Hiện nay máy đột lỗ được ứng dụng rất rộng rãi trong ngành cơ khí gia công của chúng ta, nó được ứng dụng để đột lỗ trên những sản phẫm như sắt tấm hay sắt hộp…Thường thì máy đột được cấp phôi bằng tay hay bằng cơ cấu cơ hoặc bằng hệ thống truyền động thủy lực …thì năng suất không cao và khoảng cách lỗ đột không chính xác cho nên trong Đồ Án Tốt Nghiệp em xin giới thiệu cơ cấu cấp phôi tự động cho máy đột lỗ dùng PLC , SERVO và màn hình giao diện để điều khiển cơ cấu cấp phôi cho máy đột được ứng dụng để đột lỗ trên những sắt hộp có khoảng cách lỗ giống nhau trên cùng chiều dài thẳng hàng . Khoảng cách giữa những lỗ trên được điều chỉnh phù hợp với những sản phẫm đột khác nhau nhờ màn hình giao diện được gắn trực tiếp trên tủ điều khiển . Trong mô hình em sử dụng một số thiết bị sau: PLC FX1S 14MR của hãng Mitsubishi. SERVO SGD 01AP của hãng Yaskawa MÀN HÌNH GIAO DIỆN OP320A Của hãng Touch Win. Cơ cấu vít me để truyền động đẩy cấp phôi cho máy đột. Xy lanh khí nén dùng để kẹp phôi đột và điều khiển đầu đột. Van solenoid khí nén để điều khiển xy lanh khí nén.
Chương 1: GIỚI THIỆU CƠ CẤU CẤP PHÔI TỰ ĐỘNG CHO MÁY ĐÔT LỖ Hiện máy đột lỗ ứng dụng rộng rãi ngành khí gia công chúng ta, ứng dụng để đột lỗ sản phẫm sắt hay sắt hộp… Thường máy đột cấp phôi tay hay cấu hệ thống truyền động thủy lực …thì suất không cao khoảng cách lỗ đột không xác Đồ Án Tốt Nghiệp em xin giới thiệu cấu cấp phôi tự động cho máy đột lỗ dùng PLC , SERVO hình giao diện để điều khiển cấu cấp phôi cho máy đột ứng dụng để đột lỗ sắt hộp có khoảng cách lỗ giống chiều dài thẳng hàng Khoảng cách lỗ điều chỉnh phù hợp với sản phẫm đột khác nhờ hình giao diện gắn trực tiếp tủ điều khiển Trong mô hình em sử dụng số thiết bị sau: PLC FX1S 14MR hãng Mitsubishi SERVO- SGD- 01AP hãng Yaskawa MÀN HÌNH GIAO DIỆN OP320A Của hãng Touch Win Cơ cấu vít me để truyền động đẩy cấp phôi cho máy đột Xy lanh khí nén dùng để kẹp phôi đột điều khiển đầu đột Van solenoid khí nén để điều khiển xy lanh khí nén Page Chương 2: GIỚI THIỆU VỀ LẬP TRÌNH PLC Các điều khiển lập trình PLC Mitsubishi phong phú chủng loại Điều dẫn đến khó khăn định người sử dụng việc lựa chọn PLC có cấu hình phù hợp với ứng dụng Tuy nhiên, loại PLC có ưu điểm riêng phù hợp với ứng dụng riêng Căn vào đặc điểm đó, người sử dụng dễ dàng đưa cấu hình phù hợp cho ứng dụng cụ thể Sau em xin giới thiệu PLC FX1S dòng FX hãng Mitsubishi: 2.1 PLC FX 1S : 2.1.1 Đặc điểm: PLC FX1S có số lượng I/O khoảng 10-34 I/O Cũng giống FX0S, FX1S khả mở rộng hệ thống Tuy nhiên, FX1S tăng cường thêm số tính đặc biệt: tăng cường hiệu tính toán, khả làm việc với đầu vào tương tự thông qua card