Thiết kế và điều khiển mô hình cuộn xả vải

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 THIẾT KẾ VÀ ĐIỀU KHIỂN MƠ HÌNH CUỘN XẢ VẢI GVHD: THS NGUYỄN TẤN ĐỜI SVTH : VÕ VĂN DIỄN NGUYỄN VĂN TỴ SKL011725 Tp Hồ Chí Minh, tháng 7/2023 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 ĐỀ TÀI THIẾT KẾ VÀ ĐIỀU KHIỂN MƠ HÌNH CUỘN XẢ VẢI ThS Nguyễn Tấn Đời Võ Văn Diễn 19151208 Nguyễn Văn Tỵ 19151308 KHÓA: 2019 NGÀNH: Cơng Nghệ Kỹ Thuật Điều Khiển Và Tự Động Hóa GVHD: SVTH : Tp Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2023 Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MƠN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC o0o Tp HCM, ngày tháng 07 năm 2023 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Võ Văn Diễn MSSV: 19151208 Lớp : 191512A Họ tên sinh viên 2: Nguyễn Văn Tỵ MSSV: 19151308 Lớp : 191513A Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa Hệ đào tạo: Đại học quy Khóa: 2019 I TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ ĐIỀU KHIỂN MƠ HÌNH CUỘN XẢ VẢI II NHIỆM VỤ Các số liệu ban đầu: • Tham khảo hệ thống thu xả cuộn, yêu cầu phương pháp điều khiển • Tham khảo thông số lực căng tốc độ thu xả vật liệu cuộn thực tế • Thơng số thiết bị vận hành hệ thống Nội dung thực hiện: • Tính tốn thiết kế phần mơ hình ứng dụng • Lập trình điều khiển mơ hình • Thiết kế giao diện HMI • Thử nghiệm xác định thơng số PID • Thu thập kết đánh giá chất lượng điều khiển III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 20/02/2023 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 04/07/2023 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: ThS Nguyễn Tấn Đời CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BỘ MƠN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN i Bộ Mơn Điều Khiển Tự Động Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MƠN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC o0o Tp HCM, ngày tháng 07 năm 2023 PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên sinh viên 1: Võ Văn Diễn MSSV: 19151208 Lớp : 191512A Họ tên sinh viên 2: Nguyễn Văn Tỵ MSSV: 19151308 Lớp : 191513A Chuyên ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa Hệ đào tạo: Đại học quy Khóa: 2019 Giáo viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Tấn Đời Tên đề tài : THIẾT KẾ VÀ ĐIỀU KHIỂN MƠ HÌNH CUỘN XẢ VẢI NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: ii Bộ Môn Điều Khiển Tự Động Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm:……………….(Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày 04 tháng 07 Giáo viên hướng dẫn năm 2023 iii Bộ Môn Điều Khiển Tự Động Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Võ Văn Diễn MSSV: 19151208 Họ tên sinh viên 2: Nguyễn Văn Tỵ MSSV:19151308 Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ ĐIỀU KHIỂN MƠ HÌNH CUỘN XẢ VẢI Tuần/ngày Tuần Nội dung Tiến hành chọn lọc lựa chọn đề tài Tuần Gặp GVHD tiến hành xét duyệt đề tài thực Tuần Viết tóm tắt giới thiệu đề tài chọn, đề mục tiêu thực hiện, giới hạn đề tài, nội dung thực Tuần Tìm hiểu thiết kế & phương pháp điều khiển thực tế, đưa phương án thực thích hợp Tuần Lựa chọn, lên danh sách thiết bị sử dụng