điều khiển và giám sát tay máy gắp sản phâm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỀ TÀI NCKH CẤP SINH VIÊN ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT TAY MÁY GẮP SẢN PHÂM S K C 0 9 MÃ SỐ: SV11-2009 S KC 0 Tp Hồ Chí Minh, 2010 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM  ĐỀ TÀI NCKH CẤP SINH VIÊN ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT TAY MÁY GẮP SẢN PHẨM MÃ SỐ: SV11-2009 THUỘC NHÓM NGÀNH : KHOA HỌC KỸ THUẬT NGƯỜI CHỦ TRÌ : TRẦN ĐĂNG KHOA NGƯỜI THAM GIA : NGUYỄN THÀNH LUÂN ĐƠN VỊ : KHOA ĐIỆN –ĐIỆN TỬ TP HỒ CHÍ MINH – 3/2010 FHFDSGHFDGHFGHFDGHDFGHFGH LỜI NĨI ĐẦU Với phát triển nhƣ vũ bão ngành cơng nghệ điện tự động máy tính mang lại thay đổi khoa học cơng nghệ nhƣ đời sống ngƣời Sự kết hợp chặt chẽ hai ngành hỗ trợ bổ sung cho mở rộng ứng dụng tất lĩnh vực Làm nghiên cứu khoa học hội để sinh viên vận dụng kiến thức học vào thực tiễn ,nghiên cứu kiến thức liên quan, bƣớc đầu tham gia vào vòng xốy phát triển khoa học kỹ thuật cơng nghệ Với hƣớng dẫn tận tình thầy TRƢƠNG ĐÌNH NHƠN, ủng hộ bạn khóa u thích thân ,chúng tơi chọn đề tài : “ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT HỆ THỐNG TAY MÁY GẮP SẢN PHẨM” Trong q trình thực đề tài,chúng tơi cố gắng nhƣng khơng thể tránh đƣợc thiếu sót Rất mong góp ý ,chỉ dẫn q thầy bạn đọc LỜI CẢM ƠN Xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu Trƣờng Đại học Sƣ phạm Kĩ thuật Thành phố Hồ Chí Minh – Khoa Điện –Điện tử, q thầy tạo điều kiện cho chúng em thực đề tài Xin chân thành cảm ơn thầy TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN – ngƣời trực tiếp hƣớng dẫn cung cấp tài liệu q báu giúp em đề tài Xin chân thành cảm ơn q thầy mơn Tự động điều khiển tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em sử dụng thiết bị đồ án phòng D203 Ngồi ra, để đề tài hồn thành tiến độ chúng em nhận đóng góp kinh nghiệm q báu bạn sinh viên khoa Điện - Điện tử Xin chân thành cảm ơn bạn Tp Hồ Chí Minh, tháng 03 năm 2010 Nhóm sinh viên thực đề tài MỤC LỤC PHẦN A: GIỚI THIỆU DẪN NHẬP Giới thiệu đề tài 2 Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu Đối tƣợng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Tính thực tiễn đề tài Giới hạn đề tài PHẦN B: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ S7-200 1.1 Cấu hình phần cứng 1.2 Cấu trúc nhớ 1.2.1 Phân chia nhớ 1.2.2 Vùng liệu 1.2.3 Vùng đối tƣợng 1.3 Thực chƣơng trình 10 1.4 Cấu trúc chƣơng trình s7-200 11 CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ CAMERA 13 2.1 Khái niệm Machine Vision 13 2.2.Khái niệm Vision Sensor 14 2.2.1 Newest hardware platform: The VS 720 Series 14 2.2.2 Đặc điểm kỹ thuật Series VS 720 14 2.3 Hoạt động Camera 16 2.3.1 Các chức ngõ vào 18 2.3.2 Các chức ngõ 19 2.4 Phần mềm Spectation 21 2.5 Giới thiệu softsensor 24 2.6 Truyền liệu từ Vision Sensor 25 2.6.1 Datalink 26 2.6.2 Modbus Transfers 27 2.6.3 Ethernet Terminal Controller (ETC) 30 2.6.4 Các giao thức cơng nghiệp 30 CHƯƠNG 3: MÀN HÌNH OP77A 3.1 Giới thiệu chung 31 3.2 Các phần tử OP77A 33 3.2.1 Các phím nhấn OP77A 33 3.2.2 Màn hình 35 3.3 Các chức OP77A 37 3.3.1 