Nghiên cứu thiết kế, chế tạo bàn thực hành PLC, phục vụ đào tạo

1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯƠNG VŨ HÀ Cơng trình hồn thành ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN VĂN YẾN Phản biện 1: TS Lê Cung NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BÀN THỰC HÀNH PLC, PHỤC VỤ ĐÀO TẠO Phản biện 2: PGS.TS Tăng Huy Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy Mã số: 60.52.04 Luận văn ñã ñược bảo vệ Hội ñồng chấm Luận văn tốt nghệp Thạc sĩ Kỹ thuật họp Đại học Đà Nẵng vào ngày 03 tháng 12 năm 2011 TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Có thể tìm hiểu luận văn tại: Đà Nẵng - Năm 2011 - Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng - Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng Xuất phát nhu cầu vậy, người nghiên cứu đề xuất MỞ ĐẦU TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Một thành tựu quan trọng tiến khoa ñề tài: “ Nghiên cứu thiết kế, chế tạo bàn thực hành PLC, phục vụ đào tạo ” MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU học kỹ thuật tự động hóa sản xuất Nó cho phép nâng cao độ - Nghiên cứu tạo thiết bị thực hành PLC ñáp ứng yêu xác gia cơng, đồng thời rút ngắn thời gian sản xuất, giảm cầu ñào tạo trường kỹ thuật, có giá thành rẻ phù hợp với sức lao động tăng cao suất an tồn lao ñộng, mang lại hiệu ñiều kiện kinh tế trường Việt Nam kinh tế Chính vậy, nước ta nhiều nước - Chế tạo bàn thực hành PLC ñể chứng minh kết giới ñã ñang ứng dụng rộng rãi dây chuyền sản xuất tự ñộng bảng thiết kế vào hầu hết lĩnh vực sản xuất Do vậy, ñể ñáp ứng yêu cầu xã PHẠM VI, ĐỐI TƯỢNG VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU hội cần có nhiều cán có chun mơn điều khiển tự ñộng, nhiều trường học ñã ñang giảng dạy lý thuyết ñiều khiển tự ñộng cho sinhh viên ngành kỹ thuật áp dụng nhiều mơ hình điều khiển tự ñộng vào dạy học Thực tế cho thấy dây chuyền sản xuất tự ñộng + Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu ñiều khiển cấu chấp hành PLC + Đối tượng nghiên cứu: Các phần tử điều khiển, mơđun điều khiển lập trình điều khiển + Nội dung nghiên cứu: máy gia cơng CNC có cấu chấp hành mà chúng - Nghiên cứu tổng thể phần tử ñiều khiển ñược ñiều khiển giám sát thơng qua PLC tính linh hoạt - Nghiên cứu cấu tạo PLC mơđun tương ứng nó, dễ lắp đặt bảo trì, bền dễ lập trình Vì vậy, áp dụng thiết bị - Nghiên cứu phương pháp lập trình kết nối thiết bị lập trình điều khiển PLC việc điều khiển tự động q trình - Xác định hàm ñiều khiển cho phần tử ngày trở nên phổ biến Do đó, việc trang bị bàn thực hành PLC - Lập trình điều khiển với mơ hình tập thực hành từ ñến nâng cao ñể ñào - Thiết kế, chế tạo bàn thực hành ñiều khiển tạo sinh viên trường cao ñẳng ñại học nhu cầu thiết Hiện nay, số trường có trang bị số PLC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Đề tài nghiên