Luận văn kỹ thuật điện, điện tử thiết kế và thi công mô hình máy trộn sơn bằng PLC

Luân án tốt nghiệp BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC DL KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ee LE] ** Eb, LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP TÀI: THIET KE VA THI CONG MO HINH MAY ‘TRON SON BANG PLC GVHD : DINH HOANG BACH SVTH : NGUYEN NHUT TAO MSSV : 00PDC-110 TRUONG HD, nie NỈ Thành Phố HCM, Tháng - 2005 THY { — VTH:Nguyễn Nhựt Tảo -~ + We bE ——— T———————————~——~— GVHD:Dinh Hoang Bách Luận án tốt nghiệp LỜI NĨI ĐẦU Nước ta cơng cơng nghiệp hóa đại hóa để bước bắt kịp phát triển nước khu vực Đông Nam A giới mặt kinh tế xã hội Cơng nghiệp sản xuất hàng hóa đóng vai trị quan trọng việc phát triển kinh tế Việc tự động hóa lựa chọn khơng tránh khỏi lĩnh vực nhằm tạo sản phẩm có chất lượng cao, có kha cạnh tranh mạnh mẽ thị trường,dấn đến đời sống nhân dân nâng lên cách nhanh chóng ,xã hội phát triển bước xây dựng đất nước Do cơng nghiệp xây dựng giữ vai trị quan trọng công xây dựng đất nước, cơng cụ chủ yếu để xây dựng xã hội nói riêng đất nước nói chung,góp phần nâng cao chất lượng đời sống người xã hội Vì xây dựng thành phố ,một khu vực kinh tế, nhà máy,hay xí nghiệp Thì phải nghĩ đến việc xây dựng hệ thống khối nhà người làm việc ,sinh hoạt nhằm đáp ứng nhu cầu sản xuất sinh họat người dựng Mặt khác, với kinh tế ởi vào cơng đại hóa, việc xây đất nước đất nước đại xinh đẹp phần tất yếu, yếu tố góp phần tạo thành phố xinh đẹp màu xắc để tạo màu sắc phù hợp với hoàn cảnh cụ thể quan trọng, ta chọn màu làm tăng giá trị vật thể làm cho vật thể trở nên xinh động Vì để tạo màu phù hợp quan trọng.Vì lý mà em chọn đề tài “thiết kế thi cơng mơ hình máy trộn sơn ” làm luận án tốt nghiệp Nhưng kiến thức điều kiện hạn chế nên chắn gặp sai sót qúa trình làm, mong thầy thơng cảm bảo thêm SVTH:Nguyễn Nhựt Tảo -4— GVHD:Đỉnh Hoàng Bách Luận án tốt nghiệp MỤC LỤC PHAN I: TONG QUAN VE DE TAI DIEU KHIEN MAY TRON SON BANG PLC CHUONG I: GIGI THIEU TONG QUÁT VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN I Hé thong diéu khién la gi? _ 10 10 Vẽ 11 Il V Vai trò plc UƯuđiểm plc Các thiết bị nhập xuất dùng plc2 10 11 1.Các thiết bị nhập 2.Các thiết bị xuất VỊ Lập trình cho plc 1.Lập trình giản đồ LAD (Ladder Diagram) : 11 2.Lập trình dạng sơ đồ khối CSF (Control System Flowchare): 3.Lập trình dạng phát biểu STL (Statement Lists) : VI So sánh plc với thiết bị điều khiển thông thường khác 12 1.Hệ thống điều khiển thông thường: 2.Hệ thống điều khiển PLC: CHƯƠNG II: THIẾT KẾ 1HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN DÙNG PLC Các bước thiết kế hệ thống điều khiển dùng plc _1.Xác định qui trình cơng nghệ: 14 2.Xác định ngõ vào, ngõ : Viết chương trình: 4.Nạp chương trình vào nhớ : 5.Chạy chương trình: CHƯƠNG III: NHU CẦU VÀ TÍNH THIẾT THỰC I Nhu cau Il Tính thiết thực đề tài PHAN II: PHAN CHUONG I: GIGI THIEU VE PLC OMRON II IH C4u hinh téng quat : Power module 17 17 17 TICH VA GIGI THIEU VE CAC THIET BI DIEU KHIEN I CỦA ĐỀ TÀI : 20 20 Cpu (central processing unit) : 1.Ram (Ramdomize Access Memory) : 2.Memory Cassette : 3.Rom : SVTH:Nguyễn Nhựt Tảo 20 -5- 20 GVHD:Dinh Hoàng Bách Luận án tốt nghiệp IV Cac rack va slot: 1.CPU rack 21 : 2.Expansion Rack : 3.SlaveRack : M VỊ VI Các module xuất nhập (i/o module) : Don vi lién két b6 diéu khién (controller link unit) : Don vi diéu khién chu (master control unit): CHUONG II: KHAO SAT PLC CPM2A I I 21 22 22 CUA HANG OMRON Giới thiệu chung: 23 23 Các đặc điểm chức plc cpm2a 1.Các đặc điêm 2.Các chức 3.Đâầu vào tôc độ cao đề điêu khiên máy 4.Các chức khác I IV Miêu tả khái quát chức plc cpm2a Cấu hình hệ thống 29 32 Cấu trúc hoạt động cpu 34 1.Bộ CPU (chưa mở rộng) 2.CPU mở rộng 1.Câu trúc CPU 2.Các đặc tính kỹ thuật chung CPU 3.Các chê độ hoạt động 4.Các chê độ hoạt động khởi động 5.Hoạt động điều khiên chương trình khởi động 6.Hoạt động theo chu kỳ ngắt VỊ Cấu trúc chức khu vực nhớ 1.Khu vực IR (internal relay): 2.Khu vue SR (SPECIAL RELAY ): 3.Khu vực 39 AR (Auxiliary Relay): 4.Khu vực DM (Data Memory): 5.Khu vuc HR (Holding Relay): 6.Khu vuc TC (Timer/Counter): 7.Khu vuc 8.Khu vuc LR (Link Relay): UM (User Memory): Khu vuc TR (Temporary Relay): VII Liệt kê chức theo cách sử dụng 47 1.Các chức điều khiển máy 2.Các chức truyền tin 3.Các chức SVTH:Nguyễn Nhựt Tảo -6- GVHD:Dinh Hoang Bach Luận án tốt nghiệp VINH So sánh với điều khiển cpmla 49 1.Các lệnh có thay đối tiết kỹ thuật : 2.Sự khác nhớ đầu vào/ra 3.Cổng RS-232C CHƯƠNG III: CÁC ĐẶC ĐIỂM KỸ THUẬT CỦA CPM2A I H II IV Các thông số kỹ thuật plec họ cpm2a: 58 Các đặc tính kỹ thuật: 59 Bảng tóm tắt phân bố vùng liệu: Các lệnh dùng để lập trình plc 61 62 1.Lệnh LÐ ( load) / Lénh LD Not ( Load Not): 2.Lénh AND, AND NOT 3.Lénh OR, ORNOT: 4.L6nh ANDLD (AND LOAD) va ORLD (OR LOAD): 5.Lénh OUT ( OUTPUT) va OUT NOT ( OUTPUT NOT) 6.Lénh SET va RESET: 7.L6nh KEEP : 8.Lénh DIFU ( 13) va DIFD ( 14): 9.Lénh JMP (04) (JUMP) va JME (05) JUMP END): 11 Lénh TIM (Timer): 12.CNT (Counter) 13.Lệnh đếm lặp lai CNTR (12) — Reversible Counter 14.Lénh MOV (21) — Move 15.Lệnh nhập chương trình SBS (91): 16.Lệnh định nghĩa chương trình đặt lại điều kiện ban đầu SBN (92) va_RET (93) 17.Lénh END (01) CHUONG IV: SOLENOID VALVE , DONG CO VA RELAY I Solenoid Valve 72 H 72 m 72 SVTH:Nguyễn Nhựt Tảo -7— GVHD:Đinh Hoàng Bách Luận án tốt nghiệp PHAN Il : XÂY DỰNG VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH I U XÂY DỰNG MƠ HÌNH CHE TAO MO HINH Sơ đồ khối mơ hình: Lưu đồ phương pháp thiết kế điều khiển PHẦN IV:LẬP TRÌNH ỨNG DỤNG 73 73 74 78 78 CHUONG I: LAP TRINH BANG PHAN MEM SYSWIN I Giới thiệu syswin: 78 H Cài đặt syswin 79 HI Lập chương trình với syswin IV _ Nạp chương trình vào ple (download program to plc) 87 V Chạy chương trình ( run) 89 VỊ Bổ sung lénh timer va counter 90 VII Theo doi va dat gia tri plc 92 VIII Luu chuong trinh (save program) 92 IX Đọc chương trình từ plc lên máy tính (upload) 93 80 CHUONG II: LAP TRÌNH CHO MƠ HÌNH I LƯU ĐỒ GIẢI THUAT Il HI GIẢI THÍCH LƯUĐỒ LAP TRINH CHO MO HINH Số lượng: 96 97 98 Chon mau: Xác định tỷ lệ % màu Xác định thời gian tương ứng: Trộn màu: Qúa trình xả: 96 Kiểm tra số lượng: Kết Luận Hướng Phát Triển Tài Liệu Tham Khảo SVTH:Nguyễn Nhựt Tảo 103 103 104 -8- GVHD:Dinh Hoang Bach Luận án tốt nghiệp LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến Thầy Cô Khoa Điện ~ Điện Tử Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.HCM, đặc biệt Thầy Cô môn Điện -Tự năm Động Hóa, truyền đạt kiến thức quý báu cho em hoc qua Em xin chân thành cảm ơn Thầy Đinh Hồng Bách, giảng viên Trường Đại Học Tơn Đức Thắng TP HCM tận tâm hướng dẫn, cung cấp tài liệu tạo điều kiện thuận lợi để em hồn thành tap dé 4n Xin chân thành cảm ơn người bạn, người thân giúp đỡ động viên trình thực luận án trình học tập SVTH:Nguyễn Nhựt Tảo -9- GVHD:Dinh Hoang Bach Luận án tốt nghiệp PHẦN I: TỔNG QUÁT VỀ ĐỀ TÀI ĐIỀU KHIỂN MÁY TRỘN SƠN BẰNG PLC CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ HỆ THONG DIEU KHIEN TU DONG U HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LÀ Gì: Hệ thổng điều khiển tổng quát hệ thống điều khiển tập hợp dụng cụ, thiết bị điện tử, dùng hệ thống cần đảm bảo tính ổn định, xác, chuyển đổi nhịp nhàng quy trình hoạt động sản xuất Nó thực yêu cầu dụng cụ, từ cung cấp lương đến thiết bị bán dẫn Với thành phát triển nhanh chóng cơng nghệ việc điều khiển hệ thống phức tạp thực hệ thống điều khiển tự động hóa hồn tồn, số PLC, sử dụng kết hợp với máy tính chủ Ngồi ra, cịn giao diện để kết nối với thiết bị khác (như là: bảng điều khiển, động cơ, contact, cuộn dây, ) Khả chuyển giao mạng PLC cho phép chúng phối hợp xử lý, điều khiển hệ thống lớn Ngoài ra, cịn thể linh hoạt cao việc phân loại hệ thống điều khiển Mỗi phận hệ thống điều khiển đóng vai trị quan trọng PLC không nhận biết điều khơng kết nối với thiết bị cảm ứng Nó khơng cho phép máy móc hoạt động ngõ PLC không kết nối với động Và tất nhiên, vùng máy chủ phải nơi liên kết hoạt động vùng sản xuất riêng biệt H/ VAI TRÒ CỦA PLC Trong hệ thống điều khiển tự động, PLC xem trái tim hệ thống điều khiển Với chương trình ứng dụng (đã lưu trữ bên nhớ PLC) PLC liên tục kiểm tra trạng thái hệ thống, bao gồm: kiểm tra tín hiệu phản hồi từ thiết bị nhập, dựa vào chương trình logic để xử lý tín hiệu mang tín hiệu điều khiển thiết bị xuất PLC dùng để điều khiển hệ thống từ đơn giản đến