Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện tử truyền thông: Ứng dụng PLC điều khiển và giám sát mô hình trạm lắp đặt phôi.pdf (Đồ án tốt nghiệp)

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: Chuyên ngành: Hệ đào tạo: Khóa: Kiều Minh Thiện Phạm Thanh Tuấn Điện tử Công nghiệp Đại học chính quy 2014 MSSV: 14141299 MSSV: 14141354 Mã ngành: 141 Mã hệ: 1 Lớp: 14141DT3A I. TÊN ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG PLC ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT TRẠM LẮP ĐẶT PHÔI II. NHIỆM VỤ 1. Các số liệu ban đầu: Các tài liệu về PLC, các module, thiết bị. Mô hình mẫu trạm lắp đặt phôi lấy từ nguồn Internet. 2. Nội dung thực hiện: Tìm hiểu về PLC Mitsubishi dòng A, tìm hiểu về mô hình thủy lực khí nén. Tìm hiểu về các loại mô hình trạm lắp đặt phôi và lựa chọn mô hình. Lắp đặt phần cứng mô hình sau khi đã lựa chọn. Viết chương trình chạy mô hình điều khiển và giám sát trạm lắp đặt phôi. Hoàn thành mô hình. Đánh giá kết quả thực hiện. III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 01/10/2018 07/01/2019 ThS. Trần Văn Sỹ 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: Kiều Minh Thiện Lớp: 14141DT3A .......................................................... MSSV: 14141299 Họ tên sinh viên 2: Phạm Thanh Tuấn Lớp: 14141DT3A .......................................................... MSSV: 14141354 Tên đề tài: Ứng dụng PLC điều khiển và giám sát mô hình trạm lắp đặt phôi. Tuần/ngày 1-6/10 Chọn đề tài 07-13/10 Viết đề cương chi tiết 14-20/10 Tìm hiểu mô hình lắp đặt phôi thực tế 21-25/10 Tìm hiểu sơ lược về khí nén 26-31/10 Tìm hiểu về PLC và các module 1/11-20/11 21-27/11 Xác nhận GVHD Nội dung Tiến hành lắp đặt phần cứng Viết code thực hiện chương trình 28/11-15/12 Chạy thử nghiệm mô hình và chỉnh sửa 16/12-20/12 Thiết kế giao diện trên GT Designer 3 21/12-7/1 Viết báo cáo GV HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ và tên) Ths. Trần Văn Sỹ LỜI CAM ĐOAN Chúng tôi – Kiều Minh Thiên và Phạm Thanh Tuấn cam đoan đây là công trình nghiên cứu của chúng tôi dưới sự hướng dẫn của Th.S Nguyễn Văn Sỹ. Các số liệu, kết quả nêu trong ĐATN là trung thực và không được sao chép từ bất cứ công trình nào khác. SV thực hiện đề tài Kiều Minh Thiện Phạm Thanh Tuấn i LỜI CẢM ƠN Tập thể nhóm xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong bộ môn Điện Tử Công Nghiệp đã trang bị cho chúng em kiến thức và giúp đỡ chúng em giải quyết những khó khăn trong quá trình làm đồ án. Đặc biệt chúng em xin chân thành cảm ơn Thầy Trần Văn Sỹ đã tận tình giúp đỡ trong quá trình lựa chọn đề tài và hỗ trợ chúng em trong quá trình thực hiện. Nhóm xin được phép gửi đến thầy lòng biết ơn và lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất. Kiến thức và cái tâm nghề nghiệp của thầy đã không những giúp đỡ nhóm em hoàn thành đồ án tốt nghiệp mà còn là tấm gương sáng để nhóm em noi theo. Cuối cùng, mặc dù đã cố gắng hoàn thành nhiệm vụ đề tài đặt ra và đảm bảo thời hạn nhưng do kiến thức còn hạn hẹp chắc chắn sẽ không tránh khỏi những sai sót, mong Thầy/cô và các bạn sinh viên thông cảm. Nhóm mong nhận được những lời ý kiến của Thầy/cô và các bạn sinh viên. Nhóm chân thành cảm ơn!!! SV thực hiện đồ án Kiều Minh Thiện Phạm Thanh Tuấn ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................. i LỜI CẢM ƠN ..................................................................................................................ii MỤC LỤC ..................................................................................................................... iii MỤC LỤC HÌNH ........................................................................................................ viii MỤC LỤC BẢNG .......................................................................................................... xi TÓM TẮT........................................................................................................................ 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI ....................................................................... 1 1.1 Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu .................................................................. 1 1.2 Mục đích đề tài ................................................................................................ 1 1.3 Nhiệm vụ và giới hạn của đề tài ...................................................................... 1 1.3.1 Nhiệm vụ ..................................................................................................... 1 1.3.2 Giới hạn ....................................................................................................... 2 1.4 Phương pháp nghiên cứu ................................................................................. 2 1.5 Tóm tắt đề tài ................................................................................................... 2 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ................................................................................ 3 2.2.1 Giới thiệu chung về PLC ................................................................................. 3 2.1.1 Tổng quan về PLC .......................................................................................... 3 2.1.1.1 Định nghĩa ............................................................................................... 3 2.1.1.2 Cấu tạo ..................................................................................................... 3 2.1.2 Đặc điểm và vai trò của PLC .......................................................................... 4 2.1.2.1 Đặc điểm .................................................................................................. 4 2.1.2.2 Vai trò ...................................................................................................... 5 2.1.3 PLC dòng A của hãng Mitsubishi .................................................................. 5 2.1.3.2 Những tính năng chính ............................................................................ 7 2.1.2.3 Dãy sản phẩm .......................................................................................... 7 iii 2.1.2.4 Các loại bộ nhớ ........................................................................................ 9 2.2 Hệ thống khí nén ............................................................................................. 