THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PHUN KEO TỰ ĐỘNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN BỘ MƠN TỰ ĐỘNG HỐ CƠNG NGHIỆP ====o0o==== ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hà nội, 1-2016 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN BỘ MƠN TỰ ĐỘNG HỐ CƠNG NGHIỆP ====o0o==== ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PHUN KEO TỰ ĐỘNG Trưởng môn : TS Trần Trọng Minh Giáo viên hướng dẫn : Th.S Nguyễn Danh Huy Sinh viên thực : Nguyễn Xuân Lộc Lớp : TĐH3 - K55 MSSV : 20102694 Hà nội, 1-2016 LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đồ án tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống điều khiển phun keo tự động em tự thiết kế hướng dẫn thầy giáo Th.S Nguyễn Danh Huy Các số liệu kết hoàn toàn với thực tế Để hoàn thành đồ án em sử dụng tài liệu ghi danh mục tài liệu tham khảo không chép hay sử dụng tài liệu khác Nếu phát có chép em xin chịu hồn toàn trách nhiệm Hà Nội, ngày 01 tháng 01 năm 2016 Sinh viên thực Nguyễn Xuân Lộc I MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ i DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU iii LỜI NÓI ĐẦU Chương TỔNG QUAN VỀ CÁC SẢN PHẨM LỌC DẦU, LỌC GIĨ Ơ TƠ 1.1 Tìm hiểu sản phẩm lọc dầu, lọc gió ô tô 1.2 Tìm hiểu quy trình sản xuất lọc bụi 1.3 Tổng quan quy trình sản xuất 1.3.1 Khâu xử lí giấy 1.3.2 Sản xuất lõi thép 1.3.3 Phun keo làm đế 1.3.4 Sấy 1.3.5 Hoàn thiện sản phẩm Chương TÌM HIỂU VỀ MÁY PHUN KEO PU 2.1 Vai trị máy q trình sản xuất 2.2 Các phận máy 2.3 Các trang thiết bị cảm biến, chấp hành 2.4 Nguyên lí hoạt động máy 10 2.4.1 Quá trình phun keo 10 2.4.2 Điều khiển nhiệt độ 11 2.4.3 Điều khiển áp suất 12 2.5 Đặt vấn đề thiết kế hệ thống điều khiển 13 2.6 Yêu cầu công nghệ 15 Chương TÌM HIỂU VỀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG SERVO XOAY CHIỀU VÀ PLC 16 3.1 Giới thiệu chung hệ servo Minas-A Panasonic 16 3.1.1 Tìm hiểu chung động servo 16 3.1.2 Tìm hiểu dịng sản phẩm Minas-A Panasonic 19 3.2 Chế độ điều khiển vị trí 25 3.3 Giới thiệu chung PLC DVP-SV2 Delta 26 3.3.1 Giới thiệu PLC 26 II 3.3.2 Tổng quan PLC DVP-SV2 Delta 27 3.3.3 Bộ điều khiển logic khả trình PLC DVP-SV2 28 3.3.4 Cấu trúc nhớ 30 3.3.5 Ngơn ngữ cơng cụ lập trình 31 3.4 Chức điều khiển nội suy trục DVP-SV2 Delta 32 3.4.1 Nội suy đường thẳng hệ trục tọa độ 33 3.4.2 Nội suy đường cong hệ trục tọa độ 34 Chương THIẾT KẾ, GHÉP NỐI HỆ ĐIỀU KHIỂN CHO MÁY PHUN KEO TỰ ĐỘNG 36 4.1 Yêu cầu kỹ thuật 36 4.2 Ghép nối đầu vào, đầu 36 4.2.1 Thiết lập địa đầu vào 36 4.2.2 Thiết lập địa đầu 36 4.2.3 Sơ đồ ghép nối đầu vào PLC, PLC với Driver 37 4.3 Thiết lập ghi địa chức 39 Chương XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ GIAO DIỆN VẬN HÀNH GIÁM SÁT TRÊN MÀN HÌNH NB 42 5.1 Lập lưu đồ chương trình điều khiển 42 5.1.1 Mơ tả q trình hoạt máy phun keo tự động 42 5.1.2 