Sơ đồ hoạt động của hệ thống: -450 -300 -150 -240 -120 y x 1 2 6 3 5 4 0 Hình 3.72. Vị trí sản phẩm trong thùng hàng
Chức năng các khối:
+ Khối xử lí trung tâm: nhận, xử lí và truyền thông tin điều khiển đến các khối khác. + Khối nguồn: cung cấp nguồn cho hệ thống hoạt động.
+ Khối nút nhấn: điều khiển hệ thống.
+ Khối cảm biến: phát tín hiệu điều khiển hệ thống.
+ Khối băng tải: vận chuyển bình và nắp đến vị trí xử lí tại các trạm. + Khối triết rót: rót cà phê vào bình.
+ Khối cấp nắp: cung cấp nắp cho hệ thống. + Khối cấp bình: cung cấp bình cho hệ thống. + Khối đóng nắp: đóng nắp vào bình.
+ Khối kiểm tra: kiểm tra nắp sau quá trình đóng nắp.
+ Khối đóng hộp: đóng hộp sản phẩm, 6 sản phẩm trong 1 hộp.
Cấu hình thiết bị cho hệ thống: lựa chọn PLC 1516-3 PN/DP và HMI KTP900 Basic PN. Chọn thiết bị xong thì vào mục Devices and Networks để xem kết nối giữa PLC và HMIS. [4]
Hình 3.74. Lập trình điều khiển hệ thống
Lập trình code Ladder cho hệ thống: trong phần Project Tree, chọn mục PLC_1, chọn Program Block, chọn Main để bắt đầu lập trình.
Với hệ thống lần này, nhóm chia làm 3 chương trình con ST1,2,3 ứng với các trạm 1,2,3 và chương trình Main là chương trình chính điều khiển hệ thống.
Lập trình chương trình Main:
Đoạn code lập trình công tắc dừng khẩn cấp và reset: Rơ le KE được liên kết với công tắc dừng khẩn cấp. Để kích hoạt KE cần nhấn nút dừng khẩn cấp trên HMI ảo.
Rơ le K RESET được liên kết với công tắc RESET, rơ le này chỉ được kích hoạt khi có tín hiệu đầu ra phải được kích hoạt bằng nút “RESET”, nhưng chỉ được thực hiện nếu dừng khẩn cấp đã được kích hoạt trước đó, vì vậy rơ le “ON/OFF” phải được tắt. Ngoài ra, một Timer TP hẹn giờ được dùng để giữ cho đầu ra được kích hoạt trong một thời gian nhất định.
Đoạn code lập trình bật tắt hệ thống và bật các băng tải: Nhấn nút Start trên HMI ảo và nhấn nút mô phỏng trên NX MCD để bật hệ thống, KE dung để ngắt hệ thống khi có sự cố xảy ra hoặc có thể dừng hệ thống bắt nút Stop trên HMI ảo.
Hình 3.76. Code lập trình bật tắt hệ thống và bật các băng tải
Đoạn code kết nối 3 chương trình con ST1, ST2, ST3 với chương trình Main.
Đoạn code đếm số lượng sản phẩm đã làm: khi cảm biến phát hiện sản phẩm đến trạm 3 có tín hiệu thì CTU đếm lên 1 đơn vị, khi nhấn nút bắt đầu mô phỏng trên NX MCD thì CTU sẽ reset về 0 và bắt đầu đếm lại.
Hình 3.78. Đếm số lượng sản phẩm đã làm
Lập trình điều khiển trạm 1 chiết rót và đóng nắp sản phẩm.
Hình 3.79. Chuyển động của đĩa quay
Khi hệ thống hoạt động, timer TON bắt đầu đếm đến 10s thì đĩa quay sẽ quay 1 góc 90 độ đưa phôi bình đến các vị trí nhất định hoặc có thể nhất nút nhấn quay đĩa quay trên HMI ảo mà không cần đợi 10s.
Lập trình quá trình rót cà phê: khi hệ thống hoạt động, cảm biến rót cà phê có tín hiệu thì 1s sau cà phê dẽ được rót tự động vào bình đã chờ sẵn.
Hình 3.80. Quá trình rót cà phê
Lập trình quá trình hoạt động của Robot SCARA: khi hệ thống hoạt động, cảm biến nắp bình có tín hiệu thì Robot sẽ quay sang băng tải cấp nắp gắp nắp và gắn vào bình cà phê đã chờ sẵn.
Hình 3.81. Hoạt động của Robot SCARA
Đoạn code lập trình cấp nắp bình và cấp bình cà phê tự động.
Khi hệ thống hoạt động, cảm biến nhận biết bình đến trạm 1 có tin hiệu thì nắp bình được cấp tự động trên băng tải cấp nắp. Nếu số lượng bình đầu vào nhỏ hơn số lượng bình đã cấp thì tiếp tục cấp bình trên băng tải 1, ngược lại thì sẽ dừng cấp bình. Lập trình điều khiển trạm 2 kiểm tra sản phẩm.