chuyển đổi, cải thiện tính đếm tốc cao, tăng cường đầu vào xử lý ngắt; trang bị thêm chức truyền thông thông qua card truyền thông lắp thêm bề mặt cho phép FX1S tham gia truyền thông mạng (giới hạn số lượng trạm tối đa trạm) hay giao tiếp với HMI kèm Nói chung, FX1S thích hợp với ứng dụng công nghiệp chế biến gỗ, đóng gói sản phẩm, điều khiển động cơ, máy móc, hay hệ thống quản lý môi trường Page 2.1.2 Đặc tính kỹ thuật: MỤC ĐẶC ĐIỂM GHI CHÚ Xử lý chương trình Thực quét chương trình tuần hoàn Phương pháp xử lý vào/ra Cập nhật đầu cuối chu kì Có lệnh làm tươi (I/O) quét (khi lệnh END thi hành) ngõ Đối với lệnh bản: 0,55 ÷ 0,7µs Thời gian xử lý lệnh Đối với lệnh ứng dụng: 3,7 ÷ khoảng 100 µs Có thể tạo chương Ngôn ngữ lập trình Ngôn ngữ Ladder Instruction trình loại SFC Có thể chọn tùy ý nhớ (như Dung lượng chương trình 2000 bước EEPROM FX1N-EEPROM8L) Số lệnh bản: 27 Có tối đa 167 lệnh Số lệnh Số lệnh Ladder: ứng dụng thi Số lệnh ứng dụng: 85 hành Cấu hình Vào/Ra (I/O) Tổng ngõ Vào/Ra nạp chương trình xử lý (Max, total I/O set by Main Processing Unit) Thông thường Rơ le phụ Chốt trợ (M) Đặc biệt Số lượng: 384 Số lượng: 128 Rơ le trạng Thông thường thái (S) Khởi tạo Số lượng: 128 Số lượng: 10 (tập con) Khoảng định thì: ÷ 3276,7 giây Số lượng: 63 Khoảng định thì: ÷ 327,67 giây Số lượng: 31 (tập con) Khoảng định thì: 0,001 ÷ 32,767 giây Số lượng: 100 mili giây Bộ định 10 mili giây Timer (T) mili giây Số lượng: 256 Page Từ M0 ÷ M383 Từ M384 ÷ M511 Từ M8000 ÷ M8255 Từ S0 ÷ S127 Từ S0 ÷ S9 Từ T0 ÷ T62 Từ T32 ÷ T62 (khi M8028 = ON) T63 Bộ (C) Thông thường Khoảng đếm: đến 32767 Số lượng: 16 Chốt Khoảng đếm: đến 32767 Số lượng: 16 đếm Khoảng đếm: -2.147.483.648 đến 2.147.483.647 pha: Tối đa 60kHz cho phần cứng HSC (C235, C236, pha hoạt động C246) ngõ vào Tối đa 10kHz cho phần Bộ đếm tốc mềm HSC (C237 ÷ C245, độ cao C247 ÷ C250) (HSC) pha pha: Tối đa 30kHz cho phần cứng HSC (C251) Tối đa 5kHz cho phần Pha A/B mềm HSC (C252 ÷ C255) pha Thanh ghi liệu (D) Từ C0 ÷ C15 Loại: đếm lên 16 bit Từ C16 ÷ C31 Loại: đếm lên 16 bit Từ C235 ÷ C240 Từ C241 ÷ C245 Từ C246 ÷ C250 Từ C251 ÷ C255 Từ D0 ÷ D127 Thông thường Số lượng: 128 Loại: cặp ghi lưu trữ liệu 16 bit dùng cho thiết bị 32 bit Từ D128 ÷ D255 Chốt Số lượng: 128 Loại: cặp ghi lưu trữ liệu 16 bit dùng cho thiết bị 32 bit Dữ liệu chuyển từ biến trở điều chỉnh Được điều chỉnh Trong khoảng: ÷ 255 điện áp đặt bên Số lượng: vào ghi D8030 D8031 Đặc biệt Số lượng: 256 (kể D8030, Từ D8000 ÷ D8031) D8255 Loại: ghi lưu trữ liệu 16 bit Page Chỉ mục Con trỏ (P) Số lồng (N) Từ V0 ÷ V7 Z0 ÷ Z7 Loại: ghi liệu 16 bit Số lượng: 16 Dùng với lệnh Số lượng: 64 