Lưu đồ thuật toán điều khiển 43 5.2 Thiết kế chương trình điều khiển dùng ISPSoft 2.04 46 5.3 Ghép nối PLC hình 55 5.3.1 Giới thiệu hình cảm ứng HMI Omron dịng NB 55 5.3.2 Ghép nối PLC hình 55 5.4 Thiết kế giao diện điều khiển, giám sát hình NB 58 5.5 Thực nghiệm 62 KẾT LUẬN 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 III DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Một số thiết bị lọc gió tơ Hình 1.2 Hình dạng khn đế trịn Hình 1.3 Máy gấp giấy Hình 2.1 Hệ thống máy phun keo Hình 2.2 Đầu phun keo trình làm việc Hình 2.3 Hai thùng chứa keo A B Hình 2.4 Đồng hồ hiển thị giá trị đo Hình 2.5 Sơ đồ đơn giản nguyên lý điều khiển nhiệt độ 11 Hình 2.6 Ngun lí hoạt động cấu điều khiển áp suất 13 Hình 2.7 Sơ đồ tổng quan hệ thống phun keo tự động 14 Hình 3.1 Một động servo R/C kích thước chuẩn điển hình 16 Hình 3.2 Cấu trúc bên động AC-Servo loại đồng 20 Hình 3.3 Ảnh thực tế dịng sản phẩm Minas-A Panasonic 20 Hình 3.4 Cấu trúc AC-Servo motor dịng Minas-A Panasonic 21 Hình 3.5 Nhãn động AC-Servo dòng Minas-A Panasonic 21 Hình 3.6 Driver AC-Servo MADDT1207 22 Hình 3.7 Nhãn Driver AC-Servo MADDT1205 23 Hình 3.8 Ý nghĩa kí hiệu Model number Driver 23 Hình 3.9 Kết nối Driver với Servo-motor 24 Hình 3.10 Sơ đồ điều khiển xung Driver chế độ điều khiển vị trí 24 Hình 3.11 Sơ đồ điều khiển trạng thái Servo-Motor 25 Hình 3.12 Sơ đồ khối PLC 27 Hình 3.13 Các thành phần PLC DVP-SV2 29 Hình 3.14 Chuyển động vị trí đối tượng đơn giản 32 Hình 3.15 Chuyển động vị trí đối tượng qua nội suy trục 32 Hình 3.16 Ví dụ nội suy trục vẽ hình thoi 34 Hình 3.17 Tham số cài đặt K0 Hình 3.18 Tham số cài đặt K2 35 Hình 3.19 Tham số cài đặt K1 Hình 3.20 Tham số cài đặt K3 35 Hình 4.1 Ghép nối đầu vào PLC, đầu PLC với Driver 38 Hình 5.1 Vị trí tương đối hình khuôn hệ tọa độ 43 Hình 5.2 Lưu đồ thuật tốn điều khiển hệ thơng phun keo tự động 45 Hình 5.3 Chương trình điều khiển PLC 54 i Hình 5.4 Đấu nối hình NB (cổng COM2) PLC (Cổng RS485) delta 56 Hình 5.5 Sử dụng Ethernet để kết nối NB7W với PC 56 Hình 5.6 Download chương trình 57 Hình 5.7 Chờ load chương trình 57 Hình 5.8 Báo kết nối thành công 57 Hình 5.9 Giao diện hình điều khiển giám sát hình NB 59 Hình 5.10 Giao diện hình nhập tọa độ điểm khn chữ nhật 60 Hình 5.11 Giao diện hình nhập tọa độ điểm khn trịn 60 Hình 5.12 Giao diện hình nhập tọa độ điểm khn bo góc trịn 61 Hình 5.13 Giao diện hình nhập thời gian phun dung mơi rửa trễ ngắt keo 61 ii DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU Bảng 3.1 Thông số kĩ thuật Servo Motor MSMD002P1S 21 Bảng 3.2 Thông số kĩ thuật Driver AC-Servo MADDT1205 23 Bảng 4.1 Thiết lập địa đầu vào PLC 36 Bảng 4.2 Thiết lập địa đầu PLC 37 Bảng 4.3 Bảng thiết lập ghi chức (Vùng M) 39 Bảng 4.4 Bảng thiết lập ghi chức (Vùng D) 39 Bảng 4.5 Bảng thiết lập thời gian trễ Timer 41 Bảng 5.1 Đặc điểm NB HMI 55 iii LỜI NÓI