về cơ sở hạ tầng, việc định hình thanh thép cốt bê tông ngày càng trở nên quan trọng Hiện nay, cốt bê tông thường được sản xuất tại nhà máy và vận chuyển đến công trình, dẫn đến chi phí cao và thời gian thi công kéo dài Đối với xây dựng nhà dân, công nhân thường phải định hình cốt bê tông bằng tay, gây lãng phí nguyên liệu và ảnh hưởng đến an toàn lao động Để nâng cao chất lượng và năng suất, nhóm chúng tôi đã thiết kế một hệ thống định hình thép cốt bê tông gọn nhẹ, dễ di chuyển và lắp đặt Hệ thống này có khả năng sản xuất cốt thép theo yêu cầu với độ chính xác milimét, sử dụng công nghệ tiết kiệm điện và nguyên liệu, từ đó giảm thời gian thi công và tiết kiệm chi phí cho các dự án xây dựng.
Quá trình chế biến thanh thép bắt đầu khi thanh thép được đưa vào máy động cơ quay, đưa thép vào vị trí với độ dài cài đặt trước Piston thanh chốt sẽ đi ra, sau đó piston uốn sẽ hoạt động để uốn thanh thép và giữ trong 5 giây Tiếp theo, piston thanh chốt và piston uốn sẽ trở về động cơ quay, tiếp tục quá trình cho đến khi thanh thép đạt hình vuông Khi thanh thép đã đủ độ dài, piston dao sẽ cắt thanh thép và đi lên Nếu nút dừng được nhấn, quy trình sẽ kết thúc; nếu không, quy trình sẽ tiếp tục diễn ra.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
TỔNG QUAN VỀ PLC NÓI CHUNG VÀ MITSUBISHI FX5U NÓI RIÊNG 12
Bộ điều khiển logic khả trình (PLC) là thiết bị điện tử bán dẫn, thực hiện các hàm điều khiển logic thông qua chương trình, thay thế cho các mạch logic truyền thống sử dụng rơ le.
PLC, hay Bộ điều khiển lập trình, là một hệ vi xử lý được thiết kế giống như máy tính số, sử dụng ngôn ngữ lập trình thân thiện với người dùng Nó được áp dụng trong các bài toán điều khiển logic, với hạt nhân là bộ vi xử lý thực hiện các phép tính số học và logic, cùng với các thành phần như bộ nhớ và các cổng vào/ra.
PLC là thiết bị quan trọng trong dây chuyền sản xuất, tích hợp với hệ thống điều khiển để quản lý trực tiếp các quy trình kỹ thuật Chúng hoạt động hiệu quả trong môi trường khắc nghiệt, bao gồm nhiệt độ cao và độ ẩm lớn, đồng thời yêu cầu hoạt động liên tục Được thiết kế với tiêu chuẩn đặc biệt về độ bền và tính module hóa cao, PLC cũng sử dụng ngôn ngữ lập trình thân thiện với người vận hành, đảm bảo dễ dàng sử dụng và bảo trì.
PLC là thiết bị điều khiển quan trọng trong sản xuất, gần gũi với các thiết bị và cơ cấu chấp hành Các PLC hiện đại hiện nay không chỉ thực hiện chức năng điều khiển mà còn tích hợp khả năng xử lý thông minh, quản lý dữ liệu và mở rộng chức năng xử lý ngắt Ngoài ra, PLC còn đảm nhận vai trò thu thập và xử lý dữ liệu trong hệ thống SCADA, đồng thời là một phần thiết yếu trong các hệ thống điều khiển phân tán (DCS) Do đó, từ góc độ hệ thống, PLC là thành phần cơ bản của hệ thống điều khiển.
PLC bao gồm phần cứng và phần mềm, với phần cứng là các thiết bị vật lý như nguồn cung cấp, CPU, module vào/ra và thiết bị phụ trợ, tạo thành cấu hình hệ thống Phần mềm gồm hệ điều hành do nhà sản xuất cung cấp và chương trình ứng dụng do người sử dụng lập bằng ngôn ngữ lập trình của PLC để thực hiện các thuật toán điều khiển Mối liên hệ giữa phần cứng và phần mềm là chặt chẽ; chương trình ứng dụng phải được thiết lập dựa trên cấu hình vật lý cụ thể, và hệ thống chỉ có thể thực hiện đúng thuật toán nếu chương trình được thiết kế phù hợp với cấu hình đó.
