Trong đó, việc giám sát và điều khiển các quá trình công nghệ bằng màn hình cảm ứng cũng đã được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực nhằm nâng cao năng suất sản xuất, chất lượng sản phẩm,
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ – CÔNG NGHỆ
******
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
KHẢO SÁT HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN, VÀ GIÁM SÁT TRONG
CÁC DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT TRẠM MPS
Họ và tên sinh viên: Hồ Lê Minh Hoàng
Trang 2KHẢO SÁT HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN, VÀ GIÁM SÁT TRONG CÁC DÂY
CHUYỀN SẢN XUẤT TRẠM MPS
Tác giả
HỒ LÊ MINH HOÀNG
Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu
cấp bằng Kỹ sư ngành Điều Khiển Tự Động
Giáo viên hướng dẫn:
Ths ĐẶNG PHI VÂN HÀI
Tháng 7 năm 2009
Trang 3Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cô Ths.Đặng Phi Vân Hài đã hết lòng hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện đề tài
Cuối cùng mình xin cảm ơn các bạn sinh viên lớp DH06TD và bạn bè thân hữu đã tận tình giúp đỡ mình trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài này
Do hạn chế về thời gian và kiến thức nên đề tài không tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong nhận được ý kiến đóng góp của quý thầy cô và các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn
Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn đến tất cả mọi người!
Trang 4` TÓM TẮT
Ngày nay, tự động hóa trong các dây chuyền sản xuất, các quá trình công nghệ đã được ứng dụng và phổ biến rộng rãi Trong đó, việc giám sát và điều khiển các quá trình công nghệ bằng màn hình cảm ứng cũng đã được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực nhằm
nâng cao năng suất sản xuất, chất lượng sản phẩm, Trong nội dung đề tài: “Khảo sát hệ thống điều khiển, và giám sát trong các dây chuyền sản xuất trạm MPS” bao gồm các
nội dung chính sau:
1 Lập trình điều khiển hệ thống trạm MPS bằng PLC Modicon M340
2 Thiết kế giao diện cho màn hình cảm ứng Magelis để điều khiển, và giám sát hệ thống trạm MPS
Sau khoảng thời gian thực hiện, đề tài đã đạt được các kết quả sau:
1 Lập trình PLC Modicon M340 bằng phần mềm Unity-Pro M để điều khiển quá trình hoạt động của các trạm MPS
2 Thiết kế giao diện cho màn hình bằng phần mềm Vijeo-Designer
3 Thiết lập kết nối giữa màn hình cảm ứng với PLC, và với máy tính
Trang 5MỤC LỤC
Trang
Trang tựa i
Lời cảm tạ ii
Tóm tắt iii
Mục lục iv
Danh sách các chữ viết tắt vii
Danh sách các bảng viii
Danh sách các hình ix
Chương 1 MỞ ĐẦU 1
1.1 Đặt vấn đề 1
1.2 Mục tiêu đề tài 1
1.3 Phạm vi đề tài 2
Chương 2 TỔNG QUAN 3
2.1 Khái quát về màn hình cảm ứng 3
2.1.1 Khái niệm màn hình cảm ứng 3
2.1.2 Nguyên lý hoạt động của màn hình cảm ứng 3
2.2 Giới thiệu màn hình Magelis 4
2.3 Giới thiệu phần mềm Vijeo-Designer 12
2.3.1 Giao diện của chương trình Vijeo-Designer 13
2.3.2 Các chuẩn kết nối giữa Vijeo-Designer với màn hình và PLCs 14
2.4 Giới thiệu về PLC Modicon M340 22
Chương 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24
3.1 Phương pháp nghiên cứu 24
3.2 Phương tiện nghiên cứu 24
Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 25
4.1 Các trạm trong hệ thống MPS 26
4.1.1 Trạm 1 26
4.1.1.1 Chức năng trạm phân phối 26
4.1.1.2 Cấu tạo, hoạt động trạm phân phối 27
4.1.1.3 Sơ đồ khối và giản đồ trạng thái của trạm phân phối 28
Trang 64.1.1.4 Địa chỉ biến vào, ra trên 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 2 32
4.1.2.1 Chức năng trạm kiểm tra 32
4.1.2.2 Cấu tạo, hoạt động trạm kiểm tra 33
4.1.2.3 Sơ đồ khối và giảng đồ trạng thái của trạm kiểm tra 35
4.1.2.4 Địa chỉ biến vào, ra trên 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 3 40
4.1.3.1 Chức năng trạm gia công 40
4.1.3.2 Cấu tạo, hoạt động trạm gia công 41
4.1.3.3 Sơ đố khối và giản đồ trạng thái của trạm gia công 43
4.1.3.4 Địa chỉ biến vào, ra trên 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 4 49
4.1.4.1 Chức năng trạm sắp xếp 49
4.1.4.2 Cấu tạo, hoạt động trạm sắp xếp 49
4.1.4.3 Sơ đồ khối và giản đồ trạng thái của trạm sắp xếp 51
4.1.4.4 Địa chỉ biến vào, ra trên 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 sắp xếp 53
4.2 Thiết kế giao diện trên màn hình XBT GT 2330 55
4.2.1 Các giao diện của các module trên màn hình 56
4.2.1.1 Giao diện cho 2 trạm Distributing và Testing 56
4.2.1.2 Giao diện cho 2 trạm Processing và Sorting 62
4.3 Các phương thức kết nối giữa màn hình, PLC và máy tính 67
4.3.1 Kết nối giữa máy tính với PLC 67
4.3.2 Kết nối giữa máy tính với màn hình 67
Trang 74.3.3 Kết nối giữa màn hình với PLC 71
4.4 Kết quả và thảo luận 72
Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 73
5.1 Kết luận 73
5.2 Đề nghị 73
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
Trang 8DANH 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
Trang 9DANH SÁCH CÁC BẢNG
Trang
Bảng 2.1: Dòng màn hình cảm ứng XBT GT 4
Bảng 2.2: Dòng màn hình có bàn phím XBT GK 5
Bảng 2.3: Giao tiếp thông qua cáp RS232C 8
Bảng 2.4: Giao tiếp thông qua cáp RS442/RS485 9
Bảng 2.5: Giao tiếp cổng COM2 sử dụng đầu cắm RJ45 8 chân 9
Bảng 2.6: Bảng mô tả trạn thái kết nối bằng màu led 10
Bảng 2.7: Các bộ phận của màn hình 11
Bảng 2.8: Thiết lập hệ thống cơ bản đề kết nối thông qua cổng Ethernet 14
Bảng 2.9: Thiết lập hệ thống cơ bản đề kết nối thông qua cổng USB 15
Bảng 2.10: Khoảng giá trị địa chỉ của mỗi bậc địa chỉ 20
Bảng 4.1: Địa chỉ các biến của trạm phân phối 29
Bảng 4.2: Địa chỉ các biến của trạm kiểm tra 37
Bảng 4.3: Địa chỉ các biến của trạm gia công 45
Bảng 4.4: Địa chỉ các biến của trạm sắp xếp 52
Trang 10DANH SÁCH CÁC HÌNH
Trang
Hình 2.1: Màn hình Magelis XBT GT 2330 5
Hình 2.2: Các thiết bị kết nối với màn hình 6
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 thông qua USB 15
Hình 2.7: Bảng mẫu của cấu hình quản lý I/O 16
Hình 2.8: Bảng mẫu của cấu hình bộ điều khiển 16
Hình 2.9: Hộp thoại cấu hình thiết bị 17
Hình 2.10: Thông số địa chỉ thiết bị khi không sử dụng cú pháp IEC 61131 17
Hình 2.11: Thông số địa chỉ thiết bị khi sử dụng cú pháp IEC 61131 18
Hình 2.12: Xác định địa chỉ cho biến I/O 18
Hình 2.13: Minh họa vị trí của mạng Modbus TCP/IP trong môi trường giao tiếp công nghiệp 19
Hình 2.14: Cấu trúc giao tiếp chung (Ethernet TCP/IP Modbus) và Modbus serial bus 19
Hình 2.15: Các bậc địa chỉ được sử dụng 20
Hình 2.16: Địa chỉ con và mặt nạ con 21
Hình 4.1: Sơ đồ liên kết giữa các thiết bị 25
Hình 4.2: Sơ đồ khối các trạm trong 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 của trạm phân phối 28
Hình 4.7: Giản đồ trạng thái của 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
Trang 11Hình 4.12: Module kiểm tra 33
Hình 4.13: Module kiểm tra 33
Hình 4.14: Module nâng, đẩy 34
Hình 4.15: Module trượt có đệm khí 34
Hình 4.16: Module băng trượt 35
Hình 4.17: Sơ đồ khối của trạm kiểm tra 35
Hình 4.18: Giản đồ trạng thái của trạm kiểm tra 36
Hình 4.19: Giải thuật điều khiển trạm kiểm tra 38
Hình 4.20: Mạch điều khiển điện cho trạm kiểm tra 39
Hình 4.21: Mạch điều khiển khí nén của trạm kiểm tra 40
Hình 4.22: Trạm gia công 40
Hình 4.23: Module mâm quay 41
Hình 4.24: Cảm biến dừng đúng vị trí 41
Hình 4.25: Cảm biến phát hiện vật 41
Hình 4.26: Module đóng dấu 42
Hình 4.27: Module khoan 42
