Như mụ hình băng tải.
- Chọn màn hỡnh HMI F940GOT-LWD-E
3. Chọn modul mở rụ̣ng
a) Chọn modul mở rụ̣ng FX-2AD-PT
Bảng thụng sụ́ kỹ thuọ̃t:
Bảng 2.2: Bảng thụng số kỹ thuật của modul FX-2AD-PT
Chỉ tiờu Có thờ̉ chọn nhiợ̀t đụ̣ Centigrade hay Fahrenheit
Centigrade Fahrenheit
Sụ́ kờnh 2
Khoảng giá trị tín hiợ̀u hợp lợ̀ ở ngõ vào
Cảm biờ́n bạch kim PT100(100Ω), 3 dõy, 2 kờnh (CH1,CH2), 3850PPM/ đụ̣ C (DIN 43760) Dòng vào từ cảm biờ́n 1mmA (Cảm biờ́n: PT100 100Ω)
Khoảng bù nhiợ̀t -100ºC đờ́n +600ºC -148 đờ́n 1112ºF
Đụ̣ phõn giải 0,2ºC 0.36ºF
Đụ̣ chính xác toàn bụ̣ ±1% đụ̣ chia ( của khoảng bù nhiợ̀t) Ngõ ra tín hiợ̀u sụ́ 12 bít(kờ̉ cả dṍu) cảu tín hiợ̀u liờn tục ở ngõ vào)
Khoảng giá trị -1000 đờ́n +6000
Khoảng giá trị -1480 đờ́n +11120
Tụ́c đụ̣ chuyờ̉n đụ̉i tín
hiợ̀u 15ms cho 2 kờnh
Sự cách ly Cach ly quan giữa mạch sụ́ và mạch tín hiợ̀u liờn tục
Nguụ̀n cṍp điợ̀n
Được cṍp từ điợ̀n nguụ̀n 24V DC, 50mA từ ngoài và nguụ̀n 5V, 30mA từ PLC
Đặc tính vào/ra Mụ-đun chiờ́m 8 ngõ vào/ra
b) Chọn modul mở rụ̣ng FX-4AD-TC
Bảng thụng sụ́ kỹ thuọ̃t:
Bảng 2.3: Bảng thụng số kỹ thuật của modul FX-4AD-TC
Chỉ tiờu Nhiợ̀t đụ̣ Centigrade Nhiợ̀t đụ̣ Fahrenheit
Giá trị ºC và ºF đụ̀ng thời tụ̀n tại và được đọc từ bụ̣ nhớ đợ̀m BFM
Tín hiợ̀u vào Cặp nhiợ̀t điợ̀n: Loaij K hay J (có thờ̉ dùng cho từng kờnh), 4 kờnh
Khoảng nhiợ̀t đụ̣ Loại K -100ºC đờ́n +1200ºC Loại K -148ºF đờ́n +2192ºF Loại J -100ºC đờ́n +600ºC Loại J -148ºF đờ́n +1112ºF Tín hiợ̀u sụ́ ngõ ra Giá trị chuyờ̉n đụ̉i 12 bit được lưu dưới dạng sụ́ bù hai 16 bit
Loại K -1000 đờ́n 12000 Loại K -1480 đờ́n 21920 Loại J -1000 đờ́n 6000 Loại J -1480 đờ́n 11120 Đụ̣ phõn giải Loại K 0.4ºC Loại K 0.72ºF Loại J 0.4ºC Loại J 0.54ºF
Đụ̣ chính xác toàn
bụ̣/ đụ̣ chia ±(0.5% khoảng nhiợ̀t đụ̣ +1ºC)/điờ̉m đụng đặc của nước 0ºC/32ºF Tụ́c đụ̣ chuyờ̉n đụ̉i 240ms ±2% x 4 kờnh (kờnh khụng dùng khụng được chuyờ̉n đụ̉i
4.Chọn cảm biờ́n nhiợ̀t đụ̣ PT-100
Cảm biờ́n nhiợ̀t đụ̣ E52MY 0-4000C
Mã hàng: E52MY-PT100. Nhà sản xuṍt: Omron Cảm biờ́n nhiợ̀t đụ̣ E52MY-PT100
Dải đo: 0-4000C Chiờ̀u dai can:20 cm Cṍp chính xác: B
Cách điợ̀n cho dõy dõ̃n bờn trong: Ceramic Vọ̃t liệu bảo vợ̀ ụ́ng: SUS 316 ụ́ng đúc Loại dõy dõ̃n: 3 dõy dõ̃n
Hỡnh 2.22: Cảm biến PT-100 5. Chọn cặp nhiợ̀t điợ̀n Thermocouple
Chọn Thermocouple của Omron Mó hàng: E52-CA1D M6 2M . Dải đo: 0°C ~ 400°C
Phần tử cảm biến: K (CA), Class 2 (0.75) Loại dõy dẫn: 2 dõy
Hỡnh 2.23: Cặp nhiệt điện Thermocouple 6.Chọn điợ̀n trở đụ́t nóng
Chọn loại cụng suṍt nhỏ 100w, gia tụ́c nhiợ̀t nhỏ của nhà sản suṍt Vietkong Nhiợ̀t đụ̣ tụ́i đa cho phép là 4000C, Điện ỏp 220VAC
