Giúp ích rất nhiều cho các bạn trong việc tìm kiếm tài liệu liên quan đến hệ thống Scada
TỔNG QUAN MÔ HÌNH YALONG
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH YALONG
Công ty TNHH Yalong Intelligence chuyên phát triển các mô hình Yalong, cung cấp giải pháp tổng thể bao gồm thiết bị thông minh, phần mềm công nghiệp, thiết bị giáo dục thông minh, đào tạo trực tuyến và dịch vụ tư vấn chương trình giảng dạy cho các cơ sở đào tạo đại học, cao đẳng công nghệ, ngành cơ khí và doanh nghiệp.
Hình 1.1 Công ty TNHH Yalong Intelligence
Công ty Yalong chuyên phát triển mô hình trong các lĩnh vực tự động hóa, robot, công nghệ 4.0, thiết bị điện tử, tòa nhà thông minh, năng lượng tái tạo và lưới điện thông minh Mỗi mô hình Yalong được thiết kế để phục vụ cho một lĩnh vực cụ thể, mang lại giải pháp hiệu quả và tiên tiến.
1.1.2 Một số mô hình Yalong về tự động hóa
1.1.2.1 Mô hình đào tạo robot công nghiệp Yalong YL-1633B
Hình 1.2 Mô hình đào tạo robot công nghiệp Yalong YL-1633B
Mô hình đào tạo robot công nghiệp YL-1633B bao gồm 5 trạm lắp đặt trên nền tảng hợp kim nhôm, gồm trạm tiếp liệu, chế biến, lắp ráp, vận chuyển hai lớp và phân loại, cùng với bộ phận xếp dỡ Hệ thống sử dụng nhiều loại cảm biến khác nhau để xác định vị trí, trạng thái, màu sắc và chất liệu của vật thể trong quá trình đào tạo robot.
1.1.2.2 Mô hình trung tâm đào tạo nhà máy thông minh Yalong YL-1828A
Hình 1.3 Mô hình trung tâm đào tạo nhà máy thông minh Yalong YL-1828A
Trung tâm đào tạo nhà máy thông minh Yalong YL-1828A sử dụng thiết bị thông minh để tích hợp giảng dạy, học tập và nghiên cứu đa ngành Trung tâm cung cấp các hoạt động thực tế như đào tạo, thí nghiệm, thực tập và nghiên cứu phát triển Hệ thống tự động hóa tích hợp bao gồm logistics, máy móc, máy tính, mạng, bảo mật, IoT, giám sát, RFID, AGV, AIV, robot và công nghệ khắc laser, nhằm nâng cao hiệu quả đào tạo và đổi mới.
1.1.2.3 Mô hình dây chuyền sản xuất tự động Yalong YL-335B
Hình 1.4 Mô hình dây chuyền sản xuất tự động Yalong YL-335B
Dây chuyền sản xuất tự động YL-335B bao gồm 5 trạm: cung cấp, lắp ráp, gia công, vận chuyển và phân loại Mỗi trạm được trang bị một PLC để thực hiện chức năng điều khiển, với kết nối giữa các PLC thông qua truyền thông nối tiếp RS485, tạo thành một hệ thống điều khiển phân phối hiệu quả.
Nhóm em sẽ nghiên cứu đề tài dựa trên mô hình dây chuyền sản xuất tự động YL-335B, vì đây là mô hình phù hợp với nội dung nghiên cứu của chúng em.
GIỚI THIỆU MÔ HÌNH SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG YL-335B
1.2.1 Các thành phần cơ bản trong mô hình
Mô hình được lắp ráp trên thanh ray nhôm, bao gồm các thành phần chính như trạm cấp phôi, trạm gia công, trạm lắp ráp, trạm vận chuyển, và trạm phân loại cùng lưu kho.
Hình 1.5 Hình ảnh tổng quan cả mô hình
Mỗi trạm trên thiết bị hoạt động như một hệ thống cơ điện độc lập, với các thành phần chính điều khiển chuyển động thông qua cơ khí nén Những cánh tay cơ khí của trạm vận chuyển được điều khiển bởi động cơ servo, mang lại khả năng điều khiển chính xác hơn.
Băng đai của trạm phân loại hoạt động nhờ vào biến tần điều khiển động cơ không đồng bộ 3 pha Hệ thống còn được trang bị các cảm biến để phát hiện vị trí, trạng thái, màu sắc và các thuộc tính khác.
Trong hệ thống điều khiển, các trạm PLC sẽ kết nối và truyền thông với nhau qua mạng RS485, cho phép điều khiển phân tán hiệu quả thông qua cổng truyền thông nối tiếp.
1.2.2 Cấu trúc và chức năng của mỗi trạm
Hình 1.6 Cấu trúc mặt đứng YL-335B
Trạm cung cấp đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp phôi cho các trạm khác, giúp chúng hoạt động hiệu quả Chức năng chính của trạm này là đẩy phôi đến bàn phôi, từ đó cho phép cánh tay cơ khí nắm lấy và xử lý chúng.
Hình 1.7 Mô hình trạm cấp phôi
Trạm cung cấp bao gồm các thành phần cấu trúc chính như ống chứa phôi, thiết bị đẩy phôi, khung đỡ, khối van, module cổng kết nối, PLC, nút dừng khẩn cấp, nút khởi động/dừng, máng cáp và tấm đáy.
Hình 1.8 Cấu trúc trạm cung cấp
Silo hình ống và thiết bị đẩy phôi là hai thành phần quan trọng trong việc chứa nguyên liệu thô và đẩy phôi lên bàn xả khi cần thiết Hệ thống này bao gồm silo hình ống, xi lanh đẩy, xi lanh giữ phôi, cảm biến kim loại và cảm biến quang điện khuếch tán, giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất.
Trạm lắp ráp có chức năng: Trong quá trình lắp ráp phôi phi kim hoặc phôi kim loại sẽ được lồng vào phôi cùng loại để xử lý
Hình 1.9 Mô hình trạm lắp ráp
Trạm lắp ráp bao gồm nhiều thành phần cấu trúc quan trọng như ống chứa phôi nhỏ, cơ cấu cấp phôi và cơ cấu quay Ngoài ra, bộ điều khiển và cơ cấu định vị phôi được lắp ráp cũng đóng vai trò quan trọng Hệ thống khí nén cùng với nhóm van, hệ thống thu nhận tín hiệu và điều khiển tự động, cũng như cụm cổng kết nối điện và đèn tháp chỉ báo trạng thái của dây chuyền là những yếu tố không thể thiếu Cuối cùng, giá đỡ nhôm định hình, tấm đế cho các cơ cấu khác, và giá gắn cảm biến cùng các phụ kiện hỗ trợ cũng góp phần hoàn thiện trạm lắp ráp.
Hình 1.10 Cơ cấu cấp phôi trụ nhỏ
Robot lắp ráp đóng vai trò quan trọng trong quy trình lắp ráp Khi một phần hình trụ nhỏ trên khay nguyên liệu quay, cảm biến sợi quang dưới bảng lắp ráp sẽ phát hiện phôi được lắp ráp, từ đó robot tiến hành thực hiện các bước lắp ráp ban đầu một cách chính xác và hiệu quả.
Hình 1.11 Cánh tay cơ khí lắp ráp
Phôi được lắp ráp thông qua bộ phận vận chuyển, được đặt trực tiếp vào lỗ định vị phễu của cơ cấu Việc định vị này đạt được nhờ khe hở nhỏ phù hợp giữa lỗ định vị và phôi, đảm bảo thao tác lắp ráp diễn ra chính xác và đạt độ chính xác cao.
