nghiên cứu lập trình điều khiển cho robot vận chuyển hàng hóa

Hà nội, ngày tháng năm 2022 Sinh viên thực hiện Nguyễn Minh Hoàng thiet ke mot xo xah uham moe gic duhg mo uhohg eae mau gia xaeh eo dieh bah ah gia moe ao treo tuohgthiet ke mot xo xah

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM KHOA CƠ ĐIỆN VÀ CÔNG TRÌNH

BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN CHO ROBOT VẬN CHUYỂN HÀNG HÓA

Giáo viên hướng dẫn : ThS Lê Minh Đức Sinh viên thực hiện : Nguyễn Minh Hoàng

138Thursday, June 13, 20249:55:43 PM9:55:43 PM138Thursday, June 13, 20249:55:43 PM9:55:43 PM138Thursday, June 13, 20249:55:43 PM9:55:43 PM

thiet ke mot xo xah uham moe gic duhg mo uhohg eae mau gia xaeh eo dieh bah ah gia moe ao treo tuohgthiet ke mot xo xah uham moe gic duhg mo uhohg eae mau gia xaeh eo dieh bah ah gia moe ao treo tuohgthiet ke mot xo xah uham moe gic duhg mo uhohg eae mau gia xaeh eo dieh bah ah gia moe ao treo tuohgthiet ke mot xo xah uham moe gic duhg mo uhohg eae mau gia xaeh eo dieh bah ah gia moe ao treo tuohgthiet ke mot xo xah uham moe gic duhg mo uhohg eae mau gia xaeh eo dieh bah ah gia moe ao treo tuohgthiet ke mot xo xah uham moe gic duhg mo uhohg eae mau gia xaeh eo dieh bah ah gia moe ao treo tuohgthiet ke mot xo xah uham moe gic duhg mo uhohg eae mau gia xaeh eo dieh bah ah gia moe ao treo tuohgthiet ke mot xo xah uham moe gic duhg mo uhohg eae mau gia xaeh eo dieh bah ah gia moe ao treo tuohg

thiet ke mot xo xah uham moe gic duhg mo uhohg eae mau gia xaeh eo dieh bah ah gia moe ao treo tuohgthiet ke mot xo xah uham moe gic duhg mo uhohg eae mau gia xaeh eo dieh bah ah gia moe ao treo tuohgthiet ke mot xo xah uham moe gic duhg mo uhohg eae mau gia xaeh eo dieh bah ah gia moe ao treo tuohgthiet ke mot xo xah uham moe gic duhg mo uhohg eae mau gia xaeh eo dieh bah ah gia moe ao treo tuohg

thiet ke mot xo xah uham moe gic duhg mo uhohg eae mau gia xaeh eo dieh bah ah gia moe ao treo tuohgthiet ke mot xo xah uham moe gic duhg mo uhohg eae mau gia xaeh eo dieh bah ah gia moe ao treo tuohgthiet ke mot xo xah uham moe gic duhg mo uhohg eae mau gia xaeh eo dieh bah ah gia moe ao treo tuohgthiet ke mot xo xah uham moe gic duhg mo uhohg eae mau gia xaeh eo dieh bah ah gia moe ao treo tuohg138Thursday, June 13, 20249:55:46 PM9:55:46 PM138Thursday, June 13, 20249:55:46 PM9:55:46 PM138Thursday, June 13, 20249:55:46 PM9:55:46 PM

138thiet ke mot xo xah uham moe gic duhg mo uhohg eae mau gia xaeh eo dieh bah ah gia moe ao treo tuohgThursday, June 13, 2024

Trang 2

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, nền kinh tế của nước ta đang trên đà phát triển mạnh mẽ, các ngành công nghiệp ngày càng đòi hỏi trình độ khoa học kỹ thuật cao Nhu cầu năng suất và chất lượng ngày càng đòi hỏi ứng dụng rộng rãi các phương tiện tự động hóa sản xuất Xu hướng tạo ra dây chuyền và thiết bị tự động hóa đang có tinh linh hoạt cao đang hoàn thành Các thiết bị này thay thế dần các máy tự động, chỉ đáp ứng một việc nhất định trong khi thị trường luôn đòi hỏi thay đổi mặt hàng về chủng loại, về kích cỡ và tính năng Vì thế ngày càng tăng nhanh nhu cầu ứng dụng Robot để tạo ra các hệ thống sản xuất linh hoạt trong công nghiệp

Xuất phát từ những lí do trên, em thực hiện đề tài khoá luận tốt nghiệp: “NGHIÊN CỨU LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN CHO ROBOT VẬN CHUYỂN HÀNG HÓA.”

Khoá luận tốt nghiệp của em gồm 4 chương: Chương 1: Tổng quan về Robot trong sản xuất Chương 2: Cơ sở lí thuyết

Chương 3: Xây dựng chương trình điều khiển Chương 4: Vận hành thử nghiệm

Bằng sự cố gắng nỗ lực của bản thân và đặc biệt là sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo ThS.Lê Minh Đức và Giám Đốc Phạm Hồng Dương, công ty điện tử Anh Việt đã giúp em hoàn thành khoá luận đúng thời hạn Do thời gian làm khóa luận có hạn và trình độ còn nhiều hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô cũng như là của các bạn sinh viên để bài khóa luận này hoàn thiện hơn nữa

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo ThS.Lê Minh Đức, các thầy cô giáo trong Bộ môn Kỹ thuật điện và Tự động hóa Trường Đại Học Lâm Nghiệp Việt Nam đã tạo điều kiện giúp đỡ em trong thời gian thực hiện đề tài tốt nghiệp

Hà nội, ngày tháng năm 2022 Sinh viên thực hiện

Nguyễn Minh Hoàng

thiet ke mot xo xah uham moe gic duhg mo uhohg eae mau gia xaeh eo dieh bah ah gia moe ao treo tuohgthiet ke mot xo xah uham moe gic duhg mo uhohg eae mau gia xaeh eo dieh bah ah gia moe ao treo tuohgthiet ke mot xo xah uham moe gic duhg mo uhohg eae mau gia xaeh eo dieh bah ah gia moe ao treo tuohgthiet ke mot xo xah uham moe gic duhg mo uhohg eae mau gia xaeh eo dieh bah ah gia moe ao treo tuohg1382413069:55:41 PM9:55:41 PM1382413069:55:41 PM9:55:41 PM1382413069:55:41 PM9:55:41 PM

thiet ke mot xo xah uham moe gic duhg mo uhohg eae mau gia xaeh eo dieh bah ah gia moe ao treo tuohgthiet ke mot xo xah uham moe gic duhg mo uhohg eae mau gia xaeh eo dieh bah ah gia moe ao treo tuohgthiet ke mot xo xah uham moe gic duhg mo uhohg eae mau gia xaeh eo dieh bah ah gia moe ao treo tuohgthiet ke mot xo xah uham moe gic duhg mo uhohg eae mau gia xaeh eo dieh bah ah gia moe ao treo tuohgthiet ke mot xo xah uham moe gic duhg mo uhohg eae mau gia xaeh eo dieh bah ah gia moe ao treo tuohgthiet ke mot xo xah uham moe gic duhg mo uhohg eae mau gia xaeh eo dieh bah ah gia moe ao treo tuohgthiet ke mot xo xah uham moe gic duhg mo uhohg eae mau gia xaeh eo dieh bah ah gia moe ao treo tuohgthiet ke mot xo xah uham moe gic duhg mo uhohg eae mau gia xaeh eo dieh bah ah gia moe ao treo tuohgthiet ke mot xo xah uham moe gic duhg mo uhohg eae mau gia xaeh eo dieh bah ah gia moe ao treo tuohgthiet ke mot xo xah uham moe gic duhg mo uhohg eae mau gia xaeh eo dieh bah ah gia moe ao treo tuohgthiet ke mot xo xah uham moe gic duhg mo uhohg eae mau gia xaeh eo dieh bah ah gia moe ao treo tuohgthiet ke mot xo xah uham moe gic duhg mo uhohg eae mau gia xaeh eo dieh bah ah gia moe ao treo tuohgthiet ke mot xo xah uham moe gic duhg mo uhohg eae mau gia xaeh eo dieh bah ah gia moe ao treo tuohgthiet ke mot xo xah uham moe gic duhg mo uhohg eae mau gia xaeh eo dieh bah ah gia moe ao treo tuohgthiet ke mot xo xah uham moe gic duhg mo uhohg eae mau gia xaeh eo dieh bah ah gia moe ao treo tuohgthiet ke mot xo xah uham moe gic duhg mo uhohg eae mau gia xaeh eo dieh bah ah gia moe ao treo tuohg

