Thiết kế hệ thống điều khiển cho công nghệ bẻ đai sắt sử dụng s7 1500

PLC được sử dụng để điều khiển nhiều dây chuyền sản xuất lớn nhỏ. Hệ thống gập phôi tự động là một trong số những ứng dụng đó. Xuất phát từ những hệ thống thực tế và các nguồn tài liệu tham khảo, chúng em xin phép được trình bày những tìm hiểu của mình về hệ thống gập phôi tự động sử dụng PLC S71500 trong bài báo cáo dưới đây.

Đề tài : Thiết kế hệ thống điều khiển cho công nghệ bẻ đai sắt sử dụng PLC S7-1500 MỤC LỤC Nội dung LỜI CẢM ƠN .Error! Bookmark not defined LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG MÔ TẢ CÔNG NGHỆ, HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY 1.1 Sơ đồ công nghệ 1.2 Nguyên lý hoạt động CHƯƠNG SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ 2.1 Sơ đồ khối hệ thống 2.2 Liệt kê lựa chọn thiết bị CHƯƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG 13 3.1 Sơ đồ nguyên lý 13 3.2 Sơ đồ lắp ráp 14 CHƯƠNG MÔ PHỎNG HỆ THỐNG 15 4.1 Chương trình PLC 15 4.2 Mô phần mềm Festo Fluidsim 20 KẾT LUẬN 23 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 23 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ đồ cơng nghệ hệ thống gập phôi tự động Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý hoạt động xy lanh cảm biến Hình 2.1 Sơ đồ khối hệ thống Hình 2.2 Xy lanh B C Hình 2.3 Xy lanh kẹp A Hình 2.4 Van phân phối 5/3 Hình 2.5 Van phân phối 3/2 Hình 2.6 Plug Socket Hình 2.7 Cảm biến tiệm cận điện dung Hình 2.8 Bợ nguồn 24VDC 10 Hình 2.9 Aptomat 220VAC 10 Hình 2.10 Aptomat 24VDC 10 Hình 2.11 Relay Trung gian 11 Hình 2.12 PLC S7-1500 11 Hình 2.13 Nút bấm điều khiển 11 Hình 2.14 Nút dừng khẩn cấp 12 Hình 2.15 Đèn báo trạng thái 12 Hình 2.16 Nút gạt chuyển chế độ 12 Hình 2.17 Tủ điện 13 Hình 4.1 Chương trình Ladder hệ thống 17 Hình 4.2 Một số trạng thái mô 19 Hình 4.3 Phần mềm Festo Didactic EzOPC 20 Hình 4.4 Danh sách đầu vào/ra PLC 21 Hình 4.5 Mợt số hình ảnh mơ hệ thống 22 LỜI MỞ ĐẦU Nền công nghiệp giới đà phát triển ngày cao, vấn đề tự đợng điều khiển đặt lên hàng đầu trình nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ vào sản xuất Nó địi hỏi khả xử lý, mức đợ hồn hảo, xác hệ thống sản xuất ngày mợt cao hơn, để đáp ứng nhu cầu số lượng, chất lượng, thẩm mỹ ngày cao xã hợi Sự xuất máy tính vào năm đầu thập niên 60 hỗ trợ người làm việc hiệu nhiều lĩnh vực cơng nghiệp, nơng nghiệp, v.v… Với địi hỏi người, nhiều thiết bị, phần mềm chuyên dụng có tính ưu việt đời Mợt thiết bị PLC Với khả ứng dụng ưu điểm bật, PLC ngày thâm nhập sâu rộng vào công nghiệp sản xuất PLC sử dụng để điều khiển nhiều dây chuyền sản xuất lớn nhỏ Hệ thống gập phôi