Trạm gia công là thiết bị chuyên dụng để gia công phôi thông qua tác động của xy lanh dập Sau khi hoàn tất quá trình dập và xử lý, thiết bị sẽ trở lại trạng thái chờ để sẵn sàng cho hoạt động tiếp theo.
Hình 1.13 Mô hình trạm gia công
Các thành phần cấu trúc chính của thiết bị gia công bao gồm bàn xử lý, cơ cấu trượt, cơ cấu gia công (dập), nhóm van điện từ, cổng đấu dây, tấm đáy và các loại tương tự.
Bàn gia công là thiết bị quan trọng dùng để gá đặt và di chuyển phôi trong quá trình gia công dập Nó bao gồm các thành phần chính như cơ cấu tay kẹp, xy lanh kẹp, bàn xử lý, thanh dẫn, thanh trượt tuyến tính, cùng với công tắc tiệm cận cảm ứng từ và cảm biến quang điện khuếch tán, giúp tối ưu hóa hiệu suất gia công.
Cơ cấu gia công được sử dụng để dập phôi Nó chủ yếu bao gồm một xi lanh dập, một đầu đột dập và một tấm gắn
Hình 1.14 a) Bộ xử lý và cơ chế trượt b) Cơ chế gia công
Trên máy YL-335B, hệ thống dẫn hướng tuyến tính hai hàng được sử dụng với độ chính xác cao, cho phép giữ góc tiếp xúc ổn định trong suốt quá trình chuyển động và đảm bảo độ cứng tương đối ổn định.
Hình 1.15 Thanh dẫn hướng tuyến tính
Trạm phân loại có chức năng: với công nghệ cảm biến, phôi được phân loại từ trạm lắp ráp và trạm gia công
Hình 1.6 Mô hình trạm phân loại
Bộ phận phân loại có cấu trúc chính bao gồm cơ cấu truyền tải và phân loại, cơ cấu truyền động đai, mô-đun biến tần, nhóm van điện từ, cổng đấu dây, mô-đun PLC, mô-đun nút/đèn và tấm đáy.
KẾT LUẬN CHƯƠNG 1
Chương 1 đưa ra cái nhìn khái quát về công ty Yalong cũng như mô hình Yalong và tổng quan thành phần, chức năng các trạm trong mô hình sản xuất tự động YL-335B.
TỔNG QUAN VỀ PLC
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ PLC
2.1.1 Lịch sử ra đời và phát triển của PLC
Bộ điều khiển lập trình PLC được phát triển bởi nhóm kỹ sư của hãng General Motors vào năm 1968, với mục tiêu tạo ra một thiết bị dễ dàng lập trình và điều chỉnh chương trình điều khiển, phù hợp với nhu cầu sử dụng trong các nhà máy công nghiệp Cấu trúc của PLC được thiết kế nhằm đáp ứng các yêu cầu điều khiển linh hoạt và hiệu quả.
Module có khả năng mở rộng, bảo trì và sửa chữa dễ dàng, đảm bảo độ tin cậy trong môi trường sản xuất của các nhà máy công nghiệp Sử dụng linh kiện bán dẫn giúp module có kích thước nhỏ gọn hơn so với mạch relay nhưng vẫn đảm bảo chức năng tương đương Giá cả cạnh tranh.
Các chỉ tiêu này đã thu hút sự chú ý của kỹ sư từ nhiều lĩnh vực nghiên cứu khả năng ứng dụng PLC trong công nghiệp Nghiên cứu đã chỉ ra rằng cần bổ sung một số chỉ tiêu quan trọng vào chức năng của PLC.
Phần mềm hỗ trợ nhiều lệnh logic đơn giản, bao gồm các tác vụ định thì và đếm Nó còn cung cấp các lệnh xử lý toán học, quản lý bảng dữ liệu, xử lý xung ở tốc độ cao, tính toán số liệu thực 32 bit, xử lý thời gian thực và đọc mã vạch.
Bộ nhớ lớn hơn, nhiều ngõ vào và ngõ ra hơn, cùng với các module chuyên dụng đa dạng đã nâng cao khả năng của PLC Đến năm 1976, PLC đã có thể điều khiển ngõ vào và ngõ ra từ xa qua kỹ thuật truyền thông với khoảng cách lên đến 200 mét Sự gia tăng ứng dụng của PLC trong ngành công nghiệp đã thúc đẩy các nhà sản xuất hoàn thiện kỹ thuật của PLC, cải thiện tốc độ xử lý và hiệu suất ở nhiều mức độ khác nhau.
Các họ PLC đã tiến hóa từ những thiết bị độc lập với 20 ngõ vào/ra và dung lượng bộ nhớ khoảng 500 bước, đến các hệ thống PLC có cấu trúc module, giúp mở rộng chức năng như xử lý tín hiệu liên tục, điều khiển động cơ Servo và động cơ bước, truyền thông, và bộ nhớ mở rộng Cấu trúc module này cho phép nâng cấp hệ thống điều khiển PLC với chi phí và công sức tối thiểu Tại Việt Nam, hàng rào thuế quan khu vực đang dần được loại bỏ, tạo điều kiện cho nền kinh tế mở cửa và hợp tác quốc tế.
PLC, hay còn gọi là thiết bị điều khiển lập trình được, cho phép thực hiện các giải pháp điều khiển logic một cách linh hoạt thông qua ngôn ngữ lập trình Người sử dụng có thể lập trình PLC để thực hiện nhiều trình tự sự kiện khác nhau, được kích hoạt bởi các tác nhân ngõ vào hoặc qua các hoạt động có độ trễ như thời gian định thì và các sự kiện được đếm.
PLC là thiết bị thực hiện các thuật toán điều khiển số thông qua ngôn ngữ lập trình, với toàn bộ chương trình điều khiển được lưu trữ trong bộ nhớ Giống như máy tính, PLC có bộ vi xử lý, hệ điều hành, bộ nhớ lưu trữ chương trình hỗ trợ điều khiển, dữ liệu và các cổng ra/vào để kết nối với các đối tượng điều khiển Cấu trúc cơ bản của một PLC bao gồm các thành phần chính như vậy.
- Mô đun xử lý tín hiệu
PLC không chỉ bao gồm các mô đun chính mà còn có nhiều mô đun phụ trợ quan trọng, như mô đun giao tiếp mạng và truyền thông Các mô đun này hỗ trợ kết nối và ghép nối các chức năng xử lý tín hiệu, bao gồm mô đun kết nối với cảm biến nhiệt độ, điều khiển động cơ bước, kết nối với encoder, và mô đun đếm xung vào.
2.1.4 Hoạt động bên trong PLC
Bộ vi xử lý trong PLC quét các trạng thái đầu vào và thiết bị phụ trợ, thực hiện logic điều khiển theo chương trình ứng dụng, và điều khiển các đầu ra tương ứng Các thế hệ PLC mới nhất hỗ trợ thực hiện các phép tính số học và logic, có bộ nhớ lớn, tốc độ xử lý mạnh mẽ, và khả năng kết nối với máy tính cũng như mạng nội bộ.
Bộ vi xử lý trong PLC điều khiển toàn bộ chu kỳ làm việc của chương trình, được gọi là chu kỳ quét Chu kỳ quét là thời gian cần thiết để hoàn thành một vòng lệnh của chương trình điều khiển.
