Lập trình ứng dụng hệ thống tự động hoá sản xuất với plc melsec iq r series

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN 0o0 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: LẬP TRÌNH ỨNG DỤNG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT VỚI PLC MELSEC IQ-R Series GVHD : NGUYỄN ANH TUẤN LỚP : DHDKTD10A SVTH : NGUYỄN TIẾN DŨNG MSSV : 14019361 Tp.HCM, ngày tháng năm 2018 Khóa luận tốt nghiệp SV : Nguyễn Tiến Dũng GIẤY ĐĂNG KÝ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP HỌ VÀ TÊN SINH VIÊN: NGUYỄN TIẾN DŨNG MSSV:14019361 LỚP: DHĐKTĐ10A Đã đăng ký với giảng viên giảng viên đồng ý hướng dẫn khóa luận tốt nghiệp với tên đề tài là: LẬP TRÌNH ỨNG DỤNG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HĨA SẢN XUẤT VỚI PLC MELSEC IQ-R Series Phần bổ sung dành cho sinh viên làm KLTN có mơ hình Sinh viên xin đăng ký làm khóa luận tốt nghiệp có mơ hình tự chịu chi phí để thực mơ hình Ngày tháng năm 2018 Sinh viên ký ghi rõ họ tên Ngày i tháng năm 2018 Giảng viên Khóa luận tốt nghiệp SV : Nguyễn Tiến Dũng NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Tp.Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2018 Giáo viên hướng dẫn ii Khóa luận tốt nghiệp SV : Nguyễn Tiến Dũng NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG PHẢN BIỆN Tp.Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2018 TM.Hội đồng phản biện iii Khóa luận tốt nghiệp SV : Nguyễn Tiến Dũng Mục lục NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ii NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG PHẢN BIỆN iii DANH MỤC HÌNH vi DANH MỤC BẢNG viii LỜI MỞ ĐẦU ix CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1 Đặt vấn đề Mục tiêu đề tài Mô tả hoạt động trạm Phương pháp nghiêm cứu 4.1 Phương pháp thừa kế 4.2 Phương pháp thực nghiệm kiểm chứng Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG MƠ HÌNH 2.1 Thiết bị điều khiển PLC MELSEC iQ-R 2.1.1 Giới thiệu sê ri PLC MELSEC iQ-R 2.1.2 Các Mô đun sử dụng 2.1.3 Lập trình Cơng cụ lập trình 50 2.2 Thiết bị điện 54 2.2.1 Bộ nguồn 54 2.2.2 Các thiết bị đóng ngắt, thiết bị bảo vệ kết nối vào 54 2.2.3 Nút nhấn công tắc 56 2.3 Các loại cảm biến 56 2.3.1 Khái niệm cảm biến 56 2.3.2 Cảm biến từ piston 57 iv Khóa luận tốt nghiệp SV : Nguyễn Tiến Dũng 2.3.3 Cảm biến quang khuếch tán 57 2.3.4 Cơng tắc hành trình 57 2.3.5 Sơ đồ đấu dây cảm biến với tải 58 2.4 Động 58 2.4.1 Động pha 58 2.4.2 Động pha 59 2.5 Thiết bị khí nén 60 2.5.1 Piston khí nén 60 2.5.2 Valve ống khí nén 60 2.6 Biến tần 61 2.6.1 Chức 61 2.6.2 Nguyên lý hoạt động 61 2.6.2 Biến tần Mitsubishi FR-E520s 64 2.7 Encoder 67 