Thiết kế phần điều khiển PLC:

3.3.1 Cấp xung cho động cơ step:

Hình 3.10: Sơ đồ chân cấp xung cho động cơ bước

 Chân Y0 quy định là chân phát xung điều khiển vị trí.  Chân Y2 quy định là chân phát xung điều khiển chiều quay.

3.3.2 Lệnh phát xung tốc độ cao cho động cơ step:

Hình 3.11: Lệnh phát xung tốc độ cao cho động cơ bước

Lệnh này tương tự như lệnh PLSY nhưng có thểm thời gian tăng giảm tốc:

 M0 là tiếp điểm kích hoạt việc phát xung.

 K1000 là tần số phát xung ở đây có nghĩa là 1000Hz

 K2000 là số xung sẽ phát, ở đây là phát 2000 xung.

 K3000 là thời gian tăng giảm tốc cho việc phát xung đơn vị là ms ở đây có nghĩa là 3000ms ứng với 3 giây. Có nghĩa là tần số phát xung sẽ tăng từ 0-1000Hz sau đó giảm từ 1000Hz về 0 nhưng vẫn đảm bảo phát đủ 2000 xung.

 Y0 ngõ ra phát xung.

 M8029 ON lên 1 sau khi việc phát xung hoàn thành.

Lưu ý khi sử dụng lệnh này cần tuân theo nguyên tắc như sau:

 Thời gian tăng giảm tốc tối đa trong PLC mitsubishi là 5 giây tương ứng với giá trị tối đa nhập vào đây là 5000.

 Gọi thời gian tăng giảm tốc trong lúc phát xung là T, tần số phát xung là H, số xung phát là P, thì chúng phải đảm bảo nguyên tắc như sau: T>45000/H và T<818xP/H

 Khi tăng giảm tốc thì tần số không tăng dạng vô cấp mà tăng theo 10 cấp. Có nghĩa là ví dụ như tăng từ 0-100,000hz thì sẽ tăng theo hình sau:

22

Hình 3.12: Biểu đồ tầng số xung

3.3.2 Địa chỉ I/O của hệ thống:

Tên gọi Địa chỉ Chức năng

Nút điều khiển Start X000 Start khởi động hệ thống Nút điều khiển Stop X001 Dừng hoạt động của hệ thống Cảm biến hồng ngoại X002 Đếm sản phẩm chạy trên băng tải

Công tắc hành trình 1 X003 Phát hiện tiếp xúc tấm đỡ pallet khi đi lên Công tắc hành trình 2 X004 Dừng vitme ở vị trí cố định

PUL – Y000 Cấp xung step motor

DIR – Y002 Đảo chiều step motor

Relay điều khiển động cơ DC Y003 Băng tải chạy

Xi lanh 1 Y004 Chuyển hàng chạy từ dọc sang ngang

Xi lanh 2 Y005 Đẩy hàng vào khuôn giữ

Xi lanh 3 Y006 Trượt thanh trượt để đưa hàng xuống pallet

Xi lanh 4 Y007 Cấp pallet

23

3.3.3 Sơ đồ mạch điện:

Hình 3.13: Sơ đồ kết nối dây hệ thống

24

25

CHƯƠNG IV: THI CÔNG

4.1 Thi công hệ thống sắp xếp sản phẩm lên pallet:

Trong chương này là quá trình thi công mô hình băng tải sắp xếp sản phẩm lên pallet, lập trình, lắp ráp phần cứng và test các module. Bên cạnh đó là hình vẽ được chụp từ mô hình thực của băng tải bên ngoài, hình chụp các kết quả chạy mà mô hình có thể có tính tới thời điểm hiện tại.

4.2 Giới thiệu các linh kiện:

4.2.1 Nhôm định hình 30x30 và 20x20:

Nhôm định hình được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, dân dụng. Có thể kể đến những ứng dụng phổ biến như: Sản xuất hệ thống băng tải, sản xuất bàn thao tác, sản xuất khung nhôm cửa kính.