Tuần Thiết kế phần cứng mơ hình vẽ tủ điện phần mềm Solidwork Autocad Tuần Tuần Xác nhận GVHD Thực thi cơng mơ hình tủ điện Tuần Tuần 10 Tuần 11 Lập trình điều khiển mơ hình, thiết kế giao diện HMI, Hoạt động thử nghiệm Tuần 12 Tuần 13 Tuần 14 Thực chạy mơ hình thu thập kết quả, đánh giá viết báo cáo Tuần 15 iv Bộ Môn Điều Khiển Tự Động Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp Tuần 16 Tuần 17 Làm powerpoint báo cáo, chỉnh sửa hoàn thiện báo cáo GV HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) v Bộ Môn Điều Khiển Tự Động Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MƠN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC o0o Tp HCM, ngày tháng 07 năm 2023 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam kết đề tài tự thực dựa vào số tài liệu trước khơng chép từ tài liệu hay cơng trình có trước Người thực đề tài Võ Văn Diễn Nguyễn Văn Tỵ vi Bộ Môn Điều Khiển Tự Động Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp LỜI CẢM ƠN Những trang đồ án này, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy cô Khoa Điện-Điện tử tạo hội để thực đồ án môn học đồng thời tận tâm truyền đạt kiến thức cho chúng em Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến ThS Nguyễn Tấn Đời, người đồng hành chúng em dành thời gian quý báu để hướng dẫn giúp đỡ để nhóm em hồn thành đồ án mơn học Một lời cảm ơn, lời chúc chân thành Em xin gửi tới quý Thầy Cô bạn, xin chúc người ln bình an, vui vẻ, hạnh phúc thành công đường nghiệp phía trước Trong q trình thực hiện, với lượng kiến thức nhiều rộng, hiệu biết nhóm thời gian thực có hạn nên khơng thể tránh khỏi sai sót Em mong quý thầy bỏ qua đóng góp cho nhóm để hoàn thành tốt đồ án Sinh viên thực Võ Văn Diễn Nguyễn Văn Tỵ vii Bộ Môn Điều Khiển Tự Động Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ii LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iv LỜI CAM ĐOAN vi LỜI CẢM ƠN vii MỤC LỤC viii DANH MỤC HÌNH ẢNH xii DANH MỤC BẢNG xv DANH MỤC VIẾT TẮT xvi TÓM TẮT xvii Chương TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu 1.3 Nội dung nghiên cứu .3 1.4 Giới hạn Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tổng quan hệ thống thu xả cuộn .4 2.2 Phương pháp điều khiển lực căng 2.2.1 Điều khiển Momen 2.2.2 Điều khiển tốc độ 2.2.3 Điều khiển lực căng .5 2.3 Các phương pháp kiểm soát lực căng 2.3.1 Điều khiển thủ công 2.3.2 Điều khiển vòng hở .8 2.3.3 Điều khiển vịng kín 2.4 Phương pháp xác định lực căng 2.5 Phương pháp tạo lực căng cho cuộn xả .12 2.5.1 Sử dụng động DC 12 2.5.2 Sử dụng thắng từ .12 viii Bộ Môn Điều Khiển Tự Động Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp Nhận xét: - Thời gian xác lập tốc độ cuộn thời gian xác lập lực căng đáp ứng nhanh - Sai số xác lập lực căng tốc độ cuộn nhỏ ❖ Lực căng đạt 10N Hình Kết thực tốc độ 15m/min lực căng 10N Bảng Đánh giá chất lượng tốc độ 15m/min lực căng 10N Tiêu chí Speed Tension Sai số xác lập trung bình (%) Thời gian xác lập (s) 0.3 16 2.8 63 Bộ Môn Điều Khiển Tự Động Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp - Nhận xét: Thời gian xác lập tốc độ cuộn đáp ứng lâu, sai số xác lập nhỏ Thời gian xác lập lực căng đáp ứng