Screens: 37 3.3.2 Pasword: 38 CHƯƠNG : PHẦN MỀM WINCC FLEXIBLE 2008 4.1 Wincc Flexible Engineering System 39 4.2 Wincc Flexible Runtime 40 PHẦN C: THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG 1.1 Sơ đồ kết nối 43 1.2 Sơ đồ giải thuật 44 1.3 Một số điều kiện để tay máy hoạt động 45 1.4 Chƣơng trình tay máy 47 1.5 Nhận diện sản phẩm 48 1.6 Thiết kế giao diện OP77A 50 1.7 Chƣơng trình PLC S7-200 53 PHẦN D: KẾT LUẬN Tóm tắt đề tài 57 1.1 Phần lý thuyết 57 1.2 Phần thực hành 57 Hƣớng phát triển đề tài 57 Một vài đề nghị 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 PHẦN A GIỚI THIỆU NGHIÊN CỨU KHOA HỌC DẪN NHẬP Giới thiệu đề tài Nhóm chọn đề tài “ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT TAY MÁY GẮP SẢN PHẨM” Đề tài dùng hình HMI (OP77A) sử dụng chương trình WinCC Flexible 2008 để lập trình thiết kế giao diện cho hình OP77A để giám sát điều khiển tay máy gắp sản phẩm Đây đề tài mẻ mang tính thiết thực cao Đây đề tài hay cần thiết cho sinh viên nghiên cứu khoa học Hệ thống cho phép người vận hành điều khiển giám sát hệ thống cách dễ dàng, thuận tiện với độ xác cao Lý chọn đề tài Ngày bùng nổ thơng tin ngày nhiều lan rộng giới Cùng với khoa học kỹ thuật khơng ngừng phát triển vũ bão, làm cho người cần phải khơng ngừng nâng cao kiến thức chun mơn khả nắm bắt thơng tin nước giới áp dụng vào thực tiễn Ngành tự động lĩnh vực ln đòi hỏi phải được đầu tư nghiên cứu để đáp ứng xu Trong mơi trường cơng nghiệp nơi độc hại nguy hiểm cao đòi hỏi phát sử dụng robot tự động để đảm bảo an tồn cho người đòi hỏi hệ thống phải hoạt động cách xác cần giám sát, điều khiển người, Khi nghiên cứu lĩnh vực hội cho học hỏi kiến thức để áp dụng vào thực tiễn, với kiến thức học trường, nhóm định chọn đề tài hình HMI,tay máy gắp sản phẩm, phần hệ thống SCADA cơng nghiệp Trong hệ thống hình OP77A phần mềm WinCC Flexible cơng cụ quan trọng việc điều khiển giám sát Đây phần quan trọng đề tài nhóm Nó giúp em hiểu sâu vận hành dây chuyền xí nghiệp, nhà máy, điều vơ cần thiết cho sinh viên chúng em, mà hướng phát triển cho nhiều dây chuyền sản suất xí nghiệp tương lai Nó khơng phù hợp với thực tiễn mà hướng nghiên cứu mẻ Trang NGHIÊN CỨU KHOA HỌC mà ngành kỹ thuật cần phải nắm bắt, nhằm giúp sinh viên sau trường giải tốt nhu cầu cơng ty, xí nghiệp Với hệ thống điều khiển này, đem đến dễ dàng, tiện lợi cho người làm việc trực tiếp mơi trường sản xuất Và hệ thống “ Giám sát điều khiển tay máy gắp sản phẩm” hệ thống điều khiển ứng dụng nhiều thực tế dây chuyền sản xuất Chính lí mà nhóm thực đề tài “ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT TAY MÁY GẮP SẢN PHẨM” Mục đích nghiên cứu Nhiệm vụ đề tài nghiên cứu khoa học thực u cầu sau:     Điều khiển giám sát tay máy gắp sản phẩm Dùng camera cơng nghiệp để phân loại sản phẩm Dùng phần mềm WinCC Flexible 2008 để thiết kế giao diện hình OP77A Lập trình cho PLC S7 200 Phƣơng pháp nghiên cứu  Sử dụng cơng nghệ đại với phần mềm hãng Simens  Sử dụng thiết bị điều khiển cơng nghệ hãng Siemens, cụ thể PLC S7200, camera cơng nghiệp  Sử dụng robot cơng nghiệp bậc tự  Quan sát mơ hình sản xuất