Xây dựng một số mô hình mẫu sử dụng PLC cho hệ thống điều khiển khí nén trong phòng thí nghiệm

UBND THÀNH PHỐ HẢI PHÒNG CỘNG HÒA Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC HẢI PHÒNG Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Số hiệu sinh viên: Khóa Khoa…… Ngành Tên đề tài: Các số liệu ban đầu: Nội dung phần cần thuyết minh tính toán: Các vẽ, đồ thị ( ghi rõ loại kích thước vẽ ): Phạm Bá Hùng Họ tên cán hướng dẫn: Ngày giao nhiệm vụ đồ án: Ngày hoàn thành đồ án: Trưởng môn ( Ký, ghi rõ họ, tên) Ngày tháng năm … Cán hướng dẫn ( Ký, ghi rõ họ, tên) Sinh viên hoàn thành nộp đồ án tốt nghiệp ngày… tháng … năm 2015 Người duyệt ( Ký, ghi rõ họ, tên) Phạm Bá Hùng Sinh viên ( Ký, ghi rõ họ, tên) PHẦN NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Tinh thần, thái độ sinh viên trình làm đề tài tốt nghiệp ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Đánh giá chất lượng Đ.T.T.N (so với nội dung yêu cầu đề nhiệm vụ Đ.T.T.N mặt lý luận thực tiễn, tính toán giá trị sử dụng, chất lượng vẽ ) ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Cho điểm cán hướng dẫn: (Điểm ghi số chữ) Ngày tháng năm 2013 Cán hướng dẫn (Họ tên chữ kí) Phạm Bá Hùng NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ CỦA NGƯỜI CHẤM PHẢN BIỆN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Đánh giá chất lượng đề tài tốt nghiệp mặt thu thập phân tích số liệu ban đầu, sở lý luận chọn phương án tối ưu, cách tính toán chất lượng thuyết minh vẽ, giá trị lý luận thực tiễn đề tài …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… Cho điểm cán chấm phản biện (Điểm ghi số chữ) Ngày tháng năm 2013 Người chấm phản biện Phạm Bá Hùng Lời cam đoan LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đồ án tốt nghiệp: Xây dựng số mô hình mẫu sử dụng PLC cho hệ thống điều khiển khí nén phòng thí nghiệm em tự thiết kế hướng dẫn thầy giáo Thạc sĩ Vũ Văn Quang Các số liệu kết hoàn toàn với thực tế Để hoàn thành đồ án em sử dụng tài liệu ghi danh mục tài liệu tham khảo không chép hay sử dụng tài liệu khác Nếu phát có chép em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm Hải Phòng, ngày 30 tháng 11 năm 2015 Sinh viên thực Phạm Bá Hùng Phạm Bá Hùng Lời cảm ơn LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Thạc sĩ Vũ Văn Quang với cương vị nguời hướng dẫn giúp tận tình suốt thời gian thực đồ án Em xin cảm ơn toàn thể thầy cô môn Điện nói riêng toàn thể thầy cô trường Đại học Hải Phòng nói chung tận tình dạy dỗ truyền đạt kiến thức cho em suốt thời gian học tập trường Cuối em xin chân thành cảm ơn tác giả tài liệu tham khảo đồ án góp ý thầy cô môn toàn thể bạn sinh viên suốt trình thực đồ án Phạm Bá Hùng Mục lục MỤC LỤC Lời cảm ơn DANH SÁCH HÌNH VẼ .1 Danh sách hình vẽ LỜI MỞ ĐẦU Lời mở đầu .1 Hình 1.3 Hệ truyền động khí nén điều khiển theo vị trí 1.1.2 Xi lanh hai