Đồ án Mô hình điều khiển và giám sát hệ thống máy cắt tôn tự động (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Mô hình điều khiển và giám sát hệ thống máy cắt tôn tự động (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - TRUYỀN THÔNG MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG MÁY CẮT TÔN TỰ ĐỘNG GVHD: ThS. NGUYỄN TRẦN MINH NGUYỆT SVTH: TRẦN CÔNG THIỆN MSSV: 11141422 S K L 0 0 4 1 6 2 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 2/2016
2. BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ-CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI: MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG MÁY CẮT TÔN TỰ ĐỘNG GVHD: Th.s Nguyễn Trần Minh Nguyệt SVTH: Trần Công Thiện MSSV : 11141422 Lớp : 11141DT2B Tp. Hồ Chí Minh - 2/2016
3. PHẦN A i
4. NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1. Thông tin sinh viên Họ và tên: Hoàng Thiên Toàn. . . . . . . MSSV: 11141220. Tel: 0989303264 Email: 11141220@student.hcmute.edu.vn Họ và tên: Trần Công Thiện. . . . . . . . . MSSV: 11141422 Tel: 01669016558 Email: thientranpro1993@gmail.com 2. Thông tin đề tài Tên của đề tài: MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG MÁY CẮT TÔN TỰ ĐỘNG Mục đích của đề tài: xây dựng mô hình, giao diện thu thập dữ liệu, điều khiển, giám sát một hệ thống máy cắt tôn tự động. Đồ án tốt nghiệp đƣợc thực hiện tại: Bộ môn Điện Tử Công Nghiệp, Khoa Điện - Điện Tử, Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh. Thời gian thực hiện: Từ ngày18/10/2015 đến15/1/2016 3. Các nhiệm vụ cụ thể của đề tài - Nghiên cứu tài liệu về hệ thống băng tải và điều khiển máy cắt tôn. - Nghiên cứu tài liệu về PLC S7-200 và WINCC, các thiết bị công nghiệp. - Nghiên cứu các đề tài, công trình khoa học về máy cắt thép tấm, bao bì để có hƣớng phát triển đề tài. - Thiết kế thành công mô hình máy cắt tôn. - Hoàn thành báo cáo. 4. Lời cam đoan của sinh viên Chúng tôi – Hoàng Thiên Toànvà Trần Công Thiện cam đoan ĐATN là công trình nghiên cứu của bản thân chúng tôidƣới sự hƣớng dẫn của thạc sỹ Nguyễn Trần Minh Nguyệt. Các kết quả công bố trong ĐATN là trung thực và không sao chép từ bất kỳ công trình nào khác. Tp.HCM, ngày 15 tháng 1 năm 2016 SV thực hiện đồ án Trần Công Thiện. Tp.HCM, ngày tháng năm 2016 Xác nhận của Bộ Môn Giáo viên hƣớng dẫn ThS. Nguyễn Trần Minh Nguyệt ii
5. TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT TPHCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Khoa Điện - Điện Tử Độc lập - Tự do - Hạnh phúc Bộ Môn Điện Tử Viễn Thông Tp. Hồ Chí Minh, ngày 8 tháng 10 năm 2015 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Hoàng Thiên Toàn Lớp: 11141DT1D MSSV: 11141220 Họ tên sinh viên 2: Trần Công Thiện Lớp:11141DT2B MSSV:11141422 Tên đề tài: MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁTHỆ THỐNG MÁY CẮT TÔN TỰ ĐỘNG. Tuần/ngày Nội dung Xác nhận GVHD 6 Tiến hành gặp GVHD và nhận đề tài tốt nghiệp. 