CALL Từ P0 ÷ P63 Dùng với Số lượng: ngắt 100 đến 150 (kích cạnh lên =1, kích cạnh xuống =0) mức Dùng với lệnh Số lượng: MC/MCR Hằng số Thập phân (K) Thập lục phân (H) Từ N0 ÷ N7 16 bit: -32768 đến 32767 32 bit: -2.147.483.648 đến 2.147.483.647 16 bit: 0000 đến FFFF 32 bit: 00000000 đến FFFFFFFF 2.1.3 Các loại PLC FX1S: Nguồn AC, đầu vào 24 VDC FX1S Tổng ngõ Ngõ vào Số lượng Ngõ Loại Số lượng Kích thước Loại Vào/Ra (mm) Rơ le FX1S-10MR-ES/UL 10 Sink/Source FX1S-10MT-ESS/UL Transistor (Source) FX1S-14MR-ES/UL Rơ le 14 Sink/Source FX1S-14MT-ESS/UL Transistor (Source) FX1S-20MR-ES/UL Rơ le 20 (Dài × Rộng × Cao) 12 Sink/Source FX1S-20MT-ESS/UL Page Transistor (Source) 60 × 75 × 90 60 × 75 × 90 75 × 75 × 90 Rơ le FX1S-30MR-ES/UL 30 16 Sink/Source 14 FX1S-30MT-ESS/UL Transistor (Source) FX1S-10MR-DS Rơ le 10 Sink/Source FX1S-10MT-DSS Transistor (Source) FX1S-14MR-DS Rơ le 14 Sink/Source FX1S-14MT-DSS Transistor (Source) FX1S-20MR-DS Rơ le 20 12 Sink/Source FX1S-20MT-DSS Transistor (Source) FX1S-30MR-DS Rơ le 30 16 Sink/Source 14 FX1S-30MT-DSS Transistor (Source) 100 × 75 × 90 60 × 49 × 90 60 × 49 × 90 75 × 49 × 90 100 × 49 × 90 2.2 LẬP TRÌNH PLC MITSUBISHI VỚI CÁC LỆNH CƠ BẢN 2.2.1 Định nghĩa Chương Trình: Chương trình chuỗi lệnh nối tiếp viết theo ngôn ngữ mà PLC hiểu Có ba dạng chương trình: Instruction, Ladder SFC/STL Không phải tất công cụ lập trình đề làm việc ba dạng Nói chung lập trình cầm tay làm việc với dạng Instruction hầu hết công cụ lập trình đồ họa làm việc dạng Instruction Ladder Các phần mềm chuyên dùng cho phép làm việc dạng SFC Hinh 2.1 Cấu trúc dạng chương trình PLC Page 2.2.2.Các thiết bị dùng lập trình: Có thiết bị lập trình Mỗi thiết bị có công dụng riêng Để dể dàng xác định thiết bị gán cho kí tự: • X: dùng để ngõ vào vât lý gắn trực tiếp vào PLC • Y: dùng để ngõ nối trực tiếp từ PLC • T: dùng để xác định thiết bị định có PLC • C: dùng để xác định thiết bị đếm có PLC • M S: dùng cờ hoạt động bên PLC Tất thiết bị gọi “Thiết bị bit”, nghĩa thiết bị có trạng thái: ON OFF, 2.2.3 Ngôn ngữ lập trình Instruction Ladder: Ngôn ngữ Instruction, ngôn ngữ dòng lệnh, xem ngôn ngữ lập trình dễ học, dễ dùng, phải nhiều thời gian kiểm tra đối chiếu để tìm mối quan hệ giai đoạn chương trình lớn với chức thể Hơn nữa, ngôn ngữ instruction nhà chế tạo PLC có cấu trúc khác (đây trường hợp phổ biến ) việc sử dụng lẫn lộn dẫn đến kết phải làm việc tập lệnh ngôn ngữ instruction không đồng Một ngôn ngữ khác ưa chuộng Ladder, ngôn ngữ bậc thang Ngôn ngữ có dạng đồ họa cho phép nhập chương trình có dạng sơ đồ mạch điện logic, dùng ký hiệu điện để biểu diễn công tác logic ngõ vào relay logic