Trang 3

NHẬN XÉT

(Của giảng viên hướng dẫn)

Họ và tên sinh viên: ………

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Trang 4

NHẬN XÉT

(Của giảng viên phản biện)

Họ và tên sinh viên: ………

Trang 5

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ROBOT 1

1.1 Giới thiệu chung về Robot 1

1.2 Phân loại Robot 2

1.3 Ứng dụng Robot trong vận chuyển hàng hóa 3

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN PLC VÀ ROBOT 4

2.1 Thu phát sóng RF (Radio Frequency) 4

2.2 Cơ chế hoạt động của dây truyền sản xuất sử dụng PLC 7

2.2.1 Bộ vi điều khiển, bộ vi xử lý, bộ xử lý tín hiệu số (DSP) và mạng truyền thông công nghiệp 7

2.2.2 Mô hình hoạt động dây truyền sản xuất Robot 12

2.2.3 Cơ chế hoạt động của PLC giao tiếp với các Robot 13

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 14

3.4 Viết chương trình điều khiển 21

3.5 Giao tiếp người máy HMI (Human Machine Interface) 28

3.6 Giao tiếp PLC với Robot qua sóng NFR24L01 33

3.6.1 Tổ chức gói tin truyền nhận 33

3.6.2 Định địa chỉ thiết bị đầu cuối bằng các đường ống dữ liệu pipe0 đến pipe5 34

3.6.3 Cơ chế giao tiếp và kiểm soát lỗi 35 123docz.net - File bi loi xin lienhe: lethikim34079@hotmail.com

Trang 6

3.6.4 Chương trình phục vụ giao tiếp lớp vật lý (drvier) – file nrf24l01.c,

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

123docz.net - File bi loi xin lienhe: lethikim34079@hotmail.com

Trang 7

Hình 2.5 Cấu tạo trong của chip vi điều khiển 7

Hình 2.6 Cấu tạo trong của vi xử lý 8

Hình 2.7 Bộ xử lý tín hiệu số DSP 9

Hình 2.8 Đặc điểm nổi bật của bộ xử lý tín hiệu số DSP 10

Hình 2.9 Mô hình phân cấp mạng truyền thông công nghiệp 11

Hình 2.10 Sơ đồ mô hình vận chuyển hàng hóa của Robot 12

Hình 3.1 File dịch mã máy và hợp ngữ của MPLAB IDE 14

Hình 3.2 File lập trình lập trình ngôn ngữ C++ của MPLAB IDE 15

Hình 3.8 Cài đặt Interrupt Module 22

Hình 3.9 Cài đặt Pin module 22

Hình 3.10 Cài đặt cho System Module 23

Hình 3.11 Cài đặt Pin Manager 23

Hình 3.18 Địa chỉ các đường ống dữ liệu 35

Hình 3.19 Ví dụ về địa chỉ đường ống dữ liệu trong MultiCeiver ™ 35

Hình 4.1 Sau khi dịch chương trình thành công 37

Hình 4.2 Cấu hình cho trình biên dịch Project 37

Hình 4.3 Làm mới lại các đường truyền 37

Trang 8

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ROBOT 1.1 Giới thiệu chung về Robot

Khái niệm Robot ra đời đầu tiên vào ngày 09/10/1922 tại New York, khi nhà soạn kịch người Tiệp Khắc Karen Kapek đã tưởng tượng ra một cỗ máy hoạt động một cách tự động, nó là niềm mơ ước của con người lúc đó Từ đó ý tưởng thiết kế, chế tạo Robot đã luôn thôi thúc con người Đến năm 1948, tại phòng thí nghiệm quốc gia Argonne, Goertz đã chế tạo thành công tay máy đôi (Master - Slave Manipulator) Đến năm 1954, Goertz đã chế tạo tay máy đôi sử dụng động cơ Servo và có thể nhận biết được lực tác động nên khâu cuối Năm 1956 hãng Generall Mills đã chế tạo tay máy hoạt động trong việc thám hiểm đại dương Năm 1968 R.S Mosher, của General Electric đã chế tạo một cỗ máy biết đi bằng 4 chân Hệ thống vận hành bởi động cơ đốt trong và mỗi chân vận hành bởi một hệ thống Servo thủy lực Năm 1969, đại học Stanford đã thiết kế được Robot tự hành nhờ nhận dạng hình ảnh

Năm 1970 con người đã chế tạo được Robot tự hành Lunokohod, thám hiểm bề mặt của mặt trăng

Hình 1.1 Robot Shakey

Trong giai đoạn này, ở nhiều nước khác cũng tiến hành công tác nghiên cứu tương tự, tạo ra các Robot điều khiển bằng máy tính có lắp đặt các loại cảm biến và thiết bị giao tiếp người và máy

Theo sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, các Robot ngày càng được chế tạo nhỏ gọn hơn, thực được nhiều chức năng hơn, thông minh hơn Một lĩnh vực được nhiều nước quan tâm là các Robot tự hành, các chuyển động của chúng

Trang 9

ngày càng đa dạng, bắt trước các chuyển động của chân người hay các loài động vật như: bò sát, động vật 4 chân, Và các loại xe Robot (Robocar) nhanh chóng được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống sản xuất tự động linh hoạt FMS (Flexible Manufactuing System)

Hình 1.2 Robot Hexapod TU Munich

Từ đó trở đi con người liên tục nghiên cứu phát triển Robot để ứng dụng trong quá trình tự động hoá sản xuất để tăng hiệu quả kinh doanh Ngoài ra Robot còn được sử dụng thay cho con người trong các công việc ở môi trường độc hại, khắc nghiệt Chuyên ngành khoa học về Robot “Robotics” đã trở thành một lĩnh vực rộng trong khoa học, bao gồm các vấn đề cấu trúc cơ cấu động học, động lực học, quĩ đạo chuyển động, chất lượng điều khiển Tuỳ thuộc vào mục đích và phương thức tiếp cận, chúng ta có thể tìm hiểu lĩnh vực này ở nhiều khía cạnh khác nhau Hiện nay, có thể phân biệt các loại Robot ở hai mảng chính: Các loại Robot công nghiệp (cánh tay máy) và các loại Robot di động (Mobile Robot) Mỗi loại có các ứng dụng cũng như đặc tính khác nhau Ngoài ra, trong các loại Robot công nghiệp còn được phân chia dựa vào cấu tạo động học của nó: Robot nối tiếp (Series Robot) và Robot song song (Parallel Robot)

1.2 Phân loại Robot

Phân loại Robot công nghiệp theo các ngành nghề công nghiệp:

- Robot sử dụng trong ngành sản xuất oto xe máy – Automotive Industry

- Robot sử dụng trong gia công cơ khí

- Robot sử dụng trong ngành dược phẩm, y tế - Robot sử dụng trong ngành hóa chất

- Robot sử dụng trong ngành công nghiệp gỗ

- Robot sử dụng trong ngành chế tạo linh kiện điện tử

Trang 10

1.3 Ứng dụng Robot trong vận chuyển hàng hóa

Robot vận chuyển hàng trong nhà máy, công xưởng là các sản phẩm tự động hóa có khả năng điều hướng dưới sự lập trình của con người Theo đó, Robot sẽ được lập trình đi theo các điểm đánh dấu sẵn bằng băng từ, dây điện trên sàn hoặc sử dụng laser điều hướng để để vận chuyển hàng đến đúng nơi quy định

Hiện nay Robot vận chuyển được ứng dụng vô cùng phổ biến, chúng thường được sử dụng trong các nhà máy để di chuyển vật tư, di chuyển sản phẩm một cách

an toàn, hiệu quả và nhanh chóng

So với việc vận chuyển bằng các phương pháp truyền thống hay dựa vào sức lực của công nhân thì sử dụng Robot vận chuyển trong nhà máy đạt được rất nhiều ưu điểm vượt trội, cụ thể như sau:

 Robot vận chuyển có thể hoạt động liên tục 24/24h, đây là ưu điểm vượt trội nếu so sánh vào sức người, con người không thể làm việc liên tục 24h

