Đề Tài Điều Khiển PID Tay Máy

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ  ĐỀ TÀI: GVHD:Th.S TRẦN THỊ HOÀNG OANH SVTH : NGUYỄN CÔNG LỘC LỚP : ĐHĐT1B Hình ảnh mô hình Hình: Mô hình tay máy Hình ảnh mô hình Hình: hộp điều khiển CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỀ TÀI  Mô hình mô Tay Máy Công Nghiệp  Luận văn mô hình điều khiển cánh tay máy gắp thả vật vị trí cố định, di chuyển qua phải, trái lên xuống  Tay máy vị trí ban đầu, chờ đến có vật đến vị trí gắp vật thực gắp vật, sau đến vị trí nhả vật thực nhả vật  Thực xong nhả vật tay máy vị trí đầu chờ đến có vật Cảm biến quang dùng để phát có vật  Sử dụng PLC S7-200 WinCC để điều khiển giao tiếp với máy tính CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỀ TÀI      Ứng dụng PLC S7-200 để điều khiển giao tiếp Ứng dụng xuất xung tốc độ cao Ứng dụng đếm xung tốc độ cao Ứng dụng điều khiển PID S7 – 200 Ứng dụng WinCC để hiển thị điều khiển CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT LIÊN QUAN I Giới thiệu động DC: Cấu tạo: Một động DC có phần bản: – Phần ứng hay Rotor (Armature), – Cổ góp (Commutator), – Chổi than (Brushes), – Trục motor (Axle), – Nam châm tạo từ trường hay Stator (field magnet), – Bộ phận cung cấp dòng điện DC Thông số động loại KM3448A CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT LIÊN QUAN II Truyền động bánh răng: Cơ cấu truyền chuyển động quay trục để biến đổi số vòng quay Phân loại:  Phân loại số lượng bánh răng: • Bánh cấp: có cặp bánh • Bánh nhiều cấp: gồm nhiều cặp bánh có tỷ số truyền khác tạo thành hộp tốc độ hộp giảm tốc,…  Phân loại theo quan hệ truyền: • Quan hệ truyền ăn khớp: có truyền động bánh trụ, côn, trục vít, hypôit hỗn hợp • Quan hệ truyền phức tạp: truyền động bánh hành tinh, truyền động bánh sóng,… CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT LIÊN QUAN Các dạng truyền động a Thẳng; b Nghiêng; c Chữ V; d Côn; e Bánh xoắn, góc trục 90o; g Hypôit; h Trục vít lõm (glôbôit) CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT LIÊN QUAN  Xy lanh – van khí nén:  Xy lanh:  Loại chiều  Loại hai chiều CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT LIÊN QUAN  Van khí nén: Một van khí đặc trưng số vị trí mà van có số lượng cửa nối ống Hai loại van thường dùng:  Van 3/2 (3 cửa, vị trí): Van vị trí, cửa có đường nối ống: đường khí vào(lỗ 1), hai đường khí ra(lỗ 2, 4) hai đường xả(lỗ 3, 5) Nguyên tắc hoạt động: Khi điện: CHƯƠNG 3: THỰC HIỆN ĐỒ ÁN Sơ đồ nguyên lý: 3.1 Khối nguồn: POWER VC C _24VD C D 4007 R _C S1 U 7812 V IN /2 W R _C S2 /2 W C u F /5 V 24VD C VO U T R Q 14 U 7805 V IN C 0 u (c o th e b o ) G N D VC C _24VD C A671 VO U T Vcc_5V R 2K 1K D R ED D R ED C