Hỡnh 2.24: Điện trở đốt núng 7. Chọn Solid State Relay (SSR)
Chọn SSR của hóng Fotek Mó hàng : SSR-10DA Dũng tải: 10A
Điện ỏp ngừ ra: 24-380VAC
Thời gian đỏp ứng: ON=10ms, OFF=10ms
Hỡnh 2.25: Solid State Relay
2. 4.3. Danh mục thiờt bị và đụ̀ kờ́t nụ́i các thiờ́t bị trong mụ hình
- Danh mục thiờt bị Bảng 2.4: Danh mục thiết bị Thiết bị Số lượng PLC FX2N 1 Màn hỡnh Got 1 Modul FX-2AD-PT 1 Modul FX-4AD-TC 1 Cảm biến PT-100 1 Cảm biến TC 1 Điện trở đốt núng 2
Bộ điều khiển nhiệt
độ 1
Attomat 3
SSR 2
Bộ nguồn 1
OUT PUT IN PUT
PLC
MÔ hình thí nghiệm tự động hóaMITSUBISHI
KHOA ĐIệN
thiết bị đo luờng
L+ L+ L- L- I- I- X0 X2 X4 X6 X10 X14 X1 X3 X5 X7 X11 X13 X15 S/S N L GND X12 0V 24V Y0 Y1 Y2 Y3 Y5 Y6 Y10 Y4 Y7 Y11
COM0 COM1 COM2COM3 COM4
DừNG KHẩN NGUồN CấP CHO MáY TíNH 1000 82 0 GOT L+ L- L+ L- L- L+ I- FG L- L+ I- FG L- L+ L- L+ L- L+ L- L+ PLC- FX 2NC FX-2AD-PT FX-4AD-TC RO LE 24VDC L N L N soi dot L N 24VDC 0V 24VDC 0V atomat khoi nguon L N soi dot atomat L+ L- I- L N L+ L- L N
cam bien thermocouple cam bien PT-100
BO DIEU KHIEN NHIET DO 1 2 3 4 10 11 5 6 7 14 13 12 15 16 NO NO Lò đốt
Hỡnh 2.26: Sơ đồ lắp đặt thiết bị mụ hỡnh điều khiển nhiệt độ.
2.5. Kết luận chương 2
Chương 3 tập trung vào việc thiết kế cỏc mụ hỡnh thực hành mụn học PL. Cỏc mụ hỡnh gồm: Mụ hỡnh băng tải, mụ hỡnh điều khiển nhiệt. Do hạn chế về cõu chữ trong luận văn nờn luận văn chỉ trỡnh bày những bước cơ bản trong quỏ trỡnh thiết kế mụ hỡnh nhưng vẫn đảm bảo xõy dựng được cỏc mụ hỡnh trờn. Cỏc mụ hỡnh thực hành cần đa dạng và cú hướng phỏt triển thờm, nhằm tạo nhiều ý tưởng cho sinh viờn khai thỏc mụ hỡnh.
CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG CÁC BÀI THỰC HÀNH TRấN CƠ SỞ Mễ HÌNH THIấ́T Kấ́
3.1. Những yờu cầu chung đối với cỏc bài thực hành PLC 3.1.1. Những yờu cầu chung
Sau khi đó thiết kế xong mụ hỡnh, việc khai thỏc mụ hỡnh thực hành để đạt hiệu quả cao là một vấn đề cần chỳ trọng. Để khai thỏc tốt mụ hỡnh thực hành, cần xõy dựng cỏc bài thực hành sinh động và hấp dẫn, sỏng tạo nờn cỏc bài toỏn hay kớch thớch sự tũ mũ ham học hỏi của sinh viờn làm cho sinh viờn hiểu sõu và rộng và đầy đủ về PLC. Những yờu cầu chung đối với bài thực hành gồm:
- Cỏc bài thực hành cần sỏt với chương trỡnh học của sinh viờn và cấn đi từ dễ đến khú, và cần phõn loại trỡnh độ sinh viờn cỏc hệ đào tạo khỏc nhau. Cỏc hệ trung cấp thỡ tập trung chủ yếu vào mụ hỡnh phõn loại sản phẩm. cỏc hệ đại học cao đẳng thỡ tập trung nhiều hơn vào cỏc hụ hinh điều khiển nhiệt độ, điều khiển quỏ trỡnh, PID.
