mô hình sắp xếp hàng tự động dung plc s7 1200

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Kim Ngọc Long LỜI NÓI ĐẦU Trong những năm gần đây nền kinh tế thế giới nói chung và nền kinh tế Việt Nam nói riêng đang phát triển mạnh mẽ. Kinh tế phát triển thì nhu cầu của con người ngày càng tăng lên nên số lượng hàng hóa sản xuất ra càng nhiều để đáp ứng.Với số lượng hàng hóa như vậy sẽ kéo theo rất nhiều thời gian và nhân công để sắp xếp một cách trất tự, gọn gàng. Vì đây là vấn đề thực tế và cần có hướng giải quyết một cách khoa học , hợp lý, nên nhóm chúng em đã cùng nhau nghiên cứu và chế tạo ra mô hình cất xếp hàng tự động này, với mong muốn là trong một tương lai không xa nó sẽ được đưa vào ứng dụng trong thực tế ,để giảm thiểu tối đa lượng nhân công và thời gian làm việc.Bên cạnh đó sự tiến bộ trong công nghệ điện tử, tin học ngày nay thực sự là một cuộc cách mạng công nghệ trên toàn thế giới. Ở nước ta kỹ thuật điện tử - tin học đã được ứng dụng vào lĩnh vực điều khiển tự động, đặc biệt là kỹ thuật vi xử lý. Hiện nay người ta đã sản xuất ra những thiết bị có kết cấu nhỏ gọn dạng máy tính mà bên trong có chứa bộ vi xử lý và có thể lập trình được. Đó chính là các thiết bị điều khiển có lập trình "Programmable Logic Controller" viết tắt là PLC.Với kiến thức mà thầy cô giáo đã truyền đạt lại cho chúng em và qua tìm hiểu chúng em đã vận dụng hết để hoàn thành đồ án này. So với quá trình điều khiển bằng mạch điện thông thường thì PLC có nhiều ưu điểm hơn hẳn, chẳng hạn như: Kết nối mạch điện đơn giản, rút ngắn được thời gian lắp đặt, dễ dàng thay đổi công nghệ nhờ việc thay đổi nội dung chương trình điều khiển, được ứng dụng trong phạm vi rộng, độ tin cậy cao. Có rất nhiều các hãng sản xuất bộ điều khiển lập trình với nhiều loại và khả năng ứng dụng khác nhau. Tuy nhiên chúng em đã đi sâu vào tìm hiểu, nghiên cứu, sử dụng PLC Mitsubishi FX1N để thiết kế và điều khiển cho mô hình đồ án này. Do thời gian, trình độ cũng như kinh nghiệm còn có hạn trong trong quá trình hoàn thành đồ án chúng em không tránh khỏi những khiếm khuyết, rất mong được các thầy cô bỏ qua và góp ý để chúng em sửa đổi. Bên cạnh đó, em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến các thầy cô trong khoa điện, các thầy cô trong nhà trường , và đặc biệt là giáo viên hướng dẫn_ thầy giáo Kim Ngọc Long. Các thầy, cô đã tận tình giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi để chúng em hoàn thành đồ án này. PHẦN I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÔ HÌNH CẤT XẾP HÀNG TỰ ĐỘNG Với lượng hàng hóa sản xuất ra hàng loạt như vậy thì công việc sắp xếp và lưu kho sẽ rất mất thời gian và công sức.Vì vậy khi mô hình này được ứng dụng vào thực tế sẽ giải quyết được vấn đề này một cách đáng kể.Giảm thiểu tối đa nhân công trong việc sắp xếp, hàng hóa sẽ Trang 1 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Kim Ngọc Long được cất giữ gọn gàng,khoa học và dễ tìm kiếm.Mô hình được sử dụng tích hợp nhiều thiết bị điện với nhau.Người vận hành sẽ điều khiển thông qua máy tính nhờ phần mềm GT Simulator. Máy tính được kết nối trực tiếp với PLC và thông qua