Tính ưu việt của PLC.
- Việc sử dụng PLC thay thế các bộ điều khiển logic nối dây đem lại các lợi ích căn bản.
Bộ điều khiển logic nối dây có đặc điểm chung là các phần tử logic vật lý, thực hiện hàm điều khiển thông qua sơ đồ nối dây dẫn Hệ thống này chỉ có thể thực hiện một hàm điều khiển nhất định, và để thay đổi hàm điều khiển, cần phải thay đổi cấu trúc hệ thống, điều này thể hiện tính không mềm dẻo của nó Đối với các hệ phức tạp với nhiều phần tử, tính không mềm dẻo trở thành một nhược điểm lớn Tuy nhiên, bộ điều khiển logic nối dây lại có ưu điểm cho các hệ đơn giản, ít phần tử và công suất lớn.
- Đặc điểm của PLC là các phần tử logic được định nghĩa bằng chương trình và thực hiện hàm điều khiển bằng chương trình (hình dưới).
Hình 1: SƠ ĐỒ HỆ ĐIỀU KHIỂN LOGIC DÙNG PLC
Trong sơ đồ điều khiển, các module vào và module ra kết nối với các phần tử logic bên ngoài, trong khi chương trình điều khiển được lưu trữ trong bộ nhớ PLC thực hiện tuần tự các lệnh của chương trình để điều khiển thiết bị, tương tự như sơ đồ điều khiển kiểu nối dây.
PLC đã thay thế các mạch logic nối dây bằng mạch logic lập trình được, cho phép cắt, chèn và thêm các phần tử một cách dễ dàng Việc thay đổi tham số điều khiển và chương trình điều khiển thường xuyên xảy ra khi có sự thay đổi về sản phẩm hoặc công nghệ Với hệ thống điều khiển logic sử dụng PLC, cùng một cấu trúc vật lý có thể thực hiện nhiều hàm điều khiển khác nhau, tùy thuộc vào chương trình được lập trình.
PLC có tính mềm dẻo cao, cho phép thay đổi hàm điều khiển mà không cần thay đổi cấu trúc hệ thống, giúp tối ưu hiệu quả trong các hệ phức tạp Ưu điểm của PLC bao gồm hoạt động tin cậy, tiêu thụ năng lượng thấp, khả năng mở rộng dễ dàng và chuyển giao công nghệ nhanh chóng hơn so với hệ logic nối dây Tuy nhiên, PLC có hạn chế về tốc độ tác động và chỉ thích hợp cho các tín hiệu điều khiển công suất nhỏ Một điểm mạnh quan trọng của PLC là khả năng mô phỏng trong khảo sát và thiết kế hệ thống, cùng với chức năng truyền thông cho phép kết nối với các bộ điều khiển khác, hệ thống máy tính và điều khiển, phục vụ cho các chức năng điều khiển quá trình, điều khiển phân tán, thu thập dữ liệu và giao diện máy-người.
Hình 4: PLC SIEMENS 2.1.3 CẤU TRÚC BÊN TRONG
The fundamental components of a PLC (Programmable Logic Controller) include the Central Processing Unit (CPU), input/output modules, the Power Supply Unit (PSU), and the programming device.
Chương trình được lập trình trên thiết bị và nạp vào bộ nhớ của PLC, trong đó các module vào/ra (I/O) kết nối PLC với thiết bị bên ngoài (thiết bị trường) Các cổng vào có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ các thiết bị như phím bấm, công tắc hành trình và cảm biến, sau đó chuyển đổi thành dữ liệu Ngược lại, các module ra kết nối PLC với các thiết bị đầu ra, chuyển đổi dữ liệu thành tín hiệu điều khiển cho các cơ cấu chấp hành như rơ le và van Sơ đồ kết nối giữa các thiết bị vào/ra và module vào/ra được trình bày rõ ràng.