Hình 4.1: Nhôm định hình

Chọn nhôm định hình để làm khung robot vì những ưu điểm sau:

- Không bị công vênh,co gót, oxy hóa và han gỉ theo thời gian như một số sản phẩm thông thường trong điều kiện khí hậu khắc nghiệt

- Dễ lắp ghép

- Trọng lượng thấp của nhôm làm giảm tác động môi trường khi vận chuyển, nó cũng góp phần giảm chi phí vận chuyển.

26

4.2.2 Động cơ step 57BYGH76-401A:

Hình 4.2: Động cơ step servo 57BYGH76-401A

Thông số động cơ: Model Step angle Motor length Rated current Phase resistance Phase inductance Holding torque Lead wire Rotor inertia

Single Shaft ° L(mm) A Ω mH Oz-

in Kgf.cm No. g.cm2 57BYGH76-

401A 1.8 76 2.8 1.13 3.6 263 18.9 4 480

Bảng 4.1: Thông số động cơ

27

4.2.3 Cơ cấu vít me đai ốc bi:

Cơ cấu vít me đai ốc bị là cơ cấu truyền động, được gia công với độ chính xác cao nhằm tạo ra khả năng biến đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến theo cơ chế con vít, bu lông (đai ốc bi) với những ưu điểm nổi bậc, đem lại hiệu quả ứng dụng cao. Vít me bi được thiết kế đặc biệc với một lớp bi thép tiếp xúc giữa trục vít và đai ốc vitme. Nhờ đó mà hạn chế tối đa lực ma sát trượt khi truyền biến đổi chuyển động. So với vít me thông thường vít me đai ốc bi mang lại hiệu suất cao từ 90% đến 95%. Nhờ thiết kế đặc biệc, các viên bi thếp chạy gọc trên các rãnh bi được tiện ren bên trong ổ, dựa vào các vòng hồi bi tạo thành các vòng tuần hoàn kín hoặc hở nên hầu như không có khe hở trong mối ghép, có thể tạo ra lực căng ban đầu hiệu quả và đảm bảo độ cứng vững hướng trục cao.

Hình 4.4: Trục vít me đai ốc bi

4.2.4 Đai dẫn động:

Đai dẫn động được ứng dụng nhiều trong truyền chuyển động từ trục động cơ tới bộ phận công tác nhằm giảm tốc độ, tăng mô men dẫn và hạn chế dao động sinh ra do tải trọng thay đổi tác dụng lên cơ cấu. Có ba loại đai dẫn động được sử dụng phổ biến là đai dẹt, đai thang và đai răng.

Do truyền lực qua rulo nên việc dùng đai dẹt bằng cao su vẫn giữ được cho đai không bị trượt, hiệu suất cao, không cần lưc căng ban đầu lớn, lực tác dụng lên trục nhỏ.

28

Hình 4.5: Đai dẹt cao su

4.2.5 Rulo bọc cao su:

Rulo băng tải là một bộ phận không thể thiếu trong mỗi hệ thống băng tải. Có tác dụng để kéo và giữ thăng bằng, độ ổn định cho băng tải trong quá trình hoạt động.

Rulo bọc cao su là loại rulo có cuộn làm bằng thép được bọc bởi lớp cao su bên ngoài nhằm tăng độ ma sát bám vào băng tải để tạo sức kéo lớn hơn khi tải.

29

4.2.6 Bộ truyền đai:

Bô pulley 3M được làm từ vật liệu nhôm có số răng bánh nhỏ là 20 răng và bánh lớn là 40 răng ứng với tỉ số truyền bánh lớn/bánh nhỏ là 2/1. Cả hai đều có bề rộng tiếp xúc răng là 3mm thích hợp để vận hành máy in 3D hay truyền động trục vitme,..