tự đợng mợt số ứng dụng Xuất phát từ hệ thống thực tế nguồn tài liệu tham khảo, chúng em xin phép trình bày tìm hiểu hệ thống gập phôi tự động sử dụng PLC S7-1500 báo cáo CHƯƠNG MÔ TẢ CÔNG NGHỆ, HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY 1.1 Sơ đồ cơng nghệ Ta có sơ đồ công nghệ sau: Hình 1.1 Sơ đồ công nghệ hệ thống gập phôi tự động Cơ cấu làm nhiệm vụ bẻ gập phơi hình vẽ trên, đó: - Cơ cấu A : Là pitton tự phục hồi thực việc kẹp giữ phôi cố định vào vị trí gập - Cơ cấu B : Là pitton gắn mợt cấu khí thực việc bẻ gập phôi lần thứ - Cơ cấu C : Là pitton tương tự cấu B, thực việc bẻ gập phôi lần thứ 1.2 Nguyên lý hoạt động Từ sơ đồ công nghệ cho ta tổng hợp sơ đồ điều khiển sau : Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý hoạt động xy lanh cảm biến Máy gập phôi sử dụng để bẻ gập phôi 90 độ lần Khi sản phẩm cấu trước đưa vào vị trí, cảm biến m phát tín hiệu báo phôi sẵn sàng Pitton A đặt thẳng đứng vng góc với phơi Cơ cấu dịch chuyển A làm cho Pitton A chuyển động xuống ( A+ thực ) tiếp xúc với tiếp điểm a0, đồng thời kẹp giữ chặt phôi Pitton B đặt vng góc với phơi Khi phơi kẹp ( a0 phát tín hiệu ), pitton B bắt đầu xuống ( B+ thực ) để gập phôi lần thứ Sau gập xong, pitton B tác động vào tiếp điểm b1 thơng báo q trình gập lần thứ kết thúc đưa pitton B lên ( B- thực ) Khi pitton B lên chạm vào tiếp điểm b0, pitton C đặt song song bên phải phôi thực sang trái để gập phôi lần thứ hai ( C+ thực ) Khi pitton C chạm vào tiếp điểm c1 thông báo gập xong lần 2, pitton C thu chạm tiếp điểm c0 Lúc pitton A nhả phôi tự thu Phôi đưa mợi cấu khác Q trình tiếp tục lặp lại cảm biến m tiếp tục phát có phơi sẵn sàng dừng lại có lệnh điều khiển dừng máy CHƯƠNG SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ 2.1 Sơ đồ khối hệ thống Hình 2.1 Sơ đồ khối hệ thống 2.2 Liệt kê lựa chọn thiết bị 2.2.1 Cấu trúc hệ thống truyền động khí nén Các thành phần hệ truyền đợng khí nén dù đơn giản hay phức tạp chia thành nhóm bản: o Nhóm cung cấp lượng gồm thiết bị cung cấp khơng khí nén, máy nén, bình chứa, bộ điều tiết áp suất, thiết bị xử lý khí nén ( bợ lọc, bợ sấy) o Nhóm phần tử nhập gồm van điều khiển hướng, chuyển mạch giới hạn, nút nhấn, cảm biến o Nhóm phần tử xử lý: van điều khiển hướng, phần tử logic o Nhóm phần tử điều khiển sau phần tử tác động Các phần tử hệ thống biểu diễn ký hiệu, ký hiệu thể chức phần tử Sự kết hợp phần tử khí nén theo logic thực chức điều khiển theo yêu cầu, tương ứng kết hợp ký hiệu phần tử tạo nên sơ đồ mạch hệ thống 2.2.2 Các ưu nhược điểm hệ thống truyền động khí nén: - - Ưu điểm o Khơng khí có sẵn tự nhiên khơng giới hạn số lượng o Khơng