HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN GVHD: Th.S LÊ HOÀNG LÂM SVTH: Trang 3 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT
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 ĐỒNG BỘ TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ TRONG MÁY ĐỘT LỖ TỐC ĐỘ CAO GVHD: ThS LÊ HOÀNG LÂM SVTH : NGUYỄN CƠNG NGOAN NGUYỄN THANH SƠN SKL011417 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07/2023 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỒNG BỘ TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ TRONG MÁY ĐỘT LỖ TỐC ĐỘ CAO GVHD: Th.S LÊ HOÀNG LÂM SVTH: Nguyễn Công Quang - 19151274 Nguyễn Thanh Sơn - 19151027 Khóa: 2019 Ngành: Cơng nghệ kỹ thuật điều khiển tự động hóa TP Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2023 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỒNG BỘ TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ TRONG MÁY ĐỘT LỖ TỐC ĐỘ CAO Ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động Hóa Sinh viên: NGUYỄN CÔNG QUANG MSSV: 19151274 NGUYỄN THANH SƠN MSSV: 19151027 Hướng dẫn: Th.S LÊ HỒNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH – 07/2023 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ VIỆT NAM BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC o0o -Tp HCM, ngày tháng năm NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: NGUYỄN CÔNG QUANG MSSV: 19151274 Họ tên sinh viên 2: NGUYỄN THANH SƠN MSSV: 19151027 Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa Hệ đào tạo: Đại học quy Khóa: 2019 – 2023 Lớp: 191512A I TÊN ĐỀ TÀI: ĐỒNG BỘ TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ TRONG MÁY ĐỘT LỖ TỐC ĐỘ CAO II NHIỆM VỤ Các số liệu ban đầu: - Tìm hiểu động servo cách điều khiển - Tìm hiểu động servo driver MR-J4-B Mitsubishi - Tìm hiểu điều khiển vị trí - Tìm hiểu điều khiển đồng tốc độ - Tìm hiểu hệ thống đồng công nghiệp Nội dung thực hiện: - Tìm hiểu nguyên lý hoạt động hệ thống đồng - Thiết kế khí cho mơ hình - Thiết kế sơ đồ điện cho mơ hình - Thiết kế phần điều khiển cho hệ thống - Viết chương trình điều ladder cho CPU dịng Q series - Cài đặt thơng số theo khí thiết kế điều chỉnh máy - Thiết kế lập trình cho hình phần mềm Softgot2000 - Chạy thử nhiều lần, ghi nhận lại qua trình chạy rút kết - Nhận xét kết luận III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 02/2023 BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN i ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 01/07/2023 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: Th.S LÊ HOÀNG LÂM CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN ii ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ VIỆT NAM BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC o0o Tp HCM, ngày tháng năm LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: NGUYỄN CÔNG QUANG MSSV: 19151274 Họ tên sinh viên 2: NGUYỄN THANH SƠN MSSV: 19151027 Tên đề tài: ĐỒNG BỘ TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ TRONG MÁY ĐỘT LỖ TỐC ĐỘ CAO Tuần/ngày Xác nhận GVHD Nội dung Xác nhận đề tài xác duyệt đề cương chi tiết Tìm hiểu hệ thống, lựa chọn thiết bị điện Tìm hiểu điều khiển động Servo, điều khiển vị trí, điều khiển tốc độ đồng Servo Tìm hiểu mạng quản lý động Servo – SSCNET III/H Tìm hiểu lệnh, cách viết chương trình PLC Tìm hiểu khí ảo, cách đồng động Servo Viết chương trình Jog, đặt vị trí Home, điều khiển vị trí động Viết chương trình điều khiển đồng tốc độ động Servo Tính tốn, thiết kế phần khí 10 Hồn thành phần khí 11 Tính tốn thiết kế phần điện 12 