50
GVHD: TS. Lê Thị Thúy Nga SVTH: Đặng Minh Sơn
Tham số Khai báo Kiểu dữ liệu Vùng nhớ Mô tả
CD In Bool I, Q, M, D Cho phép đếm lên R In Int I, Q,M, D Reset bộ đếm PV IN Bool Q, M, L, D
hoặc hằng số
Giá trị đặt của bộ đếm Từ 0 đến 32767 Q Out Bool Q, M, L, D Trạng thái ngõ ra CV Out Int I, Q, M, D, L Giá trị hiện hành của bộ
đếm từ 0 đến 32767 Bảng 3.3: Thông số bộ đếm counter trong S7 1200
Các khối điều khiển Servo trong chương trình:
Hình 3.8: Khối MC_Power
Tham số Khai báo Kiểu dữ liệu Mô tả
Axis In TO_Axis Đối tượng trục axis TO
Enable In Bool FALSE: Trục Axis sẽ chuyển sang trạng thái Stop
TRUE: Trục Axis được phép hoạt động StopMode In Int 0 = Emergency stop: Dừng khẩn cấp
1 = Immediate stop: ngõ ra sẽ dừng phát xung ngay lập tức
2 = Emergency stop with jerk control: =0 sẽ hãm step/servo
Status Out Bool FALSE: Axis bị ngắt TRUE: Axis hoạt động
Busy Out Bool FALSE: MC_Power khơng được kích hoạt TRUE: MC_Power được kích hoạt Error Out Bool FALSE: Khơng có lỗi
TRUE: Có lỗi khi gọi lệnh MC_Power hoặc đối tượng TO
Error Out Word Mã lỗi trả về cho tham số Error
51
GVHD: TS. Lê Thị Thúy Nga SVTH: Đặng Minh Sơn
Hình 3.9: Khối MC_Reset
Tham số Khai báo Kiểu dữ liệu Mô tả
Axis In TO_Axis Đối tượng trục axis TO Execute In Bool Xác nhận lỗi xảy ra
Restart In Bool TRUE = tải lại cấu hình trục Axis từ vùng nhớ Load memory đến Work memory
FALSE = lỗi đã xác nhận Done Out Bool TRUE: Lỗi đã xác nhận Busy Out Bool TRUE: Nhiệm vụ đã thực thi Error Out Bool TRUE: có lỗi xảy ra Error ID Out Word Mã lỗi trả về cho tham số Error
Bảng 3.5: Tham số khối MC_Reset
Hình 3.10: Khối MC_Home
Tham số Khai báo Kiểu dữ liệu Mô tả
Axis In TO_Axis Đối tượng trục axis TO Execute In Bool Xác nhận lệnh
Position In Real Mode: 0, 2, 3: Vị trí chính xác của Axis là sau khi thực hiện xong trạng thái tìm kiếm vị trí
gốc
Mode 1: Giá trị chính xác với vị trí hiện tại của Axis
Mode In Int Mode 0 = Direct homing absolute Mode 1 = Direct homing relative
52
GVHD: TS. Lê Thị Thúy Nga SVTH: Đặng Minh Sơn
Mode 3 = Active homing Done Out Bool TRUE: Homing được thực thi Error Out Bool TRUE: có lỗi xảy ra Error ID Out Word Mã lỗi trả về cho tham số Error
Bảng 3.6: Tham số khối MC_Home
Hình 3.11: Khối MC_MoveAbsolute
Tham số Khai báo Kiểu dữ liệu Mô tả
Axis In TO_Axis Đối tượng trục axis TO Execute In Bool Xác nhận lệnh hoạt động Position In Real Vị trí đến được cài đặt Velocity In Real Vận tốc của trục Axis
Done Out Bool TRUE: Đã tìm được vị trí chính xác
Error Out Bool TRUE: có lỗi xảy ra Error ID Out Word Mã lỗi trả về cho tham số
Error
Bảng 3.7: Tham số khối MC_ MoveAbsolute
53
GVHD: TS. Lê Thị Thúy Nga SVTH: Đặng Minh Sơn
Tham số Khai báo Kiểu dữ liệu Mô tả
Axis In TO_Axis Đối tượng trục axis TO JogFoward In Bool Truyền động Axis theo chiều thuận Jogbackward In Bool Truyền động Axis theo chiều ngược
Velocity In Real Vận tốc đặt cho Axis truyền động InVelocity Out Bool TRUE: Vận tốc đặt tại tham số Velocity
đã đặt
Busy Out Bool Nhiệm vụ được thực thi
Command Out Bool TRUE: Quá trình thực thi bị ngắt bởi một nhiệm vụ khác
Error Out Bool TRUE: Lỗi xảy ra ErrorID Out Word Mã lỗi trả về ErrorInfo Out Word Thông tin mã lỗi trả về
Bảng 3.8: Tham số khối MC_MoveJog
3.1.5 Các khối chương trình
OB, FB, FC, Datablock
OB (Organization Block):
Là khối hàm tổ chức của PLC, được hệ điều hành gọi theo chu kì và là giao diện giữa chương trình và hệ điều hành.
