ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ CÁNH TAY ROBOT SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ AC SERVO THÔNG QUA PLC CỦA HÃNG MITSUBISHI

Với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật, đặc biệt là nghành điện tự động hóa đã được ứng dụng nhiều trong công nghiệp. Điều khiển chuyển động trong các hệ thống ngày càng đòi hỏi cao về độ chính xác, tính đáp ứng của máy móc trong hệ thống. Động cơ Servo cũng thay đổi và cải tiến liên tục để đáp ứng yêu cầu ngày càng khắt khe trong các hệ thống này như momen cao hơn, kích cỡ nhỏ hơn, khả năng phản hồi vị trí tuyệt đối và khả năng điều khiển được bằng phần mềm. Vì vậy mà động cơ Servo ngày càng được ứng dụng rộng rãi và được ưu tiên sử dụng hàng đầu trong công nghiệp. Máy tính ngày càng được ứng dụng nhiều trong các lĩnh vực Công nghệ và nghành tự động hóa cũng nằm trong xu hướng tất yếu đó. Với sự tiện nghi của máy tính cùng với trí tuệ tuyệt vời của con người đã tạo ra những phần mềm có thể kết nối động cơ servo với PLC, màn hình HMI…qua đó việc điều khiển, giám sát trở nên dễ dàng, linh hoạt và tốn ít sức lực hơn nhiều so với trước đây.

MỤC LỤC Trang LỜI MỞ ĐẦU NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN .5 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .6 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI 1.3 MÔ TẢ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG 1.4 ƯU ĐIỂM VÀ THIẾU SÓT KHI THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 1.5 Ý NGHĨA VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.5.1 Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI 1.5.2 THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI .8 CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CÁC THIẾT BỊ CÓ SỬ DỤNG 11 2.1 THIẾT BỊ CƠ KHÍ VÀ KHÍ NÉN 2.1.1 MÁY CẤP NGUỒN KHÍ 2.1.2 VAN VÀ ỐNG KHÍ NÉN 2.1.3 XY LANH KHÍ NÉN 12 2.2 THIẾT BỊ ĐIỆN 13 2.2.1 BỘ NGUỒN 24V 2.2.2 THIẾT BỊ KHÍ CỤ, RƠ LE VÀ CÁC THIẾT BỊ NHỎ 2.2.3 CẢM BIẾN VÀ CÔNG TẮC HÀNH TRÌNH 14 2.3 THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN VÀ LẬP TRÌNH .15 2.3.1 PLC FX3U-16MR 2.3.1.1 KHÁI QUÁT VỀ DÒNG PLC MISUBISHI 2.3.1.2 PHƯƠNG PHÁP ĐẤU DÂY NGÕ VÀO, NGÕ RA PLC 17 2.3.1.3 CÁC VÙNG NHỚ TRÊN HỌ PLC FX .19 2.3.1.4 ĐẶC TÍNH NGÕ VÀO, NGÕ RA .22 2.3.1.5 CÁC TẬP LỆNH CƠ BẢN TRÊN BỘ PLC FX 23 2.3.1.6 PHẦN MỀM LẬP TRÌNH GX-DEVELOPER 55 2.3.2 FX2N-16EX 58 2.3.3 FX2N-1PG 2.3.4 BỘ DRIVER VÀ ĐỘNG CƠ SERVO YASKAWA SGDM-02ADA 61 2.3.4.1 GIỚI THIỆU CHUNG 2.3.4.2 GIỚI THIỆU VỀ SERVO YASKAWA SGDM 62 2.3.5 MÀN HÌNH PRO-FACE GP377R-TC11-24V .84 CHƯƠNG 3: SƠ ĐỒ ĐẤU DÂY VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 88 3.1 ĐỊA CHỈ I/O 3.2 LƯU ĐỒ HOẠT ĐỘNG 89 3.3 SƠ ĐỒ ĐẤU DÂY 90 3.4 TÓM TẮT CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 92 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CHO ĐỀ TÀI .106 4.1 KẾT LUẬN 4.