thiết kế và thi công mô hình dạy học mạng truyền thông cc link

MỤC LỤC Trang bìa i NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ii LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iii PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN v LỜI CAM ĐOAN vi LỜI CẢM ƠN vii MỤC LỤC viii DANH MỤC HÌNH xi DANH MỤC BẢNG xiv TÓM TẮT xv Chương TỔNG QUAN 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2 MỤC TIÊU 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1.4 GIỚI HẠN Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Giới thiệu chung PLC MITSUBISHI 2.1.1 Khái niệm 2.1.2 Nguyên lý hoạt động PLC 2.1.3 Bộ nhớ 2.2 Các dòng PLC MITSUBISHI 2.2.1 PLC MITSUBISHI FX3G 2.2.2 PLC MITSUBISHI dòng A 2.2.3 PLC MITSUBISHI dòng Q 2.3 Tổng quan mạng truyền thông CC-Link 2.4 Phần mềm GX-Developer 12 2.4.1 Chi tiết 12 2.4.2 Mở phần mềm tạo dự án mới: 15 2.4.3 Kết nối với PLC 17 2.5 Tổng quan mạng truyền thông RS-485 19 Chương 3: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ 20 viii 3.1 YÊU CẦU ĐIỀU KHIỂN 20 3.1.1 Sơ đồ khối mơ hình truyền thông CC-Link 20 3.1.2 Quy trình hoạt động mơ hình truyền thơng CC-Link: 21 3.2 Tính tốn thiết kế hệ thống 22 3.2.1 Lựa chọn thiết bị 22 3.2.1.1 Giới thiệu PLC Q2ACPU-S1 22 3.2.1.2 Module Input AX-24 24 3.2.1.3 Module ngõ AY-42 25 3.2.2 Module truyền thông CC-Link AJ61QBT11 26 3.2.3 Module truyền thông AJ71QC24N-R4 30 3.3 Giới thiệu tủ điều khiển MPS 31 3.3.1 Cảm biến từ PRL18-8DN 32 3.3.2 Cảm biến quang BS5-T2M 32 3.3.3 Van điện từ DV 1120 33 3.3.4 Bộ tách nước khí nén TPC PP2-02BG 34 3.3.5 Relay trung gian omron LY2N 34 3.4 Biến tần Mitsubishi E700 35 Chương 4: THI CÔNG HỆ THỐNG 37 4.1 Giới thiệu hệ thống 37 4.2 Thi công hệ thống 37 4.2.1 Thi công phần cứng 37 4.2.2 PLC trạm Local điều khiển mơ hình MPS 38 4.3 Thực giao tiếp CC-Link hai PLC MITSUBISHI Q2A-S1 40 4.4 Truyền thông RS-485 hai PLC 46 4.4.1 Module gửi 46 4.4.2 Module nhận 48 4.5.Truyền thông PLC biến tần 48 4.6 Thiết kế giao diện HMI 52 Chương 5: KẾT QUẢ THỰC HIỆN 64 5.1 Kết 64 Chương 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỀN 66 6.1 Kết luận: 66 6.1.1 Kết thu được: 66 ix 6.1.2 Ưu điểm đề tài: 66 6.1.3 Hạn chế đề tài: 66 6.1.4 Những khó khăn gặp phải hướng giải thực đề tài: 66 6.2 Hướng phát triển đề tài: 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC x DANH MỤC HÌNH Hình 2.1: PLC MITSUBISHI FX3G Hình 2.2: PLC MITSUBISHI dịng A2UCPU Hình 2.3: PLC MITSUBISHI dòng Q Hình 2.4: Các dịng Q CPU Hình 2.5: Tỉ lệ tốc độ truyền khoảng cách 10 Hình 2.6: Thời gian truyền thơng mạng cố định 10 Hình 2.7: Hệ thống rẽ nhánh mạng CC-Link 12 Hình 2.8: Giao diện phần mềm Gx-Developer 12 Hình 2.9: Thanh tiêu đề phần mềm Gx-Developer 13 Hình 2.10: Thanh menu phần mềm Gx-Developer 13 Hình 2.11: Thanh menu phần mềm Gx-Developer 13 Hình 2.12: Thanh liệu dự án phần mềm Gx-Developer 14 Hình 2.13: Màn hình chỉnh sửa phần mềm Gx-Developer 14 Hình 2.14: Thanh trạng thái phần mềm Gx-Developer 15 Hình 2.15: Tạo dự án 15 Hình 2.16: Chọn PLC series PLC Types 16 Hình 2.17: Các cơng cụ để viết chương trình 16 Hình 2.18: Cách viết chương trình 17 Hình 2.19: Kết nối GX-Developer PLC 17 Hình 2.20: Thiết lập cấu hình Gx-Developer 18 Hình 2.21: Chọn biểu tượng Write to PLC từ công cụ 18 Hình 2.22: Chọn