ĐAMH MÔ HÌNH CHIẾT RÓT TỰ ĐỘNG 2019 PDF

Preview

Summary

BỘ CÔNG THƢƠNGTRƢỜNG CAO ĐẲNG CÔNG THƢƠNG TPKHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬBỘ MÔN: KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN & TỰ ĐỘNG HÓAĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNGMÔ HÌNH CHIẾT RÓT TỰ ĐỘNGGVHD: Nguyễn Lê Nhựt Tuyên SVTH: 1. Lê Xuân Thi 2. Lê Văn Đạt 3. Lê Trọng Nghĩa 4. Huỳnh Sơn LâmTp. Hồ Chí Minh, Tháng 06 năm 2019Trang iLỜI MỞ...

Description

BỘ CÔNG THƢƠNG TRƢỜNG CAO ĐẲNG CÔNG THƢƠNG TP.HCM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN: KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN & TỰ ĐỘNG HÓA

ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

MÔ HÌNH CHIẾT RÓT TỰ ĐỘNG GVHD:

Nguyễn Lê Nhựt Tuyên

SVTH:

1. Lê Xuân Thi 2. Lê Văn Đạt 3. Lê Trọng Nghĩa 4. Huỳnh Sơn Lâm

Tp. Hồ Chí Minh, Tháng 06 năm 2019

LỜI MỞ ĐẦU Hiện nay, trong công cuộc xây dựng đất nƣớc trở thành một nƣớc công nghiệp phát triển, cuộc sống ngày càng hiện đại, yêu cầu ứng dụng tự động hoá ngày càng cao vào đời sống sinh hoạt, sản xuất. Mặt khác, với phát triển nhƣ vũ bão của công nghệ thông tin, công nghệ điện tử đã làm xuất hiện một loại thiết bị, thiết bị này đã đáp ứng đƣợc yêu cầu nói trên, đó là thiết bị điều khiển khả trình “ PLC ”. Ngày nay với sự tự động hóa ngày càng cao, các nhà máy hầu hết đều áp dụng những tiến bộ khoa học tân tiến nhất để cho ra những sảm phẩm chất lƣợng cao mà giá thành phù hợp với ngƣời tiêu dùng. Những thiết bị ứng dụng trong công nghiệp cũng nhƣ tiêu dùng ngày nay thì việc điều khiển vị trí và tốc độ của động cơ bƣớc và động cơ DC đã và đang đƣợc sử dụng một cách rộng rãi, đƣợc ứng dụng nhiều trong ngành tự động hóa. Việc hiểu và ứng dụng hai động cơ này sẽ giúp ích rất nhiều cho mọi ngƣời. Để góp phần nhỏ vào việc này, nhóm em đã thực hiện đề tài “Mô Hình Chiết Rót Tự Động” bằng PLC kết hợp với WinCC, thông qua đề tài này nhóm em sẽ có những điều kiện tốt nhất để học hỏi, tích lũy kinh nghiệm quý báu, bổ sung vào hành trang của mình trên con đƣờng đã chọn. Nhận thức tầm quan trọng đó chúng em đã làm việc nghiêm túc vận dụng những kiến thức sẵn có của bản thân, những đóng góp ý kiến của bạn bè và đặc biệt là sự hƣớng dẫn của Thầy Nguyễn Lê Nhựt Tuyên và một số thầy cô giảng dạ y trong khoa Điện-Điện Tử của Trƣờng Cao Đẳng Công Thƣơng TPHCM để hoàn thành đồ án này. Trong quá trình thực hiện đề tài này dù đã có nhiều cố gắng tuy nhiên không tránh khỏi những sai sót, mong quý thầy cô góp ý để chúng em hoàn thiện đề tài.