 Robot vận chuyển có thể di chuyển hàng hóa từ tất cả các vị trí được lập trình sẵn, bao quát toàn bộ nhà xưởng, điều này một nếu dùng sức người khó có thể đáp ứng được nếu diện tích kho hàng quá lớn

 Robot vận chuyển có thể di chuyển được khối lượng hàng hóa lớn hơn, nhanh chóng và năng suất Con người chỉ cần giám sát và theo dõi toàn bộ quá trình, việc còn lại sẽ hoàn toàn được tự động

Qua một số phân tích trên đây, chúng ta có thể thấy được ưu điểm vượt trội khi sử dụng Robot vận chuyển trong nhà máy, vừa nâng cao hiệu quả, nâng cao năng suất lại có thể tiết kiệm chi phí và thời gian Qua đó tiết kiệm chi phí nhân công, tăng năng suất lao động và từ đó có thể tăng tính cạnh tranh cho doanh nghiệp

Robot vận chuyển trong nhà máy có thể thay thế các phương tiện vận hành thủ công, mang lại nhiều lợi ích thiết thực cho các doanh nghiệp:

 Đảm bảo năng suất và chất lượng công việc, tiết kiệm nhân lực và thời gian

 Toàn bộ quy trình được vận hành tự động, người lao động chỉ cần giám sát và lập trình theo đúng yêu cầu kỹ thuật

 Cung cấp giải pháp di chuyển an toàn, hiệu quả, tiết kiệm chi phí tối ưu cho doanh nghiệp

 Ngoài ra Robot vận chuyển còn còn làm tăng hiệu suất, tăng tính cạnh tranh cho doanh nghiệp

Trang 11

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN PLC VÀ ROBOT 2.1 Thu phát sóng RF (Radio Frequency)

Trong viễn thông, sóng mang hay tín hiệu sóng là một dạng sóng (thường là hình sin) được điều chế (sửa đổi) với tín hiệu mang thông tin nhằm mục đích truyền tải thông tin Sóng mang này thường có tần số cao hơn nhiều so với tín hiệu đầu vào

Tần số của kênh RF được hiểu đúng nhất là tần số của sóng mang

Sóng mang là sóng thuần có tần số không đổi, hơi giống sóng sin Bản thân nó không mang nhiều thông tin mà chúng ta có thể liên quan đến (chẳng hạn như lời nói hoặc dữ liệu)

Hình 2.1 Biểu thị sóng mang (sóng RF)

Để bao gồm thông tin lời nói hoặc thông tin dữ liệu, cần phải đặt một sóng khác (được gọi là tín hiệu đầu vào) lên trên sóng mang Quá trình áp đặt tín hiệu đầu vào lên sóng mang được gọi là quá trình điều chế Nói cách khác, điều chế thay đổi hình dạng của sóng mang để mã hóa bằng cách nào đó lời nói hoặc thông tin dữ liệu mà chúng ta muốn mang theo Điều chế giống như ẩn một đoạn mã bên trong sóng mang

* Bất kỳ sóng nào cũng có ba tính chất cơ bản:

o Biên độ - chiều cao của sóng

o Tần số - một số sóng truyền qua trong một giây nhất định

o Pha - trong đó pha ở bất kỳ thời điểm nào

Có nhiều cách khác nhau để điều biến sóng mang Đầu tiên, người dùng có thể điều chỉnh chiều cao của sóng mang Nếu cường độ của tín hiệu đầu vào thay đổi theo độ lớn của giọng nói của người dùng và sau đó thêm tín hiệu này vào sóng mang, thì biên độ của sóng mang sẽ thay đổi tương ứng với tín hiệu đầu vào được đưa vào đó Đây được gọi là điều chế biên độ hoặc AM (Amplitude Modulation)

Trang 12

Hình 2.2 Điều chế biên độ hoặc AM

Tần số của tín hiệu đầu vào cũng có thể được thay đổi Nếu tín hiệu đầu vào này được thêm vào sóng mang thuần, do đó nó sẽ làm thay đổi tần số của sóng mang Bằng cách đó, người dùng có thể sử dụng các thay đổi của tần số để mang thông tin giọng nói Đây được gọi là điều chế tần số hoặc FM (Frequency Modutation)

Hình 2.3 Điều chế tần số hoặc FM

Hai chiến lược này có thể được kết hợp để tạo ra một sơ đồ thứ ba Trên thực tế, bất kỳ chiến lược nào kết hợp tín hiệu đầu vào với sóng mang để mã hóa giọng nói hoặc thông tin hữu ích khác được gọi là sơ đồ điều chế

Các sơ đồ điều chế có thể là tương tự hoặc kỹ thuật số Sơ đồ điều chế tương tự có sóng đầu vào thay đổi liên tục giống như sóng sin Trong sơ đồ điều chế kỹ thuật số, nó phức tạp hơn một chút Giọng nói được lấy mẫu ở một số tốc độ và sau đó được nén và chuyển thành một luồng bit - một luồng gồm các số 0 và 1 và điều này đến lượt nó được tạo thành một loại sóng cụ thể sau đó được chồng lên sóng mang

Trang 13

ra bởi radio) và bức xạ nó vào trong không khí hay anten có thể nhận sóng điện từ cho radio

* Có hai chức năng trong một hệ thống thông tin liên lạc:

+ Khi kết nối với máy phát, nó thu thập các tín hiệu AC và gửi thẳng, hoặc phát xạ sóng RF đi theo mô hình cụ thể cho từng loại anten + Khi kết nối với máy thu, anten lấy sóng RF mà nó nhận được và gửi tín hiệu AC cho máy thu Việc truyền RF của một anten thường được so sánh hoặc tham chiếu đến một bộ bức xạ đẳng hướng

* Có hai cách để tăng công suất phát ra một anten:

+ Tạo ra công suất mạnh hơn tại máy phát (không ưu tiên vì tốn kém) + Truyền hoặc hội tụ tín hiệu RF được phát xạ từ anten

Hình 2.4 Sóng tín hiệu từ Anten

Là sự biến thiên của độ khúc xạ, nhiễu xạ, phản xạ, là nguyên nhân chủ yếu dẫn đến hiện tượng truyền dẫn đa đường mà kết quả của nó là tổn hao tín hiệu sóng

* Độ khuếch đại của anten:

+ Độ khuếch đại anten là kết quả việc tập trung phát sóng vô tuyến vào một chùm hẹp hơn

+ Bằng việc giới hạn độ rộng chùm (Beamwidth) tính theo độ ngang (Horizontal) và độ dọc (Vertical) mà vẫn giữ nguyên công suất phát sẽ cho một sóng vô tuyến được phát đi xa hơn

* Có 3 chế độ truyền:

Simplex (đơn công), Half Duplex (bán song công) và full duplex (song công toàn phần) Chế độ truyền xác định hướng của luồng tín hiệu giữa hai thiết bị được kết nối

* Bộ phận phát:

Bao gồm bộ mã hóa và bộ phát ASK Bộ mã hóa tạo địa chỉ có 8 bit và 4 bit Chúng ta có thể đặt địa chỉ bằng cách sử dụng công tắc DIP được kết nối trong bộ mã hóa A0 – A7 Trong trường hợp thiết lập 1 địa chỉ trong mạch phát, địa chỉ này

Trang 14

sẽ được yêu cầu trong phần thu Chính vì lý do này nên phần máy thu và máy phát phải được đặt trong cùng một địa chỉ

* Bộ phận thu:

Bộ phận thu cũng được hoạt động ở mức 433,92 MHz Bộ thu ASK hoạt động từ 4,5 đến 5,5 VDC và có cả đầu ra tuyến tính và kỹ thuật số Bộ phận thu sẽ được nhận dữ liệu từ máy phát Sau đó, bộ giải mã sẽ giải mã dữ liệu và kích hoạt chân đầu ra tương ứng

2.2 Cơ chế hoạt động của dây truyền sản xuất sử dụng PLC

2.2.1 Bộ vi điều khiển, bộ vi xử lý, bộ xử lý tín hiệu số (DSP) và mạng truyền thông công nghiệp

a Vi điều khiển

Vi điều khiển là một máy tính được tích hợp trên một chip (Single Chip Microcomputer) được tạo ra qua VLSI Vi điều khiển cũng được gọi là bộ điều khiển nhúng bởi vì vi điều khiển và các mạch điện hỗ trợ được tích hợp hoặc nhúng

vào thiết bị mà nó kiểm soát Vi điều khiển có nhiều bit khác nhau giống như vi xử lý (cho đến nay thì có các loại vi điều khiển 4bit, 8bit, 16bit, 32bit, 64bit và 128bit).

