PLC S7-1200
Hình 3. 6 PLC S7-1200 1214C DC/DC/DC
Nguồn cấp 24 VDC
Số chân ngõ vào DI 14
Số chân ngõ ra DQ 10
AI 2x10 BIT 0-10VDC
Version 4.2
Để biết thêm chi tiết xem ở phần PHỤ LỤC 2 Cảm biến tiệm cận NPN
Mô tả: NPN là cảm biến kích tín hiệu âm, phát hiện các đối tượng bằng kim loại. (Hình 3. 6 mô tả sơ đồ nối dây cảm biến NPN )
Hình 3. 7 Sơ đồ kết nối của cảm biến NPN
Hình 3. 8 Cảm biến tiệm cận NPN LJ12A3-4-Z/BX Bảng 3. 3 Thông số kĩ thuật cảm biến tiệm cận
Ngõ ra NO (thường hở)
Loại cảm biến NPN
Dây màu nâu VCC
Dây màu xanh dương GND
Dây màu đen Tín hiệu
Chiều dài 18 mm
Điện áp hoạt động 6VDC – 36VDC
Dòng điện ngõ ra 300Ma
Khoảng cách phát hiện 0 mm - 4mm Phát hiện các đối tượng Kim loại / sắt
Cảm biến từ
Mô tả: Cảm biến từ thuộc nhóm cảm biến tiệm cận phát hiện vật mang từ tính. (Xem Hình 3. 9 sơ đồ kết nối của cảm biến từ trong hệ thống )
Hình 3. 9 Sơ đồ kết nối cảm biến từ
Hình 3. 10 Cảm biến từ xy lanh SMC D-A93 Bảng 3. 4 Thông số kỹ thuật SMC D-A93
Ngõ ra NO (thường hở)
Kết nối được với PLC, rơle
Hiệu điện thế 24 VDC
Dòng điện 5 đến 40 Ma
Rơle trung gian
Cách đấu rơle trung gian trong mạch điện của luận văn: 2 chân cấp nguồn 24 VDC cho rơle là chân 13 và 14. Chân số 14 nối với ngõ ra của PLC, chân 13 nối với 0 VDC lấy từ nguồn tổ ong. Chân 5 nối với 220 VAC, chân 9 nối với Van điện từ. (Xem
Hình 3. 11)
Hình 3. 12 Rơle Omron MY2N và đế Bảng 3. 5 Thông số kỹ thuật rơle MY2N
Số chân 14
Tải định mức (mức tối đa mà rơle có thể chịu được) 5A - 24 VDC 5A - 220 VAC Nguồn tổ ong
Hình 3. 13 Nguồn tổ ong 24 VDC - 10 A Bảng 3. 6 Thông số nguồn tổ ong 24 VDC - 10 A
Công suất 250W
Đầu vào 110 VAC / 220 VAC
Số đầu ra 24V-10A 3 cặp
Kích thước 110x220x49mm
Driver điều khiển động cơ bước
Bảng 3. 7 Thông số kĩ thuật động cơ bước TB6600
Điện áp cấp cho động cơ 9-24 VDC
Điện áp điều khiển băm xung, đảo chiều, enable 5 VDC Dòng ra trong phạm vi cài đặt 0.5 - 3.5 A
Khối lượng 200 g
Kích thước 96 x 71 x 37mm.
Các bước cài đặt và đấu Driver TB6600 vô động cơ bước và PLC:
Tiến hành cài đặt số xung/vòng và cường độ dòng điện ngõ ra cho Driver (tại vị trí khoanh màu vàng như Hình 3. 15 ) chỉnh:
Hình 3. 15 Vị trí chỉnh Switch của Driver TB6600
S1 ON, S2 ON, S3 OFF : drive sẽ cấp cho động cơ 200 xung/vòng. S4 ON, S5 OFF, S6 ON: dòng điện driver cấp cho động cơ từ 1-1,2 A. Vì Ngõ ra Y của PLC Delta DVP32ES200T nhận tín hiệu âm nên
Chân PUL-: Đấu với Y0 hoặc Y2 của PLC (trong PLC delta DVP32ES200T chân phát xung là Y0, Y2).