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN CHO ĐỀ TÀI TÀI LIỆU THAM KHẢO .107 LỜI MỞ ĐẦU Cuộc cách mạng khoa học – công nghệ giới phát triển với nhịp độ ngày nhanh Với thành tựu khoa học đạt được, đặt biệt công nghệ tự động hóa, công nghệ vật liệu, công nghệ thông tin – truyền thông, công nghệ sinh học, v.v…, xã hội loài người dần chuyển giao từ văn minh công nghiệp sang văn minh tự động hóa Trong bối cảnh toàn cầu hóa hợp tác quốc tế khoa học – công nghệ đẩy mạnh tạo điều kiện cho nước phát triển có Việt Nam có hội rút ngắn trình công nghiệp hóa Trước tình hình đó, chiến lược phát triển khoa học – công nghệ Việt Nam cần cập nhật công nghệ từ nước phát triển nhằm đáp ứng kịp thời nhu cầu phát triển nghành kinh tế - kỹ thuật tiếp thu có hiệu thành tựu khoa học – công nghệ đại giới Đối với lĩnh vực tự động hóa, mục tiêu nghiên cứu ứng dụng công nghệ tự động nhằm nâng cao chất lượng, hiệu sản xuất Bộ khoa học ưu tiên hàng đầu Trong tập trung vào vấn đề tự thiết kế, xây dựng phần mềm, lắp ráp, bảo trì, vận hành hệ thống điều khiển, giám sát thu thập xử lý số liệu, ứng dụng công nghệ tự động hóa tích hợp toàn diện nhằm nâng cao hiệu cho toàn trình sản xuất, ứng dụng rộng rãi công nghệ tự động hóa đo lường xử lý thông tin phục vụ cho nghành sản xuất Nhằm đóng góp cho phát triển đất nước, nắm bắt tính cấp thiết vấn đề thực tiễn ngày nay, đồng thời kết hợp với kiến thức chuyên môn kỹ sư Điện Tự Động tương lai, em chọn đề tài: “ ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ CÁNH TAY ROBOT SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ AC SERVO THÔNG QUA PLC CỦA HÃNG MITSUBISHI ” NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ( Ký ghi rõ họ tên) NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ( Ký ghi rõ họ tên) CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Với phát triển không ngừng khoa học kỹ thuật, đặc biệt nghành điện tự động hóa ứng dụng nhiều công nghiệp Điều khiển chuyển động hệ thống ngày đòi hỏi cao độ xác, tính đáp ứng máy móc hệ thống Động Servo thay đổi cải tiến liên tục để đáp ứng yêu cầu ngày khắt khe hệ thống momen cao hơn, kích cỡ nhỏ hơn, khả phản hồi vị trí tuyệt đối khả điều khiển phần mềm Vì mà động Servo ngày ứng dụng rộng rãi ưu tiên sử dụng hàng đầu công nghiệp Máy tính ngày ứng dụng nhiều lĩnh vực Công nghệ nghành tự động hóa nằm xu hướng tất yếu Với tiện nghi máy tính với trí tuệ tuyệt vời người tạo phần mềm kết nối động servo với PLC, hình HMI…qua việc điều khiển, giám sát trở nên dễ dàng, linh hoạt tốn sức lực nhiều so với trước 1.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI Mục tiêu đạt sau hoàn thành đề tài : nắm cách lâp trình PLC Mitsubishi, nguyên lí hoạt động điều khiển vị trí cho động servo thông qua PLC, hình Pro-face ứng dụng thực tế việc điều khiển vị trí hệ thống công nghiệp 1.3 MÔ TẢ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG Mô hình gồm chế độ hoạt động HAND AUTO Có vị trí gốc, vị trí Zero vị trí đánh số từ tới Khi bật cầu trì ON cánh tay robot tự động di chuyển vị trí gốc định sẵn, đèn báo sáng báo cánh tay vị trí gốc, Nhấn nút Zero cánh tay chạy đến vị trí Zero cho phép nhấn nút chạy đến vị trí lại Ngoài mô hình cài sẵn chế độ để cánh tay di chuyển “ gắp hàng “ “ cất hàng “ chế độ có đèn báo hoạt động Khi nhấn “ HAND “ bật chế độ gắp hàng, nhấn “ VT1 “ cánh tay gắp phôi vị trí Zero sau di chuyển vị trí để bỏ phôi, tương tự cho vị trí lại nhấn “ VT2 “ , “ VT3 “, bật chế độ cất hàng cánh tay di chuyển vị trí nhấn gắp hàng Qua chế độ AUTO, hình hiển thị chế độ để lựa chọn “ gắp hàng “ “ cất hàng “ , nhấn “ gắp hàng “ cánh tay tự động gắp phôi từ vị trí Zero vị trí cài đặt sẵn tương tự cho chế độ “ cất hàng “ cánh tay gắp hàng từ vị trí cài đặt vị trí Zero Các nút nhấn khóa chéo với để đảm bảo an toàn