Đồ án Điều khiển tự Động 2 hệ thống Đóng nắp chai và xếp thùng tự Động

Đồ án ĐKTĐ2 Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa 1.5.. Phân tích yêu câầu giải thuật Hệ thống có yêu câu là điều khiên tuần tự: e Khi bạn nhấn nút START, băng tải sẽ bắt đầu hoạt động.. Đồ

DAI HQC LAC HONG KHOA CƠ ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

BO Môn: KỸ THUẬT ĐIÊU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

of

DAI HOC LAC HONG

KHAT VONG DAN BAU

Đồ án ĐKTĐ2 Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa

Chương 1 - Mục tiêu và các yêu cầu cần đạt 3

1.3 Phân tích yêu cầu mạch điện - điều khiển 3 1.5 Phân tích yêu cầu giải thuật 4

1.6 Kế hoạch thực hiện Đồ án DKTD2 4

Hình 1.1: Tổng quan dự án trên phần mềm Trello 4 Hình 2.1: Quản lí nhiệm vụ trên phần mềm trello 5

2.1 Sơ đồ khối hệ thống và những yêu cầu cần đạt được 6

Hình 11.1: Mạch kết nối plc 16 Hình 12.1: Mạch kết nối với plc 16 Hình 13.1: Mạch kết nối với plc 17 Hình 14.1: Mạch kết nối với motor 18 2.4 Thiết kế giao diện HMI 19

2.5 Giải thuật và phương trình điều khiển 20 Chương 3 - Kết quả và bàn luận 22 3.0 Bản vẽ cơ khí hệ thống 22

3.1 Bản vẽ điện - điều khiển 31

3.1.1 Chương trình điều khiển Siemens và giải thích 31 3.3 Cầu hình kết nối truyền thông PLC - HMI (step by step) 36 3.4 Màn hình HMI (step by step) 36 3.5 Cầu hình mô phỏng NX với PLCSIM Advance (step by step} 37 Chương 4 - Nhận xét và đề nghị cải tiến môn 40

Đồ án ĐKTĐ2 Kỹ thuật Điều khiển và Tự đông hóa

Chương 1 - Mục tiêu và các yêu cầu cần đạt

1.1 Yêu cầu của dự án

- Dựa vào các kiến thức mà chúng tôi đã tiếp cận, dự án xoay phôi tự động nhằm mục ốích giúp tăng

san lượng san phẩm, tăng năng suất giam nhân lực, áp dụng các khoa học kỹ thuật và dây chuyền công

nghệ tự động vao san xuất Từ đó doanh nghiệp tăng số lượng sản phẩm, tiết kiệm được nhân công va day nhanh được tiến độ

- Ý tưởng được thực hiện giúp sinh viên hiểu sâu hơn về môn học và tầm quan trong của việc sử dụng

các khoa học công nghệ vào đời sống con người Qua đó giúp sinh viên trau dồi thêm cac kỹ năng cần

thiết lập dự án, làm việc nhóm, lên kế hoạch cho một ý tưởng hoặc một đồ án lớn giup cho sinh viên

co nền tang vững vang về kiến thức cùng như kinh nghiệm lam việc

1.2 Phân tích quy trình

e Khối lượng vật khoảng 0.146kg, ma sát (u=0.1), hình tru (C=6cm; H=17cm) — cylinder 2

ty có khả năng đây được vật

e Vật được làm bằng nhựa để có thể dễ dàng đẩy được vật—›cylinder 2 ty đầy vật từ

bên trái sang

e_ Băng tải BT có độ dài 4m, đường kính trục lô chủ động 15cm, vận chuyển sản phẩm có khối lượng 0.146kg, vận tốc tối đa của băng tải 2m/s Xác định động cơ và hộp số phù

hợp

1.3 Phân tích yêu cầu mạch điện - điều khiển

Cylinder đầy và chặn được đề xuất ở trên:

eCylinder đẩy nên cần phải đẩy sao cho lực không quá mạnh làm biến dạng vật — loại valve điều khiển có thể 5/2 (2 coil) Điện áp điều khiển để thống nhất trên toàn mạch được lựa chọn là loại 24VDC 1 coil khi tác động làm cylinder đẩy, 1 coil còn lại khi tác động sẽ làm cylinder thu về vị trí ban

đầu, khi không có coil nào được tác động, cylinder sẽ đứng yên

eRelay cách ly giữa tầng cảm biến và bộ điều khiển:để điều khiển van qua plc ta sẽ sử dụng relay để

có thể đóng ngắt tín hiệu cảm biến để có thể điều khiển cylinder theo ý muốn

eCylinder chặn nên cần một lực vừa phải—loại valve điều khiển phải sử dụng valve 5/2 (2coil) vi dé khi mất điện thì cylinder vẫn sẽ chặn vật Điện áp điều khiển để thống nhất trên toàn mạch được lựa

chọn là loại 24VDC 1 coil khi tác động làm cylinder đầy, 1 coil còn lại khi tác động sẽ làm cylinder thu

về vị trí ban đầu, khi không có coil nào được tác động, cylinder sẽ đứng yên

Băng tải được đề xuất ở trên:

Băng tải thực hiện vận chuyển vật nhỏ và không quá nặng với tốc độ tối đa là 2m/s—ta sẽ sử dụng động cơ servo vì ta cần phải cho băng tải dừng chính xác vị trí

1.4 Phân tích yêu cầu HMI

Cần 1 màn hình hién thị

e Cylinder day: SAC, SAD, CB5AC, CBS5AD

@ Cylinder chan: 1AC,1AD, 2AC,2AD, 3AC,3AD, 4AC,4AD, CB1AC, CB1AD, CB2AC, CB2AD, CB3AC, CB3AD, CB4AC, CB4AD

Đồ án ĐKTĐ2 Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa 1.5 Phân tích yêu câầu giải thuật

Hệ thống có yêu câu là điều khiên tuần tự:

e Khi bạn nhấn nút START, băng tải sẽ bắt đầu hoạt động Nếu cảm biến CB1 phát hiện chai, xylanh 3A sẽ chặn lại để ngăn chai tiếp theo di chuyển Khi CB1 đã đếm đủ 3 chai, xylanh 4A sẽ chặn lại để ngăn chai thêm vào Tiếp theo, xylanh 5A sẽ mở ra để đóng nắp chai trong vòng 5 giây Sau 5 giây, xylanh 5A sẽ đóng lại và xylanh 3A và 4A cũng sẽ trở lại vị trí ban đầu Băng tải

sẽ tiếp tục chạy cho đến khi CB2 nhận được tín hiệu thì xylanh 1A duỗi ra chặn chai

e Khi CB2 đếm được 3 chai Băng tải sẽ dừng lại trong thời gian này Sau 5 giây, xylanh 2A sẽ mở

ra dé xếp 3 chai vào khay trong thời gian 15 giây Sau 15 giây, xylanh 1A và xylanh 2A co lại và hệ

thống sẽ tiếp tục chạy lại

e_ Nếu bạn muốn đặt lại hệ thống, hãy nhắn nút RESET Nếu muốn tạm dừng hệ thống, hãy nhấn

nút STOP và để tiếp tục, hãy nhấn nút START

1.6 Kế hoạch thực hiện Đồ án DKTD2

e St dụng phần mềm Trello để lập bảng phân công nhiệm vụ và tiến độ kiểm tra

Add what you'd like to work on below

AN HE THONG DONG NAP CHAI VE XEF

Thêm vào thẻ Thành viên Théng bao

+ © Dang the Thành viên

© Nhan

Việc cần lam

® Khi bạn nhấn nút START, băng tải sẽ bắt đầu hoạt động Nếu cảm biến CB1 Ngay

phát hiện chai, xylanh 3A sẽ chăn lại để ngăn chai tiếp theo di chuyén Khi CB1

đã đếm đủ 3 chai, xylanh 4A sẽ chặn lại để ngăn chai thêm vào Tiếp theo, ? Đính kèm

xylanh 5A sẽ mở ra để đóng nắp chai trong vòng 5 giây Sau 5 giây, xylanh 5A

sẽ đóng lại và xylanh 3A và 4A cũng sẽ trở lại vị trí ban đầu Băng tải sẽ tiếp tục See chạy cho đến khi CB2 nhận được tín hiệu thì xylanh 1A duỗi ra chặn chai