Chân DIR- : Đấu với Y1 hoặc Y3 của PLC (trong PLC delta DVP32ES200T chân điều khiển hướng là Y1,Y3).
Chân PUL+ : +5 VDC Chân DIR+ : +5 VDC GND: -24 VDC
VCC: +24 VDC
Chân A+ A- B+ B- của driver động cơ bước nối lần lượt theo thứ tự trên vào 4 dây A+ A- B+ B- của động cơ.
Mạch cách ly
Hình 3. 16 Mạch cách ly
Cách nối chân mạch cách ly (xem Hình 3. 16 ): Đầu vào chân 15:
Chân 1: nối với GND của PLC
Chân 2,4: chân đảo chiều động cơ step Chân 3,5: chân cấp xung cho động cơ step Đầu ra chân 16:
Chân 6: GND của module hạ áp Chân 5: VCC của module hạ áp Chân 2,4: Đảo chiều động cơ
Chân 1,3: Chân cấp xung cho động cơ Động cơ bước
Giới thiệu động cơ bước
Động cơ bước thực chất là một động cơ đồng bộ dùng để biến đổi các tín hiệu điều khiển dưới dạng các xung điện rời rạc kế tiếp nhau thành các chuyển động góc quay hoặc các chuyển động của roto và có khả năng cố định roto vào những vị trí cần thiết. Động cơ bước làm việc được là nhờ có bộ chuyển mạch điện tử đưa các tín hiệu điều khiển vào stato theo một thứ tự và một tần số nhất định. Tổng số góc quay của roto tương ứng với số lần chuyển mạch, cũng như chiều quay và tốc độ quay của roto, phụ thuộc vào thứ tự chuyển đổi và tần số chuyển đổi. Khi một xung điện áp đặt vào cuộn dây stato (phần ứng) của động cơ bước thì roto (phần cảm) của động cơ sẽ quay đi một góc nhất định, góc ấy là một bước quay của động cơ. Khi các xung điện áp đặt vào các cuộn dây phần ứng thay đổi liên tục thì roto sẽ quay liên tục (nhưng thực chất chuyển động đó vẫn là theo các bước rời rạc).
Một hệ thống có sử dụng động cơ bước có thể được khái quát theo sơ đồ sau (
Hình 3. 18 Sơ đồ khối động cơ bước
D.C.SUPPLY: Có nhiệm vụ cung cấp nguồn một chiều cho hệ thống. Nguồn một chiều này có thể lấy từ pin nếu động cơ có công suất nhỏ. Với các động cơ có công suất lớn có thể dùng nguồn điện được chỉnh lưu từ nguồn xoay chiều.
CONTROL LOGIC: Đây là khối điều khiển logic. Có nhiệm vụ tạo ra tín hiệu điều khiển động cơ. Khối logic này có thể là một nguồn xung, hoặc có thể là một hệ thống mạch điện tử. Nó tạo ra các xung điều khiển. Động cơ bước có thể điều khiển theo cả bước hoặc theo nửa bước.
POWER DRIVER: Có nhiệm vụ cấp nguồn điện đã được điều chỉnh để đưa vào động cơ. Nó lấy điện từ nguồn cung cấp và xung điều khiển từ khối điều khiển để tạo ra dòng điện cấp cho động cơ hoạt động.
STEPPER MOTOR: Động cơ bước. Các thông số của động cơ gồm có: Bước góc, sai số bước góc, mômen kéo, mômen hãm, mômen làm việc. Đối với hệ điều khiển động cơ bước, ta thấy đó là một hệ thống khá đơn giản vì không hề có phần tử phản hồi. Điều này có được vì động cơ bước trong quá trình hoạt động không gây ra sai số tích lũy, sai số của động cơ do sai số trong khi chế tạo. Việc sử dụng động cơ bước tuy đem lai độ chính xác chưa cao nhưng ngày càng được sử dụng phổ biến. Vì công suất và độ chính xác của bước góc đang ngày càng được cải thiện.
