Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống cấp phôi và khoan tự động phục vụ cho đào tạo tại trường cao đẳng nghề Quy Nhơn

Header Page of 126 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Cơng trình hồn thành ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG NGUYỄN PHƯỚC VÂN Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS TRẦN XN TÙY Phản biện 1: ………………………………… NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG CẤP PHƠI Phản biện 2: ………………………………… VÀ KHOAN TỰ ĐỘNG PHỤC VỤ CHO ĐÀO TẠO TẠI TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ QUY NHƠN Chun ngành: Cơ khí chế tạo máy Mã số: 60.52.04 Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật họp Đại học Đà Nẵng vào ngày… tháng …… năm 2011 TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thơng tin-Học liệu, Đại học Đà Nẵng - Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng Đà Nẵng – Năm 2011 Footer Page of 126 Header Page of 126 MỞ ĐẦU khoan, kht, tarơ loại máy cắt tơn, máy tơn, máy dập, loại máy tạo hình khác TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Nước ta q trình phát triển, nhu cầu tự động hố hệ thống điều khiển cần thiết Mức độ tự động hố nước ta trình độ thấp chưa phát huy hết mạnh Chính lẽ mà sản phẩm làm đạt chất lượng chưa cao suất thấp, nhìn chung trình độ tự động phụ thuộc nhiều vào sức người, chưa thấy kết mà đem lại Đồng thời phải tìm hiểu cách đắn Do đó, phần ta biết cách hoạt động, cách điều khiển khơng phải cách khái qt mà cách cụ thể Xuất phát từ nhu cầu thực tế Trường Cao Đẳng Nghề Quy Nhơn cần có ngành điện tử mà mua thiết bị tự động từ nước ngồi đắt tiền Vì vậy, cần nghiên cứu thiết kế, chế tạo thiết bị tự động phục vụ cho việc đào tạo cần thiết Đề tài “ Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống cấp phơi khoan tự động phục vụ cho Đào tạo Trường Cao Đẳng Nghề Quy Nhơn” PLC hướng cần thiết đắn có hỗ trợ kiến thức lập trình, khả cung cấp đảm bảo thiết bị phần cứng Sử dụng PLC cho phép khả phát triển mở rộng đề tài Giúp cho sinh viên làm quen với việc thiết kế, chế tạo sửa chữa hệ thống điều khiển tự động ngành khí, điện tử Làm quen lập trình PLC lập trình, khai báo biến WinCC để điều khiển, giám sát, thu thập lưu trữ, quản lý liệu máy tính Đề tài nghiên cứu việc sử dụng PLC kết nối máy vi tính thơng qua ứng dụng WinCC cho q trình điều khiển, giám sát, thu thập lưu trữ liệu cho máy khoan Kết đáp ứng tiềm phát triển mở rộng tương lai với hệ thống dây chuyền Footer Page of 126 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Thiết kế, chế tạo hệ thống cấp phơi khoan tự động ứng dụng điều khiển PLC WinCC để thiết kế giao diện người máy nhằm phục vụ cho Đào tạo Trường Cao Đẳng Nghề Quy Nhơn ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 3.1 Đối tượng