CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 5.1. Tổng quan hệ thống
5.3. Bộ điều khiển bằng PLC
5.3.5. Lập trình cho PLC Q172HCPU bằng phần mềm MT Developer 2
Cài đặt chức năng automatic refresh.
Hình 5.13: Cài đặt chức năng automatic refresh Q172HCPU
Ở Q172HCPU vùng nhớ D640 tới D757 sẽ được ánh xạ từ vùng nhớ của Q02CPU (chiều dữ liệu từ Q02CPU sang Q172HCPU) và vùng nhớ D0 tới D639 sẽ ánh xạ sang vùng nhớ của Q02CPU (chiều dữ liệu từ Q172HCPU sang Q02CPU).
Khai báo hệ thống sử dụng 5 động cơ servo
Hình 5.14: Khai báo hệ thống sử dụng 5 động cơ servo
Q172HCPU có thể điều khiển được tối đa 8 động cơ, tuy nhiên hệ thống hiện tại chỉ sử
dụng 5 động cơ nên ta cần phải khai báo sử dụng 5 động cơ từ 1 đến 5.
Thiết lập sử dụng vị trí tuyệt đối:
Để dễ dàng trong việc điều khiển nhóm quy định sử dụng chế độ vị trí tuyệt đối để điều khiển vị trí các động cơ. Để dùng ở chế độ này ta cần phải lắp pin cho amplifier để có thể lưu lại giá trị góc hiện tại khi hệ thống không hoạt động.
Thiết lập sử dụng phương pháp auto tuning 1:
Hình 5.16: Sử dụng phương pháp auto tuning 1 Danh sách các thông số được điều chỉnh tự động
Thông số Tên
PB06 Tỉ số momen quán tính
PB07 Độ lợi mô hình
PB08 Độ lợi vị trí
PB09 Độ lợi vận tốc
PB10 Hằng số tích phân vận tốc Bảng 5.1: Các thông số servo Cài đặt dữ liệu servo
Hình 5.17: Cài đặt dữ liệu về đơn vị, giới hạn góc.
Do tay máy hiện đang được đặt sát tường nên để tránh va chạm nhóm đã giới hạn góc cho động cơ. Để dễ điều khiển nhóm đã chọn sử dụng đơn vị là độ.
Hình 5.18: Cài đặt dữ liệu về vị trí gốc cho servo với chế độ vị trí tuyệt đối
Khi hoạt động ở chế độ vị trí tuyệt đối, góc động cơ có thể điều khiển quay được là từ 0 đến 359,99999 độ, do đó nhóm đặt giá trị gốc tại 180 độ để có thể điều khiển động cơ quay cả theo chiều thuận và chiều nghịch.
Hình 5.19: Cài đặt dữ liệu về tốc độ tối đa, thời gian tăng và giảm tốc.
Thời gian tăng/ giảm tốc là thời gian mà động cơ tăng tốc từ 0 đến tốc độ tối đa hoặc giảm tốc từ tốc độ tối đa về 0. Thời gian tăng/ giảm tốc thực tế sẽ phụ thuộc vào tỉ số mức tăng/
giảm tốc thực tế so với tối đa. Ví dụ nếu tăng tốc từ 0 đến 1/10 tốc độ tối đa thì thời gian tăng tốc thực tế sẽ bằng 1/10 thời gian tăng tốc được cài đặt.
Hình 5.20: Tốc độ giới hạn
Hình 5.21: Thời gian tăng tốc
Hình 5.22: Thời gian giảm tốc
5.3.5.2. Phương pháp điều khiển theo quỹ đạo sử dụng hàm constant-speed
Hình 5.23: Hàm constant speed
Hoạt động của hàm constant speed: khi bắt đầu động cơ sẽ được khởi tạo một vận tốc và quay đến giá trị góc được cài đặt (gọi là pass point). Nếu sau đó vẫn còn mục tiêu kế tiếp thì động cơ sẽ tiếp tục quay đến giá trị góc kế tiếp với vận tốc mới nếu được cài đặt (nếu không thì vận tốc sẽ giữ nguyên). Nếu không còn mục tiêu thì động cơ sẽ dừng. Hàm constant-speed này có ưu điểm là động cơ sẽ quay liên tục và lần lượt đạt đến các giá trị góc được cài đặt với vận tốc có thể thay đổi.