7 Tìm hiểu đề tài. 8 Nghiên cứu WinCC, thi công mô hình. Tiếp tục nghiên cứu Wincc, thi công mô hình, chức năng 9 các linh kiện liên quan. 10 Hoàn thành phần cứng 11 Viết chƣơng trình điều khiển. 12 Tiếp tục viết chƣơng trình điều khiển. 13 Chƣơng trình giám sát dùng WinCC Lắp ráp hệ thống, kết nối máy tính, test thử. Chỉnh sửa 14 các lỗi gặp phải 15 Tiến hành viết báo cáo đồ án. 16 Hoàn thành cuốn báo cáo đồ án. 17 Hoàn thành đồ án GV HƢỚNG DẪN ThS. Nguyễn Trần Minh Nguyệt iii
6. LỜI CẢM ƠN Sau thời gian nghiên cứu và làm việc nghiêm túc, đến nay đồ án tốt nghiệp với đề tài: “MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG MÁY CẮT TÔN TỰ ĐỘNG” đã cơ bản hoàn thành và đạt đƣợc những kết quả theo mục tiêu đề ra. Trong quá trình thực hiện, em gặp không ít những khó khăn và vƣớng mắt, đồng thời qua đó học hỏi đƣợc thêm nhiều kinh nghiệm bổ ích. Với sự giúp đỡ tận tình của quý Thầy Cô và các bạn đã tạo mọi điều kiện để nhóm thực hiện đồ án một cách tốt nhất. Em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến Cô Nguyễn Trần Minh Nguyệt - Giảng viên bộ môn Điện Tử Công Nghiệp, cùng lời cám ơn sâu sắc đến các thầy cô trong bộ môn đã trực tiếp hƣớng dẫn và tận tình giúp đỡ tạo điều kiện để hoàn thành tốt đề tài. Em xin gởi lời chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Điện-Điện Tử và nhƣ Trung Tâm Thực Hành Cơ Điện – Tự Động Hóa TECH GARDEN đã tạo những điều kiện tốt nhất cho em hoàn thành đề tài. Em cũng gửi lời đồng cảm ơn đến các bạn lớp 11141DT2B đã chia sẻ trao đổi kiến thức cũng nhƣ những kinh nghiệm quý báu trong thời gian thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn! Ngƣời thực hiện đề tài Trần Công Thiện. iv
7. LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay ai cũng biết rõ rằng công nghệ PLC đóng vai trò quan trọng trong năng lƣợng cơ và làm não bộ cho các bộ phận tự động hóa và cơ giới hóa. Do đó điều khiển logic khả lập trình (PLC) rất cần thiết đối với các kỹ sƣ điện, điện tử cũng nhƣ cũng nhƣ các kỹ sƣ cơ khí, từ đó giúp họ nắm đƣợc phạm vi ứng dụng rộng rãi và kiến thức về PLC cũng nhƣ các ứng dụng thông thƣờng. Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, em đƣợc giao nhiệm vụ và nghiên cứu với đề tài: “MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG MÁY CẮT TÔN TỰ ĐỘNG.” Đây là một đề tài không hoàn toàn là mới nhƣng nó rất phù hợp với thực tế sản xuất hiện nay, càng đi sâu nghiên cứu càng thấy nó hấp dẫn và thấy đƣợc vai trò của nó trong điều khiển tự động. Tuy nhiên để lập trình thành công PLC nó còn đòi hỏi 1 tầm hiểu biết nhất định về cơ khí, tin học nên em cũng gặp không ít khó khăn về mặt thời gian. Xác định rõ nhiệm vụ của mình nên