nghiên cứu Hệ thống cấp phơi khoan tự động 3.2 Phạm vi nội dung nghiên cứu + Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật điều khiển tự động để thiết kế, chế tạo Hệ thống cấp phơi khoan tự động + Lập chương trình điều khiển thiết bị + Mơ hoạt động máy máy vi tính, ứng dụng WINCC để điều khiển giám sát q trình tự động hố q trình sản xuất thu thập liệu PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Ứng dụng lý thuyết điều khiển khí nén, lý thuyết PLC, WinCC (giao diện điều khiển Người-Máy HMI) để thiết kế hệ thống cấp phơi khoan tự động - Nghiên cứu thực nghiệm: Chế tạo sản phẩm hồn chỉnh tự động điều khiển PLC giám sát giao diện WinCC + Kết hợp điều khiển PLC S7-200 WinCC, SQL (ngơn ngữ truy vấn, quản lý sở liệu) để điều khiển tự động q trình cấp phơi khoan, thu thập, giám sát, xử lý lưu trữ liệu DỰ KIẾN KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC Dùng học tập cho sinh viên ngành khí ngành điện tử Header Page of 126 HƯỚNG PHÁT TRIỂN Thiết kế, chế tạo mơ hình học tập khác CẤU TRÚC LUẬN VĂN: Ngồi phần mở đầu, kết luận kiến nghị, danh mục tài liệu tham khảo phụ lục, nội dung luận văn chia thành chương sau: Chương 1: Cơ sở lý thuyết ứng dụng Giới thiệu tổng qt thiết bị dạy học, ứng dụng khí nén vào máy cơng cụ, nhu cầu tự động hố, lý thuyết điều khiển khí nén, điện - khí nén, lý thuyết điều khiển logic, lý thuyết điều khiển lập trình PLC để ứng dụng thiết kế hệ thống cấp phơi khoan tự động Chương 2: Thiết kế hệ thống cấp phơi khoan tự động Dựa sở chương tính tốn thiết kế hệ thống cấp phơi khoan tự động sử dụng phần tử điều khiển điện – khí nén lập trình PLC để tự động hố q trình sản xuất Chương 3: Thiết kế hệ thống điều khiển Trong phần giới thiệu lập trình chương trình điều khiển, kết nối với phần tử điều khiển khí nén để điều khiển q trình hoạt động máy Giới thiệu máy thực nghiệm Chương 4: Thiết kế chương trình mơ hoạt động hệ thống Hướng dẫn thiết kế chương trình mơ điều khiển, giám sát hướng dẫn vận hành điều khiển, giám sát hệ thống cấp phơi khoan tự động CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT ỨNG DỤNG 1.1 GIỚI THIỆU TỔNG QT VỀ CÁC THIẾT BỊ DẠY HỌC 1.1.1 Nhu cầu việc tự động hóa 1.1.2 Ý tưởng thiết kế mơ hình Xuất phát từ ý tưởng xây dựng mơ hình gia cơng khép kín từ khâu cấp phơi tự động đến thành phẩm quản lý liệu máy tính, khắc phục ghi lại số liệu tay Hình 1.1 Sơ đồ ngun lý hệ thống cấp phơi khoan tự động Xylanh Xylanh 11 Xylanh Ổ chứa phơi Cảm biến 12 Động khoan Cảm biến Xylanh 13 Thùng chứa phơi Phơi 9.Bảng điều khiển 14 Xylanh Băng Tải 10 Cảm biến 15 Khung giá đỡ 1.2 HỆ ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN ỨNG DỤNG TRONG ĐỀ TÀI 1.2.1 Van điều khiển Trong đề tài chọn Van solenoid 5/2 điều khiển nam châm điện ứng dụng nghiên cứu Footer Page