Bảng 3. 18 tiêu chuẩn về Bước Góc của động cơ bước:
Step angle Steps per revolution
0.9 400 1.8 200 3.6 100 3.75 96 7.5 48 15 24
Nguyên tắc điều khiển động cơ bước đơn cực: Động cơ bước đơn cực, (có thể là động cơ vĩnh cửu hoặc động cơ hỗn hợp) có 5,6 hoặc 8 dây ra thường được quấn như sơ đồ dưới. Khi dùng, các đầu nối trung tâm thường được nối vào cực dương nguồn cấp, và hai đầu còn lại của mỗi mấu lần lượt nối đất để đảo chiều từ trường tạo bởi quận đó.
Hình 3. 19 Cuộn dây động cơ bước
Mạch điều khiển động cơ bước bao gồm một số chức năng sau đây: Tạo các xung với những tần số khác nhau. Chuyển đổi các phần cho phù hợp với thứ tự kích từ. Làm giảm các dao động cơ học. Đầu vào của mạch điều khiển là các xung. Thành phần của mạch là các bán dẫn, vi mạch. Kích thích các phần của động cơ bước theo thứ tự 1-2-3- 4 do các transistor công suất T1 đến T4 thực hiện.Với việc thay đổi vị trí bộ chuyển mạch, động cơ có thể quay theo chiều kim đồng hồ hoặc ngược lại. Điện áp được cấp qua các khoá chuyển để nuôi các cuộn dây, tạo ra từ trường làm quay rotor. Các khoá ở đây không cụ thể, có thể là bất cứ thiết bị đóng cắt nào điều khiển được như rơle, transitor công suất… Tín hiệu điều khiển có thể được đưa ra từ bộ điều khiển như vi mạch chuyên dụng, máy tính.
Hình 3. 20 Sơ đồ mạch điện động cơ bước
Hình 3. 21 Sơ đồ cuộn dây các loại động cơ bước
Các loại động cơ bước thông dụng:
Động cơ bước có nhiều loại như động cơ biến trở từ, động cơ đơn cực, động cơ lưỡng cực.
Về step thì có loại là 0.36 độ/ 1step, loại 0.72/1step. Và thông dụng nhất là loại 1.8 độ/ 1 step. Tức là 200 step sẽ được 1 vòng
Trên thị trường chúng ta hay gặp nhất là động cơ đơn cực và lưỡng cực. Khi đi mua thì hay gặp động cơ 4 dây, 5 dây, 6 dây, 8 dây. Trong đó 4 dây là 6 dây là gặp thường xuyên nhất.(Xem Hình 3. 20 sơ đồ dây động cơ bước của hãng Oriental )
Cách điều khiển động cơ bước:
Động cơ bước có nhiều cách điều khiển. Có thể điều khiển các dây trực tiếp qua 4 cổng qua MCU thông qua Driver đệm công suất. Cách này hơi phức tạp một chút, cần phải hiểu rõ bên trong động cơ và thường chỉ điều khiển được full bước.
Cách thông dụng nhất là dùng các IC chuyên dụng điều khiển động cơ bước. Các IC hay gặp nhất làTB6560, TB6600, L297, A4988, DRV8825, MA860H… Việc lựa chọn dùng loại Driver nào phụ thuộc vào loại động cơ và công suất động cơ định điều khiển. Ví dụ như A4988, DRV8825 dùng để điều khiển các loại động cơ nhỏ có công suất bé ví dụ như trong máy photo hoặc máy in 3d, TB6560 hoặc TB6600 thì lại dùng để điều khiển các loại động cơ lớn hơn một chút ví dụ như trong các loại máy cnc mini. Các loại động cơ to thì người ta hay dùng MA860H hoặc các Driver khủng hơn nữa.
Nhìn chung cách giao tiếp với các module Driver này tương đối giống nhau. Chúng đều có 3 port cơ bản là DIR (để điểu khiển hướng quay động cơ), EN (để điều khiển bật tắt động cơ ), CLK (xuất xung để dịch chuyển từng step ). Một số loại module như tb6560 tb6600 hoặc MA860H thì mỗi port đều có 2 pin. Ví dụ như EN+ EN- CW+ CW- CLK+ CLK-. vì thế người dùng có thể tùy chọn điều khiển theo mức 0 hoặc mức 1.
Điều quan trọng nhất là các module này là chúng có thể điều khiển được vi bước như 1/16 step, 1/8 step, 1/2 step và full step. Nếu full step thì cần 200 step để quay hết 1 vòng đối với loại 1.8 độ 1step. Còn nếu dùng chế độ vi bước 1/16 step thì một xung động cơ chỉ dịch chuyển 1,8/16 độ. Tức là phải cần 200*16=3200 xung để quay hết một vòng, điều này làm tăng độ phân giải và tăng độ chính xác cho step.
Cách kết nối: với động cơ 4 dây thì tìm các dây xem dây nào là kênh A- A+ B- B+ và nối vào Driver. với động cơ 5 dây 6 dây hoặc 8 dây thì cắt bỏ hết những dây chung đi và chỉ sử dụng 4 dây ở 2 đầu cuộn dây để điều khiển.
Động cơ Step sử dụng trong mô hình
Hình 3. 23 Động cơ Step KH42JM2B210
Cách tìm dây A+ A- và B+ B-: không cấp nguồn cho động cơ, lấy 1 dây bất kì chập lần lượt với các dây còn lại rồi quay thử trục động cơ. Nếu trục động cơ bị ghì lại thì 2 dây đó sẽ chung pha. Động cơ bước 2 pha đơn cực có 6 dây: gồm 4 dây pha A+ A- B+ B- và 2 dây còn lại là 2 dây COM. Chỉ sử dụng 4 dây pha còn 2 dây còn lại không sử dụng. (Hình 3. 21 mô tả sơ đồ kết nối động cơ Step )
Bảng 3. 8 Thông số kỹ thuất động cơ bước
Loại động cơ bước 2 pha
Điện áp định mức 4.5-5VDC
Độ phân giải 1.8 /bước
Số dây 6 dây
Kích thước 42x42x50mm
Aptomat
Hình 3. 24 MCB 2P 10A của hãng LS Bảng 3. 9 Thông số kĩ thuật của MCB 2P 10A
Dòng định mức 10 A
Dòng cắt ngắn mạch 6 Ka
Van điện tử
Mô tả: Là thiết bị cơ điện dùng để kiểm soát dòng chảy chaát khí hoặc lỏng dựa vào nguyên lý chặn đóng mở do lực tác động của cuộn dây điện từ. Khi chưa có điện
van ở trạng thái như hình bên trái khí đi từ P sang A, khí ra từ P sang S: khi có điện van ở trạng thái bên phải khí đi từ P sang B, khí ra từ A sang R. (Xem Hình 3. 24 sơ đồ kết nối của van điện trong hệ thống )
Hình 3. 25 Sơ đồ kết nối Van điện từ
Hình 3.26 Van điện từ 5/2
Bảng 3. 10 Thông số kỹ thuật của van điện từ 5/2
Điện áp hoạt động 220VAC
Kích thước cổng 1/8 (ren 9.6)
Kích thước cổng xả 1/8 (ren 9.6) Áp suất hoạt động 0.15 - 0.8 Mpa
Loại van hơi 5 cửa 2 vị trí 1 đầu coil
Nhiệt độ hoạt động -20 - 70
Xylanh khí nén
Bảng 3. 11 Thông số kỹ thuật xylanh khí nén 2 piston
Đường kính piston 20 mm
Hành trình làm việc 100mm
Kiểu làm viêck Tác động kép
Kích thước ren vặn M5 hoặc 01 (1/8 hoặc ren 10) Nút nhấn khẩn cấp
Hình 3. 28 Nút nhấn dừng khẩn cấp của hãng SUNGHO
Cách đấu dây trong hệ thống: chọn tiếp điểm thường đóng (NC) của nút nhấn để ngắt toàn bộ mạch điện của hệ thống.