Khi CB2 đếm được 3 chai Băng tải sẽ dừng lại trong thời gian này Sau 5 giây, Tiện ích bổ sung

xylanh 2A sẽ mở ra để xếp 3 chai vào khay trong thời gian 15 giây Sau 15 giây, + Thêm Tiện ích bổ

xylanh 1A và xylanh 2A co lại và hệ thống sẽ tiếp tục chạy lại

Nếu bạn muốn đặt lại hệ thống, hãy nhấn nút RESET Nếu muốn tạm dừng hệ Tự động hóa @ thống, hãy nhấn nút STOP và để tiếp tục, hãy nhấn nút START ¬ eT

>

DB

Những gì cần phải được thực hiện Ẩn các mục đã chọn

Đồ án ĐKTĐ2 Kỹ thuật Điều khiển và Tự đông hóa

Chương 2 - Giải quyết vấn đề

2.1 Sơ đồ khối hệ thống và những yêu cầu cần đạt được

e_ sơ đồ khối quy trình

Cảm biến CB1 và CB2: Giám sát và đếm số lượng chai tại các vị Cylinder 1A, 2A,

trí khác nhau 3A, 4A, 5A

PLC Control: Điều khiển toàn bô hê thống dựa trên! các tín

hiệu đầu vao tir cac cảm biến vã nút nhấn

Cylinder: Thực hiện các nhiêm vụ cơ khí như chặn chai, đẩy

Ước tính cụm xy lanh cần đẩy 3 chai nước cùng lúc với khối lượng khoảng 2 kg

áp suất làm việc: 0.6MPa= 6Pa= 600000N/m?

0-0.5m/s trong 0.5s

a =(v-vo )/ (t-to) = (0.5-0)/0.5=1m/s?

Luc gia téc Fa = m*a = 2*1 = 2N

Lực In của xy lanh F=Fa+m=2+2*10=22 N

Đồ án ĐKTĐ2 Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa

Đồ án ĐKTĐ2 Kỹ thuật Điều khiển và Tự đông hóa

Xy lanh có nhiệm vụ đóng nắp chai cần sự én định và chính xác ta chọn xy lanh đơn:

Ước tính cần chọn 3 xy lanh mỗi xy lanh cần đóng một nắp chai một khối lượng khoảng 20kg

Áp suất làm việc: 0.6MPa= 6Pa= 600000N/m?

Đồ án ĐKTĐ2 Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa

Đồ án ĐKTĐ2 Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa Chọn động cơ 86BYG250D(86HS85_SC)

Đường kính trục: 14mm, then 5MM Kiểu trục ra: đơn trục

Điện áp phanh từ : DC 24V (150W Công suất nguồn)

Đồ án ĐKTĐ2 Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa

e Cảm biến

Đầu ra: NO

Khoảng cách điều chỉnh:5-30cm

Điện áp làm việc: 10-30 VdC

Dạng tín hiệu ra: NPN Thường mở

Môi trường làm việc: -40 - 70°C

BF-DS ct E3F-DS10, E3F-DS30 E3F-DSS, E3F-0S70

-Ầ (Dameter.®18, length: 60mm) (Diamneter:012/30, length: 30/88mm)

Operation mode 2 NC

+ NOoNC

A AC (2-we) type Output 8 PNP type

C NPN type Sensing dstance Men E3FJ-DS10, E3FJ-DS30 Measunng unt Sem (Diameter: 18, length: 65mm) None Through-beam

