TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT FESTO (Có file lập trình)

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2014 Giảng viên hướng dẫn Tô Hiếu Nghĩa Page LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2014 Giảng viên phản biện Tô Hiếu Nghĩa Page LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP LỜI CẢM ƠN Lời em xin chân thành cảm ơn tất thầy cô giáo hướng dẫn bảo tận tình thời gian thực đề tài này, đặc biệt thầy cô khoa Điện tạo điều kiện thuận lợi để em hồn thành khóa luận Em vơ biết ơn thầy Hà Chí Kiên, người trực tiếp hướng dẫn, góp ý gợi mở ý tưởng nội dung đề tài: hệ thống tự động hóa sản xuất Festo MPS500 đến kết ngày hôm Cảm ơn thầy Nguyễn Anh Tuấn người ln theo sát nhiệt tình giúp đỡ em trình thực đề tài Vì kiến thức thời gian có hạn nên nội dung khơng thể tránh khỏi nhiều sai sót, chúng em mong nhận góp ý bảo q thầy giáo để chúng em hồn thành đề tài cách trọn vẹn có thêm nhiều kinh nghiệm thực tiễn cho cơng việc chúng em sau Xin chân thành cảm ơn! Thành phố Hồ Chí Minh, ngày tháng 07 năm 2014 Sinh viên thực Tô Hiếu Nghĩa Page LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP LỜI MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài: Trong phát triển mạnh mẽ kỹ thuật đặc biệt ngành tự động hóa nay, máy móc dần thay người công việc nặng nhọc, nguy hiểm độc hại, hướng đến xác tiết kiệm Nhận xu hướng xã hội nên công ty hàng đầu lĩnh vực đời mang tên Festo Với mục tiêu hàng đầu cung cấp sản phẩm trí tuệ, máy móc thơng minh phục vụ nhiều lĩnh vực đặc biệt công nghiệp, Festo đem đến cho nhiều robot đại có nhiều ứng dụng sống Nhận quan trọng cần thiết phải tìm hiểu kỹ dây chuyền, thiết bị thông minh, hoạt động tự động nên em định chọn đề tài “Hệ thống tự động hóa sản xuất Festo MPS-500” Mục đích: - Tìm hiểu ngun lý hoạt động trạm mơ hình Lập trình cho trạm hoạt động Giám sát điều khiển wincc cho hệ thống MỤC LỤC Tô Hiếu Nghĩa Page LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang Tô Hiếu Nghĩa Page LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT HỆ THỐNG Hệ thống tự động hóa Festo MPS-500 hệ thống sản xuất đại,tự động, hồn chỉnh gồm khâu(có tất 10 trạm): cấp phôi(trạm distribuilding-testing), kiểm tra-gia công lỗ(handling-processing), kiểm tra phôi hình ảnh(vision), gia cơng(robot), phân loại(handling-softing), kho hàng lưu trữ(asrs) Trong hệ thống này, băng tải (conveyor) đóng vai trò trạm chủ(master) để điều khiển hoạt động trạm con(slaver) khác thông qua phương thức truyền thơng ASi Hệ thống làm việc hồn tồn tự động giúp tiết kiệm chi phí lao động hạn chế rủi ro nghề nghiệp tai nạn lao động gây Đầu sản phẩm hồn chỉnh Người quản lý điều khiển giám sát hệ thống thông qua hệ thống SCADA thiết kế sẵn, truyền thông phương thức TCP/IP giúp dễ dàng việc quản lý hệ thống Hệ thống đem đến cho nhìn tổng quan dây chuyền sản xuất thực tế, cách vận hành, thiết kế lắp đặt, giám sát điều khiển… Hệ thống giúp biết thêm nhiều thiết bị điện, điện tử để lắp đặt, lập trình Tơ Hiếu Nghĩa