Nguyên lý của chuyển động theo quỹ đạo của tay máy có cấu tạo các khâu nối tiếp là việc thực hiện rất nhiều các chuyển động điểm – điểm nối tiếp nhau với mục tiêu chuyển động là các điểm thuộc quỹ đạo từ đó xấp xỉ được quỹ đạo. Số lượng chuyển động điểm - điểm càng lớn thì đường đi thực tế càng chính xác so với quỹ đạo trên tính toán.
Nhóm lựa chọn sử dụng hàm này cho việc thực hiện chuyển động theo quỹ đạo mới mục đích là với pass point thì tay máy sẽ thực hiện một chuyển động điểm - điểm. Do hàm constant speed có thể được cài đặt với rất nhiều pass point (phụ thuộc vào bộ nhớ của PLC) do đó rất phù hợp với mục đích cho chuyển động theo quỹ đạo. Chương trình trên máy tính sẽ tạo bộ dữ liệu bao gồm vị trí và vận tốc (các pass point) rồi gửi xuống bộ nhớ của PLC. Khi thực thi chương trình tay máy sẽ lần lượt đi qua các pass point để bám theo quỹ đạo. Giải thuật để tạo ra bộ dữ liệu sẽ được trình bày ở phần ứng dụng điều khiển trên máy tính.
Khi sử dụng hàm constant-speed với 2 đến 4 động cơ thì cũng chỉ nhập vào hàm một giá trị
vận tốc duy nhất và hàm sẽ tự tính toán ra giá trị vận tốc của các động cơ.
Công thức được lấy từ phần mềm MT Developer 2:
{
𝑉1 = 𝑉. 𝐷1/√𝐷12+ 𝐷22+ 𝐷32+ 𝐷42 𝑉2 = 𝑉. 𝐷2/√𝐷12+ 𝐷22+ 𝐷32+ 𝐷42 𝑉3 = 𝑉. 𝐷3/√𝐷12+ 𝐷22+ 𝐷32+ 𝐷42 𝑉4 = 𝑉. 𝐷4/√𝐷12+ 𝐷22+ 𝐷32+ 𝐷42
(92)
Với 𝐷1, 𝐷2, 𝐷3, 𝐷4 là lượng di chuyển của động cơ 1, 2, 3, 4 5.3.5.3. Chương trình điều khiển động cơ
Chương trình servo cho động cơ 5:
Đồi với động cơ 5 thì được điều khiển bằng hàm điều khiển vị trí với giá trị góc lấy tại vùng nhớ D8018 và vận tốc lấy tại vùng nhớ D8008. Hoạt động của khâu 5 bao gồm đưa tay gắp đến phương cần thiết để gắp vật và đưa tay gắp về phương cần thiết khi thả vật. Các giá trị
về góc và vận tốc sẽ được gửi từ máy tính. Thời điểm mà hàm được gọi (tức động cơ chuyển động) sẽ được xem xét dựa trên M-code.
Hình 5.24: Chương trình servo cho động cơ 5 Chương trình servo cho động cơ 1,2,3,4:
Hình 5.25: Chương trình servo cho động cơ 1,2,3,4
Sử dụng hàm constant speed để điều khiển. Như hình trên thì hàm sẽ thực thi cùng lúc 4 động cơ. Vận tốc ban đầu sẽ được lấy tại vùng nhớ D1000, các động cơ sẽ đồng thời thực hiện chuyển động quay đến vị trí mục tiêu (pass point) được lấy tại các vùng nhớ D1002, D1004, D1006, D1008 tùy theo động cơ. Hàm này sẽ điều khiển 4 động cơ thực hiện đồng thời và đến vị trí mục tiêu cùng lúc. Sau đo các động cơ sẽ tiếp tục chuyển động đến vị trí tiếp theo được lấy tại các vùng nhớ D1012, D1014, D1016, D1018 với vận tốc là D1010.
M-code là thứ cho ta biết chương trình đang thực hiện tới bước thứ bao nhiêu. Hàm này có thể được khai báo với nhiều hơn vị trí mục tiêu nữa, tùy thuộc vào bộ nhớ của PLC. Cancel được gán với bit M4096 dùng để dừng chương trình khi bit M4096 được đặt bằng 1.