Máy hàn dây đồng động cơ quạt tự động dùng PLC s7 1200

TỔNG QUAN 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

MỤC TIÊU

Tìm hiểu các công nghệ xoắn và hàn dây đồng động cơ quạt thủ công trong các nhà máy, xí nghiệp hiện nay

Xây dựng mô hình phần cứng nhằm mô phỏng các thông số liên quan đến quá trình hàn và xoắn dây đồng của động cơ quạt, dựa trên việc nghiên cứu thực tế.

Thiết kế chương trình cho PLC S7-1200 để điều khiển mô hình phần cứng.

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

 NỘI DUNG 1: Tìm hiểu nhu cầu thị trường

 NỘI DUNG 2: Thiết kế hệ thống điều khiển

 NỘI DUNG 3: Thiết kế và thi công phần cơ khí

 NỘI DUNG 4: Lập trình điều khiển các động cơ theo trình tự hợp lý

 NỘI DUNG 5: Thử nghiệm và điều chỉnh phần cứng cũng như chương trình để mô hình được tối ưu

 NỘI DUNG 6: Viết báo cáo thực hiện.

GIỚI HẠN

Vì thời gian thực hiện đề tài và lượng kiến thức được truyền đạt có hạn nên đề tài có một số giới hạn:

Kích thước của mô hình máy hàn dây tự động dùng PLC S7-1200: dài 90cm, rộng 55cm, cao 60cm

 Sử dụng 2 cảm biến quang

 Sử dụng 4 cảm biến từ

 Số lượng động cơ bước: 3 cái

 Số lượng module TB6560: 3 cái

 Nguồn gồm: Một nguồn Adapter 19V, 3.42A Một nguồn tổ ong 24V, 5A

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 3

 Bộ điều khiển: 3 nút nhấn đơn, 1 nút E-stop, 1 đèn báo nguồn tổng.

BỐ CỤC

Chương này trình bày đặt vấn đề dẫn nhập lý do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung nghiên cứu, các giới hạn và bố cục đồ án

 Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết

Chương này trình bày quy trình hoạt động của máy hàn dây tự động sử dụng PLC S7-1200, bao gồm các thành phần chính như động cơ bước, module điều khiển động cơ TB6560, van đảo chiều khí nén, và trạm hàn Hakko 907 Bên cạnh đó, cũng sẽ cung cấp tổng quan về PLC S7-1200 và bộ lập trình PLC S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC.

 Chương 3: Tính Toán Và Thiết Kế

Xây dựng mô hình phần cứng cho việc xoắn dây rồi sau đó hàn dây tự động

Thiết kế sơ đồ khối cho hệ thống điện điều khiển và lựa chọn các thiết bị phù hợp với mô hình

 Chương 4: Thi Công Hệ Thống

Trong chương này, chúng ta sẽ thi công các phần điều khiển và mạch động lực, đồng thời thiết lập phần cứng cho mô hình hệ thống đề tài Qua đó, chúng ta sẽ xây dựng lưu đồ giải thuật nhằm viết chương trình điều khiển cho hệ thống một cách hiệu quả.

Khi đã xây dựng được mô hình và chương trình điều khiển cho hệ thống, cần thực hiện các bước để đảm bảo mô hình hoạt động hiệu quả Tiếp theo, hướng dẫn các thao tác để cải thiện khả năng hoạt động của mô hình là rất quan trọng.

 Chương 5: Kết Quả, Nhận Xét và Đánh Giá

Chương này tổng hợp kết quả thiết bị, đánh giá các yêu cầu đã đạt được và chưa đạt được từ cả phần cứng lẫn phần mềm Đồng thời, bài viết sẽ phân tích nguyên nhân dẫn đến những yêu cầu chưa được thực hiện.

Bộ môn Điện tử Công nghiệp - Y sinh yêu cầu tiến hành nhận xét kết quả thực hiện đồ án, so sánh giữa kết quả thực tế và lý thuyết để có những cách khắc phục hiệu quả.