- Cỏc bài thực hành cần khai thỏc đầy đủ mọi ứng dụng của PLC và truyền đạt cho sinh viờn đầy đủ kiến thức từ đấu nối phần cứng, sử dụng phần mềm lập trỡnh, rốn luyện tư duy, phỏn đoỏn, tớch hợp hệ thống nhỏ.
- Cỏc bài thực hành nờn ở dạng gợi mở để sinh viờn tự tỡm tũi khỏm phỏ vỡ mụn học PLC cú đặc trưng riờng và cú tớnh sỏng tạo khụng thụ cứng.
Ngoài ra giỏo viờn hướng dẫn thực hành cần rốn cho sinh viờn thúi quen lập trỡnh thiết kế một hệ thống theo trỡnh tự. Trỡnh tự một bài thực hành cần tiến hành theo cỏc bước sau, đũi hỏi sinh viờn cần chuẩn bị:
- Bước 1: Phõn tớch yờu cầu bài thực hành (yờu cầu cụng nghệ). Xỏc định thành phần nào cần điều khiển, thứ tự hoạt động, yờu cầu về thời gian, độ chớnh xỏc….
- Bước 2: Phõn cụng tớn hiệu vào/ra. Từ cỏc bước phõn tớch yờu cầu bài thực hành sẽ cho biết bài thực hành cần bao nhiờu tớn hiệu vào ra trong hệ thống, bản chất của cỏc tớn hiệu đỳ(số, tương tự, xung….) và phõn cụng tớn hiệu này cho toàn bộ hệ thống. - Bước 3: Xõy dựng lưu đồ thuật toỏn điều khiển. Nú sẽ giỳp cho sinh viờn xỏc định được cỏc bước và trỡnh tự cần làm cho bài thực hành.
- Bước 4: Viết chương trỡnh điều khiển. Dựa trờn cỏc phần mềm lập trỡnh
- Bước 5: Chạy thử chương trỡnh và kiểm tra lỗi. Cú thể chạy thử mụ phỏng hoặc chạy thử trờn PLC
- Bước 6: Lắp đặt kết nối thiết bị thực hành. Sau khi đó chạy thử thành cụng, chương trỡnh chạy thử đú đỳng, sinh viờn mới được kết nối dõy để chạy thật.
Trỡnh tự thực hành một bài thực hành PLC cú thể được túm tắt trong giản đồ sau. Cỏc bước cần tiến hành một cỏch trỡnh tự, khụng bỏ qua giai đoạn nào, cú như vậy bài thực hành xẽ khụng gặp lỗi và rốn thúi quen trong lập trỡnh của sinh viờn.
Tìm hiểu các yêu cầu của bài thực hành
Liệt kê các tín hiệu vào ra I/O Lập lưu đồ thuật toán Lập trình cho PLC Mô phỏng và chạy thử chương trình Chương trình đúng hay sai Thay đổi chương
trình
Kết nối thiết bị vào ra
Kiểm tra kết nối
Chạy thử chương trình
Chương trình đúng hay sai
Lưu chương trình Thay đổi chương
trình Đúng Sai Đúng Sai Hỡnh 3.1: Trỡnh tự thiết lập một bài thực hành
Đối với cỏc chương trỡnh mà khụng thể mụ phỏng và chạy thử sinh viờn cú thể bỏ qua bước này và tiến hành lắp đặt chạy thật luụng nhưng cần đảm bảo tớnh anh toàn cho hệ thống.
3.1.2. Đề xuất một số bài thực hành cú thể xõy dựng trờn mụ hỡnh
Cỏc bài thực hành về PLC rất đa dạng và phong phỳ.Với cỏc mụ hỡnh được thiết kế em xin đề xuất một số bài thực hành cú thể được xõy dựng trờn mụ hỡnh này. Cỏc bài thực hành dựa trờn giỏo trỡnh dạy lý thuyết PLC của trường đại học Cụng Nghiệp Thành Phố Hồ Chớ Minh. Cỏc bài thực hành đi từ dễ đến khú và phục vụ cỏc đối tượng sinh viờn khỏc nhau như trung cấp, cao đẳng, đại học:
a) Bài thực hành mụ hỡnh băng tải
- Thực hành đếm sản phẩm qua cảm biến tiệm cận, quang. - Thực hành phõn loại sản phẩm theo kớch thước.