Các khối hàm OB là khối hàm tổ chức trong PLC S7 1200, gồm một số các khối chính - Program Cycle OB: Khối vịng qt chương trình được thực hiện khi PLC ở chế độ RUN(ví dụ: OB1)
- Startup OB: Khối khởi động thực hiện 1 lần khi PLC chuyển từ chế độ STOP sang chế độ RUN
- Time delay interrupt: Khối ngắt thời gian trễ thực hiện sau một khoảng thời gian trễ định trước của một sự kiện (khối OB20 )
- Cyclic interrupt: Khối ngắt theo chu kỳ thực hiện cứ sau một khoảng thời gian nhất định (ví dụ: OB30)
54
GVHD: TS. Lê Thị Thúy Nga SVTH: Đặng Minh Sơn
- Hardware interrupt: Khối ngắt phần cứng thực hiện khi có sự kiện ngắt đầu vào hoặc ngắt do bộ đếm tốc độ cao (khối OB40)
- Time error interrupt: Khối ngắt lỗi thời gian thực hiện khi có lỗi về thời gian thực hiện vòng quét của PLC hoặc khi xảy ra lỗi liên quan đến bộ định thời Timer (khối OB80) - Diagnostic interrupt: Khối ngắt chuẩn đốn thực hiện khi có một số lỗi phía bên ngồi xảy ra (khối OB82)
FC (Function Block):
Là một khối mã mà thơng thường nó thực hiện một sự vận hành đặc trưng trên một hệ thống các giá trị ngõ vào. FC lưu trữ các kết quả của hoạt động này trong vùng nhớ Một FC có thể được gọi nhiều lần tại các thời điểm khác nhau trong một chương trình. Việc sử dụng này làm đơn giản hóa sự lập trình của các tác vụ.
Một FC khơng có khối mã dữ liệu DB liên quan .FC sử dụng nhóm dữ liệu tạm thời được sử dụng để tính tốn. Dữ liệu tạm thời khơng được lưu lại.
FB (Function Data Block):
Khối hàm FB là một khối mã sử dụng một khối dữ liệu mẫu DB cho các thơng số và dữ liệu tĩnh của nó. Các FB có bộ nhớ biến được đặt trong khối dữ liệu DB.
55
GVHD: TS. Lê Thị Thúy Nga SVTH: Đặng Minh Sơn
Khối dữ liệu DB chương trình để lưu trữ dữ liệu cho các khối mã. Tất cả các khối chương trình đều có thể truy xuất dữ liệu trong một DB toàn cục, nhưng một DB mẫu thì chỉ lưu trữ dữ liệu cho một khối hàm FB đặc trưng.Các dữ liệu được lưu trữ trong một DB sẽ khơng bị xóa khi thực thi của khối mã có liên quan kết thúc.
