Luận văn Điều khiển giám sát vị trí trong hệ Simotion bằng Wincc (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Điều khiển giám sát vị trí trong hệ Simotion bằng Wincc (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 ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT VỊ TRÍ TRONG HỆ SIMOTION BẰNG WINCC GVHD: TS.TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN SVTH: NGUYỄN THANH HIỀN MSSV: 11241006 SVTH: PHAN THANH PHONG MSSV: 11241014 S K L 0 0 4 2 4 2 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 12/2015
2. PHẦN I
3. PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1. Thông tin sinh viên Họ và tên: Nguyễn Thanh Hiền MSSV: 11241006 Tel: Email: Họ và tên: Phan Thanh Phong MSSV: 11241014 Tel: Email: 2. Thông tin đề tài Tên đề tài: ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT VỊ TRÍ TRONG HỆ SIMOTION BẰNG WINCC Mục đích đề tài: Kết nối hệ Simotion với PLC và máy tính. Viết chƣơng trình PLC với phần mềm WinCC để có thể giám sát và điều khiển vị trí trong hệ Simotion bằng WinCC trên máy tính. Thời gian thực hiện: Từ ngày 10/2015 đến 12/2015 3. Nhiệm vụ đề tài - Tìm hiểu cấu trúc, cách kết nối của plc S7-300 và simotion D435. - Tìm hiểu cách thức hoạt động truyền dữ liệu của mạng Ethernet. - Tìm hiểu cách cài đặt, sử dụng các phần mềm: Scout, WinCC, Simatic S7-300. - Tìm hiểu các tập lệnh lập trình của S7-300. - Viết báo cáo về các nội dung đã tìm hiểu và nghiên cứu. 4. Lời cam đoan Tôi (Chúng tôi) – Nguyễn Thanh Hiền (và Phan Thanh Phong) xin cam đoan ĐATN là công trình nghiên cứu của bản thân tôi (chúng tôi) dƣới sự hƣớng dẫn của TS. Trƣơng Đình Nhơn. Các kết quả công bố trong ĐATN là trung thực và không sao chép từ bất kỳ công trình nào khác. Tp.HCM, Ngày tháng năm 2016 SV thực hiện đồ án: Nguyễn Thanh Hiền Phan Thanh Phong Xác nhận của bộ môn Tp.HCM, Ngày tháng năm 2016 Giáo viên hƣớng dẫn TS. Trƣơng Đình Nhơn i
4. TRƢỜNG 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 Công Nghiệp Tp. Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 01. năm 2016 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Nguyễn Thanh Hiền Lớp: 112410A MSSV:11241006 Họ tên sinh viên 2: Phan Thanh Phong Lớp: 112410A MSSV:11241014 Tên đề tài: ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT VỊ TRÍ TRONG HỆ SIMOTION BẰNG WINCC. Xác nhận Tuần Nội dung GVHD Tuần 6 Nhận đề tài. Tìm tài liệu liên quan đƣa ra hƣớng thực hiện đề Tuần 7-8 tài, thiêt kế sơ đồ khối. Tìm hiểu cài đặt các phần mềm cần thiết trong đề tài. Tuần 9-10 Cấu hình phần cứng và viết chƣơng trình cho bộ SIMOTION. Kết nối SIMOTION với S7-300, viết chƣơng Tuần 11-14 trình cho S7-300. Tuần 15 Viết báo cáo nộp lần 1.(50%) Thiết kế giao diện điều khiển trên wincc. Tuần 16-17 Kết nối SIMOTION,S7-300 và wincc. Kiểm tra chỉnh sửa lần cuối, hoàn thiện lại hệ Tuần 18 thống. Viết báo cáo lần 2. Tuần 19 Kiểm tra chỉnh sửa lần cuối hoàn tất báo cáo. GV HƢỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ và tên) TS. Trƣơng Đình Nhơn ii