Hình 4.28: Module tay gạt 43
Hình 4.29 Sơ đố khối của trạm gia công 43
Hình 4.30: Giản đồ trạng thái Module đĩa quay và tay gạt 43
Hình 4.31: Giản đồ trạng thái Module đóng dấu 44
Hình 4.32: Giản đồ trạng thái của Module khoan 44
Hình 4.33: Giải thuật điều khiển trạm gia công 47
Hình 4.34: Mạch điều khiển điện của trạm gia công 47
Hình 4.35: Mạch điều khiển điện của trạm gia công 48
Hình 4.36: Trạm sắp xếp 49
Hình 4.37: Băng tải 49
Hình 4.38: Hai tay gạt phân loại 49
Hình 4.39: Chốt giữ và cảm biến phát hiện vật 50
Hình 4.40: Cảm biến phân loại 50
Hình 4.41: Module băng trượt 50
Hình 4.42: Cảm biến phát hiện vật sau khi phân loại 50
Trang 12Hình 4.43:Sơ đồ khối của trạm sắp xếp 51
Hình 4.44: Giản đồ trạng thái của trạm sắp xếp 51
Hình 4.45: Giải thuật điều khiển trạm sắp xếp 53
Hình 4.46: Mạch điều khiển điện của trạm sắp xếp 54
Hình 4.47: Mạch điều khiển khí nén của trạm sắp xếp 55
Hình 4.48: Màn hình chính của 2 trạm Distributing và Testing 56
Hình 4.49: Màn hình điều khiển 2 trạm Distributing và Testing 57
Hình 4.50: Màn hình giám sát 2 trạm Distributing và Testing 57
Hình 4.51: Màn hình chính của 2 trạm Processing và Sorting 62
Hình 4.52: Màn hình điều khiển 2 trạm Processsing và Sorting 62
Hình 4.53: Màn hình giám sát hoạt động của 2 trạm Processing và Sorting 62
Hình 4.54: Thiết lập địa chỉ IP cho chương trình 69
Hình 4.55: Thêm các bộ điều khiển và thiết bị 69
Hình 4.56: Thiết lập địa chỉ IP cho thiết bị XWAY Equipment 70
Hình 4.57: Thiết lập địa chỉ trong Runtime Installer 70
Hình 4.58: Cách kiểm tra lỗi, chạy mô phỏng, và Download chương trình 71
Hình 4.59: Kết nối giữa màn hình và máy tính qua cổng Ethernet 71
Hình 4.60: Kết nối giữa màn hình và PLC thông qua cổng USB 72
Trang 13mẽ, sâu rộng và ngày càng hoàn thiện hơn
Bên cạnh đó việc quản lý, giám sát, và điều khiển các hệ thống sản xuất tự động bằng màn hình cảm ứng liên kết với PLC (Programmable logical controller) cũng đã được nghiên cứu ứng dụng và ngày càng được sử dụng rộng rãi Do đó nhu cầu hiểu biết về phương pháp điều khiển mới này là rất cần thiết
Được sự chấp nhận của Ban chủ nhiệm khoa Cơ Khí – Công Nghệ, Trường Đại Học Nông Lâm Tp HCM và sự hướng dẫn của cô: Ths Đặng Phi Vân Hài, em
xin tiến hành đề tài: “Khảo sát hệ thống điều khiển, và giám sát trong các dây chuyền sản xuất trạm MPS”
1.2 Mục tiêu đề tài
- Tìm hiểu màn hình Magelis
- Tìm hiểu hệ thống MPS của trường đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh
- Lập trình cho PLC Modicon M340 bằng phần mềm Unity Pro để điều khiển hoạt động của mô hình MPS
- Thiết kế giao diện cho màn hình Magelis bằng phần mềm Vijeo-Designer để giám sát quá trình hoạt động của mô hình MPS
Trang 141.3 Phạm vi đề tài
- Thời gian thực hiện đề tài 12 tuần: từ ngáy 12/4/2010 đến 3/7/2010
- Đề tài nghiên cứu lập trình ứng dụng màn hình Magelis điều khiển PLC Modicon trên mô hình các trạm MPS
Trang 15CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN
2.1 Khái quát về màn hình cảm ứng
2.1.1 Khái niệm màn hình cảm ứng
Màn hình cảm ứng là dạng màn hình thể hiện sự tương tác và có những phản hồi với các thao tác tiếp xúc, tác động của ngón tay, bút châm, lên bề mặt màn hình Màn hình cảm ứng có khá nhiều ưu điểm cũng như lợi thế, nhưng ưu điểm quan trọng bậc nhất là cung cấp nhiều cách thức thiết kế, thay đổi giao diện ứng dụng, thiết
bị so với một nhóm các nút nhấn vật lý cố định như trước
2.1.2 Nguyên lý hoạt động của màn hình cảm ứng
