Báo cáo thực tập Robot HCMUTE

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO □□&□□ BÁO CÁO THỰC TẬP BỘ MƠN THỰC TẬP CẢM BIẾN VÀ TRÍ TUỆ NHÂN TẠO GVHD: TS Nguyễn Phước Thọ SVTH: Võ Duy Cảnh (MSSV: 18146084) Trần Văn Trọng Trần Như Tiến Thành phố Hồ Chí Minh, 10 Tháng năm 2021 MỤC LỤC Miêu tả dây chuyền sản xuất NGK quy trình trạm dây truyền sản xuất • Dây chuyền sản xuất nước giải khát: - Cấp phôi : phôi chai nhựa trượt ray để chuẩn bị vào quy trình tạo hình chai nhựa - Thổi chai : phôi chai tay gắp đưa vào máy thổi khn để tạo hình - Cấp chai: Các chai đẩy băng chuyền - Xúc rửa : Nước đưa vào vào chai với lực vừa đủ để không làm hỏng biến dạng chai tháo bỏ nước chai để qua cơng đoạn - Chiết rót, đóng nắp : nước giải khát bơm vào chai qua ống bơm đến mức định nắp đóng lại nhờ qua tay kẹp tay vặn máy Công đoạn chai di chuyển qua hệ thống xử lí ảnh để đánh giá dung tích chai xem đạt đủ tiêu chuẩn hay chưa - Cấp chai vào hộp: sau đóng nắp, chai đưa vào hộp để vận chuyển vào trạm đóng hộp - Đóng hộp: hệ thống máy nhận hộp từ trạm vận chuyển đưa vào bang chuyền đóng hộp dán băng keo cho hộp • Quy trình trạm số dây chuyền sản xuất: Điều chỉnh tốc độ hoạt động băng tải hình (numerical input) Cấp phôi vào băng chuyền Nhấn On (motor) hình cảm ứng HMI kết hợp phơi chạm cảm biến hồng ngoại (I1.1) để băng tải chạy, đèn Run sáng, bấm Stop băng tải ngừng đèn Run tắt Băng tải chạy đến cuối hành trình , phôi chạm cảm biết điện dung, xilanh1 chặn phôi sau, xi_lanh 2, xi-lanh đẩy phôi xa cảm biến điện dung Phôi chuyển qua trạm kế tiếp, cảm biến điện dung mức , hai xy-lanh Thông số kỹ thuật 2.1 PLC Siemens S7-1200 2.1.1 Giới thiệu S7-1200 đời năm 2009 dùng để thay dần cho S7-200 So với S7-200 S71200 có tính trội S7-1200 thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp, tập lệnh mạnh giúp giải pháp hoàn hảo cho ứng dụng sử dụng với S7-1200 S7-1200 cung cấp cổng PROFINET, hỗ trợ chuẩn Ethernet TCP/IP PLC S7 1200 hãng Siemens có giao diện truyền thơng mạnh mẽ đáp ứng tiêu chuẩn cao truyền thông công nghiệp đầy đủ tính cơng nghệ mạnh mẽ tích hợp sẵn làm cho trở thành giải pháp tự động hóa hồn chỉnh tồn diện Hình: Sự khác biệt PLc S7-200 PLC S7-1200 siemens 2.1.2 Cấu tạo Các thành phần PLC S7-1200 bao gồm: – điều khiển nhỏ gọn với phân loại phiên khác giống điều khiển AC, RELAY DC phạm vi rộng – mạch tương tự số mở rộng ngõ vào/ra trực tiếp CPU làm giảm chi phí sản phẩm – 13 module tín hiệu số tương tự khác bao gồm (module SM SB) – module giao tiếp RS232/RS485 để giao tiếp thông qua kết nối PTP – Bổ sung cổng Ethernet – Module nguồn PS 1207 ổn định, dòng điện áp 115/230 VAC điện áp 24 VDC Hình 1: Cấu tạo điều khiển Siemens CPU S7-1200 2.1.3 Các tính bật + Cổng truyền thơng Profinet (Ethernet) tích hợp sẵn: Dùng để kết nối máy tính, với hình HMI hay truyền thơng PLC-PLC Dùng kết nối với thiết bị khác có hỗ trợ chuẩn Ethernet mở Đầu nối RJ45 với tính tự động chuyển đổi đấu chéo Tốc độ truyền 10/100 Mbits/s Hỗ trợ 16 kết nối ethernet TCP/IP, ISO on TCP, S7 protocol + Các tính đo lường, điều khiển vị trí, điều khiển q trình: đếm tốc độ cao (high speed counter) dùng cho ứng dụng đếm đo lường, có đếm 100kHz đếm 30kHz ngõ PTO 100kHz để điều khiển tốc độ vị trí động bước hay lái servo (servo drive) Ngõ điều rộng xung PWM, điều khiển tốc độ động cơ, vị trí valve, hay điều khiển nhiệt độ… 16 điều khiển PID với tính tự động xác định thơng số điểu khiển (autotune functionality) + Thiết kế linh hoạt: Mở rộng tín hiệu vào/ra board tín hiệu mở rộng (signal board), gắn trực tiếp phía trước CPU, giúp mở rộng tín hiệu vào/ra mà khơng thay đổi kích thước hệ điều khiển Mỗi CPU kết nối tối đa module mở rộng tín hiệu vào/ra Ngõ vào analog 0-10V tích hợp CPU module truyền thơng kết nối vào CPU mở rộng khả truyền thông, vd module RS232 hay RS485 Card nhớ SIMATIC, dùng cần rộng nhớ cho CPU, copy chương trình ứng dụng hay cập nhật firmware Chẩn đốn lỗi online / offline 2.1.4 Lập trình , giao tiếp, ưng dụng Lập trình Phần mềm dùng để lập trình cho S7-1200 Step7 Basic Step7 Basic hỗ trợ ba ngơn ngữ lập trình FBD, LAD SCL Phần mềm tích hợp TIA Portal 11 Siemens Giao tiếp Cấu hình giao tiếp PLC S7-1200 S7-1200 hỗ trợ kết nối Profibus kết nối PTP (point to point) Giao tiếp PROFINET với: – Các thiết bị lập trình – Thiết bị HMI – Các điều khiển SIMATIC khác Hỗ trợ giao thức kết nối: – TCP/IP – SIO-on-TCP – Giao tiếp với S7 Ứng dụng PLC Siemens S7-1200 Ứng dụng công nghiệp dân dụng như: – Hệ thống băng tải – Điều khiển đèn chiếu sáng – Điều khiển bơm cao áp – Máy đóng gói – Máy in – Máy dệt – Máy trộn v.v… 2.2 HMI Samkoon SK-070AE HMI từ viết tắt Human-Machine-Interface, nghĩa thiết bị giao tiếp người điều hành máy móc thiết bị Nói cách xác, cách mà người “giao tiếp” với máy móc qua hình giao diện HMI Hình: HMI Samkoon SK-070AE 2.2.1 Thơng số kỹ thuật i Hiển thị – Kích thước hiển thị: inch TFT – Độ phân giải (WxH dots): 800×480 – Độ sáng (cd/m2): 450 – Tuổi thọ LCD: >30,000 hr – Màu sắc: 262 144 màu – Cảm ứng: 4-wire Resistive Type ii Cấu hình: – Bộ nhớ(MB): 128 – RAM (MB): 64 – 32 bits RISC CPU 400MHz – USB Host: USB 2.0 x – USB Download port – Khe cắm thẻ SD: Không – RTC Built-in iii Truyền thông, in/out: – Ethernet: NO – COM1:RS232 / 422 / 485 and COM2:RS232 / 422 / 485 – Canbus: Không – Ngõ Audio: Không – Ngõ vào Video: Không iv Nguồn: 24 ± 20%VDC v Đặc điểm: – Vỏ: Nhựa – Kích thước bao ngồi (WxHxD) 228 x 154 x 41 mm – Kích thước khoét lỗ: 211 x 145 mm – Nhiệt độ hoạt động: 0° ~ 50°C (32° ~ 122°F) – Khối lượng: 1.5 Kg 2.2.2 Nguyên lý hoạt động HMI • HMI giao diện vận hành người máy thông qua PLC, chúng kết nối với cáp tín hiệu Khi người vận hành tác động nhấn nút hình cài đặt thơng số, u cầu gửi đến PLC, PLC điều khiển máy móc dây chuyền hoạt động • Ngược lại, hệ thống máy móc dây chuyền gửi trạng thái hoạt động thơng số lên hình HMI thơng qua PLC giúp cho người thực trình giám sát điều khiển • Dịng hình chạy WinCE nhúng, cấu hình tầm trung Có cổng Ethernet kết nối với PLC S7-1200, Modbus TCP/IP 2.3 Cảm biến quang Cảm biến quang điện thiết bị phát chùm tia ánh sáng dạng tần số chiếu vào vật thể cần phát gương Khi vật thể qua ảnh hưởng đến tần số thu sáng Sự thay đổi biến đổi thành tín hiệu điện nhờ tượng phát xạ điện tử cực catot (Cathode) có lượng ánh sáng chiếu vào Cấu tạo cảm biến quang gồm có phần : • Bộ phát ánh sáng: Có nhiệm vụ phát ánh sáng dạng xung (tần số) Tần số ánh sáng hãng sản xuất thiết kế đặc biệt để