Retecton mode R- Rezro-efectse Y `

D 0%se refecte `

2 F: Paste Case manera F} Me Photoelectric sensor

Dạng tín hiệu ra: NPN Thường mở

Môi trường làm việc: -40 - 70°C

Áp suất hoạt động: 0.15 — 0.8 MPa

Loại van 5 cửa 2 vị trí (2 Đầu Coil Điện)

Nhiệt độ hoạt động: -20~70oC

Đồ án ĐKTĐ2 Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa

2.3 Thiết kế Điện - Điều khiển

Đồ án ĐKTĐ2 Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa

-.=e=eee=ese*Seeeeeeeeese-eeeseeseesee-eseese-seeee-eee-eeseeseees eo) poeseeoeseeeeeee=seSeeee-meeeseesee-eesese

pe=Ằ=j=eẰ&=eẰ===eeen=ee=senee=sn===s====nessn===ns==nssan=enans===ửở, POSSESSES ESSE SESS SEES SESS ES ESESESES

Đồ án ĐKTĐ2 Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa

Đồ án ĐKTĐ2 Kỹ thuật Điều khiển và Tự đông hóa 2.4 Thiết kế giao diện HMI

EM Tag (inputioutput) START

Activate Add function>

Đồ án ĐKTĐ2 Kỹ thuật Điều khiển và Tự đông hóa

2.5 Giải thuật và phương trình điều khiển

Mục tiêu:

e_ Giải thuật điều khiển tự động

e Phương trình điều khiễn và giải thích

e_ Phương trình điều khiễn cải tiễn và giải thích

BTt ~~ CBI | CB2.CB1AC.CB2AC { ST1 } xui : fe

f c~„ \ Coưler 2

J CBP (s ) _-

/—_™ coutert ‘J Couter 2 (3) (ST2 ) “S3ap CBIAD

5s Pir | = _ 15s ites

| s16) S3AC,S4AC

VY

Phuong trinh diéu khién va giai thich

STT Phuong trinh Giải thích

0 BT0=(ST0+FS+RS).IST1.IST10 ISTO là biễn khởi tạo và chuẩn bị cho

ba cơ cấu trong chương trình

1 ET1=(ST1+ST0.START) IST6.IST7.IST2.IRS IST1 La biến đâu tiên của câu trúc Khi có tín

lhiệu START, bit ST6 được bật đề bắt đâu chủ trình

2 BT2=(ST2+ST1.CBĐ)IST3.IRS S72 là biến điêu khiến băng tải dừng sau kh

vat chạm cảm biến

3 BT3=(ST3+ST2.CB3AD.COUTER1=3)!ST4.IRS Khi chơi được đẩy lên vị trí bằng xilanh 3A

(đâu vào CB1), bộ đếm CTU_1 bat dau đếm

Squ 2s (tmcb1) nếu đúng vị trí (CB3D), bit ST3 được bật

4 ET4={ST4+ST3.CB4AD)IST5.LRS Nếu chơi ở đúng vị trí (CB4D), sau 153

(TIMER_ 1) bit ST5 bật tín hiệu sẵn sàng đóng

BT6=(ST6+ST5.CB5C+ST1.CB3AC.CB4AC)IRS Sau khi đóng nắp xong (CB5C), hệ thong quay

Vé buOc ST1 dé lặp lại chu kỳ

BT7=(ST7+ST1.CB1.CB2.CB1AC.CB2AC)!ST8.!RS Nếu đúng quy trình (CB5D kích), bit ST6 bat tin

lhiệu cho quy trình xếp thùng

BT8=(ST8+ST7.COUTER2(3).CB1AD)!ST9 IRS Nếu CB5C kích (chai đã đóng nắp xong), hệ

thống quay về bước ST1 đề lập lại chu kỳ

BT10= (ST10+ST9.CB2AD+STO.15S).!RS Sau 5s (TIMER _ 2), néu đúng quy trình thì sau