- Thực hành điều khiển băng tải chạy theo hành trỡnh dựa trờn cảm biến quang
- Thực hành điều khiển băng tải chạy nhiều cấp tốc độ khỏc nhau dựa trờn Timer của PLC và chế độ đa cấp tốc độ của biến tần.
- Thực hành băng tải khoan sản phẩm, dỏn nhón sản phẩm.
- Thực hành điều khiển tốc độ băng tải, đo chiều dài băng tải bằng Encoder. - Thực hành giỏm sỏt điều khiển băng tải bằng màn hỡnh GOT
b) Bài thực hành mụ hỡnh điều khiển nhiệt độ.
- Thực hành điều khiển lũ nhiệt dựng PT-100
- Thực hành điều khiển nhiệt độ dựng Thermocouple
- Thực hành giỏm sỏt điều khiển quỏ trỡnh nhiệt bằng màn hỡnh GOT.
3.2. Xõy dựng một số bài thực hành mẫu
Dựa trờn đề xuất trờn, tỏc giả xin xõy dựng một số bài thực hành mẫu sau
3.2.1. Xõy dựng bài thực hành mẫu trờn mụ hỡnh băng tải phõn loại sản phẩm.
Thanh Ke SP PITTONG X7 X4 X3 X2 X1 M X10 X5 X11 X6 X12
3.2.1.1. Tờn bài thực hành
Bài thực hành phõn loại sản phẩm theo kớch thước.
1. Mục tiờu bài thực hành
Sau bài thực hành này người học cú khả năng.
- Hiều và nắm bắt được quy trỡnh thiết kế lập trỡnh cho một hệ thống tự động húa - Lắp đặt được sơ đồ nguyờn lý
- Sử dụng thành thạo cỏc phần mềm lập trỡnh.
- Hỡnh thành thúi quen trong tư duy lập trỡnh một hệ thống theo trỡnh tự cỏc bước như đó trỡnh bày trờn.
2. Đồ dựng và cỏc thiết bị chuẩn bị cho bài thực hành
- Cỏc dõy nối cú gắn đầu cốt.
- Phần mềm lập trỡnh PLC-FX GX-Developer, phần mềm thiết kế giao diện HMI Got GT- Designer, và phần mềm giao tiếp mỏy tớnh, GT- Soft Got2.
- Tài liệu về PLC và Biến Tần của hóng Mitsubishi và cỏc tài liệu liờn quan nếu cú.
3.2.1.2. Hướng dẫn thực hành 1. Hướng dẫn mở đầu
Được xõy dựng theo cỏc bước thực hành tiờu chuẩn đú nờu.
a) Bước 1: Phõn tớch yờu cầu cụng nghệ.
Bài thực hành yờu cầu điều khiển băng tải chuyển động và phõn loại sản phẩm theo kớch cỡ bằng cảm biến tiệm cận và cảm biến quang, đồng thời đẩy sản phẩm ra khỏi băng tải bằng pittong nếu phỏt hiện đỳng loại sản phẩm.
- Sản phẩm to: Sẽ được cảm biến tiệm cận X1, X2, X3 phỏt hiện sau đú di chuyển trờn băng tải đến vị trớ cảm biến X4 thỡ băng tải dừng và Pittong số 1 đẩy ra. Khi Pittong đẩy ra đến cuối hành trỡnh cảm biến từ X10 phỏt hiện, Pittong lại thu về vị trớ ban đầu. - Sản phẩm trung bỡnh: Sẽ được cảm biến tiệm cận X1, X2 phỏt hiện sau đú di chuyển trờn băng tải đến vị trớ cảm biến X5 thỡ băng tải dừng và Pittong số 2 đẩy ra. Khi Pittong đẩy ra đến cuối hành trỡnh cảm biến từ X11 phỏt hiện, Pittong lại thu về vị trớ ban đầu.
- Sản phẩm nhỏ: Sẽ được cảm biến tiệm cận X1 phỏt hiện sau đú di chuyển trờn băng tải đến vị trớ cảm biến X6 thỡ băng tải dừng và Pittong số 3 đẩy ra. Khi Pittong đẩy ra đến cuối hành trỡnh cảm biến từ X12 phỏt hiện, Pittong lại thu về vị trớ ban đầu.
