Lập trình PLC mitsubishi điều khiển servo MR j2s 10a thước vít me theo chiều dài

LỜI CẢM ƠN Để đồ án mơn học “Lập trình PLC Mitsubishi điều khiển servo MR-J2S 10A thước vít me theo chiều dài” đạt số mục tiêu đề ra, hồn thành thời gian Nhóm xin chân thành cảm ơn: Thầy Nguyễn Vạn Quốc-GVHD-giảng viên Viện Kỹ Thuật, Trường Đại học Cơng nghệ Tp.Hồ Chí Minh tận tình bảo, giúp đỡ chun mơn, tạo điều kiện thuận lợi, hỗ trợ việc tìm tài liệu thiết bị hướng dẫn thời gian thực đề tài để em bạn hoàn thành đồ án Nhóm xin chân thành cảm ơn giúp đỡ đóng góp ý kiến thầy Phương giáo viên Viện Kỹ thuật, Trường Đại học Công nghệ Tp.Hồ Chí Minh đóng góp ý kiến tạo điều kiện tốt để nhóm em hồn thành đề tài đồ án môn học cách tốt Nhóm xin chân thành cảm ơn bạn sinh viên lớp 15DTDJ01 giúp đỡ đóng góp ý kiến động viên thời gian nhóm thực đồ án môn học Một lần xin chân thành cảm ơn giúp đỡ quý báu thầy cô bạn! Trang | A MỤC LỤC Chương : TỔNG QUAN A B C D Hệ thống servo thực tế……………………………………….3 PLC ? .4 Ứng dụng ………………………………………………………… Mơ hình thực tế …………………………………………… Chương : CƠ SỞ LÝ THUYẾT A B C D Servo ( MRJ2S_10A )………………………………………………7 PLC ( FX0N_40MT )………………………………………………11 Khí cụ …………………………………………………………… 13 Vít me………………………………………………………………15 Chương : MƠ HÌNH THỰC TẾ A Bản vẽ / Sơ đồ a) Bản vẽ PLC, AC servo…………………………………… 16 b) Chế độ điều khiển………………………………………… 17 c) Sơ đồ nối tắt cáp…………………………………………….20 B Hình vẽ…………………………………………………………… 20 C Hình chụp thực tế ………………………………………………….22 D Bài toán …………………………………………………………….23 E Code……………………………………………………………… 24 Chương : KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM + KẾT LUẬN Trang | CHƯƠNG : TỔNG QUAN A Hệ thống servo thực tế Ngày sống hàng ngày thường xun gặp mơ hình động servo Như nhà máy xí nghiệp phương tiện lao động: máy phân loại sản phẩm, máy nâng công cụ, canh tay robot Như nói động servo vai trò quan trọng sống lao động sản xuất Do phát triển ngày mạnh mẽ kỹ thuật điện tử nên thiet bị sử dụng servo có bước phát triển nhảy vọt Việc ứng dụng kỹ thuật điện tử với thiết bị đại làm cho hệ thống dây truyền ngày hoạt động tốt khả tự động hoá cao Ở nước ta u cầu cơng nghiệp hố, đại hố đất nước nên ngày xuất nhiều dây truyền sản xuất có mức độ tự động hố cao với hệ thống sử dụng đông servo tốc độ cao Việc xuất động servo góp phần thúc đẩy phát triển, nghiên cứu, đào tạo ngành tự động hoá nước ta tiếp thu khoa học kỹ thuật đại nhằm tăng khả sản xuất,tăng chất lượng,đồng thời tiết kiệm chi phí cho việc thuê nhân công làm suất sản phẩm tăng lên Chính việc tạo hệ thống dây truyền có sử dụng servo tạo nên thuật tiện điều khiển chúng dể dàng việc làm vô xác thực Hệ Thống Băng Tải sử dụng AC Servo Hiểu đơn giản máy khí dùng để vận chuyển đồ vật từ điểm sang điểm khác, từ vị trí A sang vị trí B Thay vận chuyển sản phẩm cơng nhân vừa tốn thời gian, chi phí nhân công lại tạo môi trường làm việc lộn xộn băng chuyền tải giải điều Nó giúp tiết kiệm sức lao động, số lượng nhân công, giảm thời gian tăng suất lao động Vì băng chuyền, băng tải phận quan trọng dây chuyền sản xuất, lắp ráp nhà máy, xí nghiệp Cấu tạo hệ thống băng tải • Khung băng tải: Thường làm nhơm định hình, thép sơn tĩnh điện Inox • Mặt băng tải belt lăn: Thường dây băng PVC dầy 2mm 3mm dây băng PU dầy 1.5mm • Bộ điều