KHẢO SÁT HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN, VÀ GIÁM SÁT TRONG CÁC DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT TRẠM MPS.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ – CƠNG NGHỆ ****** KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP KHẢO SÁT HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN, VÀ GIÁM SÁT TRONG CÁC DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT TRẠM MPS Họ tên sinh viên: Hồ Lê Minh Hoàng Chuyên ngành: ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Niên khóa: 2006 – 2010 Tháng 07/2009 KHẢO SÁT HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN, VÀ GIÁM SÁT TRONG CÁC DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT TRẠM MPS Tác giả HỒ LÊ MINH HOÀNG Khóa luận đệ trình để đáp ứng u cầu cấp Kỹ sư ngành Điều Khiển Tự Động Giáo viên hướng dẫn: Ths ĐẶNG PHI VÂN HÀI Tháng năm 2009 i LỜI CẢM TẠ Đầu tiên, để hoàn thành khóa luận này, xin chân thành cảm ơn Ba – Mẹ, người sinh thành, dưỡng dục, thương yêu, chăm sóc động viên suốt năm qua Em xin chân thành cảm ơn quý thầy Trường Đại Học Nơng Lâm Tp Hồ Chí Minh, đặc biệt q thầy Khoa Cơ Khí – Cơng Nghệ u thương tận tình dạy dỗ cho chúng em suốt trình học tập Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Ths.Đặng Phi Vân Hài hết lòng hướng dẫn giúp đỡ em suốt trình thực đề tài Cuối xin cảm ơn bạn sinh viên lớp DH06TD bạn bè thân hữu tận tình giúp đỡ suốt trình học tập thực đề tài Do hạn chế thời gian kiến thức nên đề tài không tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận ý kiến đóng góp q thầy bạn để đề tài hoàn thiện Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn đến tất người! ii TĨM TẮT ` Ngày nay, tự động hóa dây chuyền sản xuất, q trình cơng nghệ ứng dụng phổ biến rộng rãi Trong đó, việc giám sát điều khiển trình cơng nghệ hình cảm ứng ứng dụng nhiều lĩnh vực nhằm nâng cao suất sản xuất, chất lượng sản phẩm, Trong nội dung đề tài: “Khảo sát hệ thống điều khiển, giám sát dây chuyền sản xuất trạm MPS” bao gồm nội dung sau: Lập trình điều khiển hệ thống trạm MPS PLC Modicon M340 Thiết kế giao diện cho hình cảm ứng Magelis để điều khiển, giám sát hệ thống trạm MPS Sau khoảng thời gian thực hiện, đề tài đạt kết sau: Lập trình PLC Modicon M340 phần mềm Unity-Pro M để điều khiển trình hoạt động trạm MPS Thiết kế giao diện cho hình phần mềm Vijeo-Designer Thiết lập kết nối hình cảm ứng với PLC, với máy tính iii MỤC LỤC Trang Trang tựa i Lời cảm tạ ii Tóm tắt iii Mục lục iv Danh sách chữ viết tắt vii Danh sách bảng viii Danh sách hình ix Chương MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu đề tài 1.3 Phạm vi đề tài Chương TỔNG QUAN 2.1 Khái quát hình cảm ứng 2.1.1 Khái niệm hình cảm ứng 2.1.2 Nguyên lý hoạt động hình cảm ứng 2.2 Giới thiệu hình Magelis 2.3 Giới thiệu phần mềm Vijeo-Designer 12 2.3.1 Giao diện chương trình Vijeo-Designer 13 2.3.2 Các chuẩn kết nối Vijeo-Designer với hình PLCs 14 2.4 Giới thiệu PLC Modicon M340 22 Chương NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24 3.1 Phương pháp