L ỜI MỞ ĐẦU
5.2THIẾT KẾ LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN
THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH: NGUYỄN VĂN MINH - TRẦN VĂN BÍNH Trang 90
Hinh 5.8 : Lưu đồ thuật toán điều khiển của máy dán tem pinđiện thoại
D? N Ð? NG TAY MÁY Ð? NG CO 3 D? NG Q0.5= OFF Ð? NG CO 1 QUAY Q0.0 = ON ÐC2 QUAY D? N Ð? NG B? C? P PIN C? M BỈ N 9 PIN VÀO V? TRÍ DÁN D? N Ð? NG B? C? P TEM C? M BỈ N 1 TEM VÀO V? TRÍ I0.2 = 1 ÐC 1 D? NG Q0.0 = OFF C? M BỈ N 2 V? TRÍ LÀM VỈ C 1 I0.3 = 1
XYLANH 4 VÀO K? P PIN XYLANH 1 ÐI XỦ NG Q0.6 = ON ( SOL1A ON) C? M BỈ N 5 V? TRÍ TH? P NH? T I1.0 = 1 C? M BỈ N 7 V? TRÍ TH? P NH? T I1.1 = 1 Ð? NG H? ÐO 1 Ð? ÁP SỦ T XYLANH 3 ÐI XỦ NG Q1.1 = ON XYLANH 5 THÁO K? P Q0.2 = OFF XY LANH 1 D? NG M? VAN CHÂN KHÔNG Ð? U HÚT 1 L? Y TEM XYLANH 3 D? NG Ð? U HÚT 2 M? VAN HÚT CHÂN KHÔNG Ð? NG H? ÐO 2 Ð? ÁP SỦ T HÚT XY LANH 3 ÐI LÊN Q1.1 = OFF C? M BỈ N 6 V? TRÍ CAO NH? T ÐC3 QUAY PH? I Q0.4 = ON D? N Ð? NG TAY ROBOT ÐC 3 D? NG C? M BỈ N 3 V? TRÍ LÀM VỈ C 2 I0.4 = ON XYLANH 1 ÐI XỦ NG Q0.6 = ON TH? PIN VÀO BÀN CH? A S? N PH? M Ð? U HÚT 2 KHÓA VAN HÚT CHÂN KHÔNG Q1.6 = ON XY LANH 1 D? NG XYLANH 6 G? T PIN RA KH? I V? TRÍ TH? PIN Q0.3 = ON D? NG MÁY KHÓA VAN HÚT CHÂN KHÔNG Ð? U HÚT 1 Q1.4 = ON Ð? M Ð? S? PIN C? M BỈ N 10 Ð? Y S? N PH? M END Ð Ð Ð Ð Ð Ð Ð Ð Ð Ð Ð Ð S S S S S S S S S S S S T5= 1.2s T6= 0,6s T2= 0,3s T5= 0,3s T7= 0,5s T4= 0,3s Ð? NG CO 3 QUAY TRÁI Q0.5= ON C? M BỈ N 5 V? TRÍ TH? P NH? T I1.0 = 1
XYLANH 1 ÐI LÊN Q0.7 = ON XYLANH 1 ÐI LÊN
Q0.7 = ON C? M BỈ N 4 V? TRÍ CAO NH? T I0.7= ON C? M BỈ N 4 V? TRÍ CAO NH? T I0.7= ON S Ð S T1= 0,3s T3= 0,3s Ð? ÁN T? T NGHỈP
NGHIÊN C? U, TÍNH TOÁN, THỈ T K? MÁY DÁN PIN ÐỈ N THỎ I
TrNhỉm H. D?n Duỷt Thỉt K?