15s nữu (TIMER_ 3) bit ST10 bật tín hiệu đãi

xếp xong thùng

Đồ án ĐKTĐ2 Kỹ thuật Điều khiển và Tự đông hóa

Chương 3 - Kết quả và bàn luận

Đồ án ĐKTĐ2 Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa

Đồ án ĐKTĐ2 i = i i x I : Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa i I i i

Đồ án ĐKTĐ2 Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa

Đồ án ĐKTĐ2 Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa

Đồ án ĐKTĐ2 Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa

Đồ án ĐKTĐ2 Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa

Trang 27

Đồ án ĐKTĐ2 Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa

Trang 28

Đồ án ĐKTĐ2 Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa

Đồ án ĐKTĐ2

3.3 Cấu hình kết nối truyền thông PLC - HMI (step by step)

3.4 Màn hình HMI (step by step)

Từng bước lập trình màn hình HMI theo giao diện đã thiết kế ở chương 2

3.5 Cấu hình mô phỏng NX với PLCSIM Advance (step by step}

® PLCSIM @)) PLCSIM Virtual Eth Adapter

4 TCP/IP communication with

4) Virtual Time Scaling

0.01 Off 100

% Strict Motion Timing v

(A) Start Virtual $7-1500 PLC

I Instance name NX connect PLC

Runtime Manager Port 50000 LÌ

Virtual SIMATIC Memory Card

Đồ án ĐKTĐ2 Kỹ thuật Điều khiển và Tự đông hóa

UX 8 94-ĂẰ DD Ee Oo f9 SehmwWndes []wdorev 1012 Mechetronis Concept Designer SIEMENG _ © X

w BOS Mer cats CTA Cer - bạ fe FOR DYER &

Ñ£qutemert fuaŒian Loyal sa v Pay Stop ,, % g4 Colon Hage €oltlen PaZĐ©n Š%mbd' Ôpersben Đedrank Ñuytewe 3gwaol Add ©@oftto ExpaftLosd €@arL

* H * ° BoQ/* Body Jemte 2 Anguiar ieee Joint © Seraors Coresce* Table ® * Gee Me Toler CAD CunEs Profiles

Satens Eagmesing: ~ Concept * $etalaic z MeOtaniGS x Automation 7 tiện Catseotaben x

em [ - -¬ :

o

lý Lư §eechi MCD Sigpnads (18), ˆ £xtern2 Signakk |8) ˆ

Binh a Fin | [Cimatch CeO) Mạch Whole Word |] Find | JO Match Case Match Whok Word |]

-Wl2xk1 Pontion Centro Nome |AdgeNems | 10 hype Det Mame 1O%pe (Date ype Mappa

kd Pention Control chước Output t

Bene Postion Control -.—_ utp ‹

BA xs Postion Control — (abal Outpur tÌ +

BP xh Pontion Control eb Gai ượœ +

la RutbneBeson ca Global Output +

-> chư C8 ebal ‘Output +

“bông đều khiển ‘Symbol Table cbt obs! Owpư +

+ mặt Signal Adopter = = Ontos a

free sơn

ecb oictt sơ = De Ato Mapping |

Ate ch cd Sanat

feeb oted Signa ưng 2c ệ

re son Connection Mame MCD Signal Name Ovection External Signal Name OnnerComponent h

Sonat

so

‘Check tor 7 Mapping ]

>>

NX M - © SB Se & Bomtenvenaow DF] windows = NX 12 - Mechatronics Concept Designer: SHEMENS _ &X

mx Modding Assemblies Curve Analsr View Remdar Application mae

Show MS |

od [Cmaten case match mete os |

‘Signal Adapter Select an

Sgn % Mame lo type Data ype

‘Sond we Input boot

Sgr mœ Inget boot |

a @ ceo Input boot

so @ cere Inpat bod

Sand @ cow Input boot

‘Sond m8 core Input boot

Sạn @ ce Inpet boot

‘Sgn a—œc Input bool,

Sand Km (p Inpet boo

‘Sond m cee Input boot

Sgro men Int boot

‘signs adagees @ cose Input boo!

‘Signal Adages ca mẹ heme ca