 Chương 6: Kết Luận và Hướng Phát Triển

Kết luận về những thành tựu đạt được trong quá trình thực hiện đồ án là rất quan trọng Bên cạnh đó, việc đề xuất các hướng phát triển khả thi cho đề tài sẽ giúp ứng dụng hiệu quả hơn trong thực tế, từ đó nâng cao giá trị và tính khả thi của dự án.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

QUY TRÌNH HOẠT ĐỘNG CỦA THIẾT BỊ

Đầu tiên nhận vật đã được sắp xếp dây từ công đoạn trước Thiết bị hoạt động trên

Công đoạn xoắn dây bắt đầu khi băng tải được kích hoạt bởi motor đầu tiên, đưa vật đến vị trí cụm xoắn dây Tại đây, quá trình kẹp và xoắn diễn ra tuần tự theo từng cặp dây nhờ vào hoạt động của xy lanh và motor thứ hai Sau khi hoàn tất quá trình kẹp và xoắn, vật sẽ được chuyển đến quy trình tiếp theo.

Công đoạn hàn chì diễn ra theo từng cặp dây, tương tự như quy trình đầu tiên, với việc nâng hạ thanh hàn nhờ vào xy lanh Chì được cấp ra dựa trên thông số cài đặt từ motor thứ ba, trong khi nhiệt độ hoạt động của thanh hàn được điều khiển bởi trạm hàn Hakko 907 Quy trình sản xuất hoàn tất khi trạm hàn thực hiện hàn xong năm cặp dây trên một vật và sau đó chuyển sang công đoạn tiếp theo.

Máy hàn dây đồng động cơ quạt tự động sử dụng PLC S7-1200 với CPU 1214C DC/DC/DC, lấy xung dương từ ngõ ra của PLC khi có tín hiệu từ ngõ vào Thiết bị này cung cấp tín hiệu cho module TB6560, điều khiển động cơ bước thực hiện quy trình xoắn dây và chuyển sang chế độ hàn dây tự động.

2.1.1 Mô Tả Kỹ Thuật Xoắn Dây

Hành động xoắn hai đầu của một vật ngược chiều nhau hoặc làm cho hai vật vắt chéo lại với nhau giúp tăng cường độ cứng cáp và bền chặt cho các vật liệu hình sợi như dây, sắt, thép Kỹ thuật này thường được áp dụng trong công nghiệp và xây dựng nhằm tạo ra độ bền vững cho các vật liệu kỹ thuật.

Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Hình 2 1: Dây đã được xoắn

2.1.2 Mô Tả Kỹ Thuật Hàn Dây

Mỏ hàn là dụng cụ quan trọng để nung chảy chì hàn, giúp kết nối chắc chắn các linh kiện với bảng mạch hoặc với nhau Đế mỏ hàn giữ mỏ hàn khi không sử dụng, giúp bảo vệ an toàn cho người dùng và các vật dụng xung quanh do mỏ hàn rất nóng Ngoài ra, đế mỏ hàn còn là nơi chứa nhựa thông, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình hàn mạch.

 Trình tự thực hiện sử dụng mỏ hàn để hàn linh kiện:

 Chấm mỏ hàn vào nhựa thông để rửa sạch mỏ hàn, giúp việc hàn mạch dễ dàng hơn

 Cho mỏ hàn tiếp xúc với mối hàn để truyền nhiệt

 Cho chì hàn vào mối hàn, chì hàn sẽ chảy đều khắp mối hàn

 Đồng thời rút chì hàn và mỏ hàn ra khỏi mối hàn

 Kiểm tra lại mối hàn: Mối hàn phải chắc chắn, mối hàn ít hao chì, mối hàn bóng đẹp

Hình 2 2: Dụng cụ hàn chì

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Trong dự án này, nhóm sẽ tiến hành thi công mô hình máy hàn dây tự động Đầu tiên, chúng tôi sẽ xây dựng phần cứng cho hệ thống xoắn dây Sau đó, băng tải xích sẽ vận chuyển các mối nối dây đã được xoắn đến vị trí xác định để thực hiện quá trình hàn dây tự động.