2.7.1 Khái niệm 67 2.7.2 Encoder omrom E6B2 – CWZ6C 68 2.7.3 Thiết Lập Mạng Truyền Thông 68 CHƯƠNG 77 THIẾT KẾ MƠ HÌNH THỰC TẾ TRẠM XỬ LÝ PHƠI 77 3.1 Trạm xử lí phơi 77 3.1.1 Bảng thiết bị trạm 78 3.1.2 Lập trình 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO 89 LỜI CẢM ƠN 90 v Khóa luận tốt nghiệp SV : Nguyễn Tiến Dũng DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 : Ưu điểm iQ-R Hình 2.2 : Mơ đun iQ-R R04ENCPU Hình 2.4 : Mơ đun Input RX42C4 15 Hình 2.6 : Mô đun Output RY42NT2P 18 Hình 2.8 : Mơ đun đếm xung tốc độ cao RD62P2 20 Hình 2.9 : Kết nối Encoder với Mô đun đếm xung tốc độ cao 23 Hình 2.10 : Linear counter 24 Hình 2.11 : Ring counter function 25 Hình 2.12 : Mơ đun R60AD4 29 Hình 2.13 : Đấu dây cho mơ đun R60AD4 33 Hình 2.14 : Mơ đun R60DA4 34 Hình 2.15 : Sơ đồ đấu dây cho mô đun R60DA4 38 Hình 2.16 : Dùng truyền thông công nghiệp 39 Hình 2.17 : Mơ đun truyền thơng RJ71EN71 CCIEC 41 Hình 2.18 : Mô đun truyền thông RJ61BT11 43 Hình 2.19 : Biểu diễn đường truyền liệu truyền thông CC-link 48 Hình 2.20 : Mơ đun cấp nguồn 49 Hình 2.21 : Main base unit 50 Hình 2.24 : Bộ nguồn Melsec FX-20PSU 54 Hình 2.25 : Circuit Breaker 54 Hình 2.26 : Relay 55 Hình 2.27 : Kết nối vảo 55 Hình 2.28 : Cơng tắc nút nhấn 56 Hình 2.32 : Sơ đồ đấu dây cảm biến PNP 58 Hình 2.33 : Động pha 59 Hình 2.34 : Động pha 59 Hình 2.36 : Van 60 Hình 2.37 : Ống khí 61 vi Khóa luận tốt nghiệp SV : Nguyễn Tiến Dũng Hình 2.42 : Biến Tần FR-E520S 64 Hình 2.43 : Sơ đồ kết nối biến tần FR-E500 65 Hình 2.53 : Encoder omrom E6B2 – CWZ6C 68 Hình 3.1 : Kết cấu khí trạm Xử Lý phôi 76 Hình 3.2 : Mơ hình thực tế trạm 77 Hình 3.3 : Sơ đồ kết nối khí trạm 82 Hình 3.4 : Lưu đồ giải thuật trạm 84 vii Khóa luận tốt nghiệp SV : Nguyễn Tiến Dũng DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 : Miêu tả CPU R04ENCPU Bảng 2.2 : Thông số kỹ thuật R04ENCPU 11 Bảng 2.3 : Miêu tả Module Input RX42C4 16 Bảng 2.4 : Thông số kỹ thuật Module Input Rx42C4 17 Bảng 2.5 : Cài đặt thời gian đáp ứng ngõ vào 17 Bảng 2.6 : Thông số kỹ thuật Module Output RY42NT2P 19 Bảng 2.7 : Miêu tả Module RD62P2 21 Bảng 2.8 : Thông số kỹ thuật Module RD62P2 23 Bảng 2.9 : Sơ đồ chân đấu dây Module RD62P2 28 Bảng 2.10 : Miêu tả Module RD60AD4 30 Bảng 2.11 : Thông số kỹ thuật Module R60AD4 32 Bảng 2.12 : Miêu tả Module R60DA4 35 Bảng 2.13 : Thông số kỹ thuật R60DA4 37 Bảng 2.14 : Các loại mạng truyền thông công nghiệp 40 Bảng 2.15 : Phương pháp truyền thông 40 Bảng 2.16 : Miêu tả Module RJ71EN71 CCIEC 41 Bảng 2.17 : Thông số phần cứng Module RJ71EN71 CCIEC 42 Bảng 2.18 : Miêu tả Module RJ61BT11 45 Bảng 2.19 : Thông