ngõ (hình 2.1) Ngôn ngữ gần với hơn ngôn ngữ Instruction xem ngôn ngữ cấp cao Phần mềm lập trình biên dịch ký hiệu logic thành mã máy lưu vào nhớ PLC Sau đó, PLC thực tác vụ điều khiển theo logic thể chương trình Page 2.2.4 Các lệnh • Lệnh LD (load) Lệnh LD dùng để đặt công tắc logic thường mở vào chương trình Trong chương trình dạng Instruction, lệnh LD luôn xuất vị trí dòng chương trình mở đầu cho khối logic (sẽ trình bày phần lệnh khối) Trong chương trình dạng ladder, lệnh LD thể công tắc logic thường mở nối trực tiếp với đường bus bên trái nhánh chương trình hay công tắc thường mở khối logic Ví dụ: LD X000 OUT Y000 Hình 2.2: Lệnh LD công tắc thường mở vào đường bus trái Ngõ Y000 đóng công tắc X000 đóng, hay ngõ vào X000 = • Lệnh LDI (Load Inverse) Lệnh LDI dùng để đặt công tắc logic thường đóng vào chương trình Trong chương trình Instruction, lệnh LDI luôn xuất vị trí dòng chương trình mở đầu cho khối logic (sẽ trình bày sau phần lệnh khối) Trong chương trình ladder lệnh LD thể công tắc logic thường đóng nối trực tiếp với đường bus bên trái nhánh logic công tắc thường đóng đẩu tiên khối logic Ví dụ: LDI X001 OUT Y000 Hình 2.3: Lệnh đặt công tắc thường đóng vào đường bus trái • Lệnh OUT Lệnh OUT dùng để đặt relay logic vào chương trình Trong chương trình dạng ladder, lệnh OUT ký hiệu “( )” nối trực tiếp với đường bus phải Lệnh Page OUT thực điều khiển phía bên trái thỏa mãn Tham số (toán hạng bit) lệnh OUT không trì trạng thái (không chốt); trạng thái giống với trạng thái nhánh công tắc điều khiển Ví dụ: LDI X001 OUT Y000 Hình 2.4 : Lệnh OUT đặt relay logic vào đường bus phải Ngõ Y000 = ON công tắc logic thường đóng X001 đóng (X001 = 0); ngõ Y00 = OFF công tắc logic thường đóng X001 hở (X001 = ON) • Lệnh AND OR Ơ dạng ladder công tắc thường mở mắc nối tiếp hay mắc song song thể dạng Instruction lệnh AND hay OR AND LD X000 AND X001 AND X002 OUT Y001 OR LD X000 OR X001 OR X002 OUT Y001 Hình 2.5 : Lệnh đặt công tắc nối tiếp song song • Lệnh ANI ORI Ở dạng ladder công tắc logic thường đóng mắc nối tiếp hay song song thể dạng Instruction lệnh ANI hay ORI NAND LDI X000 ANI X001 Page ANI X002 OUT Y000 NOR LDI X000 ORI X001 ORI X002 OUT Y001 Hình 2.6 :Lập trình cho công tắc logic thường đóng hay thường mở mắc song song • Cổng logic EXCLUSIVE-OR Cổng logic khác với cổng OR chỗ cho logic hai ngõ vào có logic 1, hai ngõ vào có logic cho logic logic thực hai nhánh song song, nhánh mạch nối tiếp ngõ vào đảo ngõ lại Vì lệnh thể cho logic nên biểu diễn tổ hợp logic EX-OR LD X000 ANI X001 LDI X000 AND X001 ORB OUT Y000 Hình 2.7: Lập trình cho cổng logic EXCLUSIVE-OR Lưu ý:Trong chương