Hình 2.5 Cấu tạo trong của chip vi điều khiển

* Vi điều khiển thường chứa các linh kiện sau:

 Bộ xử lý trung tâm (CPU)

 Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (RAM)  Bộ nhớ chỉ đọc (ROM)

 Cổng đầu vào / đầu ra  Bộ đếm thời gian và bộ đếm  Bộ chuyển đổi analog sang digital  Cổng giao tiếp nối tiếp

Trang 15

b Bộ vi xử lý

Bộ vi xử lý CPU được cấu tạo từ 3 phần chính: khối điều khiển (CU- Control Unit), khối tính toán ALU (Arithmetic Logic Unit), các thanh ghi (Registers)

* Khối điều khiển (CU- Control Unit):

Có nhiệm vụ thông dịch các lệnh của chương trình và điều khiển hoạt động, được điều tiết bởi xung nhịp đồng hồ hệ thống Tốc độ xung nhịp hệ thống tạo ra các xung nhịp tín hiệu chuẩn thời gian gọi là tốc độ xung nhịp – tốc độ đồng hồ tính bằng triệu đơn vị mỗi giây – MHz

* Khối tính toán ALU (Arithmetic Logic Unit):

Có chức năng thực hiện các phép toán và logic sau đó ra kết quả cho các thanh ghi hoặc bộ nhớ

* Các thanh ghi (Registers):

Là các bộ nhớ có dung lượng nhỏ nhưng tốc độ truy cập rất cao, dùng để

lưu trữ tạm thời các toán hạng, kết quả tính toán, địa chỉ các ô nhớ hoặc thông tin điều khiển

Hình 2.6 Cấu tạo trong của vi xử lý

* Tốc độ của bộ vi xử lý:

Tốc độ xử lý của CPU ngoài phụ thuộc vào mức xung nhịp và Cache thì nó còn phụ thuộc vào các phần khác (như bộ nhớ trong, RAM, hay Board mạch đồ họa) Xung nhịp CPU càng cao, BUS RAM càng cao và SSD có tốc độ đọc ghi càng cao thì bộ máy tính làm việc càng nhanh

* FSB - (Front Side Bus):

Tốc độ truyền tải dữ liệu ra vào CPU hay là tốc độ dữ liệu chạy qua chân CPU

Trang 16

Bộ nhớ đệm của CPU dùng để lưu các phần của chương trình, các tài liệu sắp được sử dụng Khi cần, CPU sẽ tìm thông tin trên Cache trước khi tìm trên bộ nhớ chính

c Bộ xử lý tín hiệu số (DSP)

DSP là tên viết tắt của Digital Signal Processor hay bộ xử lý tín hiệu số là một bộ vi xử lý có thể lập trình được cho một mục đích chuyên dụng nào đó Tuy nhiên, nó được thiết kế để nhằm điều khiển theo thời gian thực luồng truyền rất liên tục của một khối lượng lớn dữ liệu số giúp nhằm cải tiến chất lượng cũng như sửa đổi, bổ sung tùy theo yêu cầu riêng Hơn nữa, DSP được sử dụng rộng rãi để nhằm xử lý dòng dữ liệu liên tục của âm thanh, video cùng đồ họa

Hình 2.7 Bộ xử lý tín hiệu số DSP

* Những đặc điểm nổi bật của thiết bị xử lý tín hiệu DSP gồm có:

+ DSP mang khả năng phân chia đều dải tần số âm thanh ra cho 2 loa là loa Sub và loa Full (2 Way và 3 Way…)

+ Giúp cân bằng âm sắc (Equalizer) để giúp hệ thống dàn loa thích hợp hơn với nhiều không gian khác nhau

+ Giới hạn mọi hệ thống thang âm để nhằm bảo vệ tối đa loa trên các thiết bị âm thanh của người dùng

+ Đảo Phase nhằm mục đích giúp tăng khả năng cộng hưởng của âm thanh được tốt nhất

+ Canh delay giúp cho âm thanh phát ra đều của thiết bị loa

+ Giảm đi sự biến động về âm lượng của âm thanh mang lại cho người dùng một bản nhạc hoàn hảo hơn bao giờ hết

Hiện nay, đã có rất nhiều thiết bị giúp xử lý tín hiệu DSP khác nhau và ứng mỗi thiết bị sẽ có những chức năng khác nhau để đáp ứng được nhu cầu sử dụng của từng người Tuy nhiên, đa số các thiết bị DSP đều đã có được những chức năng trên và xử lý âm thanh rất tốt

Trang 17

Hình 2.8 Đặc điểm nổi bật của bộ xử lý tín hiệu số DSP

* Một số khác biệt giữa DSP và Vi điều khiển:

- DSP thường không có bộ nhớ chương trình Flash Chúng cần phần mềm để được 'tải' vào Trong khi đó, các bộ vi điều khiển có bộ nhớ chương trình không tắt được bên trong, một số có khả năng lưu trữ EPROM

- DSP nhanh hơn nhiều cho các hoạt động toán học số nguyên, trong khi nhiều bộ vi điều khiển không có phần cứng

- DSP nhanh hơn nhiều cho các hoạt động điểm nổi Trong vi điều khiển, điều này phải được thực hiện trong phần mềm

- DSP được định hướng là một thiết bị đầu vào / đầu ra với 'máy tính nhanh' Vi điều khiển là một thiết bị đa tính năng với một số cách giao tiếp với thế giới, tuy nhiên không có cách nào là nhanh nhất

- DSP không được thiết kế để trở thành một thiết bị 'mạnh mẽ' Họ cần một bảng được thiết kế tốt để làm việc đúng

- Bộ vi xử lý có nhiều hướng dẫn đến đa phương tiện, tính năng sao chép bộ nhớ, v.v., mà DSP không có

- DSP là một bộ vi xử lý máy tính nhanh, rất hiệu quả để tính toán và di chuyển dữ liệu, trong khi đó, vi điều khiển là một thiết bị linh hoạt hơn với nhiều tính năng hơn

d Mạng truyền thông công nghiệp

Mạng truyền thông công nghiệp hay mạng công nghiệp là một khái niệm chung chỉ các hệ thống mạng truyền thông số, truyền bit nối tiếp nhằm mục đích ghép nối các thiết bị công nghiệp giúp các thiết bị có thể giao tiếp được với nhau và kiến tạo thành một mạng lưới, một hệ thống đồng nhất có sự phân cấp và được kiểm soát chặt chẽ

Trang 18

Hình 2.9 Mô hình phân cấp mạng truyền thông công nghiệp

Một trong những hệ thống bus tiêu biểu là Profibus một mạng Fieldbus được thiết kế để giao tiếp giữa máy tính và PLC Dựa trên nguyên tắc Token Bus không đồng bộ ở chế độ thời gian thực, PROFIBUS xác định mối quan hệ truyền thông giữa nhiều Master và giữa Master-Slave, với khả năng truy cập theo chu kì và không theo chu kì, tốc độ truyền tối đa lên tới 500 kbit/s (trong một số ứng dụng có thể lên tới 1,5Mbp hay 12Mbp) Khoảng cách Bus tối đa không dùng bộ lặp (Repeater) là 200m và nếu dùng bộ lặp khoảng cách tối đa có thể đạt được là 800m Số điểm (Node) tối đa nếu không có bộ lặp là 32 và là 127 nếu có bộ lặp Profibus sử dụng phương tiện truyền tin xoắn đôi và RS485 chuẩn công nghiệp trong các ứng dụng sản xuất hoặc IEC 1158-2 trong điều khiển quá trình PROFIBUS cũng có thể sử dụng Ethernet TCP/IP

Profibus có 3 kiểu giao thức là: PROFIBUS DP, PROFIBUS PA, PROFIBUS FMS

* Ưu điểm của Profibus:

 Được sử dụng rộng rãi, hoạt động ổn định, đơn giản, đáng tín cậy dễ mở rộng hệ thống

 Hỗ trợ mạng tại các cấp độ thiết bị, điều khiển quá trình

 Sẵn có giao diện cho các ứng dụng Variable Speed Drive và trung tâm điều khiển động cơ (Profibus DP)

 Sử dụng trong môi trường an toàn (Intrinsically Safe) (đối với các thiết bị Profibus PA)

 Các cổng nối (Gateway) cho phép tích hợp Profibus PA trực tiếp với mạng Profibus DP