đó cơ cấu sẽ hoạt động theo mong muốn của người vận hành. Hình 1.1 hình ảnh tổng quan về mô hình CHƯƠNG I : CÁC THÀNH PHẦN CHÍNH TRONG MÔ HÌNH 1. Programmable Logic Controller ( PLC ) 1.1Khái niệm về PLC. PLC là chữ viết tắt của "Programmable Logic Controller" được hiểu là bộ điều khiển có khả năng lập trình được. Chương trình do con người lập ra và nạp vào bộ nhớ của PLC sau đó PLC sẽ thực hiện logic của quá trình điều khiển, PLC thực chất là một Modull hoá của quá trình điều khiển thiết bị bằng vi mạch (IC). Về mặt cấu trúc PLC được thiết kế dựa trên những nguyên tắc kiến trúc máy tính. Nó chính là một máy tính công nghiệp để thực hiện một dãy quá trình sản xuất và thường gắn ngay tại nơi sản xuất để thuận tiện cho việc vận hành và theo dõi. Hiện nay trên thế giới PLC được sản xuất rất đa dạng về chủng loại, do các hãng sản xuất như: Mitsubishi, Omron, Siements, Fefaus, Panasonic, Rockwell, Kinco, Delta… vv. Trang 2 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Kim Ngọc Long 1.2.Lịch sử phát triển của PLC. Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ và yêu cầu tự động hoá trong công nghiệp ngày càng cao, công nghệ sản xuất ngày càng phức tạp, đòi hỏi độ chính xác cao, tạo năng suất trong lao động sản xuất. Đ ể đáp ứng được yêu cầu đó lĩnh vực điều khiển cũng phát triển không ngừng để nghiên cứu và tìm ra được các phương pháp điều khiển mang tính đột phá. - Trong những năm 60 điều khiển logic điện tử là các thiết b ị đóng c ắt đi ện từ như: Rơle, công tắc tơ kết hợp với các bộ cảm biến, các đèn, công tắc Các khí cụ này nối lại với nhau theo một mạch điện cụ th ể để thực hiện một yêu cầu công nghệ nhất định. Các thiết bị này được nối vĩnh viễn với nhau nên việc lắp đặt đi dây mất nhiều thời gian.Khi muốn thay đ ổi nhiệm vụ điều khiển thì phải tháo bỏ và đi dây l ại toàn bộ.Vì vậy mà khó thay đổi công nghệ và trong sửa chữa, chiếm nhiều diện tích.Đối với những công nghệ phức tạp thì hiệu quả, độ tin cậy không cao và rất tốn kém.Tuổi thọ của thiết bị thấp. - Từ những nhược điểm của việc sử dụng hệ thống điều khiển nối cứng có tiếp điểm. Để khắc phục nó đến những năm 70 - 80 người ta tìm ra được các phần tử thay thế. Đó là sự ra đời của điều khiển logic không tiếp điểm, là ứng dụng các thiết bị bán dẫn vi mạch OR, AND, NOT, kết hợp v ới các bộ cảm biến, các đèn, công tắc và chúng cũng được nối với nhau theo một sơ đồ công nghệ cụ thể để thực hiện một yêu cầu công nghệ nhất định. So với các điều khiển nối cứng có tiếp điểm thì nó có độ tin cậy cao hơn, hiệu quả hơn, diện tích công nghệ thu gọn hơn nhưng do các thiết bị bán dẫn thường công suất nhỏ hay bị sự cố lúc ban đầu và khó có thể thay thế. Để khắc phục các nhược điểm này người ta chế tạo ra các linh kiện có công suất lớn hơn như SCR, Triac để thay thế cho các thiết bị có tiếp điểm trong mạch lực. Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, thì sự ra đời của mạch vi xử lý là bộ PLC và dây cứng, đây là một ứng dụng điển hình trong những năm 90 của vi xử lý trong công nghiệp. Sự ra đời của vi xử lý PLC tạo ra một bước ngoặt cho lĩnh vực điều khiển. Hiện nay ứng dụng kĩ thuật vi xử lý và kĩ thuật số thông qua sử dụng PLC dưới nhiều hình thức chiếm đến 80% và trở thành xu thế mới trong điều khiển. Điều này đã được chứng minh tại những nước phát triển và đang phát triển như nước ta. 1.3. Ưu điểm kỹ thuật và phạm vi ứng dụng của PLC 1.3.1 Ưu điểm kỹ thuật của PLC Ta có thể thấy rõ các ưu điểm kỹ thuật của PLC qua bảng so sánh với các thiết bị sau: Chỉ tiêu so sánh Rơle Mạch số Máy tính PLC Giá thành Khá thấp Thấp Cao Thấp Trang 3 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Kim Ngọc Long Kích thước vật lý Nhỏ gọn Rất gọn Khá gọn Rất gọn Tốc độ điều khiển Chậm Rất nhanh Khá nhanh Nhanh Khả năng chống nhiễu Rất tốt Tốt Khá tốt Tốt Lắp đặt Mất thời gian thiết kế và lắp đặt Mất thời gian thiết kế Lập trình phức tạp và tốn thời gian Lập trình và lắp đặt đơn giản Nâng cấp, bảo trì Khó Khó Khó Dễ Khả năng điều khiển các tác vụ phức tạp Không có Có Có Có 1.3.2 Phạm vi ứng dụng của PLC PLC được ứng dụng rất rộng rãi trong các hệ thống tự động bởi vì độ chính xác và tin cậy cao và dễ dàng sử chữa, bảo dưỡng và thay thế. Dùng để điều khiển robot : ví dụ như gắp phôi từ băng tải ra bàn gia công , hoặc bỏ phôi vào băng tải , thực hiện các nhiệm vụ đóng hộp, dán tem nhãn….vv Ngoài ra PLC còn được dùng để giám sát các quá trình trong nhà máy mạ, giay chuyền lắp ráp linh kiện điện tử, day chuyền kiểm tra sản phẩm bằng các sensor, công tắc hành trình…. 1.4 PLC FX1N PLC có rất nhiều hãng cũng như PLC Mitsubishi có rất nhiều họ, nhưng trong đồ án này chúng em chỉ tập trung nghiên cứu và sử dụng PLC FX1N do các tính năng của nó phù hợp với yêu cầu của người sử dụng. Trang 4 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Kim Ngọc Long H1: hình ảnh PLC FX1N Đặc điểm: FX1N PLC thích hợp với các bài toán điều khiển với số lượng đầu vào ra trong khoảng 14-60 I/O. Tuy nhiên, khi sử dụng các module vào ra mở rộng, FX1N có thể tăng cường số lượng I/O lên tới 128 I/O. FX1N được tăng cường khả năng truyền thông, nối mạng, cho phép tham gia trong nhiều cấu trúc mạng khác nhau như Ethernet, ProfileBus, CC-Link, CanOpen, DeviceNet,… FX1N có thể làm việc với các module analog, các bộ điều khiển nhiệt độ. Đặc biệt, FX1N PLC được tăng cường chức năng điều khiển vị trí với 6 bộ đếm tốc độ cao (tần số tối đa 60kHz), hai bộ phát xung đầu ra với tần số điều khiển tối đa là 100kHz. Điều này cho phép các bộ điều khiển lập trình thuộc dòng FX1N PLC có thể cùng một lúc điều khiển một cách độc lập hai động cơ servo hay tham gia các bài toán điều khiển vị trí (điều khiển hai toạ độ độc lập). Trang 5 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Kim Ngọc Long Nhìn chung, dòng FX1N PLC thích hợp cho các ứng dụng dùng trong công nghiệp chế biến gỗ, trong các hệ thống điều khiển cửa, hệ thống máy nâng, thang máy, sản xuất xe hơi, hệ thống điều hoà không khí trong các nhà kính, hệ thống xử lý nước thải, hệ thống điều khiển máy dệt,… Đặc tính kỹ thuật: MỤC ĐẶC ĐIỂM GHI CHÚ Xử lý chương trình Thực hiện quét chương trình tuần hoàn Phương pháp xử lý vào/ra (I/O) Cập nhật ở đầu và cuối chu kì quét (khi lệnh END thi hành) Có lệnh làm tươi ngõ ra Thời gian