Bảng 3. 12 Thông số kỹ thuật nút dừng khẩn cấp
Điện áp tải max 660VAC
Đường kính lỗ gắn 22mm
Đường kính nút nắm 40mm
Loại Nhấn 1 lần sẽ hoạt động - tự giữ/ Xoay để hủy làm việc
Tiếp điểm Thường hở: NO
Thường đóng: NC Nút nhấn nhả có đèn
Hình 3. 29 Nút nhấn nhả có đèn
Bảng 3. 13 Thông số kỹ thuật nút nhấn nhả có đèn
Điện áp tải max 660V
Dòng tải max 10A
Kích thước 82x 33x 29mm
Kích thước lỗ lắp đặt 22mm
Đèn báo nguồn
Hình 3.30 Đèn báo tín hiệu 220VAC phi 22
Bảng 3. 14 Thông số kỹ thuật đèn báo tín hiệu 220VAC phi 22
Dòng tiêu thụ Nhỏ hơn 18Ma
Tuổi thọ Trên 100.000 giờ sáng liên tục.
Nhiệt độ hoạt động -25~70 độ C
Điện áp hoạt động 220VAC
Đèn báo trạng thái
Hình 3. 31 đèn báo trạng thái 24 VDC phi 22
Bảng 3. 15 Thông số kỹ thuật đèn báo trạng thái 24 VDC phi 22
Dòng tiêu thụ Nhỏ hơn 18Ma
Tuổi thọ Trên 100.000 giờ sáng liên tục.
Nhiệt độ hoạt động -25~70 độ C
CHƢƠNG 4: CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG 4.1 Bảng phân công đầu vào đầu ra
Bảng phân công đầu vào đầu ra của hệ thống (xem chi tiết ở Bảng 4. 1 và Bảng 4. 2 )
Bảng 4. 1 Đầu vào của hệ thống
STT Tên biến Địa chỉ Thông tin
1 START I0.0 Nút nhấn khởi động
2 STOP I0.1 Nút nhấn tạm dừng
3 CB_XN I0.2 Cảm biến xuất/nhâp
4 CB_XL1 I0.3 Cảm biến vị trí 1 của xilanh 5 CB_XL2 I0.4 Cảm biến vị trí 2 của xilanh 6 HT1_X I0.5 Công tắc hành trình 1 trục X 7 HT2_X I0.6 Công tắc hành trình 2 trục X 8 HT1_Z I0.7 Công tắc hành trình 1 trục Z 9 HT2_Z I1.0 Công tắc hành trình 2 trục Z
Bảng 4. 2 Đầu ra của hệ thống
STT Tên biến Địa chỉ Thông tin
1 TRUC_X_Pulse Q0.0 Cấp xung cho động cơ X 2 TRUC_X_Direction Q0.1 Đảo chiều động cơ X 3 TRUC_Z_Pulse Q0.2 Cấp xung cho động cơ Z 4 TRUC_Z_Direction Q0.3 Đảo chiều động cơ Z
5 DEN_START Q0.4 Đèn khởi động
6 DEN_STOP Q0.5 Đèn tạm dừng
7 XILANH Q0.6 điều khiển Xilanh
8 DC_X Q0.7 Đèn báo động cơ X
4.2. Giản đồ thời gian
4.2.1. Giản đồ thời gian chế độ auto nhập hàng
Hình 4. 1 Giản đồ thời gian chế độ auto nhập hàng
4.2.2. Giản đồ thời gian chế độ auto xuất hàng
4.3. Lƣu đồ thuật toán
4.3.1. Lưu đồ chọn chế độ