số kỹ thuật Module RJ61BT11 47 Bảng 2.20 : Thông số kỹ thuật Module ngòn R62P 49 Bảng 2.23 : Nút nhấn biến tần 66 Bảng 3.1 : Liệt kê thiết bị trạm 79 Bảng 3.2 : Địa I/O PLC trạm 81 viii Khóa luận tốt nghiệp SV : Nguyễn Tiến Dũng LỜI MỞ ĐẦU Hiện tiến khoa học kỹ thuật giới diễn nhanh chóng, với đời hàng loạt sản phẩm ứng dụng thành tựu khoa học Đặc biệt năm gần kĩ thuật điển khiển phát triễn mạnh mẽ, có nhiều cơng nghệ điều khiển đời để thay cho công nghệ lỗi thời Nhằm đáp ứng nhu cầu đổi đó, Mitsubishi Electric cho đời sản phẩm vào năm 2014 MELSEC iQ-R series điều khiển hệ mang tính mạng mới, mở kỹ nguyên tự động hóa hệ thống điều khiển có quy mơ trung bình lớn MECLSEC iQ-R phát triễn dựa vấn đề mà khách hàng phải đối mặt thay đổi hợp lý lĩnh vực : Năng suất, Kỹ thuật, Bảo trì, Chất lượng, Kết nối, Bảo mật, Tương thích Mitsubishi electric giải vấn đề : Giảm TCO ( tổng chi phí ), Tăng độ tin cậy, Tái sử dụng sản phẩm trước Trong trường đại học, cao đẳng đưa thiết bị đại có khả điều khiển vào giảng dạy Một loại thiết bị có ứng dụng mạnh mẽ đảm bảo độ tin cậy cao hệ thống điều khiển tự động PLC Trước trường Đại học Cơng Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh có giảng dạy dịng Mitsubishi trước FX1N hay FX3U… Với đề tài “ Lập trình ứng dụng hệ thống tự động hóa sản xuất với PLC MELSEC iQ-R ”, chúng em tiếp xúc với dòng điều khiển tự động PLC Mitsubishi electric Sau trình học tập rèn luyện nghiên cứu trường chúng em tích lũy số kiến thức đễ thực đề tài Cùng với hướng dẫn tận tình thầy Nguyễn Anh Tuấn thầy cô giáo khoa bạn sinh viên khóa, đến em hoàn thành đề tài ix Khóa luận tốt nghiệp SV : Nguyễn Tiến Dũng Hình 0-9 Topo dạng Topo dạng vịng : Cấu hình mạng có độ tin cao Mạng cấu hình dạng vịng, Lỗi đấu dây lỗi trạm có khả ảnh hưởng đến tồn mạng Hình 0-10 Topo dạng vịng 76 Khóa luận tốt nghiệp SV : Nguyễn Tiến Dũng CHƯƠNG THIẾT KẾ MƠ HÌNH THỰC TẾ TRẠM XỬ LÝ PHƠI 3.1 Trạm xử lí phơi Kết cấu khí : Kết cấu khí thể vị trí bố trí cảm biến, nút nhấn, PLC , động băng tải, piston khí nén … Hình 3.1: Kết cấu khí trạm Xử Lý phơi 77 Khóa luận tốt nghiệp SV : Nguyễn Tiến Dũng Mơ hình thực tế : Mơ hình thực tế thể vị trí bố trí thực cảm biến, nút nhấn, PLC ,động băng tải,piston khí nén … Hình 3.2 Mơ hình thực tế trạm 3.1.1 Bảng thiết bị trạm Bảng liệt kê thiết bị STT Tên thiết bị Thông số kỹ thuật PLC Mitsubishi IQ-R  POWER R62P + NGUỒN CẤP 220VAC  R04ENCPU  RX42C4 + 64 Ngõ vào 24VDC  RY42NR2P 78 Khóa luận tốt nghiệp SV : Nguyễn Tiến Dũng + 64 Ngõ 24VDC  RD62P2  R60DA4  R60AD4  RJ61BT11 Biến tần FR-E520S-0.75W  Công suất:0.75W  Ngõ ra: 12.3A  Nguồn: 