Về mô hình phần điều khiển sẽ sử dụng bộ lập trình PLC S7-1200 để thực hiện việc điều khiển mô hình, cùng với các thiết bị như:

 Thiết bị đầu vào: Nút nhấn, cảm biến

 Thiết bị đầu ra: Động cơ bước, băng tải xích, module TB6560, van đảo chiều khí nén, xy lanh khí nén, đèn báo

 Thiết bị điêu khiển trung tâm: PLC S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC

2.2.1 Cảm Biến a Cảm Biến Quang

Cảm biến quang điện (Photoelectric Sensor, PES) là thiết bị được cấu thành từ các linh kiện quang điện, hoạt động dựa trên nguyên lý thay đổi tính chất khi có ánh sáng chiếu vào bề mặt Khi ánh sáng thích hợp tác động, tín hiệu quang sẽ được chuyển đổi thành tín hiệu điện thông qua hiện tượng phát xạ điện tử ở cực catot (Cathode).

 Hiện nay, có các loại cảm biến quang như:

 Cảm biến quang thu phát

 Cảm biến quang phản xạ gương

 Cảm biến quang khuếch tán

 Công dụng và vai trò của cảm biến quang

Cảm biến quang chủ yếu được sử dụng để phát hiện nhiều loại vật thể khác nhau, như nhận diện chai nhựa trên băng chuyền hoặc kiểm tra xem tay robot đã gắp linh kiện ô tô để lắp đặt hay chưa.

Cảm biến quang là một thành phần thiết yếu trong ngành công nghiệp tự động hóa, vì chúng giúp nâng cao hiệu quả và độ chính xác của quy trình Nếu thiếu cảm biến quang, việc tự động hóa sẽ trở nên khó khăn, tương tự như làm việc mà không có khả năng quan sát.

 Điểm mạnh của cảm biến quang:

 Không tiếp xúc với vật thể cần phát hiện

 Có thể phát hiện vật từ khoảng cách xa

 Không bị hao mòn/có tuổi thọ cao

 Có thời gian đáp ứng nhanh (ví dụ 1 ms)

 Có thể phát hiện mọi loại vật thể/vật chất

 Cấu trúc thiết kế: Cấu trúc của cảm biến quang khá đơn giản, bao gồm 3 thành phần chính:

Ngày nay, cảm biến quang chủ yếu sử dụng đèn bán dẫn LED (Light Emitting Diode) để phát ra ánh sáng theo dạng xung Nhịp điệu xung này giúp cảm biến phân biệt rõ ràng giữa ánh sáng phát ra từ cảm biến và ánh sáng từ các nguồn khác như ánh nắng mặt trời hay ánh sáng nhân tạo trong phòng Các loại LED phổ biến bao gồm LED đỏ, LED hồng ngoại và LED laser, bên cạnh đó còn có các dòng cảm biến đặc biệt sử dụng LED trắng hoặc xanh lá, cũng như LED vàng.

Bộ thu sáng thường là một phototransistor, có chức năng cảm nhận ánh sáng và chuyển đổi thành tín hiệu điện tỉ lệ Hiện nay, nhiều cảm biến quang sử dụng mạch ứng dụng tích hợp chuyên dụng ASIC, tích hợp toàn bộ bộ phận quang, khuếch đại, mạch xử lý và chức năng vào một vi mạch Bộ phận thu có khả năng nhận ánh sáng trực tiếp từ bộ phát trong trường hợp thu-phát, hoặc ánh sáng phản xạ từ vật bị phát hiện trong trường hợp phản xạ khuếch tán.

 Mạch xử lý tín hiệu ra

Mạch đầu ra chuyển tín hiệu tỉ lệ từ tranzito quang thành tín hiệu ON/OFF được khuếch đại, kích hoạt khi ánh sáng thu được vượt ngưỡng xác định Một số cảm biến thế hệ trước vẫn tích hợp mạch nguồn và sử dụng tiếp điểm rơ-le làm tín hiệu ra.

Bộ môn Điện tử Công nghiệp - Y sinh hiện nay chủ yếu sử dụng các loại cảm biến với tín hiệu ra bán dẫn (PNP/NPN) Ngoài ra, một số cảm biến quang còn cung cấp tín hiệu tỉ lệ ra, phục vụ cho các ứng dụng đo đếm.

Cảm biến quang Omron có hai loại đèn báo: đèn xanh báo mức ổn định và đèn vàng cam/đỏ báo tín hiệu đầu ra Đèn LED xanh cho biết cảm biến đang ở trạng thái phát hiện ổn định, giúp dễ dàng cài đặt và điều chỉnh Trong khi đó, đèn vàng cam hoặc đỏ bật lên khi có vật thể được phát hiện, cho thấy tín hiệu đầu ra Sản phẩm sử dụng cảm biến quang E3C-DS10T và bộ khuếch đại quang điện E3C-JC4P, với thiết kế đơn giản và khả năng hoạt động hiệu quả trong môi trường nhiều bụi.

