-Thông số kĩ thuật:
Độ phân giải (WxH dots): 800x400. Màu: 16 triệu màu.
Độ sáng (brightness): 350. Độ tương phản (contrast): 500:1. Ánh sáng nền: LED.
Bộ nhớ lưu trữ: Flash RAM (MB): 128; DRAM: 64. Bộ xử lý: ARM RISC 528MHz.
U=10.5~28VDC I=300mA
Cấp độ bảo vệ: IP65 (mặt trước màn hình).
-Nguyên lý hoạt động:
HMI là giao diện vận hành giữa người và máy thông qua PLC, chúng được kết nối với nhau bằng cáp tín hiệu. Khi người vận hành tác động nhấn nút trên màn hình hoặc cài đặt thông số, yêu cầu sẽ được gửi đến PLC, PLC điều khiển máy móc dây chuyền hoạt động.
37 Ngược lại, hệ thống máy móc dây chuyền có thể gửi trạng thái hoạt động hoặc thông số hiện tại lên màn hình HMI thơng qua PLC giúp cho con người thực hiện quá trình giám sát và điều khiển.
e) Thiết bị đóng cắt tự động:
Aptomat là tên thường gọi của thiết bị đóng cắt tự động (cầu dao tự động).
Trong tiếng Anh thiết bị đóng cắt là Circuit Breaker (viết tắt là CB). Aptomat có chức năng bảo vệ quá tải và ngắn mạch trong hệ thống điện. Một số dịng Aptomat có thêm chức năng bảo vệ chống dòng rò được gọi là aptomat chống rò hay aptomat chống giật. Aptomat đơi khi cịn được gọi theo cách ngắn gọn là Át.
- Attomat AT06-2/32: HÌNH 3-13 Attomat AT06-2/32 -Thông số kĩ thuật: Phân loại: MCB. Pha: 2. Dịng đóng ngắt: 32A f) Cảm biến:
-Cảm biến quang chữ U EE-SX671:
HÌNH 3-14 Cảm biến quang chữ U EE-SX671
38 Khoảng cách dò: 5mm. Ngõ ra: NPN. Umax=24 VDC Imax=100 mA IP=50
Nguồn ánh sáng: hồng ngoại IR. Nhiệt độ min/max: -25/55 oC. -Công tắc hành trình V-156-1C25:
HÌNH 3-15 Cơng tắc hành trình V-156-1C25
-Thơng số kĩ thuật:
Loại truyền động: con lăn dài.
Định mức: 15A, 1/2HP, 125/250VAC 0.6A,125VDC; 0.3A, 250VDC
g) Relay:
Rơle được sử dụng để truyền điện năng đến nhiều đèn tín hiệu rẽ trên xe và khiến những đèn đó BẬT hoặc TẮT để cảnh báo cho những người lái xe khác. Nó cung cấp kết nối điện giữa hai hoặc nhiều điểm, khi áp dụng tín hiệu điều khiển với cuộn điện từ của rơle.
Rơle chuyển trường từ của cuộn dây thành lực cơ học để mở hoặc đóng cơ khí một hoặc nhiều tiếp điểm điện. Nói theo cách khác, rơle là một cơng tắc vận hành bằng điện.
Điện áp và dòng điện được rơle chuyển mạch có thể rất khác so với tín hiệu được sử dụng để kích hoạt hoặc cấp điện cho rơle. Dạng cách điện này và khả năng chuyển mạch nhiều nhóm tiếp điểm bằng một tín hiệu điều khiển của rơle, là những chức năng vơ cùng hữu ích trong tự động hóa nhà máy.
Rơle thơng dụng, với rất nhiều dạng, là một thiết bị độc lập có giá thành nói chung thấp, thực hiện nhiều chức năng hữu ích trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta cũng như trong nhà máy.