1Pha AC200-240V 50-60Hz  Ngõ ra:5A max, 3Pha AC200-240V 0.2-400Hz Bộ nguồn Melsec FX-  Ngõ vào : 220V 20PSU 24VDC  Ngõ ra: 24VDC Động  Nguồn: 220VAC,0.15-0.13A REVERSIBLE2RK6GN –  Công suất: 6W C  Tần số hoạt động: 50/60Hz  Tốc độ định mức: 1300/1600 vòng/phút Cảm biến quang omron  Nguồn cấp: 5-24VDC EE-SPY412  Dòng tiêu thụ: 15-50 Max  Ngõ ra: NPN, light on Van điện từ AirTAC Loại van 5/2 không trì, lưu chất khí Áp suất hoạt động: 1.5-8 bar 79 Khóa luận tốt nghiệp SV : Nguyễn Tiến Dũng Encoder Omron E6B27 5-24VDC,360 xung, pha CWZ6C Cảm biến từ 20-30VDC, Loại NPN Bảng 3.1 : Liệt kê thiết bị trạm 80 Khóa luận tốt nghiệp SV : Nguyễn Tiến Dũng 3.1.2 Lập trình Bảng I/O I/O MIÊU TẢ X04 Cảm biến có hàng X05 Cảm biến cuối bằn tải X06 Cảm biến tay gắp X07 Cảm biến tay gắp X08,X09,X0A Cảm biến vị trí tay gắp X0B Cảm biến hành trình Piston vào X0C Cảm biến hành trình Piston X0D Cảm biến hành trình Piston X17 START X18 STOP Y00 STF tay qua trái Y01 STR tay qua phải Y02 Tốc độ RH (cao) biến tần Y03 Tốc độ RM (trung bình) biến tần Y04 Tốc độ RL (thấp) biến tần Y05 Mở tay gắp Y06 Tay gắp xuống Y07 Tay gắp quay Y08 Piston gia công Y09 Băng tải 81 Khóa luận tốt nghiệp SV : Nguyễn Tiến Dũng Y0B LAMP ON Y0C LAMP OFF Bảng 3.2 : Địa I/O PLC trạm 82 Khóa luận tốt nghiệp SV : Nguyễn Tiến Dũng Sơ đồ đấu dây tồn hệ thống Hình 3.3 : Sơ đồ kết nối khí trạm 83 Khóa luận tốt nghiệp SV : Nguyễn Tiến Dũng Nguyên lí hoạt động Khi Start đèn xanh sáng PLC hoạt động động quay phải Y01 hoạt động đưa tay gắp qua phải, quay vị trí cảm biến tay gắp X08 Khi cảm biến X04 có điện băng tải hoạt động, phôi vận chuyển băng tải Y09 đến đến cảm biến X05 có điện băng tải dừng lại, tay kẹp nhả ra, sau thời gian cánh tay gắp Y06 đưa xuống đến cảm biến X06 có điện kẹp phơi lên lại gặp cảm biến X07 tay gắp có điện, động quay trái Y00 hoạt động đưa tay gắp qua trái Khi động quay trái Y00 gặp cảm biến vị trí tay gắp X09 dừng lại, tay gắp đưa phôi xuống Y06, kẹp Y05 nhả phôi sau tay gắp lên Khi tay gắp lên hết lúc Piston gia công Y08 đẩy sau thời gian thu về, đồng thời tay gắp Y06 đưa xuống kẹp phôi lên Khi tay gắp lên hết, động quay trái hoạt động đưa tay gắp qua trái đến cảm biến vị trí tay gắp X0A động quay trái Y00 dừng lại Và cấu xoay Y07 hoạt động xoay phôi cho với kết cấu khay, tay gắp đưa hàng xuống nhả hàng, sau tay gắp lên, cấu quay động quay phải Y01 hoạt động đưa tay gắp quay lại vị trí X08 ban đầu Quá trình lặp lại Khi nhấn STOP đèn đỏ sáng chu trình hệ thống ngừng hoạt động 84 Khóa luận tốt nghiệp SV : Nguyễn Tiến Dũng Lưu đồ giải thuật chương trình Hình 3.4 : Lưu đồ giải thuật trạm 85 Khóa