Công tắc chuyển Light-On/Dark-On: Công tắc L-On/D-On thay đổi tình trạng đầu ra cảm biến

Chỉnh ngưỡng là quá trình điều chỉnh mức ánh sáng tối thiểu cần thiết để kích hoạt đầu ra của cảm biến thông qua biến trở vặn vít Khi ánh sáng đạt hoặc vượt ngưỡng đã cài đặt, tín hiệu sẽ được xuất ra Việc thay đổi ngưỡng có thể làm tăng hoặc giảm khoảng cách phát hiện, đồng thời giúp cảm biến nhạy hơn, cho phép phát hiện các vật thể nhỏ hơn hoặc trong điều kiện ánh sáng mờ Nhiều cảm biến còn tích hợp nút đặt ngưỡng (teach) để tối ưu hóa ngưỡng cho từng ứng dụng cụ thể.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 10 b Cảm Biến Từ

Cảm biến từ là một thiết bị nhận biết đối tượng là vật thể kim loại

Nguyên lý hoạt động của cảm biến từ:

Khi nhận được nguồn điện, cuộn dây của cảm biến từ sẽ tạo ra một trường điện từ phát ra từ bề mặt cảm biến Trường điện từ này có sự khác biệt về biên dạng và kích thước, phụ thuộc vào đường kính của cảm biến cũng như việc cảm biến có được bọc giáp hay không.

Cảm biến từ có đường kính lớn tạo ra trường điện từ mạnh hơn Khi vật thể kim loại tiến gần, nó xâm nhập vào vùng trường điện từ, gây ra dòng điện xoáy trên bề mặt vật thể Nếu vật thể lại gần hơn, dòng điện xoáy tăng, làm giảm biên độ trường điện từ Khi biên độ này giảm đến mức nhất định, cảm biến sẽ kích hoạt và thông báo đã phát hiện mục tiêu Bài viết đề cập đến hai loại cảm biến từ: Mindman RCE và SMC D-A80.

 Điện áp làm việc: thông thường là 24VDC, có loại dùng 5VDC

 Trạng thái của tiếp điểm: NC hoặc NO

 Loại này là công tắc có 2 cực thường mở hoặc thường đóng

 Khi có từ tính nó sẽ thông nhau đối với loại thường mở

 Đối với loại thường đóng lúc đầu nó thông nhau khi có từ tính sẽ hở 2 đầu dây ra

 Đấu nối tiếp vào mạch như công tắc bật đèn (công suất nhỏ) hoặc đấu vào PLC để nhận biết vị trí xy lanh

2.2.2 Động Cơ Bước a Giới thiệu về động cơ bước Động cơ bước thực chất là một động cơ đồng bộ dùng để biến đổi các tín hiệu điều khiển dưới dạng các xung điện rời rạc kế tiếp nhau thành các chuyển động góc quay hoặc các chuyển động của rotor và có khả năng cố định rotor vào những vị trí cần thiết Động cơ bước làm việc được là nhờ có bộ chuyển mạch điện tử đưa các tín hiệu điều khiển vào stato theo một thứ tự và một tần số nhất định Tổng số góc quay của rotor tương ứng với số lần chuyển mạch, cũng như chiều quay và tốc độ quay của rotor, phụ thuộc vào thứ tự chuyển đổi và tần số chuyển đổi Khi một xung điện áp đặt vào cuộn dây stato (phần ứng) của động cơ bước thì rotor (phần cảm) của động cơ sẽ quay đi một góc nhất định, góc ấy là một bước quay của động cơ Khi các xung điện áp đặt vào các cuộn dây phần ứng thay đổi liên tục thì rotor sẽ quay liên tục (nhưng thực chất chuyển động đó vẫn là theo các bước rời rạc) b Phân loại động cơ bước Động cơ bước có thể được phân loại dựa theo cấu trúc hoặc cách xoắn các cuộn dây trên stator

 Dựa theo cấu trúc rotor, động cơ bước được chia thành 3 loại:

 Động cơ bước từ trở biến thiên

 Động cơ bước nam châm vĩnh cửu

 Dựa theo cách xoắn dây trên stator, động cơ bước được chia thành 2 loại:

 Động cơ bước đơn cực

 Động cơ bước lưỡng cực

 Động cơ bước từ trở biến thiên

Động cơ bước từ trở biến thiên sử dụng rotor bằng thép mềm, hoạt động khi các răng trên rotor bị hút bởi các răng điện từ trên stator, tương tự như cuộn solenoid Rotor bằng thép có quán tính nhỏ, cho phép phản ứng nhanh hơn Tuy nhiên, do rotor không có từ tính, nên không có lực từ dư khi động cơ không được cấp điện, cho phép rotor quay tự do Góc bước phổ biến của động cơ này thường là 7,5o hoặc 15o.

Hình 2 5: Động cơ bước từ trở

 Động cơ bước nam châm vĩnh cửu

Động cơ bước nam châm vĩnh cửu được trang bị rotor nam châm vĩnh cửu, giúp duy trì mômen ngay cả khi không có nguồn điện Mỗi răng của nam châm vĩnh cửu được sắp xếp theo trục, với các cực nam và bắc luân phiên thay đổi.

Hình 2 6: Động cơ bước nam châm vĩnh cửu

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ

GIỚI THIỆU

Chương này sẽ tập trung vào việc tính toán và thiết kế các khối cho hệ thống, dựa trên yêu cầu của đề tài Từ đó, chúng tôi sẽ thực hiện tính toán và lựa chọn các thiết bị phù hợp, cũng như thiết kế các bản vẽ cho hệ thống.

Bài viết này trình bày các chức năng và đặc tính của thiết bị trong mô hình đề tài, đồng thời thiết kế mô hình phần cơ khí và giao diện giám sát, điều khiển hệ thống qua SCADA.

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG

3.2.1 Thiết Kế Sơ Đồ Khối Hệ Thống

Hình 3 1: Sơ đồ khối của hệ thống

Khối xử lý trung tâm đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển toàn bộ hoạt động của hệ thống theo chương trình đã được cài đặt Nó nhận tín hiệu từ các cảm biến và nút nhấn, sau đó xử lý thông tin và gửi tín hiệu điều khiển đến khối cơ cấu chấp hành.

Khối xử lý trung tâm

Khối điều khiển giám sát

Cơ cấu chấp hành Khối điều khiển

Khối cảm biến: Dùng để chuyển đại lượng không điện thành đại lượng điện và gửi về khối xử lý trung tâm để xử lý

Khối điều khiển giám sát: Thực hiện việc truyền và nhận dữ liệu từ bộ xử lý trung tâm và gửi qua Scada để điều khiển và giám sát

Khối điều khiển: Dùng để đưa tín hiệu từ bên ngoài vào khối xử lý trung tâm

Khối cơ cấu chấp hành nhận tín hiệu từ bộ xử lý trung tâm và điều khiển các thiết bị ngõ ra theo yêu cầu của hệ thống.

Khối nguồn: Thực hiện chức năng cung cấp nguồn để các thiết bị trong hệ thống hoạt động

3.2.2 Tính Toán Và Thiết Kế Mạch a Thiết kế khối xử lý trung tâm

Sau quá trình tìm hiểu về thiết bị điều khiển cho hệ thống xử lý trung tâm, nhóm thực hiện đã quyết định chọn PLC S7-1200 của Siemens làm bộ xử lý chính Với cấu hình xử lý nhanh và khả năng tích hợp truyền thông dữ liệu qua Ethernet, nhóm đã lựa chọn CPU 1214C DC/DC/DC, mã sản phẩm 6ES7214-1AG40-0XB0 Dưới đây là một số thông số cơ bản của CPU này.

