Đồ án Ứng dụng PLC điều khiển và giám sát trạm lắp đặt phôi

TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC

----o0o----

Tp. HCM, ngày 07 tháng 01 năm 2019

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ tên sinh viên: Kiꢀu Minh Thiꢁn

Phꢂm Thanh Tuꢃn

MSSV: 14141299

MSSV: 14141354

Mã ngành: 141

Chuyên ngành:

Hꢁ đào tꢂo:

Khóa:

Điꢁn tử Công nghiꢁp

Đꢂi học chính quy

2014

Mã hꢁ:

Lớp:

1

14141DT3A

I. TÊN ĐỀ TÀI: ꢄNG DỤNG PLC ĐIỀU KHIꢅN VÀ GIÁM SÁT TRꢆM LꢇP ĐꢈT

PHÔI

II. NHIỆM VỤ

1. Các số liꢁu ban đầu:

Các tài liꢁu vꢀ PLC, các module, thiꢉt bꢊ.

Mô hꢋnh mꢌu trꢂm lꢍp đꢎt phôi lꢃy tꢏ nguꢐn Internet.

2. Nội dung thực hiꢁn:

Tꢋm hiểu vꢀ PLC Mitsubishi dꢑng A, tꢋm hiểu vꢀ mô hꢋnh thꢒy lực khí nꢓn.

Tꢋm hiểu vꢀ các loꢂi mô hꢋnh trꢂm lꢍp đꢎt phôi và lựa chọn mô hꢋnh.

Lꢍp đꢎt phần cꢔng mô hꢋnh sau khi đã lựa chọn.

Viꢉt chương trꢋnh chꢂy mô hꢋnh điꢀu khiển và giám sát trꢂm lꢍp đꢎt phôi.

Hoàn thành mô hình.

Đánh giá kꢉt quả thực hiꢁn.

III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:

01/10/2018

IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:

V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:

07/01/2019

ThS. Trần Văn Sꢕ

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

BM. ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC

----o0o----

Tp. HCM, ngày 07 tháng 01 năm 2019

LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ tên sinh viên 1: Kiꢀu Minh Thiꢁn

Lớp: 14141DT3A..........................................................MSSV: 14141299

Họ tên sinh viên 2: Phꢂm Thanh Tuꢃn

Lớp: 14141DT3A..........................................................MSSV: 14141354

Tên đꢀ tài: ꢄng dꢖng PLC điꢀu khiển và giám sát mô hꢋnh trꢂm lꢍp đꢎt phôi.

Xác nhận

GVHD

Tuần/ngày

Nội dung

1-6/10

07-13/10

14-20/10

21-25/10

26-31/10

1/11-20/11

21-27/11

Chọn đꢀ tài

Viꢉt đꢀ cương chi tiꢉt

Tìm hiểu mô hꢋnh lꢍp đꢎt phôi thực tꢉ

Tìm hiểu sơ lưꢗc vꢀ khí nꢓn

Tìm hiểu vꢀ PLC và các module

Tiꢉn hành lꢍp đꢎt phần cꢔng

Viꢉt code thực hiꢁn chương trꢋnh

28/11-15/12 Chꢂy thử nghiꢁm mô hꢋnh và chꢘnh sửa

16/12-20/12 Thiꢉt kꢉ giao diꢁn trên GT Designer 3

21/12-7/1

Viꢉt báo cáo

GV HƯỚNG DẪN

(Ký và ghi rõ họ và tên)

Ths. Trần Văn Sꢕ

LỜI CAM ĐOAN

Chúng tôi – Kiꢀu Minh Thiên và Phꢂm Thanh Tuꢃn cam đoan đây là công trꢋnh

nghiên cꢔu cꢒa chúng tôi dưới sự hướng dꢌn cꢒa Th.S Nguyꢙn Văn Sꢕ. Các số liꢁu, kꢉt

quả nêu trong ĐATN là trung thực và không đưꢗc sao chꢓp tꢏ bꢃt cꢔ công trꢋnh nào

khác.

SV thực hiꢁn đꢀ tài

Kiꢀu Minh Thiꢁn

Phꢂm Thanh Tuꢃn

i

LỜI CẢM ƠN

Tập thể nhóm xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong bộ môn Điꢁn Tử Công

Nghiꢁp đã trang bꢊ cho chúng em kiꢉn thꢔc và giúp đỡ chúng em giải quyꢉt những khó

khăn trong quá trꢋnh làm đꢐ án.

Đꢎc biꢁt chúng em xin chân thành cảm ơn Thầy Trần Văn Sꢕ đã tận tꢋnh giúp đỡ

trong quá trình lựa chọn đꢀ tài và hỗ trꢗ chúng em trong quá trình thực hiꢁn. Nhꢚm xin

đưꢗc phꢓp gửi đꢉn thầy lꢑng biꢉt ơn và lꢛi cảm ơn chân thành và sâu sꢍc nhꢃt. Kiꢉn thꢔc

và cái tâm nghꢀ nghiꢁp cꢒa thầy đã không những giúp đỡ nhꢚm em hoàn thành đꢐ án tốt

nghiꢁp mà cꢑn là tꢃm gương sáng để nhꢚm em noi theo.