Hoàn thành phần điện 13 Viết chương trình điều khiển hồn chỉnh cho mơ hình 14 Kiểm tra giải thuật, sửa lỗi, tăng tốc độ đồng 15 Hồn thành mơ hình, viết báo cáo GV HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN iii ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ VIỆT NAM BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC o0o -Tp HCM, ngày tháng năm PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên sinh viên 1: NGUYỄN CÔNG QUANG MSSV: 19151274 Họ tên sinh viên 2: NGUYỄN THANH SƠN MSSV: 19151027 Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa Hệ đào tạo: Đại học quy Khóa: 2019 – 2023 Lớp: 191512A Họ tên Giáo viên hướng dẫn: Th.S LÊ HOÀNG LÂM Tên đề tài: ĐỒNG BỘ TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ TRONG MÁY ĐỘT LỖ TỐC ĐỘ CAO NHẬN XÉT Nhận xét tinh thần, thái độ làm việc sinh viên: Nhận xét kết thực ĐATN: Những ưu điểm ĐATN: Những khuyết điểm ĐATN (nếu có): BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN iv ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đánh giá loại: Điểm: ……………… (Bằng chữ: .) Kết luận: □ Được phép bảo vệ □ Không phép bảo vệ TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm Giáo viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN v ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN o0o -Tp HCM, ngày tháng năm PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên sinh viên 1: NGUYỄN CÔNG QUANG MSSV: 19151274 Họ tên sinh viên 2: NGUYỄN THANH SƠN MSSV: 19151027 Chuyên ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa Hệ đào tạo: Đại học quy Khóa: 2019 – 2023 Lớp: 191512A Họ tên Giáo viên hướng dẫn: Th.S LÊ HOÀNG LÂM Tên đề tài: ĐỒNG BỘ TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ TRONG MÁY ĐỘT LỖ TỐC ĐỘ CAO NHẬN XÉT Nhận xét chung nội dung đề tài: Ý kiến kết luận (Ghi rõ nội dung cần bổ sung, điều chỉnh): Đề nghị: □ Được bảo vệ □ Bổ sung để bảo vệ □ Không bảo vệ Điểm: ……………… (Bằng chữ: .) Câu hỏi phản biện (Giảng viên không cho SV biết trước) BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN vi ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm Giáo viên phản biện (Ký & ghi rõ họ tên) BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN vii ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 4.18 Ghi thông số cài đặt vào Driver - Bước 5: Cài đặt thông số Parameter Chọn loại cấu phù hợp với trục → Nhập đơn vị tính tốn → Bước vitme → Tỷ lệ hộp số → Độ phân giải động → Số xung/vịng → OK Hình 4.19 Compute Basic Parameter trục X BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 72 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 4.20 Compute Basic Parameter trục Y Hình 4.21 Compute Basic Parameter trục Z BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 73 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Bước 6: Cài đặt tốc độ giới hạn (Pr.8), thời gian tăng tốc (Pr.9), giảm tốc (Pr.10) cho động Hình 4.22 Basic Parameters - Bước 7: Cài đặt giới hạn mềm cho trục (Pr.12, Pr.13) Hình 4.23 Detail parameters - Bước 8: Khai báo loại tín hiệu trả cảm biến (Pr.22), phương pháp đấu nối tín hiệu cảm biến (Pr.80) Hình 4.24 Khai báo tín hiệu cảm biến - Bước 9: Cài giới hạn tốc độ chế độ Jog cho trục (Pr.31) Hình 4.25 Detail parameters - Bước 10: Chọn phương pháp Home cho trục Hình 4.26 HPR basic parameters 4.4.2 Cài đặt điều khiển đồng (Synchronus Control) BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 74 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 4.27 Hệ thống khí ảo Mơ hình đồng trục X (trục 1) theo