of 126 Header Page of 126 1.2.2 Bộ lọc khí 1.2.3 Mạng đường ống cấp khí nén 1.2.4 Van điều chỉnh áp suất 1.2.5 Van chắn 1.2.6 Van an tồn 1.2.7 Van tiết lưu Van tiết lưu có nhiệm vụ thay đổi lưu lượng dòng khí nén, có nghĩa thay đổi vận tốc cấu chấp hành 1.2.8 Các cảm biến Cảm biến thiết bị đo sử dụng để lấy tín hiệu phản hồi mạch điều khiển hệ kín Hiện nay, có hai loại cảm biến : cảm biến tương tự cảm biến số.Trong đề tài này, tác giả dùng cảm biến tiệm cận cảm ứng từ Khoảng cách phát từ 5-10mm 1.2.9 Biến tần: Trong hệ thống, biến tần dùng để thay đổi tốc độ động ba pha 1.3 LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN LOGIC 1.3.1 Mạch điều khiển khí nén 1.3.1.1 Khái niệm Theo tiêu chuẩn DIN 19226 Cộng hòa liên bang Đức, điều khiển q trình hệ thống, tác động hay nhiều đại lượng vào, đại lượng thay đổi theo qui luật định hệ thống Một hệ thống điều khiển bao gồm: Thiết bị điều khiển đối tượng điều khiển Tín hiệu nhiễu Z Đối tượng điều khiển Xe Cơ cấu chấp hành điều khiển Hinh 1.3 Sơ đồ khối thiết bị điều khiển - Đối tượng điều khiển: Là loại thiết bị, máy móc kỹ thuật 1.3.1.2 Phần tử logic khí nén 1.3.2 Mạch điều khiển điện khí nén 1.3.2.1 Khái niệm Các hệ thống điều khiển điện-khí nén kết hợp phần tử điện khí nén Mạch điều khiển thường sử dụng điện áp thấp, điện áp chiều Hệ thống lắp ráp điện-khí nén biểu diễn cách tổng qt hình 1.27 Mạch điều khiển thơng thường điện chiều 24V DC Cơ cấu chấp hành Mạch điện điều khiển Nút nhấn Uvào= 220v 50Hz U = 24v Dây chuyền sản xuất Mạng điện Bộ phân phối điện Rơ le Nam châm điện Xe Phần tử xử lý Phần tử đưa tín hiệu Thiết bị điều khiển Xe Xa Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống điều khiển - Thiết bị điều khiển: Bao gồm phần tử đưa tín hiệu vào; phần tử xử lý tín hiệu cầu chấp hành, hình 1.3 Hình 1.4 Hệ thống lắp ráp điện khí nén 1.3.2.1 Phần tử logic sơ đồ logic 1.4 THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC 1.4.1 Sơ lược điều khiển PLC 1.4.2 Cấu trúc, ngun lý hoạt động PLC Footer Page of 126 Phần tử điều khiển Header Page of 126 1.4.2.1 Cấu trúc: Một PLC có thành phần cấu tạo 1.4.3 Giới thiệu loại PLC Siemens sau: Bộ nhớ chương trình Timer Khối vi xử lý trung tâm + Hệ điều hành Bộ đệm vào Bộ đếm Bit cờ Hình 1.6 Hệ thống điều khiển sử dụng PLC Cổng vào 1.4.3.1 Thế hệ PLC S7 200 Quản lý ghép nối Cổng ngắt đếm tốc độ cao 1.4.3.2 Các thành viên họ S7 – 200 Ở đây, phần cứng dùng PLC S7-200, CPU 224 Siemens - Số cổng vào / số: 14 DI DC/10 DO Relay A - Bộ nhớ: 16KB/24KB Code/10KB Data Hình 1.5 Sơ đồ khối hệ thống PLC 1.4.2.2 Ngun lý hoạt động PLC Bộ xử lý trung tâm – CPU (Center Processing Unit) Hệ thống BUS Bộ nhớ chương trình - Số cổng/chuẩn giao tiếp liệu: 2/RS485 - Truyền thơng 1PPI/FREEPORT PORTS - Số module mở rộng: 1.4.3.3 Cấu