5. TÓM TẮT ĐỒ ÁN Trong nhƣ̃ng năm gần đây, các hệ thống sản xuất tự động đang ngày càng đƣợc sử dụng phổ biến trong sản xuất kinh doanh. Thâṭ vâỵ , trong các nhà máy có quy mô vƣ̀ a trở lên ta đều có thể dê ̃ dàng bắt găp̣ các hê ̣thống sản xuấ t tƣ ̣ đôṇ g . Chúng đƣợc ứng dụng trong hầu hết các liñ h vƣc̣ sản xuất nhƣ đo đac̣ , vâṇ chuyển, chế taọ Dƣạ trên nhƣ̃ng kiến thƣ́ c đa ̃ hoc̣ và quá trình tham khảo các hệ thống máy sản xuất tự động, nhóm em quyết định thực hiện nghiên cứu đề tài “Điều khiển và giám sát vị trí trong hệ SIMOTION bằng Wincc”. Trong đề tài này , chúng em tập trung giải quyết các vấn đề chính là: cấu hình cho bộ thí nghiệm SIMOTION, viết chƣơng trình điều khiển hai động cơ servo, kết nối SIMOTION với S7-300, viết chƣơng trình cho S7-300, thiết kế mô hình maṇ g truyền thông giƣ̃a các thiết bi ̣, tạo bảng điều khiển trên phần mềm wincc và liên kết S7-300 để có thể điều khiển và giám sát vị trí, tốc độ của hai động cơ servo trên bộ thí nghiệm SIMOTION. Sau quá trình tìm hiểu và thƣc̣ hiêṇ , cuối cùng nhóm đa ̃ hoàn thành đƣơc̣ đề tài . Viêc̣ thƣc̣ hiêṇ đề tài này giúp chúng em áp duṇ g nhƣ̃ng kiến thƣ́ c đƣơc̣ hoc̣ trong nhà trƣờng vào thƣc̣ tế, tạo cơ sở để thƣc̣ hiêṇ các hê ̣thống lớn hơn trong tƣơng lai. Tuy nhiên do hạn chế về thời gian, việc thực hiện đề tài không thể tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong sự chỉ bảo thêm của quý thầy cô cũng nhƣ những đóng góp của các bạn sinh viên. Xin chân thành cảm ơn! Nhóm thực hiện đồ án Nguyễn Thanh Hiền Phan Thanh Phong iii
6. LỜI CẢM ƠN  Lời đầu tiên chúng con xin gửi đến Ba Mẹ lòng biết ơn chân thành sâu sắc nhất, những ngƣời đã cho chúng con cuộc sống, tạo mọi điều kiện để con đƣợc học tập nhƣ ngày hôm nay. Chúng con cảm ơn Ba Mẹ đã nuôi nấng dạy dỗ chúng con nên ngƣời, Ba Mẹ luôn là nguồn động viên tinh thần lớn nhất cho chúng con trong những lúc khó khăn trong học tập. Đặc biệt, nhóm em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy Trƣơng Đình Nhơn thầy đã cung cấp ý tƣởng, trang thiết bị, đồng thời tận tình hƣớng dẫn tạo điều kiện để nhóm hoàn thành tốt đề tài. Thầy không những truyền đạt những kiến thức cần thiết cho chúng em mà còn là ngƣời động viên tinh thần, giúp chúng em vƣợt qua những lúc khó khăn nhất, nhóm em xin cảm ơn thầy rất nhiều. Nhóm xin chân thành cảm ơn đến các Quý thầy cô trong Khoa Điện-Điện Tử đã nhiệt tình truyền đạt những kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt thời gian học tập tại trƣờng và tạo những điều kiện tốt nhất cho chúng em hoàn thành đề tài này. Nhóm xin gửi lời chúc sức khỏe và mọi điều tốt đẹp nhất đến Quý thầy cô. Cảm ơn đến tất các bạn lớp 112410 các bạn đã cho chúng mình những niềm vui những lời động viên trong lúc khó khăn, chia sẽ những kiến thức, cái mà nhóm mình thực sự cần trong suốt thời gian thực hiện đề tài. Mình thấy tự hào vì có đƣợc những ngƣời bạn nhƣ các bạn. xin chân thành cảm ơn! Nhóm thực hiện đồ án Nguyễn Thanh Hiền Phan Thanh Phong iv
