Ứng dụng plc điều khiển và giám sát trạm lắp đặt phôi

1.3.2 Giới hạn Mô hình được thiết kế với những thông số cơ bản: kích thước mô hình, lựa chọn thiết bị đáp ứng nhu cầu vận hành về quy trình phục vụ cho chương trình điều khi

Trang 1

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

I TÊN ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG PLC ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT TRẠM LẮP ĐẶT

PHÔI

II NHIỆM VỤ

1 Các số liệu ban đầu:

Các tài liệu về PLC, các module, thiết bị

Mô hình mẫu trạm lắp đặt phôi lấy từ nguồn Internet

2 Nội dung thực hiện:

Tìm hiểu về PLC Mitsubishi dòng A, tìm hiểu về mô hình thủy lực khí nén

Tìm hiểu về các loại mô hình trạm lắp đặt phôi và lựa chọn mô hình

Lắp đặt phần cứng mô hình sau khi đã lựa chọn

Viết chương trình chạy mô hình điều khiển và giám sát trạm lắp đặt phôi

Hoàn thành mô hình

Đánh giá kết quả thực hiện

Trang 2

TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC

Tên đề tài: Ứng dụng PLC điều khiển và giám sát mô hình trạm lắp đặt phôi

GVHD

GV HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ và tên)

Ths Trần Văn Sỹ

Trang 3

LỜI CAM ĐOAN

Chúng tôi – Kiều Minh Thiên và Phạm Thanh Tuấn cam đoan đây là công trình nghiên cứu của chúng tôi dưới sự hướng dẫn của Th.S Nguyễn Văn Sỹ Các số liệu, kết quả nêu trong ĐATN là trung thực và không được sao chép từ bất cứ công trình nào

khác

SV thực hiện đề tài

Trang 4

Tập thể nhóm xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong bộ môn Điện Tử Công Nghiệp đã trang bị cho chúng em kiến thức và giúp đỡ chúng em giải quyết những khó

khăn trong quá trình làm đồ án

Đặc biệt chúng em xin chân thành cảm ơn Thầy Trần Văn Sỹ đã tận tình giúp đỡ trong quá trình lựa chọn đề tài và hỗ trợ chúng em trong quá trình thực hiện Nhóm xin được phép gửi đến thầy lòng biết ơn và lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất Kiến thức

và cái tâm nghề nghiệp của thầy đã không những giúp đỡ nhóm em hoàn thành đồ án tốt

nghiệp mà còn là tấm gương sáng để nhóm em noi theo

Cuối cùng, mặc dù đã cố gắng hoàn thành nhiệm vụ đề tài đặt ra và đảm bảo thời hạn nhưng do kiến thức còn hạn hẹp chắc chắn sẽ không tránh khỏi những sai sót, mong Thầy/cô và các bạn sinh viên thông cảm Nhóm mong nhận được những lời ý kiến của

Thầy/cô và các bạn sinh viên

Nhóm chân thành cảm ơn!!!