ĐẦU Hiện đất nước ta q trình cơng nghiệp hóa, đại hóa, tốc độ phát triển nhanh vừa hội thách thức vấn đề môi trường xã hội Yêu cầu ứng dụng tự động hóa ngày cáng lớn vào đời sống sinh hoạt, sản xuất yêu cầu điều khiển tự động hóa tiện lợi linh hoạt, tiết kiệm cho suất lao động cao Là sinh viên tự động hóa em hiểu rõ tự động hóa quan trọng, góp phần lớn cho việc phát triển kinh tế xã hội Việt Nam, từ nhu cầu thực tiễn, đánh giá em thấy cần phải học thiết kế hệ thống điều khiển cho máy có ứng dụng cao cho nhu cầu xã hội Phun keo cơng đoạn cần thiết q trình sản xuất thiết bị lọc dầu, lọc gió tơ, em chọn đề tài : Thiết kế hệ thống điều khiển phun keo tự động thầy Th.S Nguyễn Danh Huy hướng dẫn Do kiến thức có hạn, q trình làm đồ án tốt nghiệp khơng tránh khỏi sai sót, em mong thầy bảo để em hồn thiện đồ án cách tốt Em xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, ngày 01 tháng 01 năm 2016 Sinh viên thực Nguyễn Xuân Lộc Chương Tổng quan sản phẩm lọc dầu, lọc gió tơ Chương TỔNG QUAN VỀ CÁC SẢN PHẨM LỌC DẦU, LỌC GIĨ Ơ TƠ 1.1 Tìm hiểu sản phẩm lọc dầu, lọc gió tơ Thiết bị lọc gió (lọc bụi) thiết bị có nhiệm vụ làm khơng khí trước kết hợp với nhiên liệu để đốt cháy chế hồ khí Thiết bị lọc gió đặt trước chế hồ khí, làm việc nhiệt độ mơi trường Tương tự thiết bị lọc dầu ô tô thiết bị có nhiệm vụ làm dầu cho tơ trước đốt buồng đốt, chủ yếu dùng loại xe tải chạy dầu diezen Hình 1.1 Một số thiết bị lọc gió tơ Thiết bị lọc bụi gồm phần : Đế Thân Đế thường làm nhựa PU, có hình trịn hình ovan, thiết kế dạng joăng nhằm gắn chặt kín vào trước chế hịa khí, nhựa PU làm đế hỗn hợp loại keo A B ( Polyurethane Isourethane) trộn với tỉ lệ định Thân làm băng giấy chuyên dụng, gấp nếp tạo gằn nhằm nâng cao khả chịu lực tăng tiết diện lọc bụi Số lượng hình dạnh múi giấy khác tùy theo yêu cầu lọc gió dùng cho loại xe Thân hai đế gắn chặt với Chương Xây dựng chương trình điều khiển giao diện vận hành giám sát hình 51 Chương Xây dựng chương trình điều khiển giao diện vận hành giám sát hình 52 Chương Xây dựng chương trình điều khiển giao diện vận hành giám sát hình 53 Chương Xây dựng chương trình điều khiển giao diện vận hành giám sát hình Hình 5.3 Chương trình điều khiển PLC 54 Chương Xây dựng chương trình điều khiển giao diện vận hành giám sát hình 5.3 Ghép nối PLC hình 5.3.1 Giới thiệu hình cảm ứng HMI Omron dịng NB a), Đặc điểm chung - Màn hình cảm ứng TFT với 65.536 màu - Kích cỡ hình rộng từ đến 10 inch phù hợp với nhiều ứng dụng - Đèn LED với tuổi thọ cao - Truyền thông nối tiếp, USB Ethernet b), Đặc điểm kĩ thuật hình NB HMI Bảng 5.1 Đặc điểm NB HMI Màn hình hiển thị TFT LCD đèn LED 3.5”; 5.6”; 7”; 10.1” Độ phân giải hình (H x V) 320 × 240; 320 × 234; 800 × 480 Nguồn cấp 24 VDC (±15%) Tuổi thọ đèn 50.000 (tại 25 °C) Bộ nhớ 128MB (bao gồm nhớ hệ thống) Tính Cấp bảo vệ RS-232C/422A/485 (1 cổng