trúc chương trình S7-200 Có thể lập trình cho PLC S7-200 cách sử dụng Mơđun đầu vào phần mềm: Step / Micro / Dos ; Mơđun đầu 1.4.3.4 Các hoạt động xử lý bên PLC Mơđun phối ghép a Xử lý chương trình (Hình 1.7) ∅ Các chức PLC Footer Page of 126 Step / Micro / Win Header Page of 126 10 PLC thực chương trình theo chu kỳ lặp chu kỳ chương trình, cách lưu trữ, chức phương pháp lập trình PLC thực thao tác người ta gọi vòng qt (Scan Cycle) với điều khiển lập trình S7-200 Từ phục vụ cho việc lựa chọn Trong vòng qt CPU thực cơng việc sau: phần tử điều khiển, lập trình điều khiển PLC, nối ghép Chuyển liệu từ đệm ảo raTB ngoại vi Nhập liệu từ TB ngoại vi vào cấu chấp hành thiết bị điều khiển tạo nên sơ đồ điều khiển tự động hệ thống Vòn CHƯƠNG Truyền thơng tự kiểm tra lỗi Thực chương trình THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP PHƠI VÀ KHOAN TỰ ĐỘNG Hình 1.7 Vòng qt chương trình b Xử lý xuất nhập 2.1 THIẾT KẾ NGUN LÝ 1.4.4 Các tốn hạng lập trình 1.4.5 Giới thiệu ngơn ngữ lập trình 1.4.6.Một vài lĩnh vực tiêu biểu ứng dụng PLC 1.5 Các sản phẩm ứng dụng hệ thống (Hình 1.8) 2.1.1 u cầu hệ thống cấp phơi khoan tự động ứng dụng khí nén vào loại máy cơng cụ, nhu cầu việc nghiên cứu tự động hố Giới thiệu lý thuyết hệ điều khiển khí nén, giới thiệu van điều khiển khí nén, đối tượng điều khiển, thiết bị đo lường ứng dụng loại van điều khiển Logic Giới thiệu thiết bị điều khiển lập trình PLC, giới thiệu chủ yếu cấu trúc, ngun lý hoạt động, thơng số kỹ thuật, cách xử lý Footer Page of 126 15 Xylanh 16 Mơtơ băng tải 17 Cảm biến 18 Xylanh 19 Băng tải Đầu khoan Mơtơ khoan 10 Xylanh 11 Cảm biến 12 Thanh trượt 13 Lò xo 14 Bảng điều khiển Khung giá đỡ Cảm biến Xylanh Ổ chứa phơi Phơi Xylanh kẹp phơi Thùng chứa phơi Trong chương này, giới thiệu tổng qt thiết bị dạy học, 1.6 NHẬN XÉT a Sơ đồ: Hình 2.1 Sơ đồ ngun lý hệ thống cấp phơi khoan tự động Hình 1.8 Các loại sản phẩm gia cơng 2.1.2 Sơ đồ ngun lý hoạt động Header Page of 126 12 11 b Ngun lý hoạt động: Nhập số lượng sản phẩm Bấm nút Start, cảm biến tiệm cận cảm ứng từ nhận biết phơi có cấu cấp phơi Lúc này, Xilanh đẩy phơi lên băng truyền hoạt động nhờ động M1 quay, phơi tới cuối băng tải cảm biến tiệm cận cảm ứng từ nhận tín hiệu 2.2.2.3 Tính đường kính cần pittơng 2.2.2.4 Kiểm tra sức bền pittơng 2.2.3 Tính tốn thiết kế van tiết lưu Bảng 1.1 Bảng tính kỹ thuật TT Tên gọi Bộ phận Ổ chứa phơi (2) có đường kính φ 60, chiều cao cấp phơi H = 280 Xylanh đẩy phơi (1) xylanh khí nén động M1 ngừng hoạt động, xilanh đẩy phơi qua bàn máy khoan đồng thời xilanh đẩy phơi lên băng truyền Sau phơi qua bàn φ 25, hành trình L = 100, xylanh có gắn khoan Xi lanh đẩy phơi vào vị trí khoan kẹp chặt phơi Lúc đẩy phơi Cảm biến nhận biết phơi (1), có đó, cảm biến tiệm cận cảm ứng từ nhận