u F /5 V J1 Q 13 A671 G N D SW Vcc_5V SW PO W ER 3.2 Khối thu tín hiệu từ Encoder: V cc_5V ENCODER V cc_5V R 5K V C C _24V D C Q P H AS E _ A_ V C C _24V D C R 5K Q P H AS E _B _ A 1015 A 1015 E N C O D E R O _ P H AS E _ A_ O _P H AS E _ B _1 R 10 560 R 11 10K O _ P H AS E _ B _ O _ P H AS E _ A_ J12 IS O P C 817 IS O P C 817 R 12 560 R 13 10K CHƯƠNG 3: THỰC HIỆN ĐỒ ÁN^ 3.3 Khối báo động giới hạn: BAO DONG S W _1 S W _2 GIOI S W _3 S W _4 HAN S W _5 S W _6 S W _7 S W _8 V cc_5V V cc_5V 5V R 45 330 R 46 330 R 47 330 R 48 330 R 49 330 R 50 330 R 51 330 R 52 330 D 35 R E D D 36 R E D D 37 R E D D 38 R E D D 39 R E D D 40 R E D D 41 R E D D 42 R E D R 53 4K Q 10 R S 4017 A 1015 s w _ r in g s w _ r in g R S T_L M 555 Q 11 C 1815 R 56 100 V cc_5V R 5 k Q C 1815 R 57 10K R S T_L M 555 R 59 10K R 60 100K R S T D S C H G LM 555 V cc_5V U U TH R TR G O U T P W M LM 555 V C C 14 C LK V cc_5V C V C 104 G N D R S 4017 C 10u 5V 15 16 13 R S T V C C G N D E N A Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q C O 10 11 D D D 1N 4148 1N 4148 1N 4148 R 61 S P E A K E R R 58 o h mL S 3K R 5V 12 P W M LM 555 Q C 1815 4017 Q S2 P E A K E R C 1815 1K Q A 1015 R 330 D LE D S W _1 24V S W _3 R 330 J5 S W _8 24V R 330 R 22K P LC 34 In PLC IS O P C 817 R 22K P L C 4 P L C R 22K IS O P C 817 P L C P L C P L C 2 3 1 IS O P C 817 P L C PLC 24V R 330 IS O P C 817 In R 330 P LC 12 P L C P L C S W _6 J6 2 24V R 22K CHƯƠNG 3: THỰC HIỆN ĐỒ ÁN 3.4 Khối công suất: Chon PWM cho DC hoac DC va chon chieu cho DC D V cc_5V C H E C K _S E LE C T_1 V c c_5V C H E C K _L_H _1_2 V cc_5V C H E C K _L_H _1_1 U 3B 14 14 U 3A V cc_5V IS O P C 817 R 22K 7414 D 1N 4148 R 22K V cc _5V 7414 D 1N 4148 B LU E S E L F O R /R E V C H E C K _H _1_2 D 1N 4148 D 1N 4148 S W S W _ R ig h t V C C _24V D C C H E C K _H _1_1 S W S W _Left S W _1 + S W _2 V cc_5V IS O P C 817 10 R 22k R 22K 1A 2A J 13 14 1Y 2Y 2 D O N G C O R 22K L 29 11 13 1Y 2Y V C C _24V D C + 15 1 G N D 2E 1E 1E N 2E N V C C 1E N 2E N V C C 11 V cc_5V B R ID G E U D 12 - V C C _24V D C J 17 1Y 2Y 2 14 D O N G C O D 11 L 29 IS O P C 817 12 1A 2A 1Y 2Y 13 10 1A 2A 15 IS O P C 817 R 14 22k G N D 2E 1E G R E E N V c c_5V S E L P W M R 17 22K R 18 22K S W _4 C H E C K _H _2_1 D 15 C H E C K _H _2_2 V cc_5V V cc_5V D 13 1N 4148 D 14 1N 4148 S W _3 V cc_5V 14 R 24 22K D 16 1N 4148 C H E C K _S E LE C T_2 U 3D D 17 1N 4148 C H E C K _L_H _2_2 S W S W _Left V cc _5V 7414 7414 R 23 22K U 3C IS O P C 817 14 S E L F O R /R E V B LU E B R ID G E V C C 1A 2A 2 G R E E N V C C IS O P C 817 S E L P W M 12 D U D 10 P W M Q 0 V cc _5V - V C C _24V D C C H E C K _L_H _2_1 S W S W _ R ig h t V cc _5V CHƯƠNG 3: THỰC HIỆN ĐỒ ÁN 3.4 Khối công suất: Cho DC hoac DC hoat dongva chon chieu cho DC D18 CHECK_L_H_3_1 1N4148 7414 D21 CHECK_H_3_2 R43 22K R44 22K 1N4148 1N4148 D22 12 CHECK_H_3_1 10 SW_5 1EN 2EN L298 1A1 2A2 VCC_24VDC 1Y2 2Y1 1A2 2A1 13 D29 BRIDGE 15 VCC_24VDC Vcc_5V SW_8 SEL FOR/REV CHECK_H_4_1 D32 CHECK_H_4_2 Vcc_5V Vcc_5V 1Y2 2Y1 1EN 2EN 13 D30 1N4148 D31 1N4148 SW_7 Vcc_5V BLUE IS O18 PC817 R54 22K 7414 L298 DONG CO1 D33 U7C 1N4148 7414 D34 U7D CHECK_SELECT_4 Điều khiển động khâu đế khâu SW8 SW_Left 1N4148 R55 22K Vcc_5V 1A2 2A1 GND 2E 1E 11 J31 10 BRIDGE 14 D23 14 14 1Y1 2Y2 1A1 2A2 VCC1 15 R41 22K 12 VCC2 R40 22K U6 - ISO16 PC817 GREEN + PWM Q0.0 CHECK_L_H_4_2 CHECK_L_H_4_1 DONG CO2 Vcc_5V 14 J35 VCC_24VDC D24 1Y1 2Y2 GND 2E 1E SW_6 11 D20 1N4148 ISO17 PC817 GREEN SW7 SW_Right + D19 7414 SW6 SW_Left - R34 22K Vcc_5V U6 VCC1 VCC_24VDC SEL PWM4 U7B 14 14 R33 22K U7A Vcc_5V 3 IS O13 PC817 Vcc_5V D28 Vcc_5V VCC2 Vcc_5V CHECK_L_H_3_2 Vcc_5V CHECK_SELECT_3 BLUE Vcc_5V SEL FOR/REV SW9 SW_Right Vcc_5V CHƯƠNG 3: THỰC HIỆN ĐỒ ÁN 3.5 Khối cảm biến quang: CHƯƠNG 3: THỰC HIỆN ĐỒ ÁN Giải thuật điều khiển: Để tay máy gắp vật khâu đế di chuyển góc α khâu phải di chuyển góc β Tay kẹp vuông góc với mặt phẳng ngang CHƯƠNG 3: THỰC HIỆN ĐỒ ÁN  Tầm hoạt động khâu khâu 3: Độ dịch chuyển khâu 2; α = 400 ± β Khâu di chuyển góc −α CHƯƠNG 3: THỰC HIỆN ĐỒ ÁN  Tay kẹp xoay trái, phải: Giải thuật điều khiển: Góc đặt Quay phải ? ĐC quay thuận ĐC quay ngược • Quay phải: Động quay chiều kim đồng hồ Động quay ngược kim đồng hồ • Quay trái: ngược lại Đếm xung trả → góc Góc đo = góc đặt ? Ngừng động ĐC quay ngược ĐC quay thuận CHƯƠNG 3: THỰC HIỆN ĐỒ ÁN  Điều khiển PID cho khâu đế: Góc đặt Bộ PID xử lý Xuất xung qua ngõ Q0.0 Động hoạt động Encoder hồi tiếp → góc Góc = góc đặt? Y Ngắt xung, thoát PID, dừng động N CHƯƠNG 3: THỰC HIỆN ĐỒ ÁN Lưu đồ giải thuật: 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 Lưu đồ giải thuật chương trình Lưu đồ giải thuật chương trình điều khiển động Lưu đồ giải thuật chương trình High Speed Counter Lưu đồ giải thuật điều xung (PWM) Lưu đồ giải thuật chương trình PID Lưu đồ giải thuật chương trình góc – xung, xung – góc CHƯƠNG 3: THỰC HIỆN ĐỒ ÁN Kết quả: CHƯƠNG 3: THỰC HIỆN ĐỒ ÁN Kết quả:  Tay máy thực gắp – thả vật theo vị trí cho trước  Tìm hiểu xuất xung đọc xung tốc độ cao  Tìm hiểu ứng dụng PLC, WinCC vào giám sát điều khiển hệ thống CHƯƠNG 3: THỰC HIỆN ĐỒ ÁN  Hạn chế: Thời gian đáp ứng chậm  Chỉ gắp vật vị trí cố định  CHƯƠNG 4: HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Tay máy hoạt động tuần tự/ song song Điều khiển tối ưu tay máy Dùng thị giác để điều khiển xác Điều khiển tay máy thông qua mạng LAN/ Internet