phức tạp, ta kết hợp chúng với thành mạng truyền thơng điều khiển q trình phức hợp II/ BƠ ĐIỀU KHIỂN PLC LÀ GÌ PLC (Program Logical Controller) (hay điều khiển Logic lập trình được), thiết bị điều khiển đa dùng rộng rãi công nghiệp để điều khiển hệ thống theo chương trình đượcviết người sử dụng Nhờ họat động theo chương trình nên PLC ứng dụng để điều khiển nhiều thiết bị máy móc khác SVTH:Nguyễn Nhựt Tảo - 10— GVHD:Dinh Hoang Bach Luận án tốt nghiệp Chỉ cần thay đổi chương trình điểu khiển cách kết nối ta đùng PLC để điều khiển thiết bị, hay máy móc khác Cũng vậy, muốn tay đổi quy luật hoạt động máy móc, thiết bị hay hệ thống sản xuất tự động, đơn giản, cân thay đổi chương trình điều khiển Các đối tượng mà PLC điều khiển đa dạng, từ máy bơm, máy cắt, máy khoan, lò nhiệt đến hệ thống phức tạp : băng tải, hệ thống chuyển mạch tự động (A TS), thang máy, dây chuyền sản xuất v.vPLC điều khiển theo quy luật khác đối tượng IV/_ƯU ĐIỂM CUA PLC: PLC có ưu điểm mà điều khiển cổ điển dùng dây nối Relay sánh : - Lập trình dễ dàng, ngơn ngữ lập trình dễ học - Gọn nhẹ nên dễ dàng chuyển, lắp đặt - Dễ bảo quản, sửachữa - Bộ nhớ có dung lượng lớn , nạp xóa dễ dàng, chứa chương trình phức tạp - Độ xác cao - khả xử lý nhanh - Hoạt động tốt môi trường công nghiệp - Giao tiếp với nhiều thiết bị khác, máy tính, mạng, thiết bị điều khiển khác V/ CÁC THIẾT BI NHẬP VÀ XUẤT DÙNG TRONG PLC: 1/ Các thiết bi nhâp Sự thông minh hệ thống tự động hóa phụ thuộc vào khả đọc tín hiệu từ cảm biến tự động PLC Hình thức giao diện PLC thiết bị nhập là: nút ấn, cầu dao, phím, Ngồi ra, PLC cịn nhận tín hiệu từ thiết bị nhận dạng tự động như: công tắc trạng thái, công tắc giới hạn, cảm biến quang điện, cảm biến cấp độ , Các loại tín hiệu nhập đến PLC phải trạng logic ON/OFF tín hiệu Analog Những tín hiệu ngõ vào giao tiếp với PLC qua modul nhập 2/ Các thiết bị xuất Trong hệ thống tự động hóa, thiết bị xuất yếu tố quan trọng Nếu ngõ PLC khơng kết nối với thiết bị xuất hệ thống bị tê liệt hoàn toàn Các thiết bị xuất thông thường là: động cơ, cuộn dây nam châm, relay, chuông báo Thông qua hoạt động motor, cuộn dây, PLC điều khiển hệ thống từ đơn giản đến phức tạp Các loại thiết bị xuất phần kết cấu hệ thống tự động hóa ảnh hưởng trực tiếp vào hiệu suất hệ thống Tuy nhiên, thiết bị xuất khác : đèn pilot, coi báo động cho biết mục đích như: báo cho biết giao điện tín hiệu ngõ vào , thiết bi ngõ giao tiếp với PLC qua miền rộng modul ngõ PLC VI/ LAP TRINH CHO PLC: Có thể lập trình cho PLC dễ dàng dựa tập lệnh mà nhà sản xuất cung cấp Tập lệnh bao gồm nhiều lệnh, cho phép người sử dụng kết hợp lệnh cách logic để tạo nhiều chương trình điểu khiển đa dạng, phức SVTH:Nguyễn Nhựt Tảo -11- GVHD:Đừnh Hoàng Bách Luận án tốt nghiệp tạp Ngồi lệnh thơng thường, nhà sản xuất cung cấp thêm