Mô hình ứng dụng phương pháp điều khiển đồng bộ vào máy đột sử dụng mạng SSCNET III

LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay, Việt Nam hầu phát triển giới hướng đến việc cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước Với phát triển nhanh chóng khoa học kĩ thuật nên việc áp dụng thành tựu vào q trình sản xuất từ lâu khơng cịn xa lạ với người Chính thế, cơng nghiệp tự động điều khiển đóng vai trị quan trọng, nâng dần tính đại hóa cơng nghiệp, đẩy cơng nghiệp thơ sơ lên công nghiệp đại mà đỉnh cao tự động hóa hồn tồn Nhờ việc ứng dụng công nghệ tự động công nghiệp mà sức lao động người giảm nhiều, máy móc dần thay cơng việc người, nhờ mà suất lao động, hiệu kinh tế tăng lên nhờ mà suất lao động tăng lên Tự động hóa q trình cơng nghệ thực phát triển ứng dụng mạnh mẽ công nghiệp, lựa chọn tối ưu lĩnh vực nhằm tạo sản phẩm chất lượng cao, tiết kiệm chi phí sản xuất tạo khả cạnh tranh mạnh mẽ thị trường Vì với ý tưởng, kiến thức, kinh nghiệm thực tế với giúp đỡ, hướng dẫn tận tình q thầy cơ, kỳ đồ án tốt nghiệp nhóm em định chọn đề tài “Mơ hình ứng dụng phương pháp điều khiển đồng vào máy đột sử dụng mạng SSCNET III” NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm:……………….(Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 20… Giáo viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm:……………….(Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 20… Giáo viên phản biện (Ký & ghi rõ họ tên) MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP I LỊCH TRÌNH T8HỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP II LỜI CAM ĐOAN V LỜI CẢM ƠN VI LỜI NÓI ĐẦU VII NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN VIII NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN IX MỤC LỤC X DANH SÁCH HÌNH ẢNH .XII DANH SÁCH BẢNG XIV CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu 1.3 Phương pháp nghiên cứu 1.4 Giới hạn 1.5 Đối tượng nghiên cứu CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Giới thiệu PLC MELSEC-Q Mitsubishi 2.2 Động AC servo 2.2.1 Sơ lược động AC servo 2.2.2 Cấu trúc động AC servo 2.2.3 Encoder 2.3 Hệ thống khí ảo .8 2.3.1 Điều khiển đồng .8 2.3.2 Mô đun truyền động – trục đầu vào .9 2.3.3 Mô đun dẫn động .11 2.3.4 Mô đun đầu – đĩa cam 13 2.4 Thiết bị sử dụng 16 2.4.1 CPU kết hợp nguồn- Q00JCPU 16 2.4.2 Module QD77MS2 (Simple Motion Module) .18 2.4.3 Module ngõ vào số QX42 21 2.4.4 Module ngõ số QY42P 21 2.4.5 Bộ khuếch đại servo MR-J3-B 22 2.4.6 Cảm biến quang EE-SX772 OMRON 26 2.4.7 AC Servo HF-KP053 27 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH 28 3.1 Sơ đồ khối chức 28 3.2 Thiết kế phần khí 29 3.2.1 Bàn đỡ trục Z .29 3.2.2 Đĩa quay trục B 30 3.2.3 Dựng