chiều 14 2.2.1 Van điều khiển trực tiếp khí .15 Hình 2.6 Mặt cắt nguyên lý 16 2.2.2 Van điều khiển trực tiếp điện khí nén 18 2.2.3 Van điều khiển lưu lượng 21 2.2.4 Van chiều 22 3.2.1 Cấu trúc chung 29 3.2.2 Nguyên lý làm việc PLC .32 Hình 3.4 Sơ đồ hình khối 40 45 Hình 3.18 Giá trị đếm Counter 50 3.6.5 Phần mềm SYS WIN cho PLC OM RON 55 66 Hình 4.2 Điều kiện chuyển tiếp 66 4.2.1 Xác định quy trình công nghệ 68 4.2.2 Xác định đầu vào/ra 69 4.2.3 Viết chương trình .69 4.2.4 Nạp chương trình vào nhớ 69 4.2.5 Chạy chương trình .69 78 Hình 4.11 Mạch cấp nguồn 78 Phạm Bá Hùng Mục lục KẾT LUẬN 103 Kết luận .103 TÀI LIỆU THAM KHẢO 104 Tài liệu tham khảo .104 Phạm Bá Hùng Danh sách hình vẽ DANH SÁCH HÌNH VẼ Lời cảm ơn DANH SÁCH HÌNH VẼ .1 Danh sách hình vẽ LỜI MỞ ĐẦU Lời mở đầu .1 Hình 1.3 Hệ truyền động khí nén điều khiển theo vị trí 1.1.2 Xi lanh hai chiều 14 2.2.1 Van điều khiển trực tiếp khí .15 Hình 2.6 Mặt cắt nguyên lý 16 2.2.2 Van điều khiển trực tiếp điện khí nén 18 2.2.3 Van điều khiển lưu lượng 21 2.2.4 Van chiều 22 3.2.1 Cấu trúc chung 29 3.2.2 Nguyên lý làm việc PLC .32 Hình 3.4 Sơ đồ hình khối 40 45 Hình 3.18 Giá trị đếm Counter 50 3.6.5 Phần mềm SYS WIN cho PLC OM RON 55 66 Hình 4.2 Điều kiện chuyển tiếp 66 4.2.1 Xác định quy trình công nghệ 68 4.2.2 Xác định đầu vào/ra 69 4.2.3 Viết chương trình .69 4.2.4 Nạp chương trình vào nhớ 69 4.2.5 Chạy chương trình .69 78 Hình 4.11 Mạch cấp nguồn 78 Phạm Bá Hùng Danh sách hình vẽ KẾT LUẬN 103 Kết luận .103 TÀI LIỆU THAM KHẢO 104 Tài liệu tham khảo .104 Phạm Bá Hùng Chương 4: Xây dựng số mô hình mẫu sử dụng PLC cho hệ thống điều khiển khí nén Trong đó: Các cấu chấp hành: -Xi lanh A dùng để loại sản phẩm hỏng khỏi băng chuyền -Xi lanh B dùng để nạp hộp đựng sản phẩm -Xi lanh C dùng để đẩy hộp sang băng chuyển khác hộp đủ sản phẩm -Động ĐC dùng để chạy băng chuyển dịch sản phẩm Các cảm biến: -Cảm biển "In" kiểm tra chất lượng sản phẩm (ON = hỏng; OFF = tốt) -Cảm biến "Pul" đếm vòng quay trục băng chuyền, vòng "Pul" thay đổi từ OFF sang ON lần ứng với sản phẩm dịch vị trí -Cảm biến "Ct" kiểm tra sản phẩm vào hộp -Cảm biến "Box" báo có hộp vị trí nhận sản phẩm 4.4.3 Mô tả công nghệ Máy phân loại đóng gói sản phẩm tự động hoạt động theo công nghệ sau: - Đầu tiên chưa có hộp cảm biến “Box” chưa tác động Xi lanh B đẩy hộp vào (+B thực ) Sau xi lanh B lùi (- B thực hiên ) Khi có hộp đè lên cảm biến “Box” cảm biến “Box” tác động Khí động “ĐC” bắt đầu quay băng chuyền bắt đầu chuyển động Khi có sản phẩm tốt vào băng chuyền cảm biển “in” không tác động sản phẩm theo băng chuyền rơi xuống hộp Một cảm biến “ct” đến sản phẩm rơi vào hộp Khi số lượng sản phẩm rơi vào hộp đạt đến giá trị Max định trước (ví dụ 10 sản phẩm ) xi lanh C tác động đẩy hộp đầy sản phẩm ( +C thực hiện) sau xi lanh C lùi vị trí cũ (-C thực ) hộp đầy sản phẩm đẩy