luận tốt nghiệp SV : Nguyễn Tiến Dũng Chương trình 86 Khóa luận tốt nghiệp SV : Nguyễn Tiến Dũng Function Block: 87 Khóa luận tốt nghiệp SV : Nguyễn Tiến Dũng Cài đặt cấu hình CC-IEF: + Chọn Module Parameter (CCLink-IE Field) Module Information + Chọn Network Configuration Basic Setting + Chọn thêm Module RJ71EN 71 làm trạm Local Station kết nối với Master Station (trạm trạm chủ, kết nối với trạm tớ số 3) + Trong Link Refresh Setting, cài đặt lại địa đầu cuối cho Link Side CPU Side 88 Khóa luận tốt nghiệp SV : Nguyễn Tiến Dũng TÀI LIỆU THAM KHẢO - MELSEC iQ-R CPU Module User’s Manual - MELSEC iQ-R Channel Isolated Analog-Digital Converter Module User’s Manual ( Startup) - MELSEC iQ-R Channel Isolated Analog-Digital Converter Module User’s Manual ( Application) - MELSEC iQ-R Channel Isolated Digital- Analog Converter Module User’s Manual ( Startup) - MELSEC iQ-R Channel Isolated Digital- Analog Converter Module User’s Manual ( Application) - MELSEC iQ-R Module Configuration Manual - MELSEC iQ-R High-Speed Counter Module User’s Manual ( Startup) - MELSEC iQ-R High-Speed Counter Module User’s Manual ( Application) - MELSEC iQ-R I/O Module User’s Manual - MELSEC iQ-R Enthernet/CC-Link IE User’s Manual - MELSEC iQ-R Series iQ Platform-compatible PAC - Giáo trình thiết bị hệ thống tự động hóa Đại Học Cơng Nghiệp TP.HCM - Giáo trình lập trình plc mitsubishi Đại Học Công Nghiệp TP.HCM - Autodesk AutoCAD Electrical 2016 Basic Tutorials - http://www.mitsubishielectric.com/fa/products/cnt/plcr/items/index.html 89 Khóa luận tốt nghiệp SV : Nguyễn Tiến Dũng - LỜI CẢM ƠN - Em xin chân thành cảm ơn Thầy Nguyễn Anh Tuấn tận tình dạy hướng dẫn em hồn thành đề tài - Em xin chân thành cảm ơn trường Đại Học Công Nghiệp TPHCM khoa Công Nghệ Điện tạo điều kiện cho em học tập - Do thời gian nghiên cứu có hạn nên khơng thể tránh khỏi sai sót, em mong nhận góp ý, dẫn thêm thầy cô để đề tài em hoàn thiện hơn, đáp ứng đầy đủ mục tiêu đặt - Em xin chân thành cảm ơn ! - 90 ... “ Lập trình ứng dụng hệ thống tự động hóa sản xuất với PLC MELSEC iQ- R ”, chúng em tiếp xúc với dòng điều khiển tự động PLC Mitsubishi electric Sau trình học tập r? ?n luyện nghiên cứu trường chúng... vượt trội Ở hệ thống tự động có quy mơ vừa lớn PLC sử dụng làm thiết bị điều khiển cho toàn hệ thống Với đề tài ứng dụng PLC iQ- R vào tự động hóa, đề tài mới, đầu ứng dụng PLC iQ- R vào sản xuất, ... khả ứng dụng r? ??ng r? ?i tương lai Vì nhóm định thực đề tài ? ?Lập trình ứng dụng hệ thống tự động hóa sản xuất với PLC MELSEC iQ- R? ?? Mục tiêu đề tài Mục tiêu đạt sau hồn thành đề tài: Áp dụng quy trình