trục Z (trục 3) Khi thay đổi tốc độ trục Z, trục X đồng đáp ứng theo thay đổi tốc độ trục Z Trục Z trục đầu vào Ta tiến hành cài đặt thông số đồng cho trục Z trục X Giá trị đầu vào tạo giá trị kết hợp từ trục đầu vào (trục đầu vào phụ) thơng qua bánh trục kết hợp Giá trị đầu vào kết hợp chuyển đổi bánh trục đưa tỷ lệ giảm tốc hướng quay cho hệ thống máy Hình 4.28 Cài đặt trục đầu vào Cài đặt đơn vị vịng trục cam Pr.439 vịng cam 360 độ lượng cam thay đổi 5000 micromet (Pr.441), tức trục Z quay vịng trục X dịch chuyển BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 75 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 5000 micromet sử dụng liệu cam số (dữ liệu cam tự tạo) Hình 4.29 Cài đặt thơng số cam QD77MS4 đồng tối đa trục Tuy nhiên mơ hình đồng trục Servo Cài đặt loại trục đầu vào Servo giá trị đầu vào trục Servo Axis Khai báo Axis Feed Current Value (Pr.300) Hình 4.30 Cài đặt đơn vị cho trục mã hóa đồng Tạo liệu cam cho trục Giải thuật nhóm sử dụng liệu cam cho vịng chạy thuận nghịch số lỗ đột chạy thuận khác chạy nghịch Khi chạy thuận sử dụng liệu cam chạy nghịch sử dụng liệu cam Cả chạy thuận chạy nghịch đồng tốc độ trục Trục dừng trục vị trí từ 400 đến 3200, việc dừng trục lúc trục đột lỗ Chu kì cam lập lại liên tục Hình 4.31 Dữ liệu Cam BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 76 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 4.32 Dữ liệu Cam BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 77 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ, NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ Chương trình bày kết đạt phần cứng lẫn phần mềm trình xây dựng mơ hình đưa kết chạy thử nghiệm 5.1 Kết Phần cứng: sau lựa chọn thiết bị, lên vẽ bố trí 3D vẽ sơ đồ đấu dây cho thiết bị nhóm hồn thành việc thi cơng phần cứng phù hợp với yêu cầu ban đầu đặt Hình 5.1 Kết phần cứng sau hoàn thiện Phần mềm: với mục tiêu ban đầu đặt mơ hình cần giao diện đơn giản, ổn định, giúp người dùng dễ dàng thao tác nhập thông số, điều khiển mơ hình, đồng thời giám BỘ MƠN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 78 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP sát hoạt động, hiển thị thông số thông báo lỗi xảy q trình vận hành nhóm thiết kế giao diện sau: Hình 5.2 Màn hình đăng nhập Hình 5.3 Màn hình chế độ điều khiển Manual BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 79 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 5.4 Màn hình điều khiển chế độ Auto Hình 5.5 Màn hình Alarm Sau q trình chạy thử mơ hình đáp ứng yêu cầu sau: - Đồng tốc độ trục X theo trục Z - Tốc độ đồng thay đổi - Về Home trục X, Y, Z - Chạy chế độ JOG chạy Data đến vị trí mong muốn - Tốc độ thay đổi q trình vận hành chế độ tự động BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 80 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Hệ trục XYZ tự động quay lại vị trí Home hồn thành chương trình tự động - Tiếp tục đột lỗ có cố điện - Hệ thống vận hành ổn định cấp tốc độ nhiều khoảng cách đột Sau số kết thực nghiệm: Bảng 5.1 Kết thử nghiệm với khoảng cách lỗ đột 5mm Cấp độ Tốc độ (vịng/phút) Số lần thử nghiệm Hồn thành 50 20 100% 100 20 100% 150 20 100% 200 20 100% 250 20 100% 310 20 100% Bảng 5.2 Kết thử nghiệm với khoảng cách lỗ đột 10mm Cấp độ Tốc độ (vịng/phút) Số lần thử nghiệm Hồn thành 50 20 100% 100 20 100% 150 20 100% 200 20 100% 255 20 100% Bảng 5.3 Kết thử nghiệm với khoảng cách lỗ đột 15mm Cấp độ Tốc độ (vòng/phút) Số lần thử nghiệm Hoàn thành 50 20 100% 100 20 100% 150 20 100% 220 20 100% 5.2 Nhận