Trang i

LỜI CẢM ƠN Chúng em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến các thầy cô trong khoa ĐiệnĐiện Tử Trƣờng Cao Đẳng Công Thƣơng Thành Phố Hồ Chí Minh, đặc biệt là các thầy cô trong bộ môn đã tạo điều kiện cho cũng nhƣ hỗ trợ cho chúng em để hoàn thành đề tài. Chúng em cũng xin chân thành cảm ơn Thầy Nguyễn Lê Nhựt Tuyên, giảng viên trƣờng Cao Đẳng Công Thƣơng Thành Phố Hồ Chí Minh đã cung cấp tài liệu, hƣớng dẫn chúng em rất nhiệt tình trong suốt thời gian làm đề tài.

Trang ii

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN Nhận xét chung: -

Đã thiết kế và thi công xong mô hình chiết rót và đóng nắp, kết quả chạy khá tốt, gồm các khối công việc nhƣ sau: o Thiết kế và thi công mô hình cơ khí. o Thiết kế và thi công tủ điều khiển. o Lập trình PLC để điều khiển hệ thống. o Thiết kế gao diện giám sát và điều khiển bằng WinCC.

-

Có khả năng sáng tạo, biết vận dụng kiến thức đã học vào thực hiện đề tài.

-

Tinh thần làm việc nhóm khá tốt.

Đánh giá: Đƣợc phép bảo vệ TPHCM, ngày … tháng … năm 2019 Giáo viên hƣớng dẫn

Trang iii

TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC Tên đề tài: Mô hình chiết rót tự dộng Ngày giao đề tài: 15/02/2019;

Tuần thứ: 1

Ngày hoàn thành đề tài: 30/05/2019;

Tuần thứ: 16

Sinh viên thực hiện: Họ tên sinh viên 1: Lê Xuân Thi Họ tên sinh viên 2: Lê Văn Đạt

MSSV: 2117150059 MSSV: 2116150013

Họ tên sinh viên 3: Lê Trọng Nghĩa Họ tên sinh viên 4: Huỳnh Sơn Lâm

MSSV: 2117150040 MSSV: 2117150034

Tuần/ngày Tuần 1-2 15/02/19 - 24/02/19

Nội dung – công việc thực hiện - Nhận đề tài - Phân tích đề tài - Tính chọn thiết bị

Tuần 3-4 25/02/19 - 10/03/19

- Mua thiết bị - Hoàn thành mô hình(cơ khí)

Tuần 5-6

- Mua thiết bị

11/03/19 - 24/03/19

- Hoàn thành mô hình(cơ khí)

Tuần 7-8 25/03/19 - 07/04/19

- Thiết kế bản vẽ bố trí thiết bị - Đấu dây,lắp đặt tủ điện

Tuần 9-10 08/03/19 - 21/03/19 Tuần 11-16 22/03/19 - 30/05/19

- Test mô hình và sửa lỗi - Viết chƣơng trình PLC - Viết báo cáo - Hoàn thiện mô hình - Viết báo cáo đồ án Xác nhận của giáo viên hƣớng dẫn

Nguyễn Lê Nhựt Tuyên

LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đề tài: “Mô hình chiết rót tự động” là một sản phẩm mà nhóm em đã nỗ lực nghiên cứu và học tập ở trƣờng. Đề tài là do chúng em tự thực hiện dựa vào một số tài liệu tham khảo, thầy cô, bạn bè và chúng em xin cam đoan đề tài này không sao chép bất k ỳ công trình đã có trƣớc đó. Nếu có sao chép nhóm chúng em hoàn toàn chịu trách nhiệm.

DANH MỤC HÌNH Hình 1 PLC S7-1200 CPU 1215C, DC/DC/DC .................................................................. 2 Hình 2 Cảm biến phát hiện kim loại tiệm cận LJ12A3 ....................................................... 3 Hình 3 Rơ le trung gian Omron MY2N AC220/240 ............................................................ 4 Hình 4 Module TB6560 3A .................................................................................................. 6 Hình 5 Sơ đồ đấu dây Động cơ bước với Module TB6560 3A ............................................ 7 Hình 6 Động cơ DC ............................................................................................................. 7 Hình 7 Máy bơm DC 3.7 MB370 ......................................................................................... 8 Hình 8 Động DC 24V có hộp số .......................................................................................... 9 Hình 9 Động cơ bước ........................................................................................................ 10 Hình 10 Motor 755 trục dài 24V ....................................................................................... 11 Hình 11 Sơ đồ khối của mô hình ....................................................................................... 15 Hình 12 Bảng các thi ết bị thi công .................................................................................... 17