7. MỤC LỤC PHẦ N 1 GIỚI THIỆU NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iii TÓM TẮT ĐỒ ÁN iii LỜI CẢM ƠN iv MỤC LỤC v LIỆT KÊ BẢNG viii LIỆT KÊ HÌNH viii PHẦ N 2 NÔỊ DUNG Chƣơng 1 TỔ NG QUAN 1 1.1 Đặt vấn đề: 2 1.2 Lý do chọn đề tài: 2 1.3 Mục tiêu nghiên cứu: 3 1.4 Giới hạn đề tài 3 1.5 Nội dung đề tài: 3 Chƣơng 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 5 2.1 Tổng quan SIMOTION 6 2.1.1 Giới thiệu 6 2.1.2 Nền tảng phần cứng 7 2.1.3 Simotion D4x5 9 2.1.4 Các kết nối trong simotion D4x5 9 2.1.4.1 DRIVE- CLiQ 11 2.1.4.2 Kết nối Ethernet 12 2.1.4.3 Các ngõ vào/ra số 12 2.1.4.4 Kết nối profibus 14 2.1.4.5 Compact Flash Card 14 2.1.5 Các trạng thái led trên D4x5 15 2.1.6 Ngôn ngữ lập trình trong simotion 16 v
8. 2.1.6.1 MCC 16 2.1.6.2 LAD/FBD 16 2.1 6.3 ST 17 2.2 Module simatics S120 17 2.2.1 Định dạng 17 2.2.2 Thông số kỹ thuật. 18 2.3 Mạng truyền thông SIMATIC NET 18 2.3.1 Mạng PPI 21 2.3.2 Mạng MPI 21 2.3.3 Mạng Ethernet công nghiệp 23 2.3.4 Mạng profibus 24 2.4 Động cơ servo 25 2.4.1 Giới thiệu 26 2.4.2 Một số cải tiến của động cơ servo 26 2.4.2.1 Tăng tốc đáp ứng tốc độ 26 2.4.2.2 Tăng khả năng đáp ứng 27 2.4.2.3 mở rộng vùng điều khiển 28 2.4.2.4 Khả năng ổn định tốc độ 28 2.4.3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động 29 2.4.3.1 Cấu tạo 29 2.4.3.2 Hoạt động cơ bản của động cơ 30 2.5 PLC S7-300 30 Chƣơng 3 THIẾ T KẾ PHẦ N CƢ́ NG 34 3.1 Yêu cầu thiết kế hê ̣thống 35 3.2 Sơ đồ khối 35 3.3 Sơ đồ hệ thống điện 36 3.4.Các thiết bị trong hệ thống 36 3.4.1.Simotion D435 36 3.4.2 Module CPU 313c-2dp 38 3.4.3 Động cơ servo 39 3.4.4 Mạng truyền thông 40 vi
9. Chƣơng 4 THIẾ T KẾ CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀ U KHIỂ N 42 4.1 Thuâṭ toán điều khiển 43 4.1.1 Yêu cầu hê ̣thống 43 4.1.2 Lƣu đồ giải thuâṭ 43 4.1.2.1 Chƣơng trình điều khiển trong PLC 43 4.1.2.2 hƣơng trình điều khiển trong simotion 44 4.2 Phần mềm giám sát và điều khiển 47 4.2.1 Yêu cầu phần mềm giám sát 47 4.2.2 Lƣạ choṇ phần mềm giám sát 48 4.2.2.1 Dùng các công cụ lập trình phổ thông 48 4.2.2.2 Sử dụng một công cụ phần mềm chuyên dụng 48 4.2.2.3 Lựa chọn phần mềm 49 4.3 Tổng quan về phần mềm wincc 49 4.3.1 Đặc điểm 50 4.3.2 Giao diện làm việc của wincc 50 4.3.3 Giao diện điều khiển 51 4.4 Một số lƣu ý khi sử dụng phần mềm scout 54 4.4.1 Cài đặt phần mềm scout 54 4.4.2 Kết nối máy tính đến Simotion 55 4.4.3 Cấu hình cho trục động cơ 56 4.4.4 Địa chỉ và biến đƣợc dùng trong Simotion 57 4.4.4 Kết nối Simotion với PLC 59 Chƣơng 5 KẾ T LUÂṆ VÀ HƢỚ NG PHÁ T TRIỂ N 65 5.1 Kết luâṇ 65 5.1.1 Về phần cứng 65 5.1.2 Về phần mềm 65 5.1.3 Kết quả thực hiện 65 5.1.4 Hạn chế của hệ thống 66 5.2 Hƣớng phát triển 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC 67 vii