lệnh mở rộng (Expansion Instruction) lam phong phú thêm kha nang diéu khién PLC Cùng với tập lệnh cịn có nhiều cách lập trinh cho PLC: 1/ Lâp trình giản đồ LAD (Ladder Diagram) : Các lệnh liên kết với cách logic, chương trình có dạng thang Đặc biệt, lập trình này, chương trình giống sơ đồ đấu nối mạchđiện nên dễ kiểm sốt, dé hiểu Do cách lập trình ứng dụng phổ biến Thích hợp để lập chương trình dài, phức tạp Để lập trình theo cách cần máy tính cá nhân kèm theo phần mềm hổ trợ : SSS (Sysmax Support Softwave), CLSS (Controler Link Support Softwave), SYS Win hay SYS MAC - CPT 2/ Lap trinh dang so dé khéi CSF (Control System Flowchare): Các lệnh hiển thị khối chức , tùy ứng dụng mà ta liên kết khối chức thích hợp để tạo nên chương trình Hiện nay, cách lập trình khơng dùng rộng rãi phức tạp khó kiểm sốt chương trình Để lập trình theo cách cần có máy tính phần mềm hổ trợ tương ứng 3/ Lâp trình dang phát biểu STL (Statement Lists) : Các lệnh được biểu thị phát biểu, gần giống ngôn ngữ người , nên dễ hiểu Tuy nhiên khơng có dạng hình ảnh nên ta khơng thấy cách liên kết lệnh, khó kiểm sốt chương trình Để lập trình theo cách này, cần có lập trình tay (Programing Console) hay máy tính cá nhân với phần mềm hổ trợ Programing console gọn nhẹ, thích hợp lập chương trình nhỏ, đơn giản thuận lợi cho việc thử nghiệm, kiểm tra tình trạng PLC trường Tóm lại : Sự đời củaPLC điều khiển đại khác mở thời đại lĩnh vực tự động hóa Với khả điều khiển phong phú phức tạp hơn, PLC vượt xa mạch điều khiển cổ điển dùng dây nối Relay Các hệ thống, dây chuyền sản xuất điều khiển cách nhịp nhàng hơn, thiết bị, máy móc điều khiển xác VII/ SO SÁNH PLC VỚI CÁC THIẾT BI ĐIỀU KHIỂN THÔNG THƯỜNG KHÁC Hiện nay, hệ thống điều khiển PLC thay cho hệ thống điều khiển relay, contactor thông thường Ta thử so sánh ưu, khuyết điểm hai hệ thống trên: | 1/ Hệ thống điều khiển thơng thường: -Thơ kệch có q nhiều dây dẫn relay điều khiển -Tốn nhiều thời gian cho việc thiết kế, lắp đặt -Tốc độ hoạt động chậm -Công suất tiêu thụ lớn -Mỗi lần muốn thay đổi chương trình phải lắp đặt lại tịan bộ, tốn nhiều thời gian -Khó bảo quản sữa chữa SVTH:Nguyễn Nhựt Tảo -12- GVHD:Dinh Hoang Bach ... loại sơn dùng dân dụng công nghiệp Chính nhu cầu thực tế mà em chọn để tài "thi? ??t kế thi cơng mơ hình máy trộn sơn tự động “ làm luận án tốt nghiệp em, với hy vọng tạo mô hình máy trộn sơn điều... nhanh - Hoạt động tốt môi trường công nghiệp - Giao tiếp với nhiều thi? ??t bị khác, máy tính, mạng, thi? ??t bị điều khiển khác V/ CÁC THI? ??T BI NHẬP VÀ XUẤT DÙNG TRONG PLC: 1/ Các thi? ??t bi nhâp Sự thông... bị nhập contact, cảm biến Thi? ??t bị xuất cuộn dây , từ , motor, hiển thị xác định tất thi? ??t bị xuất nhập cần thi? ??t, ta định vị thi? ??t bị vào tương ứng cho ngõ vào, PLC trước viết chương trình