cứu ñược thực theo phương pháp kết hợp lý thuyết thực tiễn việc khai thác giảng dạy chưa có hiệu chưa có bàn thực + Về lý thuyết: hành PLC ñể kết nối PLC với phần tử ñiều khiển cấu chấp - Tổng hợp tài liệu hành nhanh chóng, ngun nhân giá thành thiết bị đắt - Tính tốn xác định hàm truyền 5 - Nghiên cứu ngơn ngữ lập trình PLC phần mềm hỗ CHƯƠNG trợ khác + Về thực tiễn: - Tìm hiểu cấu chấp hành, phần tử ñiều khiển dây chuyền tự ñộng TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quát ñiều khiển Trong ứng dụng công nghệ khoa học vào sản xuất cơng nghiệp, mục tiêu tăng suất lao động ñược giải - Tìm hiểu chủng loại bàn thực hành PLC thị trường ñường tăng mức độ tự động hố q trình Những hệ thống ñiều - Thực nghiệm bước kết q trình tính tốn khiển điều khiển q trình sản xuất với độ tin cậy cao, ổn lập trình định mà khơng cần tác động nhiều người vận hành Trong kỹ Ý NGHĨA THỰC TIỄN thuật tự ñộng ñiều khiển, ñiều khiển chia làm loại: Ứng dụng kết vào việc thiết kế dây chuyền sản xuất - Điều khiển nối cứng tự ñộng Chế tạo thiết bị thực hành PLC nâng cao kỹ lập trình lắp ráp cho sinh viên - Điều khiển logic khả trình (PLC) Một hệ thống ñiều khiển ñược tạo thành từ thành phần: DỰ KIẾN KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC - Khối vào - Viết ñược tài liệu lập trình lắp ghép phần tử điều - Khối xử lý – ñiều khiển khiển lập trình PLC - Làm bàn thực hành PLC phục vụ giảng dạy ñào tạo nghề - Khối + Khối vào: Để chuyển ñổi ñại lượng vật lý thành tín hiệu trường kỹ thuật dạy nghề điện, chuyển đổi nút nhấn, cảm biến, ñiện trở ño KẾT CẤU CỦA ĐỀ TÀI sức căng.v.v Ngoài phần mở ñầu, kết luận danh mục tài liệu tham khảo, luận văn có chương + Khối xử lý: Khối thay người vận hành thực thao tác đảm bảo q trình hoạt động Từ thơng tin tín hiệu khối vào hệ Chương 1: Tổng quan tài liệu thống điều khiển phải tạo tín hiệu cần thiết ñể ñáp Chương : Lý thuyết sở ứng yêu cầu ñiều khiển ñã xác ñịnh phần xử lý Tín hiệu ñiều Chương 3: Các phần tử ñiều khiển, ñiều khiển PLC khiển ñược thực theo cách: - Dùng mạch ñiện nối kết cứng phương pháp lập trình - Dùng chương trình điều khiển Chương 4: Tính tốn, thiết kế bàn thực hành PLC Chương 5: Chế tạo bàn thực hành PLC biên soạn thực hành +Khối ra: Tín hiệu kết q trình xử lý hệ thống điều khiển Các tín hiệu ñược sử dụng ñể tạo hoạt ñộng ñáp ứng cho thiết bị ngõ 1.2 Điều khiển nối cứng điều khiển lập trình Trong ñiều khiển nối cứng, thành phần chuyển - Tự động hố hệ thống dịch vụ: trạm xăng, trạm rửa xe ôtô, máy bơm nước, máy bán nước tự động…v.v - Tự động hố máy cơng cụ: lị sấy, xi mạ…v.v mạch rơ le, contactor, cơng tắc, đèn báo, động 1.5 u cầu thực trạng việc dạy, thực hành ñiều khiển tự cơ,v.v…ñược nối cố ñịnh với Khi muốn thay ñổi lại hệ thống ñộng trường kỹ thuật, dạy nghề phải nối dây lại cho hệ thống ñiều khiển nên ñối với hệ thống Để