cổng) Kết nối máy in USB 2.0 Cổng Ethernet IP65 (mặt trước) 5.3.2 Ghép nối PLC hình a), Kết nối NB7W với PLC Delta Ghép nối hình NB PLC delta thơng qua cổng COM2 hình NB với cổng RS 485 PLC SV2 Delta 55 Chương Xây dựng chương trình điều khiển giao diện vận hành giám sát hình Hình 5.4 Đấu nối hình NB (cổng COM2) PLC (Cổng RS485) delta b), Kết nối NB7W với PC Sử dụng cáp USB để kết nối NB7W PC Các chương trình tạo hình NB-Designer gửi đến NB7W Sử dụng cáp USB với chiều dài tối đa m Hình 5.5 Sử dụng Ethernet để kết nối NB7W với PC Phần mô tả làm để gửi chương trình hình NBDesigner NB7W : - Kết nối NB7W PC - Bắt đầu NB-Designer mở chương trình hình tạo - Chọn [Tools] - [Compile] từ menu Chọn [Tools] - [Download] sau biên dịch hồn thành 56 Chương Xây dựng chương trình điều khiển giao diện vận hành giám sát hình Hình 5.6 Download chương trình Hình 5.7 Chờ load chương trình Hình 5.8 Báo kết nối thành cơng 57 Chương Xây dựng chương trình điều khiển giao diện vận hành giám sát hình NB7W khởi động lại sau gửi liệu hoàn tất c), Công cụ phương pháp thiết kế giao diện hình Thiết kế giao diện hiển thị hình NB-Designer NB-Designer cơng cụ lập trình (phần mềm) để tạo hình hiển thị NB Series Phương pháp thiết kế giao diện cho hình NB HMI : - Xác định yêu cầu công nghệ - Xác định thành phần, biến cần điều khiển giám sát hình NB - Cài đặt thông số địa PLC vào NB - Kết nối chạy mô 5.4 Thiết kế giao diện điều khiển, giám sát hình NB Yêu cầu thiết kế giao diện điều khiển giám sát ta cần thiết kế : - Màn hình giao diện - Đèn báo trạng thái sẵn sàng, chưa sẵn sàng - Báo lỗi xảy trạng thái chưa sẵn sàng - Cài đặt thời gian trễ phun keo, phun dung môi rửa - Menu lựa chọn chế độ chạy khn ( khn trịn, khn chữ nhật, khn bo góc trịn - Có cài đặt thơng số tọa độ cho khuôn Ở giao diện hình chính, bật servo-ON cho biết hệ thống trạng thái sẵn sàng hay chưa sẵn sàng đèn báo Nếu hệ thông chưa sẵn sàng có đèn báo lỗi Thao tác chọn khn cần phun, có ba khn cần phun lập trình sẵn cài đặt thơng số trước Đầu phun di chuyển theo khuôn ứng với nút ấn 58 Chương Xây dựng chương trình điều khiển giao diện vận hành giám sát hình Thao tác cài đặt thơng số cho phép ta cài đặt vị trí điểm ứng với khuôn riêng biệt hệ tọa độ Ngồi ta cịn cài đặt thời gian trễ phun dung dịch rửa thời gian trễ ngắt keo Hình 5.9 Giao diện hình điều khiển giám sát hình NB Với phần cài đặt thơng số : Khi ấn vào KHN CN hình lên giao diện hình 5.10 sau tiến hành nhập tọa độ điểm hình chữ nhật Khi ấn vào KHN TRỊN hình lên giao diện hình 5.11 sau tiến hành nhập tọa độ điểm hình trịn Khi ấn vào KHN BO GĨC hình lên giao diện hình 5.12 sau tiến hành nhập tọa độ điểm hình bo góc trịn Khi ấn vào TRỄ PHUN hình lên giao diện hình 5.13 cho phép nhập thời gian phun rửa thời gian trễ ngắt keo 59 Chương Xây dựng chương trình điều khiển giao diện vận hành giám sát hình