Page LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 2: CÁC TRẠM TRONG HỆ THỐNG I TRẠM DISTRIBUTOIN  Chức năng: Trạm Distribution Station – Trạm cung cấp – trạm thứ hệ thống MPS gồm trạm Festo Trạm cung cấp thiết bị cấp chi tiết phôi Thiết bị cấp chi tiết phôi định nghĩa thiết bị có chức điền đầy phần tử nạp phân loại thùng chứa  Nguyên lý hoạt động: Nhấn start tay gắp chuyển đến trạm kế chờ piston đẩy phơi ổ cấp phơi quay gắp phôi di chuyển đến trạm kế để thả phơi Nhấn stop thực hết cho trình dừng Nhấn reset tay gắp vị trí trạm cấp phôi, tắt van hút chân không, reset thông số trạng thái ban đầu 1.1 CẤU TRÚC PHẦN CỨNG 1.1.1 Các thiết bị có trạm 1.1.1.1 Module ổ chứa dạng ống xếp Module ổ chứa dạng ống xếp tách chi tiết phơi khỏi ống chứa Có thể đến “phôi” xếp ống theo trật tự ổ chứa dạng ống Chi tiết phơi phải xếp vào với phía mở phía Cylinder tác động kép đẩy chi tiết phơi vị trí thấp từ ổ chứa , từ ngồi đến cữ dừng khí Tơ Hiếu Nghĩa Page LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Những chi tiết phôi ống chứa nhận biết cảm biến quang điện chùm xuyên qua, vị trí cylinder đẩy nhận biết điện qua cảm biến điện cảm Tốc độ co vào cylinder đẩy hiệu chỉnh thoải mái van tiết lưu chiều Hình : Module ổ chứa dạng ống xếp 1.1.1.2 Module vận chuyển Module vận chuyển thiết bị vận hành khí nén Chi tiết phơi kẹp lên giác hút chân không vận chuyển cylinder quay Gốc chuyển động lắc hiệu chỉnh 00 1800 cử chặn khí Vị trí cuối cảm nhận cơng tắc giới hạn điện Micro (Micro Switches ) Hình: Module vận chuyển 1.1.1.3 Cảm biến tiệm cận (Cylinder đẩy Module ổ chứa chi tiết phối) Các cảm biến tiệm cận sử dụng để nhận biết vị trí cuối hành trình cylinder Cảm biến tiệm cận tác động vòng nam châm lắp ráp piston Cylinder Tô Hiếu Nghĩa Page LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Cảm biến tiệm cận – cylinder đẩy 1.1.1.4 Cảm biến chùm qua (ổ chứa ống xếp, mức điền đầy) Cảm biến chùm qua dùng để hiển thị mức ổ chứa ống xếp Dây cáp quang sợi nối với thiết bị quang điện Thiết bị quang điện phát ánh sáng hồng ngoại nhìn thấy Chi tiết phơi cản trở chùm tia sáng qua Cảm biến chùm di qua 1.1.1.5 Công tắc MICRO ( chuyển, dẫn động lắc ) Công tắc micro sử dụng để cảm nhận vị trí cuối chuyển động lắc (dẫn động quay nửa vịng ) Cơng tắc micro tác động cảm biến hành trình hiệu chỉnh trục cylinder quay Tô Hiếu Nghĩa Page LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 1.1.1.6 Công tắc chân không ( vận chuyển, giác hút chân không ) Công tắc chân không sử dụng dể phát phần chân không giác hút chân không Nếu chi tiết phôi nhấc lên hồn tồn tín hiệu phát công tắc chân không 1.1.1.7 Hiệu chỉnh van tiết lưu chiều: Van tiết lưu chiều dùng để hiệu chỉnh lưu lượng cho cylinder tác động kép Trong hướng ngược lại, lưu lượng khí qua van chiều với tiết diện mở hết, nguồn khí nén khơng điều khiển khí xả điều khiển giữ cho piston giảm chấn khí nén ( hồn thiện chuyển động tải thay đổi ) 1.1.2 Các I/O trạm  Các I/O trạm Địa Kí hiệu Mơ tả I0.1 1B2 Ổ cấp phơi