Cuối cꢜng, mꢎc dꢜ đã cố gꢍng hoàn thành nhiꢁm vꢖ đꢀ tài đꢎt ra và đảm bảo thꢛi

hꢂn nhưng do kiꢉn thꢔc cꢑn hꢂn hꢝp chꢍc chꢍn sꢞ không tránh khꢟi những sai sꢚt, mong

Thầy/cô và các bꢂn sinh viên thông cảm. Nhꢚm mong nhận đưꢗc những lꢛi ý kiꢉn cꢒa

Thầy/cô và các bꢂn sinh viên.

Nhꢚm chân thành cảm ơn!!!

SV thực hiꢁn đꢐ án

Kiꢀu Minh Thiꢁn

Phꢂm Thanh Tuꢃn

ii

MỤC LỤC

L ỜI CAM ĐOA N .............................................................................................................i

L Ờ I C ẢM ƠN ..................................................................................................................ii

M Ụ C L Ụ C ..................................................................................................................... iii

MỤC LỤC HꢠNH ........................................................................................................ viii

M Ụ C L Ụ C B Ả NG..........................................................................................................xi

TꢡM TꢇT ........................................................................................................................1

CHƯƠNG 1: TỔ NG QUAN V Ề ĐỀ TÀI.......................................................................1

1.1

1.2

1.3

T ổ ng quan v ꢀ lĩnh vự c nghiên c ꢔ u ..................................................................1

M ꢖc đích đꢀ tài ................................................................................................1

Nhi ꢁ m v ꢖ và gi ớ i h ꢂ n c ꢒa đꢀ tà i ......................................................................1

1.3.1 Nhi ꢁ m v ꢖ .....................................................................................................1

1.3.2 Gi ớ i h ꢂ n .......................................................................................................2

1.4

1.5

Phương pháp nghiên cꢔ u .................................................................................2

Tóm t ꢍ t đꢀ tài...................................................................................................2

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUY Ế T................................................................................3

2.2.1 Gi ớ i thi ꢁ u chung v ꢀ PL C .................................................................................3

2.1.1 T ổ ng quan v ꢀ PLC..........................................................................................3

2.1.1.1 Đꢊnh nghĩa ...............................................................................................3

2.1.1.2 C ꢃ u t ꢂ o.....................................................................................................3

2.1.2 Đꢎc điể m và vai trò c ꢒ a PLC..........................................................................4

2.1.2.1 Đꢎc điể m..................................................................................................4

2.1.2.2 Vai tr ò ......................................................................................................5

2.1.3 PLC dòng A c ꢒ a hãng Mitsubishi ..................................................................5

2.1.3.2 Nh ững tính năng chính ............................................................................7

2.1.2.3 Dãy s ả n ph ẩ m ..........................................................................................7

iii

2.1.2.4 Các lo ꢂ i b ộ nh ớ ........................................................................................9

H ꢁ th ố ng khí nén .............................................................................................9

2.2

2.2.1 Ngu ꢐ n khí né n .............................................................................................9

2.2.1.1 Máy nén khí..........................................................................................9

2.2.1.2 Bình trích ch ꢔ a nén khí ......................................................................10

2.2.2 Các ph ầ n t ử m ꢂch điꢀ u khi ể n ....................................................................11

2.2.2.1 Van đả o chi ꢀ u ........................................................................................11

2.2.2.2 Van ti ꢉt lư u ............................................................................................12

2.3

Bi ꢉ n t ầ n..........................................................................................................15

2.3.1 Tìm hi ể u v ꢀ bi ꢉ n t ầ n..................................................................................15

2.3.2 Nguyên lý ho ꢂt độ ng c ꢒ a bi ꢉ n t ầ n.............................................................15

2.3.3 Các tham s ố cài đꢎ t ...................................................................................16

2.4

Relay trung gian (Rơ le) ................................................................................17

2.4.1 Khát quát v ꢀ Rela y ....................................................................................17

2.4.2 Nguyên lý ho ꢂt độ ng .................................................................................18

2.5

C ả m bi ꢉ n quan g .............................................................................................19

2.5.1 Gi ớ i thi ꢁ u v ꢀ c ả m bi ꢉ n quang ...................................................................19

2.5.2 Nguyên lý ho ꢂt độ ng .................................................................................19

2.5.3 Điꢀ u ch ꢘnh độ nh ꢂ y c ꢒ a c ả m bi ꢉ n quang ..................................................21

2.6

2.7

Băng tả i..........................................................................................................22

Động cơ xoay chiꢀ u 3 p ha quay băng tả i ......................................................23

2.7.1 Gi ớ i thi ꢁ u v ꢀ động c ơ ................................................................................23

2.7.2 Nguyên lý ho ꢂt độ ng .................................................................................24

2.8

2.9

Domino ..........................................................................................................24

Ngu ꢐ n cung c ꢃ p .............................................................................................25

2.9.1 Ngu ꢐ n xoay chi ꢀ u .....................................................................................25

2.9.2 Ngu ꢐ n m ộ t chi ꢀ u .......................................................................................26

iv

CHƯƠNG 3: TꢢNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÔ HꢠNH ...............................................27