9 2.2.1 Nguồn khí nén ............................................................................................. 9 2.2.1.1 Máy nén khí .......................................................................................... 9 2.2.1.2 Bình trích chứa nén khí ...................................................................... 10 Các phần tử mạch điều khiển .................................................................... 11 2.2.2 2.2.2.1 Van đảo chiều ........................................................................................ 11 2.2.2.2 Van tiết lưu ............................................................................................ 12 2.3 Biến tần .......................................................................................................... 15 2.3.1 Tìm hiểu về biến tần .................................................................................. 15 2.3.2 Nguyên lý hoạt động của biến tần ............................................................. 15 2.3.3 Các tham số cài đặt ................................................................................... 16 Relay trung gian (Rơ le) ................................................................................ 17 2.4 2.4.1 Khát quát về Relay .................................................................................... 17 2.4.2 Nguyên lý hoạt động ................................................................................. 18 2.5 Cảm biến quang ............................................................................................. 19 2.5.1 Giới thiệu về cảm biến quang ................................................................... 19 2.5.2 Nguyên lý hoạt động ................................................................................. 19 2.5.3 Điều chỉnh độ nhạy của cảm biến quang .................................................. 21 2.6 Băng tải .......................................................................................................... 22 2.7 Động cơ xoay chiều 3 pha quay băng tải ...................................................... 23 2.7.1 Giới thiệu về động cơ ................................................................................ 23 2.7.2 Nguyên lý hoạt động ................................................................................. 24 2.8 Domino .......................................................................................................... 24 2.9 Nguồn cung cấp ............................................................................................. 25 2.9.1 Nguồn xoay chiều ..................................................................................... 25 2.9.2 Nguồn một chiều ....................................................................................... 26 iv CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÔ HÌNH ............................................... 27 3.1 Giới thiệu ............................................................................................................. 27 3.2 Thiết kế sơ đồ khối .............................................................................................. 28 3.3 Thiết kế và thi công các trạm trong hệ thống ...................................................... 29 3.3.1 Trạm Master ................................................................................................. 29 3.3.1.1 Các module có trong trạm master.......................................................... 29 3.3.1.2 Thông số kỹ thuật của các module ........................................................ 30 3.2.1.3 Thiết kế trạm master .............................................................................. 32 3.3.2 Trạm điều khiển ............................................................................................ 33 3.3.2.1 Các module có trong trạm điều khiển ................................................... 33 3.3.2.2 Thông số kỹ thuật của các module ........................................................ 33 3.3.2.3 Thiết kế trạm điều khiển ........................................................................ 35 3.3.3 Trạm giám sát ............................................................................................... 36 3.3.4 Băng tải ......................................................................................................... 39 3.3.4.1 Cơ cấu truyền động băng tải. ................................................................. 39 3.3.4.2 Cơ cấu động cơ kéo băng tải ................................................................. 40 3.3.5 Trạm gắp phôi............................................................................................... 40 3.3.5.1 Các cơ cấu có trong trạm gắp phôi ........................................................ 40 3.3.5.1.1 Cơ cấu cánh tay quay gắp phôi: ................................................... 40 3.3.5.1.2 Cơ cấu nâng cánh tay xoay gắp phôi ........................................... 42 3.3.5.2 Phác thảo phần cơ khí ............................................................................ 43 3.2.6 Trạm cung cấp phôi ...................................................................................... 44 3.3.6.1 Các cơ cấu có trong trạm cung cấp phôi ............................................... 44 3.3.6.1.1 Mặt bệ đẩy phôi ............................................................................ 44 3.3.6.1.2 Ống cung cấp phôi ....................................................................... 46 3.3.6.1.3 Cơ cấu đẩy phôi ........................................................................... 46 3.3.7 Thiết kế phần khuôn và phôi ........................................................................ 49 v 3.3.8 Trạm biến tần FR- E500 ............................................................................... 51 3.3.9 Các thiết bị ngoại 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 Cảm biến lazer KEYENCE LV-11SA..................................................... 53 3.3.11 Nguồn ......................................................................................................... 56 3.3.12 Sơ đồ bố trí các trạm trên mô hình ............................................................. 57 CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG ........................................................................ 