nhanh, sai số xác lập nhỏ 5.2.3 Kết thực tốc độ đạt 20m/min ❖ Lực căng 5N Hình Kết thực tốc độ 20m/min lực căng 5N Bảng 5 Đánh giá chất lượng tốc độ 20m/min lực căng 5N Tiêu chí Speed Tension Sai số xác lập trung bình (%) Thời gian xác lập (s) 0.25 2.1 64 Bộ Môn Điều Khiển Tự Động Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp Nhận xét: - Thời gian xác lập tốc độ cuộn lực căng đáp ứng nhanh, sai số nhỏ - Độ vọt lố lực căng lớn ❖ Lực căng đạt 10N Hình Kết thực tốc độ 20m/min lực căng 10N Bảng Đánh giá chất lượng tốc độ 20m/min lực căng 10N Tiêu chí Speed Tension Sai số xác lập trung bình (%) Thời gian xác lập (s) 1.11 13 2.9 65 Bộ Môn Điều Khiển Tự Động Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp - Nhận xét: Thời gian xác lập tốc độ cuộn chậm, sai số nhỏ Thời gian xác lập lực căng đáp ứng nhanh, sai số nhỏ 5.2.4 Kết thực tốc độ đạt 25m/min ❖ Lực căng đạt 5N Hình Kết thực tốc độ 25m/min lực căng 5N Bảng Đánh giá chất lượng tốc độ 25m/min lực căng 5N Tiêu chí Speed Tension Sai số xác lập trung bình (%) Thời gian xác lập (s) 1.35 4.46 66 Bộ Môn Điều Khiển Tự Động Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp Nhận xét - Thời gian xác lập tốc độ cuộn nhanh, sai số xác lập nhỏ - Thời gian xác lập lực căng nhanh, sai số xác lập lớn vào mét vải cuối ❖ Lực căng đạt 10N Hình 10 Kết thực tốc độ 25m/min lực căng 10N Bảng Đánh giá chất lượng tốc độ 25m/min lực căng 10N Tiêu chí Speed Tension Sai số xác lập trung bình (%) Thời gian xác lập (s) 0.37 2.8 67 Bộ Môn Điều Khiển Tự Động Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp - Nhận xét: Thời gian xác lập tốc độ cuộn nhanh, sai số xác lập nhỏ Thời gian xác lập lực căng nhanh, sai số xác lập lớn 5.2.5 Kết thực tốc độ đạt 30m/min ❖ Lực căng đạt 5N Hình 11 Kết thực tốc độ 30m/min lực căng 5N Bảng Đánh giá chất lượng tốc độ 30m/min lực căng 5N Tiêu chí Speed Tension Sai số xác lập trung bình (%) Thời gian xác lập (s) 0.34 6.5 68 Bộ Môn Điều Khiển Tự Động Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp Nhận xét: - Thời gian xác lập tốc độ cuộn nhanh, sai số xác lập nhỏ - Thời gian xác lập lực căng nhanh, sai số xác lập lớn ❖ \Lực căng đạt 10N Hình 12 Kết thực tốc độ 30m/min lực căng 10N Bảng 10 Đánh giá chất lượng tốc độ 30m/min lực căng 10N Tiêu chí Speed Tension Sai số xác lập trung bình (%) Thời gian xác lập (s) 0.33 22 5.8 69 Bộ Môn Điều Khiển Tự Động Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp - Nhận xét: Thời gian xác lập tốc độ cuộn chậm, sai số xác lập nhỏ Thời gian xác lập lực căng nhanh, sai số xác lập lớn 5.2.6 Kết thực thay đổi giá trị đặt tốc độ Hình 13 Thay đổi giá trị đặt tốc độ trình hoạt động - Nhận xét: Quá trình tăng tốc giảm tốc đáp ứng nhanh với giá trị đặt Ở điểm tăng tốc lực căng tăng cịn điểm giảm tốc lực căng giảm nhanh chóng xác lập trở lại 70 Bộ Môn Điều Khiển Tự Động Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp 5.2.7 Kết thực thay đổi giá trị đặt lực căng Hình 14 Thay đổi giá trị đặt lực căng trình hoạt động - Nhận xét: Khi thay đổi giá trị lực căng tốc độ có thay đổi khơng lớn Thời gian gian xác lập thay đổi giá trị lực căng nhanh vọt lố 71 Bộ Môn Điều Khiển