3.1 Gi ớ i thi ꢁ u .............................................................................................................27

3.2 Thi ꢉ t k ꢉ sơ đꢐ kh ố i ..............................................................................................28

3.3 Thi ꢉ t k ꢉ và thi công các tr ꢂ m trong h ꢁ th ố n g ......................................................29

3.3.1 Tr ꢂ m Master .................................................................................................29

3.3.1.1 Các module có trong tr ꢂ m master..........................................................29

3.3.1.2 Thông s ố k ꢕ thu ậ t c ꢒ a các module ........................................................30

3.2.1.3 Thi ꢉ t k ꢉ tr ꢂ m maste r ..............................................................................32

3.3.2 Tr ꢂm điꢀ u khi ể n............................................................................................33

3.3.2.1 Các module có trong tr ꢂm điꢀ u khi ể n ...................................................33

3.3.2.2 Thông s ố k ꢕ thu ậ t c ꢒ a các module ........................................................33

3.3.2.3 Thi ꢉ t k ꢉ tr ꢂm điꢀ u khi ể n........................................................................35

3.3.3 Tr ꢂ m giám sá t ...............................................................................................36

3.3.4 Băng tả i.........................................................................................................39

3.3.4.1 Cơ cꢃu truyꢀn động băng tải..................................................................39

3.3.4.2 Cơ cꢃu động cơ kꢓo băng tả i .................................................................40

3.3.5 Tr ꢂ m g ꢍ p phôi...............................................................................................40

3.3.5.1 Các cơ cꢃ u có trong tr ꢂ m g ꢍ p phô i ........................................................40

3.3.5.1.1 Cơ cꢃu cánh tay quay gꢍp phôi: ...................................................40

3.3.5.1.2 Cơ cꢃu nâng cánh tay xoay gꢍp phôi ...........................................42

3.3.5.2 Phác th ả o ph ần cơ khí ............................................................................43

3.2.6 Tr ꢂ m cung c ꢃ p phô i ......................................................................................44

3.3.6.1 Các cơ cꢃ u có trong tr ꢂ m cung c ꢃ p phôi ...............................................44

3.3.6.1.1 Mꢎt bꢁ đẩy phôi ............................................................................44

3.3.6.1.2 Ống cung cꢃp phôi .......................................................................46

3.3.6.1.3 Cơ cꢃu đẩy phôi ...........................................................................46

3.3.7 Thiꢉt kꢉ phần khuôn và phôi ........................................................................49

v

3.3.8 Tr ꢂ m bi ꢉ n t ầ n FR- E50 0 ...............................................................................51

3.3.9 Các thi ꢉ t b ꢊ ngo ꢂ i vi......................................................................................52

3.3.9.1 Động cơ Oriental 4IK25GN -SWM .......................................................52

3.3.9.2 Relay trung gian Omron ........................................................................53

3.3.9.3 C ả m bi ế n lazer KEYENCE LV-11SA .....................................................53

3.3.11 Ngu ꢐ n .........................................................................................................56

3.3.12 Sơ đꢐ b ố trí các tr ꢂ m trên mô hìn h .............................................................57

CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG ........................................................................58

4.1

4.2

Giới thiꢁ u .......................................................................................................58

Thi công hꢁ thốn g ..........................................................................................58

4.2.2 Thi công phần mô hꢋnh. ............................................................................60

4.2.2.1 Thi công phần băng tải .......................................................................60

4.2.2.2 Thi công khối cung cꢃp phôi ..............................................................61

4.2.2.3 Thi công khối gꢍp phôi.......................................................................61

4.2.2.4 Thi công khối van điꢁn tꢏ...................................................................62

4.2.2.5 Thi công phần khuôn ..........................................................................62

4.2.2.6 Tổng quan mô hꢋnh.............................................................................63

4.2.3 Lập trꢋnh hꢁ thống. ....................................................................................64

4.2.3.1 Yêu cầu hꢁ thống ................................................................................64

4.2.3.2 Danh sách thiꢉt bꢊ ...............................................................................65

4.2.3.3 Lưu đꢐ thuật toán................................................................................65

4.2.3.4 Phần mꢀm lập trꢋnh PLC Mitsubishi ..................................................70

4.3

Tài liꢁu hướng dꢌn sử dꢖn g ...........................................................................79

CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ – NHꢣN XꢤT – ĐÁNH GIÁ ...............................................80

5.1

5.2

Giới thiꢁ u .......................................................................................................80

Kꢉt quả đꢂt đưꢗc ............................................................................................80

5.2.1 Giao diꢁn giám sát .....................................................................................80

vi

5.2.2 Bảng điꢀu khiển .........................................................................................81

5.2.3 Kꢉt quả mô hꢋn h ........................................................................................82

5.3

Nhận xꢓt – đánh gi á .......................................................................................83

CHƯƠNG 6: KẾT LUꢣN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIꢅ N ..............................................84

6.1

6.2

Kꢉt luận ..........................................................................................................84

Hướng phát triển ............................................................................................84