 Giao diện chủ (Host) sẵn có cho hầu hết PLC, DCS và các hệ thống máy tính

 Thiết bị Gateway hỗ trợ trực tiếp các mạng Bus Sensor chi phí thấp hơn, đặc biệt là AS-Interface

Trang 19

Dù có nhiều ưu điểm song PROFIBUS cũng tồn tại những nhược điểm

* Nhược điểm của Profibus:

 Profibus DP không hỗ trợ ứng dụng Intrinsically Safe

 Những yêu cầu rằng buộc về hệ thống dây cáp, điện, tiếp đất, bọc và đầu cuối phải được tính đến trong quá trình thiết kế và lắp đặt

2.2.2 Mô hình hoạt động dây truyền sản xuất Robot

Cơ chế điều khiển mô hình robot của PLC, các chu trình Robot hoạt động chạy thành một vòng tròn khép kín

Hình 2.10 Sơ đồ mô hình vận chuyển hàng hóa của Robot

Cơ chế điều khiển mô hình Robot của PLC, các chu trình Robot hoạt động chạy thành một vòng tròn khép kín Cơ chế các bước hoạt động của Robot trong quá trình sản xuất, có tất cả 28 chu trình Robot chạy và dừng vận chuyển hàng hóa Robot chạy đến từng các vị trí khác nhau để

1 Chu trình xếp hàng hóa lên Robot:

Khi có tín hiệu của cảm biến trên giỏ hàng có hàng thì PLC phát tín hiệu song RF Robot sẽ chạy đến vị trí của máy xếp hàng, bốc hàng lên Robot cảm biến trên Robot sẽ báo Robot đã có hàng và chạy đến vị trí làm việc tiếp theo

2 Chu trình làm việc máy CNC A khi Robot tới:

Khi Robot đi đến vị trị máy CNC A thì cảm biến sẽ báo vị trí Robot có hàng và dừng lại để gia công

3 Chu trình làm việc máy CNC B khi Robot tới:

Robot di chuyển đến vị trí máy CNC B Robot sẽ dừng và cảm biến của máy CNC A thông báo trên xe Robot đang có hàng Máy cncB sẽ quét trạng thái và làm việc

Trang 20

4 Chu trình dỡ hàng hóa lên Robot:

Khi Robot làm xong máy CNC B Robot sẽ di chuyển đến vị trí dỡ hàng, ở vị trí dỡ hàng Robot buộc phải dừng Khi đó cảm biến thông báo trên xe đang có hàng cần phải dỡ hàng Khi dỡ hàng cảm biến thông báo trên xe xác nhận không có hàng nữa thì Robot sẽ chạy

2.2.3 Cơ chế hoạt động của PLC giao tiếp với các Robot

Bộ điều khiển PLC giao tiếp với các Robot bằng tần sóng RF, trung tâm điều khiển PLC phát tín hiệu đầu ra, vào cho Robot và các module cảm biến:

- Các Robot vận chuyển và bộ điều khiển PLC được giao tiếp với nhau bằng sóng RF

- Các module cảm biến, công tắc hành trình và motor của các máy CNC sẽ được điều khiển qua 16 cổng vảo ra của PLC

* Các cổng vào (Input): có 8 cổng:

Các cổng input của PLC sẽ nhận các tín hiệu của các cảm biến và công tắc hành trình Khi các cảm biến phát hiện có hàng hóa và Robot thì PLC sẽ nhận được tín hiệu đồng thời phát ra cho các cổng đầu ra để làm việc

Trang 21

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 3.1 Cơ sở lý thuyết lập trình

3.1.1 Ngôn ngữ lập trình

Mã Hex tên đầy đủ là Hexadecimal mang nghĩa là 16 Nó chính là hệ màu thập lục mà lập trình viên thiết kế chuyên nghiệp sử dụng vô phổ biến Lý do có 16 lượng tử tướng ứng với 16 bits, hay 2 byte (thanh ghi) 8 bits

Lập trình hợp ngữ là trong lập trình máy tính, hợp ngữ (hay Assembly) thường được viết tắt là ASM là bất kỳ ngôn ngữ lập trình cấp thấp nào có sự tương ứng rất mạnh giữa các tập lệnh trong ngôn ngữ và tập lệnh mã máy của kiến trúc

ASCII (American Standard Code for Information Interchange) là một bộ mã kí tự được tạo thành dựa trên bảng chữ cái Latin ASCII là bộ mã tiêu chuẩn để các thiết bị các module kể cả phần cứng và phần mềm giao tiếp vs nhau

Hình 3.1 File dịch mã máy và hợp ngữ của MPLAB IDE

Trang 22

Mã máy của lệnh này là 0E41, mã hợp ngữ của lệnh này là MOVLW 0x41 Đoạn lệnh tiếp sau đó sẽ chuyển nội dung của thanh ghi vào mảng itf_dat.int_data_hd phần tử số [TER_CHAR_ADD + 39]

Ngôn ngữ lập trình C++ là một ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng (Oop - Object - Oriented programming) được phát triển bởi Bjarne Stroustrup C++ là ngôn ngữ lập trình được phát triển trên nên tảng của ngôn ngữ lập trình C Do đó, C++ có song song cả 2 phong cách (style) lập trình hướng cấu trúc giống C và có thêm phong cách hướng đối tượng Trong nhiều trường hợp, C++ sử dụng kết hợp cả 2 style trên Do đó, nó được xem là một ngôn ngữ “lai tạo”

Ngôn ngữ C++ là một ngôn ngữ lập trình cấp trung Bởi vì nó có các tính chất của cả ngôn ngữ lập trình bậc thấp (Pascal, C…) và ngôn ngữ lập trình bậc cao (C#, Java, Python…)

Hình 3.2 File lập trình lập trình ngôn ngữ C++ của MPLAB IDE

* Ví dụ lập trình C++:

Dòng lệnh số 900 là itf_dat.int_data_hd[TER_CHAR_ADD + 39] = 'A';

Lệnh này gán mảng itf_dat.int_data_hd phần tử số [TER_CHAR_ADD + 39] giá trị mã ASSCII của ký tự 'A' là 0x41

3.1.2 Giới thiệu các phần mềm lập trình

a Phần mềm MPLAB X IDE

MPLAB IDE tên đầy đủ (Integrated Development Environment) phần mềm cho hệ điều hành Windows, thuộc nhóm phần mềm Software được phát triển bởi NA

Trang 23

MPLAB IDE (Integrated Development Environment) cung cấp cho người dùng một chương trình để phát triển các ứng dụng cho vi điều khiển Microchip nhúng Thông qua môi trường phát triển, người dùng có thể viết mã cho hệ thống nhúng Họ cũng có thể chỉnh sửa và gỡ lỗi mã, để đảm bảo rằng các ứng dụng sẽ được tích hợp vào vi điều khiển sẽ thực thi, người dùng được cung cấp với công cụ mà sẽ cho phép họ thiết kế các mạch vi điều khiển, dựa trên cụ thể vi điều khiển sẽ được sử dụng bởi các nhà phát triển Khi mạch đã được tạo ra, sau đó người dùng có thể tiếp tục phát triển các chương trình cơ sở, đó là chương trình sẽ kiểm soát như thế nào phần cứng sẽ thực hiện các ứng dụng tích hợp IDE cũng cung cấp một nhà lắp ráp mã và trình biên dịch, có thể chuyển đổi các script vào mã truy cập dễ nhận biết bởi phần cứng Khi các mã đã được thử nghiệm và sửa lỗi, nó có thể được tích hợp vào vi điều khiển MPLAB IDE là Cross - Platform, có nghĩa là nó có thể thực hiện trên Windows, Mac OS X và các hệ thống Linux

Phần mềm chuyên nghiệp để lập trình cho vi điều khiển với các tính năng nổi bật: Tạo môi trường lập trình C, ASM: XC8, nhúng, CCS C Compiler, HTPIC C Compiler và các Compiler khác Debug và mô phỏng kết hợp với chương trình nạp Quản lý Project dễ dàng

b Phần mềm MPLAB XC8

Hướng dẫn này mô tả sự hỗ trợ của Trình biên dịch MPLAB XC8 C cho tất cả các thiết bị PIC vi mạch 8-bit có lõi cơ bản, tầm trung, tầm trung nâng cao và PIC18 Các mô tả sau đây chỉ ra sự khác biệt trong các thiết bị đó lõi Lõi cơ sở sử dụng tập lệnh rộng 12 bit và có sẵn ở các số phần PIC10, PIC12 và PIC16