58 4.1 Giới thiệu ....................................................................................................... 58 4.2 Thi công hệ thống .......................................................................................... 58 Thi công phần mô hình. ............................................................................ 60 4.2.2 4.2.2.1 Thi công phần băng tải ....................................................................... 60 4.2.2.2 Thi công khối cung cấp phôi .............................................................. 61 4.2.2.3 Thi công khối gắp phôi. ...................................................................... 61 4.2.2.4 Thi công khối van điện từ................................................................... 62 4.2.2.5 Thi công phần khuôn. ......................................................................... 62 4.2.2.6 Tổng quan mô hình............................................................................. 63 Lập trình hệ thống. .................................................................................... 64 4.2.3 4.2.3.1 Yêu cầu hệ thống. ............................................................................... 64 4.2.3.2 Danh sách thiết bị. .............................................................................. 65 4.2.3.3 Lưu đồ thuật toán................................................................................ 65 4.2.3.4 Phần mềm lập trình PLC Mitsubishi. ................................................. 70 Tài liệu hướng dẫn sử dụng ........................................................................... 79 4.3 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ – NHẬN XÉT – ĐÁNH GIÁ ............................................... 80 5.1 Giới thiệu ....................................................................................................... 80 5.2 Kết quả đạt được ............................................................................................ 80 5.2.1 Giao diện giám sát ..................................................................................... 80 vi 5.2.2 Bảng điều khiển ......................................................................................... 81 5.2.3 Kết quả mô hình ........................................................................................ 82 5.3 Nhận xét – đánh giá ....................................................................................... 83 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN .............................................. 84 6.1 Kết luận.......................................................................................................... 84 6.2 Hướng phát triển ............................................................................................ 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 85 vii MỤC LỤC HÌNH Hình 2. 1 Cấu trúc cơ bản của PLC ................................................................................. 4 Hình 2. 2 Lịch sử phát triển của các dòng PLC Mitsubishi ............................................ 6 Hình 2. 3 Máy nén khí ................................................................................................... 10 Hình 2. 4 Bình lọc khí ................................................................................................... 11 Hình 2. 5 Van 5/2 .......................................................................................................... 11 Hình 2. 6 Hình ảnh van điện từ thực tế ......................................................................... 12 Hình 2. 7 Hình ảnh van tiết lưu ..................................................................................... 12 Hình 2. 8 Xi lanh kẹp Artac........................................................................................... 13 Hình 2. 9 Xi lanh xoay .................................................................................................. 14 Hình 2. 10 Xi lanh 1 tia ................................................................................................. 14 Hình 2. 11 Xi lanh 2 tia ................................................................................................. 14 Hình 2. 12 Sơ đồ nguyên lý biến tần cơ bản ................................................................. 15 Hình 2. 13 Biến tần Mitsubishi E500 ............................................................................ 17 Hình 2. 14 Relay trung gian thực tế .............................................................................. 18 Hình 2. 15 Mô tả hoạt động cảm biến quang ................................................................ 19 Hình 2. 16 Lượng ánh sáng nhận về sẽ được chuyển tỉ lệ thành tín hiệu điện áp (hoặc dòng điện) và sau đó được khuếch đại. ......................................................................... 20 Hình 2. 17 Sensor xuất tín hiệu ra báo có vật nếu mức điện áp lớn hơn mức ngưỡng . 20 Hình 2. 18 Băng tải ngoài thực tế .................................................................................. 23 Hình 2. 19 Động cơ 3 pha cỡ nhỏ .................................................................................. 23 Hình 2. 20 Domino công nghiệp ................................................................................... 24 Hình 2. 21 Mô tả điện áp ............................................................................................... 25 Hình 2. 22 Nguồn 24V DC 10 ....................................................................................... 26 Hình 3. 1 Sơ đồ khối của hệ thống ................................................................................ 28 Hình 3. 2 Sơ đồ nguyên lý module A1SH42 ................................................................. 32 Hình 3. 3 Sơ đồ chân nút nhấn ...................................................................................... 33 Hình 3. 4 Sơ đồ chân đèn .............................................................................................. 34 Hình 3. 5 Sơ đồ chân công tắc xoay 2 vị trí .................................................................. 35 Hình 3. 6 Bản vẽ thiết kế trạm điều khiển (35x24cm) .................................................. 35 Hình 3. 7 Mô hình trạm điều khiển ............................................................................... 36 Hình 3. 8 Một bên của bộ khớp nối giữa băng tải và động cơ ...................................... 39 viii