39 -Relay Omron MY4N-GS:
HÌNH 3-16 Relay Omron MY4N-GS
-Thông số kĩ thuật: Idm=5 A
Udm= 220 VAC
Relay trung gian 14 chân, 4 cặp tiếp điểm 5A, có đèn hiển thị
h) Các nút nhấn: - Nút nhấn dừng khẩn cấp LA38-11ZS: HÌNH 3-17 Nút nhấn dừng khẩn cấp LA38-11ZS -Thông số kĩ thuật: I=10 A U= 440 V 1NO, 1NC. - Nút nhấn LA38-11BN:
40
HÌNH 3-18 Nút nhấn LA38-11BN
-Thơng số kĩ thuật: I=10 A U= 440 V
41
3.3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN.
3.4.1 Sơ đồ hệ thống điện:
42
43
3.4 LẬP TRÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN. 3.4.1 Thuật toán.
-Ta giả định hệ quy chiếu cho máy như sau: Ox: phương của động cơ M1.
Oy: phương của động cơ M2.
-Để uốn được 1 bán kính bất kì, chúng ta cần các thơng số đầu vào: bán kính, góc cần uốn. Do đó ta có thể quy về đồ thị như sau:
HÌNH 3-21 đồ thị tính tốn góc uốn và chuyển động rulo
-r là bán kính rulo uốn của bộ uốn phơi. - R là bán kính uốn mà ta mong muốn.
-β là góc uốn để suy ra chiều dài cần uốn Ya.
44 -Yb chính là quãng đường di chuyển của M2 được suy ra từ r, R, và h.
-Yc là góc quay phơi quay quanh Ox của động cơ M3.
-Theo đồ thị, tâm của rulo và bán kính uốn ln nằm trên một đường thẳng vng góc với tiếp tuyến của đường trịn và cung trịn.
-Để tính Yb, ta thấy tâm của rulo uốn cách tâm của bán kính cần uốn một khoảng bằng cạnh của tam giác vng, do đó khoảng dịch chuyển Yb được tính như sau:
-Đối với Ya, ta suy ra từ cơng thức tính chiều dài cung trịn khi biết R và góc β:
-Yc bằng góc quay phơi mà mà ta cần quay.
-Do mỗi động cơ đi kèm với bộ truyền động và để biểu thị trên PLC ta cần quy đổi về xung cho mỗi phương trình.
Trong đó:
F: tỉ số truyền pulley: 3,5.
Pr: số xung/vịng (thơng số được cài trên driver). Pv: Bước vitme: 5.
Pd: số xung khi quay được 1o. A: góc xoay ống.
-Pd được tính bằng cơng thức: 𝑃𝑑 = 𝐹𝑏𝑟.𝑃𝑟
360 với Fbr = 3 là tỉ số truyền bánh răng.
𝑌𝑏 = (𝑅 + 𝑟 − √(𝑅 + 𝑟)2 − ℎ2) (mm) 𝑌𝑎 = 𝛽𝑅 (mm) [𝑌𝑎] = 𝑌𝑎𝐹.𝑃𝑟 𝑃𝑉 (pulse) [𝑌𝑐] = 𝐴. 𝑃𝑑 (pulse) [𝑌𝑏] tương tự [𝑌𝑎]