H? và TênKýNgày T? L?: 1:1 Kh?i Lủng
S? T?: 08 T? 08 Trủng Ð?i H?c Bách Khoa Hà N?i Vỉn Co Khí B? Môn Máy Và Ma Sát H?c B? N V? LUU Ð? THỦ T TOÁN ÐỈU KHỈ N MÁY DÁN TEM PIN ÐỈ N THỎI Ng. Van Minh Ð?ngThái Vỉt STT01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 Tên chi tỉt Ð?ng co 01 Ð?ng co 02 Ð?ng co 03 Bô c?p Tem B? c?p Pin B? tay máy C?m bỉn 01 C?m bỉn 02 C?m bỉn 03 C?m bỉn 04 C?m bỉn 05 Ð?ng h? do 01 C?m bỉn 06 C?m bỉn 07 Ð?ng h? do 02 C?m bỉn 08 Xy lanh 01 B? d?m 01 Xy lanh 03 Xy lanh 04 Xy lanh 06 Ð?u hút 01 Ch?c nang, nhỉm v? D?n d?ng b? ph?n c?p Tem D?n d?ng b? c?p Pin D?n d?ng cho tay máy Truỷn d?ng, d?n hủng tem d?n v? trí Tem ra Truỷn d? ng, d?n hủng Pin t?i v? trí dán Pin L?y tem dán vào pin và l?y s?n ph?m dua ra ngoài C?m bỉn quang xác d?nh v? trí Tem ra C?m bỉn quang xác d?nh v? trí làm vỉc 01 c?a tay máy C?m bỉn quang xác d?nh v? trí làm vỉc 02 c?a tay máy C?m bỉn quang xác d?nh v? trí cao nh?t c?a xy lanh 01 C?m bỉn quang xác d?nh v? trí th?p nh?t c?a xy lanh 01 Ð?ng h? do áp sủt hút chân không d?u hút Tem C?m bỉn quang xác d?nh v? trí cao nh?t c?a xy lanh 03 C?m bỉn quang xác d?nh v? trí th?p nh?t c?a xy lanh 03 Ð?ng h? do áp sủt hút chân không d?u hút Pin C?m bỉn quang xác d?nh v? trí Pin vào v? trí dán B? d?m xác d?nh s? lủng s?n ph?m dủ c dua ra bàn ch?a
Xy lanh khí nén d?n d?ng cho d?u hút 01 di chuỷn Xy lanh khí nén d?n d?ng cho d?u hút 02 di chuỷn Xy lanh khí nén d?n d? ng cho d?u k?p Pin di chuỷn Xy lanh khí nén d?n d? ng cho tay g?t di chuỷn
Ð?u hút chân không hút và gỉ S?n ph?m Ð?u hút 02
23
Ð?u hút chân không hút và gỉ Tem
SVTH: NGUYỄN VĂN MINH - TRẦN VĂN BÍNH Trang 91
5.2.2 Nguyên lý điều khiển
Máy dán tem tự động sử dụng ngôn ngữ PLC để điều khiển. Hoạt động của máy là sự phối hợp của ba cơ cấu: cơ cấu cấp tem, cơ cấu cấp pin và cơ cấu lấy tem, lấy pin với thiết bị cảm biến, đồng hồ đo áp suất và bộ đếm.
Bảng 5.2: Các thiết bịđiều khiển tác động
Ta có nguyên lý điều khiển máy:
Bắt đầu làm việc, động cơ 2 quay, dẫn động băng tải cấp pin, đưa pin vào vị trí dán. Sau 2 giây mở máy động cơ 1 quay, động cơ 3 quay, cảm biến 1, cảm biến 2 hoạt động. Cảm biến 1 xác định vị trí của tem cần lấy, nếu tem đã ở vị trí cần lấy, động cơ 1 dừng hoạt động, nếu tem chưa vào vị trí cần lấy, động cơ 1 tiếp tục quay dẫn động bộ cấp tem, đưa tem vào vị trí. Cảm biến 2 xác định vị trí làm việc của tay máy, nếu đã ở vị trí làm việc 1(lấy tem, lấy sản phẩm) thì động cơ 3 dừng, nếu chưa ở vị trí làm việc 1, sẽ tác động động cơ 3 hoạt động, dẫn động tay máy sang vị trí làm việc 1.
THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH: NGUYỄN VĂN MINH - TRẦN VĂN BÍNH Trang 92
Khi tem đã vào vị trí, tay máy đã vào vị trí làm việc 1, chu trình hút tem và hút
pin bắt đầu, xilanh1, xilanh 3 đi xuống, cảm biến 5,7 xác định vị trí thấp nhất của 2
xilanh. Khi đã đến vị trí thấp nhất, 2 xi lanh dừng, đầu hút 1,2 được mở van hút chân không hút tem và hút pin, khi đồng hồ đo áp suất 01 và 02 đủ áp 2 xilanh đi lên, cảm biến 4,6 xác định vị trí cao nhất của 2 xi lanh, khi đã đến vị trí cao nhất, 2 xi lanh dừng lạị Động cơ 3 đảo chiều chuyển động, dẫn động tay máy sang vị trí làm việc 2. Khi đó
bộ phận cấp tem dẫn tem vào vị trí, cảm biến 1 hoạt động. Khi cảm biến 3 xác định
được vị trí làm việc 2, động cơ 3 dừng, bắt đầu chu trình dán tem và nhả pin.
Khi tay máy đã vào vị trí làm việc 2, pin đã vào vị trí dán, xilanh 1 đi xuống,
cảm biến 5 xác định vị trí thấp nhất của xilanh 1, đến vị trí thấp nhất, đầu hút 1 dán
tem vào pin, sau đó xi lanh 1 đi lên vị trí cao nhất, và cắt nguồn hút chân không đầu hút tem. Trong lúc đó, đầu hút 2 trên xi lanh 3 được cắt nguồn hút chân không nhả pin vào bàn chứa sản phẩm, bộ đếm sản phẩm làm việc, nếu đếm đủ số pin, xilanh 6 gạt pin ra khỏi vị trí nhả pin. Khi chu trình dán pin xong, tay máy tiếp tục được động cơ 3 đảo chiều dẫn tới vị trí làm việc 1 thực hiện tiếp chu trình làm việc tiếp theo của máỵ (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
SVTH: NGUYỄN VĂN MINH - TRẦN VĂN BÍNH Trang 93
CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN PLC
6.1 TỔNG QUAN VỀ PLC
6.1.1 PLC hay bộđiều khiển lập trình là gì?
PLC (Programmable Logic Controller hay Programmable Controller) thực chất
là một máy tính điện tử được sử dụng trong các quá trình tự động hóa trong công
nghiệp
Thiết bị điều khiển có thể "lập trình mềm", làm việc theo chương trình lưu
trong bộ nhớ (như 1 máy tính điều khiển chuyên dụng)
Thích hợp nhất cho điều khiển logic (thay thế các rơle), song cũng có chức
năng điều chỉnh (như PID, mờ,...) và các chức năng tính toán khác.
PLC là thiết bị điều khiển logic lập trình được, hay thiết bị logic khả trình cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình. Như vậy với chương trình điều khiển trong PLC trở thành bộ điều khiển số nhỏ gọn có thể dễ dàng thay đổi thuật toán điều khiển và trao đổi thông tin với môi trường bên ngoàị
6.1.2 Phạm vi ứng dụng
Lúc đầu chủ yếu trong các ngành công nghiệp chế tạo, điều khiển các quá trình rời rạc.
Ngày nay cả trong điều khiển trình tự và điều khiển quá trình liên tục -> cạnh
tranh với Compact Digital Controllers và các hệ DCS trong các ứng dụng “lai”.Thiết
bị thu thập dữ liệu trong các hệ SCADA Lịch sử phát triển :
1968: Richard Morley sáng tạo ý tưởng PLC cho General Motors.
1969: PLC đầu tiên (Allen Bradley và Bedford) được GM sử dụng trong công nghiệp ô-tô (128 DI/DO, 1kByte bộ nhớ).
1971: Ứng dụng PLC đầu tiên ngoài CN ô-tô.
1973: PLC “thông minh” với khả năng tính toán, điều khiển máy in, xử lý dữ liệu, giao diện màn hình.
1975: PLC với bộ điều khiển PID.
THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH: NGUYỄN VĂN MINH - TRẦN VĂN BÍNH Trang 94
1977: mP-based PLC.
1980: Các module vào/ra thông minh.
1981: PLC nối mạng, 16-bit PLC, các màn hình CRT màụ 1982: PLC với 8192 I/O (lớn nhất).