Hình 2.2 Chu kì vòng quét của PLC
Chu kỳ quét của PLC là quá trình kiểm tra tín hiệu từ các thiết bị đầu vào như cảm biến và công tắc, với trạng thái tín hiệu được lưu tạm thời trong một mảng nhớ Trong suốt quá trình quét chương trình, bộ xử lý lần lượt thực hiện các lệnh điều khiển, sử dụng trạng thái tín hiệu trong mảng nhớ để xác định các đầu ra cần kích hoạt Kết quả cuối cùng là trạng thái đầu ra được ghi vào mảng nhớ, từ đó PLC sẽ cấp hoặc ngắt điện cho các mạch ra nhằm điều khiển thiết bị ngoại vi Thời gian chu kỳ quét của PLC thường dao động từ 1 đến 25 mili giây, và thời gian quét giữa đầu vào và đầu ra thường ngắn hơn so với chu kỳ quét tổng thể của PLC.
2.1.5 Ngôn ngữ lập trình PLC
Ngôn ngữ lập trình PLC phổ biến nhất là Ladder, nhờ vào sự dễ dàng sử dụng Mặc dù ngôn ngữ STL ít được áp dụng hơn, nhưng nó lại giúp tiết kiệm bộ nhớ chương trình và thường được các chuyên gia lựa chọn.
2.1.6 Một số dòng PLC phổ biến
Trên thế giới hiện tại có rất nhiều các hãng sản xuất PLC nổi tiếng và phổ biến, phải kể đến như: Siemens, Mitsubishi, Omron, Schneider, Delta…
Hình 2.3 Một số dòng PLC phổ biến
Trong bản đồ án này nhóm bọn em sử dụng dòng PLC của Mitsubishi để thực hiện đề tài
PLC MITSUBISHI
2.2.1 Ưu điểm của PLC MITSUBISHI
PLC Mitsubishi là một trong những dòng PLC phổ biến nhất trên toàn cầu và tại Việt Nam, được sản xuất bởi tập đoàn Mitsubishi Electric (Nhật Bản) Tập đoàn này chuyên cung cấp các giải pháp tự động hóa công nghiệp toàn diện, từ bộ điều khiển đến thiết bị điều khiển truyền động, thiết bị phân phối điện và cơ điện tử Mitsubishi Electric cam kết phát triển sản phẩm đáp ứng nhu cầu khách hàng, đồng thời áp dụng công nghệ tiên tiến để mang đến những giải pháp FA đáng tin cậy, hướng tới tương lai của ngành sản xuất.
PLC Mitsubishi nổi bật với giá thành hợp lý, chất lượng sản phẩm cao và khả năng đáp ứng đa dạng các cấu hình yêu cầu Các tính năng của PLC bao gồm giao tiếp truyền thông, ngõ vào ra tương tự, bộ đếm ngõ vào tốc độ cao, ngõ ra phát xung tốc độ cao, và các module đọc nhiệt độ, loadcell Tại Việt Nam, PLC Mitsubishi được ứng dụng rộng rãi trong các ngành như dệt sợi, bao bì giấy, carton, nilon, nhựa, thực phẩm, cơ khí chính xác và chế tạo máy.
2.2.2 Các dòng PLC Mitsubishi thông dụng
PLC Mitsubishi FX1N là lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng điều khiển với 14-60 I/O, có thể mở rộng lên đến 128 I/O khi sử dụng các module mở rộng Thiết bị này hỗ trợ nhiều giao thức truyền thông như Ethernet, ProfileBus, CC-Link, CanOpen và DeviceNet, cho phép kết nối linh hoạt trong các mạng khác nhau FX1N tương thích với các module analog và bộ điều khiển nhiệt độ, đồng thời được trang bị chức năng điều khiển vị trí với 6 bộ đếm tốc độ cao (tối đa 60kHz) và hai bộ phát xung đầu ra với tần số điều khiển lên đến 100kHz.
PLC Mitsubishi FX2N mang lại tất cả các tính năng nổi bật của dòng FX1N, với tốc độ xử lý được cải thiện và thời gian thực hiện lệnh cơ bản chỉ còn 0.08us Thiết bị này lý tưởng cho các ứng dụng điều khiển với từ 16 đến 128 đầu vào ra, và có khả năng mở rộng lên đến 256 đầu vào ra khi cần thiết Hơn nữa, FX2N được trang bị các hàm xử lý PID tự chỉnh, các hàm xử lý số thực, cùng với đồng hồ thời gian thực tích hợp sẵn, mang lại sự tiện lợi và hiệu quả cao trong quản lý và điều khiển.
Dòng sản phẩm mới PLC FX3U là thế hệ thứ ba trong gia đình họ FX, là một PLC dạng nhỏ gọn và thành công của hãng Mitsubishi Electric
Sản phẩm được thiết kế cho thị trường quốc tế với tính năng nổi bật là hệ thống "adapter bus", giúp mở rộng các tính năng đặc biệt và khối truyền thông mạng Hệ thống mới này cho phép khả năng mở rộng tối đa lên đến 10 khối.
Dòng PLC mới này sở hữu tốc độ xử lý mạnh mẽ với thời gian chỉ 0.065 giây cho mỗi lệnh logic và được tích hợp 209 tập lệnh cải tiến liên tục cho việc điều khiển vị trí Nó còn hỗ trợ mở rộng truyền thông qua cổng USB, Ethernet và cổng lập trình RS-422 mini DIN Tính năng mạng mở rộng giúp PLC nâng cao khả năng kết nối tối đa lên đến 384 I/O, bao gồm cả các khối I/O qua mạng.
Hình 2.7 Phân loại loại PLC Mitsubishi
Hình 2.8 Sơ đồ đấu nguồn PLC
PLC Mitsubishi có 3 loại vùng nhớ chính: vùng nhớ chương trình EEPROM, vùng nhớ Bit và vùng nhớ dữ liệu
- Vùng nhớ chương trình: Vùng nhớ chứa chương trình chính của PLC, tham số thiết lập, các chú thích và thanh ghi File
Vùng nhớ Bit bao gồm các thành phần quan trọng như vùng nhớ đầu vào số (X), vùng nhớ đầu ra số (Y), vùng nhớ trung gian (M), vùng nhớ trạng thái (S), vùng nhớ tiếp điểm Timer (T) và vùng nhớ tiếp điểm Counter (C).
- Vùng nhớ dữ liệu: Chứa các thanh ghi dữ liệu (D), giá trị tức thời của Timer (T), giá trị tức thời của Counter (C) và các thanh ghi chỉ số (V, Z)
2.2.6 Một số lệnh thường dùng
Bảng 1: Một số lệnh PLC thường dùng
PLC FX3U-32MR được sử dụng cho các trạm cung cấp, gia công, lưu kho và phân loại, trong khi PLC FX3U-48MR phù hợp cho trạm lắp ráp Đối với trạm vận chuyển, PLC FX3U-48MT là lựa chọn tối ưu.
Bảng 2: Cấu hình cứng và thông số kỹ thuật PLC FX3U-32MR
Bảng 3: Cấu hình cứng và thông số kỹ thuật PLC FX3U-48MT
2.2.7 Phần mềm lập trình GX Works2
GX Works2 là phần mềm tiên tiến dành cho việc cấu hình và lập trình điều khiển FX và Q Series, cho phép kết hợp linh hoạt năm ngôn ngữ lập trình khác nhau, phù hợp với nhiều phong cách lập trình Phần mềm này được thiết kế với tính năng PLC ảo trên máy tính, giúp kiểm tra và hoàn thiện hệ thống trước khi triển khai lên phần cứng thực tế Sau khi tải dự án lên hệ thống thực, GX Works2 cung cấp nhiều chế độ theo dõi, giám sát chức năng và khả năng gỡ lỗi trực tuyến, đảm bảo người dùng có thể kiểm soát tình trạng ứng dụng một cách hiệu quả.