khí có ththể truruyền tải dễ dàng trorong đường ống khoảng cách truyền tải lớn o Khơng khí nén lưu trữ bình chứa lấy sử dụng cần thiết máy nén khơng cần làm việc liên tục Ngồi bình chứa di chuyển đến nhiều nơi có yêu cầu o Khơng khí nén tương đối nhạy cảm với dao động nhiệt độ Điều làm cho hoạt động hệ thống trở nên đáng tin cậy điều kiện làm việc khắc nghiệt o Khơng khí nén khơng bơi trtrơn khơng khí sạsạch, khơng khí nén khơng bơi trơn bị rị rỉ bợ phận đường ống không gây ô nhiễm Điều quan trọng hệ thống khí nén dùng thiết bị chế biến thực phẩm, thiết bị y tế o Khơng khí nén phương tiện làm việc với đáp ứng nhanh nên tốc độ làm việc thiết bị khí nén cao o Các thiết bị dụng cụ vận hành khí nén q trình ngừng quay khơng xảy hư hỏng Nhược điểm: o Khơng khí nén cần phải xử lý tốt, không bị bụi vào chất ngưng tụ khơng khí nén o Tốc đợ pitton xi lanh khí nén khơng phải ln số o Hệ thống khí nén có tính kinh tế làm việc hệ thống yêu cầu lực xác định Lực tác động phần tử tác động phụ thuộc lớn vào áp suất hành trình tốc đợ pittong o Khơng khí nén gây tiếng ồn lớn Tuy nhiên ngày vấn đề giải cách dễ dàng nhờ bộ giảm âm làm việc hiệu qủa o Phương tiện truyền tải không khí nén có gía thành tương đối cao Điều bù trừ với giá thiết bị khí nén khác rẻ đặc tính kỹ thuật cao 2.2.3 Lựa chọn thiết bị 2.2.3.1 Phần khí a) Chọn thiết bị chấp hành - Trong cấu truyền động, ta sử dụng xilanh hai chiều tác dụng Ta chọn xilanh khí nén hãng FESTO : • • • • • • • • • • - Nhãn hiệu: ADN-40-80-A-P-A Đường kính pittong: 40mm Hành trình: 80mm Phát vị trí: cảm biến tiệm cận Phạm vi áp suất : 0,6 – 10 bar Kiểu van kết nối : G1/8” Loại: Xilanh kép Hình 2.2 Xy lanh B C Lực kéo ( theo lý thuyết, áp suất bar ) : 686N Lực đẩy ( theo lý thuyết, áp suất bar ) : 754N Đường dẫn : https://www.landefeld.com/artikel/en/adn-40-80-a-p-a536298-compact-cyl-/OT-FESTO000123 Chọn xilanh kẹp định vị cho cấu kẹp ( hãng FESTO ): • • • • • • • Nhãn hiệu : AEN-32-25-I-P-A Đường kính : 32mm Hành trình : 25mm Áp suất hoạt động : – 10 bar Kiểu van kết nối : G1/8” Loại : Tự phục hồi Đường dẫn : Hình 2.3 Xy lanh kẹp A https://www.landefeld.com/artikel/en/iso-21287-cylinders-single-actingpiston-32-mm-stroke-25mm/SFSBS%2032/25?param_1=%5b%7b%22artnr%22%3a%22AEN% 2d32%2d25%2dI%2dP%2dA%22%2c%22typ%22%3a%22fremd%22 %7d%5d b) Chọn van phân phối - Ta cần chọn van phân phối có điều khiển khí nén Ta chọn van phân phối 5/3 cho xylanh gập : • Nhãn hiệu : VUVS-L20-P53E-MD-G18F7-1C1 • Điện áp điều khiển : 24VDC • Chức van: 5/3 • Đường kính van: 21mm • Áp suất hoạt đợng: 2.5 – 10 bar • Kiểu van kết nối (cả cửa): G1/8” • Tốc đợ dịng chảy tiêu chuẩn: 