Lõi cơ sở nâng cao cũng sử dụng tập lệnh 12 bit, nhưng tập hợp này bao gồm các hướng dẫn bổ sung Một số các chip đường cơ sở nâng cao hỗ trợ ngắt và các hướng dẫn bổ sung được sử dụng bởi ngắt Những thiết bị này là có sẵn ở số bộ phận PIC12 và PIC16

Lõi tầm trung sử dụng tập lệnh rộng 14 bit bao gồm nhiều lệnh hơn lõi cơ bản Nó có các ngân hàng bộ nhớ dữ liệu lớn hơn và cả các trang bộ nhớ chương trình Nó có sẵn trong phần PIC12, PIC14 và PIC16 những con số Lõi tầm trung nâng cao cũng sử dụng tập lệnh rộng 14 bit nhưng kết hợp các lệnh bổ sung tính năng, đặc điểm Có cả số bộ phận PIC12 và PIC16 dựa trên lõi tầm trung nâng cao Tập lệnh cốt lõi PIC18 rộng 16 bit và có các lệnh bổ sung và tập thanh ghi mở rộng Các thiết bị lõi PIC18 có số bộ phận bắt đầu bằng PIC18 Trình biên dịch tận dụng

tập lệnh, chế độ định địa chỉ, bộ nhớ và thanh ghi của thiết bị đích bất cứ khi nào có thể

c Phần mềm MCC

MPLAB ® Code Configurator (MCC) là một môi trường lập trình đồ họa miễn phí tạo mã C liền mạch, dễ hiểu để chèn vào dự án của bạn Sử dụng giao diện trực quan, nó cho phép và cấu hình một loạt các thiết bị ngoại vi và chức năng

Trang 24

phong phú dành riêng cho ứng dụng của bạn Nó hỗ trợ các thiết bị 8-bit, 16-bit và 32-bit, bao gồm bộ vi điều khiển PIC ®, AVR ® và SAM (MCU) và dsPIC ® Bộ điều khiển tín hiệu kỹ thuật số (DSC) của chúng tôi Cả Môi trường phát triển tích hợp MPLAB X (IDE) có thể tải xuống và MPLAB Xpress IDE dựa trên đám mây đều bao gồm MCC

MCC bao gồm ba loại nội dung: MCC Melody, MCC Classic và MPLAB Harmony Nó cung cấp các thư viện ứng dụng và trình điều khiển hệ thống và ngoại vi để phát triển phần mềm nhúng

Công cụ quản lý nội dung MCC (CMT) trong MCC cho phép bạn chọn loại nội dung và mang lại cho bạn tính linh hoạt tốt hơn bằng cách hỗ trợ quản lý nội dung và lập phiên bản ở cấp thành phần riêng lẻ

3.2 Bài toán thực tế

Xuất phát từ nhu cầu thực tế sản xuất công nông nghiệp hiện nay và xu hướng của cách mạng công nghiệp 4.0, chúng em đã lập lên mô hình xưởng sản xuất có sử dụng PLC kết hợp với Robot Sa hình của mô hình như sau:

+ Các yếu tố đầu vào: Có hàng, có Robot

+ Các yếu tố đầu ra: Lệnh xếp, lệnh chạy Robot

Trang 25

* Máy CNC A:

+ Mục đích: Khi Robot di chuyển từ vị trí xếp hàng sang máy CNC A thì sẽ dừng lại để gia công các công đoạn như chấn, cắt, gấp Sử dụng công tắc hành trình để kiểm tra các lệnh làm việc Khi gia công xong các công đoạn trên thì máy CNC A sẽ dừng lại và Robot tiếp tục đi đến vị trị tiếp theo

+ Các yếu tố đầu vào: Có hàng, có Robot, công tắc hành trình + Các yếu tố đầu ra: Lệnh chấn, lệnh cắt, lệnh gấp, lệnh chạy Robot

* Máy CNC B:

+ Mục đích: Khi Robot di chuyển từ vị trí xếp hàng sang máy CNC B thì sẽ dừng lại để gia công các công đoạn như chấn, cắt, gấp Sử dụng công tắc hành trình để kiểm tra các lệnh làm việc Khi gia công xong các công đoạn trên thì đến khâu dỡ hàng sẽ dừng lại và Robot tiếp tục đi đến vị trí tiếp theo

+ Các yếu tố đầu vào: Có hàng, có Robot, công tắc hành trình

+ Các yếu tố đầu ra: Lệnh khoan, lệnh hàn, lệnh tôi, lệnh chạy Robot

+ Mục đích: Vận chuyển hàng hóa trong xưởng sản xuất

Trang 26

3.3 Lưu đồ thuật toán

* Lưu đồ thuật toán khâu xếp hàng * Lưu đồ thuật toán khâu dỡ hàng

Hình 3.4 Thuật toán xếp hàng Hình 3.5 Thuật toán dỡ hàng

Trang 27

* Lưu đồ thuật toán máy CNC A * Lưu đồ thuật toán máy CNC B

Hình 3.6 Thuật toán CNC A Hình 3.7 Thuật toán CNC B

Trang 28

3.3.1 Cơ sở dữ liệu

a File main.c

File main.c (chương trình chính) Vòng lặp while (1), quét trạng thái điều khiển máy Toàn bộ công việc PLC đều thực hiện ở đây, bằng cách gọi các chương trình con của các module Ngoại trừ một phần nhỏ là bảng vector ngắt và chương trình đáp ứng ngắt Nằm trong file interrupt_manager.c và một số file khác của MCC

b File Plc_def.h

File Plc_def.h khai báo các cờ và các biến dữ liệu, bảng hằng số và cài đặt gán các đầu ra, khai báo các hàm void PlcDefaultSetup(void), void PlcInitialize(void), void PlcState(void), void PlcControl(void), void PlcVarIndicator(void), để sử dụng toàn cục

c Chương trình điều khiển (plc_msc.c)

Gồm các chương trình con của module như void PlcState(void) (cài đặt các trạng thái), void PlcControl(void) (quét trạng thái điều khiển)

* Interrupt_manager.c đây là dịch vụ đáp ứng cho vetto ngắt

// interrupt handler

If (PIE1bits.TMR2IE == 1 && PIR1bits.TMR2IF == 1) {

TMR2_ISR(); }

Đoạn chương trình này đáp ứng ngắt Time 2 để tạo cờ cho 1ms và 10ms sử dụng thay thế hàm delay, giải quyết được việc lập trình đa nhiệm

3.4 Viết chương trình điều khiển

Khi viết chương trình điều khiển cho các khâu bước đầu tiên sẽ là việc SetUp MCC trong MP LAB X IDE

MCC gồm nhiều đám mây thư viện động chưa các cổng vào ra module phần mềm cho các module phần cứng của Chip

MCC gồm hai phần chính: System, Periphearals

+ System (lõi chip) gồm có 3 phần là Interrupt Module, Pin module, System Module

+ Periphearals là các phụ trợ cho chip

* Các bước thiết lập MCC cho MPLAB X IDE: Bước 1: Cài đặt Interrupt Module

Trang 29

Hình 3.8 Cài đặt Interrupt Module

Bước 2: Cài đặt Pin module (Gán tên cho các chân Port)

Hình 3.9 Cài đặt Pin module

Trang 30

Bước 3: Cài đặt cho System Module

Hình 3.10 Cài đặt cho System Module

Bước 4: Cài đặt Pin Manager

Hình 3.11 Cài đặt Pin Manager

a Chương trình điều khiển Khâu Xếp hàng (Trình bày ở phụ lục 1).