xứng ñáng kỹ sư CNĐKTĐ sau tốt nghiệp phức tạp việc làm địi hỏi tốn nhiều thời gian, chi phí nên hiệu thời gian học tập trường sinh viên Cơng nghệ điều khiển đem lại khơng cao tự động cần phải vững kiến thức lý thuyết thuộc ñiều khiển tự Bộ ñiều khiển logic khả trình PLC (Programable Logic ñộng, thực hành tốt môn học Controller) loại thiết bị cho phép thực linh hoạt thuật toán Tuy nhiên, Việt Nam, theo chuyên gia, ngành Tự động điều khiển thơng qua ngơn ngữ lập trình Với chương trình điều hóa nhiều năm qua khơng phát triễn ñúng tầm nỗi lo lớn khiển PLC tạo cho trở thành ñiều khiển số nhỏ gọn, ngành Tự ñộng hóa Việt Nam nguồn nhân lực vừa thiếu lại dễ dàng thay đổi thuật tốn, số liệu trao đổi thơng tin với mơi vừa yếu “thầy” lẫn “thợ” ñều yếu kỹ ứng dụng thực tế Một trường xung quanh vấn ñề thiết bị thực hành trường cũ lạc hậu so 1.3 So sánh PLC với thiết bị ñiều khiển thông thường khác với thực tế, thời gian thực hành sinh viên, học viên Hiện nay, hệ thống ñiều khiển PLC ñang Trước u cầu thực trạng ngành Tự động hóa vậy, thay cho hệ thống ñiều khiển Relay, Contactor thơng số trường đại học tầm cỡ Việt Nam ñã bắt ñầu mua sắm, chế thường tạo trang bị nhiều phịng thí nghiệm thực hành PLCcó khả thêm vào hay thay đổi lệnh tùy theo u cầu cơng nghệ Khi ta cần thay đổi chương trình nó, CHƯƠNG điều nói lên tính điều khiển linh ñộng PLC 1.4 Các ứng dụng PLC thực tế Do ñặc ñiểm bật PLC điều khiển, nên ngày sử dụng rộng rãi giải pháp tự ñộng hố cơng nghiệp nhiều lãnh vực: LÝ THUYẾT CƠ SỞ 2.1 Khái niệm logic trạng thái + Trong kỹ thuật, ñặc biệt kỹ thuật ñiều khiển có khái niệm logic hai trạng thái đối lập: ñóng /cắt; bật /tắt; start /stop… + Cơ sở ñể tính tốn trạng thái đại số logic hay - Điều khiển thang máy, thiết bị nâng, hạ hàng cịn gọi đại số Boole - Điều khiển quy trình sản xuất: đóng gói bao bì, xi 2.2 Định lý - tính chất - hệ số ñại số logic măng, bia…v.v - Quan hệ hệ số: 0.0 = 0; 0.1 = 0; 1.0 = 0; +0 = 10 +1 = 1; + = 1; + = 1; =1, = → Đây quan hệ hai số (0,1) → hàm tiên đề 2.5 Phương pháp Grafcet - mơ tả mạch trình tự cơng nghiệp đại số logic Grafcel cơng cụ hữu ích để thiết kế thực ñầy ñủ → Chúng quy tắc phép toán tư logic yêu cầu hệ tự ñộng - Grafcet chuỗi chức ñiều khiển giai ñoạn - chuyển 2.3 Các phần tử logic Các phần tử logic ñược ký hiệu bảng 2.1: - Mạng grafcet đồ hình chức cho phép mô tả Bảng 2.1: Các phần tử logic STT Ký hiệu Theo tc EU Theo tc USA tiếp Tên gọi trạng thái làm việc hệ thống biểu diễn trình điều khiển với trạng thái chuyển ñổi từ trạng thái sang trạng thái khác NOT CHƯƠNG CÁC PHẦN TỬ ĐIỀU KHIỂN, BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC & AND VÀ PHƯƠNG PHÁP LẬP TRÌNH 3.1 Các phần tử ñiều khiển & NAND Các thiết bị nhập ( Cảm biến ) - Công dụng chung: biến đại lượng vật lý sang tín hiệu ≥1 OR ñiện ñể PLC xác ñịnh ñược trạng thái q