SV thực hiện đồ án

Kiều Minh Thiện Phạm Thanh Tuấn

Trang 5

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

MỤC LỤC HÌNH viii

MỤC LỤC BẢNG xi

TÓM TẮT 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1

1.1 Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu 1

1.2 Mục đích đề tài 1

1.3 Nhiệm vụ và giới hạn của đề tài 1

1.3.1 Nhiệm vụ 1

1.3.2 Giới hạn 2

1.4 Phương pháp nghiên cứu 2

1.5 Tóm tắt đề tài 2

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3

2.2.1 Giới thiệu chung về PLC 3

2.1.1 Tổng quan về PLC 3

2.1.1.1 Định nghĩa 3

2.1.1.2 Cấu tạo 3

2.1.2 Đặc điểm và vai trò của PLC 4

2.1.2.1 Đặc điểm 4

2.1.2.2 Vai trò 5

2.1.3 PLC dòng A của hãng Mitsubishi 5

2.1.3.2 Những tính năng chính 7

Trang 6

2.2 Hệ thống khí nén 9

2.2.1 Nguồn khí nén 9

2.2.1.1 Máy nén khí 9

2.2.1.2 Bình trích chứa nén khí 10

2.2.2 Các phần tử mạch điều khiển 11

2.2.2.1 Van đảo chiều 11

2.2.2.2 Van tiết lưu 12

2.3 Biến tần 15

2.3.1 Tìm hiểu về biến tần 15

2.3.2 Nguyên lý hoạt động của biến tần 15

2.3.3 Các tham số cài đặt 16

2.4 Relay trung gian (Rơ le) 17

2.4.1 Khát quát về Relay 17

2.4.2 Nguyên lý hoạt động 18

2.5 Cảm biến quang 19

2.5.1 Giới thiệu về cảm biến quang 19

2.5.3 Điều chỉnh độ nhạy của cảm biến quang 21

2.6 Băng tải 22

2.7 Động cơ xoay chiều 3 pha quay băng tải 23

2.7.1 Giới thiệu về động cơ 23

2.8 Domino 24

2.9 Nguồn cung cấp 25

2.9.1 Nguồn xoay chiều 25

Trang 7

3.1 Giới thiệu 27

3.2 Thiết kế sơ đồ khối 28

3.3 Thiết kế và thi công các trạm trong hệ thống 29

3.3.1 Trạm Master 29

3.3.1.1 Các module có trong trạm master 29

3.3.1.2 Thông số kỹ thuật của các module 30

3.2.1.3 Thiết kế trạm master 32

3.3.2 Trạm điều khiển 33

3.3.2.1 Các module có trong trạm điều khiển 33

3.3.2.2 Thông số kỹ thuật của các module 33

3.3.2.3 Thiết kế trạm điều khiển 35

3.3.3 Trạm giám sát 36

3.3.4 Băng tải 39

3.3.4.1 Cơ cấu truyền động băng tải 39

3.3.4.2 Cơ cấu động cơ kéo băng tải 40

3.3.5 Trạm gắp phôi 40

3.3.5.1 Các cơ cấu có trong trạm gắp phôi 40

3.3.5.1.1 Cơ cấu cánh tay quay gắp phôi: 40

3.3.5.1.2 Cơ cấu nâng cánh tay xoay gắp phôi 42

3.3.5.2 Phác thảo phần cơ khí 43

3.2.6 Trạm cung cấp phôi 44

3.3.6.1 Các cơ cấu có trong trạm cung cấp phôi 44

3.3.6.1.1 Mặt bệ đẩy phôi 44

3.3.6.1.2 Ống cung cấp phôi 46

Trang 8

3.3.9 Các thiết bị ngoại vi 52

3.3.9.1 Động cơ Oriental 4IK25GN-SWM 52

3.3.9.2 Relay trung gian Omron 53

3.3.9.3 Cảm biến lazer KEYENCE LV-11SA 53

3.3.11 Nguồn 56

3.3.12 Sơ đồ bố trí các trạm trên mô hình 57

CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG 58

4.1 Giới thiệu 58

4.2 Thi công hệ thống 58

4.2.2 Thi công phần mô hình 60

4.2.2.1 Thi công phần băng tải 60

4.2.2.2 Thi công khối cung cấp phôi 61

4.2.2.3 Thi công khối gắp phôi 61

4.2.2.4 Thi công khối van điện từ 62

4.2.2.5 Thi công phần khuôn 62

4.2.2.6 Tổng quan mô hình 63

4.2.3 Lập trình hệ thống 64

4.2.3.1 Yêu cầu hệ thống 64

4.2.3.2 Danh sách thiết bị 65

4.2.3.3 Lưu đồ thuật toán 65

4.2.3.4 Phần mềm lập trình PLC Mitsubishi 70

4.3 Tài liệu hướng dẫn sử dụng 79

CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ – NHẬN XÉT – ĐÁNH GIÁ 80

5.1 Giới thiệu 80

5.2 Kết quả đạt được 80

Trang 9

5.2.3 Kết quả mô hình 82

5.3 Nhận xét – đánh giá 83

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 84

6.1 Kết luận 84

6.2 Hướng phát triển 84

TÀI LIỆU THAM KHẢO 85

Trang 10

Hình 2 1 Cấu trúc cơ bản của PLC 4

Hình 2 2 Lịch sử phát triển của các dòng PLC Mitsubishi 6

Hình 2 3 Máy nén khí 10

Hình 2 4 Bình lọc khí 11

Hình 2 5 Van 5/2 11

Hình 2 6 Hình ảnh van điện từ thực tế 12

Hình 2 7 Hình ảnh van tiết lưu 12

Hình 2 8 Xi lanh kẹp Artac 13

Hình 2 9 Xi lanh xoay 14

Hình 2 10 Xi lanh 1 tia 14

Hình 2 11 Xi lanh 2 tia 14

Hình 2 12 Sơ đồ nguyên lý biến tần cơ bản 15

Hình 2 13 Biến tần Mitsubishi E500 17

Hình 2 14 Relay trung gian thực tế 18

Hình 2 15 Mô tả hoạt động cảm biến quang 19

Hình 2 16 Lượng ánh sáng nhận về sẽ được chuyển tỉ lệ thành tín hiệu điện áp (hoặc dòng điện) và sau đó được khuếch đại 20

Hình 2 17 Sensor xuất tín hiệu ra báo có vật nếu mức điện áp lớn hơn mức ngưỡng 20 Hình 2 18 Băng tải ngoài thực tế 23