Hình 4.7: Bộ pulley dẫn động đai 3M

4.2.7 Vòng đai HTD-345-3M:

Đai răng HTD-345 cùng với bộ pulley 3M luôn là lựa chọn tốt cho các máy in 3D Reprap và CNC, laser mini. Sử dụng dây đai HTD-345 có chiều dài C= 345mm.

Dây đai sử dụng profin bo tròn, bước răng 3mm đảm bảo các răng của đai khít vừa vặn và chính xác, giúp máy in 3D và CNC, laser mini hoạt động ổn định và tin cậy.

30 Đai răng HTD-345-3M có khoảng cách đỉnh răng 5mm, profin như sau:

Hình 4.9: Thông số của dây đai

4.2.8 Xi lanh khí nén PVN:

Xi lanh tròn MAL của PVN có thiết kể nhỏ gọn, đơn giản, được dùng nhiều cho các nhà máy dệt sợi, may mặc, điện tử, chế biến và đóng gói thành phẩm, sản xuất nông lâm sản.

Đường kính trong của MAL mô hình sử dụng là 16mm và hành trình đa dạng bao gồm 250, 300, 400mm ứng với từng cơ cấu thích hợp.

31 Thông tin kĩ thuật của xi lanh tròn MAL:

Bảng 4.2: Thông tin kĩ thuật của xi lanh tròn MAL

4.2.9 PLC FX2N-16MT:

32 Ưu điểm lựa chọn PLC FX2N Mitsubishi:

Trước năm 2012, FX2N là một trong những dòng PLC có tính năng mạnh nhất trong dòng FX. FX2N được trang bị tất cả các tính năng của dòng FX1N, nhưng tốc độ xử lý được tăng cường, thời gian thi hành các lệnh cơ bản giảm xuống cỡ 0.08us. FX2N thích hợp với các bài toán điều khiển với số lượng đầu vào ra trong khoảng 16-128 đầu vào ra, trong trường hợp cần thiết FX2N có thể mở rộng đến 256 đầu vào ra. Tuy nhiên, trong trường hợp mở rộng số lượng I/O lên 256, FX2N sẽ làm mất lợi thế về giá cả và không gian lắp đặt của FX2N. Bộ nhớ của FX2N là 8Kstep, bộ nhớ RAM có thể mở rộng đến 16Kstep cho phép thực hiện các bài toán điều khiển phức tạp.

Ngoài ra, FX2N còn được trang bị các hàm xử lý PID với tính năng tự chỉnh, các hàm xử lý số thực cùng đồng hồ thời gian thực tích hợp sẵn bên trong. Những tính năng vượt trội trên cùng với khả năng truyền thông, nối mạng nói chung của dòng FX1N đã đưa FX2N lên vị trí hàng đầu trong dòng FX, có thể đáp ứng tốt các đòi hỏi khắt khe nhất đối với các ứng dụng sử dụng trong các hệ thống điều khiển cấp nhỏ và trung bình. FX2N thích hợp với các bài toán điều khiển sử dụng trong các dây chuyền sơn, các dây chuyền đóng gói, xử lý nước thải, các hệ thống xử lý môi trường, điều khiển các máy dệt, trong các dây truyền đóng, lắp ráp tàu biển. Sau cùng là thế hệ thứ 3 cùng với sự tiến bộ vượt bậc của dòng FX nhắm đến sự đổi mới công nghệ mang đến cho người dùng sự ổn định và tính linh hoạt cao.

Thông số kỹ thuật PLC Mitsubishi FX2N-16MT-001: - Điện áp nguồn cung cấp: 100 - 230 VAC.

- Số ngõ vào / ngõ ra : 8 DI / 8 DO. - Loại ngõ ra: Transistor, Relay - Bộ nhớ chương trình: 16000 bước.

- Kết nối truyền thông: RS422 , hỗ trợ board mở rộng RS485 / RS232.