3.1.6 Cài đặt khối Technology cài đặt servo
Bước 1:
Lấy khối Technology Object rồi chọn TO Positioning Axis
Hình 3.13: Khối technology Object
Bước 2: Lựa chọn kênh phát xung và địa chỉ phát xung
Lựa chọn kiểu phát xung PTO (Pulse Train Output)
56
GVHD: TS. Lê Thị Thúy Nga SVTH: Đặng Minh Sơn
Hình 3.14: Lựa chọn kiểu phát xung
Bước 3: Cài đặt thông số cơ bản
Lựa chọn kênh phát xung pusle 1
Tần số phát xung của kênh 1 là: 100kHz
Chân phát xung có địa chỉ: Q0.0 Chân đảo chiều có địa chỉ: Q0.1
57
GVHD: TS. Lê Thị Thúy Nga SVTH: Đặng Minh Sơn
Bước 4: Tính tần số tối đa của động cơ
Tốc độ động cơ servor là: Tmotor = 3000 vòng/phút
Chọn độ phân giải của motor servo có giá trị 2000 xung/vịng
Tần số tối đa của động cơ được tính là: fmotor = Pmotor x (Pmotor/60)
3000
2000. 100000( / ) 60
motor
f = = xung s
Bước của vitme là 10 mm/vịng
Hình 3.16: Chọn độ phân giải cho servo
Bước 5: Cài đặt công tắc giới hạn phần cứng và phần mềm
Enable HW limit switch: kích hoạt cơng tắc hành trình trên
Enable HS limit switch: kích hoạt cơng tắc hành trình dưới
Địa chỉ cảm biến thấp: I0.0 Địa chỉ cảm biến cao: I0.1
58
GVHD: TS. Lê Thị Thúy Nga SVTH: Đặng Minh Sơn
Giới hạn dưới của tiếp điểm thấp: -10000 mm
Giới hạn trên của tiếp điểm cao: 10000 mm
Hình 3.17: Đặt địa chỉ cho cơng tắc hành trình servo
Bước 6: Cài đặt trong khối Dynamics
-Chọn đơn vị tốc độ: mm/s
-Tốc độ max: 500 mm/s
-Tốc độ bắt đầu: 5 mm/s
-Gia tốc cài đặt: 990 m/s
-Thời gian khởi động: 0,5s
59
GVHD: TS. Lê Thị Thúy Nga SVTH: Đặng Minh Sơn
Hình 3.18: Khai báo thơng số cho servo
Bước 7: Cài đặt Homing
-Địa chỉ về home: I0.0
-Kiểu về home: Về home theo chiều âm
-Có kiểu chế độ tìm gốc nếu chạy q vị trí nhờ cảm biến hành trình.
-Tốc độ tiếp cận: 10mm/s
-Tốc độ về home: 5mm/s
60
GVHD: TS. Lê Thị Thúy Nga SVTH: Đặng Minh Sơn
3.1.9. Webserver với S7 1200
Để vận hành và giám sát một project của Wincc thơng qua mạng Internet người thiết kế có thể sử dụng gói phần mềm tùy chọn của winCC là WebNavigator.
Chức năng của WebNavigator có thể dễ dàng được thực hiện bằng việc cấu hình và bật các trang màn hình trên máy tính Webnavigator sever để các thiết bị có thể truy cập qua mạng Internet hoặc qua các trình duyệt web.
Ưu điểm của việc sử dụng WebNavigator:
-Điều khiển và giám sát với khoảng cách rất xa
-Tốc độ cập nhật nhanh
3.2 Thiết kế bài tốn ứng dụng mơ hình 3.2.1 Nội dung bài tốn
Băng tải vận chuyển sản phẩm đến vị trí gắp vật. Khi cảm biến quang phát hiện vật thì băng tải sẽ dừng lại. Cơ cấu xy lanh gắp vật hạ xuống khi chạm cảm biến hành trình dưới của xy lanh thì xy lanh kẹp tác động để kẹp vật. Sau đó xy lanh nâng lên chạm cảm biến hành trình trên của xy lanh thì trục servo hoạt động đưa vật đến vị trí đã được đặt trước. Khi đến vị trí đã đặt xy lanh sẽ hạ xuống chạm cảm biến hành trình dưới của xy lanh thì xy lanh kẹp sẽ nhả ra đặt vật vào khay. Sau khi nhả vật xy lanh sẽ nâng lên đến khi cảm biến hành trình trên thì 2 trục servo sẽ chạy về điểm gốc để bắt đầu gắp sản phẩm tiếp theo Khi đủ 4 sản phẩm/khay thì xy lanh dưới sẽ đẩy khay chứa sản phẩm ra rồi rút về để cấp tiếp khay mới vào.