TÀI LIỆU THAM KHẢ O .............................................................................................85

vii

MỤC LỤC HꢠNH

Hꢋnh 2. 1 Cꢃu trúc cơ bả n c ꢒ a PL C .................................................................................4

Hꢋnh 2. 2 Lꢊch sử phát triển cꢒa các dꢑng PLC Mitsubishi ............................................6

Hꢋnh 2. 3 Máy nꢓn kh í ...................................................................................................10

Hꢋnh 2. 4 Bꢋnh lọc khí ...................................................................................................11

Hꢋnh 2. 5 Van 5/2 ..........................................................................................................11

Hꢋnh 2. 6 Hꢋnh ảnh van điꢁn tꢏ thực tꢉ .........................................................................12

Hꢋnh 2. 7 Hꢋnh ảnh van tiꢉt lưu .....................................................................................12

Hꢋnh 2. 8 Xi lanh kꢝp Artac ...........................................................................................13

Hꢋnh 2. 9 Xi lanh xoay ..................................................................................................14

Hꢋnh 2. 10 Xi lanh 1 tia .................................................................................................14

Hꢋnh 2. 11 Xi lanh 2 tia .................................................................................................14

Hꢋnh 2. 12 Sơ đꢐ nguyên lý biꢉn tần cơ bản .................................................................15

Hꢋnh 2. 13 Biꢉn tần Mitsubishi E500 ............................................................................17

Hꢋnh 2. 14 Relay trung gian thực tꢉ ..............................................................................18

Hꢋnh 2. 15 Mô tả hoꢂt động cảm biꢉn quang ................................................................19

Hꢋnh 2. 16 Lưꢗ ng ánh sáng nh ậ n v ꢀ s ꢞ đưꢗ c chuy ể n t ꢘ l ꢁ thành tín hi ꢁu điꢁ n áp (ho ꢎ c

dꢑng điꢁn) và sau đꢚ đưꢗ c khu ꢉch đꢂ i. .........................................................................20

Hꢋnh 2. 17 Sensor xu ꢃ t tín hi ꢁ u ra báo có v ậ t n ꢉ u m ꢔc điꢁ n áp l ớn hơn mꢔc ngưỡ ng .20

Hꢋnh 2. 18 Băng tải ngoài thực tꢉ ..................................................................................23

Hꢋnh 2. 19 Động cơ 3 pha cỡ nh ꢟ ..................................................................................23

Hꢋnh 2. 20 Domino công nghiꢁ p ...................................................................................24

Hꢋnh 2. 21 Mô tả điꢁn á p ...............................................................................................25

Hꢋnh 2. 22 Nguꢐ n 24V DC 10.......................................................................................26

Hꢋnh 3. 1 Sơ đꢐ khối cꢒa hꢁ thống ................................................................................28

Hꢋnh 3. 2 Sơ đꢐ nguyên lý module A1SH4 2 .................................................................32

Hꢋnh 3. 3 Sơ đꢐ chân nút nhꢃn ......................................................................................33

Hꢋnh 3. 4 Sơ đꢐ chân đꢥn ..............................................................................................34

Hꢋnh 3. 5 Sơ đꢐ chân công tꢍc xoay 2 vꢊ trí ..................................................................35

Hꢋnh 3. 6 Bả n v ꢞ thi ꢉ t k ꢉ tr ꢂm điꢀ u khi ể n (35x24cm) ..................................................35

Hꢋnh 3. 7 Mô hꢋ nh tr ꢂm điꢀ u khi ể n ...............................................................................36

Hꢋnh 3. 8 Một bên cꢒa bộ khớp nối giữa băng tải và động cơ ......................................39

viii

Hꢋnh 3. 9 Mꢎt chiꢉu đꢔng cꢒa khung băng tải ..............................................................39

Hꢋnh 3. 10 Dây đai đã đưꢗc kꢉt nối vô khớp nối ..........................................................40

Hꢋnh 3. 11 Mô phꢟng 3D cơ cꢃu kꢓo cꢒa động c ơ ........................................................40

Hꢋnh 3. 12 Bản vꢞ cánh tay quay ...................................................................................42

Hꢋnh 3. 13 Khớp nối giữa xi lanh đẩy và xoay ..............................................................42

Hꢋnh 3. 14 Cánh tay quay gꢍp phôi ...............................................................................43

Hꢋnh 3. 15 Tay gꢍ p ........................................................................................................43

Hꢋnh 3. 16 Cơ cꢃu nâng tay gꢍp phôi ............................................................................44

Hꢋnh 3. 17 Bản vꢞ mꢎt bꢁ đẩy phôi. ..............................................................................45

Hꢋnh 3. 18 Bản vꢞ ống cung cꢃp phôi ...........................................................................46

Hꢋnh 3. 19 Bản vꢞ cơ cꢃu đẩy phôi ................................................................................47

Hꢋnh 3. 20 Mꢎt bꢁ đẩ y phô i ...........................................................................................47

Hꢋnh 3. 21 Ống cung cꢃp phôi .......................................................................................48

Hꢋnh 3. 22 Cơ cꢃu đẩy phô i ...........................................................................................49