- Bước 1: Click chuột vào biểu tượng GX Works2 trên màn hình desktop
Hình 2.9 Biểu tượng phần mềm GX Works2
- Bước 2: Tiếp theo ta click chuột vào Project sau đó chọn New hoặc click vào biểu tượng new để tạo một project mới
Hình 2.10 Giao diện phần mềm GX Works2
- Bước 3: Ta chọn đúng tên đúng dòng PLC đang lập trình
Hình 2.11 Giao diện chọn dòng PLC phần mềm GX Works2
Sau khi đã chọn tên và dòng CPU chính xác, nhấn OK để hoàn tất quá trình tạo dự án mới, từ đó bạn có thể bắt đầu lập trình cho PLC.
Hình 2.12 Giao diện phần mềm GX Works2
Cách download chương trình xuống CPU:
- Bước 1: Ta phải cài driver cho cáp nạp và xem cáp đang nằm ở COM mấy bằng cách click chuột phải vào Computer -> Properties -> Device Manager -> Ports
- Bước 2: Sau khi đã biết cáp nạp nằm ở COM mấy rồi, ta mở GX Works2, tiến hành cài đặt cổng COM trên GX Works2 như sau
Hình 2.13 Chọn cổng COM kết nối với PLC
- Bước 3: Ta download chương trình xuống CPU như sau: Chọn Write to PLC rồi -> Tích vào chương trình main -> Execute
Hình 2.14 Download chương trình xuống PLC
BÀI TOÁN CÔNG NGHỆ CHO CÁC TRẠM TRONG MÔ HÌNH YL-335B
THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG CÁC TRẠM
Mỗi trạm trong hệ thống hoạt động như một đơn vị độc lập với chức năng riêng biệt, do đó, mỗi trạm được trang bị phần cứng và cấu hình thiết bị riêng.
3.1.1.1 Xy lanh và van điện từ
Xy lanh tác động kép có cấu trúc đơn giản, cung cấp lực tác động ngõ ra vừa đủ và hành trình di chuyển êm ái Thiết bị này sử dụng khí nén tác động lên các pít tông để đạt được độ di chuyển linh hoạt Khi xả khí, nó đi qua một khe nhỏ, dẫn đến lực xả ra nhỏ hơn so với lực đẩy và thời gian xả lâu hơn.
Hình 3.1 Xy lanh tác động kép
Van điện từ: Các xy lạnh được điều khiển bởi van điện từ với 2 vị trí làm việc và 2 cửa xả, tất cả van điện từ đều là van 5/2
Cảm biến làm việc, như cảm biến tiệm cận, xác định đối tượng thông qua việc tiếp cận và cảm ứng các đặc tính của đối tượng, từ đó thực hiện một phản hồi tín hiệu đầu ra.
Cảm biến từ trường, hay còn gọi là công tắc từ, được gắn trên xy lanh và sử dụng vật liệu có từ tính cao như nhôm cứng và thép không gỉ Thân pít tông không có từ tính được lắp đặt với một vòng nam châm vĩnh cửu, tạo ra từ trường để phát hiện vị trí của pít tông trong xy lanh, từ đó xác định hành trình di chuyển của nó.
Hình 3.3 Cảm biến từ trường
Cảm biến tiệm cận điện từ hoạt động dựa trên hiệu ứng dòng điện xoáy, trong đó một vật kim loại đặt trong từ trường xoay chiều sẽ sinh ra dòng điện xoáy Dòng điện này tương tác với từ trường như một hiện tượng vật lý Khi từ trường xoay chiều được tạo ra bởi cuộn dây điện dẫn, dòng điện cảm ứng trong cuộn dây sẽ thay đổi để cân bằng với từ trường dòng xoáy Cảm biến này chủ yếu được sử dụng để phát hiện các vật liệu kim loại.
Hình 3.4 Cảm biến tiệm cận điện từ
Cảm biến quang khuếch tán: dùng để phát hiện sự thiếu hụt phôi hoặc sự hiện diện hoặc không có phôi
Hình 3.5 Cảm biến quang khuếch tán
3.1.2.1 Đèn cảnh báo Đèn cảnh báo màu đỏ, cam và xanh lá cây được lắp đặt trên thiết bị này, được sử dụng làm cảnh báo cho toàn bộ hệ thống
3.1.2.2 Xy lanh và van điện từ
Xy lanh xoay là thiết bị được điều khiển bởi giá đỡ và bánh răng trụ thẳng, cho phép thực hiện chuyển động quay với góc điều chỉnh từ 0-90 độ đến 0-180 độ Thiết bị này có thể được trang bị công tắc từ để phát hiện chuyển động quay tại vị trí tín hiệu, phục vụ cho các cơ chế yêu cầu thay đổi hướng và vị trí.
Xy lanh dẫn hướng: là một tập hợp các xi lanh và thanh dẫn tiêu chuẩn
Xi lanh dẫn hướng nổi bật với độ chính xác cao, mômen xoắn mạnh mẽ, khả năng chịu tải tốt và hoạt động ổn định Đường viền của xi lanh này được thiết kế để điều khiển rô bốt lắp ráp di chuyển theo phương ngang Cấu tạo của xylanh bao gồm một xylanh chuyển động thẳng, kết hợp với các thanh dẫn đôi và các phụ kiện cần thiết khác.
Hình 3.8 Xy lanh dẫn hướng
Trạm sử dụng bốn loại cảm biến chính: cảm biến từ để nhận diện vật liệu kim loại và phi kim, cảm biến từ trường (công tắc từ) cho xylanh, cảm biến quang và cảm biến sợi quang.
Cảm biến sợi quang là thiết bị điều chỉnh linh hoạt với độ phân giải cao và thời gian phản hồi nhanh Chúng hoạt động hiệu quả trong không gian hạn chế và có độ bền cao Cảm biến này bao gồm sợi quang và bộ khuếch đại, mang lại sự ổn định và chính xác trong các ứng dụng khác nhau.
Hình 3.9 Cảm biến sợi quang
3.1.3.1 Xy lanh và van điện từ
Xi lanh dập là loại xi lanh tiết kiệm không gian với kích thước hướng trục hoặc hướng tâm nhỏ hơn so với xi lanh tiêu chuẩn Mô hình này nổi bật với cấu trúc gọn nhẹ, trọng lượng nhẹ và chiếm ít không gian.
Hình 3.10 a) Xylanh dập b) Mặt cắt xylanh dập
Xy lanh kẹp: dùng để kẹp phôi Bộ kẹp khí thường có kiểu ray trượt, kiểu mở điểm tựa và kiểu dẫn động xoay
Van điện từ: sử dụng van điện từ 5/2 để điều khiển xy lanh
Trạm gia công sử dụng ba loại cảm biến chính: cảm biến từ trường (công tắc từ) cho xylanh, cảm biến từ nhận biết vật liệu kim loại và cảm biến quang điện hình trụ để phát hiện vật.
Hình 3.12 Cảm biến trạm gia công
3.1.4 Trạm lưu kho và phân loại sản phẩm
3.1.4.1 Xy lanh và van điện từ
Trạm lưu kho và phân loại sản phẩm sử dụng ba xy lanh tác động hai chiều để đẩy sản phẩm vào các khay phân loại 1, 2 hoặc 3 Hệ thống điều khiển trạng thái của xy lanh được thực hiện thông qua van điện từ 5/2, hoạt động với điện áp một chiều 24VDC.
