Đồ án điều khiển vị trí sử dụng động cơ Servo và PLC S7-200

Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Điện LỜI CẢM ƠN Để đề tài tốt nghiệp “Nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển giám sát sử dụng PLC Siemens cho toán điều khiển vị trí” đạt số mục tiêu đặt ra, hoàn thành thời gian, em xin chân thành cảm ơn: Thầy giáo Nguyễn Đăng Hải giảng viên môn đo lường điều khiển trực tiếp hướng dẫn, bảo tận tình, giúp đỡ chuyên môn, tạo điều kiện thuận lợi, hỗ trợ tài liệu thiết bị kĩ thuật thời gian em thực đồ án Em xin cảm ơn thầy cô khoa Điện tạo điện cho em hoàn thiện đồ án dạy, góp phần cho em hoàn thành đồ án tiến độ Em xin chân thành cảm ơn bạn sinh viên lớp Điện 4-K8đã giúp đỡ, đóng góp ý kiến động viên thời gian thực đồ án tốt nghiệp Một lần xin chân thành cảm ơn giúp đỡ quý báu thầy cô bạn Hà Nội, tháng năm 2017 Sinh viên thực Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Điện NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Điện NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Điện MỤC LỤC Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Điện DANH MỤC HÌNH Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Điện DANH MỤC BẢNG Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án tốt nghiệp TRÍCH YẾU ĐỒ ÁN ĐẠI HỌC Họ tên sinh viên: Mã sinh viên Nguyễn Văn Hưng 0841040249 Nguyễn Văn Hiếu 0841040248 Nguyễn Thị Ngọc Hoa 0841040253 Trần Thị Luyến 0841040257 Bùi Quang Đạt 0841040287 Lớp: Điện Khóa: Chuyên ngành: Công nghệ kĩ thuật điện-điện tử Giảng viên hướng dẫn: Thầy Nguyễn Đăng Hải Bộ môn: ĐLĐK ☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆ 1.Tên đề tài Đề tài:Nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển giám sát sử dụng PLC Siemens cho toán điều khiển vị trí Lí dochọn đề tài Ngày nay, với phát triển nhanh chóng khoa học công nghệ tất lĩnh vực sản phẩm ngày phải có yêu cầu chất lượng sản phẩm, mức độ tự động hóa sản xuất đặc biệt độ xác gia công hình dáng hình học Sự phát triển công nghiệp Robot đại gắn liền với việc điều khiển chuyển động tiền đề cho phát triển công nghiệp.Với hệ thống SCADA, khả quản lí từ xa toàn hệ thống thiết bị tự động hệ thống trở nên hiệu Khi có cố phân đoạn hệ thống tự động phân tích gửi về, người vận hành nhận tín hiệu thông báo qua giao diện HMI phần mềm điều khiển chuyên dụng Win CC hay Win CC-Flexible Người vận hành cần ngồi bàn điều khiển trung tâm, theo dõi giám sát toàn hệ thống thay phải chạy xuống tận chỗ để kiểm tra hệ thống Cùng với nhận thấy tiện lợi hiệu hệ thống điều khiển động Servo trình sản xuất nhu cầu xã hội lĩnh vực này, nên em Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án tốt nghiệp định thực đề tài : “Nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển giám sát sử dụng PLC Siemens cho toán điều khiển vị trí” Để hiểu rõ chất điều khiển vị trí, tốc độ động Servo hiểu quy trình điều khiển hệ thống giám sát, thu thập liệu 3.Mục đích nghiên cứu Mục tiêu đặt với đề tài:“Nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển giám sát sử dụng PLC Siemens cho toán điều khiển vị trí” cần nắm vững, hiểu rõ cách thức hoạt động, điều khiển AC-Servo, hiểu rõ Driver điều khiển động cơ, cách thức điều khiển từ PLC thông qua Win CC Từ mô hình thực tế tạo giao diện, xây dựng chương trình,các thuật toán điều khiển lập trình cho động 4.Giới hạn nghiên cứu -Vì lí kinh tế điều kiện khách quan, đề tài dừng lại việc làm mô hình điều khiển đơn giản để mô tả hoạt động hệ thống Servo -Điều khiển vị trí tốc độ mô hình nhỏ gồm: PLC Siemens S7-200 SIEMENS, motor Servo Teco hệ thống khí nén -Xây dựng chương trình phần mềm Step Microwin -Giao tiếp PLC Siemens S7-200 Win CC phần mềm PC Access -Tạo giao diện Win CC để điều khiển giám sát 5.Nhiệm vụ nghiên cứu Để hoàn thành mục tiêu để ra, nhiệm vụ đặt sau: -Đọc, dịch tham khảo tài liệu tìm hiểu lĩnh vực có liên quan đến điều khiển vị trí, tốc độ động AC-Servo -Tìm hiểu PLC S7-200, cách đấu nối phần cứng, cách thức phát xung, cách lập trình, cách thức kết nối với giao diện Win CC, cách thức sử dụng tạo giao diện cho chương trình ứng dụng -Tìm hiểu cách kết nối PLC S7-200 với động AC-Servo, cách thức điều khiển vị trí động AC-Servo thông qua Win CC PLC S7-200 -Nghiên cứu phân tích công trình liên hệ 6.Đối tượng nghiên cứu Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án tốt nghiệp -PLC S7-200 Siemens, motor Servo Teco -Chương trình điều khiển STEP MICROWIN -Thiết lập giao tiếp PLC S7-200 với Win CC phần mềm PC Access -Tạo giao diện điều khiển giám sát Win CC -Hệ thống cảm biến điện cảm -Hệ thống khí nén 7.Phương pháp nghiên cứu -Tham khảo, tra cứu thông tin từ lài liệu khoa học -Tìm hiểu hệ thống điều khiển băng chuyền, gia công khí -Sử dụng thiết bị có sẵn,làm mô hình -Lập trình mô máy tính -Kiểm tra chạy thử phòng thực hành nhà trường 8.Nội dung đề tài -Chương I: Tổng quan hệ thống điều khiển vị trí -Chương II: Tổng quan PLC S7-200 -Chương III: Tìm hiểu thiết bị mô hình -Chương IV: Thiết kế chạy mô hình Hà Nội,ngày tháng năm 2017 Xác nhận giáo viên hướng dẫn Nguyễn Đăng Hải Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội T Đồ án tốt nghiệp LỜI NÓI ĐẦU rong công xây dựng phát triển đất nước bước vào thời kì công nghiệp hóa-hiện đại hóa với hội thuận lợi khó khăn thách thức lớn Điều đặt cho hệ trẻ, người chủ tương lai đất nước nhiệm vụ nặng nề.Đất nước cần sức lực trí tuệ lòng nhiệt huyết trí thức trẻ, có kĩ sư tương lai.Với phát triển nhanh chóng cách mạng khoa học kĩ thuật nói chungvà lĩnh vực điện-điện tử-tự động hóa-tin học nói riêng làm cho mặt xã hội thay đổi ngày Trong điều khiển chuyển động lĩnh vực đa dạng phát triển nhanh ngành điều khiển tự động hóa.Trong hệ thống điều khiển vị trí, tốc độ moment yêu cầu xác cao cần đến thiết bị điện đáp ứng.Đây xem toán đặt cần giải quyết.Để làm nhiệm vụ nhà khoa học nghiên cứu sản xuất động Servo.Cùng với kết hợp thiết bị khác PLC, khí nén ngày động Servo sử dụng rông rãi hiệu hệ thống vận hành nhiều nhà máy Để hiểu rõ động Servo thiết bị kèm em định lựa chọn đề tài “Nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển giám sát sử dụng PLC Siemens cho toán điều khiển vị trí” Vì thời gian nghiên cứu tìm hiểu hạn chế nên chắn không tránh khỏi sai sót.Rất mong nhận đóng góp ý kiến từ thầy cô bạn để đề tài hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! 10 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Chương trình dừng dừng khẩn: Chương trình phát xung: 87 Đồ án tốt nghiệp Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Chương trình hút nhả chữ: 4.8 Chương trình PLC Trong chương trình PLC ta tạo chương trình ngắt phục vụ cho trình gắp chữ lần lượt, bao gồm chương trình sau: Subroutine 1:Khối_ ON_OFF: Trong khối ON/OFF có chức Start hệ thống bắt đầu gắp chữ, chức stop dừng chương tình chạy quay trở vị trí ban đầu Subroutine 2: Phát_Xung_Thuan: Khối phát xung thuận thực phát xung làm động chạy để đưa xy lanh đến vị trí cần hút chữ, chương trình ngắt Ngat_Thuan 88 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Subroutine 3: Day_Xuong : Trong hàm đẩy xuống, ta thực Set Q0.3 để cấp điện cho van điện từ hoạt động, cấp khí đẩy xy lanh xuống 89 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Subroutine 5: Hut_Len: Set Q0.5 thực hút lên Subroutine 6: Phát_Xung_Ngược: Tương tự phát xung thuận,nhưng ta đặt chương trình ngắt cho khối Phát_Xung_Ngược Ngat_Nguoc gọi chương tình set Q0.1( bit điều hướng cho Servo ) để đảo chiều động 90 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Subroutine 7: DAYRA: Thực set Q0.4 để đẩy xi lanh phía trước 91 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Subroutine 8: NHA:Thực nhả chữ 92 Đồ án tốt nghiệp Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Subroutine 9: Xung_Ve 1: Thực cấp xung cho động hệ thống hoàn thành gắp nhả chữ cái,chương trình ngắt Ngat_ve 93 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Subroutine 10: Xung_Ve 2: Thực cấp xung cho động ấn nút Stop, chương trình ngắt Ngat_Ve Interupt routine 1: Ngat_Thuan: Thực chu trình sau động chạy đến vị trí chữ cần hút, thực gọi chương trình Day_Xuong 94 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Interupt routine 2: Ngat_Nguoc:Gọi chương trình DAYRA Interupt routine 3:Ngat_Xung_Ve 1: Khi động chạy hết chu trình chữ thực reset tất bit nhớ đầu Q 95 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Interupt routine : Ngat_Xung_Ve 2: Khi động chạy vị trí ban đầu sau ấn nút Stop Reset tất bit nhớ đầu Q 4.9 Giao diện điều khiển giám sát WinCC Dưới giao diện điều khiển giám sát chúng em thiết kế Giao diện tổng quát: 96 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Khối diều khiển: Ấn Start: Cho phép chạy động Stop: Đưa động vị trí ban đầu dừng hệ thống ấn Start trở lại Ấn dừng khẩn để dừng động Khối chọn chữ để gắp chữ mong muốn 97 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khối giám sát hoạt động mô hình: 98 Đồ án tốt nghiệp Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Sau chạy runtime điều khiển mô hình hoạt động thu hình ảnh giám sát sau: 99 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án tốt nghiệp KẾT LUẬN Những kết đồ án Đồ án hoàn thành tiến độ đạt yêu cầu đề sau:  Hiểu nguyên lí hoạt động nắm phương pháp vận hành, điều khiển động Servo  Tìm hiểu cấu tạo, đặc điểm kĩ thuật thiết bị PLC, hệ thống khí nén  Biết cách thiết kế chương trình, hệ điều khiển giám sát phần mềm Win CC Step Microwin  Vận hành thành công mô hình thật Hạn chế đồ án hướng phát triển đề tài Bên cạnh kết đạt đượcđồ áncũng tồn nhiều khiếm khuyết chưa xử lí  Trong phần chương trình điều khiển chưa đạt yêu cầu tối ưu  Việc nghiên cứu dừng lại vị trí động nhỏ Đề tài có nhiều gợi mở nhiều khía cạnh khác với mong muốn hoàn thiện Có thể phát triển theo hướng sau:  Kết hợp PID vào điều khiển hệ thống  Hoàn thiện hệ thống Servo điều khiển tốc độ động cơ, kiểm soát vị trí  Sử dụng tài liệu cung cấp đề tài kiến thức PLC Siemens, cấu trúc hệ thông Servo để thiết kế, điều khiển ứng dụng nhà máy xí nghiệp Để hoàn thiện đồ án cách tốt em xin cảm ơn thầy giáo Nguyễn Đăng Hải tận tình hướng dẫn Mặc dù cố gắng nhiều hạn chế tài liệu tham khảo lực nên không tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận ý kiến bổsung, góp ý quý thầy cô để đề tài ngày hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! 100 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội PHỤ LỤC Tài liệu tham khảo -Tài liệu lập trình PLC S7-200 Siemens- Phạm Phú Thọ - Tài liệu lập trình PLC S7-200 Siemens- Châu Trí Đức - Tài liệu JSDA-MANUAL V0.2 - Tài liệu WinCC tiếng Việt Siemens - Giáo trình PLC-NXB Khoa học kĩ thuật - Tài liệu Servo motor control Mikro control - Web tham khảo: http://www.tedmotors.com/pro/index.php?cid=98&f=98 https://www.google.com.vn/search?q=go%C3%B4gle&oq=go %C3%B4gle&aqs=chrome 69i57j0l5.3580j0j4&sourceid=chrome&ie=UTF-8 101 Đồ án tốt nghiệp Đồ án tốt nghiệp