 Dung lượng bộ nhớ trong: 100 KB

 Tích hợp thẻ nhớ 4MB

 Số ngõ vào: 14 DI 24 VDC

 Số ngõ ra 10 DO transistor 0.5A tích hợp ngõ vào analog 2 AI (0 ~ 10VDC)

 Truyền thông máy tính cổng Ethernet

Chương 3 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ

 Sử dụng phần mềm lập trình Simatic Step 7 (Tia Portal) V13 SP1

Hình 3 2: PLC S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC

 Ưu điểm lựa chọn Đã được trang bị kiến thức cơ bản về PLC S7-1200 ở trường lớp

Số input trong mô hình sử dụng 9 ngõ, output 9 ngõ phù hợp với số ngõ input/out trên PLC

Có tích hợp bộ đếm xung tốc độ cao, thích hợp cho việc điều khiển step motor trong mô hình

PLC đơn giản, dễ sử dụng, độ bền cao

Phần mềm lập trình trực quan, giúp dễ dàng trong việc viết chương tình điều khiển b Thiết kế khối cảm biến

Trong nghiên cứu này, khối cảm biến sẽ truyền tín hiệu từ môi trường bên ngoài vào CPU để xử lý Sau khi khảo sát nhiều loại cảm biến quang, nhóm đã quyết định sử dụng hai cảm biến quang E3C-DS10T kết hợp với bộ điều khiển Omron E3C-JC4P nhằm phát hiện cuộn dây tại vị trí xoắn và vị trí hàn dây tự động Lựa chọn này dựa trên ưu điểm dễ dàng lắp đặt, khả năng phát hiện vật thể trong môi trường nhiều bụi, độ chính xác cao trong việc xác định vị trí và độ tin cậy vượt trội.

 Loại phát hiện: khuếch tán

 Phạm vi phát hiện: 100mm

 Khối kết nối: cáp có dây

 Công nghệ quang học: Led

 Dãy nhiệt độ hoạt động: -25 o C đến 75 o C

Hình 3 3: Cảm biến quang E3C-DS10T

Bộ khuếch đại quang điện E3C-JC4P

Bộ khuếch đại quang điện Omron E3C-JC4P nổi bật với tính năng cài đặt cảm biến đơn giản, dễ sử dụng và dễ thay thế Ứng dụng của sản phẩm này bao gồm phát hiện buồng thang nâng, phát hiện gói hàng ngoài giá để hàng, phát hiện khay trong dây chuyền chế biến rau quả, và phát hiện phôi trong máy chế biến gỗ.

Hình 3 4: Bộ khuếch đại quang điện E3C-JC4P

Bảng 3 1: Thông số kỹ thuật Bộ khuếch đại quang điện E3C-JC4P

Loại Thu - phát, phản xạ khuếch tán

Nguồn cấp 12 to 24 VDC±10%, ripple (p-p): 1 V max

Chế độ hoạt động Light-ON/Dark-ON

Ngõ ra Ngõ ra collector hở NPN/PNP: điện áp lớn nhất

24VDC, dòng tải 100mA Chỉ thị hoạt động Đèn led xanh (chỉ thị nguồn, sự ổn định)

Thời gian đáp ứng 1ms max Điều chỉnh độ nhạy Vít chỉnh

Chức năng bảo vệ Nối ngược cực, ngắn mạch ngõ ra, ảnh hưởng nhiễu lẫn nhau Kiểu đấu nối Cáp chuẩn dài 2m

Phụ kiện Giá đỡ, tuốc nơ vít điều chỉnh, nhãn cảnh báo, hướng dẫn sử dụng

Mô hình sử dụng cảm biến từ Mindman RCE và SMC D-A80 để nhận biết hành trình của xy lanh khí nén, cho phép hoạt động hiệu quả trong môi trường khắc nghiệt.

Hình 3 6: Cảm biến Mindman RCE

BLUE (BLACK) NGÕ VÀO PLC

Hình 3 7: Sơ đồ đấu nối cảm biến từ

Với cảm biến từ cấp nguồn 24VDC vào dây nâu hoặc đôi khi là dây trắng của cảm biến Đầu còn lại kết nối với ngõ vào của PLC

Loại này là công tắc có 2 cực thường mở hoặc thường đóng

Khi có từ tính, loại công tắc thường mở sẽ dẫn điện, trong khi loại công tắc thường đóng sẽ dẫn điện ban đầu nhưng sau đó sẽ hở hai đầu dây ra khi có từ tính.