Trạm lưu kho và phân loại sản phẩm sử dụng bốn loại cảm biến chính: cảm biến từ trường cho xy lanh, cảm biến quang để nhận biết sản phẩm, cảm biến từ để phát hiện vật liệu kim loại, và cảm biến sợi quang nhằm phát hiện sự hiện diện của vật thể.
Hình 3.13 Cảm biến trạm lưu kho và phân loại
Biến tần Mitsubishi E700 là dòng biến tần mạnh mẽ và hiện đại, có đầy đủ chức năng hữu ích, giao diện thân thiện với người dùng
- Ngõ vào: 3 pha 200-240VAC, 50/60 Hz; 1 pha 200-240VAC, 50/60 Hz
- Công suất motor: 0.2kW ; Dòng định mức: 1.5A
- Dải điều chỉnh tốc độ: 0.2-400Hz
- Khả năng chịu quá tải: 150% trong 60s, 200% trong 3s
- Hệ thống làm mát: Self cooling
Encoder tương đối thường được sử dụng trong thực tế do độ chính xác phù hợp với hầu hết yêu cầu công nghệ mà không cần độ chính xác cao Loại encoder này có ba ngõ ra A, B lệch pha nhau 90 độ và pha X để xác định vị trí Trong các trạm phân loại và lưu kho sản phẩm, ngõ vào A và B được sử dụng để tính toán khoảng cách đến các kho Trục của encoder được kết nối trực tiếp với trục băng tải.
CÔNG NGHỆ BÀI TOÁN
3.2.1 Công nghệ bài toán cho toàn mô hình
Khi nhấn nút "SB1" - START trên trạm Master, lệnh run sẽ được thực hiện cho toàn bộ trạm, làm cho tất cả đèn "HL1" sáng lên và đèn tháp chuyển sang màu xanh "Run" Nếu trạm cung cấp đã có phôi ngoài, quá trình chạy tự động sẽ bắt đầu.
Quy trình chạy tự động với các vật không lỗi:
Khi trạm cung cấp nhận được phôi, đèn HL2 sẽ sáng tắt theo chu kỳ 1 giây nếu chưa được cấp phôi Cảm biến "X010" sẽ xác nhận vị trí phôi phi kim, trong khi cảm biến "X012" sẽ xác nhận phôi kim loại Xy lanh giữ phôi sẽ được đẩy ra để giữ phôi trên, cho đến khi đạt hành trình tối đa và công tắc từ "X007" sáng lên Khi đó, xy lanh sẽ tiếp tục đẩy phôi cho đến khi công tắc từ "X006" và cảm biến báo phôi xác nhận phôi đã được đẩy ra.
Khi đèn "X013" sáng lên, xy lanh sẽ được thu về cho đến khi trạm hành trình MIN hoạt động Đèn "X005" sáng lên sẽ reset xy lanh giữ phôi, mở ra để chuẩn bị cấp phôi cho chu trình tiếp theo.
- Đồng thời với quá trình hoạt động của trạm cung cấp thì trạm lắp ráp cũng hoạt động, quy trình hoạt động như sau:
Nếu bàn quay ở bên trái đĩa không có phôi, xy lanh giữ phôi sẽ đẩy ra chạm công tắc từ “X010”, khiến xy lanh đỡ phôi thụt lại Khi chạm công tắc từ “X011” mà PLC vẫn chưa nhận diện có phôi (cảm biến “X021” chưa sáng), xy lanh giữ phôi sẽ thu về để chờ cấp phôi, đồng thời đèn HL2 sẽ sáng và tắt theo chu kỳ 1 giây Nếu PLC báo có phôi, xy lanh xoay sẽ hoạt động cho đến khi chạm công tắc từ “X005”.
Khi "X006" được kích hoạt, chu trình cấp phôi sẽ kết thúc và xy lanh xoay sẽ ngừng hoạt động nếu đĩa bên phải xác nhận có phôi Lưu ý rằng "X023" báo hiệu phôi là phi kim.
“X020”- với phôi là kim loại)
Sau một thời gian chờ, trạm vận chuyển đã cung cấp phôi cho trạm lắp ráp và đã trở về vị trí an toàn Quá trình lắp ráp sẽ bắt đầu, trong đó xy lanh đẩy dọc sẽ di chuyển xuống và khi chạm vào công tắc từ “X015”, xy lanh gắp sẽ thực hiện kẹp.
Khi xy lanh đẩy dọc “X017” đi lên và chạm công tắc từ “X016”, xy lanh đẩy ngang sẽ được kích hoạt để đẩy ra Sau đó, khi xy lanh đẩy dọc chạm công tắc từ “X013”, nó sẽ đi xuống Khi chạm công tắc từ “X015”, xy lanh gắp sẽ nhả kẹp Sau một khoảng thời gian delay nhỏ, xy lanh đẩy dọc sẽ lại đi lên, chạm công tắc từ “X016” để thu hồi xy lanh đẩy ngang Cuối cùng, khi chạm công tắc từ “X014”, chu trình cấp phôi sẽ kết thúc và hệ thống sẽ chờ cho chu trình mới.
Khi trạm cung cấp báo đã có phôi và về vị trí an toàn, trạm vận chuyển sẽ tiến hành lấy phôi Quá trình này bắt đầu khi cánh tay kéo dài ra chạm công tác từ “X010”, làm cho xy lanh kẹp hoạt động Khi chạm công tác từ “X006”, xy lanh đẩy cụm tay kẹp sẽ nâng lên Tiếp theo, khi chạm công tác từ “X014”, xy lanh kéo dài sẽ thu về Cuối cùng, khi chạm công tác từ “X007”, quá trình lấy phôi sẽ kết thúc.
Trong quá trình lấy phôi, nếu trạm lắp giáp chưa hoàn thành công việc hoặc không có phôi phù hợp, trạm vận chuyển sẽ chuyển sang chế độ phôi lỗi Khi trạm lắp giáp hoàn tất và có cùng loại vật liệu, trạm vận chuyển sẽ di chuyển đến vị trí lắp giáp với tốc độ được cài đặt trên HMI Khi đến nơi và cảm biến “X024” báo khay chứa trống, trạm vận chuyển sẽ tiến hành thả phôi Quy trình thả phôi bắt đầu khi cánh tay kéo dài ra chạm công tác từ “X010”, sau đó xy lanh đẩy cụm tay kẹp hạ xuống và khi chạm công tác từ “X013” được kích hoạt, xy lanh kẹp sẽ nhả kẹp.
Một khoảng delay nhỏ sẽ cho phép xy lanh kéo dài thu về và khi chạm công tác từ “X007”, quá trình thả phôi sẽ kết thúc Sau khi hoàn thành lắp ráp, sẽ tiến hành lấy phôi.
Sau khi trạm lắp giáp hoàn tất việc lắp đặt và đã trở về vị trí an toàn, trạm vận chuyển sẽ tiến hành lấy phôi Quy trình lấy phôi tại trạm lắp giáp diễn ra tương tự như quy trình tại trạm cung cấp.
Sau khi hoàn thành việc lấy phôi tại trạm lắp giáp, trạm cung cấp sẽ di chuyển đến vị trí của trạm gia công Khi trạm gia công xác nhận đã sẵn sàng, trạm lắp giáp sẽ tiến hành cấp phôi cho trạm gia công theo quy trình tương tự như tại trạm lắp giáp Nếu trạm gia công chưa chuẩn bị, trạm vận chuyển sẽ tạm dừng lại cho đến khi trạm gia công sẵn sàng hoạt động.