10. LIỆT KÊ BẢNG Bảng 2.1: Chức năng của các I/O X122 13 Bảng 2.2: Chức năng của các I/O X132 13 Bảng 2.3: Các đặc điểm của cáp kết nối Profibus 14 Bảng 2.4: Các trạng thái của led trên SIMOTION 16 Bảng 2.5: đặc tính CPU S7-300 33 Bảng 3.1 thông số kỹ thuật của SIMOTION D435 37 Bảng 3.2 thông số kỹ thuật của Modules đƣờng truyền 38 Bảng 3.3 thông số kỹ thuật của Double motor modlue 38 Bảng 3.4 thông số kỹ thuật của CPU 313 39 Bảng 3.5 : Thông số kỹ thuật của động cơ servo 1 40 Bảng 3.6 : Thông số kỹ thuật của động cơ servo 2 40 Bảng 4.1: giải thích chức năng các nút nhấn trên màn hình chính 52 Bảng 4.2: giải thích chức năng các nút nhấn trên thanh điều hƣớng 54 LIỆT KÊ HÌNH Hình 2.1: Simotion 6 Hình 2.2: Các kết nối trong simotion D435 10 Hình 2.3: Cổng kết nối DRIVE-CliQ 11 Hình 2.4: Cổng giao tiếp Ethernet trên D4x5 12 Hình 2.5: Các I/O tích hợp trên D4x5 12 Hình 2.6: Cổng giao tiếp PROFIBUS trên D4x5 14 Hình 2.7: Thẻ nhớ CompactFlash và vị trí khe cắm 14 Hình 2.8: Các LED hiển thị trạng thái SIMOTION 15 Hình 2.9: SINAMICS S120 blocksize, booksize compact, booksize và chassis18 Hình 2.10: Kết nối SINAMICS Chassis và Booksize 18 Hình 2.11 Truyền thông 19 Hình 2.12: Ví dụ về mạng truyền thông công nghiệp 20 Hình 2.13: Kết nối PPI 21 Hình 2.14: Kết nối MPI 22 Hình 2.15: Ví dụ về mạng Ethernet công nghiệp 24 Hình 2.16: Ví dụ về mạng Profibus 25 Hình 2.17: Khả năng tăng tốc của động cơ servo 27 viii
11. Hình 2.18: Khả năng tăng/giảm tốc độ của động cơ servo 27 Hình 2.19: Vùng điều khiển của động cơ servo đƣợc mở rộng 28 Hình 2.20: Khả ổn định tốc độ của động cơ servo 28 Hình 2.21: Cấu tạo cơ bản của động cơ servo 29 Hình 2.22: PLC S7-300 30 Hình 2.23: cấu hình của một trạm PLC S7-300 31 Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống 35 Hình 3.2: Mô hình kết nối hệ thống 36 Hình 3.3: Simotion D435 37 Hình 3.4: module cpu 313C-2DP 38 Hình 3.5: Động cơ servo 1FK7 39 Hình 4.1: Sơ đồ hoạt động của PLC 43 Hình 4.2: Sơ đồ các bƣớc thực hiện cấu hình 45 Hình 4.3: Lƣu đồ hoạt động trong motion task 1 46 Hình 4.4 Quá trình gọi Motion task 2 47 Hình 4.5: Giao diện làm việc của winCC 50 Hình 4.6: Giao diện chính 52 Hình 4.7: Giao diện điều khiển 53 Hình 4.8: Thanh điều hƣớng 53 Hình 4.9: Lỗi kết nối với thiết bị Simotion 55 Hình 4.10: Nút chọn chế độ hoạt động cho Simotion 56 Hình 4.11: Lựa chọn version cho thiết bị Simotion 56 Hình 4.12: Các switch điều khiển trục động cơ 57 Hình 4.13: Địa chỉ của Simotion 58 Hình 4.14: Vùng khai báo biến đƣợc sử dụng trong chƣơng trình 59 Hình 4.15: Khối lệnh đọc giá trị góc quay và lƣu vào biến 60 Hình 4.16: Cấu hình cho PLC 60 Hình 4.17: Lựa chọn version cho thiết bị 61 Hình 4.18: Chọn giao diện kết nối PG/PC 61 Hình 4.19: Cấu hình HW của Simotion 62 Hình 4.20: Tùy chọn giao diện kết nối Profibus 62 Hình 4.21: Chọn thiết bị Simotion là thiết bị tớ 63 ix
12. Hình 4.22: Cấu hình HW của PLC 63 Hình 5.1: Sơ đồ kết nối thực tế của hệ thống 66 x
13. PHẦN II
14. Chƣơng 1:TỔNG QUAN CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN 1
15. Chƣơng 1:TỔNG QUAN 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, nƣớc ta đã và đang xây dựng ngày càng nhiều nhà máy đa dạng về công nghệ. Ứng dụng công nghệ tự động vào trong sản xuất là nhu cầu tất yếu của Việt Nam, một nƣớc đang trên đƣờng phát triển và hội nhập cùng thế giới. Ngành tự động hóa cũng không ngừng phát triển để đáp ứng nhu cầu của sản xuất. Tự động hóa trong quá trình sản xuất đã và đang đƣợc ứng dụng rộng rãi vào các ngành