- Bộ đếm tốc độ cao: 6 chân max 60Khz 1 phase, 2 chân max 30Khz 2 phases. - Phát xung tốc độ cao: 2 chân phát xung max.20khz

- Tổng I/O: 16,32,48,64,80,128 I/O

- Có thể mở rộng lên tới 256I/O thông qua module - Có thể mở rộng tối đa lên tới 8 module chức năng

33

4.2.10 Cáp lập trình PLC Mitsubishi USB-SC09-FX:

Cáp lập trình PLC Mitsubishi USB-SC09-FX được sử dụng rộng rãi nhờ vào khả năng truyền tín hiệu nhanh cùng với lớp vỏ bọc kĩ càng đem lại độ bền cao cho người sử dụng. Cáp được sử dụng trong nhiều dòng PLC thuộc họ FX như FX1S, FX2N, FX3U,...

Hình 4.12: Cáp lập trình PLC Mitsubishi USB-SC09-FX

Thông số kĩ thuật:

- Mã sản phẩm: USB-SC09-FX - Thương hiệu: AMSAMOTION

- Sử dụng nạp chương trình các loại PLC Mitsubishi FX1N, FX2N, FX0N, FX1S, FX3U, FX3G

- Chiều dài cáp: 2,5 m (± 5 cm) với cáp màu vàng đen - Hệ hiều hành hỗ trợ: WINXP/7/8/10 (32/64 bit)

4.2.11 Mạch điều khiển động cơ bước TB6600:

Mạch Điều Khiển Động Cơ Bước TB6600 sử dụng IC TB6600HQ/HG, dùng cho các loại động cơ bước: 42/57/86 2 pha hoặc 4 dây có dòng tải là 4A/42VDC. Ứng dụng của mạch trong làm máy như CNC, Laser hay các máy tự động khác.

34

Hình 4.13: Mạch điều khiển động cơ bước TB6600

Thông số kỹ thuật:

- IC driver: TB6600HQ/HG Single-chip bipolar sinusoidal micro-step stepping motor driver, công nghệ mới nhất BiCD 0.13nm.

- Nguồn cấp tối đa: 40VDC.

- Dòng cấp IOUT = 5.0 A (absolute maximum ratings, peak, within 100ms), IOUT = 4A (operating range, maximal value).

- Độ phân giải: 1/1, 1/2, 1/4, 1/8, and 1/16 step. - ON resistance (upper + lower) = 0.4Ohm. - Có thể điều khiển đảo chiều quay.

- Tích hợp chân Reset và Enable. - Tích hợp tính năng Standby. - Tích hợp bảo vệ quá nhiệt TSD. - Tích hợp bảo vệ quá áp UVLO. - Kích thước: 96 x 57 x 35mm.

35

Cài đặt và ghép nối:

 DC+: Nối với nguồn điện từ 9 – 40VDC

 DC- : Điện áp (-) âm của nguồn

 A+ và A -: Nối vào cặp cuộn dây của động cơ bước

 B+ và B- : Nối với cặp cuộn dây còn lại của động cơ

 PUL+: Tín hiệu cấp xung điều khiển tốc độ (+5V) từ BOB cho M6600

 PUL-: Tín hiệu cấp xung điều khiển tốc độ (-) từ BOB cho M6600

 DIR+: Tín hiệu cấp xung đảo chiều (+5V) từ BOB cho M6600

 DIR-: Tín hiệu cấp xung đảo chiều (-) từ BOB cho M6600

 ENA+ và ENA -: khi cấp tín hiệu cho cặp này động cơ sẽ không có lực momen giữ và quay nữa

 Có thể đấu tín hiệu dương (+) chung hoặc tín hiệu âm (-) chung.