Chu trình hoạt động tại trạm gia công bắt đầu khi trạm vận chuyển cung cấp phôi và cảm biến “X013” sáng lên Sau đó, xy lanh kẹp cố định phôi cho đến khi chạm công tác từ “X005” kích hoạt, khiến xy lanh đẩy kéo phôi vào khu vực gia công Khi chạm công tác từ “X010” được kích hoạt, xy lanh gia công sẽ hạ xuống để thực hiện gia công Tiếp theo, chạm công tác từ “X012” sẽ khiến xy lanh gia công thu về, và chạm công tác từ “X011” sẽ điều khiển xy lanh đẩy trở lại vị trí ban đầu để trạm gia công lấy phôi Cuối cùng, khi chạm công tác từ “X007” được kích hoạt, xy lanh kẹp sẽ mở ra, hoàn thành chu trình và sẵn sàng cho chu trình mới.
Sau khi trạm gia công hoàn tất, trạm vận chuyển sẽ tiến hành lấy phôi với quy trình tương tự như ở trạm cung cấp và trạm lắp giáp Sau khi lấy phôi từ trạm cung cấp, xy lanh xoay sẽ quay 90º để cấp phôi cho trạm phân loại Nếu trạm phân loại chưa sẵn sàng, trạm vận chuyển sẽ dừng lại Ngược lại, nếu trạm phân loại đã sẵn sàng, quá trình cấp phôi và thu về sẽ diễn ra giống như ở trạm gia công Sau khi hoàn tất việc cấp phôi và thu về, xy lanh xoay sẽ quay trở lại vị trí ban đầu và di chuyển về trạm cung cấp, kết thúc một chu trình hoạt động và chuẩn bị cho chu trình tiếp theo.
Trạm phân loại hoạt động khi trạm vận chuyển cấp phôi vào, đồng thời cảm biến “X011” sẽ sáng lên để xác nhận quá trình này Việc đảm bảo trạm vận chuyển ở vị trí an toàn là điều kiện cần thiết cho hoạt động hiệu quả của trạm phân loại.
KẾT LUẬN CHƯƠNG 3
Chương 3 giới thiệu các thiết bị sử dụng trong mỗi trạm và công nghệ của mô hình, giới thiệu lưu đồ thuật toán của các trạm trong mô hình Từ đó đi vào nghiên cứu sâu về mô hình trạm cung cấp, trạm lắp ráp và xây dựng điều khiển giám sát cho trạm.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA TRẠM CUNG CẤP VÀ TRẠM LẮP RÁP
PHÂN TÍCH BÀI TOÁN CÔNG NGHỆ
4.1.1 Các điều khiện ban đầu cho việc vận hành toàn trạm
Khí nén là yếu tố quan trọng trong hoạt động của xylanh khí, yêu cầu nguồn khí nén phải đạt áp suất tối thiểu 0.3 Mpa và lưu lượng không dưới 20 lít/phút Nếu không đáp ứng các tiêu chuẩn này, hiệu suất và độ chính xác của xylanh khí sẽ bị ảnh hưởng, dẫn đến việc làm việc không đạt yêu cầu.
Trạm YL-335B yêu cầu nguồn điện 1 pha xoay chiều với điện áp từ 180-240VAC và tần số 50Hz, có công suất tiêu thụ không vượt quá 500W Việc cung cấp nguồn điện không đúng có thể dẫn đến nguy cơ cháy nổ và hư hỏng toàn bộ thiết bị.
- Khởi động trạm, cấp nguồn khí nén cho trạm, cấp điện và bật tất cả các attomat cấp nguồn cho trạm
Để đảm bảo tất cả các chuyển mạch “SA” chuyển sang chế độ “fulline”, bạn cần ấn và nhả nút “QS” (EMC/RESET) trên trạm vận chuyển (trạm Master) cho tất cả các thiết bị, đưa chúng về vị trí làm việc ban đầu Quá trình này được xác nhận khi đèn “Ready” sáng lên, có thể quan sát trên màn hình HMI Đồng thời, kiểm tra đèn tháp và còi báo lỗi truyền thông; nếu đèn tháp chuyển sang màu vàng “Ready”, điều này cho thấy trạm đã sẵn sàng hoạt động.
Chú ý: Nếu các yếu tố trên không đạt được thì trạm sẽ không hoạt động, hãy tra bảng để tìm ra nguyên nhân và cách khắc phục.
Khi nhấn nút “SB1”- START trên trạm Master, lệnh chạy sẽ được thực hiện cho toàn bộ trạm, khiến tất cả đèn “HL1” sáng lên và đèn tháp chuyển sang màu xanh “Run” Nếu có phôi ngoài tại trạm cung cấp, quá trình sẽ tự động bắt đầu.
- Quy trình chạy tự động với các vật không lỗi:
Khi trạm cung cấp nhận được phôi, đèn HL2 sẽ nhấp nháy nếu phôi chưa được cấp Cảm biến “X010” sẽ xác nhận vị trí phôi phi kim, trong khi cảm biến “X012” sẽ làm điều tương tự với phôi kim loại Xylanh giữ phôi sẽ được đẩy ra để giữ phôi, và khi đạt đến hành trình tối đa, công tác từ “X007” sẽ sáng lên Xylanh sẽ tiếp tục đẩy phôi cho đến khi công tác từ “X006” và cảm biến báo phôi xác nhận phôi đã được đẩy ra hoàn toàn.
Khi đèn "X013" sáng lên, xylanh sẽ được thu về cho đến khi trạm hành trình MIN hoạt động Đồng thời, đèn "X005" sáng lên sẽ reset xylanh giữ phôi, mở ra để chuẩn bị cấp phôi cho chu trình tiếp theo.
+ Đồng thời với quá trình hoạt động của trạm cung cấp thì trạm lắp giáp cũng hoạt động, quy trình hoạt động như sau
Nếu bàn quay bên trái đĩa không có phôi, xylanh giữ phôi sẽ đẩy ra chạm công tác từ “X032”, khiến xylanh đỡ phôi thụt lại Khi chạm công tác từ “X027” mà PLC vẫn không nhận diện phôi (cảm biến “X041” chưa sáng), xylanh giữ phôi sẽ thu về để chờ cấp phôi, đồng thời đèn HL2 sẽ nhấp nháy theo chu kỳ 1 giây Nếu PLC báo có phôi, xylanh xoay sẽ hoạt động cho đến khi chạm công tác từ “X025” hoặc “X026”, kết thúc chu trình cấp phôi Xylanh xoay sẽ không hoạt động nếu đĩa bên phải có phôi (cảm biến “X043” cho phôi phi kim và “X043”, “X040” cho phôi kim loại).
Sau một khoảng thời gian chờ, trạm vận chuyển đã cấp phôi vào vị trí gia công và trở về an toàn Quá trình lắp ráp sẽ bắt đầu khi xylanh đẩy dọc di chuyển xuống, kích hoạt công tắc từ “X035” để xylanh gắp kẹp phôi Khi công tắc từ “X033” được chạm vào, xylanh đẩy dọc sẽ di chuyển lên.
Xylanh đẩy ngang “X036” sẽ hoạt động để đẩy ra, khi chạm công tác từ “X033”, xylanh đẩy dọc sẽ đi xuống và chạm công tác từ “X035”, làm cho xylanh gắp nhả kẹp Sau một khoảng thời gian delay ngắn, xylanh đẩy dọc sẽ đi lên và chạm công tác từ.
“X036” thì xylanh đẩy ngang sẽ thu về, chạm công tác từ “X034” thì kết thúc chu trình cấp phôi, chờ chu trình mới.