Thực hiện các chức năng: + Đọc và lọc đầu vào + Quét trạng thái xếp hàng + Trễ chuyển trạng thái xếp hàng + Trễ xếp hàng máy xếp hàng

+ Trễ chạy tiếp Robot máy xếp hàng

+ Quét trạng thái điều khiển khâu xếp hàng

b Chương trình điều khiến máy CNC B (Trình bày ở phụ lục 2)

Thực hiện các chức năng:

+ Đọc và lọc đầu vào máy CNC B + Quét trạng thái máy CNC B + Trễ chuyển trạng thái máy CNC B + Trễ lệnh chạy tiếp Robot CNC B

Trang 31

+ Quét trạng thái điều khiển máy CNC B

c Chương trình điều khiển Khâu dỡ hàng (Trình bày ở phụ lục 3)

Thực hiện các chức năng: + Đọc và lọc đầu vào + Quét trạng thái dỡ hàng

+ Trễ chuyển trạng thái dỡ hàng + Trễ xếp hàng máy dỡ hàng

+ Trễ chạy tiếp Robot máy dỡ hàng

+ Quét trạng thái điều khiển khâu dỡ hàng

d Chương trình điều khiển chi tiết máy CNC A

* void PlcState(void) // Cài đặt các trạng thái của khâu

1 // Clock 10ms

2 if(plc_dat.plc_sta.bits.plc_10ms) 3 {

4 plc_dat.plc_sta.bits.plc_10ms = 0; 5 // Doc va loc dau vao

6 // Doc va loc dau vao hang may CNC A 7 for(i = 0; i < 20; i ++)

8 {

9 if(DI0_GetValue()) 10 {

11 plc_dat.BoLocHangCncA += 1; 12 }

13 else 14 {

15 if(plc_dat.BoLocHangCncA > 0) 16 {

17 plc_dat.BoLocHangCncA -= 1; 18 }

34 plc_dat.BoLocCongTacHTTCCncA += 1; 35 }

Trang 32

37 {

38 if(plc_dat.BoLocCongTacHTTCCncA > 0) 39 {

40 plc_dat.BoLocCongTacHTTCCncA -= 1; 41 }

57 plc_dat.BienTreCTTXepHang = 0;

58 plc_dat.plc_temp.bits.TreCTTXepHang = 0; 59 }

70 plc_dat.BienTreXepHangMayXepHang = 0; 71 plc_dat.plc_Xep.bits.LenhXep = 0;

72 plc_dat.plc_Xep.bits.LenhChayRobot = 1; 73 plc_dat.plc_temp.bits.TreCTTXepHang = 1; 74 }

84 {

85 plc_dat.BienTreChayTiepRobotMayXepHang = 0;

86 plc_dat.plc_Xep.bits.LenhChayRobot = 0; 87 }

91 plc_dat.BienTreChayTiepRobotMayXepHang = 0; thiet ke mot xo xah uham moe gic duhg mo uhohg eae mau gia xaeh eo dieh bah ah gia moe ao treo tuohgthiet ke mot xo xah uham moe gic duhg mo uhohg eae mau gia xaeh eo dieh bah ah gia moe ao treo tuohgthiet ke mot xo xah uham moe gic duhg mo uhohg eae mau gia xaeh eo dieh bah ah gia moe ao treo tuohgthiet ke mot xo xah uham moe gic duhg mo uhohg eae mau gia xaeh eo dieh bah ah gia moe ao treo tuohg

Trang 33

92 }

93 // Quet Trang Thai May CNC A

94 if(plc_dat.plc_CncA.bits.CoHang && \

95 !plc_dat.plc_temp.bits.CoHangLuuA && \ 96 !plc_dat.plc_CncA.bits.LenhChayRobot && \ 97 !plc_dat.plc_temp.bits.TreCTTCncA)

99 if((plc_dat.Rb1_StaL.bits.ViTri == 5) || \ 100 (plc_dat.Rb2_StaL.bits.ViTri == 5)) 101 {

102 if(!plc_dat.plc_CncA.bits.LenhChan && \ 103 !plc_dat.plc_CncA.bits.LenhCat && \

104 !plc_dat.plc_CncA.bits.LenhGap)

105 {

106 plc_dat.plc_CncA.bits.LenhChan = 1; 107 }

108 } 109 }

110 // Quet Trang Thai Chan

111 if(plc_dat.plc_CncA.bits.LenhChan) 112 {

113 if(plc_dat.plc_CncA.bits.CongTacHT && !plc_dat.plc_temp.bits.CongTacHTLuuA)

114 {

115 if(++plc_dat.ChoChanXong > 2) 116 {

117 plc_dat.ChoChanXong = 0;

118 plc_dat.plc_CncA.bits.LenhChan = 0; 119 plc_dat.plc_CncA.bits.LenhCat = 0; 120 plc_dat.plc_CncA.bits.LenhGap = 0; 121 plc_dat.plc_CncA.bits.LenhCat = 1; 122 }

123 } 124 }

125 // Quet trang thai Cat 126 else if(plc_dat.plc_CncA.bits.LenhCat)

132 plc_dat.ChoCatXong = 0;

133 plc_dat.plc_CncA.bits.LenhChan = 0; 134 plc_dat.plc_CncA.bits.LenhCat = 0; 135 plc_dat.plc_CncA.bits.LenhGap = 0; 136 plc_dat.plc_CncA.bits.LenhGap = 1; 137 }

138 } 139 }

140 // Quet trang thai Gap

141 else if(plc_dat.plc_CncA.bits.LenhGap) 142 {

143 if(plc_dat.plc_CncA.bits.CongTacHT && !plc_dat.plc_temp.bits.CongTacHTLuuA)

Trang 34

144 {

145 if(++plc_dat.ChoGapXong > 4) 146 {

147 plc_dat.ChoGapXong = 0;

148 plc_dat.plc_CncA.bits.LenhChan = 0; 149 plc_dat.plc_CncA.bits.LenhCat = 0; 150 plc_dat.plc_CncA.bits.LenhGap = 0; 151 plc_dat.plc_CncA.bits.LenhChayRobot = 1

;

152 plc_dat.plc_temp.bits.TreCTTCncA = 1; 153 }

154 } 155 }

* void PlcControl(void) // quét điều khiển máy CNC A

1 // Quet Dieu Khien May CNC A

2 if(plc_dat.plc_temp.bits.TreCTTCncA) 3 {

4 // Moto dung 5 MTA_SetHigh(); 6 MTB_SetHigh(); 7 }

8 else if(plc_dat.plc_CncA.bits.LenhChan) 9 {

10 // Moto chay thuan 11 MTA_SetHigh(); 12 MTB_SetLow();

Trang 35

* Quét trạng thái CNC A từ dòng 93 đến dòng 109:

Nếu cờ có hàng và not cờ có hàng lưu, not cờ lệnh chạy tiếp Robot, not cờ trễ trạng thái CNC A, Robot ở vị trí thứ 5 (vị trí của CNC A) thì bật lệnh chấn nếu chưa lệnh nào được bật Khi lệnh chấn hoàn thành thì tiếp theo bật lệnh cắt, tiếp đến lệnh gấp, khi lệnh gấp hoàn thành bật đồng thời 2 lệnh trễ trạng thái CNC A và lệnh chạy tiếp Robot để Robot mang hàng sang công đoạn khác

* Trễ trạng thái chuyển trạng thái CNC A từ dòng 52 đến dòng 64:

Đoạn lệnh trên được quét mỗi 10mS, khi khởi tạo trễ chuyển trạng thái thì biến trễ chuyển trạng thái tăng lên một đơn vị mỗi 10mS, đạt đến giá trị 200 (>=200) tương đương 2S thì sẽ xóa cờ trễ trạng thái đồng thời xóa biến trễ trạng thái về 0

* Trễ lệnh chạy tiếp Robot CNC A từ dòng 80 đến dòng 92:

Khi khởi tạo trễ lệnh chạy tiếp Robot thì biến trễ lệnh chạy tiếp Robot được tăng lên một đơn vị tăng đến khi nào (>50) thì sẽ dừng lại Đồng thời tắt biến trễ bằng 0 và cờ nhớ tắt đi Vì biến trễ đặt trong clock 10ms nên 10*50 bằng 0,5s Lệnh chạy tiếp Robot sẽ được đặt ở cuối một chu trình Khi chu trình dừng lại thì cờ báo lệnh chạy tiếp Robot được bật lên

* Chương trình quét trạng thái lệnh chấn CNC A từ dòng 110 đến 124:

Khi lệnh chấn được bật lên, đoạn chương trình trên kiểm tra nếu cờ công tắc hành trình và not cờ công tắc hành trình lưu tức là công tắc hành trình chuyển trạng từ mở sang đóng, thì sẽ tăng biến chờ chấn xong lên một đơn vị nếu đạt đủ 2 lần (>2) thì sẽ xóa biến chờ chấn xong đồng thời xóa lệnh chấn đi và bật lệnh cắt lên, để an toàn trong lập trình chỉ có một lệnh duy nhất được thực hiện trong một thời điểm ta phải tắt tất cả các lệnh đi trước khi bật lệnh cắt lên