1992: Chuẩn IEC 61131 ra đờị 1996: Slot-PLC, Soft-PLC,...
6.1.3 Vai trò của PLC trong quá trình tựđộng hóa sản xuất
Như đã biết, nước ta hiện nay đang trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
hóạ Vì thế, tự động hóa sản xuất đóng vai trò quan trọng, tự động hóa giúp tăng năng suất, tăng độ chính xác và do đó tăng hiệu quả quá trình sản xuất. Để có thể thực hiện
tự động hóa sản xuất, bên cạnh các máy móc cơ khí hay điện, các dây chuyền sản
xuất…v.v, cũng cần thiết phải có các bộ điều khiển để điều khiển chúng. PLC là một trong các bộ điều khiển đáp ứng đươc yêu cầu đó.
6.1.4 Khả năng của PLC
PLC (Program Logical Controller) (hay bộ điều khiển Logic có thể lập trình
được), là một thiết bị điều khiển đa năng được dùng rộng rãi trong công nghiệp để điều
khiển hệ thống theo một chương trình được viết bởi người sử dụng. Nhờ họat động
theo chương trình nên PLC có thể được ứng dụng để điều khiển nhiều thiết bị máy
móc khác nhaụ Chỉ cần thay đổi chương trình điều khiển và cách kết nối thì ta đã có thể dùng chính PLC đó để điều khiển thiết bị, hay máy móc khác. Cũng như vậy, nếu
muốn thay đổi quy luật hoạt động của máy móc, thiết bị hay hệ thống sản xuất tự
động, rất đơn giản, chỉ cần thay đổi chương trình điều khiển. Các đối tượng mà PLC
có thể điều khiển được rất đa dạng, từ máy bơm, máy cắt, máy khoan, lò nhiệt…đến
các hệ thống phức tạp như : băng tải, hệ thống chuyển mạch tự động (ATS), thang
máy, dây chuyền sản xuất…v.v PLC có thể điều khiển theo các quy luật khác nhau đối với các đối tượng của nó.
6.1.5 Ưu điểm của PLC
PLC có những ưu điểm mà các bộ điều khiển cổ điển dùng dây nối và Relay
không thể nào sánh được :
Lập trình dễ dàng, ngôn ngữ lập trình dễ học. Gọn nhẹ nên dễ dàng di chuyển, lắp đặt.
SVTH: NGUYỄN VĂN MINH - TRẦN VĂN BÍNH Trang 95
Dễ bảo quản, sửa chữạ
Bộ nhớ có dung lượng lớn , nạp xóa dễ dàng, chứa được những chương trình phức tạp.
Độ chính xác cao, khả năng xử lý nhanh. Hoạt động tốt trong môi trường công nghiệp.
Giao tiếp được với nhiều thiết bị khác, máy tính, mạng, các thiết bị điều khiển khác.
6.1.6 Việc lập trình cho PLC
Có thể lập trình cho PLC một cách khá dễ dàng dựa trên một tập lệnh mà nhà sản xuất cung cấp. Tập lệnh bao gồm nhiều lệnh, có thể cho phép người sử dụng kết
hợp các lệnh này một cách logic để tạo nhiều chương trình điều khiển đa dạng, phức
tạp. Ngoài các lệnh thông thường, nhà sản xuất còn cung cấp thêm các lệnh mở rộng (Expansion Instruction) làm phong phú thêm khả năng điều khiển PLC. Cùng với tập
lệnh còn có nhiều cách lập trình cho PLC: - Lập trình bằng giản đồ LAD (Lađer
Diagram) : Các lệnh được liên kết với nhau một cách logic, chương trình có dạng
thang. Đặc biệt, đối với các lập trình này, chương trình này trông giống như sơ đồ đấu (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
nối một mạch điện nên rất dễ kiểm soát, dễ hiểụ Do đó cách lập trình này được ứng