45
3.4.2 Lập trình trên GX Works 2.
-Cài đặt Parameter cho PLC:
Sym. Dig. Points Start End Latch Start End Latch Setting Range Supplemental Relay M 10 7680 0 7679 500 1023 0 - 1023 State S 10 4096 0 4095 500 999 0 - 999 Timer T 10 512 0 511 Counter(16bit) C 10 200 0 199 100 199 0 - 199 Counter(32bit) C 10 56 200 255 220 255 200 - 255 Data Register D 10 8000 0 7999 0 511 0 - 511 Extended Register R 10 32768 0 32767 Y0 Y1 Y2 Y3 Setting Range
Bias Speed[Hz] 0 0 0 0 1/10 or Less of Max. Speed Max. Speed[Hz] 100000 100000 100000 100000 10-200,000 Creep Speed[Hz] 1000 1000 1000 1000 10-32,767 Zero Return Speed[Hz] 50000 50000 50000 50000 10-200,000 Acceleration Time[ms] 100 100 100 100 50-5,000 Deceleration Time[ms] 100 100 100 100 50-5,000 Interruption Input of DVIT Instruction M8460 M8461 M8462 M8463 X0-X7,Special M
-Tạo comment cho các kênh relay:
X001 Start X002 Stop X003 Right switch X004 Left switch X006 Sensor U2 X007 Sensor U1 X013 S1 X014 S2 X020 EMR
46
-Tạo comment cho các kênh transzitor:
Y000 P1 (vitme) Y001 P2 Y002 P3 (rotation) Y004 D1 (vitme) Y005 D2 Y006 D3 (rotation) Y014 E1 (vitme) Y015 E2 Y016 E3 (rotation) Y020 Red Y021 Break M1 Y022 Yellow Y023 Break M2 Y024 Green Y025 Break M3
-Tạo comment cho biến nhớ:
M0 run M1 MODE 1 M4 end mode 1 M6 PAUSE M7 MODE 2 M9 end mode 2 M11 MODE 3 M12 Set F3 mode 1 M13 Set F1 mode 2 M14 Set F1 mode 3 M20 Home 1 M21 Home 2 M22 Condition 1 M23 Condition 2 M24 Home 3 M25 Condition 3 M30 HMI Start M31 HMI mode 1 M32 HMI mode 2 M33 HMI mode 3 M34 HMI cricle M35 HMI Input M36 HMI Stop M37 HMI ZRN
47 M38 HMI HANLDE M39 HMI LAMP M40 HMI Enable M41 HMI SETTING M42 HMI M1 M43 HMI M2 M50 LED mode1 M51 LED mode 2 M52 LED mode 3 M53 LED error M54 LED handle M55 LED ready M56 LED EMR M57 LED LW M58 LED Enable M59 LED RW M70 HMI Set up M71 Set run M72 Set mode 1 M73 Set mode 2 M74 Set mode 3 M75 Set enable M76 set lamp M77 Set handle
48
M78 Set m1 Handle
M79 Set m2 Handle
M90 led pluse EMR 1s
M91 Set T20
M100 handle Zerpo m2
-Tạo comment cho các bộ nhớ trong:
D0 L D2 h D6 R D10 M2 D12 Pluse M2 D16 M2 (Int) D20 Pluse M1 D24 M1 (int) D28 M1 (Reload) Int D30 A D34 M3 D36 Pluse M3 D38 M3 (Int) D40 Ptich D48 HMI N D50 HMI L D52 HMI h D54 HMI R D56 HMI A D58 HMI Pitch D60 N (number) D62 N (radian) D66 Pluse M1 radian D68 M1 (Int) Radian D70 M1_1_S1 D74 M1_1_S2 D78 M1_2_S1 D82 M3_1_S1 D86 M1 Set up D90 M1 set up(int) D100 h2 D102 trừ D104 căn bậc 2 D120 D8340 Flt D122 move d8340
49
D124 D8350 Flt
D126 move d8350
D130 R Menu
D132 L menu
D140 Memory Pluse 8340 when off
D143 Memory Pluse 8350 when off
Sau đây là một số đoạn chương trình được lập trình trên phần mềm GX Works 2. -Một đọan chương trình chính:
50 -Các tiếp điểm X là các tiếp điểm của thiết bị ngoại vi như nút nhấn, cần gạt...
51 -Các tiếp điểm M là vùng nhớ trong của PLC (M0-M7999) chia ra 2 loại: vùng nhớ tạm và vùng nhớ lưu trữ (khi PLC mất điện, các giá trị của vùng nhớ này không mất). Những vùng nhớ từ M8000 trở đi là các vùng nhớ đặc biệt.
-Các tiếp điểm T là bộ đếm thời gian (timer).
-Câu lệnh SET: kích lên mức 1 và lưu vào vùng nhớ tạm. -Câu lệnh RESET: kích lên mức 0.
-Khi X4, X3 OFF, nhấn nút Stop hoặc EMR hoặc Stop trên HMI, M6 được kích lên mức 1. Khi đó tồn bộ các nhánh có thường đóng M6 ON, mạch hở, ngõ ra PLC sẽ dừng hoạt động.
-Ở nhánh (7), khi M6 ON, X3 X4 OFF, nhấn Start, M91 được kích lên mức 1, thường hở M91 ON sẽ kích timer T20 đếm đến giá trị 10.