khiển băng tải: PLC, Biến tần, Speed controller, Cảm biến, Rơ-le, Contactor… • Con lăn kéo/con lăn chủ động thép mạ kẽm nhơm có Ø50, Ø60, Ø76, Ø89, Ø102 … • Con lăn đỡ/con lăn bị động thép mạ kẽm inox có Ø25, Ø32, Ø38 • Băng tải truyền động xích đai • Động ( AC Servo , Step Motor ) Trang | Ứng dụng • • • Trong ngành sản xuất, lắp ráp linh kiện, thiết bị điện tử, lắp ráp ô tô, xe máy, xe đạp điện… Trong ngành sản xuất thực phẩm, y tế, dược phẩm, may mặc, dầy dép,… Dùng để vận chuyển hàng hố, đóng gói sản phẩm,… Trang | B Một số mơ hình/ hệ thống sử dụng ac servo khác Cánh tay robot trục Nachi mz700 Băng tải Máy in 3d Máy cắt CNC Trang | CHƯƠNG : CƠ SỞ LÝ THUYẾT A Servo MRJ2S_10A Mitsubishi Mitsubishi MELSERVO-J2s-Super dựa sê-ri MELSERVO-J2 có hiệu suất cao chức cao Nó có điều khiển vị trí, kiểm sốt tốc độ chế độ điều khiển mô-men xoắn Hơn nữa, thực thao tác với chế độ điều khiển thay đổi, ví dụ: điều khiển vị trí/ tốc độ, điều khiển tốc độ/mơmen xoắn điều khiển mơ-men xoắn/ vị trí Do đó, áp dụng cho nhiều lĩnh vực, không định vị xác kiểm sốt tốc độ trơn tru máy cơng cụ máy cơng nghiệp nói chung mà kiểm sốt đường dây kiểm sốt căng thẳng Vì sê-ri có chức giao tiếp nối tiếp RS-232C RS-422, máy tính cá nhân cài đặt Bộ cấu hình MR(phần mềm cấu hình servo) tương tự sử dụng để thực cài đặt tham số, vận hành thử, giám sát hiển thị trạng thái, điều chỉnh mức tăng,… Với điều chỉnh tự động theo thời gian thực, bạn tự động điều chỉnh mức tăng servo theo máy Động servo sê-ri MELSERVO-J2s-Super trang bị mã hóa vị trí tuyệt đối có độ phân giải 131072 xung/vòng để đảm bảo điều khiển xác so với dòng MELSERVO-J2s Chỉ cần thêm pin vào khuếch đại servo tạo nên hệ thống phát vị trí tuyệt đối Điều làm cho vị trí nhà trở lại không cần thiết bật nguồn xảy báo động cách đặt vị trí nhà lần MR-J2S-10A driver MRJ2S_10A Trang | Thông số kỹ thuật Servo Amplifier MR-J2S- 10A 20A 40A 60A 70A 100A 200A 350A 500A 700A 11KA 15KA 22KA 10A1 20A1 40A1 Power supply Item Voltage/frequency 3-phase 200 to 230VAC, 50/60Hz or 1-phase 230VAC, 50/60Hz 3-phase 200 to 230VAC, 50/60Hz 1-phase 100 to 120VAC 50/60Hz Permissible voltage fluctuation 3-phase 200 to 230VAC: 170 to 253VAC 1-phase 230VAC: 207 to 253VAC 3-phase 170 to 253VAC 1-phase 85 to 127VAC Permissible frequency fluctuation Within 5% Power supply capacity Refer to section12.2 Inrush current Refer to section 12.5 Control system Sine-wave PWM control, current control system Dynamic brake Built-in Position control mode Speed control mode Protective functions Max input pulse frequency Speed control range External option Built-in Overcurrent shut-off, regenerative overvoltage shut-off, overload shut-off (electronic thermal relay), servo motor overheat protection, encoder error protection, regenerative error protection, undervoltage, instantaneous power failure protection, overspeed protection, excessive error protection 500kpps (for differential receiver), 200kpps (for open collector) Command pulse multiplying factor Electronic gear A:1 to 65535 131072 B:1 to 65535, 1/50 A/B 500 In-position range setting to 10000 pulse (command pulse unit) (Note) 2.5 revolutions Error excessive Torque limit Set by parameter setting or external analog input (0 to 10VDC/maximum torque) Analog speed command 