Phần điều khiển là mạch giao tiếp giữa miếng cảm ứng và phần mềm điều khiển Tùy theo từng ứng dụng cụ thể, người ta sẽ thiết kế giao tiếp thích hợp như qua cổng COM, USB của máy tính hoặc qua Bus dây trong các thiết bị di động Mạch giao tiếp này sẽ nhận các thông tin thay đổi trên miếng cảm ứng để xác định vị trí đã nhấn cũng như loại cảm ứng gì truyền về cho phần mềm điều khiển để xử lý
Phần mềm điều khiển là chương trình xử lý các thông tin từ bộ điều khiển gửi
về, đa số các chương trình này là chương trình giả lập hoạt động của chuột (mouse),
Trang 16có thể hiểu một tác động vào miếng cảm ứng giống như một động tác nhấp chuột lên một vị trí nào đó trên màn hình, và các chương trình ứng dụng màn hình cảm ứng cũng được viết dựa trên nguyên tắc này
Trên thị trường hiện nay có rất nhiều hãng điện tử tự động cung cấp rất nhiều chủng loại màn hình cảm ứng như: Pro-face, Telemecanique, OMRON, Mitsubishi, Siemens,Allen Bradley,
2.2 Giới thiệu màn hình Magelis
Màn hình Magelis là một công cụ tiên tiến của hãng điện tử Telemecanique, được hỗ trợ bởi các công nghệ thông tin và truyền thông cao cấp, phục vụ cho các giải pháp tích hợp các hệ thống điều khiển, giúp cho việc giao tiếp giữa người vận hành và máy móc được thực hiện thuận tiện và đơn giản hơn
Màn hình bao gồm các dòng máy sau:
¾ Dòng XBT GT (màn hình cảm ứng - touchscreen):
Bảng 2.1: Dòng màn hình cảm ứng XBT GT
Trang 17 IEC/EN 61131-2 bộ điều khiển khả lập
Ul 508 dùng cho thiết bị điều khiển trong công nghiệp
UL 1604 thiết bị điện dung trong các vị trí nguy hiểm loại I, loại II phần 2,
và loại III, ngoại trừ XBT GT series 1005 và XBT GK series
UL 60950 Tiêu chuẩn an toàn của thiết bị công nghệ thông tin
CAN/CSA-C22.2, số 14, số 213, số 60950 thiết bị điều khiển trong công nghiệp, bộ máy phức tạp- dùng trong những vị trí nguy hiểm
CISPR 11
UL50/NEMA 250 4X, chỉ sử dụng được trong nhà
EN 60079-15 và IEC 61242-1 chỉ dùng cho XBT GT series
Trong đề tài nghiên cứu sử dụng màn hình Magelis XBT GT 2330 nên em xin
đi sâu vào nghiên cứu loại màn hình này
Hình 2.1: Màn hình Magelis XBT GT 2330
Trang 18Các thiết bị có thể kết nối với màn hình :
3 Đầu chia jack cấm USB 11 Đèn báo alarm
4 Máy in cổng nối tiếp 12 Microphone
6 Máy in cổng song song 14 USB memory stick
7 CF card (compact flash memory card) 15 PLC với cổng nối USB
8 Chuột USB 16 Cổng truyền thông (Modbus Plus hoặc Fipio)
Trang 19 Các đặc tính của màn hình:
• Đặc tính điện:
Điện áp input : 24VDC
Loại điện áp: 24VDC – 0.98A
Thời gian sụt áp có thể chấp nhận được: ≤5ms
Công suất tiêu thụ: ≤ 26W
Dòng tải cao nhất: 30A
Khả năng chịu áp : AC 500V 20mA trong 1 phút
Điện trở cách ly giữa nguồn và đất: 10MΩ hoặc cao hơn ở mức điện áp 500VDC
• Đặc tính môi trường;
Nhiệt độ hoạt động: 00C đến +500C (320F đến 120F)
Nhiệt độ bảo quản: -200C đến +600C (-40F đến 1400F)
Độ ẩm hoạt động:10%RH đến 90%RH (không ngưng tụ, nhiệt độ bầu ẩm: ≤390C)
Độ ẩm bảo quản: 10%RH đến 90%RH (không ngưng tụ, nhiệt độ bầu ẩm: ≤390C)
Áp suất chịu đựng: 800 hPa đến 1114 hPa
Độ phân giải (điểm ảnh): 320x240
Vùng hiển thị tích cực: rộng 115,2mm (4.54 in) x cao 86,4mm (3.4 in)
Màu: 65.536 màu
Đèn nền: đèn nền CFL (tuổi thọ 50,000 h ở 500C và hoạt động liên tục [với độ sáng bằng phân nửa độ sáng gốc])
Trang 20 Hỗ trợ dữ liệu SRAM sử dụng pin lithium: 512KB
Ứng dụng chạy trên DRAM: 32MB
• Giao tiếp qua cổng COM1:
Giao tiếp cổng COM1 D-Sub9
Truyền dữ liệu không đồng bộ : RS232C/RS422-485
Độ dài dữ liệu: 7 hoặc 8 bits
Bit dừng : 1 hoặc 2 bits
Tính chẵn, lẽ: không dấu , chẵn hoặc lẻ
Tốc độ truyền dữ liệu: 2,400 đến 115,200 bps
• Giao tiếp bằng đầu cắm 9 chân thông qua cáp RS232C:
Bảng 2.3: Giao tiếp thông qua cáp RS232C
Trang 21• Giao tiếp bằng đầu cắm 9 chân thông qua cáp RS442/RS485:
Bảng 2.4: Giao tiếp thông qua cáp RS442/RS485
• Giao tiếp cổng COM2:
Giao tiếp cổng COM2 RJ45
Truyền dữ liệu không đồng bộ: RS485
Độ dài dữ liệu: 7 hoặc 8 bits
Bit dừng : 1 hoặc 2 bits
Tính chẵn lẽ : không dấu, âm hoặc dương
Tốc độ truyền dữ liệu: 2,400bps đến 187,5kbps
Bảng 2.5: Giao tiếp cổng COM2 sử dụng đầu cắm RJ45 8 chân
Trang 22• Giao tiếp cổng Ethernet: Ethernet RJ45, phần giao tiếp tuân theo tiêu chuẩn kết nối IEEE802.3, 10Base-T/100Base-TX
Led Nội dung
Cam • Khi nguồn cung cấp được mở: đèn sáng
• Khi truyền và nhận tín hiệu: đèn nhấp nháy
Xanh lá Khi kết nối thì đèn sáng
Bảng 2.6: Bảng mô tả trạng thái kết nối bằng màu led
• Giao tiếp qua cổng USB và thẻ nhớ ngoài:
USB loại Ax1: USB 1.1 host I/F
Khe cắm thẻ nhớ (loại II): Compact Flash
Các bộ phận và chức năng:
Bảng 2.7 trình bày các bộ phận của màn hình Magelis XBT GT 2330, phần chức năng của từng bộ phận được trình bày trong bảng 2.11 trong phần phụ lục II-6
Trang 23Bảng 2.7: Các bộ phận của màn hình
Trang 242.3 Giới thiệu phần mềm Vijeo-Designer:
Trên thị trường hiện nay có rất nhiều hãng sản xuất màn hình và đồng thời cũng cấp các phần mềm lập trình cho chúng như : Protool, Wincc Flexible, Pro-EX, Vijeo-Designer,
Trong đó Vijeo Designer là một phần mềm tạo dự án giao diện người và máy (HMI) được phát triển bởi hãng Schneider Electric Industries SAS
Với Vijeo-Designer, người sử dụng có thể tạo ra những màn hình hiển thị thuận tiện với các chức năng đồ họa và mô phỏng đáp ứng được những nhu cầu của người sử dụng từ đơn giản tới phức tạp nhất Phần mềm này cung cấp tất cả các công cụ cần thiết để thiết kế một dự án, từ các dữ liệu thu được đến việc sáng tạo và hiển thị những bản vẽ sống động
Từ việc tạo ra màn hình tiên tiến cho đến việc tận dụng các dữ liệu, Vijeo-Designer làm cho sự phát triển của HMI trở nên dễ dàng hơn bao giờ hết, đáp ứng nhu cầu của thế giới về các môi trường HMI
Hình 2.3: Chương trình Vijeo-Designer
Các đặc tính, hỗ trợ cùng cách cài đặt của chương trình Vijeo-Designer được trình bày trong phụ lục phần II-2
Trang 252.3.1 Giao diện của chương trình Vijeo-Designer:
Hình 2.4: Giao diện chương trình Vijeo-Designer
Khung điều khiển (nagivator) : hiển thị thông tin của một dự án đã được chọn công cụ này được dùng chủ yếu trong suốt quá trình phát triển một dự án Bạn có thể xác định việc cài đặt cho máy target, thiết bị, tải các hoạt động, cảnh báo, và các biến số
Cửa sổ giám sát thông tin (property inspector) : hiển thị thông số của đối tượng được chọn, và có thể điều chỉnh các thông số đó Nếu chọn nhiều đối tượng cùng một lúc, thì cửa sổ công cụ chỉ hiển thị những cài đặt chung của tất cả các đối tượng được chọn
Cửa sổ quan sát thông tin (info viewer) : hiển thị các báo cáo khi sử dụng chức năng Reports
Trang 26 Kho công cụ (toolchest) : hiển thị các thành phần và biểu tượng đồ họa Ta
có thể sử dụng các thành phần bằng cách kéo và thả chúng từ kho công cụ vào màn hình Ta cũng có thể sử dụng kho công cụ để lưu trữ bất kỳ đối tượng nào được tạo ra như là các hình đồ họa, màn hình, thuật toán, nhóm cảnh báo, chuỗi
ký tự Ta có thể nhập và xuất tất cả các thư mục của kho công cụ để chia sẽ giữa những người thiết kế
Danh sách đồ họa (Graphic list) : hiển thị một danh sách của các hình đồ họa trên màn hình hiện hành với các thông số: loại bản vẽ, tên đối tượng, tọa độ x;y, tính linh hoạt, và các biến số Một đối tượng khi đươc chọn trên màn hình cũng được làm nổi bậc lên trong danh sách hình đồ họa Nếu các đối tượng được tạo thành nhóm, thì danh sách hình đồ họa chỉ hiển thị nhóm đối tượng chứ không hiển thị các đối tượng bên trong
Vùng hồi tiếp (Feedback Zone) : hiển thị những mẫu tin báo lỗi và các tiến trình làm cho hợp lý, xây dựng, và tải các hoạt động Nếu gặp phải một lỗi, cửa sổ