-Ở nhánh (21), khi timer T20 đếm đến giá trị 10, thường hở T20 ON, M6 và M91 reset về mức 0.
-Nhánh (25) có chức năng khởi động chương trình, nhấn Start hoặc Start trên HMI, M0 kích lên mức 1, khởi động timer T0.
54 -M8000 là vùng nhớ đặc biệt, khi PLC run, M8000 luôn ở mức 1.
-Ở đây thuật toán sử dụng dữ liệu 32-bit, và PLC thuộc dịng FX3U do đó mỗi câu lệnh sẽ có địnnh dạng DExxx.
-Ở phân nhánh đầu tiên, câu lệnh -[ DEADD D6 E18.85 D4 ]- có chức năng cộng phần tử D6 với phần tử E15.85 và lưu kết quả ở bộ nhớ D4.
-Tương tự với các câu lệnh tiếp theo: DEMUL: phép nhân.
DESUB: phép trừ. DESQR: căn bậc 2.
DRAD: quy đổi rad về deg.
-Ở câu lệnh cuối cùng: -[ DINT D12 D16 ]- có chức năng đổi kiểu dữ liểu của D12 (kiểu số thực) sang kiểu số nguyên và lưu ở D16.
-Phải chuyển đổi kiểu dữ liệu từ số thực sang số nguyên vì xung điều khiển động cơ là các số nguyên, các thơng số đầu vào và các kết quả phép tính là số thực. Do đó phải chuyển đổi kiểu dữ liệu nếu không sẽ gặp lỗi khi động cơ hoạt động.
-đối với các bộ nhớ D, nên sử dụng cách nhau từ 2-3 bộ nhớ, tránh trường hợp tràn bộ nhớ do giá trị lưu vào vượt giới hạn.
55 -Đoạn chương trình set home cho máy:
56 -Hệ thống sử dụng PLC FX3U-48MT nên chỉ có 4 kênh output xuất xung bao gồm: Y0, Y1, Y2, Y3.
-D8340, D8350 là bộ nhớ lưu trữ số xung đã xuất tương ứng của kênh Y0, Y1. -Ở nhánh (14), -[ D<= D8340 K0 ]- là câu lệnh so sánh giá trị của D8340 và 0: D8340 ≤ 0: Mức 1.
D8340 > 0: mức 0.
-Khi trường hợp ≤ xảy ra, M22 ON, M20 kích lên mức 0. M22 ở nhánh (0) ON thì tất cả phần tử phía sau nó khơng hoạt động.
-Tương tự như ở nhánh (25).
-Câu lệnh so sánh mục đích để kiểm tra số xung hiện tại nếu có giá trị 0 thì 2 câu lệnh -[ SET M20 ]- và -[ SET M21 ]- không được phép hoạt động. Nghĩa là động cơ đang ở vị trí gốc thì khơng thể lùi về gốc được nữa.
-Ở nhánh (36), câu lệnh –[ DZRN K150000 K10000 X006 Y000 ]- có chức năng cấp xung ở kênh Y0 cho động cơ lùi về vị trí gốc với tốc độ 150000Hz, khi gặp cảm biến X6 lập tức giảm tốc độ xuống 10000Hz cho đến khi D8340= 0.
57 -Đoạn chương trình điều khiển động cơ:
58 -Thường hở M11 ON khi chọn chế độ mode3 trên HMI.
-Điều khiển động cơ hoạt động theo vị trí tuyệt đối (gốc tọa độ cố định). Do đó sau mỗi lần cấp xung cho động cơ, phải tiến hành cộng số xung đã cấp trước đó với số xung lần cấp xung tiếp theo. Ta lập trình như ở nhánh (0).
-[ RST M11 ]- kích M11 lên mức 0, mục đích để dừng phép cộng số sung hiện tại. -[ SET M14 ]- mục đích để nhánh (17) hoạt động sau khi phép cộng thực hiện xong.