sản xuất đem lại rất nhiều ƣu điểm nhƣ: nâng cao chất lƣợng sản phẩm, tăng năng suất, giảm giá thành sản phẩm, từng bƣớc thay thế dần sức lao động của con ngƣời góp phần không nhỏ vào sự phát triển của đất nƣớc. Đặc biệt do sự phát triển của kỹ thuật điện tử, tin học cùng với sự lớn mạnh của lý thuyết điều khiển tự động đã tạo ra nhiều sản phẩm thiết bị hữu ích trong việc giải quyết các vấn đề điều khiển. Để có thể lĩnh hội nhanh chóng kiến thức về tự động hóa, ngƣời học không những phải nghiên cứu các thiết bị đã có sẵn trên thị trƣờng mà còn phải luôn cập nhật các công nghệ mới nhất trên thế giới nhằm nâng cao trình độ chuyên môn góp phần phục vụ cho quá trình phát triển của đất nƣớc. 1.2. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI: Nhận thấy việc ứng dụng tự động hóa là xu thế chung trong công nghiệp hiện nay và trong quá trình tự động hóa trong sản xuất thì việc sử dụng động cơ trong các máy móc và dây chuyền sản xuất tự động là rất nhiều. Trong đó, để đảm bảo đƣợc tính chính xác và tối ƣu hóa hệ thống thì động cơ servo đƣợc ứng dụng nhiều nhất. Hầu nhƣ trong bất cứ dây chuyền sản xuất hay trong các phân xƣởng, nhà máy, xí nghiệp.v.v đều có ứng dụng động cơ servo. Một số ứng dụng cơ bản của động cơ servo trong công nghiệp nhƣ là điều khiển vị trí, vận tốc, gia tốc trong các cơ cấu servo, máy CNC, băng tải, cơ cấu Robot (điều khiển cánh tay Robot) Chính vì vậy nhóm em đã quyết định tìm hiểu về các công nghệ điều khiển động cơ servo và đƣợc biết một trong những thiết bị điều khiển mới nhất hiện nay đó là SIMOTION. SIMOTION là một hệ thống đƣợc lựa chọn cho tất cả các máy xử lí điều khiển chuyển động từ cơ bản đến rất phức tạp, tập trung vào các giải pháp cơ bản và linh hoạt. SIMOTION đƣợc sử dụng kết hợp với Driver SINAMICS tạo ra hiệu quả cao hơn và xử lý dễ dàng hơn trong công nghiệp đã và đang đƣợc ứng dụng ngày càng nhiều trong thực 2
16. Chƣơng 1:TỔNG QUAN tế. Phần mềm SIMOTION bao gồm tất cả các chức năng đảm bảo thông tin liên lạc tốc độ cao PROFIBUS và PROFINET. Các hàm chức năng cho phép điều khiển với độ chính xác, chất lƣợng cao và tốc độ nhanh. Trƣớc tình hình công nghệ phát triển nhƣ vậy nhóm đã quyết định thực hiện nghiên cứu đề tài “ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT VỊ TRÍ TRONG HỆ SIMOTION BẰNG WINCC”. 1.3. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Cấu hình, viết chƣơng trình cho bộ thí nghiệm SIMOTION và S7-300, thiết kế mô hình mạng truyền thông giữa các thiết bị, tạo bảng điều khiển trên phần mềm WinCC và liên kết S7-300 để có thể điều khiển, giám sát vị trí, tốc dộ của hai động cơ servo trên bộ thí nghiệm SIMOTION 1.4. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI Kết nối hệ SIMOTION với PLC và máy tính. Viết chƣơng trình cho PLC, liên kết chƣơng trình PLC với phần mềm WinCC để có thể giám sát và điều khiển vị trí trong hệ SIMOTION bằng WinCC trên máy tính. 1.5 NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI Chương 1: Tổng quan Chƣơng này trình bày Đặt vấn đề đƣa ra lý do lựa chọn đề tài, mục tiêu và giới hạn nghiên cứu của đề tài. Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chƣơng này trình bày Cơ sở lý thuyết của bộ điều khiển của SIMOTION và các thiết bị sử dụng trong hệ thống. Yêu cầu công nghê ̣của hê ̣thống Chương 3: Thiết kế phần cứng Chƣơng này trình bày Yêu cầu thiết kế phần cứng, lựa chọn thiết bị cho mô hình. 3