 Chuẩn CE marking đối với SMC D-A80 Mindman RCE hoạt động ở nhiệt độ -10°C => 70°C

 Cảm biến sử dụng phổ biến, dễ tìm kiếm trên thị trường

 Đơn giản dễ sử dụng, giá thành khá hợp lý

 Độ bền cao trong môi trường công nghiệp

 Độ phát hiện đáng tin cậy, ít chập chờ mất tín hiệu, phát hiện vật chính xác

Cảm biến quang đi kèm với bộ điều khiển mang lại sự tiện lợi cho nhiều ứng dụng khác nhau, cho phép người dùng dễ dàng điều chỉnh theo nhu cầu Thiết kế của khối điều khiển cũng được tối ưu hóa để nâng cao hiệu suất sử dụng.

 Kết nối với ngõ vào PLC Ở phần kết nối phần cứng cần lưu ý một số điểm sau:

Ngõ vào đấu kiểu cấp dòng (Sourcing) kết nối chân M của INPUT với nguồn dương +24VDC Khi nhấn nút, dòng điện sẽ từ nguồn +24VDC đi vào chân COM, tiếp tục chạy vào PLC, rồi ra INPUT và qua nút nhấn xuống GND Do đó, với ngõ vào loại cấp dòng, dòng điện sẽ từ PLC đi ra thiết bị.

Khi sử dụng sensor quang, chúng ta nên chọn loại NPN, trong khi sensor từ hai dây cần kết nối chân dương vào nguồn 0V và chân còn lại vào INPUT của PLC Đối với ngõ ra cấp dòng, chân M sẽ được nối với nguồn dương, dòng sẽ chạy từ chân cực dương nguồn vào chân COM của PLC, sau đó từ PLC dẫn ra thiết bị ngõ ra như relay, contactor, đèn, và cuối cùng xuống chân âm nguồn.

 Sơ đồ mạch điều khiển

PLC S7 - 1200 CPU 1214C DC/DC/DC DI14,DQ10,AI2

ON OFF RS LS 3 LS 4 LS 5 LS 6 Đ1 Đ2 Đ3

Hình 3 8: Sơ đồ đấu nối phần cứng cho toàn mô hình

Hình 3 9: Sơ đồ đấu nối Cảm biến Omron E3C-JC4P

TB 6560 EN- EN+ CW- CW+ CLK- CLK+

Hình 3 10: Sơ đồ đấu nối Step motor với Driver TB6560

Cảm biến Omron E3C-JC4P cung cấp tín hiệu ngõ ra 100mA và hoạt động với nguồn cấp 24VDC Trong cấu trúc dây, dây màu nâu (brown) là dây cấp nguồn +24 VDC, dây màu xanh (blue) kết nối với 0V, trong khi dây màu đen (black) được sử dụng làm dây tín hiệu kết nối vào ngõ vào của PLC để truyền tải thông tin xử lý.

Hình 3 11: Sơ đồ đấu nối xy lanh

Bảng 3 2: Địa chỉ Input/Output kết nối phần cứng mô hình

STT Địa chỉ Kí Hiệu Mô Tả

1 I0.0 ON Nút nhấn khởi động hệ thống

2 I0.1 OFF Nút nhần ngừng hệ thống

3 I0.2 RS Nút nhấn Reset hệ thống

6 I0.5 LS3 Cảm biến từ Mindman RCE1

7 I0.6 LS4 Cảm biến từ Mindman RCE2

8 I0.7 LS5 Cảm biến từ SMC D-A80 thứ 1

9 I1.0 LS6 Cảm biến từ SMC D-A80 thứ 2

10 Q0.3 V1 Van điều khiển xy lanh tịnh tiến tới lùi cụm xoắn dây

11 Q0.4 V2 Van điều khiển xy lanh kẹp giữ dây để xoắn

12 Q0.5 V3 Van điều khiển xy lanh nâng hạ thanh hàn

13 Q0.6 Đ1 Đèn báo chế độ hoạt động ON

14 Q0.7 Đ2 Đèn báo chế độ hoạt động OFF

15 Q1.0 Đ3 Đèn báo chế độ hoạt động RESET

Thiết kế giao diện Scada

Từ màn hình thiết kế giao diện Scada ta chọn các công cụ phù hợp cho đề tài

Hình 3 12: Các công cụ hỗ trợ thiết kế giao diện Scada Bảng 3 3: Chức năng một số công cụ cơ bản sử dụng trong đề tài