tín hiệu động M2 điện áp 24 VDC, Imax= 200 mA quay, Xilanh xuống tiến hành khoan Khoan xong, xi lanh lên xilanh lùi ra, nhả lực kẹp phơi Xilanh đẩy phơi vào thùng chứa sản phẩm Bộ đếm hiển thị số lượng sản phẩm hình máy tính hiển thị số lượng đếm sản phẩm Bộ phận di - Băng tải di chuyển (5) có B = 150, chiều dài L chuyển = 650, băng tải có phận căng băng phơi tải Động có điện áp 220V, f = 50Hz, I = 40mA gắn với truyền xích có i = 4/5 Lúc đó, cảm biến đặt xilanh nhận tín hiệu tiếp - Động băng tải gắn chặt khung tục đẩy phơi qua bàn khoan đồng thời xilanh tiếp tục đẩy phơi lên giá đỡ Xylanh (2) đẩy phơi qua bàn khoan băng truyền băng truyền tiếp tục hoạt động Chu kỳ hoạt động lặp xylanh khí nén có đường kính φ 25, hành trình lại L = 120 Cảm biến (2) có điện áp 24VDC, Imax = 2.1.3 Chọn hệ thống truyền động cho máy khoan 2.1.4 Truyền động cho băng truyền 22 22 TTH HIIẾẾTT K KẾẾ K KẾẾTT C CẤ ẤU UM MÁ ÁY Y Các tính kỹ thuật 200 mA Bộ phận Cơ cấu kẹp phơi (3) xylanh khí nén có đường 2.2.1 Thiết kế xylanh mang đầu khoan định vị kính φ 35, hành trình L = 50 Dùng khối V để 2.2.1.1 Tính đường kính pittơng kẹp phơi định vị kẹp phơi: khối V cố định, khối V 2.2.1.2 Tính đường kính cần pittơng 2.2.1.3 Kiểm tra sức bền xylanh 2.2.2 Thiết kế xylanh kẹp chặt chi tiết (Xylanh 3) 2.2.2.1.Tính lực kẹp chi tiết 2.2.2.2 Tính đường kính pittơng Footer Page of 126 gắn đầu cần piston chuyển động vào để kẹp phơi Bộ phận - Động khoan có điện áp 220V/380V; 0, Header Page of 126 13 khoan 375KW có hộp giảm tốc điều chỉnh vơ cấp CHƯƠNG đẩy phơi thơng qua biến tần Delta: 0,75 KW, điện áp THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN vào thùng 230V Xylanh khoan (4) xylanh khí nén có φ 63, 3.1 SƠ ĐỒ KẾT CẤU MÁY chứa hành trình L = 100 Cơ cấu (8) đẩy phơi vào 3.2 SƠ ĐỒ GRAFCET TRẠNG THÁI (Hình 3.1) thùng chứa phơi (13) xylanh khí nén φ 25, Bắt đầu hành trình L = 100 Cảm biến (3) dùng để hạn vị hành trình chiều sâu khoan 14 Bộ phận điều khiển - Hệ thống điều khiển khí nén - Hệ thống điều khiển điện gồm: PLC S7 – 200, Bộ nguồn 220 VAC/24 VDC, biến tần Delta 0,75 KW, điện áp 230V 2.3 NHẬN XÉT (Nhập số lượng vào nhớ) Bấm nút start CB1 (Nhận biết phơi A+ (Xylanh đẩy phơi lên băng truyền) a1 A- (Xylanh lùi vị trí ban đầu) a0 Băng truyền hoạt động Trong chương thiết kế ngun lý, phân tích lựa chọn hệ thống truyền động cho máy, phân tích chọn truyền xích cho mááyy,, tthiết kế xylanh mang đầu khoan, thiết kế máy Thiết kế kết cấu m xylanh kẹp chặt chi tiết: Tính lực kẹp chi tiết, tính đường kính pittơng, tính đường kính cần pittơng, kiểm tra sức bền pittơng; tính tốn thiết kế van tiết lưu, tính tốn thiết kế van an tồn Với cách thiết kế khả máy hoạt động ổn định 10 dễ theo dõi q trình khoan 11 12 13 14 CB2 (Phát phơi cuối băng tải) B+(Xylanh đẩy