Tự Động Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp 5.2.8 Kết thực thay đổi giá trị lực căng tốc độ Hình 15 Thay đổi giá trị đặt lực căng tốc độ trình hoạt động - Nhận xét: Tốc độ đáp ứng nhanh sau lần thay đổi Lực căng đáp ứng nhanh sau lẫn thay đổi có số điểm làm việc bị vọt lố 72 Bộ Môn Điều Khiển Tự Động Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp 5.2.9 Kết chạy theo chiều dài vải Bảng 11 Kết chạy theo chiều dài vải Lực căng (N) 5N 10N 5N 10N 5N 10N 5N 10N Tốc độ (m/min) Chiều dài đặt (m) 15 10 20 20 25 20 30 20 Chiều dài chạy (m) 10.01 10.03 20.11 20.19 20.02 20.35 20.03 20.1 Sai số (m) 0.01 0.03 0.11 0.19 0.02 0.35 0.03 0.1 73 Bộ Môn Điều Khiển Tự Động Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 Kết luận Sau trình tìm hiểu, nghiên cứu thực đề tài, nhóm hồn thành đề tài “Thiết kế điều khiển mơ hình cuộn xả vải” đạt số kết quả: 6.2 6.3 - Tìm hiểu, biết số cấu điều khiển lực căng thực tế ứng dụng cấu Sử dụng phần mềm SolidWork để thiết kế mơ hình ứng dụng dễ dàng gia cơng chế tạo cấu khí Sử dụng phần mềm CAD Electrical thiết kế vẽ tủ điện tạo thuận lợi tăng tính xác cho q trình thực thi công phần điện hệ thống Viết code điều khiển PLC phần mềm TIA portal V16, thiết kế giao diện giám sát điều khiển HMI DOPsoft Sử dụng điều khiển PID PLC Mơ hình hoạt động theo quy trình vận hành thiết kế Điều khiển tốc đối tượng đồng thời thực hoạt động theo chiều dài với sai số nhỏ Giám sát trạng thái thông số hoạt động hệ thống Hạn chế Trong trình hoạt động đánh giá kết quả, đề tài tồn số hạn chế: Bộ điều khiển chưa hoạt động tốt số điểm làm việc Thiết kế khí chưa tối ưu, cịn ảnh hưởng đến chất lượng điều khiển Chất lượng thu xả cuộn chưa đạt tính thẩm mỹ cao Hướng phát triển Sử dụng điều khiển thơng minh thích nghi với nhiều điểm làm việc Cải tiến thêm phận sàng biên tránh cho vật liệu lệch khỏi vị trí cuộn Cải tiến hệ thống cho mục đích hoạt động định (in, cắt rãnh, chia cuộn) Nâng cấp phần cứng cho cuộn có kích thước lớn 74 Bộ Môn Điều Khiển Tự Động Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] “Factory photo,” https://hanoiplasticbags.com/gallery/ [2] “Tension Control Complete Guide,” Mitsubishi Electric Corporation, 2019 https://bom.so/HEBGer [Accessed 15 2023] [3] “BHL Nobel,” Web Tension Design Handbook TC0012, 2011 https://docs.blhnobel.com/?id=2935 [Accessed 15 03 2023] [4] “Tổng quan PLC,” http://hocthatlamthat.edu.vn/tong-quan-ve-plc/ [Accessed 25 05 2023] [5] “Encoder tuyệt đối gì? So sánh encoder tuyệt đối tương đối,” https://maytaoamcongnghiep.com/encoder-tuyet-doi/ [Accessed 17 04 2023] [6] “Cảm biến loadcell gì,” https://donghodoapsuat.vn/cam-bien-loadcell-la-gi/ [Accessed 20 04 2023] [7] Trần Văn Hiếu, “Tự Động Hóa PLC S7-1200 Với TIA Portal,” Nhà Xuất Bản Khoa Học Và Kĩ Thuật, 2015 [8] “Proffibus gì?,” https://mesidas.com/profibus/ [Accessed 20 04 2023] [9] “List Manual G120-CU240E/B-2,” SIEMENS, 2018 [10] Nguyễn Thị Phương Hà, Huỳnh Thái Hoàng," Lý thuyết điều khiển tự động", Nhà xuất ĐHQG Tp Hồ Chí Minh, 2005 75 Bộ Mơn Điều Khiển Tự Động Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp PHỤ LỤC 76 Bộ Môn Điều Khiển Tự Động S K L 0