Cài đặt vị trí bước: Cài đặt cường độ dòng điện:

Micro Pulse/rev SW1 SW2 SW3 I(A) SW4 SW5 SW6

OFF 0 0 0 0 4.0 1 1 1 1 200 0 0 1 3.5 0 1 1 1/2A 400 0 1 1 3.0 1 0 1 1/2B 400 0 1 1 2.5 0 0 1 1/4 800 1 0 0 2.0 1 1 0 1/8 1600 1 0 1 1.5 0 1 0 1/16 3200 1 1 0 1.0 1 0 0 OFF 0 1 1 1 0.5 0 0 0

36

Hình 4.14: Sơ đồ nối dây mạch kết nối động cơ bước TB6600

4.2.12 Màn hình HMI Kinco MT4300C:

37 Mô tả màn hình HMI Kinco MT4300C:

 Màn hình hiển thị 5,6 inch, có cảm ứng trên màn hình.

 Model : MT4300C thuộc dòng MT4000 series của hãng Kinco HMI.

 Program download USB /Serial port, kết nối từ máy tính đến màn hình Kinco- MT4300C qua USB Mini type B.

 COM port : COM0:RS232/RS485/RS422, COM2:RS232

 Hỗ trợ nhiều dòng PLC Mitsubishi FX series, A Series, Q Series, PLC Siemens S7- 200/ 300, PLC Panasonic, PLC Omron, PLC Keyence…

 Lập trình qua phần mềm Kinco HMIware.

4.2.13 Cảm biến tiệm cận:

Hình 4.16: Cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-DS30C4 NPN

Cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-DS30C4 NPN 6-36V dùng ánh sáng hồng ngoại để nhận biết vật cản cho độ phản hồi nhanh và rất ít nhiễu do sử dụng mắt nhận và phát tia hồng ngoại theo tần số riêng biệt.

Cảm biến hồng ngoại E3F-DS30C4 có thể chỉnh khoảng cách báo mong muốn thông qua biến trở.

Thông số cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-DS30C4 NPN + Kích thước đường kính ngoài: 18mm (mm)

+ Phát hiện: vật cản

+ Khoảng cách phát hiện: 10-30cm có thể điều chỉnh + Điện áp làm việc: DC 6-36VDC

38 Sơ đồ chân:

+ Màu nâu: VCC, nguồn dương 6 – 36VDC. + Màu xanh dương: GND, nguồn âm 0VDC.

+ Màu đen: Chân tín hiệu ngõ ra cực thu hở NPN, cần phải có trở kéo để tạo thành

mức cao.

4.2.14 Công tắc hành trình Az-7141 và Az-7110:

Công tắc hành trình Az-71 seri hay còn gọi công tắc giới hạn hành trình là thiết bị giúp chuyển đổi chuyển động cơ thành tín hiệu điện để phục vụ cho quá trình điều khiển và giám sát. Công tắc hành trình có cấu tạo như công tắc điện bình thường nhưng có thêm cần tác động để cho các bộ phận chuyển động tác động vào làm thay đổi trạng thái của tiếp điểm bên trong nó. Công tắc hành trình là loại không duy trì trạng thái, khi không còn tác động sẽ trở về vị trí ban đầu.

Công tắc hành trình dùng để đóng, ngắt, chuyển đổi mạch điện điều khiển trong truyền động điện tự động theo tín hiệu “hành trình” ở các cơ cấu chuyển động cơ khí nhằm tự động điều khiển hành trình làm việc hay tự động ngắt mạch điện ở cuối hành trình để đảm bảo an toàn.

Cả 2 đều có thông số kỹ thuật như nhau chỉ khác ở phần kích công tắc. Thông số kỹ thuật của Công tắc hành trình Az-71:

 Model: AZ-7141

 Ngõ ra 3 chân: 1 NO, 1 NC, 1 COM

 Dòng điện định mức: 10A

 Điện áp định mức: 380VAC / 220VDC. Trọng lượng: 50g.

39

4.2.15 Nguồn tổ ong 24V 5A:

Nguồn tổ ong 24V 5A hay còn gọi là bộ nguồn một chiều được thiết kế để chuyển