* Chương trình quét điều khiển cho lệnh chấn CNC A từ dòng 8 đến dòng 13:

Đoạn chương trình trên kiểm tra nếu có lệnh chấn thì cấp điện áp thuận cho Motor quay thuận chiều kim đồng hồ bằng cách set cổng ra MTA lên mức cao và set công ra MTB xuống mức thấp

3.5 Giao tiếp người máy HMI (Human Machine Interface)

+ Khi ta bấm một phím bấm ở trên HMI thông qua mạng RS485, 2 byte dữ liệu menu_kc_data và menu_kc_cmd được gửi tới module phần mềm menu, nó sẽ giải mã thành lệnh thích hợp tùy theo trạng thái menu

Ví dụ: Khi chuyển sang chế độ điều khiển bằng tay của Robot Khi ta bấm giữ nút số 2 (lệnh tiến) thì Robot sẽ đi thẳng, còn nếu ta nhả tay ra thì sẽ dừng Vì lúc đó mã lệnh của phím (menu_kc_data) là 0x10 là giá trị phím số 2 (K_2) và mã

Trang 36

comamd (menu_kc_cmd) chưa bits cờ com_dat.menu_kc_cmd.bits.k_hold bằng một thỏa mãn điều kiện lệnh dòng số 588, 589 và câu lệnh 591 tất nhiên đã được thỏa mãn do đang trong trạng thái điều khiển Robot bằng tay Vậy đoạn lệnh dòng 593 và 594 sẽ thực hiện

MenuClearLenhRobot1(); // xóa tất các lệnh cũ

Plc_dat.Rb1_CtrL.bits.LenhTienThang = 1; // bật lệnh tiến thẳng+ Khi chuyển sang một menu mới, nó đẩy dữ liệu mới để hiển thị trên LCD

vào mảng int_data_hd[INT_DATA_HD_LEN] Thông qua cổng UART hoặc mạng

RS485 dữ liệu trên được gửi sang HMI, HMI sẽ chuyển dữ liệu này ra module LCD

Để kiểm tra rõ hơn quá trình làm việc vận hành của Robot hay từng công đoạn gia công của xưởng sản xuất thì sẽ cần một màn hình hiển thị LCD Hiển thị ra LCD xem được các công đoạn gia công, hay có thể gia công lại một công đoạn nào đấy thì chúng ta sẽ dùng HMI để theo dõi và điều chỉnh các công đoạn gia trong phân xưởng sản xuất

Sau khi đưa các trạng thái ra ngoài màn hình hiển thị LCD thì sẽ thiết lập trạng thái điều khiểu chạy tự động hoặc điều khiển chạy bằng tay thông qua các nút bàn phím để điều khiển Muốn như vậy thì ra sẽ vào file menu_fun.c để lập trình điều khiển

Trong file menu_fun.c chứa 2 phần chính gồm: MenuCommand và MenuDisplay

a MenuCommand: Giải mã các lệnh từ HMI đưa sang và thực hiện lệnh

Trong MenuCommand sẽ thiết lập các nút nhấn điều khiển Clear(Start), Tab(Stop), P1(Left), P2(Up), P3(Down), P4(Right), hai trạng thái điều khiển tự động và điều khiển bằng tay

* Chương trình điều khiển

void MenuCommand(void) // Giải mã lệnh HMI đưa sang và thực hiện lệnh (Trình bày ở phụ lục 4)

Thực hiện các chức năng sau:

+ Giải mã lệnh phím từ HMI đưa sang, tùy thuộc từng trạng thái của Menu + Lệnh và con trỏ nhập liệu HMI HmiCursorPositions

+ Gía trị biến trạng thái HMI HmiVariablePositions + Xóa các lệnh chạy bằng tay cần thiết

Trang 37

b MenuDisplay: Hiển thị trạng thái máy ra màn hình LCD Di chuyển con trỏ, chuột đến các hàng, các cột hiển thị ra LCD

// Chương trình hiển thị trạng thái (Trình bày ở phụ lục 5)

Thực hiện các chức năng sau:

Bước 2: Nhấn nút di chuyển P2, P3 lên hoặc xuống đến vị trí khâu mình cần

Hình 3.13 Di chuyển con trỏ đến các khâu

Trang 38

Bước 3: Nhấn nút P1, P4 để di chuyển đến các lệnh mà mình gia công

Hình 3.14 Di chuyển con trỏ đến lệnh chấn

Bước 4: Nhấn nút Clear (Start) để lệnh đó thực hiện

Hình 3.15 Lệnh chấn máy CNC A được thực hiện

Khi điều khiển các khâu làm việc ở chế độ chạy bằng, nếu muốn chuyển sang chế độ khác thì sẽ ấn nhút Stop để cho chương trình dừng lại hoàn toàn Rồi ấn menu để chọn chế độ điều khiển

* Ví dụ đoạn chương trình khâu xếp hàng:

Khi đang trong chế độ điều khiển bằng tay mà ta bấm phím START thì HMI khởi tạo biến com_dat.menu_kc_data.byte mã phím START là K_START nó sẽ được gửi sang PLC qua cái cổng UART

Trang 39

HmiCursorPositions là biến định vị con trỏ cả trong chương trình con MenuCommand(); và chương trình con MenuDisplay(); lẫn trên LCD HMI Gía trị của nó thay đổi từ 0 đến 7

+ 1 là của khâu xếp hàng, 2 là của máy CNC A, 3 là của khâu dỡ hàng, 4 là của máy CNC B, 5 là của Robot 1, 6 là của Robot 2

+ HmiVariablePositions là biến giá trị Giá trị thay đổi 0 đến 7

+ Khâu xếp giá trị HmiCursorPositions là 0, giá trị của HmiVariablePositions từ 0 đến 2

Đoạn lệnh chương trình từ dòng từ 163 đến 181:

Khi khởi tạo HmiCursorPositions == 0 thì HmiVariablePositions bằng ==1 thì lệnh xếp được bật lên và tắt lệnh chạy Robot đi Còn nếu HmiVariablePositions bằng ==2 thì bật lệnh chạy Robot lên và lệnh xếp sẽ tắt đi

* Các bước thực hiện chạy tự động:

Bước 1: Ấn Menu đến vị trí PLC chạy tự động

Trang 40

Bước 2: Ấn nút Clear (Start) để lệnh đó thực hiện

Hình 3.17 Thực hiện chế độ Plc chạy tự động

Khi chúng ta chuyển sang chế độ điều khiển tự động thì Robot sẽ đi theo sa hình và đến mỗi công đoạn của từng khâu, các khâu đó sẽ tự động làm việc

3.6 Giao tiếp PLC với Robot qua sóng NFR24L01

3.6.1 Tổ chức gói tin truyền nhận

+ Chuỗi bit được sử dụng để đồng bộ hóa bộ giải điều chế máy thu với dòng bit đến

+ Phần mở đầu dài một byte và là 01010101 hoặc 10101010 Nếu bit đầu tiên trong địa chỉ là 1 thì phần mở đầu tự động được đặt thành 10101010 và nếu bit đầu tiên là 0, phần mở đầu tự động được đặt thành 01010101 Điều này được thực hiện để đảm bảo có đủ quá trình chuyển đổi trong phần mở đầu để ổn định máy thu

+ Địa chỉ nhà đây là địa chỉ cho người nhận Một địa chỉ đảm bảo rằng gói được phát hiện và nhận bởi đầu thu chính xác, ngăn chặn tình trạng nói chuyện chéo ngẫu nhiên giữa nhiều hệ thống nRF24L01 + Bạn có thể cấu hình chiều rộng trường địa chỉ trong thanh ghi AW là 3, 4 hoặc 5 byte

* Lưu ý: Các địa chỉ mà mức chỉ thay đổi một lần (tức là, 000FFFFFFF) thường có thể được phát hiện trong nhiễu và có thể phát hiện sai, có thể làm tăng Tỷ lệ lỗi gói Địa chỉ như một phần tiếp theo của phần mở đầu (chuyển đổi hi-thấp) cũng làm tăng

+ Trường điều khiển gói chứa trường độ dài tải trọng 6 bit, trường PID (Nhận dạng gói) 2bit và 1 bit Cờ NO_ACK

+ Chiều dài tải trọng trường 6bit này chỉ định độ dài của trọng tải tính bằng byte Chiều dài của trọng tải có thể từ 0 đến 32 byte