cảm biến “Box” lại báo hộp (“ Box” OFF ) xi lanh B lại đẩy hộp vào trình lại lặp lại -Nếu sản phẩm đưa vào băng chuyền mà có sản phẩm xấu cảm biến “in” tác động (“in” on ) Cảm biến “pul” ghi nhớ vị trí sản phẩm sau đếm số vòng quay trục động băng chuyền Khi sản phẩm xấu Phạm Bá Hùng 90 Chương 4: Xây dựng số mô hình mẫu sử dụng PLC cho hệ thống điều khiển khí nén dịch chuyển đến vị trí số băng chuyền (tương ứng với động quay ngược vòng từ phát sản phẩm xấu ) xi lanh A tác động đẩy sản phẩm khỏi băng chuyền (+A thực ) sau xi lanh A lùi (A thực ) lại có sản phẩm xấu trình lại lặp lại 4.4.4 Grapcet cho công nghệ m O Trạng thái ban đầu Không có hộp (“Box” OFF) Xi lanh B đẩy hộp vào (+ B Xi lanh B lùi (“- B” ON) động CĐ chạy Sản phẩm tốt rơi vào hộp đến giá trị max Xi lanh C đẩy hộp (+C ON ) Có sản phẩm xấu (“in” ON) Xi lanh A đẩy sản phẩm xấu ( +A ON ) Đã đẩy sản phẩm xấu Xi lanh C đẩy hộp Xi lanh C lùi (- C ON ) Xi lanh A thụt ( -A ON) Xi lanh C lùi Hình 4.21 Grapcet cho công nghệ Phạm Bá Hùng 91 ON) Chương 4: Xây dựng số mô hình mẫu sử dụng PLC cho hệ thống điều khiển khí nén 4.4.5 Chọn thiết bị điều khiển phân công vào Để điều xi lanh B C ta sử dụng van điều khí nén 5/2 có cuộn dây điều khiển (van tự phục hồi trạng thái ) Như xi lanh C B cần đầu từ PLC để điều khiển hoạt động Bình thường không cấp điện cho cuộn dây “-B” “-C” cấp nguồn khí nều cuộn dây cấp điện “+B” “+C cấp nguồn khí Để điều khiển xi lanh A ta dùng van điện khí nén 5/2 có hai cuộn dây điều khiển (van không tự phục hồi trạng thái ) Để điều khiển “+A” “-A” phải có tín hiệu từ PLC *Phân công vào Vào Phần tử 00000 Cảm biến “Box” 00001 Cảm biến “ct” 00002 Cảm biến “in” 00003 Cảm biến “pul” 00005 Dừng động ĐC Ra Phần tử 10000 +B 10001 +C 10002 Đc 10003 +A 10004 -A Hình 4.22 Phân công vào PLC 4.4.6 Sơ đồ ghép nối công nghệ Phạm Bá Hùng 92 Chương 4: Xây dựng số mô hình mẫu sử dụng PLC cho hệ thống điều khiển khí nén * Mạch cấp nguồn Hình 4.23 Mạch cấp nguồn *Mạch động lực Phạm Bá Hùng 93 Chương 4: Xây dựng số mô hình mẫu sử dụng PLC cho hệ thống điều khiển khí nén Hình 4.24 Mạch động lực *Mạch cấp nguồn PLC Phạm Bá Hùng 94 Chương 4: Xây dựng số mô hình mẫu sử dụng PLC cho hệ thống điều khiển khí nén Hình 4.25 Mạch cấp nguồn PLC *Mạch cảm biến Phạm Bá Hùng 95 Chương 4: Xây dựng số mô hình mẫu sử dụng PLC cho hệ thống điều khiển khí nén Hình 4.26 Mạch cảm biến *Mạch vào, PLC Phạm Bá Hùng 96 Chương 4: Xây dựng số mô hình mẫu sử dụng PLC cho hệ thống điều khiển khí nén Xilanh B PHÇN Tö C¶M BIÕN"BOX" +B C¶M BIÕN "CT" Xilanh C C¶M BIÕN "IN" C¶M BIÕN "PUL" DõNG HÖ THèNG KHëI §éNG HÖ THèNG +C Xilanh A PHÇN Tö +B +A +C -A §C RDC +A -A Nguån 24V com0 15 OUTPUT PLC Hình 4.27 Mạch vào, PLC Phạm Bá Hùng 97 + - com 24v INPUT PLC Chương 4: Xây dựng số mô hình mẫu sử dụng PLC cho hệ thống điều khiển khí nén *Mạch điều khiển ÐC Hình 4.28 Mạch điều khiển Phạm Bá Hùng 98 Chương 4: Xây dựng số mô hình mẫu sử dụng PLC cho hệ thống điều khiển khí nén Hình 4.29 Mạch điều khiển Phạm Bá Hùng 99 Chương 4: Xây dựng số mô hình mẫu sử dụng PLC cho hệ thống điều khiển khí nén *Mạch đèn báo Hình 4.30 Mạch đèn báo Phạm Bá Hùng 100 Chương 4: Xây dựng số mô hình mẫu sử dụng PLC cho hệ thống điều khiển khí nén 4.4.7 Chương trình điều khiển Phạm Bá Hùng 101 Chương 4: Xây dựng số mô hình mẫu sử dụng PLC cho hệ thống điều khiển khí nén Phạm Bá Hùng 102 Kết luận KẾT LUẬN Sau trình nghiên cứu thực đồ án với hướng dẫn giảng viên thạc sỹ Vũ Văn Quang Em hoàn thành đề tài giao “Xây dựng số mô hình mẫu sử dụng PLC cho hệ thống điều khiển khí nén phòng thí nghiệm” Thông qua việc nghiên cứu thực đồ án tốt nghiệp không giúp em tổng hợp lại nhiều kiến thức chuyên ngành học nhà trường, mà tích lũy thêm kiến thức kinh nghiệm thực tiễn phục vụ cho công việc sau trường Vì kiến thức, khả việc nghiên cứu tài liệu tham khảo nhiều hạn chế, với việc chưa có nhiều kinh nghiệm thực tế Đồ án không tránh khỏi thiếu sót, em mong đóng góp ý kiến quý thầy cô để đồ án xác hoàn thiện Cuối em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy cô khoa, đặc biệt giảng viên thạc sỹ Vũ Văn Quang tận tình hướng dẫn giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn! Hải Phòng, ngày 30 tháng 11 năm 2015 Sinh viên Phạm Bá Hùng Phạm Bá Hùng 103 Tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Văn Doanh, Phạm Thượng Hàn, Nguyễn Văn Hòa, Đào Văn Tân, Võ Thạch Sơn (2008) Các cảm biến kỹ thuật đo lường điều khiển NXB Khoa học Kỹ thuật [2] Tô Đằng, Nguyễn Xuân Phú (2001) Khí cụ điện-lý thuyết kết cấu-tính toán lựa chọn sử dụng NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Phạm Bá Hùng 104 [...]... hiu nhn vo Quan h gia cỏc lp phn t trong mt h thng iu khin khớ nộn nh sau: Phm Bỏ Hựng 25 Chng 2: Nguyờn lý hot ng ca mt s thit b khớ nộn c bn Các cơ cấu chấp hành - Các xi lanh khí nén - Các động cơ Cơ cấu chấp hành Đầu ra tín hiệu Các phân tử điều khiển Các van điều khiển trực tiếp Các phân tử xử lý tín hiệu Sử lý tín hiệu - Van điều khiển trực tiếp - Van điều khiển áp suất - Các bộ phận tạo trễ...Li m u LI M U Trong thi i cụng nghip hoỏ, hin i hoỏ ngy nay, cỏc h thng t ng hoỏ phỏt trin mnh m c v b rng v chiu sõu Cỏc h thng t ng hoỏ ng dng trong thc t sn xut rt a dng v phong phỳ vi nhiu mc khỏc nhau Trong ú cỏc h thng truyn ng khớ nộn c s dng trong nhiu lnh vc cụng ngh v k thut vỡ nú cỏc u im nh n gin trong kt cu, trong s dng v c trong iu khin, tin cy lm vic cao cú ... trng thỏi bin i mi khỏc vi biu ban u 1.4 Cu trỳc ca h iu khin cỏc h truyn ng - t ng khớ nộn lm vic theo chu trỡnh A A Từ cảm biến KĐL P1 KĐL Pn x1 xm TR Hệ điều khiển lôgic Z1 Zn V10 V11 TR Vs0 Vs1 Hỡnh 1.8 S khi tng quỏt P1 x1 Pn xm y1 ys TR Hệ điều khiển lôgic U11 U10 Un1 TR