phơi b1 - khỏi băng truyền) B (Xylanh lùi vị trí ban đầu) b0 + C (Xylanh đẩy phơi vào bàn máy khoan kẹp chặt) c1 +(Xylanh đưa Đầu khoan D xuống tiến hành khoan) CB3 (Hạn vị khoảng hành trình khoan) D-(Xylanh đưa Đầu khoan lùi vị trí ban đầu) d0 C (Xylanh nhả lực kẹp, lùi vị trí ban đầu) c0 + E (Xylanh đẩy sản phẩm vào thùng chứa) e1 E (Xylanh lùi e0 vị trí ban đầu) (Hiển thị số lượng Sản phẩm) (Kết thúc) H.3.1 Đồ hình Grafcet trạng thái Footer Page of 126 Header Page of 126 15 16 3.2 CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN HÀNH TRÌNH (Hình 3.2) P L C Các Cảm biến Nhập số liệu Máy tính Máy in COM1 Đóng, mở piston khí nén, điều khiển cấu kẹp đầu khoan quay Bộ đếm Sản phẩm Hiển thị số 3.3.2 Thiết kế sơ đồ khí nén, điện – khí nén (Hình 3.4) Cáp chuyển đổi mạch giao tiếp Hình 3.4 Sơ đồ điều khiển khí nén hệ thống Xilanh Xilanh Xilanh Điều khiển trực tiếp cuộn dây solenoid, Relay coil Xilanh Xilanh Van solenoid Van tiết lưu 3.4 THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN BẰNG SƠ ĐỒ ĐIỆN Hình 3.2 Sơ đồ khối điều khiển hệ thống Hệ thống điều khiển thiết kế chế độ: Điều khiển hoạt 3.3 THIẾT KẾ SƠ ĐỒ KHÍ NÉN, ĐIỆN – KHÍ NÉN động tay (Man) điều khiển hoạt động tự động (Auto) Có 3.3.1 Thiết lập biểu đồ trạng thái (Hình 3.3) đếm giúp người vận hành quản lý số lượng sản phẩm, có đèn báo hết 11 10 12 ≡ ta điều khiển xilanh, mơtơ băng tải, mơtơ khoan Động M1 dừng kịp thời xảy cố Chế điều khiển hoạt động tự động Động M2 (Auto) cho ta hoạt động tự động hồn tồn theo dõi Star Xy lanh phơi, có đèn báo lỗi có cố xảy Điều khiển tay (Man), xilanh, mơtơ băng tải, mơtơ khoan ứng với đèn sáng t xylanh, động Xy lanh Xy lanh Xy lanh Xy lanh A+ E- Footer Page of 126 AA+ Hình B+ B- C+ D+ D- C- E+ - 3.3 Biểu đồ trạng thái Hình 3.5: Ảnh Lắp đặt thiết bị điều khiển Header Page 10 of 126 17 3.5 TRUYỀN THƠNG GIAO TIẾP VỚI MÁY TÍNH 3.5.1 Giao tiếp máy tính 3.5.2.Viết chương trình điều khiển 18 Các phần tử điều khiển cấu chấp hành hoạt động ổn định, xác Phạm vi hoạt động máy rộng, thêm cấu chấp 3.5.2.1 Bảng địa biến hành phần tử điều khiển để thay đổi chức máy 3.5.2.2 Chương trình Chẳng hạn thêm q trình tự động khác cấu phân loại sản 3.5.2.3 Giám sát hoạt động chương trình phẩm, khoan – kht – tarơ, thêm băng tải đầu để thực gia 3.6 LẮP RÁP BIỂU DIỄN HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG cơng cơng đoạn khác CẤP PHƠI VÀ KHOAN TỰ ĐỘNG Từ ý tưởng thiết kế ban đầu, tơi xây dựng nên thiết bị máy thực tế Thiết bị kết hợp nhiều yếu tố mặt kết cấu, Đặc biệt để thay đổi chu trình hoạt động máy, ngưới vận hành cần nhập tập lệnh khác mà khơng cần đấu nối lại dây Nhờ đó, hệ thống linh hoạt có hiệu cao điều khiển CHƯƠNG THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH MƠ PHỎNG HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG 4.1 GIỚI THIỆU 4.2 XÂY DỰNG THUẬT TỐN ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT VẬN HÀNH Trên sở điều kiện ràng buộc, tác giả xây dựng thuật tốn để thực lập trình điều khiển hiển thị trạng thái hệ thống cần thao tác Sơ đồ thuật tốn xây dựng thể hình 4.1 Hình 3.6 Ảnh hệ thống cấp phơi khoan tự động chế tạo 3.7 NHẬN XÉT Máy hoạt động theo u cầu thiết kế, có độ tin cậy ổn định cao 4.3 THIẾT KẾ GIAO DIỆN 4.3.1 Khai báo cấu hình 4.3.1.1 Tạo liên kết truyền thơng WinCC với PLC 4.3.1.2 Tạo biến ngoại (External Tag) 4.3.1.3 Cài đặt chế độ hoạt động cho chi tiết Footer Page 10 of 126 Header Page 11 of 126 19 20 Sau giao diện thiết kế WinCC để điều khiển, giám sát, thu thập, lưu trữ liệu cho hệ thống cấp phơi khoan tự động: Bắ t đầ u Lện h thao tá c (Bằ n g bả ng điề u khiể nù/ HMI) Xác nhậ n tín hiệ u tạ i ngõ o PLC S Kiể m tra ĐK logic (CPU) Cả nh báo Đ Đưa tín hiệ u điề u khiển đế n ngõ ra, ĐK: Relay coil, van solenoid,ÐC, Xilanh Hình 4.2 Giao diện giới thiệu tiêu đề Quét Tag trê n WinCC Hiể n thò trạ n g thái sơ đồ thôn g số vậ n hà nh Đ Tiế p tục S Kết thúc Hình 4.3 Giao diện giám sát ngun lý hoạt động hệ thống Hình 4.1 Sơ đồ thuật tốn chương trình điều khiển giám sát hệ thống quản lý số lượng 4.4 Q TRÌNH GIÁM SÁT, ĐIỀU KHIỂN, THU THẬP, LƯU TRỮ DỮ LIỆU VÀ THƠNG BÁO LỖI TỪ WINCC Phầm mềm WinCC chun nghiệp hãng Siement có chức sau: 4.4.1 Chức Tag Logging 4.4.2 Chức Alarm Logging 4.4.3 Report Designer Footer Page 11 of 126 Hình 4.4 Giao diện điều khiển ngun lý hoạt động hệ thống Header Page 12 of 126 21 22 Đoạn chương trình hình 4.30 thể PLC liên kết với máy tính (chương trình viết phần mềm Step7), ngõ vào, ngõ hiển thị đếm đếm đủ số lượng sản phẩm Hình 4.5 Giao diện thơng báo hoạt động hệ thống Hình 4.7 Hiển thị đếm đếm đủ số lượng khoan 4.5 HƯỚNG DẪN VẬN HÀNH ĐIỀU KHIỂN, GIÁM SÁT HỆ 4.6 NHẬN XÉT THỐNG 4.5.1 Khởi động giao diện điều khiển WinCC Chương giới thiệu cách hướng dẫn thiết kế chương trình 4.5.2 Thực q trình điều khiển giám sát hiển thị trạng mơ điều khiển, giám sát hướng dẫn vận hành điều khiển, thái sơ đồ giám sát hệ thống cấp phơi khoan tự động Kết quả: Hệ thống thiết bị chạy ổn định theo thuật tốn Hệ thống giám sát WinCC thiết lập để giám sát q trình cấp phơi khoan tự động bảng điều khiển đồng thời hệ thống giám sát hoạt động thiết bị máy như: Các Động cơ, cảm biến, xilanh, băng tải Khi có cố xãy ra, nhóm gồm lớp thơng báo định nghĩa trước chuyển liệu sang biến khác, biến có nhiệm Hình 4.6 Hiển thị hệ thống khoan đủ số lượng Footer Page 12 of 126 Header Page 13 of 126 23 24 vụ lưu trữ thơng báo nhận chuyển thơng báo xuất ximăng, Giám sát điều khiển hệ thống nước ép trái cây, dây thành báo cáo để in ấn chuyền sản xuất bia,… , bắt nhịp với phát triển KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI cơng nghiệp nước nước tiên tiến giới Kết luận Khả ứng dụng đề tài Đã thiết kế, chế tạo vận hành điều khiển giám sát hệ thống cấp phơi khoan tự động Thiết bị hoạt động theo + Có thể ứng dụng kết vào thực tế sản xuất + Làm tài liệu phục vụ cho nghiên cứu học tập thuật tốn điều khiển thiết kế hoạt động ổn định Trong sinh viên khoa Cơ khí Khoa Cơ điện tử đó, giải tốt vấn đề: Hướng phát triển đề tài  Thiết kế thi cơng hệ thống điều khiển điện khí nén, nối kết với - Có khả nối mạng với PLC theo mạng chủ tớ PLC (Master_ Slave) hay mạng ngang cấp  Thiết kế thi cơng giao diện giao tiếp với máy tính đẹp, dễ - Dùng mạng LAN coi máy chủ (master) kết nối với sử dụng, theo dõi kiểm tra giá trị báo lỗi, đếm số máy tớ (slaves) để điều khiển, giám sát, sửa chữa, xử lý số sản phẩm khoan được, lưu trữ thống kê, phân tích số lỗi đường truyền thơng mạng cơng nghiệp liệu in ấn Simatic net (Mạng PPI, Mạng MPI, Mạng AS-I, Mạng Thơng qua hệ thống cấp phơi khoan tự động phục vụ Profibus, Mạng Ethernet cơng nghiệp), mạng cơng nghiệp cho Đào tạo Trường Cao Đẳng Nghề Quy Nhơn giúp cho sinh SCADA Đây đỉnh cao cơng nghệ điều khiển tự động viên nắm bắt cách thiết kế, chế tạo, cách cài đặt, cách khai - Ngồi ra, dùng hình HMI thay cho hình máy tính báo biến, cách lập trình PLC cách khai báo biến lập trình có kết hợp WinCC phần mềm, q trình điều khiển, giám sát, thu thập lưu - Sử dụng cảm biến vùng, cảm biến vị trí để lập trình vị trí trữ liệu Để từ sinh viên trường tiếp cận với thực tế - Nghiên cứu ứng dụng điều khiển tự động khơng cho hệ có khả tự thiết kế, chế tạo hệ thống điều khiển, giám sát thống cấp phơi khoan tự động mà phát triển thành hệ thiết bị tự động phức tạp như: Hệ thống dây chuyền xản xuất thống cấp phơi vào máy khoan, kht, tarơ tự động hệ nước tinh khiết, hệ thống cấp nước cho khu cơng nghiệp, hệ thống điều khiển giám sát khác nữa, hệ thống sản xuất xi thống rót nhớt đóng nút chai tự động, hệ thống đóng gói bao măng, hệ thống đóng nắp chai, điều khiển hệ thống trộn sản bì, Quan sát điều khiển dây chuyền nghiền đá, Quy trình sản phẩm… Footer Page 13 of 126  ... “ Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống cấp phơi khoan tự động phục vụ cho Đào tạo Trường Cao Đẳng Nghề Quy Nhơn PLC hướng cần thiết đắn có hỗ trợ kiến thức lập trình, khả cung cấp đảm bảo thiết. .. tế Trường Cao Đẳng Nghề Quy Nhơn cần có ngành điện tử mà mua thiết bị tự động từ nước ngồi đắt tiền Vì vậy, cần nghiên cứu thiết kế, chế tạo thiết bị tự động phục vụ cho việc đào tạo cần thiết. .. phục vụ cho Đào tạo Trường Cao Đẳng Nghề Quy Nhơn ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 3.1 Đối tượng nghiên cứu Hệ thống cấp phơi khoan tự động 3.2 Phạm vi nội dung nghiên cứu + Nghiên cứu ứng dụng kỹ