THIẾT KẾ THEO PHƯƠNG PHÁP GRAFCET
CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC
Dự án này tập trung vào trạm cấp phôi như một thiết bị độc lập, với tín hiệu chính và trạng thái làm việc được hiển thị thông qua nút nhấn và đèn đến PLC Nút nhấn và module chỉ thị làm việc được kết nối qua công tắc SA, do đó cần được đặt ở cùng một vị trí cho một trạm đơn Yêu cầu điều khiển được nêu rõ dưới đây.
Kết nối nguồn và khí gas, nếu cả hai xy lanh đều thụt vào và ống chứa đủ phôi cho quá trình, đèn HL1 sẽ sáng, cho thấy thiết bị đã sẵn sàng hoạt động Ngược lại, nếu không đạt yêu cầu, đèn HL1 sẽ nhấp nháy với tần số 1Hz.
Khi thiết bị đã sẵn sàng, nhấn nút start để bắt đầu quá trình làm việc; lúc này, đèn HL2 sẽ sáng báo hiệu thiết bị đang hoạt động Trong lần đầu tiên, nếu không có bộ phận nào cần chờ đợi, xy lanh sẽ đẩy phôi ra Sau khi phôi được đẩy ra, nếu không có tín hiệu dừng, phôi sẽ tự động được đẩy xuống để tiếp tục cho các hoạt động kế tiếp.
+ Khi nhấn nút dừng khẩn, hoàn thành 1 chu kỳ nhiệm vụ, mỗi bộ phận công việc ngừng lại và đèn HL2 tắt
Khi không đủ phôi, quá trình làm việc vẫn diễn ra nhưng đèn HL1 sẽ nhấp nháy 1 lần mỗi giây, trong khi đèn HL2 sáng để thông báo "thiết bị đang chạy" Nếu không có phôi nào trong ống, cả hai đèn HL1 và HL2 sẽ nhấp nháy 2 lần mỗi giây Sau khi hoàn thành một chu kỳ, trạm làm việc sẽ dừng lại Để khởi động lại, cần thêm đủ 4 phôi vào ống; nếu không, trạm sẽ không hoạt động trở lại.
4.3.1.2 Sơ đồ đấu dây PLC
Trạm cấp phôi sử dụng PLC FX3U-32MR làm bộ điều khiển chính, với tổng cộng 16 ngõ vào và 16 ngõ ra relay, đáp ứng các tín hiệu I/O và yêu cầu nhiệm vụ Tín hiệu ngõ vào/ra được phân bố trong PLC như thể hiện trong bảng 9.
Bảng 9 Bảng tín hiệu ngõ vào/ra trên PLC trạm cung cấp
4.3.1.3 Sơ đồ đấu nối PLC Mitshubishi
1 Các vị trí ban đầu của mỗi xi lanh trong trạm lắp ráp là: xi-lanh chặn ở trạng thái ngoài, xi lanh giữ ở trạng thái rút lại, và có đủ phôi trụ nhỏ trong ống chứa; xi lanh nâng của cụm nâng ở vị trí nâng và xi lanh dẫn hướng đi ra ở trạng thái thu về, bộ xi lanh kẹp được nhả ra
Sau khi bật nguồn và kết nối khí, nếu các xi lanh đạt yêu cầu vị trí ban đầu và có đủ phôi trụ nhỏ trong ống chứa, đồng thời không có phôi cần lắp trên bàn, đèn báo "Công việc bình thường" HL2 sẽ sáng liên tục, cho thấy thiết bị đã sẵn sàng Ngược lại, nếu không đạt yêu cầu, chỉ báo HL1 sẽ nhấp nháy với tần số 1 Hz.
2 Nếu thiết bị đã sẵn sàng thì hãy nhấn nút khởi động, bộ phận lắp ráp sẽ khởi động và chỉ báo hoạt động thiết bị HL2 luôn sáng Nếu không có phôi trụ nhỏ trong khay bên trái trên bàn xoay thì thao tác bỏ trống được thực hiện nếu có phôi ở khay bên trái và không có phôi ở khay bên phải nó sẽ tiến hành quay bàn quay
3 Nếu có chi tiết hình trụ nhỏ ở khay bên phải trên bàn xoay và phôi cần lắp trên bàn lắp thì thực hiện thao tác của tay máy lắp ráp để nắm phôi hình trụ nhỏ và đưa vào phôi cần lắp
4 Sau khi hoàn thành công việc lắp ráp người thao tác lắp ráp nên quay trở lại vị trí ban đầu và chờ lần lắp ráp tiếp theo
5 Nếu nút dừng được nhấn trong quá trình chạy, cơ cấu cấp phôi phải ngừng cấp phôi ngay lập tức Khi đáp ứng các điều kiện lắp ráp, trạm lắp ráp ngừng hoạt động sau khi hoàn thành việc lắp ráp
6 Khi cảnh báo thiếu phôi xảy ra trong khi vận hành, đèn báo HL1 nhấp nháy ở tần số 1 Hz và đèn HL2 luôn sáng
4.3.2.2 Sơ đồ đấu dây PLC
Trạm lắp ráp sử dụng PLC Mitsubishi FX3U-48MR với 24 đầu vào và 24 đầu ra rơ le, cung cấp nhiều điểm I/O Bảng 10 mô tả sơ đồ hệ thống đầu vào và đầu ra của PLC, giúp phân công rõ ràng các I/O trong hệ thống.
Bảng 10 Bảng tín hiệu ngõ vào/ra trên PLC trạm lắp ráp
4.3.2.3 Sơ đồ đấu nối PLC Mitshubishi
THIẾT KẾ MẠCH LỰC CỦA TRẠM CUNG CẤP VÀ TRẠM LẮP RÁP
4.4.1 Mạch lực trạm cung cấp
4.4.2 Mạch lực trạm lắp ráp
KẾT LUẬN CHƯƠNG 4
Chương 4 nêu cơ sở lý thuyết, làm rõ bài toán công nghệ có trong trạm cung cấp và trạm lắp ráp Ngoài ra, chương 4 còn có các nội dung: thiết kế theo phương pháp grafcet, sơ đồ đấu nối PLC và thiết kế mạch lực.
TRUYỀN THÔNG PLC MITSUBISHI
MẠNG TRUYỀN THÔNG RS485 GIAO THỨC N:N NETWORK 64 1 Giới thiệu truyền thông RS485 giao thức N:N network
5.1.1 Giới thiệu truyền thông RS485 giao thức N:N network
Hình 5.1 Module truyền thông FX3U-485BD
Bảng điều khiển hệ thống kết nối FX3U-485-BD hỗ trợ các cổng giao tiếp RS485 với khoảng cách tối đa lên đến 50m Số lượng trạm trong mạng có thể lên tới 5, với khả năng mở rộng tối đa là 8 trạm.
Hình 5.2 Cấu hình mạng truyền thông N:N network
Giao thức truyền thông N:N có tốc độ baud (BPS) là 38400 BPS
Mạng N:N sử dụng chế độ phát quảng bá trong truyền thông, trong đó mỗi trạm được trang bị một rơle hỗ trợ và thanh ghi dữ liệu đặc biệt để tạo thành vùng liên kết đồng nhất Địa chỉ của mỗi vùng liên kết giữa các trạm là giống nhau, cho phép dữ liệu được gửi đi một cách hiệu quả Tất cả các trạng thái PLC trong mạng sẽ được phản ánh, giúp dữ liệu từ liên kết PLC có thể chia sẻ với tất cả các PLC khác Điều này cho phép dữ liệu từ mọi trạm được cập nhật đồng thời, nâng cao tính đồng bộ và hiệu quả trong quá trình truyền thông.