Trang vii

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1 Thông số Relay ........................................................................................................ 4 Bảng 2 Thông số động cơ bước ......................................................................................... 10

Trang vii

Đồ Án Điều Khiển Tự Động

Cao Đẳng Công Thƣơng TP.HCM

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................... ii NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN ........................................................ iii TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC ............................................................. iv LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................... v DANH MỤC HÌNH ................................................................................................... vii DANH MỤC BẢNG .................................................................................................. vii MỤC LỤC ..................................................................................................................... 1 Chƣơng 1. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI ....................................................................... 1 1.1.

Giới thiệu đề tài........................................................................................... 1

1.2.

Mục đích của đề tài..................................................................................... 1

1.3.

Phạm vi của đề tài..................................................................................... 10

Chƣơng 2. BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀ CƠ CẤU CHẤP HÀNH ...................................... 1 2.1.

Bộ điều khiển ............................................................................................... 2

2.2.

Khối ngõ vào ................................................................................................ 3

2.3.

Khối ngõ ra .................................................................................................. 5

2.3.1. Khối điều khiển động cơ bƣớc.................................................................... 5 2.3.2. Động cơ điều khiển băng tải ....................................................................... 7 2.3.3. Động cơ bơm nƣớc ..................................................................................... 8 2.3.4. Động cơ điều khiển mâm xoay ................................................................... 9 2.3.5. Động cơ điều khiển đóng nắp ................................................................... 10 2.3.6.Động cơ bƣớc điều khiển đóng nắp ........................................................... 10 Trang 1

Đồ Án Điều Khiển Tự Động

Cao Đẳng Công Thƣơng TP.HCM

Chƣơng 3. THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG .................................................................... 12 3.1.

Mô hình tổng thể ....................................................................................... 12

3.2.

Sơ đồ nối dây ............................................................................................. 13

3.3.Thiết kê và thi công mô hình .......................................................................... 15 3.4.Giải Thuật ........................................................................................................ 18 Chƣơng 4. KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN .............................................. 26 4.1.

Kết quả đạt đƣợc ...................................................................................... 26

4.2.

Kết luận ..................................................................................................... 26

4.3.

Hƣớng phát triển ...................................................................................... 26

TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 27

Trang 2

Đồ Án Điều Khiển Tự Động

Cao Đẳng Công Thƣơng TP.HCM

Chƣơng 1. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1. Giới thiệu đề tài Nhằm ứng dụng kiến thức đã học ở trƣờng, sự hƣớng dẫn của giáo viên về thiết kế, lập trình, đấu dây và sự ứng dụng thực tế của chuyên ngành điện- điện tử qua các môn học ở trƣờng, nhóm em muốn thiết kế đƣợc một hệ thống bao hàm tất cả các điều trên vào một đề tài cụ thể liên quan đến nó. Động cơ bƣớc và động cơ DC đã xuất hiện nhiều trong công nghiệp và sản xuất chiều đƣợc sử dụng rất rộng rãi trong các máy sản xuất. Một số ứng dụng cơ bản trong công nghiệp nhƣ là điều khiển vị trí, vận tốc, gia tốc, tốc độ trong các cơ cấu servo máy CNC, băng tải, cơ cấu robot, … đòi hỏi có nhiều yêu cầu điều khiển khác nhau, tùy theo t ừng công việc và điều kiện làm việc để tối ƣu hóa quá trình sản xuất. Nhóm muốn áp dụng những điều trên vào một đề tài nên nhóm đã chọn đề tài: “Mô Hình Chiết Rót Tự Động” 1.2. Mục đích của đề tài Sử dụng các PLC,động cơ servo,động cơ DC để điều khiển mô hình thông qua hai chế độ(Auto,Manual).Nền tảng để xây dựng và phát triển các dây truyền tự động trong các nhà máy nhằm thay thế sức lao động của con ngƣời để đặt năng suất tối ƣu. 1.3. Phạm vi của đề tài Áp dụng các kiến thức đã học để xây dựng mô hình thực nghiệm, cụ thể: -

Tìm kiếm tài liệu qua sách vở, mạng xã hội, hỏi ngƣời có chuyên môn

-

Tiến hành lắp mạch và text mô hình trực tiếp dƣới sự góp ý của giáo viên hƣớng dẫn.