nghiên cứu 24 3.2 Phương tiện nghiên cứu 24 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 25 4.1 Các trạm hệ thống MPS 26 4.1.1 Trạm 26 4.1.1.1 Chức trạm phân phối 26 4.1.1.2 Cấu tạo, hoạt động trạm phân phối 27 4.1.1.3 Sơ đồ khối giản đồ trạng thái trạm phân phối 28 iv 4.1.1.4 Địa biến vào, PLC 29 4.1.1.5 Giải thuật chương trình điều khiển 29 4.1.1.6 Mạch điều khiển điện-khí nén cho trạm phân phối 31 4.1.2 Trạm 32 4.1.2.1 Chức trạm kiểm tra 32 4.1.2.2 Cấu tạo, hoạt động trạm kiểm tra 33 4.1.2.3 Sơ đồ khối giảng đồ trạng thái trạm kiểm tra 35 4.1.2.4 Địa biến vào, PLC 37 4.1.2.5 Giải thuật chương trình điều khiển 37 4.1.2.6 Mạch điều khiển điện-khí nén cho trạm kiểm tra 39 4.1.3 Trạm 40 4.1.3.1 Chức trạm gia công 40 4.1.3.2 Cấu tạo, hoạt động trạm gia công 41 4.1.3.3 Sơ đố khối giản đồ trạng thái trạm gia công 43 4.1.3.4 Địa biến vào, PLC 45 4.1.3.5 Giải thuật chương trình điều khiển 46 4.1.3.6 Mạch điều khiển điện cho trạm gia công 47 4.1.4 Trạm 49 4.1.4.1 Chức trạm xếp 49 4.1.4.2 Cấu tạo, hoạt động trạm xếp 49 4.1.4.3 Sơ đồ khối giản đồ trạng thái trạm xếp 51 4.1.4.4 Địa biến vào, PLC 52 4.1.4.5 Giải thuật chương trình điều khiển 53 4.1.4.6 Mạch điều khiển điện-khí nén cho trạm xếp 53 4.2 Thiết kế giao diện hình XBT GT 2330 55 4.2.1 Các giao diện module hình 56 4.2.1.1 Giao diện cho trạm Distributing Testing 56 4.2.1.2 Giao diện cho trạm Processing Sorting 62 4.3 Các phương thức kết nối hình, PLC máy tính 67 4.3.1 Kết nối máy tính với PLC 67 4.3.2 Kết nối máy tính với hình 67 v 4.3.3 Kết nối hình với PLC 71 4.4 Kết thảo luận 72 Chương KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 73 5.1 Kết luận 73 5.2 Đề nghị 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC vi DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT PLC: Programmable Logical Controller MPS: Modular Production System STN: Scan Twisted Nematic TFT: Thin Film Transistor IEC: International Electrotechnique Commission USB: Universal Serial Bus CF card: Compact Flash card SRAM: Static Random-Access Memory DRAM: Dynamic Random-Access Memory EPROM: Erasable Programmable Read Only Memory TCP/IP: Transmission Control Protocol/ Internet Protocol ISO: International Standard Organization OSI: Open System Interconnection CPU: Central Processing Unit ADSL: Asymmetric Digital Subscriber Line GSM: Global System for Mobile Communications CTHT: Công tắc hành trình CB: Cảm biến vii DANH SÁCH CÁC BẢNG Trang Bảng 2.1: Dòng hình cảm ứng XBT GT Bảng 2.2: Dòng hình có bàn phím XBT GK Bảng 2.3: Giao tiếp thông qua cáp RS232C Bảng 2.4: Giao tiếp thông qua cáp RS442/RS485 Bảng 2.5: Giao tiếp cổng COM2 sử dụng đầu cắm RJ45 chân Bảng 2.6: Bảng mô tả trạn thái kết nối màu led 10 Bảng 2.7: Các phận hình 11 Bảng 2.8: Thiết lập hệ thống đề kết nối thông qua cổng Ethernet 14 Bảng 2.9: Thiết lập hệ thống đề kết nối thông qua cổng USB 15 Bảng 2.10: Khoảng giá trị địa bậc địa 20 Bảng 4.1: Địa biến trạm phân phối 29 Bảng 4.2: Địa biến trạm kiểm tra 37 Bảng 4.3: Địa biến trạm gia công 45 Bảng 4.4: Địa biến trạm