Hình 2 19 Động cơ 3 pha cỡ nhỏ 23

Hình 2 20 Domino công nghiệp 24

Hình 2 21 Mô tả điện áp 25

Hình 2 22 Nguồn 24V DC 10 26

Hình 3 1 Sơ đồ khối của hệ thống 28

Hình 3 2 Sơ đồ nguyên lý module A1SH42 32

Hình 3 3 Sơ đồ chân nút nhấn 33

Hình 3 4 Sơ đồ chân đèn 34

Hình 3 5 Sơ đồ chân công tắc xoay 2 vị trí 35

Hình 3 6 Bản vẽ thiết kế trạm điều khiển (35x24cm) 35

Hình 3 7 Mô hình trạm điều khiển 36

Trang 11

Hình 3 10 Dây đai đã được kết nối vô khớp nối 40

Hình 3 11 Mô phỏng 3D cơ cấu kéo của động cơ 40

Hình 3 12 Bản vẽ cánh tay quay 42

Hình 3 13 Khớp nối giữa xi lanh đẩy và xoay 42

Hình 3 14 Cánh tay quay gắp phôi 43

Hình 3 15 Tay gắp 43

Hình 3 16 Cơ cấu nâng tay gắp phôi 44

Hình 3 17 Bản vẽ mặt bệ đẩy phôi 45

Hình 3 18 Bản vẽ ống cung cấp phôi 46

Hình 3 19 Bản vẽ cơ cấu đẩy phôi 47

Hình 3 20 Mặt bệ đẩy phôi 47

Hình 3 21 Ống cung cấp phôi 48

Hình 3 22 Cơ cấu đẩy phôi 49

Hình 3 23 Cơ cầu chặn khuôn bằng 2 xi lanh 49

Hình 3 24 Biến tần Mitsubishi FR-E500 51

Hình 3 25 Động cơ OM 4IK25GN-SWM 52

Hình 3 26 Cụm relay trung gian 53

Hình 3 27 Cụm cảm biến 53

Hình 3 28 Sơ đồ đấu nối đường khi van điện từ 55

Hình 3 29 Nguồn 24VDC-10A 56

Hình 3 30 Sơ đồ bố trí trên mô hình 57

Hình 4 1 Sơ đồ điện toàn hệ thống 59

Hình 4 2 Mô hình băng tải sau khi hoàn tất 60

Hình 4 3 Mô hình cung cấp phôi 61

Hình 4 4 Mô hình khối gắp phôi 61

Hình 4 5 Khối van điện từ 62

Hình 4 8 Khuôn sau khi gia công 62

Hình 4 9 Mô hình phôi thực tế 63

Hình 4 10 Toàn bộ mô hình sau khi được lắp ráp 63

Hình 4 11 Lưu đồ chương trình chính 66

Trang 12

Hình 4 14 Lưu đồ chương trình con gắp phôi đợt 2 69

Hình 4 15 Lưu đồ chương trình con gắp phôi 70

Hình 4 16 Giao diện chính phần mềm 71

Hình 4 17 Giao diện tạo dự án mới 71

Hình 4 18 Giao diện chon các loại PLC 72

Hình 4 19 Giao diện lập trình 72

Hình 4 20 Cài đặt setup cách liên kết với PLC 73

Hình 5 1 Giao diện màn hình giám sát 80

Hình 5 2 Màn hình chính giao diện giám sát 81

Hình 5 3 Bảng điều khiển sau khi đã thi công xong 81

Hình 5 4 Phôi đã được xi lanh đẩy ra chờ 82

Hình 5 5 Phôi được xi lanh kẹp gắp đi 82

Hình 5 6 Phôi được đưa đến vị trí khuôn 83

Trang 13

MỤC LỤC BẢNG

Bảng 2 1 Các Module CPU 7

Bảng 2 2 Các Module nguồn cung cấp 7

Bảng 2 3 Các module ngõ vào 8

Bảng 2 4 Các module ngõ ra 8

Bảng 2 5 Bảng tham số cài đặt biến tần Mitsubishi FR-E500 17

Bảng 2 6 Set up cảm biến 22

Bảng 3 1 Module A1SJHCPU 30

Bảng 3 2 Module A1SH42 30

Bảng 3 3 Sơ đồ chân module A1SH42 31

Bảng 3 4 Thiết bị nút nhấn 33

Bảng 3 5 Thiết bị đèn 34

Bảng 3 6 Thiết bị công tắc xoay 2 vị trí 34

Bảng 3 7 Thông số kỹ thuật biến tần FR-E500 52

Bảng 3 8 Chức năng chân của biến tần 52

Bảng 3 9 Thông số kỹ thuật động cơ 53

Bảng 3 10 Thông số relay 53

Bảng 3 11 Thông số cảm biến lazer 54

Bảng 3 12 Thông số cảm biến lazer 55

Bảng 4 1 Danh sách thiết bị 65

Trang 14

TÓM TẮT

Ngày nay, trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa của đất nước thì vai trò của tự động hóa được xem là một trong những lĩnh vực chủ đạo nhận được sự quan tâm lớn Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, tự động hóa ngày nay không chỉ gói gọn ở một ngành như cơ khí, điện, điện tử, tin học… Mà là sự kết hợp hài hòa của tất cả các

ngành trên Chính sự kết hợp hài hòa đó tự động hóa đã đạt được nhiều thành tích cao

Hãng Festo (Đức) đã chế tạo ra mô hình trạm MPS (Modular Production System) Trạm MPS là một hệ thống gồm có 9 trạm, nó là một quá trình sản xuất gia công có tính chất liên tục, từ việc cấp phôi, gia công, lắp rắp đến phân loại sản phẩm, gắn liền với quá trình sản xuất trên thực tế Trạm MPS là sự kết hợp hài hòa giữa điện, điện tử, cơ

khí, tin học, thủy lực, khí nén và kỹ thuật lập trình PLC mô phỏng và giám sát…

Với những ưu điểm trên nhóm thực hiện chọn đề tài “Ứng dụng PLC điều khiển

và giám sát mô hình trạm lắp đặt phôi” để nghiên cứu, mở rộng và trau dồi kiến thức chuyên ngành Trong đề tài trên nhóm sẽ nghiên cứu về một phần của hệ thống trạm MPS để thiết kế hệ thống lắp đặt phôi điều bằng PLC kết hợp phần mềm GT Designer

3 để giám sát trạng thái của hệ thống

Trang 15

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

1.1 Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu

Trong bối cảnh khoa học công nghệ ngày càng phát triển, tự động hóa cũng là lĩnh vực được chú trọng phát triển và luôn giữ một vai trò quan trọng trong sản xuất công nghiệp Đòi hỏi tay nghề kỹ sư ngày càng cao, hiểu biết sâu rộng về nhiều lĩnh vực điện, điện tử, cơ khí, tin học, thủy lực, khí nén Để tiếp cận với những với những lĩnh vực đó

nhóm đã chọn thiết kế một phần của hệ thống MPS

1.2 Mục đích đề tài

Khảo sát hệ thống MPS và xây dựng hệ thống trạm lắp đặt phôi Thiết kế và thi công được mô hình dùng PLC Mitsubishi, trạm điều khiển kết hợp PC để làm giao diện

+ Tìm hiểu hệ thống thủy lực khí nén

+ Tìm hiểu nguyên lý hoạt động của động cơ 3 phase, biến tần Mitsubishi dòng E, cảm biến quang và hệ thống đóng cắt điện qua

relay trung gian

+ Phần mềm lập trình cho PLC Mitsubishi: GX Developer

+ Phầm mềm GT Designer 3 lập trình giao diện cho trên PC

+ Thiết kế và thi công phần cơ mô hình trạm lắp đặt phôi

+ Thiết kế giao diện điều khiển trên PC và lập trình điều khiển

Trang 16

1.3.2 Giới hạn

Mô hình được thiết kế với những thông số cơ bản: kích thước mô hình, lựa chọn thiết bị đáp ứng nhu cầu vận hành về quy trình phục vụ cho chương trình điều khiển và giám sát mà không đi sâu vào tính toán dòng điện, điện áp để lựa chọn thiết bị cũng như

tính toán về cơ khí

1.4 Phương pháp nghiên cứu

Để thực hiện đề tài này, nhóm nghiên cứu đã sử dụng các phương pháp:

1.5 Tóm tắt đề tài

Với mục tiêu đã đề ra như trên, đề tài tốt nghiệp được xây dựng với bố cục như

sau:

Trang 17

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.2.1 Giới thiệu chung về PLC

2.1.1 Tổng quan về PLC

2.1.1.1 Định nghĩa

PLC (Programmable Logic Controller) là thiết bị điều khiển logic khả trình thuộc loại điều khiển bán dẫn tự động theo chương trình người dùng PLC sử dụng bộ nhớ khả trình để lưu trữ chương trình và thực hiện yêu cầu điều khiển PLC có thể coi là một

máy tính được thiết kế hoạt động tin cậy trong môi trường công nghiệp

2.1.1.2 Cấu tạo

Để đáp ứng được yêu cầu đã nêu thì PLC cần phải có CPU như một máy tính thực thụ CPU được xem là bộ não của PLC, nó quyết định tốc độ xử lý cũng như khả năng điều

khiển chuyên biệt của PLC

CPU là nơi đọc tín hiệu ngõ vào từ khối vào, xử lý và xuất tín hiệu tới khối ra CPU còn chứa các khối chứa năng phổ biến như Counter, Timer, lệnh toán học, chuyển đổi dữ

liệu… và các hàm chuyên dụng

Có hai loại ngõ vào là ngõ vào số DI (Digital Input) và ngõ vào tương tự AI (Analog

Input)

Ngõ vào DI kết nối với các thiết bị tạo ra tín hiệu dạng nhị phân như: công tắc, nút nhấn,

công tắc hành trình, cảm biến quang, cảm biến tiệm cận

Ngõ vào AI kết nối với các thiết bị tạo ra tín hiệu liên tục như: các loại cảm biến nhiệt

độ, áp suất, khoảng cách, độ ẩm Khi kết nối cần chú ý đến sự tương thích giữa tín hiệu ngõ ra cảm biến với tín hiệu vào mà module AI có thể đọc được Mỗi module AI sẽ có khả năng đọc tín hiệu tương tự khác nhau: đọc dòng điện, điện áp, tổng trở Một thông

số quan trọng khác của các module AI là độ phân giải, thông số này cho biết độ chính

xác khi thực hiện chuyển đổi ADC

Trang 18

 Khối ra

Có 2 loại ngõ ra là ngõ ra số DO (Digital Output) và ngõ ra tương tự AO (Analog

Output)

Ngõ ra DO kết nối với các cơ cấu chấp hành điều khiển theo quy tắc On/Off như: đèn

báo, chuông, van điện, động cơ không điều khiển tốc độ

Ngõ ra AO kết nối với các cơ cấu chấp hành cần tín hiệu điều khiển liên tục: biến tần,

van tuyến tính

Hình 2 1 Cấu trúc cơ bản của PLC

2.1.2 Đặc điểm và vai trò của PLC

2.1.2.1 Đặc điểm

- Khả năng điều khiển chương trình linh hoạt Khi cần thay đổi yêu cầu, đối tượng

điều khiển chỉ cần thay đổi chương trình thông qua việc lập trình

- Số lượng Timer, Counter, Relay trung gian rất lớn PLC còn hỗ trợ nhiều khối hàm có chức năng chuyên dụng: phát xung tốc độ cao, bộ đếm tốc độ cao, bộ điều khiển

PID…

- Tiết kiệm thời gian nối dây, mạch điều khiển lúc này đã được thay thế hoàn toàn

bằng chương trình PLC

- Cấu trúc dạng Module giúp PLC có tính năng mềm dẻo, không bị cứng hóa về phần cứng Người dùng dễ dàng lựa chọn những module nào cần thiết với yêu cầu điều khiển hiện tại giúp tiết kiệm chi phí Cấu trúc dạng module của PLC giúp việc mở rộng

Trang 19

quy mô điều khiển đơn giản, tiết kiệm, không cần phải trang bị CPU mới Tuy nhiên khi

mở rộng cần chú ý tới khả năng kết nối tối đa của CPU

- Khả năng truyền thông, nối mạng với máy tính hay với PLC khác Khả năng này

đáp ứng yêu cầu điều khiển, giám sát từ xa, xây dựng hệ thống SCADA

- Hoạt động với độ tin cậy cao, tuổi thọ cao, chống nhiễu tốt trong môi trường công

tiết kiệm nhân công và tránh những thao tác sai của người vận hành

2.1.3 PLC dòng A của hãng Mitsubishi

PLC dòng A được coi là sản phẩm đầu tiên khoảng năm 1980 của hãng Mitsubishi chỉ sau K-series Dù là đã ra đời từ lâu nhưng không phải vì thế mà không được lựa chọn sử dụng cho các thiết bị công nghiệp hiện nay PLC dòng A vẫn được kết hợp đầy đủ mọi tính năng, module đi kèm, sự hoạt động nhạy bén của nó vẫn được người dùng ưa

Trang 20

chuộng Có lẻ thuộc dạng module đầu tiên nên độ cồng kềnh hơn so với cái dòng sau

như Q, Fx [2]

Có thể phối hợp PLC CPU (cơ bản & nâng cao), Motion, Process Controllers và ngay

cả PC vào trong một hệ thống duy nhất lên đến 4 CPU khác nhau Điều này tạo cho người sử dụng sự chọn lựa hướng điều khiển, ngôn ngữ lập trình – tất cả cùng chung

trên một nền tảng duy nhất.[2]

Linh động và phân cấp là đặc tính thiết kế chủ chốt làm cho dòng Q thực sự là một nền tảng tự động hóa duy nhất Người dùng có thể sử dụng trong điều khiển đơn giản các loại máy móc riêng lẻ hoặc quản lý toàn bộ thiết bị tất cả cùng trên một nền tảng phần

cứng.[2]

Hình 2 2 Lịch sử phát triển của các dòng PLC Mitsubishi

Trang 21

2.1.3.2 Những tính năng chính

 Điều khiển tiến trình, lập trình online

2.1.2.3 Dãy sản phẩm

CPU DÒNG AnSHCPU

Bảng 2 1 Các Module CPU

Trang 22

A1SX40-S1 A1SX40-S2 A1SX80-S1 A1SX80-S2

A1SX30

A1SX40 A1SX80

32

A1SX41-S2

A1SX41 A1SX71 A1SX81 A1SH42*

Transistor

12 đến 24VDC (Sink)

Transistor

5 đến 48VDC (Sink/source)

Transistor 24VDC (Sink)

Transisto

r

12 đến 24VDC (Source)

Bảng 2 4 Các module ngõ ra

Trang 23

*2: Thông số kỹ thuật ngõ ra cho các module tích hợp I/O

2.1.2.4 Các loại bộ nhớ

Bộ nhớ chương trình: Bộ nhớ lưu chương trình và tham số cho một module CPU hoạt động, một chương trình hoạt động được thực thi bằng việc đưa chương trình được

lưu trong bộ nhớ chương trình đến bộ nhớ cache chương trình

Bộ nhớ cache: Một bộ nhớ cho chương trình hoạt động Một chương trình hoạt động được thực thi bằng việc đưa chương trình được lưu trong bộ nhớ chương trình đến

bộ nhớ cache chương trình

RAM tiêu chuẩn: Một bộ nhớ dùng để sử dụng thanh ghi tệp, biến cục bộ, lấy mẫu truy dấu mà không cần thẻ nhớ Sử dụng RAM tiêu chuẩn như là một thanh ghi tệp tạo khả năng truy nhập tốc độ cao như ghi dữ liệu RAM tiêu chuẩn còn được sử dụng để

lưu trữ cho module thu thập lịch sử lỗi

Standard ROM: Một bộ nhớ dùng để lưu trữ dữ liệu như các tham số và chương

trình

Thẻ nhớ (RAM): Dùng để lưu trữ trên biến cục bộ, gỡ lỗi dữ liệu, dữ liệu truy dấu

SFC, và dữ liệu lịch sử lỗi với các tham số và chương trình

Thẻ nhớ (ROM): Card flash dùng để lưu trữ tham số, chương trình và thanh ghi tệp Một card ATA lưu trữ các tham số, chương trình, và dữ liệu người dùng của bộ điều

khiển khả trình (tệp bình thường)

Trang 24

o Máy nén khí áp suất cao: p>=15 bar

 Theo nguyên lý hoạt động:

o Máy nén khí theo nguyên lý thay đổi thể tích: máy nén khí kiểu pittong, máy nén khí kiểu cách gạt, máy nén khí kiểu root, máy nén

Trang 25

Hình 2 4 Bình lọc khí

2.2.2 Các phần tử mạch điều khiển

2.2.2.1 Van đảo chiều

Van đảo chiều có nhiệm vụ điều khiển dòng năng lượng bằng cách đóng, mới hay

chuyển đổi vị trí, để thay đổi vị trí, để thay đổi hướng của dòng năng lượng

Hình 2 5 Van 5/2 Khi chưa cấp điện vào cổng điều khiển 14, dưới tác dụng của lực lò xo van hoạt động ở vị trí bên phải, lúc đó cửa số 1 thông với cửa số 2 và cửa 4 thông với cửa 5, cửa

số 3 bị chặn Khi ta cấp điện vào cửa điều khiển 14 van 5/2 đảo trạng thái làm cửa 1

thông với cửa 4, cửa 2 thông với cửa 3 và cửa 5 bị chặn [9]

Trang 26

Hình 2 6 Hình ảnh van điện từ thực tế

2.2.2.2 Van tiết lưu

Van tiết lưu có nhiệm vụ điều chỉnh lưu lượng dòng chảy, tức là điều chỉnh vận tốc hoặc thời gian chạy của cơ cấu chấp hành Ngoài ra van tiết lưu cũng có nhiệm vụ điều chỉnh thời gian chuyển đổi vị trí của van đảo chiều Nguyên lý làm việc của van

tiết lưu là lưu lượng dòng chảy qua van phụ thuộc vào sự thay đổi tiết diện

Van tiết lưu một chiều điều chỉnh bằng tay

Tiết diện chảy Ax thay đổi bằng điều chỉnh vít điều chỉnh bằng tay Khi dòng khí nén từ

A qua B, lò xo đẩy màng chắn xuống và dòng khí nén chỉ đi qua tiết diện Ax Khi dòng khí nén đi từ B sang A, áp suất khí nén thắng lực lò xo đẩy màng chắn lên và như vậy dòng khí nén sẽ đi qua khoảng hở giữa màng chắn và mặt tựa màn chắn, lưu lượng không

được điều chỉnh

Hình 2 7 Hình ảnh van tiết lưu

Trang 27

2.2.2.3 Xylanh khí nén

Xi lanh khí nén là dạng cơ cấu vận hành có chức năng biến đổi năng lượng tích lũy trong khí nén thành động năng cung cấp cho các chuyển động Xi lanh khí nén hay còn được gọi là pen khí nén là các thiết bị cơ học tạo ra lực, thường kết hợp với chuyển động,

và được cung cấp bởi khí nén (lấy từ máy nén khí thông thường)

Để thực hiện chức năng của mình, xy lanh khí nén truyền một lực lượng bằng cách chuyển năng lượng tiềm năng của khí nén vào động năng Điều này đạt được bởi khí nén có khả năng nở rộng, không có đầu vào năng lượng bên ngoài, mà chính nó xảy ra

do áp lực được thiết lập bởi khí nén đang ở áp suất lớn hơn áp suất khí quyển Sự giãn

nở không khí này làm cho piston di chuyển theo hướng mong muốn

Xi lanh khí nén cũng có nhìu loại thiết kế khác nhau cho phù hợp yêu cầu chế tạo

máy như xi lanh vuông, xi lanh tròn, xi lanh kẹp, xi lanh compact, xi lanh xoay, xi lanh

trượt

Hình 2 8 Xi lanh kẹp Artac

Trang 28

Hình 2 9 Xi lanh xoay

Hình 2 10 Xi lanh 1 tia

Hình 2 11 Xi lanh 2 tia

Trang 29

2.3 Biến tần

2.3.1 Tìm hiểu về biến tần

Biến tần là thiết bị biến đổi dòng điện xoay chiều ở tần số này thành dòng điện

xoay chiều ở tần số khác có thể điều chỉnh được

2.3.2 Nguyên lý hoạt động của biến tần

Sau đây là trình tự hoạt động cơ bản của biến tần Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều

1 phase hay 3 phase được chỉnh lưu và lọc thành nguồn 1 chiều bằng phẳng Công đoạn này được thực hiện bởi bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện Nhờ vậy, hệ số công suất cosphi của hệ biến tần đều có giá trị không phụ thuộc vào tải và có giá trị ít nhất 0.96 Điện áp một chiều này được biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều 3 phase đối xứng Công đoạn này hiện nay được thực hiện thông qua hệ IGBT (transistor lưỡng cực

có cổng cách ly) bằng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM) Nhờ tiến bộ của công nghệ vi xử lý và công nghệ bán dẫn lực hiện nay, tần số chuyển mạch xung có thể lên tới dải tần số siêu âm nhằm giảm tiếng ồn cho động cơ và giảm tổn thất trên lõi sắt

động cơ [6]

Hình 2 12 Sơ đồ nguyên lý biến tần cơ bản

Hệ thống điện áp xoay chiều 3 phase ở đầu ra có thể thay đổi giá trị biên độ và tần

số vô cấp tuỳ theo bộ điều khiển Theo lý thuyết, giữa tần số và điện áp có một quy luật nhất định tuỳ theo chế độ điều khiển Đối với tải có mô men không đổi, tỉ số điện áp - tần số là không đổi Tuy vậy với tải bơm và quạt, quy luật này lại là hàm bậc 4 Điện áp

là hàm bậc 4 của tần số Điều này tạo ra đặc tính mô men là hàm bậc hai của tốc độ phù hợp với yêu cầu của tải bơm/quạt do bản thân mô men cũng lại là hàm bậc hai của điện

áp.[6]

Trang 30

Hiệu suất chuyển đổi nguồn của các bộ biến tần rất cao vì sử dụng các bộ linh kiện bán dẫn công suất được chế tạo theo công nghệ hiện đại Nhờ vậy, năng lượng tiêu thụ

xấp xỉ bằng năng lượng yêu cầu bởi hệ thống.[6]

Ngoài ra, biến tần ngày nay đã tích hợp rất nhiều kiểu điều khiển khác nhau phù hợp hầu hết các loại phụ tải khác nhau Ngày nay biến tần có tích hợp cả bộ PID và thích hợp với nhiều chuẩn truyền thông khác nhau, rất phù hợp cho việc điều khiển và giám

sát trong hệ thống SCADA.[6]

2.3.3 Các tham số cài đặt

Trang 31

Bảng 2 5 Bảng tham số cài đặt biến tần Mitsubishi FR-E500

Hình 2 13 Biến tần Mitsubishi E500

2.4 Relay trung gian (Rơ le)

2.4.1 Khát quát về Relay

Relay trung gian là một kiểu nam châm điện có tích hợp thêm hệ thống tiếp điểm Relay trung gian còn gọi là relay kiếng là một công tắc chuyển đổi hoạt động bằng điện Gọi là một công tắc vì relay có hai trạng thái ON và OFF Relay ở trạng thái ON

hay OFF phụ thuộc vào có dòng điện chạy qua relay hay không.[7]

Trang 32

Hình 2 14 Relay trung gian thực tế

Các loại relay trung gian:

 Relay trung gian 12V

 Relay trung gian 8 chân

 Relay trung gian 14 chân

 Relay trung gian 220V

2.4.2 Nguyên lý hoạt động

o Cấu tạo của relay trung gian:

Thiết bị nam châm điện này có thiết kế gồm lõi thép động, lõi thép tĩnh và cuộn dây Cuộn dây bên trong có thể là cuộn cường độ, cuộn điện áp, hoặc cả cuộn điện áp

và cuộn cường độ Lõi thép động được găng bởi lò xo cùng định vị bằng một vít điều

chỉnh Cơ chế tiếp điểm bao gồm tiếp điểm nghịch và tiếp điểm nghịch.[7]

o Nguyên lý hoạt động:

trong và tạo ra một từ trường hút Từ trường hút này tác động lên một đòn bẩy bên trong làm đóng hoặc mở các tiếp điểm điện và như thế sẽ làm thay đổi trạng thái của rơ le Số tiếp điểm điện bị thay đổi có thể là một hoặc nhiều, tùy vào thiết

kế.[7]

dây của rơ le: Cho dòng chạy qua cuộn dây hay không, hay có nghĩa là điều khiển

rơ le ở trạng thái ON hay OFF Một mạch điều khiển dòng điện ta cần kiểm soát

có qua được rơ le hay không dựa vào trạng thái ON hay OFF của rơ le.[7]

Trang 33

o Công dụng của relay trung gian:

Công dụng của Rơle trung gian là làm nhiệm vụ "trung gian" chuyển tiếp mạch

điện cho một thiết bị khác

2.5 Cảm biến quang

2.5.1 Giới thiệu về cảm biến quang

Cảm biến quang điện được ứng dụng rộng rãi trong hầu hết các nhà máy công nghiệp để phát hiện từ xa vật thể, đo lường khoảng cách hoặc tốc độ di chuyển của đối tượng Tín hiệu quang được biến đổi thành tín hiệu điện nhờ hiện tượng phát xạ điện tử

ở cực catot (Cathode) khi có một lượng ánh sáng chiếu vào Có thể hiểu cảm biến Quang điện (Photoelectric Sensor, PES) nói một cách nôm na, thực chất chúng là do các linh kiện quang điện tạo thành Khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào bề mặt của cảm biến

quang, chúng sẽ thay đổi tính chất.[8]

Hình 2 15 Mô tả hoạt động cảm biến quang

Trang 34

Hình 2 16 Lượng ánh sáng nhận về sẽ được chuyển tỉ lệ thành tín hiệu điện áp (hoặc

dòng điện) và sau đó được khuếch đại

Hình 2 17 Sensor xuất tín hiệu ra báo có vật nếu mức điện áp lớn hơn mức

ngưỡng

Trang 35

2.5.3 Điều chỉnh độ nhạy của cảm biến quang

 % Chỉnh

Cài đặt độ nhạy chỉ bằng cách chạm một nút Khi giá trị cường độ ánh sáng dao động do bụi hoặc độ lệch, bạn có thể điều độ nhạy theo phần trăm cố định (+/-

99%)

Điều chỉnh cường độ ánh sáng nhận hiện tại đến "0" Ví dụ bạn có thể chỉnh cường

độ ánh sáng nhận được là 0 từ một cảm biến phản xạ để vùng nền hiển thị "0" Chức năng này hiệu quả khi chỉ có khác biệt nhỏ giữa các mục tiêu và cường độ ánh sáng nhận

được

Xác định tỉ lệ màn hình hiển thị

Điều chỉnh cường độ ánh sáng trên màn hình hiển thị Theo cách này, mỗi bộ

khuếch đại có thể hiển thị cùng giá trị cho cùng mục tiêu (Chỉ 1 loại ngõ ra)

Trang 36

 Ngõ vào dừng truyền phát sợi quang

Khi kích hoạt ngõ vào phụ, sẽ dừng truyền phát đèn LED trên thiết bị chính và tất

cả khối con đã kết nối Xử lý sự cố khi khởi động cảm biến, ngăn nhiễu với các cảm

biến khác

Điều chỉnh ngoại vi

Có thể cài đặt ngoại vi độ nhạy bằng PLC Ngõ vào phụ hoạt động giống như nút

SET

Có chức năng khóa mật khẩu, chỉ người vận hành đã xác thực mới có thể chỉnh sửa

cài đặt trong FS-V30 Vì có thể lựa chọn mức mật khẩu, nên có thể ngăn lỗi vận hành