trình điều khiển Cơng dụng chung: Biến ñổi tín hiệu ñiện từ PLC thành hoạt ñộng có cơng suất cao hơn, sau hoạt động điều khiển ≥1 NOR q trình khác + Thiết bị logic gồm solenoid, van, xi lanh 3.2 Bộ ñiều khiển PLC =1 XOR 2.4 Các phương pháp tối thiểu hoá hàm logic Thực chất việc tối thiểu hố hàm logic tìm dạng biểu diễn ñại số ñơn giản hàm thường có hai nhóm phương pháp là: - Phương pháp biến đổi ñại số - Phương pháp dùng thuật toán Thiết bị ñiều khiển logic khả trình PLC (Programmable Logic Controller), loại thiết bị cho phép thực linh hoạt thuật tốn điều khiển số thơng qua ngơn ngữ lập trình, thay cho việc phải thể thuật tốn ñó mạch số Để thực ñược chương trình điều khiển, tất nhiên PLC phải có chức máy tính, nghiã phải có 11 12 vi xử lý (CPU), ñiều hành, nhớ để lưu chương trình điều học sinh dễ tiếp thu nắm bắt ñược kiến thức kinh nghiệm để áp khiển, liệu… PLC cịn phải có cổng vào/ để giao tiếp dụng tốt công việc thực tế xã hội ñối tượng ñiều khiển ñể trao ñổi thông tin với mơi trường Từ lý đó, tơi đưa số mơ hình đáp ứng xung quanh u cầu Đây mơ hình dùng cho mơn học PLC từ 3.3 Phương pháp lập trình ñến nâng cao lấy từ ứng dụng thực tế Mỗi mơ hình 3.3.1.Giới thiệu chung có nhiều tập ứng dụng khác Mỗi mơ hình có kích Cách lập trình cho S7 – 200 nói riêng cho PLC hãng thước phù hợp việc lắp ghép bàn thực hành kết hợp với Seimens nói chung dựa phương pháp bản: Phương pháp mơ hình khác tạo thành modul hồn chỉnh Các mơ hình dễ hình thang (Ladder Logic viết tắt LAD) Phương pháp liệt kê dàng kết nối với thiết bị lập trình tránh sai sót gây hư hỏng lệnh (Statement List viết tắt STL) thiết bị lập trình 3.3.2 Các lệnh ứng dụng b – Phân tích lựa chọn hệ thống, thiết bị sản xuất tự - Các lệnh điều khiển Timer động thơng dụng Các hệ thống, thiết bị sản xuất tự động thơng dụng thường - Các lệnh dịch chuyển nội dung nhớ sử dụng rộng rãi sản suất sinh hoạt, dễ chế tạo, linh CHƯƠNG TÍNH TỐN, THIẾT KẾ BÀN THỰC HÀNH PLC 4.1 Chọn giải pháp thiết kế hoạt, Ở hệ thống trên, hầu hết có cấu tạo từ phần tử thông dụng cảm biến, cơng tắc hành trình, động cơ, van, xi lanh Việc chọn giải pháp thiết kế góp phần quan trọng cho khí nén có xử lý ñiều khiển thiết bị phân loại sản phẩm thành cơng đề tài Trong giới hạn đề tài trang thiết bị thiết bị hợp thành từ nhiểu thiết bị tự ñộng khác băng tải, robot chế tạo với việc ñể chế tạo bàn thực hành có giá chứa nhiều phần tử điều khiển thơng dụng thành rẻ phương án chế tạo hướng ñến giải pháp việc lắp c – Kết luận lựa chọn mơ hình thiết kế ghép chi tiết từ vật liệu thông thường có biên dạng , hình dáng Từ tiêu chí phân tích tơi đến định lựa bán sẳn ngồi thị trường thép, nhơm linh kiện chọn mơ hình để chế tạo bàn thực hành PLC dây chuyền phân loại ñiện tử thơng dụng từ tiến hành ghép nối lại với cách sản phẩm đáp ứng đủ điều kiện sau: nhanh chóng - Thơng dụng