Đoạn code bật tắt băng tải trạm 2: Khi hệ thống hoạt động, băng tải trạm 2 được bật. Khi cảm biến vật đến trạm 2 có tín hiệu thì băng tải 2 bị tắt đi để robot 6DOF có thể kiểm tra sản phẩm. Sản phẩm đạt chất lượng (có nắp) thì sẽ được đưa đến trạm 3 để đóng gói, nếu sản phẩm không đạt chất lượng thì sẽ được đưa vào thùng chứa sản phẩm lỗi.
Hình 3.83. Bật tắt băng tải trạm 2
Đoạn code lập trình điều khiển robot 6DOF kiểm tra sản phẩm.
Hình 3.84. Robot 6DOF kiểm tra sản phẩm
Khi cảm biến vật đến trạm 2 có tín hiệu đồng thời kích hoạt 2 Timer: Thời gian kiểm tra sản phẩm của robot là 15s; 30s là thời gian chờ sau khi đã kết thúc quá trình kiểm tra, đây là thời gian đánh giá xem sản phẩm có đạt chất lượng hay không.
Khi hệ thống hoạt động, cảm biến vật đến trạm 2 có tín hiệu, robot 6DOF chuyển động từ vị trí đầu đến vị trí cuối, sau đó chuyển động từ vị trí cuối đến vị trí đầu mô phỏng lại quá trình kiểm tra sản phẩm.
Hình 3.85. Thời gian kiểm tra của robot 6DOF
Đoạn code điều khiển đóng mở 2 thanh điều hướng 1 và 2 đưa sản phẩm vào và ra khỏi trạm 2.
Khi hệ thống hoạt động, nhấn nút kiểm tra trên HMI ảo, mở thanh điều hướng 1 đưa sản phẩm từ trạm 1 đi vào trạm 2. Khi vật đi qua cảm biến thanh điều hướng 1, cảm biến thanh điều hướng 1 có tín hiệu, đóng thanh điều hướng 1.
Hình 3.86. Quy trình đóng mở các thanh điều hướng
Khi hệ thống hoạt động, thanh điều hướng 2 được mở ra. Sau quá trình kiểm tra bởi robot 6DOF thì công tắc điều khiển thanh điều hướng 2 hiển thì trên HMI ảo, người
dung có thể điều khiển thanh điều hướng 2 thông qua công tắc này để quyết định xem sản phẩm có được đưa đến trạm 3 hay được đưa đến thùng chứa sản phẩm lỗi.
Lập trình điều khiển trạm 3 đóng gói sản phẩm.
Đoạn code điều khiển vị trí tay kẹp khi chưa kẹp sản phẩm:
Hình 3.87. Điều khiển vị trí tay kẹp
Khi hệ thống hoạt động, tay kẹp được đưa về vị trí nghỉ. Khi cảm biến nhận biết tay kẹp ở vị trí nghỉ có tín hiệu và cảm biến phát hiện sản phẩm đến trạm 3 có tín hiệu thì tay gắp được đưa đến vị trí nhận hàng để chuẩn bị đưa sản phẩm vào thùng chứa sản phẩm.
Đoạn code điều khiển đóng mở tay kẹp: Khi tay kẹp đến vị trí nhận hàng, delay 2s để ổn định vị trí, 3s sau tay kẹp kẹp chặt sản phẩm. Timer TOF đếm đủ 15s thì tay kẹp quay lại vị trí nghỉ kết thúc 1 chu trình gắp thả 1 sản phẩm, chuẩn bị cho chu trình tiếp theo.
Đoạn code điều khiển vị trí thả sản phẩm theo phương ngang:
Hình 3.89. Điều khiển tay kẹp đi theo phương ngang
Sau khi tay kẹp kẹp chặt sản phẩm, các switch được liên kết tín hiệu điều khiển với các công tắc tương ứng trên HMI ảo, giúp người dung tùy ý điều khiển tay kẹp đến 1 trong 6 vị trí.
+ Khi switch 1 hoặc switch 5 hoặc switch 6 có tín hiệu thì tay kẹp đi sang ngang đến vị trí có hoành độ -240mm.
+ Khi switch 2 hoặc switch 3 hoặc switch 4 có tín hiệu thì tay kẹp đi sang ngang đến vị trí có hoành độ -120mm.
Hình 3.90. Điều khiển tay kẹp đi theo phương dọc
Khi cảm biến tay gắp ở vị trí -240mm có tín hiệu và có thêm tín hiệu từ công tắ trên HMI thì tay kẹp sẽ đưa sản phẩm đến các vị trí tương ứng. Từ việc kết hợp 2 chuyển động theo phương ngang và theo phương dọc tay gắp có thể đưa sản phẩm đến vị trí xác định trong thùng hàng. Tọa độ các vị trí như hình dưới đây.
Thiết kế giao diện HMI:
Giao diện HMI là một yếu tố cần thiết để thực hiện một dự án vận hành thử nghiệm ảo. Mục tiêu là cho phép kiểm soát việc mô phỏng mô hình MCD, đồng thời thu được thông tin cập nhật để giám sát hệ thống.