mơ hình 3D .32 3.3 Thiết kế phần điện .33 3.3.1 Mạch động lực 33 3.3.2 Mạch điều khiển 34 3.4 Thi cơng phần khí 36 3.4.1 Mơ hình sơ .36 3.4.2 Thi công trục Z 37 3.4.3 Thi công trục B 38 3.5 Thi công phần điện 39 CHƯƠNG 4: GIẢI THUẬT VÀ QUY TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 41 4.1 Mô tả hệ thống 41 4.2 Cài đặt thông số cho hệ thống 42 4.3 Giải pháp thực phần khí ảo 42 4.3.1 Liên kết đồng trục cam .42 4.3.2 Trục Z 43 4.3.3 Trục B 43 4.4 Lưu đồ 47 4.5 Giao diện HMI điều khiển giám sát hệ thống 49 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN .51 5.1 Kết luận 51 5.2 Hướng phát triển đề tài .51 TÀI LIỆU THAM KHẢO 52 PHỤ LỤC 53 DANH SÁCH HÌNH ẢNH Hình 2.1 Cấu trúc PLC .4 Hình 2.2 Đĩa Encoder Hình 2.3 Tổng quan hệ thống khí ảo .9 Hình 2.4 Mơ đun trục .10 Hình 2.5 Mơ đun trục phụ 10 Hình 2.6 Bánh 11 Hình 2.7 Ly hợp cách thức hoạt động 12 Hình 2.8 Bánh thay đổi tốc độ 12 Hình 2.9 Bánh vi sai 13 Hình 2.10 Mơ đun đầu – đĩa cam 13 Hình 2.11 Các loại đĩa cam chức 15 Hình 2.12 CPU kết hợp nguồn- Q00JCPU 16 Hình 2.13 Hình ảnh mặt trước Module QD77MS2 19 Hình 2.14 Hình ảnh mặt bên Module QD77MS2 .19 Hình 2.15 Cấu trúc phần cứng sơ đồ chân QX42 21 Hình 2.16 Cấu trúc phần cứng sơ đồ chân QY42P 22 Hình 2.17 Hình ảnh mặt trước driver 23 Hình 2.18 Sơ đồ chân kết nối MR-J3-B .25 Hình 2.19 Sensor EE-SX772 OMRON 26 Hình 2.20 AC Servo HF-KP053 27 Hình 3.1 Sơ đồ khối chức 28 Hình 3.2 Đế đỡ trục Z 29 Hình 3.3 Bản vẽ pat đỡ trục khuỷu .29 Hình 3.4 Hộp số gắn đĩa quay trục B 30 Hình 3.5 Bản vẽ thiết kết đĩa quay trục Z 30 Hình 3.6 Patch giữ đĩa quay với trục hộp số 31 Hình 3.7 Bảng vẽ mơ hình 3D 32 Hình 3.8 Bản vẽ mạch động lực cấp cho driver 33 Hình 3.9 Bản vẽ mạch động lực cấp cho nguồn 24V nguồn ni PLC 33 Hình 3.10 Bản vẽ mạch điều khiển kết nối module ngõ vào QX42 34 Hình 3.11 Bản vẽ mạch điều khiển kết nối module ngõ QY42P 34 Hình 3.12 Bản vẽ mạch điều khiển kết nối cảm biến với module QD77MS2 35 Hình 3.13 Mơ hình thiết kế 3D sơ 36 Hình 3.14 Trục khuỷu gắn pat đỡ 37 Hình 3.15 Thi cơng trục Z 37 Hình 3.16 Đĩa quay trục Z 38 Hình 3.17 Bố trí mơ hình lên mặt đế 38 Hình 3.18 Nối chân giao tiếp thông qua domino 39 Hình 3.19 Nối dây cho driver .39 Hình 3.20 Mơ hình bố trí hồn thiện .40 Hình 4.1 Cài đặt thơng số cho hệ thống .42 Hình 4.2 Positioning Data trục Z 43 Hình 4.3 Các thơng số cài đặt liệu cam cơng thức tính stroke ratio 43 Hình 4.4 Cài đặt độ phân giải chu kỳ cam lỗ quay ngược 44 Hình 4.5 Vẽ chu kỳ cam lỗ quay ngược 44 Hình 4.6 Nhập thơng số cam theo mục đích mong muốn 44 Hình 4.7 Cài đặt độ phân giải chu kỳ cam lỗ quay ngược 44 Hình 4.8 Vẽ chu kỳ cam lỗ quay ngược 45 Hình 4.9 Nhập thơng số cam theo mục đích mong muốn 45 Hình 