xếp 52 viii DANH SÁCH CÁC HÌNH Trang Hình 2.1: Màn hình Magelis XBT GT 2330 Hình 2.2: Các thiết bị kết nối với hình Hình 2.3: Chương trình Vijeo-Designer 12 Hình 2.4: Giao diện chương trình Vijeo-Designer 13 Hình 2.5 Kết nối thông qua Ethernet: 15 Hình 2.6: Kết nối thơng qua USB 15 Hình 2.7: Bảng mẫu cấu hình quản lý I/O 16 Hình 2.8: Bảng mẫu cấu hình điều khiển 16 Hình 2.9: Hộp thoại cấu hình thiết bị 17 Hình 2.10: Thơng số địa thiết bị không sử dụng cú pháp IEC 61131 17 Hình 2.11: Thơng số địa thiết bị sử dụng cú pháp IEC 61131 18 Hình 2.12: Xác định địa cho biến I/O 18 Hình 2.13: Minh họa vị trí mạng Modbus TCP/IP môi trường giao tiếp công nghiệp 19 Hình 2.14: Cấu trúc giao tiếp chung (Ethernet TCP/IP Modbus) Modbus serial bus 19 Hình 2.15: Các bậc địa sử dụng 20 Hình 2.16: Địa mặt nạ 21 Hình 4.1: Sơ đồ liên kết thiết bị 25 Hình 4.2: Sơ đồ khối trạm hệ thống MPS 26 Hình 4.3: Trạm phân phối 26 Hình 4.4: Module ngăn chứa 27 Hình 4.5: Module vận chuyển 27 Hình 4.6: Sơ đồ khối trạm phân phối 28 Hình 4.7: Giản đồ trạng thái trạm phân phối 28 Hình 4.8: Giải thuật điều khiển trạm phân phối 30 Hình 4.9: Mạch điều khiển điện cho trạm phân phối 31 Hình 4.10: Mạch điều khiển khí nén cho trạm phân phối 32 Hình 4.11: Trạm kiểm tra 32 ix ¾ Danh sách biến sử dụng cho trạm Processing Sorting Tên biến Loại biến Nguồn biến ScanGroup Địa Ghi part_av1 Discrete External ModbusUSBEquipment01 %I0.1.0 CB phát vật phân loại B21 Discrete External ModbusUSBEquipment01 %I0.1.1 CB phát kim loại B31 Discrete External ModbusUSBEquipment01 %I0.1.2 CB not Black B41 Discrete External ModbusUSBEquipment01 %I0.1.3 CB phát vật phân loại xong B111 Discrete External ModbusUSBEquipment01 %I0.1.4 CTHT rãnh không hoạt động B121 Discrete External ModbusUSBEquipment01 %I0.1.5 CTHT rãnh hoạt động B211 Discrete External ModbusUSBEquipment01 %I0.1.6 CTHT rãnh không hoạt động B221 Discrete External ModbusUSBEquipment01 %I0.1.7 CTHT rãnh hoạt động part_av Discrete External ModbusUSBEquipment01 %I0.2.0 Phát vật gia công B2 Discrete External ModbusUSBEquipment01 %I0.2.1 CB phát kim loại để khoan B1 Discrete External ModbusUSBEquipment01 %I0.2.2 CB phát vật đóng dấu B11 Discrete External ModbusUSBEquipment01 %I0.2.3 CTHT mũi khoan lên B12 Discrete External ModbusUSBEquipment01 %I0.2.4 CTHT mũi khoan xuống B3 Discrete External ModbusUSBEquipment01 %I0.2.5 Đĩa quay dừng vị trí B4 Discrete External ModbusUSBEquipment01 %I0.2.6 CTHT phát đóng dấu xong M1 Discrete External ModbusUSBEquipment01 %Q0.1.16 Motor băng tải M111 Discrete External ModbusUSBEquipment01 %Q0.1.17 Cửa gạt M211 Discrete External ModbusUSBEquipment01 %Q0.1.18 Cửa gạt M311 Discrete External ModbusUSBEquipment01 %Q0.1.19 Chốt giữ M3 Discrete External ModbusUSBEquipment01 %Q0.2.16 Motor khoan M2 Discrete External ModbusUSBEquipment01 %Q0.2.17 Motor đĩa quay M11 Discrete External ModbusUSBEquipment01 %Q0.2.18 Motor khoan xuống M21 Discrete External ModbusUSBEquipment01 %Q0.2.19 Motor khoan lên M4 Discrete External ModbusUSBEquipment01 %Q0.2.20 Kẹp giữ vật M5 Discrete External ModbusUSBEquipment01 %Q0.2.21 Motor đóng dấu M6 Discrete External ModbusUSBEquipment01 %Q0.2.22 Tay gạt đẩy vật vat_dong_ Discrete External ModbusUSBEquipment01 %M0 Biến nhớ gat_vat Discrete External ModbusUSBEquipment01 %M4 Biến nhớ vat_do Discrete External ModbusUSBEquipment01 %M1 Biến nhớ mau_den Discrete External ModbusUSBEquipment01 %M2 Biến nhớ vat_kl Discrete External ModbusUSBEquipment01 %M3 Biến nhớ vat_khong Discrete Internal Discrete Internal dau _khoan vat_khong _khoan1 khoan_xuo Discrete Internal ng khoan_len Discrete Internal vat_gat Discrete Internal diaquay Discrete Internal xóa Discrete Internal gạt Discrete Internal so_lan_da Interger Internal den_move Interger Internal do_move Interger Internal kl_move Interger Internal khoan_mo Interger Internal dia_quay Interger Internal sokhoan Interger Internal sodongdau Interger Internal sodo Interger Internal soden Interger Internal sokl Interger Internal khong_co_ Interger Internal u ve vat Bảng 3.2: Danh sách biến sử dụng trạm Processing Sorting IV CÁC BƯỚC THỰC HIỆN VIẾT CHƯƠNG TRÌNH PLC BẰNG UNITY PRO M Bước 1: Tạo new project - Mở chương trình Unity Pro M - Tạo New Project Bước 2: Khai báo chọn loại CPU cho PLC Chọn CPU: Click chọn BMX P342010 Đặt tên cho Project : Save Project lại với tên cần đặt Bước 3: Khai báo phần cứng Bản thân CPU ngõ Inputs/Outputs Phải sử dụng thêm module mở rộng Phần cứng dùng module I/0 BMX DDM16025, module có 24V DC Inputs Relay Outputs - Double click vào Configuration - Click chọn Module - Ở cửa sổ Hardware catalog: Chọn Module BMX DDM 16025 Folder Discrete (Nếu không thấy cửa sổ Hardware Catalog: Vào Tools/Hardware Catalog Menu) - Chọn Modules DDM 16025 đưa vào vị trí 1, 3, Bước 4: Khai báo biến ngõ vào/ra - Double click vào Elementary Variables Folder Variable&FB instances, ngõ vào số phải kiểu liệu EBOOL Bước 5: Soạn thảo chương trình SFC: - Right click vào Station\Program\Tasks\MAST\Sections sổ Project Brower chọn New Section - Đặt tên chương trình Chọn kiểu lập trình SFC Chọn chế độ bảo vệ Protection - Vào cửa sổ Chart để soạn thảo chương trình Tạo initial step: Rê thả step từ Toolbar Double click vào step để đổi tên ( tên đặt khơng có khoảng trắng) Chọn option Initial step bảng tep properties sau: Tạo transitions: Rê thả transition từ Toolbar Double click vào transition để đặt tên thay đổi properties - Nếu transition conditions điều kiện biến: Chọn option Variable hình sau - Nếu transition conditions điều kiện tổ hợp nhiều biến: Chọn option TRANSITION section hình sau Đặt tên cho transition chọn kiểu soạn thảo chương trình cho transition (ladder (LD), ST (Statement list), FBB (Function Block Diagram)) - Để soạn thảo chương trình cho transition Double click vào tên transition cửa sổ Project Brower sau: Bước 6: Lưu chương trình download: - Build chương trình: Chú ý xem chương trình hết lỗi chưa - Connect PLC: Chế độ Simulation: Mơ PLC ảo Nếu máy tính khơng kết nối với PLC thực phải chọn mode để connect không bị báo lỗi Chế độ Normal: Chạy PLC thực