Chu trình hoạt động liên tục khi nào nhấn nút stop thì sẽ dừng hoạt động.
61
GVHD: TS. Lê Thị Thúy Nga SVTH: Đặng Minh Sơn
Address Meaning
I0.0 Axis_Homing switch
I0.1 Axis_ForLimitSwitch
I0.2 Axis_BackLimitSwitch
I0.3 Cảm biến hành trình trên xylanh thả
I0.4 Cảm biến hành trình dưới xylanh thả
INPUT I1.0 Start
I1.1 Stop
I1.2 Enable 1 axis
I1.3 Reset
I1.4 Home
I1.5 Cảm biến quang phát hiện vật trên băng tải
I1.6 Man/Auto
I1.7 Cảm biến hành trình trên xylanh đẩy
Bảng phân công địa chỉ vào ra output ở chế độ AUTO
Q0.0 Axis_1_Pulse
Q0.1 Axis_1_Direction
Q0.4 Xy lanh hạ
Q0.5 Xy lanh kẹp
OUTPUT Q1.0 Xy lanh đẩy khay
Q1.1 Băng Tải Q1.2 Đèn Home Q1.3 Đèn Stop Q1.4 Đèn Enable Q1.5 Đèn Manual Q1.6 Đèn Auto Q1.7 Đèn reset
62
GVHD: TS. Lê Thị Thúy Nga SVTH: Đặng Minh Sơn
3.2.3 Sơ đồ đi dây PLC và các thiết bị Sơ đồ đấu nối cảm biến: Sơ đồ đấu nối cảm biến:
Sơ đồ đi dây thiết bị trong mạch điều khiển:
Giải thích kí hiệu: Đầu vào:
• Home Axis 1: cảm biến home trục vitme 1
• High Axis 1: cảm biến giới hạn trên trục vitme 1
• Low Axis 1: cảm biến giới hạn dưới trục vitme 1
• Home Axis 2: cảm biến home trục vitme 2
• High Axis 2: cảm biến giới hạn trên trục vitme 2
• Low Axis 2: cảm biến giới hạn dưới trục vitme 2
• HTT Xy lanh: cảm biến hành trình xy lanh hạ
• HTD Xy lanh: cảm biến hành trình xy lanh hạ
63
GVHD: TS. Lê Thị Thúy Nga SVTH: Đặng Minh Sơn
• K1: Relay trung gian kích hoạt cho van điện từ Y1 để kích hoạt xy lanh hạ
• K2: Relay trung gian kích hoạt cho băng tải
• K3: Relay trung gian kích hoạt cho đèn báo Start
• K4: Relay trung gian kích hoạt cho đèn báo Stop
• K5: Relay trung gian kích hoạt cho đèn báo Pause
• K6: Relay trung gian kích hoạt cho đèn báo chế độ Manual
• K9: Relay trung gian kích hoạt cho van điện từ Y2 để kích hoạt xy lanh gắp
• K10: Relay trung gian kích hoạt cho van điện từ Y3 để kích hoạt xy lanh đẩy khay.