thực tế 4.2 Chọn mơ hình tiêu biểu - Dễ dàng tạo nhiều tập thực hành ứng dụng a- Mục tiêu lựa chọn: Thiết bị phải ñược bố trí, kết cấu hài hịa cho thao tác học sinh nhanh chóng dễ dàng - Sát với lý thuyết học sinh ñược học trường - Dễ lắp ghép thành modun khác 13 - Chứa nhiều phần tử ñiều khiển - Dễ quang sát 14 4.3 Phân tích quy trình cơng nghệ a - Sơ đồ cơng nghệ hệ thống hình 4.1: - Lắp ghép nhanh - Dễ chế tạo ROBOT - Thiết bị lắp ghép có nhiều thị trường - Giá rẻ * Mơ hình có nhiệm vụ, cấu tạo sau: - Nhiệm vụ: Phân loại sản phẩm theo tiêu chuẩn chiều THÙNG CHỨA SẢN PHẨM CHƯA PHÂN LOẠI cao, có nhiễm từ hay khơng ? Nếu sản phẩm bị nhiễm từ bị loại gắp bỏ vào thùng ñựng Nếu sản phẩm cao yêu cầu gắp bỏ vào thùng Nếu sản phẩm đạt tiêu chuẩn khơng q cao, khơng CẢM BIẾN CẢM BIẾN nhiễm từ gắp bỏ thùng - Cấu tạo bao gồm cụm sau: M BĂNG TẢI + Một thùng chứa sản phẩm có tay gạt sản phẩm + Một băng tải vận chuyển sản phẩm có gắn cảm biến nhận biết sản phẩm tốc ñộ băng tải + Một robot gắp sản phẩm vào thùng phân loại Việc phân thành cụm hệ thống dây chuyền THÙNG CHỨA SẢN PHẨM THÙNG CHỨA SẢN PHẨM THÙNG CHỨA SẢN PHẨM Hình 4.1: Sơ đồ cơng nghệ hệ thống khiến chúng dễ dàng làm việc ñộc lập với nhau, dễ chế tạo, kết b - Mơ tả hoạt động hệ thống sau: nối thực hành nhiều tập Khi bật công tắc S1 sản phẩm từ thùng chứa sản phẩm chưa phân loại ñược ñưa vào băng tải tay gạt Y1, băng tải vận chuyển sản phẩm hoạt ñộng chi tiết bị nhiễm từ ñi qua cảm biến từ truyền tín hiệu xử lý, ñến chi tiết ñi hết chiều dài băng tải qua bàn hứng robot gắp vật bỏ vào thùng Tương tự có sản phẩm cao qua cảm biến truyền tín hiệu điều khiển cuối hành trình robot gắp bỏ vào thùng Nếu sản phẩm ñạt yêu cầu robot gắp bỏ vào thùng Nếu thùng 15 chứa sản phẩm chưa phân loại rỗng sau hai mươi giây băng tải dừng ñèn báo hiệu thùng rỗng nhấp nháy 16 4.4.2 Chọn PLC a – Tính số đầu vào ra: Để lập lưu đồ chức robot cần phải phân tích Do hệ thống trang bị ñiện 24 V nên PLC ñược chọn chuyển ñộng nó.Để gắp sản phẩm bỏ vào thùng phân loại, loại 24V/DC/DC/DC Trên sở thiết bị ñã chọn, tạm thời xác robot phải thực trình tự sau: định số đầu vào + Bàn tay ñi xuống gắp lấy vật, ñi lên, di chuyển đến vị trí thùng đựng sản phẩm, xuống thả vật, lên, vị trí ban đầu Qua phân tích ta thấy robot thực chuyển động theo ba b – Khảo sát loại PLC: - Hiện thiết bị trường học dây chuyền sản suất có quy mơ nhỏ vừa hầu hết ñều sử hướng khác ñó số bậc tự robot Tuy nhiên, dụng PLC Siemens ñặc biệt loại PLC họ S7 – 200 robot phải thực gắp vật bỏ vào ba thùng sản phẩm phân loại nên ñược ưa chuộng Do tài liệu luận văn người cần thêm chuyển động chuyển ñộng xoay qua thiết kế ñề cập đến hệ CPU S7-200 Siemens Đặc vị trí thùng đựng sản phẩm số bậc tự phải ñiểm loại PLC nhớ chương trình liệu 4.4 Tính chọn thiết bị bé, khả tính tốn, xử lý với tốc ñộ không cao, hỗ trợ 4.4.1 chọn hệ truyền ñộng trang bị ñiện ngắt (thời gian, vào ra…) Số module mở rộng tối ña Qua phân tích sơ đồ cơng nghệ ta tiến hành chọn hệ truyền ñộng trang bị ñiện sau: có module Dựa vào quy mơ hệ thống dây chuyền phân loại phân a- Chọn dịng điện: Vì mơ hình thí nghiệm thực hành tích số đầu vào chọn loại CPU224 24V DC/DC/DC nên cần phải chọn dịng điện nhỏ để an tồn chọn có số đầu vào 14, số ñầu 10 Lý chọn loại CPU 224 có đầu dịng DC 24V giải pháp tối ưu dịng DC ngồi mặc an tồn cịn loại phát xung để b- Chọn hệ truyền ñộng: Hiện nhà máy điều khiển vận tốc động áp dụng để làm đa dạng đại, khí nén sử dụng điều kiện vệ sinh mơi thực hành trường tốt, truyền động mạnh dụng cụ nhỏ, 4.5 Thiết kế chương trình PLC tính kinh tế cao, lý mơ hình tơi chọn khí nén làm hệ truyền ñộng cho cấu chấp hành Sau chọn hệ truyền ñộng trang bị ñiện ta tiến hành chọn thiết bị dây chuyền Trình tự thiết kế chương trình PLC thực theo bước sau ñây: + Trên sở lưu đồ chức dựa theo tốn cơng nghệ phân tích phần trên, tiến hành phân chia địa vào/ra, thiết lập vùng nhớ ñể phục vụ cho trình xử lý liệu Liệt kê ñếm, ñịnh thời cần thiết phải sử dụng chương trình, 17 bit, byte… vùng nhớ ñặc biệt Liệt kê chương trình con, 18 5.1 Chọn thiết bị, kích thước, kết cấu bàn thực hành chương trình xử lý ngắt + Sau tiến hành biên dịch từ lưu đồ sang ngơn ngữ PLC KH? I NGU? N + Dùng công tắc ñèn Led hay phần mềm PLCsim cho VAN POWER C ? M BI?N FUSE C ? M B I? N T? A+ S7-200 ñể chạy thử chương trình chế độ offline Trên sở xem A B VAN A- B+ xét, ñánh giá mức độ tối ưu chương trình C+ D PLC E KH? I NGU? N Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q1.0 Q1.1 KH? I NGÕ RA PLC POWER C? M BI? N Ð? NG CO C ? M BI? N XI LANH BÀN TH? C HÀNH PLC S7 - 200 VAN VAN C- C ? M BI? N QUANG Z ENCODER C ? M BI? N XI LANH VAN B- Q0.0 C? M BI? N XI LANH C ? M BI? N XI LANH CÔNG T? C GI? I H? N STAR STOP D? NG R ESET KH? N C? P FUSE Q0.1 KH? I NGÕ RA PLC PHÁT XUNG + a+ a- b+ b- c+ c+ d+ d- I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5 _ KH? I NGÕ VÀO PLC 720 KH? I NGÕ VÀO PLC CHƯƠNG CHẾ TẠO BÀN THỰC HÀNH PLC VÀ BIÊN SOẠN BÀI THỰC HÀNH Như ñã giới thiệu phần trước, mục tiêu chế tạo bàn 1200 thực hành giá rẻ, chất lượng tốt, lắp ghép nhanh chóng, thực hành nhiều tập khác Do phần chế tạo tơi đưa giải pháp sau: - Phân chia bàn thực hành thành nhiều cụm mơ hình riêng Các cụm gắn kết lại với lắp mặt bàn - Phân chia cụm mơ hình thành nhiều chi tiết đơn giản lắp ghép với chi tiết cụm khác tạo mơ hình - Các chi tiết ñược thiết kế ñơn giản cho dễ chế tạo thiết bị đơn giản Hình 5.1: Kết cấu bàn thực hành 5.1.1 Mặt bàn Mặt bàn chế tạo từ nhơm định hình có rãnh để lắp mơ hình lên bề mặt Các nhơm gắn lại với khung đỡ tán ri vê 5.1.2 Robot gắp sản phẩm Như ñã tính chọn chương 4, Robot có bốn bậc tự sử dụng khí nén có kết