17. Chƣơng 1:TỔNG QUAN Sơ đồ kết nối phần cứng giúp ngƣời vận hành hiểu rõ về cấu trúc của toàn hệ thống. Chương 4 Thiết kế chương trình điều khiển Chƣơng này trình bày Yêu cầu điều khiển của hê ̣thống. Trình bày lƣu đồ, giải thuật điều khiển. Trình bày về phần giám sát hệ thống. Chương 6 Kết luâṇ và hướ ng phá t triển Chƣơng này trình bày Đƣa ra nhƣ̃ng nhâṇ xét về ƣu điểm và khuyết điểm của hê ̣thống tƣ̀ kết quả thu đƣơc̣ ở chƣơng 5. Nêu lên hƣớng phát triển của đề tài trong tƣơng lai 4
18. Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHƢƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 5
19. Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tổng quan SIMOTION 2.1.1 Giới thiệu Hình 2.1: Simotion Hệ thống điều khiển truyền động cho ngành cơ khí nói chung. Ngoài SIMATIC và SINUMERIK thì phạm vi tự động hóa của Siemens còn bao gồm SIMOTION, hệ thống điều khiển truyền động ứng dụng tích hợp các chức năng điều khiển chuyển động phức tạp và chức năng điều khiển chuyển động đơn giản trong cùng một bộ. Chức năng xử lý các chuyển động phức tạp trong một hệ thống, các điều khiển truyền động có khả năng mở rộng, hệ thống tích hợp tính năng đa hệ và tính năng kỹ thuật thông thƣờng. Tấc cả đều đƣợc kết hợp trong SIMOTION. SIMOTION cho phép sự linh hoạt cao hơn trong việc xây dựng dựng và thiết kế máy móc. SIMOTION góp phần làm giảm tổng chi phí cho các nhà sản xuất máy móc, thiết bị. SIMOTION cung cấp một nền tảng công nghệ hàng đầu về việc tối ƣu hóa hệ thống tự động và các giải pháp kiểm soát truyền động. Điều này tạo nên tính phổ biến cho các hệ thống điều khiển truyền động. SIMOTION là một hệ thống điều khiển truyền động trung tâm không thể tách rời trong cơ cấu tự động hóa sản xuất. Tính đồng nhất và khả năng tích hợp của nó đƣợc thể hiện trong kỹ thuật, lập trình, truyền thông quản lý dữ liệu, giao diện giao tiếp (HMI). Do đó, nó bao gồm tất cả các thành phần của một hệ thống truyền động (phần cứng, phần mềm ). - Sự kết hợp giữa PLC và điều khiển truyền động 6
20. Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Phƣơng pháp tiếp cận tiên tiến của SIMOTION bao gồm việc loại bỏ sự phân chia trƣớc đây giữa các chức năng tự động hóa thuần túy (thƣờng là PLC) và các chức năng truyền động (điều khiển chuyển động). Việc kết hợp chức năng này đƣợc thực hiện trong cả phần cứng lẫn phần mềm của SIMOTION. Đối với phần cứng thì phƣơng pháp mới này có nghĩa là bộ điều khiển phải có khả năng xử lý các chức năng truyền động. Tƣơng tự, một hệ thống truyền động phải có khả năng tự động thực hiện nhiệm vụ. Đối với các phần mềm, việc kết hợp tự động hóa với chức năng truyền động dẫn đến sự đơn giản hóa đáng kể các yêu cầu về kỹ thuật. Điều này tạo điều kiện