Đang tải... (xem toàn văn)
đồ án tốt nghiệp về nghiên cứu và xây dựng thuật toán điều khiển mô hình một công đoạn linh hoạt sản xuất trong công nghiệp 1 cách chi tiết và đầy đủ nhất giành cho các bạn ngành kỹ thuật điện.............
Nhiệm vụ TRƯỜNG ĐẠI HỌC HẢI PHÒNG KHOA ĐIỆN - CƠ ====o0o==== ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU, XÂY DỰNG THUẬT TỐN ĐIỀU KHIỂN MƠ HÌNH MỘT CƠNG ĐOẠN SẢN XUẤT LINH HOẠT TRONG CÔNG NGHIỆP Giáo viên hướng dẫn : ThS Vũ Văn Quang Sinh viên thực : Nguyễn Quốc Nhất Lớp : Điện Công nghiệp Dân dụng Khóa : K16 MSSV : 143151307019 HẢI PHÒNG, NĂM 2019 Nguyễn Quốc Nhất i Nhiệm vụ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM UBND THÀNH PHỐ HẢI PHÒNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC HẢI PHÒNG Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Quốc Nhất Số hiệu sinh viên: 143151307019 Khóa: K16 Ngành: Điện Cơng nghiệp Dân dụng Khoa/Viện: Điện – Cơ Đầu đề thiết kế: “Nghiên cứu, xây dựng thuật toán điều khiển mơ hình cơng đoạn sản xuất linh hoạt công nghiệp” Các số liệu ban đầu: Nội dung phần thuyết minh tính tốn: Nguyễn Quốc Nhất ii Nhiệm vụ Các vẽ, đồ thị ( ghi rõ loại kích thước vẽ ): Họ tên cán hướng dẫn: Ngày giao nhiệm vụ đồ án: Ngày hoàn thành đồ án: Ngày tháng năm … Cán hướng dẫn ( Ký, ghi rõ họ, tên) Trưởng môn ( Ký, ghi rõ họ, tên) Sinh viên hoàn thành nộp đồ án tốt nghiệp ngày… tháng … năm 2019 Người duyệt ( Ký, ghi rõ họ, tên) Sinh viên ( Ký, ghi rõ họ, tên) Nguyễn Quốc Nhất Nguyễn Quốc Nhất iii Lời cam đoan LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đồ án tốt nghiệp: “Nghiên cứu, xây dựng thuật tốn điều khiển mơ hình cơng đoạn sản xuất linh hoạt cơng nghiệp” em tự thiết kế hướng dẫn thầy giáo ThS Vũ Văn Quang Các số liệu kết hoàn toàn với thực tế Để hoàn thành đồ án em sử dụng tài liệu ghi danh mục tài liệu tham khảo không chép hay sử dụng tài liệu khác Nếu phát có chép em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm Hải Phòng, ngày tháng 12 năm 2019 Sinh viên thực Nguyễn Quốc Nhất Nguyễn Quốc Nhất i Phạn biện nhận xét tóm tắt cán hướng dẫn PHẦN NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Tinh thần, thái độ sinh viên trình làm đề tài tốt nghiệp Đánh giá chất lượng Đ.T.T.N (so với nội dung yêu cầu đề nhiệm vụ Đ.T.T.N mặt lý luận thực tiễn, tính tốn giá trị sử dụng, chất lượng vẽ ) Cho điểm cán hướng dẫn: (Điểm ghi số chữ) Ngày tháng năm 2019 Cán hướng dẫn (Họ tên chữ kí) Nguyễn Quốc Nhất ii Nhận xét đánh giá người chấm phản biện đề tài tốt nghiệp NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ CỦA NGƯỜI CHẤM PHẢN BIỆN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Đánh giá chất lượng đề tài tốt nghiệp mặt thu thập phân tích số liệu ban đầu, sở lý luận chọn phương án tối ưu, cách tính tốn chất lượng thuyết minh vẽ, giá trị lý luận thực tiễn đề tài Cho điểm cán chấm phản biện (Điểm ghi số chữ) Ngày tháng năm 2019 Người chấm phản biện Nguyễn Quốc Nhất iii Mục lục MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .i PHẦN NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN .ii NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ CỦA NGƯỜI CHẤM PHẢN BIỆN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP .iii MỤC LỤC iv DANH MỤC HÌNH VẼ vii DANH MỤC BẢNG .ix LỜI NÓI ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN VỀ SẢN XUẤT LINH HOẠT VÀ DÂY CHUYỀN TỰ ĐỘNG TRONG CÔNG NGHIỆP 1.1 Lịch sử phát triển hệ thống sản xuất linh hoạt 1.2 Những khái niệm 1.2.1 Tự động hóa sản xuất .4 1.2.2 Tự động hóa phần 1.2.3 Tự động hóa tồn phần 1.2.4 Máy tự động công nghệ 1.2.5 Tính linh hoạt hệ thống sản xuất 1.2.6 Tự động hoá sản xuất linh hoạt 1.2.7 Hệ thống sản xuất tích hợp CIM 1.2.8 Modul sản xuất linh hoạt 1.2.9 Robot công nghiệp 1.2.10 Tổ hợp robot công nghệ .7 1.2.11 Dây chuyền tự động linh hoạt 1.2.12 Cơng đoạn tự động hố linh hoạt 1.2.13 Phân xưởng tự động hoá linh hoạt 1.2.14 Nhà máy tự động linh hoạt 1.3 Cấu trúc FMS .8 1.4 Sự tích hợp FMS với hệ thống tự động hoá 1.5 Nguyên tắc thiết lập FMS 1.6 Phân loại FMS 10 1.7 Ý nghĩa FMS 11 Nguyễn Quốc Nhất iv Mục lục 1.8 Hiệu tập hợp máy CNC thành hệ thống FMS 11 1.8.1 Tăng thời gian máy (thời gian bản) máy .11 1.8.2 Tăng hệ số sản xuất theo ca 12 1.8.3 Giảm vốn lưu thông nhờ giảm chu kỳ sản xuất 12 1.8.4.Giảm số công nhân sản xuất 14 1.9 Kho chứa tự động hệ thống FMS 14 1.9.1 Chức kho chứa tự động 14 1.9.2 Thành phần kho chứa tự động .14 1.10 Tổng quan hệ thống CIM 14 1.11 Lập trình gia cơng hệ thống CIM 17 1.12 Hệ thống Lắp Ráp tự động 19 1.13 Ứng dụng FMS CIM 19 1.14 Kết luận chương 20 Chương 2: MƠ HÌNH VÀ NGUN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MƠ HÌNH CƠ CẤU SẢN XUẤT 22 2.1 Tổng quan cấu sản xuất công nghiệp .22 2.1.1 Đặt vấn đề 22 2.1.2 Tìm hiểu số cơng đoạn sản xuất linh hoạt .23 2.1.3 Yêu cầu công nghệ hệ thống đề xuất 27 2.1.4 Nguyên lý hoạt động mơ hình sản xuất 28 2.2 Giới thiệu thiết bị sử dụng mơ hình .29 2.2.1 Băng tải 29 2.2.2 Xilanh khí nén 32 2.2.3 Van điện từ điều khiển xilanh khí nén 35 2.2.4 Hệ thống đèn báo 37 2.2.5 Nút nhấn 37 2.2.6 Contactor 39 2.2.7 Động chiều 41 2.2.8 Cảm biến từ tính 41 2.2.9 Cảm biến quang điện (Photoelectric Sensor) 45 2.2.10 Bộ điều khiển PLC .49 Nguyễn Quốc Nhất v Mục lục 4.1.2 Các bước nạp chương trình vào PLC 52 2.3 Thống kế thiết bị sử dụng hệ thống 58 Chương 3: GHÉP NỐI PHẦN CỨNG VÀ QUY HOẠCH ĐỊA CHỈ VÀO RA .58 3.1 Phương pháp ghép nối thiết bị phần cứng 58 3.1.1 Mạch nguồn cho hệ thống 58 3.1.2 Sơ đồ mạch cấp nguồn sensor 60 3.1.3 Sơ mạch ghép nối đầu vào PLC .61 3.1.4 Sơ mạch ghép nối đầu PLC .62 3.2 Lưu đồ thuật giải trình điều khiển 63 3.3 Chương trình điều khiển cho PLC 66 3.4 Các bước nạp chương trình vào PLC 70 KẾT LUẬN 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 Nguyễn Quốc Nhất vi Danh mục hình vẽ DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Mơ hệ thống sản xuất linh hoạt Hình 1.2 Hệ thống sản xuất CIM 15 Hình 1.3 Tế bào gia công CNC 17 Hình 1.4 Dây truyền kiểm tra tự động 17 Hình 2.1 Mơ hình phân loại sản phẩm theo chiều dài 24 Hình 2.2 Mơ hình phân loại sản phẩm theo chiều cao 25 Hình 2.3 Sơ đồ khối hệ thống phân loại sản phẩm theo hình dáng 25 Hình 2.4 Sơ đồ khối hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc 26 Hình 2.5 Sơ đồ khối hệ thống sản xuất linh hoạt 28 Hình 2.6 Băng tải sử dụng mơ hình 32 Hình 2.7 Mặt cắt nguyên lý xilanh tác dụng