cho hệ thống Ngoài ra, sau thực việc “ gắp hàng “ hay “ cất hàng “ cánh tay tự động di chuyển vị trí Zero để sẵn sàng thực nhiệm vụ 1.4 ƯU ĐIỂM VÀ THIẾU SÓT TRONG VIỆC THỰC HIỆN ĐỀ TÀI Động servo ứng dụng rộng rãi nhờ có momen cao, kích cỡ nhỏ, khả phản hồi vị trí tuyệt đối khả cho phép điều khiển tốc độ ổn định Trong mô hình thực đề tài mình, em tìm hiểu tính điều khiển vị trí động servo thông qua PLC mitsubishi hình Proface nhiên vẩn thấy nhiều thiếu sót chưa tận dụng hết tính động servo điều khiển momen điều khiển tốc độ, mong nhóm tiếp tục ngiên cứu phát triển tiếp tục vấn đề 1.5 Ý NGHĨA VÀ THỰC 1.5.1 Ý nghĩa đề tài TIỄN CỦA ĐỀ TÀI Giúp sinh viên tiếp cận thực tế với thiết bị công nghiệp Bộ động Servo, PLC Mitsubushi, hình Pro-face, modul mở rộng ( FX2N-16EX, FX2N-1PG ) cảm biến, van điện khí nén, rơ le…tìm hiểu nguyên lý hoạt động đấu nối mô hình từ điều khiển lập trình máy tính Trang bị cho sinh viên kiến thức chuyên nghành mảng tự động hóa để ứng dụng vào công việc sau Hiểu rõ lập trình PLC Mitsubishi, phương pháp hàng đầu phương thức thu thập liệu điều khiển tự động Nắm vững kiến thức động Servo, loại động ứng dụng rộng công nghiệp Biết lập trình, đấu nối cho hình cảm ứng giúp cho việc thoa tác điều khiển dễ dàng Biết kết nối dây cảm biến, công tắc hành trình van điện khí nén 1.5.2 Thực tiễn đề tài Hiện điều khiển vị trí servo ứng dụng sâu rộng Động Servo sử dụng nhiều rộng rãi Nó thứ vô cần thiết để đảm bảo chất lượng mà sản phẩm có yêu cầu độ xác cao Ví dụ nghành bao bì nhựa, giấy : Tính xác giúp máy CNC sản xuất bao bì tiêu chuẩn Ứng dụng Máy cắt laser X500III, lợi dụng suất làm việc cao động Servo mạch kín để giúp đầu khắc di chuyển nhanh xác kết hợp với hệ động đáng tin cậy để tạo sản phẩm cắt với độ xác tuyệt vời Ứng dụng máy yêu cầu độ xác cao máy phay, máy cắt CNC công nghiệp: Máy gia công khí, máy tiện CNC : Máy khắc cắt hoa văn gỗ: Và nhiều ứng dụng khác nữa…v.v… CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CÁC THIẾT BỊ ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG 2.1 THIẾT BỊ CƠ KHÍ VÀ KHÍ NÉN 2.1.1 Máy cấp nguồn khí - Dùng để cấp nguồn khí nén cho - van khí nén Hãng sản xuất: ERGEN Công suất : 1.0 HP Nguồn điện 220V/50Hz Nhóm lệnh phát xung điều khiển servo step motor Lệnh phát xung dùng cho tất dòng PLC mitsu • Lệnh PLSY Toán hạng Lệnh Chức Số bước S1 S2 D Y PLSY (Pulse Y output) Phát xung tần số xác định PLSY: K,H, KnX, KnY,KnM, KnS, T, D, C, V, Z Lưu ý: FX0/FX0N: Y000 bước Lưu ý: S1[...]... bị cơ khí dùng để đóng ngắt chuyển đổi mạch điện trong dây truyền sản xuất hoặc bàn máy theo tín hiệu hành trình của các cơ cấu truyền động cơ khí nhằm tự động điều khiển hành trình hoặc tự động cắt điện ở cuối hành trình để đảm bảo an - toàn tiếp điểm: 1NC / 1NO 15A / 125 or 250 VAC 2.3 THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN VÀ LẬP TRÌNH 2.3.1 PLC FX3U-16MR 2.3.1.1 Khái quát về dòng PLC mitsubushi PLC FX là một loại PLC. .. nén Điện Từ Airtac 4V110-06 • Port size: 1/8'' • Áp suất hoạt động: 0.15 - 0.8 MPa • Loại van 5 cửa 2 vị trí • Nhiệt độ hoạt động: -20~70oC Là dạng van khí nén tác động điện 24V, 110V, 220V dùng để điều khiển các cơ cấu chấp hành như xi lanh khí nén 2.1.3 Xy Lanh Khí Nén Xy lanh khí nén hoạt động dựa trên nguyên tắc sử dụng khí nén, thông thường là không khí, nguyên tắc hoạt động của