cho toàn bộ quy trình điều khiển, từ việc cấu hình chọn tham số cho đến lập trình giải thuật. Việc tích hợp hợp lý với SIMATIC mang lại những lợi ích giống nhƣ cả hai hệ thống này đƣợc vận hành theo một trình cài đặt. Ở đây, SIMOTION cung cấp cho ngƣời vận hành một giao diện kỹ thuật thống nhất. Nền tảng phần cứng SIMOTION cung cấp các giải pháp linh hoạt cho mọi yêu cầu ứng dụng - bằng cách chạy trên một loạt các nền tảng phần cứng khác nhau. Với SIMOTION, có thể lựa chọn một trong ba nền tảng phần cứng sau: Simotion C, Simotion P, Simotion D Simotion C Simotion C là một bộ điều khiển chuyển động dựa trên thiết kế SIMATIC S7-300. Có hai phiên bản khác nhau: Simotion C240 và Simotion C240 PN. Kết nối gồm hai giao diện Profibus bao gồm Profidrive và một giao diện Ethernet công nghiệp cho truyền thông, tích hợp các ngõ vào I/O số dùng để kết nối với các module mở rộng. Simotion P Là thiết bị chuyên dụng cho các máy có yêu cầu điều khiển chuyển động phức tap. Simotion P là một hệ thống điều khiển chuyển động dựa trên nền PC, với sự mở rộng tính năng thời gian thực. Simotion P cung cấp những tiện ích cho giải pháp dùng PC đáp ứng đƣợc yêu cầu về bộ nhớ lớn, tốc độ xử lý cao. Đặc điểm: - Simotion P có thể vừa là bộ điều khiển vừa là thiết bị quan sát HMI. - Các tính năng điều khiển, hiển thị và các ứng dụng tiêu chuẩn của Microsoft đƣợc tích hợp nên không phải cài đặt phức tạp 7
21. Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT - Nâng cao hiệu suất nhờ các kiến trúc xử lí mạnh mẽ của PC. Đáp ứng đƣợc yêu cầu về bộ nhớ lớn, tốc độ xử lý cao. - Cấu hình các chức năng HMI đơn giản nhờ ProTool/Pro và WinCC flexible phục vụ thiết kế giao diện - Kết nối truyền thông PC thông qua mạng Ethernet công nghiệp - Các phần mềm thân thiện và dễ dàng cập nhật trên PC - Liên kết mạng linh hoạt nhờ hệ thống PROFIBUS DP và Ethernet công nghiệp. - Có 2 cổng PROFIBUS cho phép kết nối với drive và các module phân tán(ET200) - Có thể kết nối trực tiếp PROFINET khi sử dụng MCI - PN board. Simotion D Đƣợc sử dụng rộng rãi trong các thiết kế máy phức tạp và đòi hỏi yêu cầu công nghệ cao. Giữ vai trò là bộ điều khiển trung tâm(control unit) trong hệ thống SINAMIC S120. Các chức năng đƣợc tích hợp trực tiếp vào khối điều khiển của hệ thống truyền động. Simotion D có 3 phiên bản: D425 cho dự án nhỏ điều khiển tối đa 16 trục, D435 cho dự án vừa điều khiển tối đa 32 trục, D445 cho dự án lớn điều khiển tối đa 64 trục. Đặc điểm: - Tích hợp 2 giao diện PROFIBUS và PROFIdrive và 2 giao diện mạng Ethernet công nghiệp trên bo mạch. - Simotion D là giải pháp điều khiển chuyên dụng (điều khiển vị trí, đồng bộ) cho hệ phần cứng SINAMIC S120. - Thích hợp với hệ thống máy công cụ phân tán và module hóa. Sử dụng trong các thiết kế máy phức tạp đòi hỏi yêu cầu công nghệ cao. - Hệ thống vận hành thân thiện với ngƣời sử dụng - Đơn giản trong việc bảo dƣỡng nhờ CompactFlash, rất dễ thay thế, là nơi chứa toàn bộ dữ liệu. - Khả năng đáp ứng nhanh PLC và hệ điều khiển chuyển động. 2.1.2 Simotion D4x5 8
22. S K L 0 0 2 1 5 4