đơn 32 Hình 2.8 Mặt cắt nguyên lý xilanh tác dụng kép 33 Hình 2.9 Xilanh khí nén dùng hệ thống 35 Hình 2.10 Ký hiệu mặt cắt nguyên lý 35 Hình 2.11 Ký hiệu mặt cắt nguyên lý 36 Hình 2.12 van điện từ dùng hệ thống 37 Hình 2.13 Đèn báo trạng thái 38 Hình 2.14 Cấu tạo nút nhấn 39 Hình 2.15 Nút nhấn 39 Hình 2.16 Nút dừng khẩn cấp(sự cố) 40 Hình 2.17: Contactor sử dụng mơ hình 42 Hình 2.18 Động bang tải chiều 24 VDC 42 Hình 2.19 Cảm biến tiệm cận phát kim loại 43 Hình 2.20 Sơ đồ mô tả nguyên lý cảm biến tiệm cận loại từ cảm 43 Hình 2.21 Sơ đồ chi tiết bên cảm biến tiệm cận loại từ cảm 44 Hình 2.22 Nguyên lý hoạt động cảm biến tiệm cận 45 Hình 2.23 Trình bày photodiode làm việc chế độ quang dẫn 48 Hình 2.24 Cảm biến photodiode mạch cảm biến với dòng ngắn mạch 48 Hình 2.25 Cảm biến photodiode mạch logarit 49 Hình 2.26 Cảm biến phototransistor mạch sử dụng rơle 50 Hình 27 Cảm biến quang sử dụng mơ hình 50 Nguyễn Quốc Nhất vii Chương 3: Ghép nối phần cứng quy hoạch địa vào Hình 3.5 Sơ đồ mạch cấp khí Nguyễn Quốc Nhất 63 Chương 3: Ghép nối phần cứng quy hoạch địa vào 3.2 Lưu đồ thuật giải trình điều khiển Hình 3.6 Lưu đồ thuật giải chương trình cấp phôi đầu vào Nguyễn Quốc Nhất 64 Chương 3: Ghép nối phần cứng quy hoạch địa vào Hình 3.7 Lưu đồ thuật giải chương trình cấp phôi Nguyễn Quốc Nhất 65 Chương 3: Ghép nối phần cứng quy hoạch địa vào Hình 3.8 Lưu đồ thuật giải chương trình phân loại Nguyễn Quốc Nhất 66 Chương 3: Ghép nối phần cứng quy hoạch địa vào 3.3 Chương trình điều khiển cho PLC Nguyễn Quốc Nhất 67 Chương 3: Ghép nối phần cứng quy hoạch địa vào Nguyễn Quốc Nhất 68 Chương 3: Ghép nối phần cứng quy hoạch địa vào Nguyễn Quốc Nhất 69 Chương 3: Ghép nối phần cứng quy hoạch địa vào Nguyễn Quốc Nhất 70 Chương 3: Ghép nối phần cứng quy hoạch địa vào Hình 3.9 Mơ hình hệ thống sau thiết kế xong 3.4 Các bước nạp chương trình vào PLC Bước 1: Kết nối PLC Mitsubishi với máy tính sợi dây cáp lập trình sau kiểm tra xem kết nối OK hay chưa cách kiểm tra sau - Vào Computer > Manage Hình 3.10 Mở chương trình Cửa sổ hiển thị lên, Click chuột vào Device Manager Nguyễn Quốc Nhất 71 Chương 3: Ghép nối phần cứng quy hoạch địa vào Hình 3.11 Chọn cổng kết nối - Một cửa sổ lên vấn đề kết nối OK ta thấy xuất thêm mục "Ports (COM & LPT) ", Click chuột vào mục hiển thị thêm chi tiết cổng kết nối cổng COM mấy, trường hợp cổng COM - Đối với bạn không thấy xuất thơng báo cổng có nghĩa vấn đề kết nối bạn chưa OK, bạn cần xem lại dây cáp lập trình, Driver cài máy chưa Software chưa? Hoặc PLC hỏng cổng kết nối máy tính hỏng cổng USB cổng COM máy tính có hỗ trợ sẵn cổng COM máy Bước 2: Khởi động phần mềm lập trình GX Developer máy tính Hình 3.12 Mở kết nối Nguyễn Quốc Nhất 72 Chương 3: Ghép nối phần cứng quy hoạch địa vào Bước 3: Để tạo chương trình vào Project, chọn New project nhấn vào biểu tượng New project cơng cụ Hình 3.13 Chọn dòng CPU Bước 4: Để thiết lập kết nối, vào Online, Chọn Transfer Setup: Hình 3.14 Tốc độ truyền đạt Nguyễn Quốc Nhất 73 Chương 3: Ghép nối phần cứng quy hoạch địa vào Tại PC side I/F: Chọn serial, thiết lập cổng COM tốc độ truyền Hình 3.15 Chọn cổng vào Nhấn OK để hồn tất Bước 5: Để download chương trình từ PC xuống