xử lý lệnh Đối với các lệnh cơ bản: 0,55 ÷ 0,7µs Đối với các lệnh ứng dụng: 3,7 ÷ khoảng 100 µs Ngôn ngữ lập trình Ngôn ngữ Ladder và Instruction Có thể tạo chương trình loại SFC Dung lượng chương trình 8000 bước EEPROM Có thể chọn tùy ý bộ nhớ (như FX1N- EEPROM-8L) Số lệnh Số lệnh cơ bản: 27 Số lệnh Ladder: 2 Số lệnh ứng dụng: 89 Có tối đa 177 lệnh ứng dụng được thi hành Cấu hình Vào/Ra (I/O) Phần cứng có tối đa 128 ngõ Vào/Ra, tùy thuộc vào người sử dụng chọn (Phần mềm có tối đa 128 đầu vào, 128 đầu ra) Rơ le phụ trợ (M) Thông thường Số lượng: 384 Từ M0 ÷ M383 Chốt Số lượng: 1152 Từ M384 ÷ M1535 Đặc biệt Số lượng: 256 Từ M8000 ÷ M8255 Rơ le trạng thái (S) Chốt Số lượng: 1000 Từ S0 ÷ S999 Khởi tạo Số lượng: 10 (tập con) Từ S0 ÷ S9 Bộ định thì Timer (T) 100 mili giây Khoảng định thì: 0 ÷ 3276,7 giây Số lượng: 200 Từ T0 ÷ T199 Trang 6 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Kim Ngọc Long 10 mili giây Khoảng định thì: 0 ÷ 327,67 giây Số lượng: 46 Từ T200 ÷ T245 1 mili giây duy trì Khoảng định thì: 0 ÷ 32,767 giây Số lượng: 4 T246 ÷ T249 100 mili giây duy trì Khoảng định thì: 0 ÷ 3276,7 giây Số lượng: 6 T250 ÷ T255 Bộ đếm (C) Thông thường 16 bit Khoảng đếm: 1 đến 32767 Số lượng: 16 Từ C0 ÷ C15 Loại: bộ đếm lên 16 bit Chốt 16 bit Số lượng: 184 Từ C16 ÷ C199 Loại: bộ đếm lên 16 bit Thông thường 32 bit Khoảng đếm: -2.147.483.648 đến 2.147.483.647 Số lượng: 20 Từ C200 ÷ C219 Loại: bộ đếm lên/xuống 32 bit Chốt 32 bit Khoảng đếm: -2.147.483.648 đến 2.147.483.647 Số lượng: 15 Từ C220 ÷ C234 Loại: bộ đếm lên/xuống 32 bit Bộ đếm tốc độ cao (HSC) 1 pha Khoảng đếm: -2.147.483.648 đến 2.147.483.647 1 pha: Tối đa 60kHz cho phần cứng của HSC (C235, C236, C246) Tối đa 10kHz cho phần mềm của HSC (C237 ÷ C245, C247 ÷ C250) Từ C235 ÷ C240 1 pha hoạt động bằng ngõ vào Từ C241 ÷ C245 2 pha Từ C246 ÷ C250 Trang 7 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Kim Ngọc Long 2 pha: Tối đa 30kHz cho phần cứng của HSC (C251) Tối đa 5kHz cho Pha A/B Từ C251 ÷ C255 Thanh ghi dữ liệu (D) Thông thường Số lượng: 128 Từ D0 ÷ D127 Loại: cặp thanh ghi lưu trữ dữ liệu 16 bit dùng cho thiết bị 32 bit Chốt Số lượng: 7872 Từ D128 ÷ D7999 Loại: cặp thanh ghi lưu trữ dữ liệu 16 bit dùng cho thiết bị 32 bit Tập tin Số lượng: 7000 Từ D1000 ÷ D7999 Loại: thanh ghi lưu trữ dữ liệu 16 bit Được điều chỉnh bên ngoài Trong khoảng: 0 ÷ 255 Số lượng: 2 Dữ liệu chuyển từ biến trở điều chỉnh điện áp đặt ngoài vào thanh ghi D8030 và D8031 Trang 8 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Kim Ngọc Long Đặc biệt Số lượng: 256 (kể cả D8030, D8031) Từ D8000 ÷ D8255 Loại: thanh ghi lưu trữ dữ liệu 16 bit Chỉ mục Số lượng: 16 Từ V0 ÷ V7 và Z0 ÷ Z7 Loại: thanh ghi dữ liệu 16 bit Con trỏ (P) Dùng với lệnh CALL Số lượng: 128 Từ P0 ÷ P127 Dùng với các ngắt Số lượng: 6 100 đến 150 (kích cạnh lên =1, kích cạnh xuống =0) Số mức lồng nhau (N) Dùng với lệnh MC/MCR Số lượng: 8 Từ N0 ÷ N7 Hằng số Thập phân (K) 16 bit: -32768 đến 32767 32 bit: -2.147.483.648 đến 2.147.483.647 Thập lục phân (H) 16 bit: 0000 đến FFFF 32 bit: 00000000 đến FFFFFFFF 1. Các loại FX1N: Nguồn AC, đầu vào 24 VDC FX1N