ghi liệu 18 Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống 20 Hình 3.2: Lưu đồ hoạt động hệ thống 21 Hình 3.3: PLC Q2A 22 Hình 3.4: Module ngõ vào AX-42 24 Hình 3.5: Tên chức chân module AX-42 24 Hình 3.6: Module ngõ AY-42 25 Hình 3.7: Tên chức chân module AY-42…………………….25 Hình 3.8: Module AJ61QBT11 26 Hình 3.9: Sơ đồ chân 26 xi Hình 3.10:Sơ đồ nối dây truyền thông CC-Link 30 Hình 3.11: Module AJ71QC24N-R4 30 Hình 3.12: Sơ đồ nối dây module AJ71QC24N-R4 31 Hình 3.13: Mơ hình tủ MPS 31 Hình 3.14: Cảm biến từ PRL18-8DN 32 Hình 3.15: Sơ đồ chân kết nối cảm biến từ 32 Hình 3.16: Cảm biến quang BS5-T2M 32 Hình 3.17: Sơ đồ nối dây cảm biến quang BS5-T2M 33 Hình 3.18: Van điện từ DV 1120 33 Hình 3.19: TPC PP2-02BG 34 Hình 3.20: Relay trung gian omron LY2N 34 Hình 3.21: Biến tần E700 35 Hình 3.22: Sơ đồ giao tiếp PLC biến tần 36 Hình 4.1: PLC dùng làm trạm Master 37 Hình 4.2: PLC dùng làm trạm Local…………………………………………………37 Hình 4.3:PLC trạm master kết nối với biến tần………………………………………37 Hình 4.4: Kết nối PLC với nhau………………………………………………… 38 Hình 4.5: Mơ hình hồn chỉnh hệ thống…………………………………………38 Hình 4.6: PLC trạm Local điều khiển mơ hình MPS 38 Hình 4.7: Sơ đồ chân PLC Q2A-S1 39 Hình 4.8: Truyền thông CC-Link PLC 40 Hình 4.9: Ghi giá trị thông số vào nhớ đệm lệnh TO 42 Hình 4.10: Ghi thơng số vào nhớ 43 Hình 4.12: Thơng số truyền từ E2PROM đến nhớ đệm 43 Hình 4.13: Bộ nhớ đệm RX, RY 44 Hình 4.14: Bộ nhớ đệm RWr, RWw 45 Hình 4.15: Cấu hình CC-Link trạm master 46 Hình 4.16: Cấu hình CC-Link trạm Local 46 Hình 4.17: Các thơng số cần cấu hình mudule gửi 47 Hình 4.18: Cấu trúc lệnh GP.SWRITE 47 Hình 4.19: Các thơng số cần cấu hình module nhận 48 Hình 4.20: Cấu trúc lệnh GP.SWRITE 48 Hình 4.21: Các giá trị thông số cần cài đặt 49 xii Hình 4.22: Ghi giá trị thông số vào nhớ đệm lệnh TO 50 Hình 4.23: Ghi thông số vào nhớ 50 Hình 4.24: Ghi thông số vào E2PROM 50 Hình 4.25: Thơng số truyền từ E2PROM đến nhớ đệm 51 Hình 4.26: Bộ nhớ đệm RX/RY 51 Hình 4.27: Bộ nhớ đệm RWr, RWw 52 Hình 4.28: Cửa sổ New Project Wizard 53 Hình 4.29: Chọn kiểu HMI 53 Hình 4.30: Thơng tin HMI 54 Hình 4.31: Chọn PLC sử dụng 54 Hình 4.32: Chọn kết nối PLC với HMI 55 Hình 4.33: Chọn Diriver cho kết nối 55 Hình 4.34: Thơng tin kết nối HMI 56 Hình 4.35: Cửa sổ tổng hợp tham số 57 Hình 4.36: Giao diện làm việc 57 Hình 4.37: Thiết bị sử dụng hệ thống 58 Hình 4.38: Cửa sổ Bit Switch 58 Hình 4.39: Cửa sổ Go to screen Switch 59 Hình 4.40: Màn hình Trang chủ giao diện thiết kế 59 Hình 4.41: Cửa sổ Bit Lamp 60 Hình 4.42: Giao diện Trang chủ sau thiết kế 61 Hình 4.43: Giao diện điều khiển sau thiết kế 61 Hình 4.44: Giao diện Giới thiệu sau thiết kế 62 Hình 4.45: Nạp chương trình từ máy tính xuống HMI 62 Hình 4.46: Cửa sổ Communicate Configuration 63 Hình 4.47: Tải chương trình lên HMI 63 Hình 5.1: Xây dựng mơ hình PLC truyền thông cho biến tần 64 Hình 5.2: PLC trạm Loacal điều khiển mơ hình MPS 64 Hình 5.3: PLC kết nối với biến tần 65 Hình 5.4: Mơ hình hồn thiện hệ thống 65 xiii DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật mạng CC-Link 11 Bảng 3.1: Thông số PLC Q2ACPU-S1 23 Bảng 3.2: Bảng công tắc cài dặt chế độ 28 Bảng 3.3: Bảng công tắc cài đặt chế độ truyền 28 Bảng 4.1: địa ngõ vào, tủ MPS kết nối với PLC 39 Bảng 4.2: Giá trị thông