-[ DDRVA D78 K100000 Y000 Y004 ]- là câu lệnh cấp xung theo vị trí tuyệt đối cho động cơ ở kênh Y0, qui định chiều ở kênh Y4, số xung cấp cho động cơ là giá trị lưu ở D78 đã thực hiện ở phép tính cộng ở nhánh (0) và tốc độ cấp cho động cơ là 100000Hz.
-Thường đóng M8340 dùng để đảm bảo các tiếp điểm trong cùng phân nhánh phía sau nó khơng hoạt động khi câu lệnh cấp xung DDRVA đang hoạt động.
-M8029 là vùng nhớ đặc biệt, tất cả các phần tử trước nó khi chưa hồn thành trong 1 vịng qt của PLC thì M8029 ln ở mức 0. Mục đích để đảm bảo chương trình thực hiện các bước theo đúng thứ tự lập trình trong 1 vịng qt của chương trình. -Vịng qt của chương trình được PLC thực hiện theo quy luật từ trên xuống, từ trái qua phải.
-Timer T11 mục đích để tạo độ trễ cho –[ RST M14 ]-, tránh trường hợp thường hở M14 mất trạng thái mức 1 ở nhánh (42) dẫn đến việc câu lệnh RST phía sau khơng được thực hiện.
59 -Chương trình biểu thị vị trí động cơ trên HMI:
60 -[ DMOV D8340 D140 ]- dùng để chuyển dữ liệu từ D8340 sang D140.
-Hai câu lệnh ở nhánh (45) dùng để lưu số xung hiện tại của động cơ sau khi tắt máy.
-Nhánh (45) được đặt ở nhánh cuối cùng của vòng quét (xem ở mục Progarm linkage Order Setting), vì được đặt ở cuối vịng qt nên số xung được lưu ở D140 và D143 là số xung cấp cho động cơ lần cuối cùng, nhằm đảm bảo độ chính xác về số xung lưu trữ sau khi tắt máy.
61
HÌNH 3-22 Cửa sổ Program Linkage Order Setting
-Ở nhánh (0) sử dụng M8000 xung cạnh lên để đảm bảo khi mở máy 2 câu lệnh phía sau thự hiện 1 lần duy nhất.
-Nhánh (21) là các phép tính để quy đổi xung thành quãng đường di chuyển của M1 và M2 theo đơn vị mm.
-Lệnh FLT dùng để đổi kiểu số nguyên sang kiểu số thực.
-Mục đích của việc lập trình trên ngun nhân do việc truy xuất dữ liệu từ PLC đến phần hiển thị trên HMI. Vì D8340 và D8350 là 2 bộ nhớ đặc biệt không thể thay đổi kiểu dữ liệu, do đó khơng thể trực tiếp thự hiện tính toán mà phải thông qua các bộ nhớ trung gian. Việc lưu và di chuyển số xung từ các bộ nhớ trung gian sang D8340 và D8350 sau mỗi lần tắt mở máy do D8340 và D850 sẽ nhận giá trị hiện tại của màn hình hiển thị có giá trị 0 (trạng thái mất điện, bộ nhớ màn hình reset về 0) được liên kết với bộ nhớ của PLC.
62
3.5 HỆ THỐNG HIỂN THỊ.
HÌNH 3-23 Màn hình khởi động
63
HÌNH 3-24 Màn hình điều khiển chính
Chú thích: 1: status system 2: switch mode
3: turn on/off handle mode 4: turn on/off enable mode 5: turn on/off lamp
6: zero return 7: single step start 8: value input 9: real time position
MODE 1: chế độ uốn cung tròn.
MODE 2: chế độ mở rộng, uốn hình xoắn ốc (tạm khóa vì trong quá trình nghiên cứu).
MODE 3: chế độ đẩy ống thằng về phí trước
2 3 4 5 9 8 7 6 1
64 Nhân xét:
Trên màn hình hiển thị, mode 1, mode 2, mode 3 lần lượt là các chế độ chạy
uốn, chạy xoắn ốc, chạy thẳng, việc chia các chế độ chạy khác nhau giúp việc kiểm soát hình dáng và độ chính xác của các thơng số uốn dễ dàng hơn, kết hợp với nút CRICLE-STR sẽ tăng độ chính xác của máy, giảm thiểu rủi ro, đồng thời