nhà máy  Lập trình lắp ráp mơ hình thực phòng thí nghiệm Đối tƣợng nghiên cứu     Màn hình OP77A PLC S7-200,camera cơng nghiệp VS 722 Phần mềm lập trình thiết kế giao diện WinCC Flexible 2008 Mơ hình tay máy Phạm vi nghiên cứu Thiết kế mơ hình điều khiển giám sát sử dụng hình OP77A điều khiển giám sát tay máy gắp sản phẩm Trang NGHIÊN CỨU KHOA HỌC  Nếu ENABLED “BREAK ON HOLD”, robot dừng lại, đèn báo phát nguồn servo tắt UI[3] (Always enabled) (SFSPD): Chân  Tín hiệu an tồn cho robot dừng cửa báo hiệu an tồn đóng lại  Ngõ vào SFSPD trạng thái bình thường, tín hiệu tượng theo sau là:  Hoạt động chương trình bắt đầu chậm dần dừng lại chương trình dừng lại  Khi jog feed thi hành, điều khiển feedrate giảm xuống đến giá trị xác định cho $SCR.$SFJOGOVLIM Khi ngõ vào *SFSPD tắt điều khiển feedrate khơng thể vượt q giá trị UI[8] (Enable input signal) (ENBL): Chân Tín hiệu ENBL cho phép robot di chuyển đặt robot trạng thái sẵn sàng Khi tín hiệu tắt đi, hệ thống ngăn chặn jog feed robot hoạt động chương trình bao gồm chuyển động Một chương trinh thực tạm dừng tín hiệu ENBL tắt START input UI[6] (Enable in the remote state): Chân Đây tín hiệu khởi động bên ngồi Tín hiệu có chức xung cạnh xuống chuyển từ ON sang OFF Khi tín hiệu nhận ,các xử lí sau thực :  Khi FALSE lựa chọn cho START cho CONTINUE hình cài đặt cấu hình hệ thống, chương trình lựa chọn mà sử dụng teach pendant thực từ hàng mà trỏ đặt Chương trình dừng tạm thời tiếp tục.(mặc định)  When TRUE lựa chọn cho START cho CONTINUE hình cài đặt cấu hình hệ thống, chương trình dừng tạm thời tiếp tục Khi chương trình khơng dừng tạm thời robot khơng thể khởi động Trang 46 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 1.4 Chƣơng trình tay máy 1: CALL HOME 2: IF DI[119] =ON, JMP LBL[1] 3: LBL[1] 4: L P[1] 1000cm/min CNT50 5: RO[2]=ON 6: L P[2] 1000cm/min CNT50 7: RO[2]=OFF 8: L P[3] 1000cm/min CNT50 9: L P[4] 1000cm/min CNT50 10: RO[2]=ON 11: CALL HOME 12: END [END] Trang 47 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 1.5 Nhận diện sản phẩm Sản phẩm tốt : Sản phẩm lỗi: Trang 48 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Dùng phần mềm Spetation 2.8.1 Seimens ta nhận dạng sản phẩm Sản phẩm tốt : Sản phẩm lỗi : Trang 49 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 1.6 Thiết kế giao diện OP77A Dùng phần mềm Winccflexbile 2008 ta tạo giao diện để điều khiển giám sát Mở chương trình Trang 50 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Sau thiết kế hình ta giao diện sau: Đây hình lựa chọn hệ thống Trang 51 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Đây hình trạng thái thong báo cho ta biết sản phẩm lỗi sản phẩm tốt Trang 52 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 1.7 Chƣơng trình PLC S7-200 Trang 53 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Trang 54 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Trang 55 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC PHẦN D KẾT LUẬN Trang 56 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC KẾT LUẬN TĨM TẮT ĐỀ TÀI Sau thời gian tìm hiểu nghiên cứu làm đồ án, nhóm sinh