600l/p Hình 2.4 Van phân phối 5/3 • Đường dẫn : https://www.landefeld.com/artikel/en/vuvs-l20-p53e-mdg18-f7-1c1-575266-solenoid-valve/OTFESTO050628?param_1=%5b%7b%22artnr%22%3a%22VUVS%2dL2 0%2dP53E%2dMD%2dG18%2dF7%2d1C1%22%2c%22typ%22%3a% 22fremd%22%7d%5d - Van 3/2 cho module kẹp : • Nhãn hiệu : VUVS-L20-M32C-MD-G18F7-1C1 • Điện áp điều khiển : 24VDC • Chức van: 3/2 mono-stable • Đường kính van: 21mm • Áp suất hoạt đợng: 2.5 – 10 bar • Kiểu van kết nối (cả cửa): G1/8” Hình 2.5 Van phân phối 3/2 • Tốc đợ dịng chảy tiêu chuẩn: 700l/p • Đường dẫn : https://www.landefeld.com/artikel/en/vuvs-l20-m32c-md-g18-f7-1c1575274-solenoid-valve/OTFESTO050636?param_1=%5b%7b%22artnr%22%3a%22VUVS%2dL2 0%2dM32C%2dMD%2dG18%2dF7%2d1C1%22%2c%22typ%22%3a %22fremd%22%7d%5d - Ngồi ta chọn thêm ổ cắm cho c̣n coil van nêu sau (hãng Festo): • Nhãn hiệu : MSSD-EB (151687) • Đường dẫn : https://www.landefeld.de/artikel/en/mssd-eb151687-plug-socket/OT-FESTO009806 Hình 2.6 Plug Socket c) Chọn cảm biến Ta chọn cảm biến tiệm cận gắn vào đầu xilanh để phát vị trí pittong Ta chọn cảm biến hãng Schneider với thơng số: • Mã hiệu: XT118B1PAL2 • Kiểu : Cảm biến tiệm cận điện dung • Loại: PNP • Điện áp hoạt đợng: 24vdc Hình 2.7 Cảm biến tiệm cận điện dung • Đường dẫn : https://www.se.com/vn/vi/product/XT118B1PAL2/capacitive-sensor xt1 -cylindrical-m18 -brass -sn-5mm -cable-2m/ 2.2.3.2 Phần điều khiển a) Chọn bộ nguồn Ta chọn bộ nguồn Omron có thơng số : • Mã hiệu: S8FS-G30024CD • Điện áp vào: 110 – 240 VAC • Điện áp ra: 24VDC • Quạt tản nhiệt: Có • Cơng suất định mức: 300W • Đường dẫn : https://codienhaiau.com/product/bo-nguonomron-s8fs-g30024cd/ Hình 2.8 Bộ nguồn 24VDC b) Chọn thiết bị bảo vệ - Chọn aptomat cho đường dây 220VAC có thơng số sau: • • • • - Mã hiệu: NV30-CS 3P Số cặp cực: Dòng điện định mức: 30 Amps Đường dẫn : https://dtech.vn/aptomat-chonggiat-elcb-nv30-cs-3p-30a-30ma-mitsubishi-p777.htm Hình 2.9 Aptomat 220VAC Chọn aptomat ABB cho đường 24VDC có thơng số sau: • • • • Mã hiệu: S201U-Z5 Số cặp cực: Dòng điện định mức: 5Amps Đường dẫn : https://www.galco.com/buy/ABB/S201U-Z5 c) Chọn relay trung gian Hình 2.10 Aptomat 24VDC - Ta chọn relay trung gian hãng Omron có thơng số sau: • Mã hiệu : MY4IN-GS • Loại: form C ( 4PDT – Pole Double Throw) • Điện áp hoạt đợng: 24VDC • Dòng điện định mức : 6A Hình 2.11 Relay Trung gian • Đường dẫn: https://industrial.omron.eu/en/products/MY4IN-GS-100-110VDC - Đế chân cho relay : • Nhãn hiệu : PYFZ-08-E • Điện áp định mức: 10A • Đường dẫn: https://www.mouser.vn/ProductDetail/Omron-Automationand-Safety/PYFZ-08E?qs=Zz7%252BYVVL6bFZ1nZAQ9aVCQ%3D%3D&gclid=CjwKC