số cần cài đặt 42 xiv TÓM TẮT Khi hệ thống tự động hóa cơng nghiệp trở nên phức tạp lớn với nhiều thiết bị tự động hóa tảng điều khiển với tiến công nghệ kỹ thuật số mạng truyền thơng cc-link ngày sử dụng rộng rãi Trong đề tài này, nhóm thực mơ hình trạm truyền thơng CC-Link hai PLC MITSUBISHI Một PLC đóng vài trị trạm Local dùng điều khiển tủ MPS mini phân loại sản phẩm theo cảm biến từ, PLC lại đóng vai trị trạm Master Sau trạm Local phân loại đủ sản phẩm gửi tín hiệu trạm Master, trạm Master điều khiển biến tần thơng qua mạng truyền thơng CC-Link nhóm cịn truyền thơng mạng RS-485 dùng làm mạng dự phịng để tránh mạng CC-Link không chạy Các kết chạy thử cho thấy hệ thống hoạt động với độ tin cậy cao xv CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Chương TỔNG QUAN 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Mạng truyền thông công nghiệp xương sống cho kiến trúc hệ thống tự động hóa cung cấp phương tiện trao đổi liệu mạnh mẽ, khả kiểm sốt liệu tính linh hoạt để kết nối thiết bị khác Với việc sử dụng mạng truyền thông kỹ thuật số độc quyền ngành công nghiệp thập kỷ qua dẫn đến cải thiện tính xác tồn vẹn tính hiệu kỹ thuật số đầu cuối Các mạng LAN ( Local Area Network – Mankg cục bộ, sử dụng khu vực hạn chế) WAN ( Wide Area Network – Mạng diện rộng sử dụng làm hệ thống toàn cầu ) cho phép truyền tải lượng lớn liệu cách sử dụng lượng lớn kênh hạn chế Nó dẫn đến việc sử dụng giao thức truyền thông khác điều khiển kỹ thuật số, thiết bị trường, công cụ phần mềm liên quan đến tự động hóa khác hệ thống bên ngồi Khi hệ thống tự động hóa công nghiệp trở nên phức tạp lớn với nhiều thiết bị tự động hóa tảng điều khiển với tiến công nghệ kỹ thuật số mạng truyền thơng cơng nghiệp ngày sử dụng rộng rãi Sau tốt nghiệp, để hịa nhập nhanh với hoạt động bảo trì, sữa chữa lập trình PLC nhà máy, đặc biệt lĩnh vực mạng truyền thơng CC – Link hãng PLC Mitsubishi, nhóm thực đề tài chọn hướng nghiên cứu ứng dụng mạng CC – Link để điều khiển cấu chấp hành truyền thông liệu PLC hãng Với hướng nghiên cứu này, nhóm chọn đề tài “ THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH DẠY HỌC MẠNG TRUYỀN THÔNG CC-LINK” 1.2 MỤC TIÊU Trong đề tài này, nhóm nghiên cứu vần đề sau: - Tìm hiều truyền thơng mạng CC-Link hai PLC MITSUBISHI - Tìm hiều truyền thơng mạng RS-485 hai PLC MITSUBISHI - Tìm hiều truyền thơng mạng CC-Link PLC MITSUBISHI với biến tần - Xây dựng mơ hình trạm truyền thơng hai PLC MITSUBISHI 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Chương 1: Tổng Quan Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết Chương 3: Tính Tốn Thiết Kế Chương 4: Thi Công Hệ Thống Chương 5: Kết Quả Thực Hiện Chương 6: Kết Luận Hướng Phát Triển BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.4 GIỚI HẠN - Truyền thông mạng CC-Link điều khiển biến tần Điều khiển mơ hình MPS mini Lập trạm truyền thơng CC-link PLC Mitsubishi dịng Q2A Truyền thơng mạng RS-485 BỘ MƠN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN CHƯƠNG 4: THI CƠNG HỆ THỐNG Hình 4.32: Chọn kết nối PLC với HMI Hình 4.33: Chọn Diriver cho kết nối BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 55 CHƯƠNG 4: THI CƠNG HỆ THỐNG o Thơng tin kết nối HMI: Hình 4.34: Thơng tin kết nối HMI BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 