viên hồn thành cơng việc sau: 1.1 Phần lý thuyết  Tìm hiểu hoạt động hình HMI, đặc biệt hình OP77A  Tìm hiểu lý thuyết PLC S7 – 200, STEP7 – MICRO/WIN  Tìm hiểu phần mềm WinCC flexible, thiết kế giao diện điều khiển hệ thống  Tìm hiểu phần mềm CAMERA VS 722  Tìm hiểu ngun lý hoạt động robot bậc tự Fanuc LR Mate 200iC  Tìm hiểu ngun lý hoạt động băng tải hệ thống cảm biến kèm 1.2 Phần thực hành  Khảo sát hệ thống thực tế  Thiết kế giao diện điều khiển cho hình OP77A phần mềm WinCC flexible  Viết chương trình cho S7 – 200 tay máy,camera  Kết nối OP77A với S7-200 để theo dõi thơng tin điều khiển giám sát tay máy gắp sản phẩm  Lắp ghép hệ thống cho chạy thực tế HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Hệ thống tay máy gắp sản phẩm hệ thống tự động hố sử dụng rộng rãi thực tế Việc thực đề tài trang bị cho nhóm sinh viên kiến thức tự động hố, hệ thống giao tiếp người máy (HMI), tìm hiểu cụ thể hình OP77A ,camera phần mềm WinCC flexible Do thời gian hạn chế robot thường xun bị lỗi kĩ thuật nên nhóm thực dừng lại việc tập trung điều khiển hệ thống, chưa phát huy hết chức giám sát hình OP77A, kết nối hệ thống với trạm S7_200 Trang 57 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Qua q trình thực đề tài, nhóm thực đề xuất số phương hướng phát triển sau:  Việc điều khiển giám sát hệ thống thực qua OP77A OP77A đóng vai trò cấp lệnh điều khiển trung tâm Hướng phát triển đặt điều khiển hệ thống với cấu trúc tập trung Hệ thống kết nối với máy tính, máy tính điều khiển giám sát hệ thống WinCC Máy tính đóng vai trò trung tâm điều khiển, quản lý giám sát cách trực quan dễ dàng  Để có tính ứng dụng thực tiễn cần điều chỉnh để hệ thống nhận dạng phân loại sản phẩm có độ chi tiết phức tạp cao MỘT VÀI ĐỀ NGHỊ Như nói phần trên, đề tài mang tính thực tiễn sinh viên chưa tìm hiểu nhiều, đặc biệt sinh viên Khoa Điện - Điện tử Trong thời gian cho phép phần mà nhóm sinh viên nỗ lực làm đồ án Tiềm SIMATIC HMI, phần mềm WinCC flexible Camera vs 722 hệ thống SCADA nói riêng lĩnh vực điện tự động nói chung lớn Mong thời gian tới có nhiều sinh viên tiếp tục nghiên cứu lĩnh vực lý thú thực tế để nhằm bổ sung, nâng cấp áp dụng vào thực tiễn sản xuất cách có hiệu cao Tuy nhiên để nghiên cứu lĩnh cách có hiệu cần phải có số trang thiết bị cần thiết với giá thành cao mà sinh viên khơng thể tự trang bị được, cần phải có đầu tư từ nhà trường Rất mong thời gian tới, nhà trường đặc biệt Khoa Điện - Điện Tử đầu tư thêm trang thiết bị cần thiết tạo nhiều hội thực tập phòng thực tập PLC nhằm tạo điều kiện cho nhiều bạn sinh viên có điều kiện nghiên cứu lĩnh cách tốt Trang 58 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Dỗn Phước, Phan Xn Minh – Tự động hố với SIMATIC S7 - 200 Nhà xuất Nơng Nghiệp Th.S Nguyễn Tấn Đời, Th.S Tạ Văn Phương – Bài giảng điều khiển lập trình – Trường đại học sư phạm kỹ thuật Hồ Chí Minh Kỹ thuật lập trình PLC – Khoa Điện tử - ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Manual of camera VS722 - Siemen Manual of Winccflexible 2008 - Siemen www.Support.Automation.Siemens.com www.google.com www.ebook.com Trang 59