dụng khá phổ biến. Thích hợp để lập các chương trình dài, phức tạp. Để lập trình theo cách này cần một máy tính cá nhân kèm theo một trong các phần mềm hổ trợ : SSS (Sysmax Support Softwave), CLSS (Controler Link Support Softwave), SYS Win hay SYS MAC – CPT. - Lập trình dạng sơ đồ khối CSF (Control System Flowchare): Các lệnh được hiển thị như các khối chức năng , tùy từng ứng dụng mà ta liên kết các khối chức năng thích hợp để tạo nên chương trình. Hiện nay, cách lập trình này không được dùng rộng rãi vì nó khá phức tạp và khó kiểm soát chương trình. Để lập trình theo cách này cũng cần có máy tính và phần mềm hổ trợ tương ứng. - Lập trình dạng phát biểu
STL (Statement Lists) : Các lệnh được được biểu thị như các phát biểu, gần giống
ngôn ngữ con người , nên cũng khá dễ hiểụ Tuy nhiên do không có dạng hình ảnh nên ta không thấy được cách liên kết các lệnh, do đó khó kiểm soát được chương trình. Để lập trình theo cách này, cần có một bộ lập trình bằng tay (Programing Console) hay một máy tính cá nhân với phần mềm hỗ trợ. Programing console rất gọn nhẹ, thích hợp
THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH: NGUYỄN VĂN MINH - TRẦN VĂN BÍNH Trang 96
lập các chương trình nhỏ, đơn giản và thuận lợi cho việc thử nghiệm, kiểm tra tình
trạng PLC tại hiện trường.
6.2 TỔNG QUAN VỀ PLC S7 – 200 6.2.1 Giới chung về PLC S7-200thiệu
PLC S7-200 là thiết bị điều khiển logic khả trình của hãng Siemens ( CHLB
Đức ), có cấu trúc kiểu module và có các module mở rộng. Các module này được sử
dụng với những mục đích khác nhaụ
Toàn bộ nội dung chương trình được lưu trong bộ nhớ của PLC, trong trường
hợp dung lượng bộ nhớ không đủ ta có thể sử dụng bộ nhớ ngoài để lưu chương trình và dữ liệu (Catridge ).
Dòng PLC S7-200 có hai họ là 21X ( loại cũ ) và 22X ( loại mới ), trong đó họ 21X không còn sản xuất nữạ Họ 21X có các đời sau: 210, 212, 214, 215-2DP, 216; họ 22X có các đời sau: 221, 222, 224, 224XP, 226, 226XM
Thông số và các đặc điểm kỹ thuật của series 22X:
Hình 6.1: Giới thiệu về module mở rộng
Module đầu vào số: EM221, có nhiều loại bao gồm 8/16 đầu vào và điện áp
24VDC/120- 230VAC
SVTH: NGUYỄN VĂN MINH - TRẦN VĂN BÍNH Trang 97
Module vào/ra số: EM223 bao gồm 4/8/16 đầu vào 24VDC và 4/8/16 đầu ra
24VDC/RELAY/230VAC.
Module đầu vào tương tự: EM231 từ 2/4 đầu vào với các loại tín hiệu 0-10V,4-
20mA…
Module đầu ra tương tự: EM232 có 2 đầu ra .
Module vào ra tương tự: EM235 gồm 4 đầu vào và 1 đầu rạ
Ngoài ra còn có các loại module thích hợp cho những ứng dụng khác như
module điều khiển vị trí, module truyền thông.
Hình 6.2: Giới thiệu các loại module mở rộng
6.2.2 Cấu trúc phần cứng của S7-200 6.2.2.1 Hình dáng và cấu trúc bên ngoài (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Các đầu vào/ra số:
Đầu vào (Ix.x ): kết nối với nút bấm, công tắc, sensor…với điện áp vào tiêu chuẩn
THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH: NGUYỄN VĂN MINH - TRẦN VĂN BÍNH Trang 98
Đầu ra (Qx.x): kết nối với thiết bị điều khiển với các điện áp 24VDC/220VAC ( tùy
theo loại CPU ).
Đầu vào nguồn: 24VDC/220VAC ( tùy theo loại CPU ). Đèn trạng thái:
Đèn RUN (màu xanh): Chỉ báo PLC đang ở chế độ làm việc và thực hiện chương trình đã được nạp vào bộ nhớ chương trình.
Đèn STOP (màu vàng): Chỉ báo PLC đang ở chế độ dừng và không thực hiện chương