56 CHƯƠNG 4: THI CƠNG HỆ THỐNG Sau hồn thành báo ta sổ tổng hợp thông số nhấn Finish để hồn thành khai báo Hình 4.35: Cửa sổ tổng hợp tham số - Giao diện làm việc: Hình 4.36: Giao diện làm việc BỘ MƠN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 57 CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG Những thiết bị sử dụng hệ thống: nút nhấn, đèn báo Hình 4.37: Thiết bị sử dụng hệ thống o Những nút nhấn: Switch, Go to screen Switch Bit Switch: PLC tác động vào địa chương trình Ví dụ: nút ON địa X91 chương trình điều khiển ta viết vào Device Trong cửa sổ Bit Switch cịn có tap Style để thiết kế hình ảnh nút nhấn, Text để viết tên giao diện nút nhấn,… Hình 4.38: Cửa sổ Bit Switch BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 58 CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG Nút ON sau thiết kế: Go to screen Switch: nhiều trang chương có tác dụng chuyển hình có trình giao diện Ví dụ: nút TRANG CHỦ để tới hình “trang chủ” ta cài đặt số thứ tự hình Screen No Trong cửa sổ Go to screen Switch cịn có tap Style để thiết kế hình ảnh nút nhấn, Text để viết tên giao diện nút nhấn,… Hình 4.39: Cửa sổ Go to screen Switch Vị trí hình Trang chủ giao diện thiết kế: Hình 4.40: Màn hình Trang chủ giao diện thiết kế BỘ MƠN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 59 CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG Nút TRANG CHỦ sau thiết kế: o Đèn báo: Bit Lamp đèn báo có tác dụng nhận tín hiệu từ chương trình PLC để hiển thị HMI Ví dụ: tạo đèn hiển thị cho nút ON với địa đèn báo YD9 Hình 4.41: Cửa sổ Bit Lamp Đèn sau thiết kế: BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 60 CHƯƠNG 4: THI CƠNG HỆ THỐNG Giao diện thiết kế hồn chỉnh với hình: Trang chủ: Hình 4.42: Giao diện Trang chủ sau thiết kế Điều khiển: Hình 4.43: Giao diện điều khiển sau thiết kế BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 61 CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG Giới thiệu: Hình 4.44: Giao diện Giới thiệu sau thiết kế - Tải chương trình tạo lên HMI: o Kết nối HMI với máy tính qua cáp Mini USB o Thanh công cụ Communication chọn Write to GOT (hoặc tổ hợp phím Shift+F11) để sổ Communicate Configuration Hình 4.45: Nạp chương trình từ máy tính xuống HMI BỘ MƠN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 62 CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG o Trong cửa sổ Communicate Configuration gồm kết nối với HMI từ máy tính chọn USB nhấn test để kiểm tra kết nối sau nhấn OK cửa sổ Communicate with GOT Hình 4.46: Cửa sổ Communicate Configuration o Trong cửa sổ Communicate with GOT ấn dấu tick vào phần cần tải lên HMI thường bao gồm: Base Screen, Common Settings, Communicate Settings, Communicate Settings with GOT/ IP List Tiếp nhấn GOT Write để tải chương trình lên HMI Hình 4.47: Tải chương trình lên HMI - Kết nối với PLC cáp RS422 khởi động lại HMI để sử dụng BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 63 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ THỰC HIỆN Chương 5: KẾT QUẢ THỰC HIỆN 5.1 Kết Hình 5.1: Xây dựng mơ hình PLC truyền thơng cho biến tần Hình 5.2: PLC trạm Loacal điều khiển mơ hình MPS BỘ MƠN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 64 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ THỰC HIỆN Hình 5.3: PLC kết nối với biến tần Hình 5.4: Mơ hình hồn thiện hệ thống BỘ MƠN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 65 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Chương 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỀN 6.1 Kết luận: 6.1.1 Kết thu được: - Mơ hình MPS hoạt động ổn định - Truyền thơng CC-link hai PLC Q2AS1-CPU hoạt động ổn định, tốc độ truyền thông đáp ứng yêu cầu thời gian hệ thống - Mạng truyền thơng dự phịng RS-485 hai PLC Q2AS1-CPU hoạt động ổn định, đáp ứng yêu cầu tốc độ độ ổn định đặt - Truyền thông CC-link PLC Q2AS1-CPU biến tần hoạt động tốt, cài đặt tốc độ thông số biến tần từ PLC - Giao tiếp mơ hình HMI, cài đặt kiểm sốt thơng số cần thiết hệ thống từ HMI 6.1.2 Ưu điểm đề tài: - Hệ thống hoạt động hiệu quả, đạt độ xác cao - Tốc độ độ ổn định chuẩn truyền thông đạt yêu cầu - Hệ thống giao tiếp trực quan với người sử dụng thông qua giao diện HMI 6.1.3 Hạn chế đề tài: - Các chuẩn truyền thông không sử dụng cáp chuyên dụng nên tốc độ truyền khoảng cách truyền khơng tối ưu - Tính thẩm mỹ hệ thống không đánh giá cao 6.1.4 Những khó khăn gặp phải và hướng giải thực đề tài: Khó khăn: - Khó khăn trước tiếp xúc với PLC Mitsubishi phần mềm lập trình GX-Developer - Có tài liệu clip hướng dẫn truyền thơng lập trình PLC Q2AS1CPU mạng xã hội - Rất khó tìm kiếm linh kiện để thay linh kiện hư hỏng mơ hình MPS BỘ MƠN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 66 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Hướng giải quyết: - Đọc nhiều tài liệu dòng PLC Mitsubishi phần mềm lập trình, học hỏi video lập trình mạng - Tìm tài liệu đọc kĩ manual module liên quan đến hệ thống 6.2 Hướng phát triển đề tài: Do thời gian thực kiến thức nhóm cịn hạn chế nên đề tài chưa thể hết cơng dụng chuẩn truyền thơng CC-link Để áp dụng vào thực tế mơ hình cần phải cải thiện tốc độ khoảng cách truyền thông, tăng số trạm truyền thông mạng truyền thơng BỘ MƠN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU THAM KHẢO - Tài lệu mạng CC-Link tiếng việt - Tập lệnh PLC dòng Q đầy đủ - AJ71QC24N(-R2,R4) - User's Manual (Modem Function) - MITSUBISHI PLC,Q2A(S1),Q3A,Q4ACPU - User's Manual (Hardware) - CC-Link System Master/ Local Modlue Type AJ61QBT11/A1SJ61QBT11 User’s Manual - E-700 Manual BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN PHỤ LỤC PHỤ LỤC - Cam-bien-quang-Autonics-dong-BS5-Datasheet 28092017082140 1-DV1000-3000-4000 Cảm biến quang BS5-T2M-NPN Autonics-PR18-8DN-datasheet BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN ... ứng dụng mạng CC – Link để điều khiển cấu chấp hành truyền thông liệu PLC hãng Với hướng nghiên cứu này, nhóm chọn đề tài “ THI? ??T KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH DẠY HỌC MẠNG TRUYỀN THƠNG CC- LINK? ?? 1.2... chế độ truyền BỘ MƠN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 28 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN VÀ THI? ??T KẾ Khối thi? ??t bị đầu cuối: Kết nối cáp chuyên dụng CC- Link cho liên kết liệu Lưu ý thi? ??t bị đầu cuối sau kết nối bên mô- đun... cho truyền thơng CC- Link Hình 3.10:Sơ đồ nối dây truyền thông CC- Link 3.2.3 Module truyền thông AJ71QC24N-R4 Thơng qua Module AJ71QC24N-R4, liệu truyền PLC CPU thi? ??t bị khác thông qua chuẩn truyền