PLC, vào Online, chọn Write to PLC Hình 3.16 Hướng dẫn tải chương trình Nguyễn Quốc Nhất 74 Chương 3: Ghép nối phần cứng quy hoạch địa vào Cửa sổ Write to PLC lên, tích vào mục muốn tải xuống PLC, bao gồm: chương trình chính, ghi chú, cài đặt Chọn Execute để tải chương trình xuống Hình 3.17 Tải chương trình Bước 6: Để Upload chương trình, vào Online, chọn Read From PLC Hình 3.18 Chọn Execute để upload chương trình lên máy tính Nguyễn Quốc Nhất 75 Kết luận KẾT LUẬN Sau trình nghiên cứu thực đồ án với hướng dẫn giảng viên thạc sỹ Vũ Văn Quang Em hoàn thành đề tài giao: “Nghiên cứu, xây dựng thuật tốn điều khiển mơ hình công đoạn sản xuất linh hoạt công nghiệp” Thông qua việc nghiên cứu thực đồ án tốt nghiệp không giúp em tổng hợp lại nhiều kiến thức chuyên ngành học nhà trường qua đồ án em thu số kết sau: - Tìm hiểu tổng quan hệ thống sản xuất linh hoạt - Nghiên cứu mơ hình ngun lý hoạt động mơ hình hệ thống công đoạn sản xuất linh hoạt cơng nghiệp Cụ thể mơ hình phân loại theo từ tính tính cao thấp có chia thành cấu riêng biệt, cấu cấp phôi đầu vào, cấu cấp phôi cấu phân loại - Ghép nối phần cứng quy hoạch địa vào cho chương trình PLC - Xây dựng thành cơng mơ hình vật lý hồn thành chạy thử nghiệm với sai số nhỏ sử dụng để học tập nghiên cứu Vì kiến thức, khả việc nghiên cứu tài liệu tham khảo nhiều hạn chế, với việc chưa có nhiều kinh nghiệm thực tế Đồ án không tránh khỏi thiếu sót, em mong đóng góp ý kiến q thầy để đồ án xác hoàn thiện Cuối em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy cô khoa Điện cơ, bạn nhóm nghiên cứu, bố mẹ gia đình động viên giúp đỡ, tạo điều kiện tốt cho em q trình hồn thành đồ án, đặc biệt giảng viên thạc sỹ Vũ Văn Quang tận tình hướng dẫn giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên Nguyễn Quốc Nhất Nguyễn Quốc Nhất 75 Tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Doãn Phước, Phan Xuân Minh, Vũ Văn Hà (2000) Tự động hóa với SIMATIC S7 200, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [2] Nguyễn Như Hiền, Nguyễn Mạnh Tùng (2007) Điều khiển logic PLC NXB Khoa học tự nhiên công nghệ, Hà Nội [3] Lê Văn Doanh, Phạm Thượng Hàn, Nguyễn Văn Hòa, Đào Văn Tân, Võ Thạch Sơn (2008) Các cảm biến kỹ thuật đo lường điều khiển NXB Khoa học Kỹ thuật [4] Tô Đằng, Nguyễn Xuân Phú (2001) Khí cụ điện-lý thuyết kết cấu-tính tốn lựa chọn sử dụng, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [5] Trần Dỗn Tiến (2011) Giáo trình tự động hóa điều khiển qua trình cơng nghệ, NXB Giáo dục Việt Nam [6] Đỗ Xuân Thụ (2012), Giáo trình kỹ thuật điện tử, NXB Giáo dục Nguyễn Quốc Nhất 76 ... nghiệp Nghiên cứu, xây dựng thuật tốn điều khiển mơ hình cơng đoạn sản xuất linh hoạt cơng nghiệp , để chúng em có thêm hiểu biết, có tảng kiến thức theo đuổi làm hệ thống sản xuất hay khu công. .. cam đoan LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu, xây dựng thuật toán điều khiển mơ hình cơng đoạn sản xuất linh hoạt công nghiệp em tự thiết kế hướng dẫn thầy giáo ThS Vũ... chủng loại sản phẩm tăng lên từ sản xuất theo modul đến hệ thống sản xuất linh hoạt Hệ thống sản xuất linh hoạt chọn lựa tốt cho loại hình sản xuất đa chủng loại sản lượng thấp Hệ thống sản xuất tích