Hꢋnh 3. 23 Cơ cầu chꢎn khuôn bꢦng 2 xi lanh ..............................................................49

Hꢋnh 3. 24 Biꢉ n t ầ n Mitsubishi FR-E500......................................................................51

Hꢋnh 3. 25 Động cơ OM 4IK25GN -SW M ....................................................................52

Hꢋnh 3. 26 Cꢖm relay trung gia n ...................................................................................53

Hꢋnh 3. 27 Cꢖm cảm biꢉn ..............................................................................................53

Hꢋnh 3. 28 Sơ đꢐ đꢃu nối đưꢛng khi van điꢁn tꢏ ..........................................................55

Hꢋnh 3. 29 Nguꢐ n 24VDC-10A.....................................................................................56

Hꢋnh 3. 30 Sơ đꢐ bố trí trên mô hꢋnh .............................................................................57

Hꢋnh 4. 1 Sơ đꢐ điꢁn toàn hꢁ thống ...............................................................................59

Hꢋnh 4. 2 Mô hꢋnh băng tải sau khi hoàn tꢃt .................................................................60

Hꢋnh 4. 3 Mô hꢋnh cung cꢃp phô i ..................................................................................61

Hꢋnh 4. 4 Mô hꢋnh khối gꢍp phôi ..................................................................................61

Hꢋnh 4. 5 Khối van điꢁn tꢏ ............................................................................................62

Hꢋnh 4. 8 Khuôn sau khi g ia công .................................................................................62

Hꢋnh 4. 9 Mô hꢋnh phôi thực tꢉ .....................................................................................63

Hꢋnh 4. 10 Toàn bộ mô hꢋnh sau khi đưꢗc lꢍp rá p ........................................................63

Hꢋnh 4. 11 Lưu đꢐ chương trꢋnh chín h ..........................................................................66

Hꢋnh 4. 12 Lưu đꢐ chꢉ độ tự động .................................................................................67

ix

Hꢋnh 4. 13 Lưu đꢐ chương trꢋnh con chꢂy tay ...............................................................68

Hꢋnh 4. 14 Lưu đꢐ chương trꢋnh con gꢍp phôi đꢗt 2 .....................................................69

Hꢋnh 4. 15 Lưu đꢐ chương trꢋnh con gꢍp phôi ..............................................................70

Hꢋnh 4. 16 Giao diꢁn chính phần mꢀm ..........................................................................71

Hꢋnh 4. 17 Giao diꢁn tꢂo dự án mới ..............................................................................71

Hꢋnh 4. 18 Giao diꢁn chon các loꢂi PL C .......................................................................72

Hꢋnh 4. 19 Giao diꢁn lập trꢋn h .......................................................................................72

Hꢋnh 4. 20 Cài đꢎt setup cách liên kꢉt với PLC ............................................................73

Hꢋnh 5. 1 Giao diꢁn màn hꢋnh giám sá t .........................................................................80

Hꢋnh 5. 2 Màn hꢋnh chính giao diꢁn giám sát ...............................................................81

Hꢋnh 5. 3 Bảng điꢀu khiển sau khi đã thi công xong .....................................................81

Hꢋnh 5. 4 Phôi đã đưꢗc xi lanh đẩy ra chꢛ ....................................................................82

Hꢋnh 5. 5 Phôi đưꢗc xi lanh kꢝp gꢍp đ i .........................................................................82

Hꢋnh 5. 6 Phôi đưꢗc đưa đꢉn vꢊ trí khuôn .....................................................................83

x

MỤC LỤC BẢNG

Bảng 2. 1 Các Module CPU ............................................................................................7

Bảng 2. 2 Các Module nguꢐ n cung c ꢃ p...........................................................................7

Bảng 2. 3 Các module ngõ vào ........................................................................................8

Bảng 2. 4 Các module ngõ ra ..........................................................................................8

Bảng 2. 5 Bả ng tham s ố cài đꢎ t bi ꢉ n t ầ n Mitsubishi FR-E500 .....................................17

Bảng 2. 6 Set up cảm biꢉ n .............................................................................................22

Bảng 3. 1 Module A1SJHCP U ......................................................................................30

Bảng 3. 2 Module A1SH42 ...........................................................................................30

Bảng 3. 3 Sơ đꢐ chân module A1SH42 .........................................................................31

Bảng 3. 4 Thiꢉt bꢊ nút nhꢃn ...........................................................................................33

Bảng 3. 5 Thiꢉt bꢊ đꢥn ...................................................................................................34

Bảng 3. 6 Thiꢉt bꢊ công tꢍc xoay 2 vꢊ trí .......................................................................34

Bảng 3. 7 Thông s ố k ꢕ thu ậ t bi ꢉ n t ầ n FR-E500 ............................................................52

Bảng 3. 8 Chꢔc năng chân cꢒ a bi ꢉ n t ầ n ........................................................................52

Bảng 3. 9 Thông số k ꢕ thu ật động cơ ............................................................................53

Bảng 3. 10 Thông số relay .............................................................................................53

Bảng 3. 11 Thông số cảm biꢉn lazer .............................................................................54