xét đánh giá Sau thời gian nghiên cứu, lập trình điều khiển chạy thử nghiệm mơ hình, nhóm BỘ MƠN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 81 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP đạt kết hạn chế định Mơ hình có ưu điểm nhược điểm: Ưu điểm: - Điều khiển nhiều động servo - Mơ hình hoạt động với yêu cầu xác vị trí - Mơ hình hoạt động với chế độ Manual Auto, dễ dàng điều khiển sử dụng - Mơ hình hoạt động tiếp tục điện Nhược điểm: - Cơ cấu đột sử dụng động không thắng dẫn đến việc cấu đột bị dập xuống điện - Do động trục công suất 50W nên không dập vật liệu cứng - Mơ hình chưa có hệ thống nối đất nên xảy tượng rò điện, nên chạm vào thiết bị cần mang giày, dép bảo hộ để hạn chế tượng rị điện BỘ MƠN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 82 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 Kết luận Sau thời gian nghiên cứu hồn thiện mơ hình, nhóm hồn thành mục tiêu đề ban đầu, sử dụng thuật toán điều khiển đồng Servo, điều khiển dễ dàng nhiều chế độ Manual (điều khiển bằng tay), Auto (sử dụng điều khiển đồng bộ) Ứng dụng điều khiển đồng tốc độ động servo với nhiều cấp tốc độ khác Sau nhiều lần thực nghiệm, nhóm nhận thấy mơ hình ổn định hoạt động tốc độ cao khoảng cách đột lỗ lớn, khoảng cách lỗ nhỏ tốc độ đột cao 6.2 Hướng phát triển Đối với đề tài sau hoàn thành, nhận thấy hướng phát triển thực tế sau: - Nâng cao kết cấu khí để đột phơi thật, đồng thời thay đổi cấu đột để thay mũi đột - Áp dụng thêm mơ hình Flying Shear sau hồn thành đột lỗ tự động cắt phơi - Nâng cao cấu mũi đột để đột nhiều lỗ lần, thay đổi mũi dập với nhiều hình dạng khác - Thay động Servo bằng động pha, điều khiển thông qua biến tần gắn thêm Encoder đầu trục động để nâng cao công suất, tăng khả đột - Sử dụng thêm hệ thống ly hợp, bánh đà cho cấu đột để tăng moment giữ vị trí mũi đột có cố điện hạn chế hư hỏng phơi BỘ MƠN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 83 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Mitsubishi Electric, “AC Servo School Text AC Servo Practice Course (MELSERVO – J4)”, 2014 [2] Mitsubishi Electric, “MELSEC iQ-R Simple Motion Module User’s Manual (Advanced Synchronous Control)”, 02/2015 [3] Mitsubishi Electric, “MELSEC-Q QD77MS Simple Motion Module User’s Manual”, 02/2012 [4] Mitsubishi Electric, “Installation Manual for Digital Input and Output Module (Art No 212595 UK, Version C, 19092011)”, 19/09/2011 [5] Mitsubishi Electric, “Servo Amplifiers & Motors Melservo-J4 (Man, machine and environment in perfect harmory)”, 10/2020 [6] Mitsubishi Electric, “MELSEC-Q/L QD77MS/QD77GF/LD77MS/LD77MH Simple Motion Module User’s Manual (Synchronous Control)”, 11/2014 [7] Mitsubishi Electric, “MELSEC-Q/L Programing Manual (Common Instruction)”, 06/2014 [8] Trần Đình Sang – Hồ Xuân Thanh, “Điều khiển đồng tốc độ cao động AC Servo thông qua mạng SSCNET III/H”, 07/2019 [9] Mitsubishi Electric, “MELSERVO-J4 servo amplifier SÁCH HƯỚNG DẪN (KHẮC PHỤC LỖI)”, 04/2014 BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 84 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHỤ LỤC Phụ lục 1: Chương trình PLC https://drive.google.com/drive/folders/1auK3GPxVO0jp41PcCphmIaNDSpD2OIcG?u sp=sharing Phụ lục 2: File thiết kế hình điều khiển HMI https://drive.google.com/file/d/1ICA0RGAQItoS2HIW2Fko26EG9sCvfpbo/view?usp =sharing Phụ lục 3: File thiết kế chi tiết cấu đột lỗ https://drive.google.com/file/d/1dNNtPqk5CwBvUiL8gMxBAZBWRicvO1D2/view?u sp=sharing BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 85 S K L 0