Để có thể tương tác với mô hình ba chiều, cần phải liên kết các phần tử của HMI với các biến của logic Ladder. Theo cách này, các phần tử điều khiển, chẳng hạn như nút hoặc công tắc, phải được liên kết với các biến đầu vào, cho phép sửa đổi hành vi của hệ thống. Mặt khác, để nhận thông tin về quá trình sản xuất, các biến (nhãn hiệu, đầu vào hoặc đầu ra) của logic Ladder có thể được kết nối với các chỉ báo ánh sáng được thêm vào HMI, cho phép trạng thái của mô phỏng.
Cấu hình HMI: HMI được chọn là KTP 900 Basic PN, được thêm vào chương trình bằng công cụ thêm thiết bị. Ngay sau khi mô hình được nhập, cửa sổ sau sẽ xuất hiện, cho phép thực hiện cấu hình ban đầu của giao diện HMI.
Hình 3.93. Cấu hình HMI ban đầu
Từ đây có thể sửa đổi một số thuộc tính cơ bản, chẳng hạn như màu nền của màn hình, thời gian, giới thiệu các cảnh báo và thông báo lỗi hoặc cách bố trí một loạt các nút mặc định. Tuy nhiên, tính năng chính của cửa sổ này là khả năng thêm và chọn mức độ màn hình được đưa vào HMI, xác định cấu trúc của giao diện.
Tạo các biến để điều khiển:
Xây dựng các biến trong mục HMI Tag liên kết với các biến trong PLC tag. Từ đó điều khiển hệ thống thông qua các nút chức năng trên HMI.
Các biến trong HMI tag sẽ được sử dụng để cấu hình cho các nút chức năng, thành phần trên HMI.
Cấu hình nút nhấn trên HMI:
Các nút là một trong những thành phần chính của giao diện điều khiển và được sử dụng để chỉnh sửa trạng thái của các biến đầu vào của PLC. Do đó, bước đầu tiên trong việc định cấu hình các nút là chuyển đến cửa sổ HMI, nơi có thể đặt chế độ hoạt động.
Hình 3.95. Các nút nhấn trên HMI
Bằng cách này, ở phía bên trái của màn hình, có thể tìm thấy các chế độ hoạt động khác nhau của nút, đó là: Nhấp, Nhấn, Nhả, Kích hoạt, Hủy kích hoạt và Thay đổi. Nói chung, để cấu hình các nút được liên kết với các biến đầu vào, tùy chọn nhấn được chọn và trong đó, ActivarBitWhileKeyPressed được chọn.
Theo cách này, trong khi nút được nhấn, biến đầu vào liên quan sẽ vẫn được kích hoạt. Với chế độ sử dụng được xác định, biến được liên kết với nút được chọn và kết thúc cấu hình.
Hình 3.96. Cấu hình của một nút được liên kết với một biến đầu vào PLC
Ngoài ra có thể được cấu hình các nút để chuyển từ màn hình HMI này sang màn hình HMI khác. Trong trường hợp này, có thể chọn chế độ Events, bao gồm tùy chọn Activate Screen, cho phép nút được liên kết với một trong các màn hình HMI.
Hình 3.97. Nút chuyển đổi từ màn hình HMI này sang màn hình HMI khác Cấu hình công tắc:
Các công tắc, giống như các nút, là các phần tử kết nối với các biến đầu vào của logic, điều chỉnh trạng thái thông qua vị trí của công tắc. Trong trường hợp này, kết nối không được thực hiện từ cửa sổ Events mà diễn ra trực tiếp từ cửa sổ Properties.
Hình 3.98. Cấu hình công tắc
Số lượng đầu vào đầu ra:
Trường đầu vào và đầu ra là một phần tử của HMI cho phép làm việc với các biến tương tự và được sử dụng nhiều trong các hoạt động với bộ đếm, bộ so sánh hoặc phép toán. Phần tử này có thể được liên kết với các biến đầu vào và đầu ra, và có thể được sử dụng như một phần tử điều khiển hoặc như một chỉ báo.
Cấu hình được thực hiện từ cửa sổ Properties, nơi biến liên quan được chọn, định dạng hiển thị được chọn và số lượng thập phân được đưa vào được xác định.
Hình 3.99. Cấu hình cho nút nhập số lượng đầu vào
Hiệu ứng:
Tạo hình ảnh động cho các phần tử của HMI. Những hình ảnh động này cho phép sửa đổi diện mạo và khả năng hiển thị của các đối tượng, để biến thành các chỉ báo thông báo trạng thái của hệ thống sản xuất.
Tương tự, các chuyển động có thể được thêm vào để biểu diễn các hoạt động hoặc quy trình nhất định của hệ thống.
Hình 3.100. Tạo hiệu ứng cho các phần từ trên HMI
Những thay đổi về diện mạo màu sắc của các phần tử có thể được thay đổi sẽ được phân tích. Để thêm giao diện mới, chỉ cần chọn biến được liên kết, giá trị của biến mà giao diện của phần tử phải được sửa đổi và màu mới.
Hình 3.101. Thay đổi hình thức của một phần tử