Tổng các ngõ Vào/Ra Ngõ vào Ngõ ra Kích thước (Dài × Rộng × Cao) (mm) Số lượng Loại Số lượng Loại FX1N-14MR- ES/UL 14 8 Sink/Sourc e 6 Rơ le 90 × 75 × 90 Trang 9 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Kim Ngọc Long FX1N-14MT- ESS/UL Transistor (Source) FX1N-24MR- ES/UL 24 14 Sink/Sourc e 10 Rơ le 90 × 75 × 90 FX1N-24MT- ESS/UL Transistor (Source) FX1N-40MR- ES/UL 40 24 Sink/Sourc e 16 Rơ le 130 × 75 × 90 FX1N-40MT- ESS/UL Transistor (Source) FX1N-60MR- ES/UL 60 36 Sink/Sourc e 24 Rơ le 175 × 75 × 90 FX1N-60MT- ESS/UL Transistor (Source) FX1N-14MR- DS 14 8 Sink/Sourc e 6 Rơ le 90 × 75 × 90 FX1N-14MT- DSS Transistor (Source) FX1N-24MR- DS 24 14 Sink/Sourc e 10 Rơ le 90 × 75 × 90 FX1N-24MT- DSS Transistor (Source) FX1N-40MR- DS 40 24 Sink/Sourc e 16 Rơ le 130 × 75 × 90 FX1N-40MT- DSS Transistor (Source) FX1N-60MR- DS 60 36 Sink/Sourc e 24 Rơ le 175 × 75 × 90 FX1N-60MT- DSS Transistor (Source) 2. Nguồn ( nguồn 24V, nguồn 12V , nguồn 5V) Nguồn điện sử dụng trong ngành điện nói chung và tự động hóa nói riêng rất phong phú và đa dạng. Tuy nhiên trong mô hình này chúng em chỉ sử dụng các nguồn 24V, nguồn 12V và nguồn 5V.Tùy vào mỗi mục đích khác nhau mà sử dụng các nguồn có giá trị khác nhau. • Cách thức hoạt động của Bộ nguồn? Trang 10 [...]... H.b Hỡnh nh ngun 24 Trang 12 ỏn tt nghip GVHD: Kim Ngc Long Rle Rle la mụt loai thiờt bi iờn t ụng ma tin hiờu õu ra thay ụi nhay cõp khi tin hiờu õu vao at nhng gia tri xac inh Rle la thiờt bi iờn dung ờ ong ct mach iờn iờu khiờn, bao vờ va iờu khiờn s lam viờc cua mach iờn ụng lc Hỡnh 2.1 Rle trung gian kiu chõn cm Rle trung gian c dựng rt nhiu trong cỏc h thng bo v in, trong cỏc h thng iu khin... phn chp hnh thng l in ỏp ln xoay chiu(220V , 380V) * Cu to: + Mch t: gm mch t tnh v mch t ng lm bng vt liu st t(sỏt non, thộp k thut in) + Cun hỳt: cun dõy in t( day emay, dõy cụ tong) c cun quanh mch tự tnh + Cỏc cp tip im c khớ gn trờn mch t tnh v ng ( cú cỏch in vi mch t) Trang 13 ỏn tt nghip GVHD: Kim Ngc Long + lũ xo phn khỏng * Nguyờn lý hot ng: Khi cp nng lng in ngng (1 chiu, xoay chiu) vo... im phự hp vi nhu cu s dng 2.2 Cm bin quang Hỡnh 2.5 Cm bin quang Cm bin quang c dựng rt lõu, bao gm mt ngun phỏt quang v mt b thu quang Ngun quang s dng LED hoc LASER phỏt ra ỏnh sỏng thy hoc khụng thy tựy theo bc súng B thu quang s dng diode hoc transistor quang Ta t b thu v phỏt sao cho vt cn nhn bit cú th che chn hoc phn x ỏnh sỏng khi vt xut hin S s dng cm bin quang cho trờn hỡnh 2.6 Trang 14 ỏn . GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÔ HÌNH CẤT XẾP HÀNG TỰ ĐỘNG Với lượng hàng hóa sản xuất ra hàng loạt như vậy thì công việc sắp xếp và lưu kho sẽ rất mất thời gian và công sức.Vì vậy khi mô hình này được ứng. nối trực tiếp với PLC và thông qua đó cơ cấu sẽ hoạt động theo mong muốn của người vận hành. Hình 1.1 hình ảnh tổng quan về mô hình CHƯƠNG I : CÁC THÀNH PHẦN CHÍNH TRONG MÔ HÌNH 1. Programmable. tạp hơn. - Trong mô hình chúng em sử dụng động cơ điện một chiều kích từ bằng nam châm vĩnh cửu vì: + Với mô hình nhỏ thì chỉ cần một động cơ công suất nhỏ là đủ. Vì vậy sử dụng động cơ nam châm