Z1 V10 V11 Un0 TR Vs0 Vs1 TR Zn Hỡnh 1.9 S khi ca h iu khin rỳt gn H thng bao gm (hỡnh 1.8 ): cỏc h truyn ng khớ nộn c s phn... Tuy nhiờn trong h thng iu khin khớ nộn cú cỏc nhc im nh tỏc ng nhanh thp, kớch thc h thng ln, gõy ting n Mt gii phỏp hn ch cỏc nhc im ú m hin nay thng s dng l kt hp cỏc thit b khớ nộn vi cỏc thit b in v s dng b iu khin bng chng trỡnh ( PLC ) iu khin s hot ng ca h thng Vi ti tt nghip c giao l " Xõy dng mt s mụ hỡnh mu s dng PLC cho h thng iu khin khớ nộn trong phũng thớ nghim " giỳp cho sinh viờn... hot ng ca mt s thit b khớ nộn c bn Chng 3 Tng quan v b iu khin logic kh trỡnh PLC Chng 4 Xõy dng mt s mụ hỡnh mu s dng PLC cho h thng iu khin khớ nộn trong phũng thớ nghim Em xin chõn thnh gi li cm n n tt c cỏc thy cụ giỏo Khoa in C ó tn tỡnh dy d em nhng kin thc chuyờn mụn lm c s hon thnh ti tt nghip v ó to iu kin thun li cho em hon tt khúa hc c bit em xin gi li cm n ti thy hng dn Thc s V Vn Quang... phận tạo trễ - Các phần tử trình tự Thành phần đầu vào Đầu vào tín hiệu - Van kiểu nút ấn - Van kiểu trụ xoay - Các chuyển mạch tiếp cận Các phần tử cung cấp nguồn khí Nguồn cung cấp năng lượng Phm Bỏ Hựng - Máy nén khí - Bình tích khí - Van điều chỉnh áp suất 26 ... S khi ca cỏc h iu khin n bc v a bc tng ng c trỡnh by trờn hỡnh 1.5 v 1.6 Nh trờn hỡnh v ta thy trong h iu khin a bc ngoi khi logic cú nh trong h n bc cũn cú khi iu khin nh (Ys) ti cựng mt thi im s xỏc nh trng thỏi bờn trong ca thit b iu khin Cng ti thi im xột t hp ton b cỏc tớn hiu u vo {Xm} v trng thỏi trong ca thit b iu khin logic (Ys) s l trng thỏi y ca h thng iu khin Nh vy ti tng thi im ra luụn... hiu chớnh u bc õy chớnh l mt trong nhng yờu cu xỏc nh cu trỳc ca h iu khin logic S ca h iu khin logic cú tớnh cht c im va nờu ca h truyn dn khớ nộn c trỡnh by trờn hỡnh 6b Trờn s ta thy trc cỏc kờnh u ra (Z1, Z2Zn ) cú b trớ cỏc mch iu khin (kiu trig ) lm vic bi cỏc tớn hiu t khi iu khin logic (U11, U10Us1, Us0 ) Cỏch xõy dng h iu khin nh vy cho phộp gim c s phn t dựng trong khi iu khin logic chớnh,... thuc vo loi phn t t ng khớ nộn c chn vo kiu van phõn phi khớ nộn c dựng iu khin cỏc h truyn ng Trong trng hp s dng cỏc van phõn phi iu khin bng khớ nộn mt phớa cn phi tớnh n rng khi khụng cú tớn hiu iu khin van phõn phi v trớ lm vic ban u ca mỡnh Bi th cựng mt bi toỏn tng hp h iu khin cho mt h truyn ng vi nhng yờu cu v iu kin lm vic cho trc ta thu c mt s iu khin logic nhng li cú th cú nhiu s nguyờn... ng núi chung ngi ta s dng mt dng th quy c c gi l biu trng thỏi lm vic Biu trng thỏi lm vic cho phộp mụ t trỡnh t thay i trng thỏi v chuyn ng ca cỏc c cu chp hnhtrong sut c thi gian chu trỡnh lm vic ca nú thun tin cho vic mụ t ny chu trỡnh lm vic ca h dn ng khớ nộn c chia thnh nhiu khong c gi l cỏc bc trong ú din ra s thay i trng thỏi h thng hoc chuyn ng ca cỏc c cu chp hnh khớ nộn Chuyn ng ca cỏc