4.10 Cài đặt độ phân giải chu kỳ cam lỗ quay thuận 45 Hình 4.11 Vẽ chu kỳ cam lỗ quay thuận 45 Hình 4.12 Nhập thơng số cam theo mục đích mong muốn 45 Hình 4.13 Cài đặt độ phân giải chu kỳ cam lỗ quay thuận 46 Hình 4.14 Vẽ chu kỳ cam lỗ quay thuận 46 Hình 4.15 Nhập thơng số cam theo mục đích mong muốn 46 Hình 4.16 Giải thuật vận hành hệ thống .49 Hình 4.17 Màn hình 49 Hình 4.18 Màn hình chế độ auto 50 Hình 4.19 Màn hình chế độ manual 50 DANH SÁCH BẢNG Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật PLC MELSEC-Q Mitsubishi Bảng 2.2 Cấu trúc động AC servo Bảng 2.3 So sánh encoder AC servo .7 Bảng 2.4 Hệ thống dẫn động khí ảo 11 Bảng 2.5 Các thông số kỹ thuật cam 13 Bảng 2.6 Thành phần CPU Q00J 16 Bảng 2.7 Chú thích QD77MS2 20 Bảng 2.8 Chú thích hình drvier MR-J3-B 24 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề Chúng ta bước vào kỷ 21 biến động thời đại ngành công nghiệp điều khiển tự động Trong đó, việc điều khiển động servo phổ biến Nhằm đáp ứng độ xác cao để phục vụ tình sản xuất đạt hiệu tốt hơn, đảm bảo q trình sản xuất khơng bị gián đoạn, tăng tuổi thọ thiết bị Động servo với tốc độ quay nhanh, mô men sản sinh lớn, độ xác cao, kết hợp với điều khiển phản hồi (encoder) điều khiển tích hợp, thực thiết bị mang lại hiệu cao máy móc xác Ngày nay, sử dụng servo dành cho loại máy sản xuất cần độ xác cao máy phay CNC, máy cắt dao quay, cắt chiều dài, máy đóng gói, dán nhãn, máy thêu, máy in… Bên cạnh đó, máy đột lỗ thiết bị phổ biến Trong thực tế, máy đột lỗ bên sử dụng phần khí xác để liên kết trục gắn phôi (trục A) mũi khoan (trục Z) với Sau thời gian phần khí hư hại mài mòn Cũng việc thay đổi cách thức liên kết tốn thời gian Vì vậy, nhóm em đề phương án “Ứng dụng phương pháp điều khiển đồng vào máy đột sử dụng mạng SSCNET III” Qua đó, việc liên kết trục không bị hư hại thay đổi cách thức liên kết cách dễ dàng việc lập trình 1.2 Mục tiêu  Thiết kế khí đẹp, xác  Tìm hiểu giao tiếp với thiết bị mơ hình: Q00JCPU, QX42, QY42P, QD77MS2, Driver Servo MR-J3S-10B, Driver Servo MR-J4S-10B, AC Servo motor HF-KFS13B, DC motor FH6S60J-D5, HMI GOT2000  Điều khiển đồng xác servo với  Thiết kế hình HMI để điều khiển giám sát thơng số mơ hình  Giảm tối đa sai số mơ hình Hình 4.19 Màn hình chế độ manual 53 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 Kết luận  Mơ hình giải số vần đề sau:  Tránh việc mài mịn khí  Có thể thay đổi cách thức liên kết cách đơn giản  Rút số ưu điểm hạn chế định  Ưu điểm - Hệ thống hoạt động xác, liên tục thời gian dài - Chạy chế độ khác nhau:  Trường hợp cung 45 độ tốc độ đạt 0-1200 vòng/phút  Trường hợp cung 90 độ tốc độ đạt 0-600 vịng/phút - Mơ hình vận hành linh hoạt thể nhiều ứng dụng - Trong