Bảng 3. 12 Thông số cảm biꢉn lazer .............................................................................55

Bảng 4. 1 Danh sách thiꢉt bꢊ ..........................................................................................65

xi

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

TꢀM TꢁT

Ngày nay, trong quá trꢋnh công nghiꢁp hꢚa, hiꢁn đꢂi hꢚa cꢒa đꢃt nước thꢋ vai trꢑ

cꢒa tự động hꢚa đưꢗc xem là một trong những lĩnh vực chꢒ đꢂo nhận đưꢗc sự quan tâm

lớn. Với sự phát triển cꢒa khoa học kꢕ thuật, tự động hꢚa ngày nay không chꢘ gꢚi gọn ở

một ngành như cơ khí, điꢁn, điꢁn tử, tin học… Mà là sự kꢉt hꢗp hài hꢑa cꢒa tꢃt cả các

ngành trên. Chính sự kꢉt hꢗp hài hꢑa đꢚ tự động hꢚa đã đꢂt đưꢗc nhiꢀu thành tích cao.

Hãng Festo (Đꢔc) đã chꢉ tꢂo ra mô hꢋnh trꢂm MPS (Modular Production System).

Trꢂm MPS là một hꢁ thống gꢐm cꢚ 9 trꢂm, nꢚ là một quá trꢋnh sản xuꢃt gia công cꢚ tính

chꢃt liên tꢖc, tꢏ viꢁc cꢃp phôi, gia công, lꢍp rꢍp đꢉn phân loꢂi sản phẩm, gꢍn liꢀn với

quá trꢋnh sản xuꢃt trên thực tꢉ. Trꢂm MPS là sự kꢉt hꢗp hài hꢑa giữa điꢁn, điꢁn tử, cơ

khí, tin học, thꢒy lực, khí nꢓn và kꢕ thuật lập trꢋnh PLC mô phꢟng và giám sát…

Với những ưu điểm trên nhóm thực hiꢁn chọn đꢀ tài “ꢄng dꢖng PLC điꢀu khiển

và giám sát mô hình trꢂm lꢍp đꢎt phôi” để nghiên cꢔu, mở rộng và trau dꢐi kiꢉn thꢔc

chuyên ngành. Trong đꢀ tài trên nhóm sꢞ nghiên cꢔu vꢀ một phần cꢒa hꢁ thống trꢂm

MPS để thiꢉt kꢉ hꢁ thống lꢍp đꢎt phôi điꢀu bꢦng PLC kꢉt hꢗp phần mꢀm GT Designer

3 để giám sát trꢂng thái cꢒa hꢁ thống.

BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

1.1 Tổng quan vꢀ lĩnh vực nghiên cꢔu

Trong bối cảnh khoa học công nghꢁ ngày càng phát triển, tự động hꢚa cũng là lĩnh

vực đưꢗc chú trọng phát triển và luôn giữ một vai trò quan trọng trong sản xuꢃt công

nghiꢁp. Đꢑi hꢟi tay nghꢀ kꢕ sư ngày càng cao, hiểu biꢉt sâu rộng vꢀ nhiꢀu lĩnh vực điꢁn,

điꢁn tử, cơ khí, tin học, thꢒy lực, khí nꢓn. Để tiꢉp cận với những với những lĩnh vực đꢚ

nhꢚm đã chọn thiꢉt kꢉ một phần cꢒa hꢁ thống MPS.

1.2 Mꢖc đích đꢀ tài

Khảo sát hꢁ thống MPS và xây dựng hꢁ thống trꢂm lꢍp đꢎt phôi. Thiꢉt kꢉ và thi

công đưꢗc mô hình dùng PLC Mitsubishi, trꢂm điꢀu khiển kꢉt hꢗp PC để làm giao diꢁn

giám sát hꢁ thống.

1.3 Nhiꢁm vꢖ và giới hꢂn cꢒa đꢀ tài

1.3.1 Nhiꢁm vꢖ

 Khảo sát dòng sản phẩm tự động hóa cꢒa Mitsubishi:

 Phần cꢔng :

+ Tìm hiểu PLC Mitsubishi dòng A.

+ Tìm hiểu hꢁ thống thꢒy lực khí nén.

+ Tìm hiểu nguyên lý hoꢂt động cꢒa động cơ 3 phase, biꢉn tần

Mitsubishi dòng E, cảm biꢉn quang và hꢁ thống đꢚng cꢍt điꢁn qua

relay trung gian.

 Phần mꢀm :

+ Phần mꢀm lập trình cho PLC Mitsubishi: GX Developer.

+ Phầm mꢀm GT Designer 3 lập trình giao diꢁn cho trên PC.

+ Thiꢉt kꢉ và thi công phần cơ mô hꢋnh trꢂm lꢍp đꢎt phôi.

+ Thiꢉt kꢉ giao diꢁn điꢀu khiển trên PC và lập trꢋnh điꢀu khiển.

BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.3.2 Giới hꢂn

Mô hꢋnh đưꢗc thiꢉt kꢉ với những thông số cơ bản: kích thước mô hình, lựa chọn

thiꢉt bꢊ đáp ꢔng nhu cầu vận hành vꢀ quy trình phꢖc vꢖ cho chương trꢋnh điꢀu khiển và

giám sát mà không đi sâu vào tính toán dꢑng điꢁn, điꢁn áp để lựa chọn thiꢉt bꢊ cũng như

tính toán vꢀ cơ khí.

1.4 Phương pháp nghiên cꢔu

Để thực hiꢁn đꢀ tài này, nhóm nghiên cꢔu đã sử dꢖng các phương pháp:

 Phương pháp phân tích và tổng hꢗp lý thuyꢉt.

 Phương pháp thực nghiꢁm khoa học.

 Phương pháp phân tích tổng kꢉt kinh nghiꢁm.

1.5 Tóm tꢍt đꢀ tài

Với mꢖc tiêu đã đꢀ ra như trên, đꢀ tài tốt nghiꢁp đưꢗc xây dựng với bố cꢖc như

sau:

 Chương 1: Tổng quan vꢀ đꢀ tài.

 Chương 2: Cơ sở lý thuyꢉt.

 Chương 3: Tính toán và thiꢉt kꢉ và thi công mô hình thực tập.

 Chương 4: Thi công hꢁ thống.

 Chương 5: Kꢉt quả-nhận xét-đánh giá.

 Chương 6: Kꢉt luận và hướng phát triển.

BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

2

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ Lꢧ THUYẾT

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.2.1 Giới thiꢁu chung vꢀ PLC

2.1.1 Tổng quan vꢀ PLC

2.1.1.1 Định nghĩa

PLC (Programmable Logic Controller) là thiꢉt bꢊ điꢀu khiển logic khả trình thuộc

loꢂi điꢀu khiển bán dꢌn tự động theo chương trꢋnh ngưꢛi dùng. PLC sử dꢖng bộ nhớ khả

trꢋnh để lưu trữ chương trꢋnh và thực hiꢁn yêu cầu điꢀu khiển. PLC có thể coi là một

máy tính đưꢗc thiꢉt kꢉ hoꢂt động tin cậy trong môi trưꢛng công nghiꢁp.

2.1.1.2 Cấu tạo

Bộ xử lý (CPU)

Để đáp ꢔng đưꢗc yêu cầu đã nêu thꢋ PLC cần phải cꢚ CPU như một máy tính thực thꢖ.

CPU đưꢗc xem là bộ não cꢒa PLC, nó quyꢉt đꢊnh tốc độ xử lý cũng như khả năng điꢀu

khiển chuyên biꢁt cꢒa PLC.

CPU là nơi đọc tín hiꢁu ngõ vào tꢏ khối vào, xử lý và xuꢃt tín hiꢁu tới khối ra. CPU còn

chꢔa các khối chꢔa năng phổ biꢉn như Counter, Timer, lꢁnh toán học, chuyển đổi dữ

liꢁu… và các hàm chuyên dꢖng.

Khối vào (Module Input)

Có hai loꢂi ngõ vào là ngõ vào số DI (Digital Input) và ngõ vào tương tự AI (Analog

Input).

Ngõ vào DI kꢉt nối với các thiꢉt bꢊ tꢂo ra tín hiꢁu dꢂng nhꢊ phân như: công tꢍc, nút nhꢃn,

công tꢍc hành trình, cảm biꢉn quang, cảm biꢉn tiꢁm cận.

Ngõ vào AI kꢉt nối với các thiꢉt bꢊ tꢂo ra tín hiꢁu liên tꢖc như: các loꢂi cảm biꢉn nhiꢁt

độ, áp suꢃt, khoảng cách, độ ẩm. Khi kꢉt nối cần chú ý đꢉn sự tương thích giữa tín hiꢁu

ngõ ra cảm biꢉn với tín hiꢁu vào mà module AI có thể đọc đưꢗc. Mỗi module AI sꢞ có

khả năng đọc tín hiꢁu tương tự khác nhau: đọc dꢑng điꢁn, điꢁn áp, tổng trở. Một thông

số quan trọng khác cꢒa các module AI là độ phân giải, thông số này cho biꢉt độ chính

xác khi thực hiꢁn chuyển đổi ADC.

BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

3

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ Lꢧ THUYẾT

Khối ra

Có 2 loꢂi ngõ ra là ngõ ra số DO (Digital Output) và ngõ ra tương tự AO (Analog

Output).

Ngõ ra DO kꢉt nối với các cơ cꢃu chꢃp hành điꢀu khiển theo quy tꢍc On/Off như: đꢥn

báo, chuông, van điꢁn, động cơ không điꢀu khiển tốc độ

Ngõ ra AO kꢉt nối với các cơ cꢃu chꢃp hành cần tín hiꢁu điꢀu khiển liên tꢖc: biꢉn tần,

van tuyꢉn tính

Hꢋnh 2. 1 Cꢃu trúc cơ bản cꢒa PLC

2.1.2 Đꢎc điểm và vai trò cꢒa PLC

2.1.2.1 Đặc điểm

Ưu điểm

- Khả năng điꢀu khiển chương trꢋnh linh hoꢂt. Khi cần thay đổi yêu cầu, đối tưꢗng

điꢀu khiển chꢘ cần thay đổi chương trꢋnh thông qua viꢁc lập trình.