1: 2000, internal speed command 1: 5000 Analog speed command input to 10VDC / Rated speed 0.01% or less (load fluctuation to 100%) 0% (power fluctuation 10%) 0.2% or less (ambient temperature 25 10 (59 to 95 )), when using analog speed command Speed fluctuation ratio Torque limit Set by parameter setting or external analog input (0 to 10VDC/maximum torque) Torque Analog torque command input control mode Speed limit Set by parameter setting or external analog input (0 to 10VDC/Rated speed) Structure Self-cooled, open (IP00) Environment Ambient temperature Ambient humidity In operation In storage to 8VDC / Maximum torque (input impedance 10 to 12k ) [] to 55 (non-freezing) [] 32 to 131 (non-freezing) [] 20 to 65 (non-freezing) [] to 149 (non-freezing) In operation Self-cooled, open(IP00) Force-cooling, open (IP00) 90%RH or less (non-condensing) In storage Ambient Indoors (no direct sunlight) Free from corrosive gas, flammable gas, oil mist, dust and dirt Altitude Max 1000m (3280ft) above sea level 5.9 [m/s2] or less Vibration Mass 19.4 [ft/s2] or less [kg] 0.7 0.7 1.1 1.1 1.7 1.7 2.0 [lb] 1.5 1.5 2.4 2.4 3.75 3.75 4.4 2.0 4.9 15 16 16 20 0.7 0.7 1.1 4.4 10.8 33.1 35.3 35.3 44.1 1.5 1.5 2.4 Trang | Bản vẽ + thích driver MRJ2S_10A Trang | Đầu nối bố trí tín hiệu: (Connectors and signals arragements) Trang | B PLC FX0N_40MT • • Đây loại PLC có kích thước thật nhỏ gọn, phù hợp với ứng dụng với số lượng I/O nhỏ 30, giảm chi phí lao động kích cỡ panel điều khiển Với việc sử dụng nhớ chương trình EEPROM cho phép liệu chương trình lưu lại nhớ trường hợp nguồn đột xuất, giảm thiểu thời gian bảo hành sản phẩm Dòng FX0 tích hợp sẵn bên đếm tốc độ cao tạo ngắt, cho phép xử lý tốt số ứng dụng phức tạp Nhược điểm dòng FX0 khơng có khả mở rộng số lượng I/O quản lý, khơng có khả nối mạng, khơng có khả kết nối với Mơ đun chuyên dùng, thời gian thực chương trình lâu (thời gian thực lệnh cỡ 1.6µs-3.6µs, lệnh ứng dụng cỡ vài trăm µs) FX0N PLC sử dụng cho máy điều khiển độc lập hay hệ thống nhỏ với số lượng I/O quản lý nằm miền 10-128 I/O Bản vẽ FX0N_40MT Trang | 10 Nếu bạn sử dụng nhiều cấp điện áp để cấp cho nhiều loại tải khác ví dụ có 220Vac, 110Vac, 48Vdc, 24Vdc, 5Vdc tần số đóng ngắt khơng nhiều, tiết kiệm chi phí bạn nên sử dụng ngõ kiểu Rơ-le Nếu bạn muốn sử dụng ngõ PLC để phát xung điều khiển động Servo, động bước ứng dụng cần tới xung PLC ngõ kiểu Transistor lựa chọn chắn, PLC ngõ transistor sử dụng trường hợp yêu cầu có số lần đóng ngắt nhiều, đóng ngắt nhanh đơn giản muốn tăng tuổi thọ, bảo vệ ngõ PLC việc sử dụng thêm Rơ-le trung gian đóng ngắt trực tiếp tải Khí cụ ( CB ) Circuit breaker thiết bị dùng để đóng ngắt mạch điện, bảo vệ tải, ngắn mạch, sụt áp, … hệ thống thiết bị điện mạch điện, hệ thống,… CB cấu tạo phận: tiếp điểm, hồ dập quang điện, cấu truyền động cắt CB, móc bảo vệ Trang | 12 Sơ đồ đấu dây CB + contactor bảo vệ servo Trang | 13 Phần : Vít me Chất liệu: Thép khơng gỉ - Đường kính: 8mm - Bước ren: 2mm - Số ren: - Độ dài : 300mm - Áo nút vitme: Nhôm tiện CNC - Gối đỡ ngang bạc đạn 8mm Trang | 14 CHƯƠNG : MƠ HÌNH THỰC TẾ Chế độ điều khiển vị trí Trang | 15 Kết nối Servo vs Driver Trang | 16 Các chân lại khơng sử dụng nên khơng hàn lại tháo bỏ ! Trang | 17 Trang | 18 CN1A CN1B Trang | 19 Hình vẽ tồn hệ thống Trang | 20 Hình chụp thực Trang | 21 Hình ảnh thực hồn thành Trang | 22 BÀI TỐN VỀ TRỤC VÍTME Trục vít Đai ốc Dài : 300mm Đường kính lỗ :8mm Đường kính ren : 2mm Bước ren:2mm Mối ren : Số ren:4 Đường kính : 8mm Chất liệu: kim loại Bước ren: Màu sắc vàng đồng Lỗ ốc cố định 𝑇1 tanα= 𝑍1×𝑃𝑠 = 𝜋𝐷1 = 𝜋𝐷2 8𝜋 = = 0.318 𝜋 Khi động quay tạo monmen xoắn động trục vitme: F= 2𝑇 𝐷1∗𝑡𝑎𝑛𝛼 = 2×0.32×103 8× 𝜋 = 251,33N.m Dựa vào lực dọc tạo monmen xoắn động trục vitme: M=F× 𝑑2 × =320 Khi động quay tạo vận tốc (v) lớn nhỏ Vmin= 𝑛𝑚𝑖𝑛×𝐷×𝑍 6000×2×4 = 60 60 = 800mm/s =0.8m/s 𝑛𝑚𝑎𝑥×𝐷×𝑍 Vmax= 60 = 9000×2×4 60 = 1200mm/s =1.2m/s Từ suy gia tốc: amax = amin= 𝑉−𝑉𝑚𝑎𝑥 𝑡 𝑉−𝑉𝑚𝑖𝑛 𝑡 = = 1.2 20 0.8 = 0.06m/s2 = 0.04m/s2 20 Áp dụng định luật II Newton ta có khối ln mà động kéo được: mmax = mmin = 𝑀 𝑎𝑚𝑎𝑥 𝑀 𝑎𝑚𝑖𝑛 = = 320 40 320 60 = 8kg = 5.3kg Vậy với servo chọn kéo tải tối đa 8kg với vận tốc 1.2m/s Trang | 23 Code Trang | 24 CHƯƠNG : KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM + KẾT LUẬN Chạy thực nghiệm 100mm ( 1.638.400 xung ) vitme: • Lần với tốc độ 200.000 xung • Lần với tốc độ 300.000 xung • Lần với tốc độ 400.000 xung ➢ Kết luận : − Ta có Động Servo 3000 v/ph , 131072 xung/v: ❖ Muốn số xung cần phát phút : 131072 * 3000 = 393.216.000 xung ❖ Số xung cần phát giây : 393.216.000 / 60 = 6.553.600 xung ❖ Tần số phát xung để đạt 3000v/ph 6.553.600 Hz  Vậy phát tần số > 6.553.600 Hz, nghĩa Drive nhận số xung định mức / giây => không điều khiển được, gây giật động cơ, bị xung gây sai số vị trí tính toán − Vậy giây 6.553.600 xung ; 0.1 giây 655.360 xung ; 20ms 131.072 xung/v tương ứng với 8mm, từ ta tính tốc độ mong muốn muốn phát xung để chạy thực nghiệm 100mm (1.638.400 xung / 12,5 v) ta có: ❖ Tốc độ lần (200.000 xung) : 200.000 * 100mm / 1.638.400 = 12,2 mm (1,5v) ❖ Tốc độ lần (300.000 xung) : 300.000 * 100mm / 1.638.400 = 18,3 mm (2,25v) ❖ Tốc độ lần (400.000 xung) : 400.000 * 100mm /1.638.400 = 24,4 mm (3v)  Nếu lấy số vòng 100mm (12,5v) chia cho số vòng lần 1, lần lần 3, ta : ❖ Lần : 12,5 / 1,5 = 8,33 lần ❖ Lần : 12,5 / 2,25 = 5,56 lần ❖ Lần : 12,5 / = 4,167 lần  Vậy số lần thấp tốc độ nhanh tiết kiệm số lần quay Trang | 25 TÀI LIỆU THAM KHẢO − http://dl.mitsubishielectric.com/dl/fa/document/manual/serv o/sh030006/sh030006j.pdf − http://dl.mitsubishielectric.com/dl/fa/document/manual/plc_ fx/jy992d48301/jy992d48301j.pdf − http://www.inverterplc.com/plc/FX0_FX0N_FX0S_PLC/MELSEC%20FX0S,F X0N,FX2N%20TECHNICAL%20CATALOG.pdf − https://plcmitsubishi.vn/ − http://www.timtailieu.vn/tai-lieu/he-thong-plc − http://intechvietnam.com/he-thong-bang-tai/ − http://tae.vn/ − https://hshop.vn/ − http://www.chothueplc.com/ Trang | 26 ... có điều khiển vị trí, kiểm sốt tốc độ chế độ điều khiển mơ-men xoắn Hơn nữa, thực thao tác với chế độ điều khiển thay đổi, ví dụ: điều khiển vị trí/ tốc độ, điều khiển tốc độ/mơmen xoắn điều khiển. .. dụng ac servo khác Cánh tay robot trục Nachi mz700 Băng tải Máy in 3d Máy cắt CNC Trang | CHƯƠNG : CƠ SỞ LÝ THUYẾT A Servo MRJ2S _10A Mitsubishi Mitsubishi MELSERVO-J2s-Super dựa sê-ri MELSERVO-J2... điều chỉnh mức tăng servo theo máy Động servo sê-ri MELSERVO-J2s-Super trang bị mã hóa vị trí tuyệt đối có độ phân giải 131072 xung/vòng để đảm bảo điều khiển xác so với dòng MELSERVO-J2s Chỉ cần