AiA8ov_BRAoEiwAOZogwdZwIZqgPvibSO6z_LCMNKTH1JWxp0Wj3yu2le2BLeN5l6QP1ZYLxoC9-IQAvD_BwE d) Chọn PLC Ta chọn PLC S7-1500 hãng Siiemens có thơng số sau: • Nhãn hiệu: 6ES7511-1CK00-0AB0 • Bợ nhớ: 175KB bợ nhớ chương trình 1MB bợ nhớ liệu • Số đầu vào/ra: 16 DI, 16 DO, 5AI, 2AO • Đường dẫn: https://vattutinthanh.com/sanpham/siemens-6ES7511-1CK00-0AB0/ Hình 2.12 PLC S7-1500 e) Chọn nút bấm đèn hiển thị - Ta chọn nút nhấn nhả hãng Siemens có thơng số sau : • • • • Nhãn hiệu : 3SB3500-0AA42 (3SB3 Series) Đường kính : 22mm Loại: Trịn, nhấn nhả Đường dẫn: https://my.rsonline.com/web/p/push-buttonheads/7429956/ Hình 2.13 Nút bấm điều khiển - Chọn nút dừng khẩn cấp hãng Schneider: • • • • • Nhãn hiệu : XAL K178E Đường kính : 22mm Loại: Trịn, vặn để nhả Số kết nối : 1NO + 1NC Đường dẫn: Hình 2.14 Nút dừng khẩn cấp https://www.se.com/ww/en/product/XALK178E/control-station%2Cplastic%2C-yellow%2C-1-red-mushroom-head-push-button%C3%B840%2C-emergency-stop-turn-to-release%2C-1no-%2B-1nc%2C-unmarked/ - Chọn đèn đèn hiển thị ABB có thơng số: • • • • • Nhãn hiệu : CL-100C (vỏ đèn) Đường kính : 22mm Bóng đèn : KA2-2022 Điện áp tối đa : 230VAC Đường dẫn : Hình 2.15 Đèn báo trạng thái https://www.electricautomationnetwork.com/en/abb/ka2-2022-led-bulbabb-ka2-2022-1sfa616921r2022 ( Đèn) https://new.abb.com/products/hu/1SFA619402R1008/pilot-light-cl-100c ( Vỏ đèn ) - Chọn phím chuyển chế đợ Auto-Manual có thơng số: • • • • Nhãn hiệu : M2SS3-10B Đường kính : 30mm Loại: núm vặn, vị trí Đường dẫn: Hình 2.16 Nút gạt chuyển chế độ https://new.abb.com/products/1SFA611202H1006/m2ss3-10b-selectorswitch f) Chọn tủ Ta chọn tủ hãng Nito có thơng số: • Nhãn hiệu : RA30-45 • Kích thước RxDxC: 400x500x282 (mm) • Loại: Cửa đơn • Đường dẫn: Hình 2.17 Tủ điện https://ntec.nito.co.jp/content/ppreview.html?code=C683-C614-C594S2277 CHƯƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG 3.1 Sơ đồ nguyên lý Sơ đồ nguyên lý hệ thống vẽ phần mềm AutoCad Electrical 2021, bao gồm vẽ thể sau: 3.2 Sơ đồ lắp ráp Sơ đồ lắp ráp tủ điện hệ thống bao gồm vẽ, thể sau: CHƯƠNG MÔ PHỎNG HỆ THỐNG 4.1 Chương trình PLC Chương trình điều khiển PLC hệ thống gập phôi thể ngôn ngữ Ladder thông qua phần mềm Tia Portal V15.1 sau: Hình 4.1 Chương trình Ladder hệ thống Một số trạng thái mô hệ thống sử dụng phần mềm TiaPortal V15.1 PLCSIM V15.1 Hình 4.2 Một số trạng thái mô 4.2 Mô phần mềm Festo Fluidsim Ta mơ q trình chuyển đợng xilanh điều khiển PLC thông qua phần mềm Festo Fluidsim Pneumatic-Hydraulic 4.2 Đây phần mềm chun mơ cấu thủy lực khí nén Tải cài đặt đường dẫn : https://www.ebookbkmt.com/2018/11/link-download-festo-fluidsim-pneumatic.html