em đã cố gắng hết sức, khắc phục khó khăn, tập trung tìm hiểu, học hỏi ở cô giáo hƣớng dẫn và các thầy cô khác trong bộ môn. Ngoài ra còn phải trang bị thêm về kiến thức tin học và cơ khí để có thể giải quyết đƣợc nhiệm vụ đề ra. Kết quả thu đƣợc chƣa nhiều do còn hạn chế về kiến thức, thời gian, kinh nghiệm nhƣng nó giúp em có thêm kiến thức mới đề sau khi ra trƣờng có nền tảng để tiếp cận đƣợc với các công nghệ mới. Trong quá trình thực hiện đồ án do kiến thức của em có hạn, nên nội dung đồ án không tránh khỏi những sai sót. Vì vậy em rất mong đƣợc sự chỉ bảo góp ý của các thầy cô cũng nhƣ mọi ngƣời quan tâm đến vấn đề này. v
8. MỤC LỤC NỘI DUNG TRANG PHẦN A: GIỚI THIỆU NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ii LỜI CẢM ƠN iv LỜI NÓI ĐẦU v MỤC LỤC vi LIỆT KÊ HÌNH VẼ ix LIỆT KÊ BẢNG xii TÓM TẮT ĐỒ ÁN xiii PHẦN B: NỘI DUNG CHƢƠNG I DẪN NHẬP 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Error! Bookmark not defined. 1.2 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Error! Bookmark not defined. 1.3 ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU Error! Bookmark not defined. 1.4 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI Error! Bookmark not defined. 1.5 DÀN Ý Error! Bookmark not defined. 1.6 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU Error! Bookmark not defined. 1.7 Ý NGHĨA ĐỀ TÀI Error! Bookmark not defined. CHƢƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 TỔNG QUAN VỀ MÁY CẮT TÔN .Error! Bookmark not defined. 2.1.1 Máy cắt thông thƣờng. Error! Bookmark not defined. 2.1.2 Máy cắt tự động. Error! Bookmark not defined. 2.2 GIỚI THIỆU SƠ LƢỢC VỀ PLC. Error! Bookmark not defined. 2.2.1 Giới thiệu tổng quát về họ PLC S7 Error! Bookmark not defined. 2.2.2 Cấu hình vào ra của S7-200 CPU224 Error! Bookmark not defined. 2.2.3 Những khái niệm cơ sở của PLC S7-200 Error! Bookmark not defined. 2.2.3.1 Khái niệm vòng quét của PLC Error! Bookmark not defined. 2.2.3.2 Phân chia vùng nhớ trong S7-200 Error! Bookmark not defined. 2.2.4 Lựa chọn ngôn ngữ lập trình Error! Bookmark not defined.1 2.3 KHÁI QUÁT VỀ ĐỘNG CƠ BƢỚC Error! Bookmark not defined. 2.3.1 Phân loại và cấu tạo Error! Bookmark not defined.2 2.3.2 Động cơ bƣớc nam châm vĩnh cữu Error! Bookmark not defined. vi
9. 2.3.3 Động cơ biến từ trở Error! Bookmark not defined. 2.3.4 Động cơ bƣớc lai Error! Bookmark not defined.5 2.3.5 Động cơ bƣớc 2- phase lai Error! Bookmark not defined.5 2.3.6 Nguyên lý hoạt động cơ bản của động cơ bƣớcError! Bookmark not defined.7 2.4 MẠCH DRIVER ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BƢỚC. 17 2.4.1 Giới thiệu chung về mạch driver. Error! Bookmark not defined.7 2.4.2 Cấu trúc module điều khiển động cơ bƣớc TB6560 Error! Bookmark not defined.8 2.4.2.1 Sơ đồ khối Error! Bookmark