vị trí sau I0.2 1B1 Ổ cấp phơi vị trí trước I0.3 2B1 Một phơi hút tay quay I0.4 3S1 Tay quay vị trí cấp phơi I0.5 3S2 Tay quay vị trí trạm I0.6 B4 ON= khơng có phơi nạp phơi I0.7 IP_FL Sensor phát tín hiệu quang điện cho trạm trước Q0.0 1Y1 Cuộn dây điều khiển cylinder ổ cấp phôi Q0.1 2Y1 Cuộn điện bật van hút chân không Q0.2 2Y2 Cuộn điện tắt van hút chân không Q0.3 3Y1 Cuộn điện chuyển tay quay đến ổ cấp phôi Q0.4 3Y2 Cuộn điện chuyển tay quay đến trạm kế  Các I/O bảng điều khiển Địa I1.0 Kí hiệu S1 Tơ Hiếu Nghĩa Mơ tả Nút start Page 10 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Hộp thoại Add New Driver xuất cho phép chọn mạng kết nối WinCC PLC Chọn Driver thích hợp nhấn Open Ở ta chọn SIMATIC S7 Protocol Suite.chn Tại WinCC Explorer, click vào Tag Management SIMATIC S7 Protocol Suite TCP/IP để chọn phương thức giao tiếp S7-300 Wincc Click chuột phải vào TCP/IP chọn Add Newdriver Connection Tại Name ta đặt tên sau click vào Properties Tại ô IP Address ta nhập địa IP tương ứng cho trạm( ví dụ trạm là: 10.1.1.2) Tô Hiếu Nghĩa Page 154 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Tại ô Slot Number ta nhập chọn OK lần để kết thúc Bước4: Tạo Tags Để tạo kết nối thiết bị dự án WinCC, trước tiên phải tạo Tags WinCC Tags tạo Tags Management Gồm có Tags nội Tags ngoại:  Tags Internal (Tags nội): Là Tag có sẵn WinCC Những Tags nội vùng nhớ WinCC, có chức PLC thực  Tags External (Tags ngoại): Là Tag q trình, phản ảnh thơng tin địa hệ thống PLC khác Các Tags lưu nhớ PLC thiết bị khác nối với PLC thông qua Tags Tạo nhóm Tags Groups (nhóm Tags) thiết bị: Khi dự án có có khối lượng lớn liệu với nhiều Tags, ta nhóm Tags thành nhóm biến cho thích hợp theo qui cách Tags Group cấu trúc bên kết nối PLC, tạo nhiều Tags Group nhiều Tags nhóm Tags cần  Tạo Tags trình Để tạo Tags trình , nhấn nút chuột phải vào kết nối với PLC thiết lập Chọn “New Tag” Tô Hiếu Nghĩa Page 155 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Tại ô Name đặt tên cho tag Tại ô Address chọn Select Tại Data chọn kiểu liệu Ở có loại: • • • • DB Bit memory: kiểu bit Input: dùng cho ngõ vào Out put: dùng cho ngõ Nhấn OK để hồn thành  Tạo nhóm Tags Nhóm Tags xắp xếp lại theo kết nối logic PLC Nhấn nút chuột phải vào kết nối PLC cần tạo Nhấn vào New Group Hộp thoại Properties of tag group xuất Nhập tên nhóm tag vào Name Nhấn OK Nhóm Tags xuất kết nối PLC cần tạo với tên vừa đặt  Tạo hình ảnh trình Để tạo hình ảnh phải mở giao diện đồ hoạ cách nhấp phải mục Graphics Designer, từ menu xổ xuống nhấp chọn New picture xuất tập tin bên phải cửa sổ WiCCExplorer có tên “NewPdl0.pdl” Nếu dự án có nhiều giao diện đồ họa để hiển thị cần tạo nhiều New picture Tô Hiếu Nghĩa Page 156 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Bước 5: Tạo hình ảnh Tại WinccExplorer, click chuột phải vào Graphics Designer chọn New picture Ta đổi tên cho “hình ảnh” vừa tạo cách nhấn chuột phải vào NewPdl0.pdl Chọn Rename picture nhập tên tùy ý  Mở cửa sổ Graphics Designer Để mở Graphics