Để kết nối chương trình điều khiển từ phần mềm TiaPortal V15.1, ta cần thêm phần mềm trung gian có tên Festo Didactic EzOPC hãng Festo Phần mềm tải trực tiếp từ trang chủ Festo : https://www.festo-didactic.com/us-en/links-anddownloads/software/software-licences-trialversion/ezopc.htm?fbid=dXMuZW4uNTc5LjE3LjMyLjgyNS42MTAy Hình 4.3 Phần mềm Festo Didactic EzOPC Sau kết nối thành cơng, ta sử dụng phần mềm PLCSIM V15 để gửi tín hiệu điều khiển đến khối FluidSIM In FluidSIM Out phần mềm Festo Fluidsim Từ ta sử dụng linh kiện xilanh, van phân phối, cuộn coil v.v… có sẵn phần mềm để xây dựng mạch mô Do phần mềm hỗ trợ PLC S7-300 nên em xin thay PLC S7-1500 thành PLC S7-300, chương trình thiết lập khác giữ nguyên Sau thử nghiệm, tín hiệu điều khiển cho kết xác, một số trạng thái xilanh tương ứng với trạng thái khác hệ thống: Hình 4.4 Danh sách đầu vào/ra PLC Hình 4.5 Một số hình ảnh mô hệ thống KẾT LUẬN Thơng qua q trình tìm hiểu mô lại hệ thống bẻ gập phôi tự động sử dụng PLC S7-1500 trên, em thu thập thêm cho nhiều kiến thức vơ hữu ích sử dụng tài liệu thiết bị hãng, lựa chọn thiết bị, thiết kế mô một tủ điện hoàn chỉnh, sử dụng phần mềm AutoCad Electrical, TiaPortal Tuy nhiên trình đợ chun mơn cịn hạn chế nên báo cáo thực tập kĩ thuật khơng thể tránh khỏi thiếu sót, cách trình bày chưa khoa học, ngắn gọn, em mong thầy bạn giúp đỡ để em học hỏi thêm hoàn thiện Qua thời gian làm việc tích cực, nói chương trình em viết hoạt đợng xác đề tài đáp ứng yêu cầu đề DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1].Tài liệu tham khảo TS Nguyễn Trí Cường cung cấp [2].https://www.festo.com/cms/en-vn_vn/index.htm [3].https://www.mitsubishielectric.com/fa/download/cad/lvd/lvcb/acb/index.html [5].https://www.omron.com.vn/ [4].https://www.se.com/vn/vi/ [6].https://ntec.nito.co.jp/ [7].https://www.landefeld.com/en [8].https://www.siemens.com/global/en.html [9] Datasheets 6ES75111CK000AB0, ADN_EN, e1_3_1_csm1051923 [10] The Pneubook VTUS-G_EN, my-gs_j196- ... báo cáo CHƯƠNG MÔ TẢ CÔNG NGHỆ, HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY 1.1 Sơ đồ công nghệ Ta có sơ đồ cơng nghệ sau: Hình 1.1 Sơ đồ công nghệ hệ thống gập phôi tự động Cơ cấu làm nhiệm vụ bẻ gập phơi hình vẽ trên,... lại có lệnh điều khiển dừng máy CHƯƠNG SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ 2.1 Sơ đồ khối hệ thống Hình 2.1 Sơ đồ khối hệ thống 2.2 Liệt kê lựa chọn thiết bị 2.2.1 Cấu trúc hệ thống truyền... thái khác hệ thống: Hình 4.4 Danh sách đầu vào/ra PLC Hình 4.5 Một số hình ảnh mô hệ thống KẾT LUẬN Thơng qua q trình tìm hiểu mô lại hệ thống bẻ gập phôi tự động sử dụng PLC S7- 1500 trên,