Thiết kế bàn thí nghiệm mạng truyền thông hãng Rockwell Automation - Bao cao đồ án tốt nghiệp chuyên ngành tự động hóa BKHN (4)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN BỘ MƠN TỰ ĐỘNG HỐ CƠNG NGHIỆP ====o0o==== ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hà Nội, 06-2018 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 BÀN THÍ NGHIỆM MẠNG TRUYỀN THƠNG HÃNG ROCKWELL AUTOMATON Trưởng môn: PGS TS Trần Trọng Minh Giáo viên hướng dẫn: TS Đỗ Trọng Hiếu Sinh viên thực hiện: Phạm Văn Long Lớp: CN – ĐK & TĐH K59 MSSV: 20146453 Giáo viên duyệt: Hà Nội, 06-2018 Lời cam đoan LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đồ án tốt nghiệp: “Thiết kế bàn thí nghiệm mạng truyền thơng hãng Rockwell Automation” em tự thực hướng dẫn thầy giáo TS.Đỗ Trọng Hiếu Các số liệu kết hoàn toàn trung thực 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 hoàn toàn trách nhiệm Hà Nội, ngày 12 tháng 06 năm 2018 Sinh viên thực Phạm Văn Long Mục lục MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ i DANH MỤC BẢNG BIỂU iv DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT v LỜI NÓI ĐẦU vi Chương TỔNG QUAN MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP VÀ MẠNG CỦA ROCKWELL AUTOMATION 1.1 Tổng quan mạng truyền thông công nghiệp 1.1.1 Khái niệm vai trò mạng truyền thông công nghiệp 1.1.2 Phân loại đặc trưng hệ thống mạng công nghiệp 1.1.3 Cấu trúc mạng truyền thông công nghiệp 1.2 Hệ thống mạng hãng Allen-Bradlley 1.2.1 DeviceNet 1.2.2 ControlNet 13 1.2.3 EtherNet/IP 17 1.3 Kết thu 19 Chương THIẾT KẾ BÀN THÍ NGHIỆM TRUYỀN THÔNG VÀ CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG 20 2.1 Mục đích việc thiết kế bàn thí nghiệm 20 2.2 Danh mục thiết bị sử dụng 20 2.2.1 ControlLogix 20 2.2.2 CompactLogix 26 2.2.3 Màn hình PanelView 600 28 2.2.4 Mở rộng mạng truyền thông DeviceNet ControlNet 29 Mục lục 2.2.5 Biến tần Powerflex 700S 1HP Powerflex 525 32 2.3 Bản vẽ lắp đặt sơ đồ đấu dây 36 2.3.1 Bản vẽ lắp đặt 36 2.3.2 Bản vẽ sơ đồ đấu dây 38 2.4 Hình ảnh bàn thí nghiệm thực tế lắp đặt 45 2.5 Kết thu 45 Chương ỨNG DỤNG BÀN THÍ NGHIỆM ĐIỀU KHIỂN MƠ HÌNH CẮT SẢN PHẨM 46 3.1 Yêu cầu công nghệ 46 3.2 Phân cổng vào cho hệ thống, xây dựng giản đồ grafcet hàm logic 47 3.3 Thiết kế mạch lực, mạch điều khiển 53 3.3.1 Thiết kế mạch lực 53 3.3.2 Thiết mạch điều khiển 54 3.4 Giao diện người-máy điều khiển hình ảnh mơ hình thực tế 55 3.5 Kết luận chương 58 Chương ỨNG DỤNG BÀN THÍ NGHIỆM ĐIỀU KHIỂN BIẾN TẦN POWERFLEX 700S 59 4.1 Điều khiển biến tần thông qua mạng DeviceNet 59 4.2 Điều khiển biến tần thông qua mô-đun tương tự 64 4.3 Điều khiển biến tần qua đầu vào số 66 4.4 Kết luận chương 69 KẾT LUẬN 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 PHỤ LỤC 72 Phần Cách cấu hình mạng DeviceNet cho I/O mở rộng 72 Phần Cấu hình mạng DeviceNet để điều khiển biến tần 81 Mục lục Phần Cấu hình I/O mở rộng cho mạng ControlNet 84 Phần Chương trình Ladder điều khiển mơ hình cắt sản phầm 92 Phần Chương trình Ladder điều khiển biến tần qua mạng DeviceNet 98 Phần Điều khiển biến tần cấp tốc độ 100 Phần Tính chọn thiết bị mơ hình cắt sản phẩm 100 Danh mục hình vẽ DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Mơ hình phân cấp chức công ty sản xuất công nghiệp Hình 1.2 Cấu trúc dạng bus Hình 1.3 Cấu trúc dạng vịng khơng tích cực Hình 1.4 Cấu trúc hình Hình 1.5 Cấu trúc Hình 1.6 Phương pháp truy nhập mạng chủ/tớ Hình 1.7 Mơ hình qui chiếu ISO/OSI Hình 1.8 Mạng đơn DeviceNet 10 Hình 1.9 Mạng DeviceNet 11 Hình 1.10 Thực bắc cầu hai mạng 12 Hình 1.11 Mơ-đun mạng ControlNet mạng ControlNet tiêu biểu 14 Hình 1.12 Cấu trúc Trunkline/Dropline mạng ControlNet 15 Hình 1.13 Cấu trúc mạng ControlNet 16 Hình 1.14 Cấu trúc mạch vòng mạng ControlNet 16 Hình 1.15 Mối quan hệ chiều dài đoạn mạng với số lượng nút 17 Hình 1.16 Mạng EtherNet/IP 19 Hình 2.1 ControlLogix 1756-L71 21 Hình 2.2 Mơ-đun 1756-EN2T 22 Hình 2.3 Mơ-đun 1756-CNBR/E 22 Hình 2.4 Mơ-đun 1756-DNB 23 Hình 2.5 Digital AC Input 1756-IA16 24 Hình 2.6 Digital AC Output 1756-OA16 24 i Danh mục hình vẽ Hình 2.7 Digital DC Input 1756-IB16D 25 Hình 2.8 Bộ nguồn 1756-PA75/B 25 Hình 2.9 Chassis 1756-A10 26 Hình 2.10 CompacLogix 1769-L32E 26 Hình 2.11 Panelview 600 hình cảm ứng 28 Hình 2.12 Mô-đun truyền thông I/O mở rộng mạng DeviceNet ControlNet 29 Hình 2.13 Nguồn 1794-PS13 30 Hình 2.14 Flex I/O 1794-IB32 1794-OB16 30 Hình 2.15 Sơ đồ chân mơ-đun 1794-TB32 31 Hình 2.16 Sơ đồ chân 1794-TB3 Source output 31 Hình 2.17 Biến Powerflex 700S 1HP 32 Hình 2.18 Tổng quan chân mặt trước biến tần 33 Hình 2.19 Sơ đồ nối dây mạch lực 33 Hình 2.20 Các chân nối mạch điều khiển khối TB1 34 Hình 2.21 Các chân nối mạch điều khiển khối TB2 34 Hình 2.22 Powerflex 525 35 Hình 2.23 Bản vẽ vị trí thiết bị bàn thí nghiệm sử dụng CPU 1769 37 Hình 2.24 Bản vẽ lắp đặt thiết bị bàn thí nghiệm sử dụng CPU 1756-L71 37 Hình 2.25 Bản vẽ lắp đặt máng ray bàn thí nghiệm 38 Hình 2.26 Bản vẽ đấu nguồn chung cho thiết bị bàn thí nghiệm 39 Hình 2.27 Bản vẽ đấu dây nguồn biến tần Powerflex 525 40 Hình 2.28 Bản vẽ đấu dây nguồn cho hình HMI Stratix 40 Hình 2.29 Bản vẽ đấu nguồn cho khung lắp ControlLogix mơ-đun 41 Hình 2.30 Bản vẽ đấu nguồn cho mô-đun mở rộng 41 Hình 2.31 Bản vẽ tổng thể ba mạng bàn thí nghiệm sử dụng CPU 42 ii Danh mục hình vẽ Hình 2.32 Bản vẽ hai mạng bàn thí nghiệm sử dụng CPU 1769-L30ER 43 Hình 2.33 Sơ đồ kết nối mạng EtherNet 43 Hình 2.34 Sơ đồ kết nối mạng ControlNet 44 Hình 2.35 Bản vẽ kết nối mạng DeviceNet 44 Hình 2.36 Hình ảnh bàn thí nghiệm thực tế 45 Hình 3.1 Mơ tả u cầu cơng nghệ 46 Hình 3.2 Giản đồ grafcet 51 Hình 3.3 Bản vẽ mạch lực phần khí nén 53 Hình 3.4 Bản vẽ mạch lực phần điện 54 Hình 3.5 Bản vẽ mạch điều khiển 54 Hình 3.6 Mơ hình cắt sản phẩm thực tế 55 Hình 3.7 Màn hình điều khiển mơ hình 56 Hình 3.8 Giao diện điều khiển HMI chế độ tự động 56 Hình 3.9 Giao diện điều khiển HMI chế độ tay 57 Hình 3.10 Giao diện điều khiển giám sát máy tính điều khiển 57 Hình 4.1 Các tag biến tần 60 Hình 4.2 Chức ghi biến tần 61 Hình 4.3 Thanh ghi chức Logic Status Word 62 Hình 4.4 Thanh ghi Logic Command Word 63 Hình 4.5 Màn hình điều khiển biến tần qua mạng DeviceNet HMI 64 Hình 4.6 Điều khiển biến tần vơ cấp qua mạng DeviceNet HMI 64 Hình 4.7 Sơ đồ nối dây điều khiển biến tần tín hiệu tương tự 65 Hình 4.8 Giao diện điều khiển biến tần thông