not defined.8 2.4.2.2 Chức năng các khối Error! Bookmark not defined.8 2.4.2.3 Sơ đồ kết nối với mạch điều khiển. Error! Bookmark not defined.0 2.5 TÌM HIỂU ĐỘNG CƠ DC Error! Bookmark not defined.0 2.5.1 Khái niệm Error! Bookmark not defined.0 2.5.2 Nguyên ký làm việc Error! Bookmark not defined.0 2.5.3 Điều chỉnh tốc độ Error! Bookmark not defined.1 2.6 CẢM BIẾN Error! Bookmark not defined.2 2.6.1 Khái niệm Error! Bookmark not defined.2 2.6.2 Nối dây cho cảm biến Error! Bookmark not defined.2 2.6.3 Cảm biến EE-SX673A Error! Bookmark not defined.4 2.7 KHÁI QUÁT VỀ ENCODER. Error! Bookmark not defined. 2.7.1 Cấu tạo chính của Encoder. Error! Bookmark not defined.5 2.7.2 Nguyên lý cơ bản. Error! Bookmark not defined.6 2.7.3 Encoder E6A2-CW3C Error! Bookmark not defined.7 2.8 CÁCH KẾT NỐI PLC VÀ GIAO TIẾP MÁY TÍNH . Error! Bookmark not defined.8 2.8.1 Cách chọn cổng giao tiếp 28 2.8.2 Thiết lập địa chỉ mới cho một PLC Error! Bookmark not defined.0 2.8.3 Chạy thử, kiểm tra Error! Bookmark not defined.1 2.9 GIỚI THIỆU VỀ PC ACCESS. 31 2.9.1 Tạo sự kết nối cho một PLC 31 2.9.2 Tạo mục Item 33 2.9.3 Chạy thử, kiểm tra 34 2.10 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ WIN CC 34 2.10.1 Giới thiệu phần mềm WinCC (Siemens) 34 2.10.2 Cấu hình WinCC 37 vii
10. 2.10.2.1 Các loại Project 37 2.10.2.2 Chức năng của WinCC Explorer: 38 2.10.2.3 Xây dựng mô hình giám sát 40 2.11 GIỚI THIỆU THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN 41 CHƢƠNG III XÂY DỰNG MÔ HÌNH 3.1 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG 45 3.2 SƠ ĐỒ KHỐI VÀ CHỨC NĂNG TỪNG KHỐI 45 3.2.1 Sơ đồ kết nối hệ thống 45 3.2.2 Thiết kế sơ đồ nguyên lý 4Error! Bookmark not defined. 3.3 XÂY DƢNG MÔ HÌNH 50 3.4 GIẢI THUẬT ĐIỀU KHIỂN 52 3.5 CHỨC NĂNG MÔ PHỎNG CỦA MÔ HÌNH 58 3.6 VẬNHÀNH MÔ HÌNH 58 3.7 BẢO TRÌ MÔ HÌNH 58 CHƢƠNG IV KẾT QUẢ THI CÔNG 4.1 KẾT QUẢ THÀNH PHẨM 60 4.2 KẾT QUẢ CHẠY THỰC NGHIỆM HỆ THỐNG 61 CHƢƠNG IV KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 KẾT LUẬN 72 5.1.1 Đánh giá 72 5.1.2 Ƣu điểm và khuyết điểm của sản phẩm 72 5.2 HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 72 PHẦN C: PHỤ LỤC viii
11. LIỆT KÊ HÌNH VẼ Hình Trang Hình 2.1 Máy cắt thông thƣờng 6 Hình 2.2 Máy cắt tự động 7 Hình 2.3 Cấu trúc hệ thống máy 8 Hình 2.4 Sơ đồ khối của CPU224DC 9 Hình 2.5 Mô tả vòng quét của 1 PLC 9 Hình 2.6 Ví dụ về vòng quét 10 Hình 2.7 Sự thay đổi mức logic 10 Hình 2.8 Định dạng truy cập vùng nhớ thời gian 11 Hình 2.9 Đạnh dạng truy cập vùng nhớ bộ đếm 11 Hình 2.10 Mô tả động cơ bƣớc đơn cực 13 Hình 2.11 Các dây ngõ ra của động cơ bƣớc đơn cực 14 Hình 2.12 Các dây màu của động cơ bƣớc đơn cực 14 Hình 2.13 Mô tả động cơ biến từ trở 15 Hình 2.14 Mô tả động cơ bƣớc lai 15 Hình 2.15 Động cơ bƣớc Nidec Servo KH42 16 Hình 2.16 Sơ đồ mạch và cách điều khiển 16 Hình 2.17 Phân biệt các dây của động cơ bƣớc KH42JM2B182 17 Hình 2.18Modul điều khiển động cơ bƣớc TB6560 18 Hình 2.19Sơ đồ khối module TB6560 18 Hình 2.20Sơ đồ chân điều khiển module TB6560 19 Hình 2.21 Switch cho ngƣời dung thiết lập chế độ 19 Hình 2.22Sơ đồ kết nối với mạch điều khiển 20 Hình 2.24Cảm biến có ngõ ra là relay sử dụng nguồn DC và AC 22 Hình 2.25Mạch Schmitt trigger 23 Hình 2.26Cảm biến NPN (cảm biến “rút dòng”). 23 Hình 2.27Cảm biến PNP (cảm biến “sourcing”) 24 Hình 2.28 Cảm biến EE-SX673A 24 Hình 2.29 Sơ đồ nối dây cảm biến EE-SX673A 25 Hình 2.30 Cấu tạo chính của Encoder 25 ix
12. Hình 2.31 Đĩa quang có khoét lỗ của Encoder 26 Hình 2.32 Pha ngõ ra của dây A và dây B 26 Hình 2.33 Nguyên lý cơ bản của Encoder 27 Hình 2.34Encoder E6A2-CW3C 27 Hình 2.35Mạch đầu ra Encoder E6A2-CW3C 28 Hình 2.36 Cửa sổ V4.0 STEP 7 MicroWIN 29 Hình 2.37 Cửa sổ Commuication 29 Hình 2.38 Cửa sổ Set PG/PC Interface 29 Hình 2.39 Hộp thoại Properties – PC/PPI cable 30 Hình 2.40 Phần Local Connection 30 Hình 2.41 Hộp thoại Communication 31 Hình 2.42 Hƣớng dẫn Download, Upload dữ liệu 31 Hình 2.43 Cửa sổ Unititled- S7-200 PC Access 32 Hình 2.44 Cửa sổ Set PG/PC Interface 32 Hình 2.45 Hộp thoại Properties – PC/PPI cable 32 Hình 2.46 Phần Local Connection 33 Hình 2.47 Hƣớng dẫn chọn New PLC 33 Hình 2.48 Cửa sổ PLC Properties 33 Hình 2.49 Hƣớng dẫn tạo mục Item 34 Hình 2.50 Kết quả tạo Item 34 Hình 2.51 Các loại Project 37 Hình 2.52 WinCC Explorer 38 Hình 2.53 Bắt đầu xây dựng mô hình 40 Hình 2.54 Lấy các linh kiện 40 Hình 2.55 Lấy băng tải 41 Hình 2.56Mô hình giám sát khi hoàn thành 41 Hình 2.57 Hình mô phỏng thuật toán 42 Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống 46 Hình 3.2 Sơ đồ mạch nguồn LM7805 47 Hình 3.3 Sơ đồ kết nối với mạch điều khiển 48 Hình 3.4 Mạch nguyên lý OPTO 48 Hình 3.5 Giao tiếp CPU và PLC 50 Hình 3.6 Sơ đồ khối cấp nguồn 220V và 24Vdc cho mô hình 50 Hình 3.7 Sơ đồ kết nối PLC với các thành phần 51 x
13. Hình 3.8 Bảng điều khiển 52 Hình 3.9 Lƣu đồ giải thuật hệ thống máy cắt tôn tự động. 53 Hình 4.1 Kết nối bên trong máy cắt tôn 60 Hình 4.2 Sản phẩm hoàn chỉnh 61 Hình 4.3 Giao diện WinCC 61 Hình 4.4 Kết quả cắt lần 1 loại 1 62 Hình 4.5 Kết quả cắt lần 2 loại 1 62 Hình 4.6 Kết quả cắt lần 3 loại 1 63 Hình 4.7 Kết quả cắt lần 4 loại 1 63 Hình 4.8 Kết quả cắt lần 5 loại 1 64 Hình 4.9 Kết quả cắt lần 1 loại 2 65 Hình 4.10 Kết quả cắt lần 2 loại 2 65 Hình 4.11 Kết quả cắt lần 3 loại 2 66 Hình 4.12 Kết quả cắt lần 1 loại 1 66 Hình 4.13 Kết quả cắt lần 1 loại 3 67 Hình 4.14 Kết quả cắt lần 2 loại 3 68 Hình 4.15 Kết quả cắt lần 3 loại 3 68 xi