Trang 1

Đồ Án Điều Khiển Tự Động

Cao Đẳng Công Thƣơng TP.HCM

Chƣơng 2. BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀ CƠ CẤU CHẤP HÀNH

2.1. Bộ điều khiển  6ES7215-1AG40-0XB0 – PLC S7-1200 CPU 1215C, DC/DC/DC

Hình 1 PLC S7-1200 CPU 1215C, DC/DC/DC

-

Tính năng nổi bật:

Bộ điều khiển mở rộng từ S7 với phƣơng án mở rộng linh hoạt: + 1 bo mạch tín hiệu (SB) và 1 bo mạch truyền thông (CB) + 8 mô đun tín hiệu (SM) + Có thể có lớn nhất 3 modun truyền thông (CM) + Cổng truyền thông Profinet (Ethernet) đƣợc tích hợp sẵn:  Dùng để kết nối máy tính, với màn hình HMI hay truyền thông PLC-PLC  Dùng kết nối với các thiết bị khác có hỗ trợ chuẩn Ethernet mở  Đầu nối RJ45 với tính năng tự động chuyển đổi đấu chéo  Tốc độ truyền 10/100 Mbits/s  Hỗ trợ 16 kết nối ethernet Trang 2

Đồ Án Điều Khiển Tự Động

Cao Đẳng Công Thƣơng TP.HCM

 TCP/IP, ISO on TCP, và S7 protocol -

Các tính năng về đo lƣờng, điều khiển vị trí, điều khiển quá trình: + 6 bộ đếm tốc độ cao (high speed counter) dùng cho các ứng dụng đếm và đo lƣờng, trong đó có 3 bộ đếm 100kHz và 3 bộ đếm 30kHz + 2 ngõ ra PTO 100kHz để điều khiển tốc độ và vị trí động cơ bƣớc hay bộ lái servo (servo drive) + Ngõ ra điều rộng xung PWM, điều khiển tốc độ động cơ, vị trí valve, hay điều khiển nhiệt độ… + 16 bộ điều khiển PID với tính năng tự động xác định thông số điểu khiển (auto-tune functionality)

2.2. Khối ngõ vào  Cảm biến tiệm cận:

Hình 2 Cảm biến phát hiện kim loại tiệm cận LJ12A3 Thông số kĩ thuật: 

Module : LJ12A3-4-Z/BX



Cung cấp điện áp: DC 6-36 V



Dòng tiêu thụ : 300 mA



Ngõ ra : NPN cực thu để hở Trang 3

Đồ Án Điều Khiển Tự Động

Cao Đẳng Công Thƣơng TP.HCM



Đƣờng kính của đầu dò : 12mm



Khoảng cách đo: 0 -> 4mm



Chiều Dài

cáp: 110 cm

Hình 3 Rơ le trung gian Omron MY2N AC220/240 Thông số kĩ thuật:

Tiếp điểm

8 chân dẹt to Loại tiêu chuẩn, tích hợp diodes, tích hợp dòng CR, không đèn, có đèn 6, 12, 24, 48, 60, 100/110, 110/120, 200/220, 220/240 VAC 6, 12, 24, 30, 32, 48, 60, 100/110, 120, 125 VDC DPDT 10A