sẽ hiển thị các lỗi chữ màu đỏ và cảnh báo trong chữ màu vàng Nhấn F4 hoặc nhấp đúp vào mẫu tin nhắn để nhảy đến vị trí của lỗi
Phần mềm Vijeo-Designer hỗ trợ rất nhiều các kỹ thuật đa phương tiện, để tìm hiểu thêm về các hỗ trợ này xin tham khảo thêm phụ lục phần II-3
2.3.2 Các chuẩn kết nối giữa Vijeo-Deisgner với màn hình và PLCs:
Bảng 2.8 mô tả các thiết lập hệ thống cơ bản để kết nối màn hình với thiết bị Schneider Modbus thông qua cổng Ethernet:
Ethernet HUB Ethernet Switch
Dòng máy iPC, dòng XBT G, XBT GK, XBT
GT và XBT GTW
Ethernet Module hoặc cổng Ethernet nội
Bảng 2.8: Thiết lập hệ thống cơ bản để kết nối thông qua cổng Ethernet
Trang 27Hình 2.5: Kết nối thông qua Ethernet
Bảng 2.9 mô tả các thiết lập hệ thống cơ bản để kết nối màn hình với thiết bị Schneider Modbus thông qua cổng USB
Protocol Series CPU USB cable Target Machine
Dòng màn hình iPC, XBT GK, dòng XBT GT1005/2000 và cao hơn, dòng XBT GTW
Bảng 2.9: Thiết lập hệ thống cơ bản đề kết nối thông qua cổng USB
Hình 2.6: Kết nối thông qua USB
Trang 28 Địa chỉ thiết bị hỗ trợ:
Các thiết bị khi kết nối với màn hình đều được xác định bởi các địa chỉ Các địa chỉ này được phân thành các loại: vùng địa chỉ theo tiêu chuẩn IEC, không theo chuẩn IEC, và tương đương với chuẩn IEC được trình bày trong các bảng nằm trong phụ lục phần II-5
Cấu hình quản lý I/O:
Bộ điều khiển và thiết bị cho phép giao tiếp giữa màn hình và thiết bị, phụ thuộc vào loại thiết bị
Hình 2.7: Bảng mẫu của cấu hình quản lý I/O
Cấu hình bộ điều khiển:
Để điều chỉnh việc cài đặt giao tiếp của bộ điều khiển TCP/IP trong màn hình, ta
sử dụng hộp thoại cấu hình bộ điều khiển Các thông số phải được đặt trùng với thông số mạng Network đã cài đặt cho màn hình
Hình 2.8: Bảng mẫu của cấu hình bộ điều khiển
Trang 29Chi tiết bảng mẫu được trình bày trong bảng nằm trong bảng 2.1 phụ lục phần II-4:
Cấu hình thiết bị:
Để cài đặt chi tiết về tiến trình giao tiếp giữa màn hình và thiết bị, ta sử dụng hộp thoại cấu hình thiết bị:
Hình 2.9: Hộp thoại cấu hình thiết bị
Chi tiết của hộp thoại được trình bày trong bảng nằm trong bảng 2.2 phụ lục phần II-4
Cấu hình địa chỉ thiết bị:
Để xác định một địa chỉ thiết bị cho một biến trong danh sách biến, ta sử dụng bàn phím Address Selector từ bảng đặc tính của biến
Hình 2.10: Thông số địa chỉ thiết bị khi không sử dụng chuẩn IEC 61131
Chi tiết từng vùng của hộp thoại được trình bày trong bảng 2.3 nằm trong phụ lục phần II-5
Trang 30Hình 2.11: Thông số địa chỉ thiết bị khi sử dụng chuẩn IEC 61131
Chi tiết từng vùng trong hộp thoại được trình bày trong bảng 2.4 trong phụ lục phần II-5
Hình 2.12: Xác định địa chỉ cho biến I/O
Chi tiết từng vùng trong hộp thoại được trình bày trong bảng 2.10 trong phụ lục phần II-5
Giao tiếp Modbus TCP/IP:
Bộ giao thức TCP/IP (TCP/IP Protocol suite- bộ giao thức liên mạng) là một
bộ giao thức truyền thông cài đặt chồng giao thức Bộ giao thức này được đặt tên theo 2 giao thức chính của nó là TCP( giao thức điều khiển giao vận- Transmission Control Protocol) và IP( giao thức liên mạng- Internet Protocol).
Bộ giao thức này có thể được coi là 1 tập hợp các tầng, mỗi tầng giải quyết một tập các vấn đề có liên quan đến việc truyền dữ liệu, và cung cấp cho các giao thức tầng cấp trên một dịch vụ được định nghĩa rõ ràng dựa trên việc sử dụng các dịch vụ của các tầng thấp hơn Về mặt logic, các tầng trên gần với người dùng hơn và làm việc với dữ liệu trừu tượng hơn, chúng dựa vào các giao thức cấp dưới để biến đổi dữ liệu thành các dạng mà cuối cùng có thể được truyền đi một cách vật lý.
Trang 31Modbus TCP/IP là sự kết hợp của giao thức ứng dụng Modbus và một mạng Ethernet (các tầng lớp TCP, IP và Ethernet II hoặc 802.3) Lợi thế của kết hợp này là
nó cho phép các thiết bị công nghiệp giao tiếp thông qua một chuẩn hỗ trợ giao tiếp máy tính (tiêu chuẩn của phần cứng, giảm giá thành, tốc độ chuyển giao, sự tích hợp trên những hệ thống hiện tại, v.v )
Thuật ngữ giao thức giao tiếp xác định phần mềm (bộ điều khiển) đã cài đặt trong thiết bị kết nối với mạng Ethernet TCP/IP
Hình 2.13: Minh họa vị trí của mạng Modbus TCP/IP trong môi trường giao tiếp công
nghiệp
Hình 2.14: Cấu trúc giao tiếp chung (Ethernet TCP/IP Modbus) và Modbus serial bus
Trang 32 Nguyên tắc hoạt động:
Giao tiếp giữa những thiết bị cùng loại chỉ có thể diễn ra bẳng cách xác định các tiêu chuẩn tương kết cái mà xác định cách hoạt động của mỗi thiết bị trong mối quan hệ với các thiết bị khác Các tiêu chuẩn này được phát triển bởi ISO (tổ chức tiêu chuẩn quốc tế- the International Standard Organization), đã xác định một cấu trúc mạng tiêu chuẩn hóa (standardized Network Architecture) được biết đến như là mẫu OSI ( hệ thống tương kết mở - Open System Interconnection)
Địa chỉ IP:
Trong mạng Ethernet TCP/IP, mỗi thiết bị phải có một địa chỉ IP duy nhất Địa chỉ này được tao nên bởi 2 bộ định danh, 1 cho mạng network, và cái còn lại cho máy kết nối
Một địa chỉ IP được xác địng bằng 32 bits, nó được làm bằng 4 dãy số, mỗi dãy cho một byte trong địa chỉ
Dựa vào kích cở của mạng network, ta có 3 bậc địa chỉ có thể được sử dụng:
Bảng 2.10: Khoảng giá trị địa chỉ của mỗi bậc địa chỉ
Loại A được dùng cho những mạng quy mô lớn với số lượng lớn các địa điểm kết nối
Loại B được dùng cho những mạng có quy mô trung bình với số lượng điểm kết nối ít hơn
Trang 33 Loại C được dùng cho những mạng có quy mô nhỏ với số lượng điểm kết nối
ít
Địa chỉ con và mặt nạ Network con:
Một địa chỉ IP được tạo nên bởi 2 bộ định danh, 1 cho mạng network, và cái còn lại cho máy kết nối Trong thực tế, bộ định danh máy cũng có thể chứa một bộ định danh network con
Trong một môi trường mở, bằng việc tạo một bộ định danh network từ nhóm bản quyền, nhà quản lý hệ thống cục bộ có thể quản lý nhiều mạng network Điều này có thể giúp cài đặt mạng cục bộ mà không cần tạo ra bất kỳ thay đổi nào cho thế giới bên ngoài, nó vẫn có thể nhìn thấy từ mạng đơn
Mặt nạ network con chỉ ra số lượng bit được gán lần lượt cho bộ định danh network và bộ dò network con ( bits chỉnh lên 1), sau đó là cho bộ định danh máy ( bits chỉnh xuống 0)
Ví dụ: 140.186.90.3
Hình 2.16: Địa chỉ con và mặt nạ con
Sự phân chia này cho phép tạo ra 254 mạng network con, với 254 máy trên 1 mạng con
Giá trị mặt nạ mạng network con được chọn phải phù hợp với địa chỉ IP, Giá trị mặt nạ mạng network sẽ là:
• Đối với địa chỉ loại A: 255.xxx.xxx.xxx,
• Đối với địa chỉ loại B: 255.255.xxx.xxx,
• Đối với địa chỉ loại C: 255.255.255.xxx,
Giá trị xxx được chọn bởi người sử dụng
Trang 342.4 Giới thiệu về PLC Modicon M340:
M340 là dòng PLC tầm trung với kích thước nhỏ gọn, bộ CPU 32 bit công suất cao Nó được điều chỉnh sử dụng phần mềm Unity Pro của hãng Schneider Electric Nó cũng bổ sung những dòng bộ điều khiển tự động đã được thiết lập như Modicon Premium và Quantum Unity, cung cấp một dòng điều khiển hoàn hảo cho các máy sản xuất, hệ thống tích hợp và những đối tượng tương tự
Với những dòng máy đáng ganh tị, Modiocon M340 có thể truy nguyên đến những bộ điều khiển logic khả lập trước kia được sản xuất bởi Modicon trên 35 năm
về trước Như những dòng máy trước, Modicon M340 mới tiếp tục truyền thống kỹ thuật sản xuất tự động có tính đổi mới
- Điều khiển từ xa qua STN, GSM, Radio và ADSL
- Thư viện linh động, các ứng dụng chuyên biệt: Bộ đếm, điều khiển vị trí, điều khiển qui trình
- Sự tích hợp thêm thẻ SD cho phép dữ liệu tự động lưu trữ vào trong một
bộ nhớ Flash nội và trong ứng dụng bên trong thẻ SD
- Không cần nguồn, làm giảm đi việc lo lắng về điện năng cung cấp
- Kỹ thuật “ cắm và tải” nghĩa là ứng dụng có thể dễ dàng được cập nhật
và đối với các máy sản xuất, nhiều máy có thể được cài đặt đơn giản và cùng lúc
- Các file dữ liệu dùng cho các thuật toán, khả năng tìm thấy hoặc sự bảo dưỡng có thể được lưu trữ và sau đó truy nhập vào một PC hoặc bằng việc kéo thả đơn giản thông qua FTP
- Các máy có thể được truy nhập từ bất cứ đâu với sự an toàn tuyệt đối thông qua modem hoặc các liên kết DSL tốc độ cao
Trang 35- Dựa vào kỹ thuật được chọn, việc lập trình có thể hoạt động trực tuyến, chuyển dổi chương trình, truy cập file dữ liệu và dựa vào việc đưa vào các web server, việc quản lý từ xa thông qua một trình duyệt web cho các hoạt động và chuẩn đoán
Với kích thước nhỏ gọn, Modicon M340 yêu cầu khoảng không giản nhỏ, và linh động, có thể chứa được từ 4 đến 12 module trong 1 khay có thể lên tới 60 I/O riêng lẻ trên 1 module Các Module I/O có thể được thay đổi “nóng” và được điều chỉnh tự động bởi CPU nếu chúng cần phải được thay đổi
Trang 36CHƯƠNG 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1 Phương pháp nghiên cứu:
9 Tham khảo và tra cứu tài liệu về màn hình cảm ứng
9 Tìm hiểu phần mềm Vijeo-Designer và Unity Pro-M
9 Tìm hiểu mô hình các trạm MPS
9 Lập trình thiết kế giao diện cho màn hình Magelis
9 Lập trình điều khiển hoạt động của mô hình các trạm MPS
3.2 Phương tiện nghiên cứu:
9 Máy tính cá nhân
9 Các trạm MPS
9 Màn hình cảm ứng Magelis XBT GT 2330
Trang 37CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Nội dung thực hiện đề tài là kết nối giữa máy tính, PLC, và màn hình lập trình hiển thị quá trình hoạt động của hệ thống trạm MPS để giám sát
Hình 4.1: Sơ đồ liên kết giữa các thiết bị
- Máy tính làm nhiệm vụ lập trình tạo ra các chương trình điều khiển cho PLC và các giao diện cho màn hình đồng thời sẽ nhận tín hiệu từ PLC về để giám sát, và khắc phục sự cố nếu có
- Màn hình sẽ download chương trình từ máy tính xuống để thực hiện việc giám sát và điều khiển các trạm MPS, và nhận tín hiệu từ cảm biến của các trạm MPS, và đưa tín hiệu về cho máy tính
Trang 38- Các trạm MPS cũng nhận chương trình từ máy tính đồng thời đưa tín hiệu cho màn hình và máy tính để máy tính và màn hình nhận biết tình trạng hoạt động của từng trạm
- Đối với mô hình MPS ta điều khiển bằng PLC Telemecanique Modicon 340, và dùng phần mềm Unity Pro-M để lập trình cho PLC này
- Đối với màn hình điều khiển là màn hình Magelis XBT GT 2330 ta sử dụng chương trình lập trình giao diện cho màn hình là phần mềm Vijeo Desginer version 4.6
4.1 Các trạm trong hệ thống MPS
Hệ thống trạm MPS của trường đại học Nông Lâm sử dụng PLC Telemecanique Modicon 340, màn hình cảm ứng Magelis XBT GT 2330 Hệ thống bao gồm 4 trạm:
Hình 4.2 Sơ đồ khối các trạm trong hệ thống MPS
4.1.1 Trạm 1 (trạm distribution: trạm phân phối)
Hình 4.3: Trạm phân phối
4.1.1.1 Chức năng trạm phân phối:
9 Tách mẫu ra khỏi ngăn chứa
Kiểm tra và loại các mẫu không đạt yêu cầu
Trạm gia công:
Tiến hành đóng dấu, khoan mẫu
Trạm sắp xếp:
Phân loại và sắp xếp mẫu đã gia công theo chất liệu
Trang 399 Vận chuyển mẫu bằng các thiết bị có gắn giác hút
4.1.1.2 Cấu tạo, hoạt động trạm phân phối:
¾ Module ngăn chứa mẫu:
Hình 4.4: Module ngăn chứa
- Tách mẫu ra khỏi ngăn chứa bằng xylanh tác động kép, xylanh này đẩy mẫu dưới cùng của ngăn chứa ra vị trí để chuyển đi Các mẫu trong ngăn chứa hình tròn được nhận biết bằng các cảm biến quang thu phát độc lập Vị trí của các mẫu được đẩy ra được nhận biết bằng cảm biến tiệm cận
¾ Module vận chuyển:
Hình 4.5: Module vận chuyển
- Là một thiết bị sử dụng khí nén Các mẫu được nhặt bằng giác hút và vận chuyển bằng thiết bị quay Góc quay có thể điều chỉnh từ 0 đến 1800 bằng cách sử dụng các thiết bị cơ khí để cản lại Vị trí cuối được phát hiện bằng công tắc hành trình
Trang 404.1.1.3 Sơ đồ khối và giản đồ trạng thái của trạm phân phối:
Hình 4.6: Sơ đồ khối của trạm phân phối
Hình 4.7: Giản đồ trạng thái của trạm phân phối
Giải thích:
Khi cảm biến phát hiện vật ở nơi cấp liệu thì xylanh đẩy vật sẽ đẩy vật ra chạm vào CTHT xylanh đẩy ra, sau đó xylanh rút về chạm vào CTHT xylanh rút về Đồng thời tay quay sẽ quay qua phía gấp vật chạm vào CTHT phía gấp vật rồi dừng lại chờ cho đầu hút bắt đầu hút sau 0.5s thì tay quay sẽ quay sang phía thả vật trong khi đầu hút vẫn hút để
Ngăn chứa mẫu
Xylanh cấp phôi
Tay quay gắn motor
và giác hút