trình Instruction có dùng lệnh ORB (OR Block).Ban đầu lập trình cho nhánh đầu tiên, sau nhánh Lúc CPU hiểu có hai khối đọc lệnh ORB Lệnh thực OR hai khối với lệnh OUT kích ngõ tương ứng • Lệnh ORB Lệnh ORB (OR Block)không có tham số Lệnh dùng để tạo nhiều nhánh song song phức tạp gồm nhiều khối logic song song với Lệnh ORB mô tả Page 10 6.2 Mô hình thi công hoàn chỉnh: 109 110 6.2.1 Thiết bị bên tủ điều khiển: 111 Bộ Drive điều khiển motor servo Bộ nguồn 220VAC/24VDC cấp nguồn cho tủ điều khiển Bộ PLC Mitsubishi FX1S 14MR điều khiển cho cấu cấp phôi Relay trung gian điều khiển van solenoid khí nén Contactor đóng mở cấp nguồn cho tủ điều khiển CB đóng mở nguồn cho tủ điều khiển 6.2 Mặt tủ điều khiển : 112 6.2.3 Thiết bị mô hình 113 Bộ điều chỉnh áp lực khí nén Van solenoid đóng mở xy lanh khí Xy lanh khí nén kẹp giữ sản phẫm đột Đế ổ bi cấu truyền động vít me 6.2.4 Đầu đột mô hình 114 Xy lanh đột Xy lanh giữ sản phẫm đột Cơ cấu vít me Sản phẫm đột 6.2.5 Hình đầu mô hình để đưa phôi vào 115 Đầu đột Cơ cấu vít me truyền động Hướng đưa sản phẫm đột vào Sắt hộp bắt cấu đẩy phôi 6.3 Máy đột cấu cấp phôi thực tế có chiều dài (6m) : 116 Máy đột lỗ Cơ cấp cấp phôi Động servo hộp giãm tốc truyền động Hướng đưa phôi vào để đột Sản phẫm phôi dùng để đột lỗ 6.3.1 Cơ cấu đầu đột khuôn đột 1: 117 Khuôn đột Tuy dẫn hướng phôi đột (có gắn khuôn đột) Đế máy đột để gắn khuôn đột Đầu đột Mang cá trượt máy đột Tủ điện điều khiển 6.3.2 Cơ cấu đầu đột phôi đột 2: 118 Tủ điện điều khiển Sản phẫm phôi đột Đầu đột Cử giữ phôi đột 6.3.3 Cơ cấu truyền động dẫn hướng bi: 119 Cơ cấu dẫn hướng trượt ổ bi Thanh truyền động Dầm chữ H gắn cấu đẩy phôi 6.3.4 Sắt hộp dùng để đột lỗ : 120 6.3.5 Sản phẫm sắt hộp đột xong: 121 6.3.6 Sản phẫm sắt hộp đột xong sơn hoàn thiện: 122 Hướng phát triển thêm cho cấu cấp phôi: Từ kết đạt ta phát triển thêm để cấu cấp phôi hoàn chỉnh ( thành cấu cấp phôi hoàn toàn tự động ): • Phát triển thêm cấu đưa phôi tự động vào máy cho cấu đẩy phôi • Phát triển thêm cấu lấy phôi tự động sản phẫm đột xong 123 ... THIỆU VỀ LẬP TRÌNH PLC Các điều khiển lập trình PLC Mitsubishi phong phú chủng loại Điều dẫn đến khó khăn định người sử dụng việc lựa chọn PLC có cấu hình phù hợp với ứng dụng Tuy nhiên, loại PLC. .. lại đoạn chương trình Do đó, ta tiết kiệm nhớ thời gian lập trình Thường chương trình viết sau chương trình Khi chương trình gọi điều khiển chuyển từ chương trình vào chương trình hoàn tất việc... gia vào logic điều khiển ta phải kết hợp logic từ nhiều mạch ladder, nghĩa logic có liên hệ với đưa vào nhánh ladder điều khiển cờ Tập hợp cờ nhiều mạch logic sử dụng để điều khiển Ví dụ hình