nó là sẽ truyền... Bản Relay bảo vệ : - 10A / 240 VAC 10A / 28 VDC Dùng để bảo vệ các Standard Japan tải đầu ra 2.2.3 Cảm biến và công tắc hành trình Cảm biến vị trí: - Cung cấp tín hiệu on/off phụ thuộc vào vị trí của một trong những phần tử của cảm biến đồng thời phần tử đó có liên quan tới vật di động mà ta cần đo sự di chuyển - Sự thay đổi của tín hiệu sẽ cho ta biết độ dịch chuyển của vật thể Nguồn: 24VDC Công tắc... micro của hãng MISUBISHI nhưng có nhiều tính năng mạnh mẽ Loại PLC này được tích hợp sẵn các I/O trên CPU - PLC được viết tắt bởi ba từ “ Programmable Logic Controller ” có ý nghĩa là bộ điều khiển lập trình - Bộ điều khiển lập trình là một thiết bị mà người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một loạt hay trình tự các sự kiện Các sự kiện này được kích hoạt bởi tác nhân kích thích “ ngõ vào “ tác động. .. thành động lực Do nguyên tắc hoạt động nó sử dụng nguồn năng lực từ bên trong nhờ vậy mà nó không hề tiêu tốn hay chịu bất cứ tác động nào từ dòng năng lượng bên ngoài Điều kiện xảy ra là khi có sự chênh lệch về áp xuất ở bên trong xy lanh do khí nén được cấp từ van khí nén, từ đó tạo ra chuyển động của piston theo hướng mong muốn làm các thiệt bị bên ngoài hoạt động ( tùy thuộc vào thiết kế của hệ... thích “ ngõ vào “ tác động vào PC hoặc qua các hoạt động trễ như thời gian định thì hay các sự kiện được đếm Một khi sự kiện được kích hoạt, nó ở trạng thái ON hoặc OF Một bộ điều khiển lập trình sẽ liên tục “ lặp ” trong chương trình do “ người sử dụng lập trình ra ” chờ tín hiệu ở ngõ vào và xuất tín hiệu ở ngõ ra tại thời điểm đã lập trình - Cấu trúc của bộ điều khiển lập trình có thể được phân thành... với các PLC phiên bản từ 2.0 trở lên) Mục FX0S(N) FX1s FX1N FX2N(C) FX3U(C) Phương pháp xử lý chương trình Thực hiện chương trình tuần hoàn Phương pháp xử lý vào ra Cập nhật ở đầu và cuối chu kỳ quét (khi lệnh END được thi hành) Cơ bản:1.6>3.6 Thời gian xử lý µS Cơ bản:0.72 ứng dụng1 0>100 ứng dụng 10->100 µS Ngôn ngữ lập trình Dung lượng chương trình Cấu hình vào /ra có thề µS µS Cơ bản :0.08 Cơ bản... Module Loại PLC FX tích hợp nhiều chức năng trên CPU (Main Unit) như ngõ ra xung hai tọa độ, bộ đếm tốc độ cao (HSC), PID, đồng hồ thời gian thực… Module mở rộng nhiều chủng loại như: Module mở rộng vào ra (I/O), Module mở rộng analog, xử lý nhiệt độ, điều khiển vị trí, các Module mạng như Cclink, Profibus… Ngoài ra còn có các board mở rộng (Extension Board) như Analog, các board dùng cho truyền thông các... thành các thành phần Bộ phận mà chương trình được nạp vào lưu trữ và xử lý thường được gọi là Main processing hay còn gọi là CPU Vậy, lập trình cho một PLC là đi tìm điều kiện tín hiệu ngõ vào tác động lên đối tượng điều khiển cho tín hiệu ngõ ra tương ứng PLC FX ra đời từ năm 1981 cho đến nay đã có rất nhiều chủng loại tùy theo Model như: FX0(S), FX1, FX2, FX0N, FX1S, FX1N, FX2N, FX3G và FX3U Tùy theo... 0.1mA/30VDC Chỉ dẫn hoạt động LED sáng khi cuộn dây được kích hoạt 2.3.1.5 Các tập lệnh cơ bản trên bộ PLC FX Nhóm lệnh xử lý bit:  Lệnh Load, Load Inverse: Lệnh gợi nhớ LD (Load) Chức năng Dạng mẫu Công tắc thường hở (NO): Thiết bị Số bước X,Y,M,S,T,C 1 X,Y,M,S,T,C 1 Tác vụ logic bit LDI(Load Inverse) Công tắc thường đóng (NC): Tác vụ logic bit  Lệnh OUT: Lệnh OUT Chức năng Dạng mẫu Điều khiển cuộn dây Thiết