q trình hoạt động, thay đổi tốc độ lúc ( khoảng cho phép) đảo chiều quay liên tục hệ thống đáp ứng ổn định xác  Nhược điểm - Các chi tiết cịn có sai lệch dẫn đến việc rung lắc vận hành - Các kết cấu đơi cịn bị rơ nên xảy sai xót phải thời gian chỉnh sửa đưa hệ thống lại vị trí ban đầu 5.2 Hướng phát triển đề tài  Tạo dựng mơ hình máy đột lỗ thực tạo sản phẩm  Ứng dụng hệ thống đóng dấu, đóng nắp chai,…  Nâng cao kết cấu khí dịng servo đời để đẩy tốc độ lên cao  Kết hợp đồng thành trục TÀI LIỆU THAM KHẢO 1) MELSEC-Q/L QD77MS/QD77GF/LD77MS/LD77MH Simple Motion Module User's Manual (Synchronous Control)_Mitsubishi 54  Hướng dẫn cài đặt parameter  Hướng dẫn thiết lập Cam 2) MELSEC-Q QD77MS Simple Motion Module User's Manual (Positioning 3) 4) 5) 6) Control)_Mitsubishi  Hướng dẫn nối dây  Hướng dẫn chạy data, điều khiển vị trí  Hướng dẫn sữa lỗi thường gặp Melservo Application_Mitsubishi  Các giải pháp ứng dụng công nghiệp  Hướng dẫn lựa chọn thiết bị thích hợp Datasheet EE-SX47/67_Omron  Sơ đồ nối dây  Các thơng tin điện áp, dịng điện, tín hiệu,… I/O Module Type Building Block User's Manual_Mitsubishi  Hướng dẫn nối dây MR-J3-10B Manual_Mitsubishi PHỤ LỤC Chi tiết bước lập trình điều khiển mơ hình Cài đặt Parameter cấu hình PLC phần mềm GX Works 55 CPU: Q00J Slot 0: Module QD77MS2 Slot 1: Module Input QX42 Slot 2: Module Output QY42P 56  Thiết lập giao tiếp PC PLC Cài đặt thông số servo  Cài đặt thông số cho trục: Đơn vị chạy, Số xung vịng quay, hành trình vịng quay, tốc độ giới hạn trục 57  Cài đặt tín hiệu cảm biến FLS, RLS Dog  Cài đặt chạy Jog: tốc độ giới hạn, thời gian tăng tốc, thời gian giảm tốc  Cài đặt chế độ home: Phương pháp Home, hướng Home, tốc độ Home, tốc độ bò trườn  Thiết lập mạng giao tiếp Cài đặt thông số đồng  Tạo liệu Positioning data cho trục Z  Chọn trục đầu vào ( trục Z) trục đầu (trục B) 58  Set trục đầu vào ( trục Z), tỉ số Gear, hướng quay, phương pháp li hợp  Set thông số trục đầu ra: Chọn đơn vị, khoảng chu kì Cam, giá trị hành trình cam, chọn cam chạy đồng Chương trình điều khiển 59 60 61 62 63 64 65 66 67 ... đổi cách thức liên kết tốn thời gian Vì vậy, nhóm em đề phương án ? ?Ứng dụng phương pháp điều khiển đồng vào máy đột sử dụng mạng SSCNET III? ?? Qua đó, việc liên kết trục khơng bị hư hại thay đổi... 2.3.1 Điều khiển đồng Điều khiển đồng điều khiển chuyển động có ràng buộc lẫn hành trình tốc độ Điều đạt tức thời ta sử dụng ly hợp, chuyển đổi tốc độ với bánh răng, bánh vi sai Ở đây, điều khiển( Controller)... trì -Điều khiển AC servo -Kháng trở môi điều khiển sê-ri SM trường xuất sắc servo phức tạp -Mô men xoắn cao -Bắt buộc phải (Đồng bộ) -Điều khiển tạo lượng điện -Nhỏ gọn nhẹ phản hồi 1:1 động điều