Kiểu lắp đặt

Chân cắm

Tiêu Chuẩn

UL, CSA

Loại Điện áp cuộn dây

Bảng 1 Thông số Relay Trang 4

Đồ Án Điều Khiển Tự Động

Cao Đẳng Công Thƣơng TP.HCM

2.3. Khối ngõ ra 2.3.1. Khối điều khiển động cơ bƣớc  Module TB6560 3A - Tính năng, Ứng dụng: + Module điều khiển động cơ bƣớc TB6560 là module chuyên dùng điều kiển động cơ bƣớc lƣỡng cực. + Module có các chế độ full bƣớc, nửa bƣớc và vi bƣớc. + Phƣơng pháp điều kiển đơn giản, chọn dòng ra từ 0.3A đến 3A -

Thông số kĩ thuật: + Điện áp làm việc: 10~35V + Dòng tải tối đa: 3A + Tích hợp opto cách ly 6N137 tốc độ cao cách ly tín hiệu điều kiển với board điều khiển, an toàn và chống nhiễu. + TB6560 có tản nhiệt nhôm lớn, tản nhiệt hiệu quả + Thích hợp với động cơ bƣớc 43, 57, 86, + Có công tắc setup dòng tải tối đa 3A + Có công tắc setup vi bƣớc 1:1, 1:2, 1:8, 1:16 + Có công tắc để cài vị trí luôn cố định + Sử dụng đơn giản, cấp nguồn, thông số morto và xung điều kiển

-

Khối nguồn: + Modul TB6560 s ử dụng nguồn cấp 12V-DC hoặc 24V-DC cấp cho động cơ bƣớc hoạt động. + Tạo ra điện áp 5V-DC cấp cho các khối còn lại. + Khối cách ly quang. + Cách ly tín hiệu điều khiển với khối Driver động cơ.

-

Khối tín hiệu điều khiển: + Gồm 6 chân: EN-, EN+, CW-, CW+, CLK-, CLK+. + EN-, EN+: Tín hiệu cho phép/không cho phép modul hoạt động. + CW-, CW+: Tín hiệu điều khiển chiều quay của động cơ. + CLK-, CLK+: Tín hiệu xung điều khiển bƣớc quay động cơ. Trang 5

Đồ Án Điều Khiển Tự Động

Cao Đẳng Công Thƣơng TP.HCM

+ Với thiết kế 2 chân điều khiển 1 chức năng nhƣ thế này, modul TB6560 cho phép ngƣời dùng tùy chọn tín hiệu điều khiển là 0 hoặc 1. + Ví dụ khi nối các chân EN+, CW+, CLK+ lên +5V-DC thì ta s ẽ đƣa tín hiệu điều khiển 0V vào các chân EN-, CW-, CLK-. -

Khối thiết lập chế độ: + Gồm các switch cho phép ngƣời dùng thiết lập các chế độ tùy chọn nhƣ: Chọn dòng điện chạy qua động cơ, điều chỉnh độ rộng góc bƣớc

-

Khối Driver động cơ: + Sử dụng IC TB6560 điều khiển hoạt động cử động cơ bƣớc. + Gồm 4 chân: A+, A-, B+, B- cho phép kết nối với 4 đầu dây của động cơ bƣớc lƣỡng cực.

Hình 4 Module TB6560 3A

Trang 6

Đồ Án Điều Khiển Tự Động

Cao Đẳng Công Thƣơng TP.HCM

Hình 5 Sơ đồ đấu dây Động cơ bước với Module TB6560 3A

2.3.2. Động cơ điều khiển băng tải

Hình 6 Động cơ DC Thông số kĩ thuật: Trang 7

Đồ Án Điều Khiển Tự Động

Cao Đẳng Công Thƣơng TP.HCM

 Điện áp:Định mức: 24VDC  Hoạt động: 12VDC - 24VDC  Tốc độ:Khi không t ải: 134 vòng/60s  Khi có tải: 83 vòng/ 60s  Tỷ lệ giảm tốc: 1/40  Momen:Định mức: 7,5 kgf.cm  Xoắn tối đa: 13 kgf.cm  Công suất: 12W  Kích thƣớc:Dài: 10Cm  Rộng: 6Cm  Cao: 2Cm  Khoảng cách lỗ bắt ốc: 4Cm  Đƣờng kính động cơ: 3,6Cm  Đƣờng kính trục động cơ: 8mm  Chiều dàu động cơ: 4,4Cm