- Số lưꢗng Timer, Counter, Relay trung gian rꢃt lớn. PLC còn hỗ trꢗ nhiꢀu khối

hàm có chꢔc năng chuyên dꢖng: phát xung tốc độ cao, bộ đꢉm tốc độ cao, bộ điꢀu khiển

PID…

- Tiꢉt kiꢁm thꢛi gian nối dây, mꢂch điꢀu khiển lúc này đã đưꢗc thay thꢉ hoàn toàn

bꢦng chương trꢋnh PLC.

- Cꢃu trúc dꢂng Module giúp PLC cꢚ tính năng mꢀm dẻo, không bꢊ cꢔng hóa vꢀ

phần cꢔng. Ngưꢛi dùng dꢙ dàng lựa chọn những module nào cần thiꢉt với yêu cầu điꢀu

khiển hiꢁn tꢂi giúp tiꢉt kiꢁm chi phí. Cꢃu trúc dꢂng module cꢒa PLC giúp viꢁc mở rộng

BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

4

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ Lꢧ THUYẾT

quy mô điꢀu khiển đơn giản, tiꢉt kiꢁm, không cần phải trang bꢊ CPU mới. Tuy nhiên khi

mở rộng cần chú ý tới khả năng kꢉt nối tối đa cꢒa CPU.

- Khả năng truyꢀn thông, nối mꢂng với máy tính hay với PLC khác. Khả năng này

đáp ꢔng yêu cầu điꢀu khiển, giám sát tꢏ xa, xây dựng hꢁ thống SCADA.

- Hoꢂt động với độ tin cậy cao, tuổi thọ cao, chống nhiꢙu tốt trong môi trưꢛng công

nghiꢁp.

Nhưꢗc điểm

- Phꢂm vi ꢔng dꢖng hꢂn chꢉ do giá thành cao nên không đáp ꢔng các yêu cầu điꢀu

khiển đơn giản. Với những yêu cầu này thì bộ điꢀu khiển tiꢉp điểm sꢞ hiꢁu quả kinh tꢉ

hơn.

- Yêu cầu ngưꢛi lꢍp đꢎt ban đầu, lập trình phải có hiểu biꢉt chuyên môn vꢀ PLC.

2.1.2.2 Vai trò

Với những ưu nhưꢗc điểm như đã nêu trên, PLC thể hiꢁn ưu điểm vưꢗt trội và hiꢁn

nay đã thay thꢉ hꢁ thống điꢀu khiển tiꢉp điểm truyꢀn thống trong các nhà máy, dây

chuyꢀn công nghꢁ. Viꢁc thay thꢉ này giúp hꢁ thống hoꢂt động tin cậy và hiꢁu quả hơn,

tiꢉt kiꢁm nhân công và tránh những thao tác sai cꢒa ngưꢛi vận hành.

2.1.3 PLC dòng A cꢒa hãng Mitsubishi

Dꢂng module

PLC dꢑng A đưꢗc coi là sản phẩm đầu tiên khoảng năm 1980 cꢒa hãng Mitsubishi chꢘ

sau K-series. Dꢜ là đã ra đꢛi tꢏ lâu nhưng không phải vꢋ thꢉ mà không đưꢗc lựa chọn sử

dꢖng cho các thiꢉt bꢊ công nghiꢁp hiꢁn nay. PLC dꢑng A vꢌn đưꢗc kꢉt hꢗp đầy đꢒ mọi

tính năng, module đi kꢥm, sự hoꢂt động nhꢂy bꢓn cꢒa nꢚ vꢌn đưꢗc ngưꢛi dꢜng ưa

BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

5

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ Lꢧ THUYẾT

Hꢋnh 2. 2 Lꢊch sử phát triển cꢒa các dꢑng PLC Mitsubishi

chuộng. Cꢚ lẻ thuộc dꢂng module đầu tiên nên độ cꢐng kꢀnh hơn so với cái dꢑng sau

như Q, Fx. [2]

Khả năng đa dꢂng

Có thể phối hꢗp PLC CPU (cơ bản & nâng cao), Motion, Process Controllers và ngay

cả PC vào trong một hꢁ thống duy nhꢃt lên đꢉn 4 CPU khác nhau. Điꢀu này tꢂo cho

ngưꢛi sử dꢖng sự chọn lựa hướng điꢀu khiển, ngôn ngữ lập trình – tꢃt cả cùng chung

trên một nꢀn tảng duy nhꢃt.[2]

Linh động và phân cꢃp là đꢎc tính thiꢉt kꢉ chꢒ chốt làm cho dòng Q thực sự là một nꢀn

tảng tự động hóa duy nhꢃt. Ngưꢛi dùng có thể sử dꢖng trong điꢀu khiển đơn giản các

loꢂi máy móc riêng lẻ hoꢎc quản lý toàn bộ thiꢉt bꢊ tꢃt cả cùng trên một nꢀn tảng phần

cꢔng.[2]

BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

6