Designer với ảnh thiết lập, ta nhấn đúp vào “NewPdl0.pdl” cửa sổ bên phải WinCC Explorer Ta vẽ giao diện cần thiết kế thiết lập thuộc tính đối tượng hoạt động  Lưu ý: vẽ đối tượng xong ta phải click vào mục effect chọn trạng thái Global shadow Global color scheme No hình vẽ: II THIẾT KẾ GIAO DIỆN CHO CÁC TRẠM MPS 500 TRẠM DISTRIBUILDING-HANDLING: Tô Hiếu Nghĩa Page 157 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Tạo Project với tên Distribuilding hướng dẫn khai báo tag địa tag hình vẽ: Tiếp theo ta thiết kế giao diện cho trạm (ở ta vẽ chung trạm để dễ giám sát) 1.1 Tạo nhút nhấn start, stop, reset Tô Hiếu Nghĩa Page 158 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Click chuột vào Windows Objects chọn Button Kéo chuột vẽ kích thước phù hợp cho nút nhấn Sau thả chuột ta Tại ô text đặt tên cho nút nhấn start, nhấn OK để hồn thành Kích chuột phải vào nút nhấn vừa tạo chọn properties Click chuột vào Effects Tại thuộc tính Global Shadow Global color scheme ta click đúp chuột vào trạng thái Yes để chuyển No để hiển thị thuộc tính màu sắc vật Tại hộp thoai objects properties ta chọn events để xác lập thuộc tính cho nút nhấn Chọn mouse muốn nhấn nút click chuột, keyboard bàn phím….ở ta chọn mouse Tơ Hiếu Nghĩa Page 159 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Click chuột vào biểu tượng hình mũi tên ứng với dịng press left để xác lập thuộc tính click chuột trái Chọn Direct Connection ta Tích vào Constant phần Source nhập vào 1, tích vào tag phần target chọn tag tương ứng với nút start nhấn OK để hoàn thành Tương tự ta Click chuột vào biểu tượng hình mũi tên ứng với dịng release left để xác lập thuộc tính thả chuột Tuy nhiên ô Constant phần Source nhập vào để thả thuộc tính khơng cịn trì Tương tự ta tạo thuộc tính cho nút stop reset Tơ Hiếu Nghĩa Page 160 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 1.2 Vẽ thiết lập thuộc tính cho đèn báo cảm biến Tại object palette ta chọn Circle để vẽ đèn báo cảm biến Ở ta sử dụng thuộc tính thay đổi màu cho đèn biểu trạng thái cảm biến Click chuột vào PropertiesColors click chuột phải vào biểu tượng bóng đèn tương ứng dịng Background color chọn Dynamic Dialog click vào biểu tượng khoanh đỏ ta bảng bên cạnh Tại ô Event nhấp chọn Tag, ô Tag name chọn tag tương ứng nhấp OK Tô Hiếu Nghĩa Page 161 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Tại ô Expression/Fomula click vào ô khoanh đỏ chọn tag để gắn địa tag tương ứng Tô Hiếu Nghĩa Page 162 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Tại mục Data type chọn kiểu Boolean Tại ô Result of the Expresstion/Foluma ta chọn màu hiển thị trạng thái 1.3 Thiết lập thuộc tính ẩn cho phơi tay gắp Click vào mục Polygon để vẽ phôi thực tô màu đỏ cho phôi Tại mục Objects Properties chọn PropertiesMiscellaneousDisplay Chuyển trang thái đối tượng thành Yes Click chuột phải vào biểu tượng bóng đèn chọn Tag để gắn tag tương ứng cho đối tượng Tương tự cho tay gắp Tô Hiếu Nghĩa Page 163 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 