Cài đặt giá trị ngưỡng

Cài đặt MENU

Chế độ nguồn/Bật sáng/Bật tối

Bảng 2 6 Set up cảm biến

2.6 Băng tải

Băng tải công nghiệp là một hệ thống máy móc được sử dụng nhiều trong các nhà máy cơ sở sản xuất tiết kiệm sức lao động, nhân công, thời gian và tăng hiệu quả rõ rệt

đó chính là băng tải, băng chuyền

Băng tải, băng tải công nghiệp, hệ thống băng tải, băng tải là một trong những bộ phận quan trọng trong dây chuyền sản xuất, lắp ráp của các doanh nghiệp, nhà máy trong

cả nước Góp phần tạo nên một môi trường sản xuất năng động, khoa học và giải phóng

sức lao động mang lại hiệu quả kinh tế cao

Trang 37

Hình 2 18 Băng tải ngoài thực tế

2.7 Động cơ xoay chiều 3 pha quay băng tải

2.7.1 Giới thiệu về động cơ

Động cơ điện xoay chiều hay Động cơ AC là động cơ điện được dẫn động bằng dòng điện xoay chiều (AC) Động cơ AC thường bao gồm hai phần cơ bản, một stator bên ngoài có các cuộn dây được cấp dòng xoay chiều để tạo ra từ trường quay

và một rô-tobên trong được gắn vào trục đầu ra tạo ra từ trường quay thứ hai Từ trường rôto có thể được tạo ra bởi các nam châm vĩnh cửu, sự lồi từ trở, hoặc cuộn dây điện DC

hoặc AC

Hình 2 19 Động cơ 3 pha cỡ nhỏ

Trang 38

Hai loại động cơ AC chính là động cơ cảm ứng điện từ và động cơ đồng bộ Động

cơ cảm ứng điện từ (hoặc động cơ không đồng bộ) luôn phụ thuộc vào sự khác biệt nhỏ về tốc độ giữa từ trường quay stator và tốc độ trục rotor được gọi là sự trượt tạo ra dòng điện cảm ứng trong cuộn dây rotor Kết quả là, động cơ cảm ứng điện từ không thể tạo

ra mô-men xoắn bằng với tốc độ đồng bộ khi hiện tượng cảm ứng (hoặc trượt) không liên quan hoặc ngừng tồn tại Ngược lại, động cơ đồng bộ không phụ thuộc vào cảm ứng điện từ - trượt trong hoạt động và sử dụng nam châm vĩnh cửu, các cực từ lồi hoặc cuộn dây rôto độc lập Động cơ đồng bộ tạo ra mô-men xoắn danh định bằng chính xác với tốc độ đồng bộ Hệ thống động cơ đồng bộ nguồn đôi rô-to dây quấn không chổi than có một cuộn dây rôto độc lập được kích thích không phụ thuộc vào nguyên tắc cảm ứng - trượt của dòng điện Động cơ đồng bộ nguồn đôi rô-to dây quấn không chổi than là động

cơ đồng bộ có thể hoạt động bằng chính xác tần số nguồn cấp hay bằng bội số của tần

số cung cấp

2.8 Domino

Domino là thiết bị được sử dụng trong các công trình công nghiệp, là trung gian giữa thiết bị và dây điện Domino giúp cho việc lắp đặt và sửa chữa được dễ dàng hơn,

và làm tăng thêm tính thẩm mỹ cho tủ điện, tụ bù

Hình 2 20 Domino công nghiệp

Trang 39

2.9 Nguồn cung cấp

2.9.1 Nguồn xoay chiều

Dòng điện xoay chiều viết tắt là AC – Alternating Current Nghĩa là chiều của dòng điện trong mạch luôn luôn thay đổi theo thời gian Khác với dòng điện DC (Direct Current), dòng chảy trong mạch chỉ theo một chiều nhất định Dòng điện đang được sử

dụng trong nhà chúng ta là AC, có điện áp hiệu dụng là 220V

Thông thường, dây điện khi kéo từ nhà máy điện đến nhà thường có 2 dây dẫn, ở

Việt Nam, ta thường gọi là dây nóng (hay dây pha) và dây nguội (hay còn gọi là dây trung tính)

Dây nóng: có ký hiệu chuẩn là P hoặc L, là dây luôn luôn có điện và chiều dòng

điện luôn luôn thay đổi theo thời gian Biểu đồ bên dưới mô tả sự thay đổi điện áp này:

Hình 2 21 Mô tả điện áp

Để PLC hoạt động ta cấp nguồn 1 phase 220V trực tiếp từ nguồn điện sẵn có và

cấp cho bộ nguồn DC để nuôi toàn bộ hệ thống

Trang 40

2.9.2 Nguồn một chiều

Hệ thống chủ yếu dùng van điện từ và relay trung gian 24V nên ta cần một bộ

chuyển áp từ nguồn 1 phase 220V xuống DC 24V

Hình 2 22 Nguồn 24V DC 10Ampe

Định dạng
Số trang	100
Dung lượng	5,25 MB