thu ánh sáng phân biệt ánh sáng từ cảm biến ánh sáng từ nguồn khác bên như: ánh sáng tự nhiên, bóng đèn,… • Bộ thu ánh sáng: Có nhiệm vụ tiếp nhận ánh sáng từ phát sáng, gọi phototransistor (tranzito quang) • Bo mạch xử lý tín hiệu điện: Khi tiếp nhận tín hiệu từ thu ánh sáng Mạch điện tử chuyển tín hiệu tỉ lệ (analogue) từ tranzito quang thành tín hiệu ON/OFF khuếch đại Tín hiệu ngõ thường dùng NPN, PNP,… 2.3.1 Thông số kỹ thuật cảm biến quang • Loại: Thu - phát, phản xạ gương, phản xạ khuếch tán • Nguồn cấp: 12-24VDC, 24-240VAC ±10% 50/60Hz, 24-240VDC ±10% (Ripple P-P:Max 10%) • Khoảng cách phát hiện: 15m (Loại thu - phát); 0.1~3m, 0.1~5m (phản xạ gương); 700mm (phản xạ khuếch tán) • Độ trễ: Lớn 20% khoảng cách cài đặt định mức (phản xạ khuếch tán) • Vật phát chuẩn: Vật mờ đục: Ø15 mm (Thu-phát), Vật mờ đục: Ø60 mm (Phản xạ gương), Vật mờ đục, mờ (Phản xạ khuếch tán) • Nguồn sáng: LED hồng ngoại (940nm), LED hồng ngoại ( 850nm), LED đỏ (660 nm) • Chế độ hoạt động: Có thể lựa chọn Light ON hay Dark ON cơng tắc • Ngõ ra: Ngõ tiếp điểm relay 30VDC 3A, 250VAC 3A tải trở, cấu tạo tiếp điểm: 1c • Chỉ thị hoạt động: Đèn led xanh (chỉ thị nguồn, ổn định), led vàng (chỉ thị hoạt động) • Thời gian đáp ứng: Max.1ms, 20ms • Điều chỉnh độ nhạy: Biến trở điều chỉnh 2.3.2 Nguyên lý hoạt động cảm biến quang trạm  Cảm biến quang khuếch tán (diffuse reflection sensor) Nguyên lý hoạt động: Cảm biến dạng hoạt động theo trạng thái là: • Trạng thái báo phát vật cản: cảm biến phát ánh liên tục từ phát đến bề mặt vật cản Ánh sáng phản xạ ngược vị trí thu sáng • Trạng thái khơng vật cản: Khi khơng có vật cản vào, ánh sáng khơng phản xạ vị trí thu bề mặt vật khơng phản xạ ánh sáng vị trí thu 2.4 Vale Xi lanh khí nén hay cịn gọi ben khí nén, xi lanh khí thiết bị học, sử dụng sức mạnh khí nén để tạo lực cung cấp cho chuyển động Xi lanh khí nén giúp chuyển hóa lượng khí nén thành động năng, tác dụng làm piston xi lanh chuyển động, thơng qua truyền động đến thiết bị hoạt động Bởi khí nén có khả nở rộng, khơng có xuất lượng đầu vào từ bên ngồi Để thực chức mình, khí nén dãn nở áp suất lớn áp suất khí quyển, áp lực tạo đẩy piston chuyển động theo hướng mong muốn Xi lanh khí nén có cấu tạo gồm phận sau: + Thân trụ (barrel) + Piston + Trục piston (piston rod) + Lỗ cấp khí (cap-end port) + Lỗ khí (rod-end port) 2.5 saas Bảng địa I/O PLC thiết bị Thiết bị Địa Nút ấn (Start) I0.0 Nút ấn (Stop) I0.1 Nút Xylanh I0.6 Nút xylanh I0.7 Cơng tắc hành trình xylanh I0.4 Cơng tắc hành trình xylanh I0.5 Băng tải Q0.0 Xylanh Q0.3 Xylanh Q0.4 Sơ đồ kết nối PLC thiết bị Viết lưu đồ điều khiển theo yêu cầu Lưu đồ điều khiển chương trình chạy Manual Begin S Nút ấn nhấn Băng tải chạy 10% tốc độ Đèn sáng Nút ấn nhấn Băng tải dừng End Đèn nhấp nháy lần Đ S Đ Begin S Begin Nút xylanh Đ Nút xylanh S Đ Xylanh Xylanh End End Lưu đồ điều khiển chương trình chạy Auto: Begin Đ Nút nhấn S Đ Băng tải chạy theo numerical input 30s Đ Đèn nhấp nháy, Đèn run sáng Đ Xylanh Đèn nhấp nháy Đ Cơng tắc hành trình xylanh S Đ Xylanh về, đèn nhấp nháy, đèn run sáng Đ Băng tải chạy 10% tốc độ 20s Đ Đèn nhấp nháy Đ Nút nhấn Đ Lập trình PLC HMI a Chế độ Manual - HMI - Lập trình PLC End b Chế độ Auto - HMI - Lập trình PLC