14. LIỆT KÊ BẢNG Bảng Trang Bảng 2.1 Một số thông số kỹ thuật của máy 7 Bảng 2.2 Một số thông số kỹ thuật của S7-200 CPU22X 8 Bảng 2.3 Thông số kỹ thuật của Nidec Servo KH42JM2B182 16 Bảng 2.4 Thông số kĩ thuật cảm biến EE-SX673A 25 Bảng 2.5 Thông số Encoder E6A2-CW3C 27 Bảng3.1 Dòng tiêu thụ lớn nhất 47 Bảng4.1 Dữ liệu cắt thử nghiệm 10 tấm loại 1 64 Bảng4.2 Dữ liệu cắt thử nghiệm 10 tấm loại 2 67 Bảng4.3 Dữ liệu cắt thử nghiệm 10 tấm loại 3 69 xii
15. TÓM TẮT ĐỒ ÁN Đây là một hệ thống máy cắt tôn động sử dụng bài toán cắt chéo ứng dụng trong toán học và vật lí, do đó để sản phẩm tôn sau khi cắt thẳng, ta phải tính toán cho vận tốc của dao cắt phù hợp với vận tốc của băng tải xả tôn; để cắt tôn đúng kích thƣớc ta phải đếm và tính xung Encoder của băng tải. Quá trình cụ thể nhƣ sau: Khi nhấn nút start,thì tiến hành cài đặt kích cỡ của tôn bằng 3 nút nhấn(ví dụ chọn 40cm nút 1, 60cm nút 2, 80cm nút 3) hoặc trên giao diện WinCC, sau đó tiếp tục cài đặt sẽ cắt bao nhiêu tôn thì dừng(vd muốn căt 100 tấm, 200 tấm cái này chỉ làm trên giao diện WinCC),sau khi cài đặt xong thì tôn đƣợc xả vào máy nhờ động cơ băng tải (động cơ bƣớc 1)và động cơ dc đƣợc kích với mạch vi xử lý có sẵn, cảm biến phát hiện vật (cảm biến xác định có tôn hay hết nếu hết thì cho ngừng) xác định có tôn thì cho bắt đầu đếm xung băng tải từ Encoder, với số xung băng tải đƣợc xác định để đo chiều dài của tôn theo các kích cỡ đặt trƣớc. Khi đúng số xung đã tính toán, số xung đó sẽ reset về 0 và kích cho động cơ dao cắt (động cơ bƣớc 2) và nam châm điện để hạ dao xuống di chuyển và cắt, khi cắt xong thì nam châm điện hết đƣợc kích và động cơ dao cắt di chuyển trở lại vị trí ban đầu, khi xung băng tải reset thì đếm lại và thực hiện luôn phiên nhƣ thế đến khi đủ số tôn cài đặt hoặc hết tôn thì dừng.Trong quá trình cắt thì cho đếm đƣợc bao nhiêu sản phẩm. Khi xảy ra sự cố kẹt băng tải thì tín hiệu từ Encoder sẽ hồi tiếp về và cho dừng hệ thống ngay lập tức. Cảm biến phát hiện tôn còn hay hết, nếu còn hệ thống chạy bình thƣờng, nếu hết hệ thống cho dừng. Khi chọn STOP thì ngừng mọi hoạt động. xiii
16. PHẦN B
17. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. NGUYỄN TRẦN MINH NGUYỆT CHƯƠNG I DẪN NHẬP CHƢƠNG 1: DẪN NHẬP Trang 1
18. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. NGUYỄN TRẦN MINH NGUYỆT 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Tôn là một vật liệu đƣợc sử dụng rất rộng rãi trong cuộc sống: đóng tàu, chế tạo cơ khí, hay xây nhà xƣởng Để có những sản phẩm tôn sóng đến với ngƣời tiêu dùng có giá thành thấp, kích thƣớc nhƣ mong muốn, mẫu mã đẹp thì việc thiết kế chế tạo một máy cắt tôn tấm là cần thiết.Ngày nay, rất nhiều máy cắt tôn dạng tĩnh, nghĩa là tôn dừng rồi mới cắt, do đó sẽ mất một khoảng thời gian. Vì vậy, để tiết kiệm thời gian, nghĩa là trong khoảng thời gian nhƣ nhau, máy cắt tôn nào sẽ cắt đƣợc nhiều tấm tôn hơn? Vấn đề này sẽ đƣợc giải quyết ở máy cắt tôn động. Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn đó, với kiến thức đã đƣợc học tại trƣờng là một sinh viên ngành điện, thông qua việc thiết kế đồ án giúp chúng em bƣớc đầu có nhữngkinh nghiệm về lập trình PLC S7-200, thiết kế giao diện trên WIN CC với đề tài “MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG MÁY CẮT TÔN TỰ ĐỘNG”. Các giá trị về kích thƣớc, số lƣợng của tôn sẽ đƣợc bạn nhập từ máy tính, dữ liệu sẽ đƣợc truyền về bộ xử lý là PLC S7-200 sẽ điều khiển máy cắt hoạt động theo yêu cầu, và các thông số hoạt động của hệ thống sẽ đƣợc hiển thị lại lên màn hình để giám sát hệ thống đƣợc dễ dàng. Đề tài mà chúng emthực hiện là một ví dụ về máy cắt tôn động, trong một khoảng thời gian nhƣ nhau, số lƣợng tôn cắt từ máy cắt tôn động sẽ nhiều hơn so với máy cắt tôn tĩnh. 1.2 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Nhƣ đã nói trên, xuất phát từ nhu cầu sử dụng tôn ngày càng nhiều trong các lĩnh vực, để tăng năng suất sản phẩm, tiết kiệm thời gian, nhân lực cũng nhƣ ứng dụng công nghệ tiên tiến chúng em đã tìm hiểu đề tài máy cắt tôn động. Đối với các bạn sinh viên, việc tìm hiểu và làm chủ một công nghệ mới luôn luôn là một mong muốn và một thách thức lớn. Để đạt đƣợc các điều đó, ngoài việc học các môn lý thuyết mang ý nghĩa quan trọng ở lớp, các bạn sinh viên cần phải có quá trình tiếp xúc với thực tế. Quá trình tiếp xúc thực tế không phải là quá trình đơn giản và có thể dễ dàng đạt đƣợc, sinh viên phải thƣờng xuyên làm quen và tiếp xúc với các mạch điện tử từ đơn giản đến phức tạp dần, làm quen với công việc lập trình phần mềm, thi công phần cứng, kiểm tra lỗi Những công việc này sẽ dần hình thành nên các kỹ năng cơ bản và là nền tảng cho các kiến thức về điều khiển và lập trình điều khiển. Với những kiến thức về điều khiển đã học cùng với mong muốn tạo ra một sản phẩm có giá trị ứng dụng cao và nhằm tạo điều kiện cho nhu cầu học tập nghiên cứu, tích lũy kinh nghiệm, đã thúc đẩy nhóm thực hiện đề tài “MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG MÁY CẮT TÔN TỰ ĐỘNG”. 1.3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Trong giới hạn đề tài, cùng với giới hạn về thời gian, nhóm thực hiện đề tài chỉ tập trung vào một số đối tƣợng sau: - Tìm hiểu về S7-200 (CPU 224) để lập trình. - Tìm hiểu về DRIVER TB6560. - Tìm hiểu về Động cơ bƣớc, động cơ DC. - Tìm hiểu về WinCC, PC Access. CHƢƠNG 1: DẪN NHẬP Trang 2
19. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. NGUYỄN TRẦN MINH NGUYỆT - Một số thiết bị công nghiệp trong nô hình. - Thiết kế đƣợc mô hình giám sát và điều khiển động cơ bƣớc dùng PLC S7-200 để thực hiện mô phỏng cắt tôn theo một chiều dài đƣợc đặt từ WinCC và có sự giám sát của máy tính. 1.4 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI Đề tài là một mô hình máy cắt tôn tự động theo chiều dài mong muốn, có ý nghĩa ứng dụng thực tế rất cao. Đề tài có thể đƣợc sử dụng trong những nhà máy cắt tôn, xƣởng tàu sản xuất công nghiệp. Tuy nhiên đề tài không thể thiếu những hạn chế, cần đƣợc phát triển thêm: - Đề tài chƣa truyền tải hết đƣợc những gì mà thực tế 1 hệ thống cắt tôn tự động mong muốn. - Chƣa có hệ thống phát hiện sự cố và cảnh báo xử lý cho hệ thống. 1.5 DÀN Ý Đồ án thực hiện bao gồm những nội dung chính nhƣ sau: Giới thiệu ban đầu: Đƣa ra vấn đề cần giải quyết, xây dựng ý tƣởng giải quyết đề tài, tình hình nghiên cứu hiện nay và ý nghĩa thực tiễn. Tìm hiểu và phân tích: Tìm hiểu một số mô hình có trong thực tế. Lý thuyết và cấu trúc có liên quan đến các thiết bị đƣợc sử dụng nhƣ là PLC S7-200, Module Driver TB6560 Thiết kế và thi công hệ thống: Trình bày sơ đồ khối, yêu cầu chức năng từng khối. Thiết kế sơ đồ nguyên lý, tính toán lựa chọn module. Kết quả nghiên cứu thực hiện: Trình bày những kết quả của đồ án đã thực hiện đƣợc, đánh giá và so sánh kết quả với thực nghiệm. Kết luận và hƣớng phát triển đề tài: nêu bật những ƣu, khuyết điểm của đề tài, những kiến thức và kinh nghiệm đã thu đƣợc trong quá trình thực hiện đề tài. 1.6 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU Hiện nay trên thị trƣờng có rất nhiều sản phẩm liên quan đến máy cắt tôn tấm, nhƣng những máy cắt tôn này là cắt tĩnhvà hầu hết những sản phẩm này đều là sản phẩm của các công ty nƣớc ngoài nên giá thành hơi cao. Do đó, việc nghiên cứu và thiết kế một máy cắt tôn động thì quan trọng. Chúng ta sẽ tìm hiểu 2 loại máy cắt tôn tấmđộng và tĩnh ở chƣơng II của đề tài. 1.7 Ý NGHĨA ĐỀ TÀI Hệ thống máy cắt tôn này giúp ngƣời nghiên cứu có cái nhìn trực quan hơn với kiến thức đã tiếp nhận, từ đó nâng cao thêm hiệu quả nghiên cứu về cảm biến, PLC, các thiết bị trong công nghiệp . Thông qua mô hình, chúng ta có thể học đƣợc cách lập trình và thiết kế WinCC để giám sát, điều khiển một qui trình sản xuất. Đây là những nhu cầu thực tế trong sản xuất mà bất kì một kĩ sƣ tự động nào cũng cần quan tâm. Nghiên cứu này nhằm thiết kế chế tạo một máy cắt tôn tự động, với 1 tấm tôn kích thƣớc lớn, máy cắt có thể cắt thành những tấm tôn với kích thƣớc đặt sẵn trong khoảng thời gian ngắn hơn so với máy cắt tôn thƣờng. Đề tài có ý nghĩa lớn đối với thực tế, đặc CHƢƠNG 1: DẪN NHẬP Trang 3
20. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. NGUYỄN TRẦN MINH NGUYỆT biệt là trong công nghiệp, với nền công nghiệp phát triển theo hƣớng hiện đại, việc tự động giám sát hệ thống cắt tôn sẽ hạn chế bớt sức ngƣời, tiết kiệm thời gian và tăng năng suất sản phẩm. CHƢƠNG 1: DẪN NHẬP Trang 4
21. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. NGUYỄN TRẦN MINH NGUYỆT CHƢƠNG II CƠ SỞ LÍ THUYẾT CHƢƠNG 2: CƠ SƠ LÝ THUYẾT Trang 5
22. S K L 0 0 2 1 5 4