Hình 5.10 Giao diện hình nhập tọa độ điểm khn chữ nhật Hình 5.11 Giao diện hình nhập tọa độ điểm khn trịn 60 Chương Xây dựng chương trình điều khiển giao diện vận hành giám sát hình Hình 5.12 Giao diện hình nhập tọa độ điểm khn bo góc trịn Hình 5.13 Giao diện hình nhập thời gian phun dung mơi rửa trễ ngắt keo 61 Chương Xây dựng chương trình điều khiển giao diện vận hành giám sát hình 5.5 Thực nghiệm Hình ảnh thực tế mơ hình thực nghiệm điều khiển động AC-Servo Mơ hình thực nghiệm bao gồm : - Màn hình điều khiển : HMI NB7W-TW00B Omron - Bộ điều khiển PLC : Delta DVP28SV11T2 - Driver Servo : Panasonic MADDT1207 - động : Panasonic AC Servo Motor MSMD022P1S - Nguồn 24V-DC, nguồn 220V-AC - Máy tính lập trình chương trình PLC thiết kế hình điều khiển NB - Các Cab kết nối cần thiết Một số thao tác thực tế hình điều khiển 62 Chương Xây dựng chương trình điều khiển giao diện vận hành giám sát hình Nhập tọa độ khn trịn hình điều khiển Thiết lập thời gian trễ phun dung môi rửa trễ ngắt keo 63 Kết luận KẾT LUẬN Qua thời gian thực đồ án tốt nghiệp, với đề tài: Thiết kế hệ thống điều khiển phun keo tự động giúp em hiểu rõ vấn đề lý thuyết thực tế nhằm cố kiến thức học trường Đề tài giúp em nắm công nghệ phun keo nhà máy sản xuất lọc dầu, lọc gió tơ, cách thức để thiết kế máy phun keo tự động quy trình phun keo Em cảm ơn thầy trường tạo điều kiện, giúp đỡ cho em trình học tập trường , đặc biệt em cảm ơn Thầy Th.S Nguyễn Danh Huy hướng dẫn em nhiệt tình, giúp em hồn thành đồ án Dù cố gắng đồ án tốt nghiệp không tránh khỏi số lỗi, mong thầy bỏ qua góp ý thêm cho em hồn thiện đồ án Em xin chân thành cảm ơn Hà Nội, ngày 01 tháng 01 năm 2016 Sinh viên thực Nguyễn Xuân Lộc 64 Tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] NB-series Programmable Terminals Startup Guide Manual (V109) [2] AC Servo Motor and Driver MINAS A4 Series - Panasonic [3] DVP-PLC Application Manual [4] DVP-28SV Instruction Sheet Các tài liệu khác internet : [5] www.dailybientandelta.com, truy nhập cuối ngày 1/1/2016 [6] http://www.dientuvietnam.net/, truy nhập cuối ngày 1/1/2016 [7] https://deltautomation.wordpress.com/, truy nhập cuối ngày 1/1/2016 65 ... PHUN KEO TỰ ĐỘNG Trưởng môn : TS Trần Trọng Minh Giáo viên hướng dẫn : Th.S Nguyễn Danh Huy Sinh viên thực : Nguyễn Xuân Lộc Lớp : TĐH3 - K55 MSSV : 20102694 Hà nội, 1-2016 LỜI CAM ĐOAN Em xin cam... có chép em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm Hà Nội, ngày 01 tháng 01 năm 2016 Sinh viên thực Nguyễn Xuân Lộc I MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ i DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU iii LỜI NÓI... đồ án cách tốt Em xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, ngày 01 tháng 01 năm 2016 Sinh viên thực Nguyễn Xuân Lộc Chương Tổng quan sản phẩm lọc dầu, lọc gió tơ Chương TỔNG QUAN VỀ CÁC SẢN PHẨM LỌC DẦU,