5.1.2 Cài đặt và kết nối mạng truyền thông N:N
Hình 5.3 Liên kết mạng trong PLC với các trạm
Giữa chân RDA và RDB có điện trở R, trong khi chân kết nối SG được nối với chân điều khiển chương trình Điện trở 100 Ohm được nối đất, và đường kính cáp nằm trong khoảng AWG26 đến AWG16.
Khi các thông số của từng trạm PLC trong mạng được thiết lập và quá trình nối mạng hoàn tất, việc bật nguồn cho mỗi PLC sẽ hiển thị trạng thái đèn chỉ thị SD LED và RD LED trên bảng điều khiển, cho thấy mạng N:N đã được tạo thành Trong mạng truyền thông N:N của dòng PLC FX, mỗi trạm PLC có các thông số mạng và chế độ chạy chương trình riêng biệt.
Bảng 11: Các role hỗ trợ đặc biệt
Trong lỗi CPU, lỗi chương trình hoặc trạng thái dừng đối với mỗi trạm, nó sẽ tạo ra biến đếm số lượng lỗi truyền thông
Từ M8184 đến M8190 là kí hiệu lỗi truyền thông ở trạm tớ, M8184 ứng với trạm tớ số 1…, M8190 ứng với trạm tớ số 7
Thanh ghi M8083 được sử dụng để cài thông số mạng N:N
Bảng 12: Các thanh ghi đặc biệt
D8204 là số lượng lỗi truyền thông từ trạm tớ số 1…D8210 tương ứng với trạm tớ số 7
D8177 là vùng lưu trữ liên kết quan trọng cho mỗi trạm, cần thiết cho trạm chủ Thông tin mạng trao đổi dữ liệu được phân chia thành 3 chế độ, trong đó có chế độ 0.
1, 2 Trong chế độ này, áp dụng cho tất cả các thành phần trạm trong mạng N:N
Bảng 13: Các thành phần bit và word của các trạm ở các chế độ
Trên PLC, khi thiết lập chế độ 2, trạm chủ (trạm số 0) sẽ ghi dữ liệu chuyển đổi mạng vào các thành phần bit từ M1000 đến M1063, trong khi dữ liệu số của mạng sẽ được ghi vào các thành phần word từ D0 đến D7, và các trạm khác cũng thực hiện tương tự.
Thanh ghi đặc biệt D8179 cài đặt thời gian truyền lại, vùng cài đặt từ 0~10 (mặc định là 3), cài đặt này cần thiết với trạm chủ
Thanh ghi đặc biệt D8180 cài đặt giá trị truyền thông, vùng giá trị cài đặt là 5~255 (mặc định là 5).
XÂY DỰNG TRUYỀN THÔNG VỚI CÁC TRẠM
5.2.1.1 Cấu hình cho trạm vận chuyển
Chương trình cấu hình truyền thông cho trạm vận chuyển, khai báo trạm vận chuyển là trạm master (đặt giá trị thanh ghi D8176 là 0
Hình 5.5 Cấu hình truyền thông cho trạm vận chuyển
Các trạm sẽ truyền dữ liệu qua các thành phần bit và word ở chế độ 2
Bảng 14: Thành phần bit và word chế độ 2
5.2.1.2 Cấu hình cho các trạm khác
Khai báo cho 4 trạm còn lại là slave Trạm cung cấp, trạm lắp ráp, trạm gia công, trạm phân loại lần lượt là slave 1, slave 2, slave 3, slave 4
Hình 6.6 Chương trình khai báo trong trạm cung cấp
Hình 6.7 Chương trình khai báo trong trạm lắp ráp
Hình 6.8 Chương trình khai báo trong trạm gia công
Hình 6.9 Chương trình khai báo trong trạm phân loại
5.2.2 Truyền thông giữa các trạm
5.2.2.1 Tín hiệu truyền nhận trong mạng
Trạm vận chuyển truyền tín hiệu đến các trạm:
- Trạm cung cấp: Yêu cầu trạm đẩy phôi ra bên ngoài
- Trạm lắp ráp : Báo cho trạm lắp ráp biết robot kẹp đã đến
- Trạm gia công: Báo cho trạm gia công biết robot kẹp đã đến và yêu cầu gia công phôi khi nhận được phôi
Trạm phân loại cần được thông báo khi robot kẹp đã đến nơi, đồng thời cần cung cấp thông tin về thuộc tính của phôi, bao gồm kim loại, phi kim hoặc phôi lỗi Sau khi nhận được phôi, trạm sẽ tiến hành thực hiện các công việc cần thiết.
- Ngoài ra khi trên trạm vận chuyển ấn Start sẽ run cho toàn trạm
Trạm vận chuyển nhận tín hiệu của các trạm gửi về:
Trạm cung cấp cần thông báo cho trạm vận chuyển về tình trạng của phôi, bao gồm việc có còn phôi hay không Nếu vẫn còn phôi, sau khi hoàn thành nhiệm vụ, trạm sẽ thông báo đã hoàn thành công việc.
- Trạm lắp ráp: tương tự giống trạm cung cấp, nhưng thêm một cái là báo cho trạm vận chuyển biết vị trí thả phôi đang trống hay có vật
- Trạm gia công: Báo cho trạm vận chuyển biết có phôi tại vị trí thả hay chưa, khi gia công xong phôi thì sẽ báo đã hoàn thành
- Trạm phân loại: Báo đã sẵn sàng làm việc cho trạm vận chuyển biết
5.2.2.2 Truyền thông giữa trạm vận chuyển với trạm cung cấp Để làm rõ hơn quá trình truyền nhận dữ liệu giữa các trạm, em sẽ miêu tả cách thức truyền thông giữa trạm vận chuyển và trạm cung cấp, còn những trạm còn lại tương tự
Qúa trình làm việc của master với slave 1 như sau:
- Giả sử Robot kẹp đã ở vị trí slave 1, master sẽ gửi tín hiệu sang cho slave 1 yêu cầu đưa phôi ra ngoài
Hình 5.10 Chương trình master yêu cầu phôi từ slave 1
+ Slave 1 sẽ nhận tín hiệu M1010 này từ master và bắt đầu làm việc
Hình 5.11 Chương trình slave 1 nhận tín hiệu từ master
Quá trình làm việc của slave 1 bắt đầu khi phôi được cấp, xy lanh giữ phôi sẽ đẩy ra để giữ phôi ở vị trí trên Khi đạt đến trạm hành trình max, công tắc từ “X007” sẽ sáng lên Tiếp theo, xy lanh sẽ đẩy phôi ra cho đến khi công tắc từ “X006” và cảm biến “X013” báo hiệu phôi đã được đẩy ra Sau đó, xy lanh sẽ thu về đến trạm hành trình MIN, khi đó công tắc từ “X005” sáng lên, reset xy lanh giữ phôi và gửi tín hiệu hoàn thành cho master, chờ cấp phôi cho chu trình tiếp theo.
Hình 5.12 Chương trình slave 1 truyền sang master
+ M1071 sẽ báo cho master biết slave 1 đã hoàn thành Ngoài ra M1072 báo phi kim, M1073 báo kim loại
Hình 5.13 Chương trình master nhận từ slave 1
- Sau khi slave 1 báo đã hoàn thành thì master sẽ vào lấy phôi và thực hiện công đoạn tiếp theo đến các trạm khác
Chương 5 giới thiệu về truyền thông RS485 giao thức N:N network, kết nối mạng truyền thông N:N và truyền thông giữa các trạm trong mô hình.