1.4 Vẽ thiết lập thuộc tính nhấp nháy cho piston Click chuột vào Rectangle mục Objects Palette để vẽ piston Tại mục Objects Properties chọn PropertiesFlashingFlashing background Active Thay đổi trạng thái thành Yes gán biến cho đối tượng 1.5 Vẽ thiết lập thuộc tính cho nút nhấn chuyển giao diện Dùng Button để vẽ nút nhấn Tại mục Objects Properties chọn EventsMouseMouse Action Direct Connection Thiết lập thuộc tính đối tượng hình vẽ: Nhấn OK để hồn thành Khi ta nhấn vào nút chuyển giao diện đưa ta đến giao diện băng tải Sau hoàn thành xong tất cả, ta nhấn Save để lưu Tô Hiếu Nghĩa Page 164 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Thiết kế tương tự giao diện cho trạm thiết lập đặc tính cho đối tượng trạm ta giao diện trạm 1-2 TRẠM PROCESSING-HANDLING Tô Hiếu Nghĩa Page 165 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP TRẠM HANDLING-SORTING TRẠM BĂNG TẢI TRẠM KHO HÀNG Tô Hiếu Nghĩa Page 166 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP TRANG BÌA CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I KẾT LUẬN - Ưu điểm: Tô Hiếu Nghĩa Page 167 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP + Hệ thống MPS500 giúp em tiếp cận với nhiều thiết bị: cảm biến, encoder, biến tần, robot… qua nắm thêm nguyên lý hoạt động, cách đấu nối … thiết bị + Hệ thống hoạt động liên tục, tự động, phối hợp nhịp nhàng trạm giúp em hình dung quy trình hoạt động dây chuyền sản - xuất thực tế Nhược điểm: + Các thiết bị có sai lệch(dù khơng đáng kể) ảnh hưởng nhiều đến trình vận hành + Một số thiết bị sử dụng nhiều thời gian dài nên khơng cịn hoạt động xác ban đầu + Tính ổn định cánh tay Robot chưa cao chạy trọng thời gian tọa độ bị sai lệch đôi chút + Wincc dùng để giám sát có tốc độ đáp ứng chậm nên khơng thể hoạt II động xác với mơ hình KIẾN NGHỊ Nếu có điều kiện, nhà trường nên đầu tư vào mơ hình sinh viên học chương trình nhiều nữa, nhiều trạm khơng phải có trạm Đề tài phát triển lên theo nhiều hướng khác như: quản lý qua webserve, điều khiển giám sát qua điện thoại, sóng 3G, wifi… TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu đính kèm mơ hình cơng ty festo Luận văn tốt nghiệp đại học điện Clip mô hoạt động mơ hình Youtube Wincc, HMI giao tiếp người máy DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT CB: cảm biến TB: thiết bị Tô Hiếu Nghĩa Page 168 ... thông minh, hoạt động tự động nên em định chọn đề tài “Hệ thống tự động hóa sản xuất Festo MPS-500” Mục đích: - Tìm hiểu ngun lý hoạt động trạm mơ hình Lập trình cho trạm hoạt động Giám sát điều... Hiếu Nghĩa Page LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT HỆ THỐNG Hệ thống tự động hóa Festo MPS-500 hệ thống sản xuất đại ,tự động, hồn chỉnh gồm khâu(có tất 10 trạm): cấp phôi(trạm distribuilding-testing),... tác động trục dẫn động thẳng đứng với động đai Động điện liền hộp số dẫn động trục thẳng đứng mạch Relay sử dụng để kích Tơ Hiếu Nghĩa Page 22 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP hoạt động Động máy khoan hoạt động