qua mô-đun tương tự HMI 66 Hình 4.9 Sơ đồ đấu dây điều khiển biến tần qua đầu vào số 68 Hình 4.10 Giao diện HMI điều khển biến tần cấp tốc độ 68 iii Danh mục bảng biểu DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Dữ liệu đầu vào mô-đun giao tiếp 12 Bảng 1.2 Liên hệ tốc độ truyền liệu với chiều dài dây dẫn 13 Bảng 3.1 Bảng phân cổng vào 47 Bảng 3.2 Bảng phân ký hiệu sử dụng grafcet 49 Bảng 4.1 Cách tổ hợp trạng thái logic cấp tốc độ 67 iv Phụ lục Sau tiến hành cài đặt khoảng thời gian hai lần cập nhật liệu số nút phép cập nhật liệu 89 Phụ lục Để hồn thành việc cấu hình cần lưu dự án lại 90 Phụ lục Sau lưu dự án xong phần chọn “Edits Enabled”, ta cần nháy chọn lại lần bước cuối để hồn thành việc cấu hình cho mạng ControlNet Sau thực đầy đủ bước bay ta điều khiển thiết bị có mạng Chú ý phần thơng báo hình để thực cấu hình mạng cách dễ dàng 91 Phụ lục Phần Chương trình Ladder điều khiển mơ hình cắt sản phầm 92 Phụ lục 93 Phụ lục 94 Phụ lục 95 Phụ lục 96 Phụ lục 97 Phụ lục Phần Chương trình Ladder điều khiển biến tần qua mạng DeviceNet mô-đun vào Analog 98 Phụ lục 99 Phụ lục Phần Điều khiển biến tần cấp tốc độ Phần Tính chọn thiết bị mơ hình cắt sản phẩm Tính chọn phần tử mạch lực:  Có hai băng tải cấu cắt sản phẩm, ta sử dụng động chiều DC 24V-1A để phục cho chức 100 Phụ lục  Xylanh khí nén sử dụng dụng mơ hình loại xylanh tác động hai phía với số lượng xylanh để đảm bảo chức kẹp, cắt, xác định Mode A, Mode B, Mode C  Van phân phối điều khiển xylanh khí nén van khí nén, mơ hình có van phân phối loại 4/2 điều khiển điện bên, có lị xo để đảm bảo điều khiển xylanh chức cắt xác đinh Mode A, Mode B, Mode C Và có van phân phối loại 5/3 điều khiển hai bên điện để đảm bảo chức điều khiển xylanh kẹp Tính chọn phần tử mạch điều khiển:  Công tắc hành trình để nhận biết xylanh hết hành trình, số lượng 10 công tắc ( xi lanh có hai chiều cần xác định vị trí) 101 Phụ lục  Cảm biến phát vật loại cảm biến quang PNP thưởng mở (để phù hợp với kiểu đấu nguồn đầu vào mô-đun mở rộng Flex I/O đấu theo kiểu sink), số lượng cảm biến cảm biến  Relay chiều để đóng cắt động cuộn hút van phân phối khí nén, số lượng relay chiều 24VDC  Nút nhấn thưởng mở không giữ với chức Start Stop, nút nhấn thường mở có giữ với chức chọn Mode A, Mode B, Mode C 102 Phụ lục  Nguồn tổ ong cấp cho mơ hình dùng loại đầu điện áp 24VDC, dịng điện 5A (vì động sử dụng 3A, van phân phối khí nén van dùng 0,2A)  Hầu hết thiết bị mơ hình sử dụng điện áp chiều 24VDC, có nguồn cấp đầu vào cho nguồn tổ ong điện áp xoay chiều 220VAC Do ta chọn aptomat đầu vào cho mơ hình loại có điện áp 220VAC dòng điện 10A 103 ...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 BÀN THÍ NGHIỆM MẠNG TRUYỀN THƠNG HÃNG ROCKWELL AUTOMATON... đoan đồ án tốt nghiệp: “Thiết kế bàn thí nghiệm mạng truyền thơng hãng Rockwell Automation” em tự thực hướng dẫn thầy giáo TS.Đỗ Trọng Hiếu Các số liệu kết hoàn toàn trung thực Để hoàn thành đồ án. .. Đầu vào/Đầu v Lời nói đầu LỜI NĨI ĐẦU Trong thời đại cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước nay, tự động hóa đóng vai trị quan trọng việc nâng cao suất, hiệu sản xuất PLC thiết bị hữu ích thiết kế dây