Số thứ tự Hình ảnh Tính năng cơ bản

1 Đèn báo cho các trạng thái hoạt động hệ thống

2 Đèn báo hoạt động cho trạng thái Sesnor

3 Nhập, hiển thị giá trị cài đặt cho hệ thống

5 Dùng để ghi chữ, chú thích bằng chữ cho các thiết bị

6 Dùng để chọn chế độ cài đặt hoặc chạy theo mặc định

7 Hình ảnh có sẵn từ thư viện: motor, sensor,…

Sau khi hoàn tất thiết kế màn hình điều khiển cho hệ thống SCADA, bước tiếp theo là gán Tag cho các công cụ đã được thiết kế Cuối cùng, tiến hành kết nối các Tag này với PLC và hệ thống SCADA để đảm bảo hoạt động đồng bộ và hiệu quả.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 49 d Thiết kế khối cơ cấu chấp hành

Tính toán thiết kế phần điện

Nguồn cung cấp cho PLC S7-1200 24V với dòng điện tiêu thụ của CPU 1214 DC/DC/DC là 1,5A

Hệ thống đèn báo 24VDC với 3 bóng đèn công suất mỗi đèn là 0,48W nên dòng qua mỗi bóng là:

Như vậy với 3 đèn báo sẽ có dòng tổng cộng là:

Van điện từ khí nén sử dụng cuộn dây 24VDC với công suất 3W khi đó dòng điện chạy qua cuộn dây có giá trị là:

Trong hệ thống sử dụng 3 van nên tống dòng chạy qua các van là:

Tính toán, thiết kế phần cơ khí

 Với kích thước mô hình 90cm x 55 cm x 60 cm

 Tất cả các thiết bị được bố trí trên một mặt phẳng, gọn gàng và hợp lý được sử dụng với:

- Hơn 8m inox loại 20cm x 20cm

- Thép dạng tấm 1.8𝑚 2 dày 2mm

- Máng nhựa 1,5m loại 25cm x 25cm

- Tấm nhựa lót mặt trên 1,6𝑚 2

Hình 3 13: Khung mô hình 2D (đơn vị cm)

Hình 3 14: Khung mô hình 3D Tấm đế đặt sản phẩm

Hình 3 15: Tấm đế đặt sản phẩm 3D

Băng tải xích được thiết kế với kích thước chiều dài 80cm và rộng 10cm, tạo điều kiện thuận lợi để đặt giá đỡ cuộn dây một cách dễ dàng Chiều dài này cũng đảm bảo hành trình chạy từ xoắn dây sang hàn dây diễn ra linh hoạt và ổn định.

Băng tải xích được sử dụng phổ biến trong ngành công nghiệp, đặc biệt trong lắp ráp thiết bị điện tử như ti vi, tủ lạnh, điều hòa, máy khâu, xe đạp điện, xe máy và ô tô.

Mô hình hệ thống nhóm thiết kế băng tải xích bằng sắt được phát triển với khả năng chịu mài mòn cao và độ bền vượt trội, cho phép hoạt động hiệu quả trong nhiều môi trường khắc nghiệt, đồng thời có giá thành hợp lý.

Là một loại băng tải phổ biến trong môi trường công nghiệp, với độ bền và độ chính xác cao

THI CÔNG HỆ THỐNG

KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ

Tiêu đề	Máy Hàn Dây Đồng Động Cơ Quạt Tự Động Dùng PLC S7-1200
Tác giả	Lê Tuấn Thanh, Bùi Anh Quí
Người hướng dẫn	GVHD: Nguyễn Thanh Tâm
Trường học	Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Công Nghệ Kỹ Thuật Điện Tử, Truyền Thông
Thể loại	đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2018
Thành phố	Tp. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	136
Dung lượng	11,14 MB

Máy hàn dây đồng động cơ quạt tự động dùng PLC s7 1200

TỔNG QUAN 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

MỤC TIÊU

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

GIỚI HẠN

BỐ CỤC

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

QUY TRÌNH HOẠT ĐỘNG CỦA THIẾT BỊ

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ

GIỚI THIỆU

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG

THI CÔNG HỆ THỐNG

KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ

Tổng Quan Về PLC S7-1200

Tính Toán Và Thiết Kế Mạch