2.3.3. Động cơ bơm nƣớc

Hình 7 Máy bơm DC 3.7 MB370

Trang 8

Đồ Án Điều Khiển Tự Động

Cao Đẳng Công Thƣơng TP.HCM

Thông Số Kỹ Thuật: -Điện áp:DC 3.7-6V -Dòng điện:150mA -Áp suất:400-650 mmHg -Trọng lƣợng:65g 2.3.4. Động cơ điều khiển mâm xoay

Hình 8 Động cơ DC 24V có hộp số ng số kỹ thuật: Mẫu: PG42-775 Điện áp hoạt động: 12-24V Tỷ lệ giảm: 91:1 Điện áp định mức: 24V Vòng quay 24V mỗi phút: 90/ phút

Trang 9

Thô

Đồ Án Điều Khiển Tự Động

Cao Đẳng Công Thƣơng TP.HCM

2.3.5. Động cơ điều khiển đóng nắp

Hình 9 Động cơ bước

Bƣớc Góc Điện trở Bền điện môi Nhiệt độ môi trƣờng Nhiệt độ Runout Runout trục Giai đoạn Công suất Cảm kháng Mô-men xoắn tĩnh tối đa Moment quán tính )Kích thƣớc thân Kích thƣớc trục Đƣờng kính trục Dây

1.8o ± 5% 500VDC/100MΩ/Min 50Hz/minute | 500V/Min 20oC ~ + 50oC 80oC Max 0.0.mm Max 0.1-0.3mm 4 Giai đoạn 4A 3.5mH 2.5(kg.cm) 2700(g.cm2) 76mm 34mm 12.7/14 mm (tùy chọn) với rãnh then Dây màu đỏ -A,Dây màu vàng –B, Dây màu xanh lá cây –C,Dây màu xanh dƣơng -D

Bảng 2 Thông số động cơ bước

2.3.6.Động cơ bƣớc điều khiển đóng nắp Trang 10

Đồ Án Điều Khiển Tự Động

Cao Đẳng Công Thƣơng TP.HCM

Hình 10 Motor 755 trục dài 24V

Thông Số Kỹ Thuật: + Khoảng điện áp hoạt động 6 - 24V DC + Motor có đƣờng kính thân 46.5mm, chiều dài 60mm, đƣờng kính trục 5mm, chiều dài trục 25mm. + Khối lƣợng: 350 grams + Tốc độ và dòng khi hoạt động không tải: 8000RPM, dòng không tải 0.18A + Dòng khởi động: >4A

Trang 11

Đồ Án Điều Khiển Tự Động

Cao Đẳng Công Thƣơng TP.HCM

Chƣơng 3. THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG 3.1. Mô hình tổng thể

Trang 12

Đồ Án Điều Khiển Tự Động

Cao Đẳng Công Thƣơng TP.HCM

3.2. Sơ đồ nối dây

Trang 13

Đồ Án Điều Khiển Tự Động

Cao Đẳng Công Thƣơng TP.HCM

Trang 14

Đồ Án Điều Khiển Tự Động

Cao Đẳng Công Thƣơng TP.HCM

3.3.Thiết kế và thi công mô hình

Khối nút

Động cơ

nhấn

Cảm biến tiệm cận

bơm nƣớc

Động cơ

PLC S7-1200

điều khiển mâm xoay

Động cơ Module

điều khiển đóng nắp

TB6560 3A Động cơ điều khiển băng tải Động cơ bƣớc Hình 111 Sơ đồ khối của mô hình

Trang 15

Đồ Án Điều Khiển Tự Động

Cao Đẳng Công Thƣơng TP.HCM

STT 1

Tên thiết bị PLC S7-1200 CPU 1215C, DC/DC/DC

2

Bộ nguồn 220V...