Hình 5: SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CỦA PLC
Cổng vào/ra trong PLC được chia thành hai loại: cố định và module hóa Loại cố định thường được sử dụng cho các PLC cỡ nhỏ, với cổng gắn cố định vào khối CPU, giúp tiết kiệm chi phí nhưng hạn chế khả năng mở rộng Ngược lại, loại module hóa là cấu trúc tiêu chuẩn cho hầu hết các PLC, cho phép tháo lắp và thay đổi vị trí các module vào/ra dễ dàng trên các khe cắm và rãnh Cấu trúc này tạo thành bảng mạch Bus, cho phép lắp đặt các khối nguồn, CPU, module vào/ra và module mở rộng, đồng thời thực hiện trao đổi thông tin hiệu quả.
Hình 6: SƠ ĐỒ MODULE VÀO SƠ ĐỒ MODULE RA
Khối nguồn cung cấp nguồn một chiều cho các khối lắp đặt vào bảng mạch Bus, với công suất được chọn dựa trên cấu hình hệ thống Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp, nguồn cung cấp này không tương thích với các thiết bị trường, dẫn đến việc các thiết bị này thường phải sử dụng nguồn ngoài riêng.
Khối CPU đóng vai trò là bộ não của PLC, với hạt nhân là bộ vi xử lý quyết định tính chất và khả năng của PLC, bao gồm tốc độ xử lý và khả năng quản lý quá trình vào/ra CPU thực hiện chương trình lưu trữ trong bộ nhớ chương trình, đưa ra quyết định và trao đổi thông tin với bên ngoài thông qua các cổng vào/ra.
Nguyên tắc hoạt động cơ bản của PLC dựa trên vòng quét chương trình, trong đó mỗi vòng quét (Scan Cycle) bao gồm ba giai đoạn chính Những giai đoạn này được mô tả chi tiết trong hình minh họa bên dưới.
Hình 7: SƠ ĐỒ VÒNG QUÉT THỰC HIỆN CHƯƠNG TRÌNH CỦA PLC
- Ở giai đoạn thứ nhất, PLC đọc trạng thái tín hiệu ở các module vào, gửi vào vùng đầu vào để làm dữ liệu thực hiện chương trình.
TỔNG QUAN BIẾN TẦN
Lập trình PLC trên máy tính PC thông thường yêu cầu cài đặt phần mềm do nhà sản xuất PLC thiết kế và bảo vệ bản quyền Các phần mềm này cho phép người dùng lập trình nhiều loại chương trình khác nhau, đồng thời theo dõi quá trình lập trình (Off-line) và quan sát hoạt động của PLC (On-Line) Một máy tính PC có thể cài đặt nhiều phần mềm lập trình từ các hãng khác nhau, giúp tương tác với các PLC của nhiều thương hiệu Nhờ vào những ưu điểm này, phương pháp lập trình PLC trên PC được áp dụng rộng rãi trên toàn cầu.
Biến tần là thiết bị chuyển đổi dòng điện xoay chiều từ tần số này sang tần số khác một cách linh hoạt và có thể điều chỉnh được.
Biến tần là thiết bị điều chỉnh tần số dòng điện cung cấp cho cuộn dây trong động cơ, cho phép kiểm soát tốc độ động cơ một cách vô cấp mà không cần hộp số cơ khí Thiết bị này sử dụng linh kiện bán dẫn để điều khiển dòng điện, tạo ra từ trường xoay giúp quay động cơ hiệu quả.
Có nhiều loại biến tần như biến tần AC, DC, 1 pha 220V, 3 pha 220V và 3 pha 380V Ngoài các dòng biến tần đa năng, còn có các biến tần chuyên dụng như biến tần cho bơm, quạt, nâng hạ, cẩu trục, thang máy và hệ thống điều hòa.
Tại sao phải sử dụng biến tần
- Trước tiên nếu muốn hiểu rõ hơn e đưa vào đây công thức đã được chứng minh sẵn( công thức về động cơ xoay chiều)
- Nhìn vào công thức trước tiên chúng ta thấy được 3 cách thayy dổi tốc độ động cơ
1 Thay đổi số cực động cơ
2 Thay đổi hệ số trượt
3 Thay đổi tần số f của đầu vào
- Trong đó 2 phương pháp đầu khó thực hiện và không mang lại hiệu quả cao
Phương pháp thay đổi tốc độ động cơ bằng cách điều chỉnh tần số qua biến tần là phương pháp hiệu quả nhất hiện nay Biến tần cho phép thay đổi tần số nguồn cung cấp cho động cơ, từ đó điều chỉnh tốc độ hoạt động của động cơ một cách linh hoạt Ưu điểm của phương pháp này là dải tần số điều khiển rộng, hiệu quả cao và khả năng thích ứng tốt với nhiều ứng dụng khác nhau.
Mỗi động cơ đều có giới hạn Udm, và việc điều chỉnh vượt quá giới hạn này sẽ dẫn đến tình trạng quá áp, gây hư hỏng cho động cơ Do đó, việc làm này không chỉ không thực tế mà còn không hiệu quả.
Biến tần là thiết bị chuyển đổi điện áp đầu vào có tần số cố định thành điện áp có tần số thay đổi, giúp điều khiển tốc độ động cơ Các bộ phận chính của biến tần bao gồm bộ chỉnh lưu, bộ lọc, bộ nghịch lưu IGBT và mạch điều khiển Ngoài ra, biến tần còn được trang bị các bộ phận bổ sung như bộ điện kháng xoay chiều, bộ điện kháng một chiều, điện trở hãm, bàn phím, màn hình hiển thị và module truyền thông.
Lợi ích của việc dùng biến tần
- Dễ ràng thay đổi tốc độ động cơ, đảo chiều quay động cơ.
- Giảm dòng khởi động so với phương pháp khởi động trực tiếp, khởi động sao- tam giác nên không gây ra sụt áp hoặc khó khởi động
Quá trình khởi động động cơ thông qua biến tần với tốc độ thấp giúp giảm tải đột ngột, bảo vệ các bộ phận cơ khí và ổ trục, từ đó tăng tuổi thọ cho động cơ.
- Tiết kiệm năng lượng đáng kể so với phương pháp chạy động cơ trực tiếp.
- Biến tần thường có hệ thống điện tử bảo vệ quá dòng, bảo vệ quá áp và thấp áp, tạo ra một hệ thống an toàn khi vận hành.
Nguyên lý hoạt động của chuyển đổi nghịch lưu qua diode và tụ điện giúp giảm công suất phản kháng từ động cơ, dẫn đến việc giảm đáng kể dòng điện trong quá trình hoạt động Điều này không chỉ tiết kiệm chi phí lắp đặt tụ bù mà còn giảm thiểu hao hụt điện năng trên đường dây.
- Biến tần được tích hợp các module truyền thông giúp cho việc điều khiển và giám sát từ trung tâm rất dễ dàng.
2.1.3 BIẾN TẦN MITSUBISHI FR_E500( NÓI RIÊNG)
Nhóm e đã chọn biến tần FR_E500 cho dự án của mình do động cơ sử dụng có công suất không quá lớn, phù hợp với yêu cầu của bài.
1 động cơ nên công suất định mức nằm trong phạm vi cho phép của FR_E500( 0.1- 7,5kW)
- Động cơ chúng em chọn trong bài là dộng cơ 3 xoay chiều 3 pha 380VAC nên cũng phù hợp với biến tần có điện áp định mức 220V-400V của biến tần
Nguyên lý hoạt động của FR_E500
Chay thuan Chay nghich Cap toc do 1 Cap toc do 2 Cap toc do 3
Cài đặt thông số biến tần FR_E500
Biến tần FR-E500 cho phép thay đổi thông số chỉ khi sử dụng keypad PU Để chuyển từ chế độ chạy lệnh ngoài sang chế độ PU, cần cài đặt thông số P.79 = 1 Quy trình thay đổi thông số cho biến tần Mitsubishi E500 được minh họa trong hình bên dưới.
Hình 14: QUY TRÌNH CÀI ĐẶT BIẾN TẦN FR-E500
Nhóm thông số cơ bản cài biến tần FR_E500
Thông số Giá trị mặc định Chức năng
P.1 120 Hz Tần số ngỏ ra lớn nhất
P.2 0 Hz Tần số ngỏ ra nhỏ nhất
P.3 60 Hz Tần số cơ bản
P.4 60 Hz Cấp tốc độ cao khi đóng công tắc RH
P.5 30 Hz Cấp tốc độ trung bình khi đóng công tắc RM
P.6 10 Hz Cấp tốc độ thấp khi đóng công tắc RL
P.7 5s or 10s Thời gian tăng tốc đến giá trị đặt P.8 5s or 10s Thời gian giảm tốc đến giá trị đặt
P.9 Tùy loại biến tần Dòng điện dùng để bảo vệ quá tải, chức năng này hoạt động như một relay nhiệt.
P.15 5 Tần số thử máy (Jog)
P.16 0,5s Thời gian tăng tốc và giảm tốc khi chạy chế độ nhấp thử
P.24 X Cài tần số cho cấp tốc độ 4
P.25 X Cài tần số cho cấp tốc độ 5
P.26 X Cài tần số cho cấp tốc độ 6
P.27 X Cài tần số cho cấp tốc độ 7
Bảng 1: NHÓM THÔNG SỐ CÀI ĐẶT BIẾN TẦN CƠ BẢN
Thông số Giá trị mặc định Chức năng
Thông số này liên quan đến đặt tính nhiệt của động cơ cho chức năng bảo vệ quá dòng 0,100: Động cơ tiêu chuẩn
1, 101: Động cơ của hãng Mitsubishi
P.80 X Công suất định mức của động cơ từ 0,1 – 7,5 kW
P.82 X Dòng điện kích từ của động cơ (A)
P.83 200/400V Điện áp định mức của động cơ (V)
P.84 60 Hz Tần số định mức của động cơ (Hz)
Bảng 2: NHÓM THÔNG SỐ ĐỘNG CƠ
NHÓ M CHỨ C NĂN G NGÕ VÀO VÀ
Giá trị mặc định Chức năng ông số
P.22 150% Mức bảo vệ quá tải khi biến tần đang hoạt động
Lựa chọn ngăn chặn đảo chiều quay động cơ là một thông số quan trọng giúp bảo vệ động cơ và các cơ cấu cơ khí, ngăn chặn việc động cơ quay theo chiều ngược lại.
0: Cho phép quay cả hai chiều 1: Không cho phép quay chiều nghịch 2: Không cho phép quay chiều thuận
P.150 150% Mức phát hiện dòng ngỏ ra sẽ thực hiện bảo vệ biến tần tại mọi thời điểm.
Ngoài ra có thể dùng trực tiếp biến tần FR_E500 bằng công tắc biến trở ngoài
Hình 15: VÍ DỤ ĐIỀU KHIỂN BIẾN TẦN FR_E500 BẰNG CÔNG TẮC BIẾN TRỞ
- Cài đặt các thông số cần thiết:
Thông số chỉ được thay đổi khi biến tần ở chế độ vận hành trên keypad PU, cài P.79
Khi điều khiển bằng biến trở, cần để các chân RH, RM, RL hở Điều này là do ngõ vào điều khiển tần số thông qua công tắc cấp tốc độ có mức độ ưu tiên cao hơn so với ngõ vào tương tự.
+ P.79 = 2 cố định điều khiển biến tần bằng công tắc, biến trở ngoài đèn EXT sáng.
+ P.1 = 50 Hz tần số ngỏ ra lớn nhất
Bảng 4: BẢNG THÔNG SỐ BẢO VỆ
+ P.7 = 5s thời gian tăng tốc + P.8 = 5s thời gian giảm tốc
2.3 TỔNG QUAN VỀ CẢM BIẾN SỬ DỤNG
2.3.1 CẢM BIẾN SỬ DỤNG TRONG BÀI 1
- Cảm biến tiệm cận điện dung
Hình 16: CẢM BIẾN TIỆM CẬN ĐIỆN DUNG
- Cấu tạo cảm biến tiệm cận điện dung
Cảm biến( các bản cực cách điện) Mạch dao động.
Bộ phát hiện (cảm nhận) Mạch đầu ra.
- Nguyên lý hoạt động của cảm biến tiệm cận điện dung
Cảm biến tiệm cận điện dung hoạt động dựa trên sự thay đổi điện dung C của các bản cực khi có vật thể đi qua vùng nhạy Nguyên lý hoạt động của nó là đánh giá sự thay đổi điện dung của tụ điện, mà phụ thuộc vào khoảng cách, kích thước và hằng số điện môi của vật liệu Bên trong cảm biến có mạch nguồn DC tạo dao động, giúp cảm biến dòng đưa ra một dòng điện tỷ lệ với khoảng cách giữa hai tấm cực.
- Cảm biến quang điện Hình bên dưới cho chúng ta thấy nguyên lý của sensor quang
Bộ phát tạo ra chùm sáng thấy hoặc không thấy dùng LED hoặc laser diode
Bộ thu sử dụng photodiode hoặc phototransistor
Khi lắp đặt cảm biến, cần chú ý đến sự đối xứng và thẳng hàng để đảm bảo độ tin cậy cao và khả năng phát hiện xa Cảm biến này không bị ảnh hưởng bởi bề mặt của đối tượng Để giải quyết vấn đề này, người ta đã phát triển cảm biến sử dụng bộ phát và thu chung với nhau.
TỔNG QUAN MÀN HÌNH SỬ DỤNG CHO CẢ 2 BÀI
3.1 ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN BÀI 1 KIỂM TRA HÀNG HÓA
3.1.1 MÔ HÌNH THIẾT KẾ PHẦN CỨNG TRONG SOLIDWORKS
Hình19: MÔ HÌNH PHẦN CỨNG THIẾT KẾ TRONG SOLIDWORKS BÀI 1
LẬP TRÌNH ỨNG DỤNG PLC FX5U
ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN BÀI 1 KIỂM TRA HÀNG HÓA
3.1.1 MÔ HÌNH THIẾT KẾ PHẦN CỨNG TRONG SOLIDWORKS
Hình19: MÔ HÌNH PHẦN CỨNG THIẾT KẾ TRONG SOLIDWORKS BÀI 1
3.1.2 QUY TRÌNH HOẠT ĐỘNG BÀI 1 PHÁT HIỆN LỖI CHIẾT RÓT
Chai dung dịch được chuyển từ công đoạn sản xuất trước qua băng tải, với số lượng sản phẩm được nhập từ màn hình HMI vào PLC Các cảm biến sẽ phát hiện chai không chứa dung dịch và tự động loại bỏ chúng khỏi băng tải Những sản phẩm đạt yêu cầu sẽ được đóng gói vào thùng chứa cuối băng tải, trong khi số lượng sản phẩm đạt và không đạt yêu cầu sẽ được đếm bằng các cảm biến quang điện.
Quy trình sản xuất được lập trình theo phương pháp tuần tự, với các sản phẩm được chuyển qua băng tải cách nhau đều đặn Khi công tắc X5 ở chế độ Auto, người vận hành nhập số lượng sản phẩm vào PLC qua màn hình HMI GOT 1455, dữ liệu được truyền vào thanh ghi D2 thông qua rơle SM400 Nhấn nút Start (X6) kích rơ le M1, đảm bảo băng tải không bị chặn bởi piston Tiếp điểm M1 và cảm biến phát hiện hàng (X0) điều khiển rơ le M2 để chạy băng tải Cảm biến điện dung kiểm tra chai có chất lỏng; nếu không có lỗi, sản phẩm sẽ rơi vào thùng chứa Cảm biến quang điện (X4) đếm số sản phẩm rơi và lưu vào thanh ghi D4 để so sánh với giá trị nhập Nếu số lượng chưa đạt, băng tải tiếp tục chạy; nếu đạt, rơ le M6 ngắt M2, dừng băng tải, và kích timer T2 để tạo độ trễ 3 giây Sau đó, M6 ngắt và M1 đóng lại, hệ thống tiếp tục quy trình Xilanh khí nén loại bỏ sản phẩm lỗi được bố trí cách cảm biến 4 sản phẩm; khi phát hiện chai không có chất lỏng, rơ le M3 được kích để xác định vị trí sản phẩm lỗi qua cảm biến quang điện (X2) và tăng giá trị trong thanh ghi D0.
Khi sản phẩm lỗi được phát hiện, rơle M4 dừng băng tải và kích hoạt Y4 để piston loại bỏ sản phẩm lỗi khỏi dây chuyền Sau 1,5 giây delay từ cảm biến bên ngoài, M5 sẽ ngắt M4 và kích Y5 cho piston đi vào, đồng thời khởi động lại băng tải Điểm tiếp xúc thường hở của M5 sẽ xóa thanh ghi D0 để chuẩn bị cho chu trình tiếp theo Số lượng sản phẩm lỗi được đếm bởi cảm biến X3, và khi sản phẩm rơi khỏi băng tải, cảm biến này sẽ tác động ngắt M3, tăng số lượng sản phẩm lỗi lên 1 Nút nhấn Stop X7 có chức năng ngắt chương trình, trong khi Y6 và Y7 là đèn báo chế độ tự động và điều khiển bằng tay Các đèn Y11 và Y12 báo trạng thái ON/OFF của các ngõ ra Các công tắc X11, X12, và X13 cho phép vận hành hệ thống bằng tay, trong khi nút dừng khẩn cấp (E-Stop) X10 sẽ ngắt toàn bộ rơle và các ngõ ra khi xảy ra tình huống khẩn cấp.
- PLC FX5u-48MR của Mitsubishi.
- Cảm biến quang phản xạ qua gương (PNP) : Là loại cảm biến phát hiện vật thể ở khoảng cách 4-5m tác động nhanh, chính xác Dễ dàng lắp đặt
- Cảm biến tiệm cận điện dung ON-OFF(PNP).
Cảm biến từ piston CS1-J PNP là thiết bị lý tưởng để xác định hành trình của piston, nhờ vào thiết kế tích hợp nam châm di chuyển bên trong Với khả năng tác động chính xác, cảm biến này đảm bảo hiệu suất tối ưu trong quá trình hoạt động.
- Nút start (NO)Nút Stop (NC)
- Sử dụng rơle K1 để điều khiển động cơ băng tải.
- Xilanh đẩy bỏ hộp lỗi điểu khiển bởi Van 5/2 với 2 cuộn solenoid
X0: Cảm biến cuối quy trình trước Y1: Băng tải.
X1: Cảm biến phát hiện hàng lỗi Y4: Piston đi ra.
X2: Cảm biến đếm vị trí hàng lỗi Y5: Piston đi vào.
X3: Cảm biến đếm hàng lỗi Y6: Đèn auto.
X4: Cảm biến đếm hàng tốt Y7:Đèn manual.
X5: Công tắc Auto/ manual Y11: Đèn ON.
X6: Nút nhấn Start Y12: Đèn OFF.
X10: Nút nhấn dừng khẩn cấp.
X11: Công tắc control băng tải.
X12: Công tắc control Piston đẩy ra.
X13:Công tắc control Piston đẩy vào.
X14: Cảm biến từ piston phía trong.
X15: Cảm biến từ piston phía ngoài.
Bảng 5: BẢNG CÁC NGÕ VÀO RA MÔ HÌNH BÀI 1
3.1.3 SƠ ĐỒ KẾT NỐI PHẦN CỨNG BÀI 1
Control băng tải Piston đi ra
Cảm biến đếm SP lỗi
Cảm biến từ piston +24v trong
Cảm biến từ piston +24v ngoài
Hình 20: SƠ ĐỒ KẾT NỐI PHẦN CỨNG THIẾT KẾ TRÊN PHẦN MỀM VISIO BÀI 1
3.1.4 LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT BÀI 1
PISTON ĐẨY SP LỖI RA
NHÂP SỐ LƯỢNG SẢN PHẨM ĐÓNG GÓI
Hình 21: LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT BÀI 1
3.1.5 CODE BÀI 1 VIẾT TRONG PHẦN MỀM GX WORKS3
ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN BÀI 2 HỆ THỐNG GIA CÔNG SẮT THEO Ý MUỐN
3.2.1 MÔ HÌNH THIẾT KẾ PHẦN CỨNG TRONG SOLIDWORKS
Hình 23: MÔ HÌNH PHẦN CỨNG THIẾT KẾ TRONG SOLIDWORK BÀI 2
3.2.2 QUY TRÌNH HOẠT ĐỘNG BÀI 2 MÁY GIA CÔNG THÉP
Quy trình hoạt động ở chế độ auto.
Thanh thép được đưa vào máy động cơ quay, nơi nó được định vị với độ dài cài đặt trước Piston thanh chốt di chuyển ra sau, sau đó piston uốn hoạt động để uốn thanh thép và giữ trong 5 giây Sau đó, cả piston thanh chốt và piston uốn quay trở lại động cơ, tiếp tục quy trình cho đến khi thanh thép đạt hình vuông Khi thanh thép đã đủ độ dài, piston dao sẽ hạ xuống cắt thanh thép rồi quay lên Nếu nút stop được nhấn, quy trình sẽ kết thúc; nếu không, quy trình sẽ tiếp tục diễn ra.
- Encoder 500xung/vòng( 1mm/1 Xung)
- Cảm biến kim loại PNP
- 1 Piston khí nén tự phục hồi
Thông số cài đặt biến tần
- Pr.79 = 3 : biến tần điều khiến bằng nút nhấn ngoài tần số được cái đặt bằng bảng điều khiển biến tần.
- Pr.80 : Cài thông số công suất động cơ.
- Pr.84: Tần số định mức động cơ.
- Pr.7: Thời gian tăng tốc.
- Pr.8 = 0 : Thời gian giảm tốc.
- Pr.1: Tần số ngõ ra cao nhất.
- Pr.2: Tần số ngõ ra thấp nhất.
- Pr.72: tần số PWM biến tần
- Pr.150: Bảo vệ quá dòng động cơ.
- Pr.22: Bảo vệ quá dòng khi đang hoạt động.
- Pr.251: Bật bảo vệ mất pha.
X1 Cảm biến kim loại Y1 STR
X2 Công tắt hành trì ngoài Piston 1 Y6 Van Piston 1 đi ra X3 Công tắt hành trì trong Piston 1 Y7 Van Piston 1 đi vào
X4 Công tắt hành trì ngoài Piston 2 Y1
X5 Công tắt hành trì trong Piston 2 Y1
X6 Công tắt hành trì ngoài Piston 3 Y1
6 Nút nhấn PISTON 2X1 Nút nhấn PISTON 3
Bảng 6: BẢNG CÁC NGÕ VÀO RA MÔ HÌNH BÀI 2
3.2.3 SƠ ĐỒ KẾT NỐI PHẦN CỨNG BÀI 2
Cảm biến Kim loại PNP
Emergency STOP Maunal/Auto MOTOR STF
PISTON 1 NGOAI PISTON 1 TRONG PISTON 2 NGOAI PISTON 2 TRONG
Hình 24: SƠ ĐỒ KẾT NỐI VẼ TRÊN PHẦN MỀM VISIO MÔ HÌNH BÀI 2
3.2.4 LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT BÀI 2
Piston uốn đi ra (SET Y4)
Piston uốn đi vào (RST Y4)
Bật Đèn Auto Bật Đèn Stop
Hình 25: LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT MÔ HÌNH MÔ PHỎNG 2
3.2.5 CODE BÀI 2 VIẾT TRONG PHẦN MỀM GX WORKS3
Cài đặt High Speed Counter