cấu hình vẽ 5.3: 19 20 716 70 16 225 446 40 1200 865 108 738 306 354 Hình 5.6: Bản vẽ băng tải 118 5.1.4 Chọn encoder ñể ño tốc ñộ ñộng 246 120 120 178 Hình 5.3 Bản vẽ robot Hiện có nhiều encoder tích hợp sẳn bán thị trường VN, tuỳ theo ñộ phân giải, hãng sản xuất mà giá thành khác Trong đề tài tơi chọn encoder với thơng số sau: - Hệ thống khí nén robot tính chọn theo thơng số sau: Vì mơ hình thực hành, cơng sử dụng khí nén nhỏ chọn nguồn khí cấp với lưu lượng nhỏ 500l/phút phù hợp với phụ tùng kèm theo bán ngồi thị trường 5.1.3 Băng tải Băng tải có kết cấu hình vẽ Cơng suất động chọn: 40W /24V DC Hình 5.7: Encoder Hiệu điện thế: 5-24V Số độ phân giải: 300 xung/vịng Ngõ ra: transistor cực hở Đầu :A/B 21 22 5.2 Lắp ñặt kết nối + Tạo bảng kết nối Để kết nối dễ dàng cụm mơ hình thuận tiện thực hành, tạo bảng kết nối riêng PLC bảng mơ hình Các mơ hình liên kết PLC giắc cắm từ phía hai bảng Hình 5.9: Bảng kết nối nhanh thiết bị vào Trong bảng kết nối nhanh thiết bị vào này, tơi có thiết kế thêm giắc nối dự phịng cho cảm biến, chng, nút dừng khẩn, mục đích tạo thuận tiện thực hành nhiều tập khác Hình 5.8: Bảng kết nối nhanh PLC Trên hai kết nối có đèn báo tín hiệu, có tín hiệu vào đèn sáng 23 24 chiều quay thuận ngược b – Kết nối khuếch ñại xung Để ñiều khiển ñộng chiều phương pháp ñiều chế K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 K8 K9 K10 xung từ PLC, ta phải dùng khuếch đại cơng suất sử dụng van đóng mở ñiện tử mosfet Cổng phát xung PLC Q0.0 Q0.1 5.3 Hướng dẫn sử dụng K1 24V 24V K3 K2 K4 K5 K6 K7 K8 K9 K10 Thao tác Để sử dụng bàn thức hành PLC này, ta cần cắm dây nguồn bật công tắc nguồn bảng kết nối PLC bảng kết nối thiết bị vào Chú ý thực hành ñấu nối từ hai bảng kết nối nhanh 1L Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 CPU 224 1M I0.0 I0.1 I0.2 Q0.4 2L Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q1.0 Q1.1 S7-200 DC/DC/DC I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 2M I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5 phải sử dụng giắc cắm ñúng màu Khi sử cần phát xung điều khiển tốc độ động cơ, bật cơng tắc kết nối cổng phát xung Để truyền thông máy tính PLC ta cần cáp kết nối PC/PPI qua cổng USB qua cổng RS232 5.4 Kết cấu tập thực hành Bài tập thực hành xây dựng dựa mơ hình thiết bị 24V 24V sẵn có bàn thực hành bao gồm nội dung ñếm, phân loại, ñiều khiển vận tốc Một số tập cụ thể Bài 1: Dùng cảm biến từ có mơ hình, phân loại vật qua băng tải bị nhiễm từ hay khơng Nếu khơng có tín hiệu từ cảm biến cho vật qua cịn có tín hiệu từ cảm biến dùng PITTONG đẩy Hình 5.10: Sơ đồ mạch điện bảng đấu dây PLC vật Bài 2: Dùng cơng tắc giới hạn phân loại sản phẩm theo chiều cao, + Kết nối encoder khuếch đại cơng suất xung vào PLC sản phẩm khơng đạt chiều cao mong muốn loại sản phẩm a –Kết nối encoder: van khí nén đồng thời đếm sản phẩm đạt u cầu Trong đề tài sử dụng encoder có hai dây pha A/B để biết Bài 3: Viết chương trình ñếm sản phẩm cho ñếm 10 sản 25 26 phẩm, băng tải ngừng chuông reo nhấn nút reset ñể băng tải hoạt KẾT QUẢ VÀ TRIỂN VỌNG CỦA ĐỀ TÀI ñộng trở lại Những kết ñạt ñược Bài 4: Đếm số xung phát từ encoder khoảng thời gian ñịnh Trong gần năm tháng thực hiện, với giúp đỡ tận tình trước để tính tốn vận tốc hiển thị tốc độ động giao thầy giáo hướng dẫn tơi ñã cố gắn hoàn thành nội dung ñã ñăng ký diện WinCC thuyết minh ñề tài “ NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ Bài 5: Dùng modul phát xung có sẵn PLC phát xung theo kiểu TẠO BÀN THỰC HÀNH PLC, PHỤC VỤ ĐÀO TẠO” PWM ñiều khiển băng tải quay nhanh chậm Các kết ñạt ñược sau: Bài 6: Dùng robot gắp sản phẩm bỏ vào thùng ñựng sản - Thiết kế chế tạo bàn thực hành PLC với mô hình phẩm hệ thống dây chuyền phân loại sản phẩm ñạt chất lượng Bài 7: Dùng cảm biến từ có mơ hình, phân loại vật qua Trong ñó có gắn robot ñể gắp sản phẩm Trên bàn thực hành băng tải bị nhiễm từ hay không Nếu khơng có tín hiệu từ cảm biến tháo lắp kết nối nhanh chóng mơ hình với cho vật qua cịn có tín hiệu từ cảm biến dùng robot gắp vật PLC bảng kết nối nhanh thực hành ñược nhiều tập khác Bài 8: Dùng ba xi lanh cảm biến từ lập mơ hình máy khoan sản - Biên soạn số tài liệu lý thuyết sở số tập ñể sinh viên có phẩm Bài 9: Phân loại gỗ theo chiều dài ngắn khác dùng thể áp dụng thực hành mơ hình xi lanh khí nén gạt gỗ vào thùng phân loại - Tích lũy ñược nhiều kiến thức kinh nghiệm thực tế Bài 10: Dùng modul phát xung có sẵn PLC phát xung theo kiểu chế tạo mơ hình PTO hệ thống cấp phơi mơ hình để điều khiển băng tải quay ñoạn cho sản phẩm cấp dừng vị trí gắp robot ñể robot gắp vật băng tải ( Phần chương trình tập xin xem phụ lục ) 2-Hướng phát triển Do thời gian có hạn kinh phí làm đề tài nên cịn số ứng dụng ñiều khiển tự ñộng chưa ñưa vào mơ hình Vì thời gian tới tơi tiếp tục hoàn thiện bàn thực hành PLC với mơ hình thành hệ thống thu thập liệu giám sát từ máy tính Điều khiển tốc độ ví trí vịng hồi tiếp kính Điều khiển tốc độ động kết nối PLC với biến tần Qua báo cáo này, mong nhận góp ý để đạt thành tốt cho ñề tài  ... người nghiên cứu đề xuất MỞ ĐẦU TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Một thành tựu quan trọng tiến khoa ñề tài: “ Nghiên cứu thiết kế, chế tạo bàn thực hành PLC, phục vụ ñào tạo ” MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU học... trang bị bàn thực hành PLC - Lập trình điều khiển với mơ hình tập thực hành từ ñến nâng cao ñể ñào - Thiết kế, chế tạo bàn thực hành ñiều khiển tạo sinh viên trường cao ñẳng ñại học nhu cầu thiết. .. PLC CHƯƠNG CHẾ TẠO BÀN THỰC HÀNH PLC VÀ BIÊN SOẠN BÀI THỰC HÀNH Như ñã giới thiệu phần trước, mục tiêu chế tạo bàn 1200 thực hành giá rẻ, chất lượng tốt, lắp ghép nhanh chóng, thực hành nhiều