Connect với PLC: - Download chương trình xuống PLC: - Chọn mode STOP RUN để chạy ngừng PLC: Bước 7: Test chương trình Animation Table: Chọn New Animation Table - Insert biến cần quan sát vào bảng - Chọn Option Force bảng RUN chương trình Quan sát thay đổi ngõ quan sát chương trình SFC ™ Các chương trình điều khiển cho trạm hệ thống MPS: start_di st cho di st phat_hi en_vat day_vat_ra day rut_ve _1B21 dua_tay_qua_hut_vat _3B21 hut_vat cho_hut_xong dua_tay_tha_vat _3B11 tha_vat thavat dua_tay_l en nhac_tay_l en end stop Chương trình điều khiển Module Distributing ngôn ngữ SFC start_test start test phat_hi en_vat_test nang_l en _1B1 dung_nang_l en ki em tradocao_1 ki emtradocao day_vat_te dua_vat_l oai _xuong day_ra_xong _1B2 rut_xi l anh_ cho1s day_vat_l oai _ra doi _1s dua_xi l anh_xuong _1B2 end1 fn Chương trình điều khiển Module Testing ngôn ngữ SFC start cho_start dung_motor_khoan partav quay_dia chodia dung_di a cho dung_dia2 cho3 dong_dau delay_1s cho1 khong_dong_dau chocb1 khoan khoan1s het_dong_dau cho2 khong_khoan chocb het_khoan cho_cb gat delay2 het_gat aa Chương trình điều khiển Module Processing ngôn ngữ SFC start_sort ko sort PART_AV1 day_chot mau_do phan_loai_do kim_loai mau_den phan_loai_kl mauden dk _1B21 _2B21 rut_chot B41 kth ktra Chương trình điều khiển Module Sorting ngơn ngữ SFC Quy trình cụ thể để xây dựng chương trình điều khiển cho 1trạm: ¾ Bước 1: Tìm hiểu, xác định quy trình hoạt động Module cụ thể trạm ¾ Bước 2: Xác định địa biến Module, cảm biến, xác định loại cảm biến chức cảm biến ¾ Bước 3: Kết nối máy tính với PLC thơng qua cổng USB nhờ vào việc cài đặt driver Modbus ¾ Bước 4: Khai báo địa biến vào, cho PLC Có thể ghi cho biến để dễ dàng quản lý, sử dụng ¾ Bước 5: Soạn thảo chương trình cho trạm phần mềm Unity Pro M ¾ Bước 6: Download chương trình điều khiển từ máy tính xuống cho PLC, sau tiến hành chạy thử nghiệm trạm hoạt động theo quy trình xác định ¾ Bước 7: Kết nối máy tính với hình để thiết kế giao diện giám sát, điều khiển ¾ Bước 8: Dựa vào biến sử dụng cho PLC để khai báo biến ngoại cho hình Khai báo biến nội cho hình để trang trí tạo đối tượng cho hình ¾ Bước 9: Sử dụng biến ngoại để thiết lập mô cho đối tượng theo hoạt động đối tượng di chuyển vào, , xoay tròn,.v.v ¾ Bước 10: Thiết lập Action cho biến để kích hoạt cho hoạt động mơ ¾ Bước 11: Tiến hành chạy mô hoạt động đối tượng máy tính để giám sát, điều khiển PLC, điều khiển giám sát hoàn chỉnh trạm ¾ Bước 12: Download chương trình xuống cho hình để chạy thực ... Module đóng dấu 42 Hình 4.27: Module khoan 42 Hình 4.28: Module tay gạt 43 Hình 4.29 Sơ đố khối trạm gia công 43 Hình 4.30: Giản đồ trạng thái Module... phố Hồ Chí Minh - Lập trình cho PLC Modicon M340 phần mềm Unity Pro để điều khiển ho t động mơ hình MPS - Thiết kế giao diện cho hình Magelis phần mềm Vijeo-Designer để giám sát trình ho t động... nén cho trạm xếp 53 4.2 Thiết kế giao diện hình XBT GT 2330 55 4.2.1 Các giao diện module hình 56 4.2.1.1 Giao diện cho trạm Distributing Testing 56 4.2.1.2 Giao diện cho