- Sản phẩm lỗi: Kớch thước quỏ nhỏ khụng được phỏt hiện bởi cỏc cảm biến trờn sẽ di chuyển theo băng tải đến cuối hành trỡnh gặp cảm biến X7 thỡ băng tải dừng.
b) Bước 2: Xỏc định cỏc tớn hiệu điều khiển, cỏc tớn hiệu I/O
Dựa trờn phõn tớch yờu cầu cụng nghệ trờn, cú thể phõn ra cỏc tớn hiệu điều khiển sau: - Điều khiển cho băng tải chạy bằng cỏc tớn hiệu điều khiển cài đặt trờn biến tần. Cỏc tớn hiệu cần điều khiển băng tải đú là: Tần số chạy, thời gian tăng tốc, thời gian giảm tốc, chế độ điều khiển ngoài, hóm động năng…
- Điều khiển hành trỡnh bằng PLC thụng qua cảm biến tiệm cận và quang. Bảng cỏc tớn hiệu I/O cho PLC:
Bảng 3.1: Cỏc tớn hiệu I/O
Loại Địa chỉ
thiết bị Tờn thiết bị Hoạt động
Ngừ vào
X0 Tin hiệu khởi động
Nỳt nhấn ON băng tải chạy X13 Tớn hiệu dừng dạng
Nỳt nhấn ON băng tải dừng
X1 CB thấp ON khi sản phẩm được phỏt hiện
X2 CB trung bỡnh ON khi sản phẩm được phỏt hiện X3 CB cao ON khi sản phẩm được phỏt hiện X4 CB xylanh Y1 ON khi sản phẩm được phỏt hiện ở đầu
xylanh 1
X5 CB xylanh Y2 ON khi sản phẩm được phỏt hiện ở đầu xylanh 2
X6 CB xylanh Y3 ON khi sản phẩm được phỏt hiện ở đầu xylanh 3
X7 CB cuối băng tải ON khi sản phẩm được phỏt hiện ở cuối băng tải
X10 CB thõn xylanh 1 ON khi xylanh 1 đẩy ra hết X11 CB thõn xylanh 2 ON khi xylanh 2 đẩy ra hết X12 CB thõn xylanh 3 ON khi xylanh 3 đẩy ra hết
Ngừ ra Y0 Biến tần Khi Y0 ON động cơ băng tải quay Y1 Cơ cấu đẩy SP Đẩy SP nhỏ ra khỏi băng tải Y2 Cơ cấu đẩy SP Đẩy SP trung bỡnh ra khỏi băng tải Y3 Cơ cấu đẩy SP Đẩy SP lớn ra khỏi băng tải
c) Bước 3: Thiết lập lưu đồ thuật toỏn cho bài thực hành
START BĂNG TảI CHạY SảN PHẩM TRUNG BìNH SảN PHẩM NHỏ SảN PHẩM LớN X0 X1,X2,X3 X1,X2 X1 X4 X5 X6 PITTONG 1 qUAY TRở LạI PITTONG 2 QUAY TRở LạI PITTONG 3 qUAY TRở LạI X10 X11 X12 bĂNG TảI DừNG PITTONG 1 ĐẩY SảN PHẩM RA bĂNG TảI DừNG PITTONG 2 ĐẩY SảN PHẩM RA bĂNG TảI DừNG PITTONG 3 ĐẩY SảN PHẩM RA BĂNG TảI DừNG X13 SảN PHẩM lỗI X7 bĂNG TảI DừNG LấY SảN PHẩM RA DừNG CHƯƠNG TRìNH Có KHÔNG
Hỡnh 3.3: Lưu đồ thuật toỏn cho băng tải phõn loại sản phẩm
d) Bước 4: Lập trỡnh cho bài thực hành
Để lập trỡnh cho bài thực hành cần chia làm ba phần:
- Lập trỡnh cài đặt cho biến tần bằng tay trờn phớm điều khiển - Lập trỡnh cho PLC bằng phần mềm GX-Developer
- Thiết kế giao diện HMI bằng GT- Designer.
Tiến hành cài đặt cho biến tần FR E-500 bằng cỏc phớm nhấn trờn bảng điều khiển. Yờu cầu sinh viờn cài những thụng số chớnh. Tốc độ băng tải chạy vừa phải. Thời gian tăng tốc và giảm tốc nhỏ để trỏnh quỏn tớnh khi vật thể đi qua cảm biến
Cỏc thụng số cần quang tõm: