Trong kỷ nguyên công nghiệp 4.0, tự động hoá càng ngày càng đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm. Các dây chuyển sản xuất bây giờ ngày càng được tự động hoá gần như tuyệt đối mà trong đó không thể thiếu các thiết bị như PLC, HMI, Động cơ Servo. Sự phát triển của các bộ logic khả trình PLC, cũng như yêu cầu ngày càng khắt khe về điều khiển chuyển động đã giúp các cơ cấu servo ngày càng trởnên phổ biến, ứng dụng ở nhiều công đoạn. Chính vì các lý do trên và dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo TS. Nguyễn Danh Huy, em đã nghiên cứu đề tài đồ án thiết kế: “Tìm hiểu và thiết kế hệ điều khiển chuyển động dùng PLC S71200 và hệ truyền động servo. Nội dung chính đồ án gồm: • Tìm hiểu về PLC S71200 và chức năng điều khiển vị trí. • Tìm hiểu về hệ truyền động servo Yaskawa. • Thiết kế ghép nối hệ thống. • Lập trình cho PLC điều khiển hệ thống. Sau một thời gian được sự hướng dẫn và chỉ bảo của TS. Nguyễn Danh Huy thì nhóm đã hoàn thành đồ án này. Tuy nhiên do thời gian và cũng như bản thân còn thiếu kinh nghiệm và năng lực còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy nhóm rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của thầy để rút ra những bài học quý báu cho bản thân. Em xin chân thành cảm ơ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN BÁO CÁO ĐỒ ÁN THIẾT KẾ 20202 ĐỀ TÀI: Tìm hiểu thiết kế hệ truyền động Servo Yaskawa sử dụng PLC S7-1200 Nhóm Sinh viên thực : Đinh Văn Hậu MSSV : 20173842 Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Danh Huy Bộ mơn : Tự động hóa cơng nghiệp Viện : Điện Hà Nội, 2021 ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN THIẾT KẾ Tìm hiểu thiết kế hệ truyền động Servo Yaskawa sử dụng PLC S7-1200 Giảng viên hướng dẫn (ký ghi rõ họ tên) Lời mở đầu Trong kỷ ngun cơng nghiệp 4.0, tự động hố ngày đóng vai trị quan trọng việc nâng cao suất chất lượng sản phẩm Các dây chuyển sản xuất ngày tự động hố gần tuyệt đối mà khơng thể thiếu thiết bị PLC, HMI, Động Servo Sự phát triển logic khả trình PLC, yêu cầu ngày khắt khe điều khiển chuyển động giúp cấu servo ngày trởnên phổ biến, ứng dụng nhiều công đoạn Chính lý hướng dẫn tận tình thầy giáo TS Nguyễn Danh Huy, em nghiên cứu đề tài đồ án thiết kế: “Tìm hiểu thiết kế hệ điều khiển chuyển động dùng PLC S7-1200 hệ truyền động servo Nội dung đồ án gồm: • Tìm hiểu PLC S7-1200 chức điều khiển vị trí • Tìm hiểu hệ truyền động servo Yaskawa • Thiết kế ghép nối hệ thống • Lập trình cho PLC điều khiển hệ thống Sau thời gian hướng dẫn bảo TS Nguyễn Danh Huy nhóm hoàn thành đồ án Tuy nhiên thời gian thân thiếu kinh nghiệm lực cịn hạn chế nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót Vì nhóm mong nhận ý kiến đóng góp thầy để rút học quý báu cho thân Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội ngày 30 tháng năm 2021 Sinh viên thực Đinh Văn Hậu MỤC LỤC CHƯƠNG TÌM HIỂU VỀ PLC S7-1200 VÀ CHỨC NĂNG ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ………… 1.1 Tìm hiểu chung PLC S7-1200 1.2 Module S7-1200 CPU 1214C Thông số CPU 1214C DC/DC/DC 1.3 Tìm hiểu chức điều khiển vị trí PLC S7-1200 Cấu hình phần cứng điều khiển vị trí servo plc s7-1200 CHƯƠNG TÌM HIỂU VỀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG SERVO YASKAWA 2.1 Tìm hiểu Servo Driver Yaskawa SGDV- R90A01A 2.2 Các chế độ điều khiển servo Driver Yaskawa SGDV-R90A01A Chế độ điều khiển tốc độ Chế độ điều khiển vị trí Chế độ điều khiển mô-men 2.3 Sơ đồ đấu dây mạch lực thiết bị Sơ đồ chi tiết đấu dây mạch lực 2.4 Sơ đồ chân kết nối I/O 50 Pin (CN1) Mô tả chân kết nối I/O 50 Pin Các chân I/O sử dụng đề tài đồ án 11 Các chân I/O sử dụng chế độ điều khiển 12 2.5 Cài đặt tham số vận hành 13 Lựa chọn chế độ điều khiển 13 Lựa chọn dạng xung đầu vào tham chiếu cho Drive 14 Lựa chọn chiều quay động 14 Lựa chọn setting cho chế độ điều khiển Position 15 CHƯƠNG THIẾT KẾ GHÉP NỐI HỆ THỐNG 16 3.1 Các thiết bị đấu nối tủ điều khiển 16 3.2 Đấu nối Servo Drive với nguồn cấp 220VAC 17 3.3 Sơ đồ nguồn cấp cho Servo Drive 17 3.4 Sơ đồ đấu nối chân CN1 18 Các chân sử dụng CN1 18 Sơ đồ đấu nối chân CN1 18 3.5 Sơ đồ đấu nối vào cho CPU S7-1200 19 Sơ đồ đấu nối input cho CPU 19 Sơ đồ đấu nối output 19 3.6 Sơ đồ đấu nối thực thực tế 20 CHƯƠNG THIẾT KẾ GIAO DIỆN NGƯỜI DÙNG VÀ LẬP TRÌNH PLC ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG 21 4.1 Giao diện HMI vận hành hệ thống 21 4.2 Lập trìn PLC giải toán đặt 23 Bài toán cần thực 23 Lưu đồ thuật toán thực toán 24 Chương trình PLC thực tốn di chuyển theo hình chữ nhật 25 CHƯƠNG KẾT LUẬN 42 TÀI LIỆU THAM THẢO 43 MỤC LỤC HÌNH ẢNH hình 1.1: CPU 1214C DC/DC/DC hình 1.2: Thao tác thực cấu hình điều khiển vị trí TIA PORTAL V15 hình 1.3: chọn sigmal type :PTO mục Pulse options hình 1.4: cấu hình chân phát xung hướng cho động hình 1.5: cấu hình độ phân giải servo vít me hình 1.6: khai báo giới hạn hành trình hình 1.7: cấu hình phần tốc độ thời gian tăng giảm tốc hình 1.8: Cài đặt thời gian gia tốc cho trình dừng khẩn cấp hình 2.1: giải thích tham số model hình 2.2: Bộ Driver SGDV- R90A01A hình 2.3: Sơ đồ đấu dây mạch lực sử dụng điện áp 1pha 200-230VA hình 2.4: Sơ đồ chi tiết đấu dây mạch lực hình 2.5: Sơ đồ thứ tự chân I/O 10 hình 2.6: Chế độ điều khiển tốc độ 12 hình 2.7: Chế độ điều khiển vị trí 12 hình 2.8: Chế độ điều khiển mô-men 13 hình 2.9: chế độ lựa chọn xung đầu vào 14 hình 2.10: hình minh họa chiều quay thuận nghịch động 14 hình 3.1: thiết bi đấu nối 16 hình 3.2 : đấu nối Servo Drive với nguồn 17 hình 3.3: sơ đồ nguồn cấp cho servo drive 17 hình 3.4: Các chân sử dụng CN1 18 hình 3.5: Sơ đồ đấu nối chân CN1 18 hình 3.6: sơ đồ đấu nối input 19 hình 3.7: sơ đồ đấu nối output 19 hình 3.8: Hình ảnh đấu nối thực tế thực 20 hình 3.9: Hai trục động servo gắn với hai cấu trượt 20 hình 4.1: giao diện vận hành hệ thống 21 hình 4.2 : phân quyền cho hệ thống 21 hình 4.3: main screen sau đăng nhập 22 hình 4.4: hình Manual vận hành hệ thống 22 hình 4.5: Màn hình auto screen 23 hình 4.6: Bài toán cần thực 23 hình 4.7: Lưu đồ save gọi vị trí 24 hình 4.8: Lưu đồ chạy auto theo hình chữ nhật 25 hình 4.9: chương trình lưu vị trí axis 26 hình 4.10 : chương trình lưu vị trí axis 27 hình 4.11: chương trình gọi vị trí Axis_1 28 hình 4.12: chương trình gọi vị trí Axis_2 29 hình 4.13:Chương trình chạy hình chữ nhật 41 MỤC LỤC BẢNG Bảng 1: chân tín hiệu I/O 10 Bảng 2: Các chân tín hiệu sử dụng đề tài 11 Bảng 3:bảng tham số lựa chọn cho động 14 CHƯƠNG TÌM HIỂU VỀ PLC S7-1200 VÀ CHỨC NĂNG ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ 1.1 Tìm hiểu chung PLC S7-1200 S7-1200 dòng điều khiển logic lập trình (PLC) kiểm sốt nhiều ứng dụng tự động hóa Thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp, tập lệnh mạnh làm cho có giải pháp hồn hảo cho ứng dụng sử dụng với S71200 PLC S7 – 1200 dòng PLC SIEMENS, thiết bị tự động hóa đơn giản có độ xác cao Thiết bị PLC Siemens S7 –1200 thiết kế dạng module nhỏ gọn, linh hoạt, phù hợp cho đa dạng ứng dụng Dòng S7 – 1200 có giao diện truyền thơng 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 Với thiết kế theo dạng module, tính cao, dịng sản phẩm SIMATIC S71200 thích hợp với nhiều ứng dụng tự động hóa khác nhau, cấp độ từ nhỏ đến trung bình Đặc điểm bật tích hợp sẵn cổng truyền thông Profinet (Ethernet), sử dụng chung phần mềm Simatic Step Basic cho việc lập trình PLC hình HMI Điều giúp cho việc thiết kế, lập trình, thi cơng hệ thống điều khiển nhanh chóng, đơn giản S7-1200 bao gồm microprocessor, nguồn cung cấp tích hợp sẵn, đầu vào/ra (DI/DO), số tính bảo mật giúp bảo vệ quyền truy cập vào CPU chương trình điều khiển: • Tất CPU cung cấp bảo vệ password chống truy cập vào PLC • Tính “know-how protection” để bảo vệ block đặc biệt S7-1200 cung cấp cổng PROFINET, hỗ trợ chuẩn Ethernet TCP/IP Ngồi bạn dùng module truyền thong mở rộng kết nối RS485 RS232 Phần mềm dùng để lập trình cho S7-1200 Step7 Basic Step7 Basic hỗ trợ ba ngôn ngữ lập trình FBD, LAD SCL Phần mềm tích hợp TIA Portal Siemens 1.2 Module S7-1200 CPU 1214C hình 1.1: CPU 1214C DC/DC/DC Thơng số CPU 1214C DC/DC/DC - - - Kích thước: 110 x 100 x 75 Bộ nhớ người dùng: • Bộ nhớ làm việc: 50Kb • Bộ nhớl ưu trữ: 2Mb • Bộ nhớ Retentive: 2Kb Ngõ vào số: 14 In/10 Out Ngõ vào tương tự: in Vùng nhớ Truy suất bit (M): 4096Byte Module tín hiệu mở rộng: Board tín hiệu/truyền thơng:1 Module truyền thơng: Bộ đếm tốc độ cao: • Pha x 100KHZ/3 x 30KHZ • Pha x 80KHZ/3 x 20KHZ Ngõ xuất xung tốc độ cao: Truyền thông: Ethernet Thời gian thực nguồn nuôi: 10 ngày Thực thi lệnh nhị phân: 0.1 micro giây/lệnh 1.3 Tìm hiểu chức điều khiển vị trí PLC S7-1200 Để điều khiển chuyển động (kiểm soát tốc độ vị trí) sử dụng phương pháp PWM PTO Một đầu PLC định sử dụng PWM PTO (chỉ hai, hai) PWM từ viết tắt cụm từ “Pulse Width Modulation” dịch sang tiếng việt “điều chế độ rộng xung” PWM kỹ thuật điều chế sử dụng để mã hóa thơng số thành tín hiệu xung Mặc dù kỹ thuật điều chế sử dụng để mã hóa thơng tin để truyền tải, cơng dụng hình 4.12: chương trình gọi vị trí Axis_2 29 4.2.3.2 Chương trình điều khiển chạy hình chữ nhật 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 hình 4.13:Chương trình chạy hình chữ nhật 41 CHƯƠNG KẾT LUẬN Trên toàn trình bày nhóm em tìm hiểu Tìm hiểu thiết kế hệ điều khiển chuyển động dùng PLC S7-1200 hệ truyền động servo Em xin cảm ơn thầy tạo điều kiện cho nhóm tìm hiểu thêm quy trình hoạt động Servo Drive, giúp nhóm chúng em có thêm kinh nghiệm kiến thức sử dụng phần mềm liên quan Trong suốt trình thực đồ án em học nhiều kiến thức: • • • • Tìm hiểu PLC S7-1200 chức điều khiển vị trí Tìm hiểu hệ truyền động servo Yaskawa Thiết kế ghép nối hệ thống Lập trình cho PLC điều khiển hệ thống Trong khuôn khổ đề tài này, trình độ kiến thức cịn có hạn nên trình bày nhóm khơng thể tránh khỏi sai sót Em mong nhận thêm góp ý thầy để đề tài nhóm ngày hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy! 42 TÀI LIỆU THAM THẢO [1] SIEMENS, Learn-/Training Textbook S7-1200 from Version V14 SP1, 2017 [2] YASKAWA, Rotational motor analog voltage and pulse train reference, 2007 43 ... truyền động servo Nội dung đồ án gồm: • Tìm hiểu PLC S7-1200 chức điều khiển vị trí • Tìm hiểu hệ truyền động servo Yaskawa • Thiết kế ghép nối hệ thống • Lập trình cho PLC điều khiển hệ thống Sau... 41 CHƯƠNG KẾT LUẬN Trên tồn trình bày nhóm em tìm hiểu Tìm hiểu thiết kế hệ điều khiển chuyển động dùng PLC S7-1200 hệ truyền động servo Em xin cảm ơn thầy tạo điều kiện cho nhóm tìm hiểu thêm... 1.3 Tìm hiểu chức điều khiển vị trí PLC S7-1200 Cấu hình phần cứng điều khiển vị trí servo plc s7-1200 CHƯƠNG TÌM HIỂU VỀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG SERVO YASKAWA 2.1 Tìm hiểu Servo Driver Yaskawa SGDV-