3.10.5 Bài tập ứng dụng
Chương trình điều khiển bằng tay Bảng địa chỉ vào ra:
ENABLE AXIS HMI M20.0 STOP AXIS HMI M20.1 RESET AXIS HMI M20.2 HOME AXIS 1 HMI M20.3 HOME AXIS 2 HMI M20.4 ENABLE JOG HMI M20.5 ENABLE ABS HMI M20.6 JOG T 1 AXIS HMI M20.7 JOG N 1 AXIS HMI M21.0 ABS AXIS 1 HMI M21.1 ABS AXIS 2 HMI M21.2 ENABLE HOME HMI M21.3 ERROR AXIS 1 HMI M21.4 ERROR AXIS 2 HMI M21.5 JOG T AXIS 2 HMI M21.6 JOG N AXIS 2 HMI M21.7 DAT TOC DO JOG HMI MW24 DAT VI TRI AXIS 1 HMI MW26 DAT VI TRI AXIS 2 HMI MW28 DAT TOC DO AXIS 1 HMI MW30 DAT TOC DO AXIS 2 HMI MW32 DAT TOC DO JOG 2 HMI MW38 SET BANG TAI HMI M23.0
64
GVHD: TS. Lê Thị Thúy Nga SVTH: Đặng Minh Sơn
SET CLY 1 HMI M23.1 SET CLY 2 HMI M23.2 SET CLY 3 HMI M23.3 VI TRI AXIS 1 HMI MD51 VI TRI AXIS 2 HMI MD55
Lưu đồ thuật toán: AUTO Manual
65
GVHD: TS. Lê Thị Thúy Nga SVTH: Đặng Minh Sơn
Code được ghi tại phần cuối đồ án Chương trình điều khiển tự động
Bảng địa chỉ vào ra: Đã trình bày phần đầu chương III
Kết Luận chương III:
-Tìm hiểu về phần mềm lập trình TIA Portal, kết nối phần mềm TIA Portal với PLC qua PC.
-Lập bảng vào địa chỉ vào ra thiết kế chương trình điều khiển
-Cài đặt các thơng số của Servo với phần mềm TIA Portal.
-Thiết kế giao diện HMI và Websever
-Thiết kế bản vẽ cho mơ hình.
66
GVHD: TS. Lê Thị Thúy Nga SVTH: Đặng Minh Sơn
CHƯƠNG IV: VẬN HÀNH MƠ HÌNH VÀ KIỂM NGHIỆM KẾT QUẢ
4.1 Kết quả
Hình 4.1 Mơ hình nhìn từ trên xuống
Mơ hình gồm:
1 PLC s7 1200 CPU 1212 DC/DC/DC và 1 module mở rộng 16 DI/DO
- Các cầu đấu cho đầu vào ra
- Các relay trung gian
- 1 bộ driver Servo Panasonic
- 3 van điện từ 24V
Bên ngoài mặt sau gồm:
67
GVHD: TS. Lê Thị Thúy Nga SVTH: Đặng Minh Sơn
- Băng tải gồm con lăn mini 50 cm, kéo bởi động cơ giảm tốc 1 chiều 24VDC 10W lắp kèm theo cảm biến quang để phát hiện sản phẩm.
- Ở trên băng tải là trục X servo có lắp động cơ ở đầu trục để truyền động.Trên trục của servo có lắp 1 xylanh hạ và 1 xy lanh tay gắp.
Trên mỗi hành trình servo có 3 cảm biến gồm: cảm biến hành trình dưới, cảm biến hành trình trên, cảm biến home.
4.2 Đánh giá chung
• Sau khi lắp đặt và chạy chương trình, em đã thiết kế xây dựng thành cơng mơ hình
cơ khí đầy đủ chức năng nhỏ, gọn.
• Băng tải làm việc tốt ổn định tốc độ
• Hệ thống điều khiển trung tâm bằng PLC điều khiển hoạt động ổn định đúng với đề
bài đã đặt ra.
• Các van khí nén rơ le các nút nhấn cơng tắc điện được bố trí khoa học hợp lý ý đấu
nối dây theo đúng sơ đồ đấu nối điện đáp ứng yêu cầu về thẩm mỹ và các yêu cầu về an tồn cháy nổ và giật điện.
• Hệ thống làm việc liên tục và ổn định, tay gắp đã thực hiện được quá trình gắp sản
phẩm vào đúng vị trí
• Trong q trình thiết kế gia cơng và hoạt động thực tế thế nhóm làm đồ án đã thực
hiện được nhiều yêu cầu đặt ra cũng như gặp một số khó khăn và hạn chế.
Ưu điểm:
• Đã thực hiện được q trình cấp sản phẩm vào đúng vị trí được yêu cầu đề ra
• Tốc độ xử lý của các thiết bị ổn định khơng có thời gian trễ cho từng q trình
• Tốc độ động cơ chạy vừa phải phù hợp với tần số quét của cảm biến
• Tốc độ chuyển động của vitme nhanh, khơng bị rung lắc trong q trình vận chuyển