Lập trình ứng dụng điều khiển động cơ Servo Mitsubishi với PLC họ iQ - R :Đồ án tốt nghiệp Khoa Công nghệ Điện

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN

------------0o0------------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

LẬP TRÌNH ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN

ĐỘNG CƠ SERVO MITSUBISHI VỚI PLC

HỌ iQ-R

SINH VIÊN : NGUYỄN HỮU LỢI

MSSV : 14029311

LỚP : DHDKTD10A

GVHD : THS. NGUYỄN ANH TUẤN

TPHCM, NĂM 2018

i

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1. Họ và tên sinh viên/ nhóm sinh viên được giao đề tài

NGUYỄN HỮU LỢI, MSSV : 14029311

2. Tên đề tài

LẬP TRÌNH ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ SERVO MITSUBISHI

VỚI PLC HỌ iQ-R

3. Nội dung

Nghiên cứu và thực nghiêm trên mô mình các mô đun PLC họ iQ-R, các tính

nắng mô đun điều khiển động cợ servo và động cơ servo .Cài đặt thông số và lập

trình điều khiển các động cơ servo dùng ngôn ngữ SFC.

4. Kết quả

- Thu thập được vốn kiến thức khi tìm tòi, đọc hiểu các tài liệu, datasheet

băng tiếng anh .

- Hiểu rõ được tính năng của mô đun PLC họ iQ-R.

- Thấy hết được tầm quan trọng của ứng dụng tự động hóa trong quá trình

sản xuất.

- Lập trình và điều khiển được các trục X và Y bằng động cơ servo.

Giảng viên hướng dẫn Tp. HCM, ngày tháng năm 2018

Sinh viên

ii

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

.........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................

Tp.Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2018

Giáo viên hướng dẫn

iii

MỤC LỤC

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ...............................................................i

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ............................................................ii

MỤC LỤC..................................................................................................................... iii

DANH SÁCH CÁC HÌNH..............................................................................................v

DANH SÁCH CÁC BẢNG ..........................................................................................vii

LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................................. viii

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI........................................................................1

1.1. Đặt vấn đề.........................................................................................................1

1.2. Mục tiêu của đề tài ...........................................................................................1

1.3. Mô tả hoạt động của trạm.................................................................................2

1.4. Phương pháp nghiên cứu..................................................................................2

1.4.1. Phương pháp thừa kế .................................................................................2

1.4.2. Phương pháp thực nghiệm kiểm chứng.....................................................2

1.5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài .........................................................2

CHƯƠNG 2 CỞ SỞ LÝ THUYẾT.................................................................................3

2.1. Thiết bị điều khiển PLC MELSEC iQ-R .........................................................3

2.1.1. Giới thiệu sê ri PLC MELSEC iQ-R.........................................................3

2.1.2. Các Mô đun được sử dụng.........................................................................6

2.1.2.1. Mô đun CPU .....................................................................................6

2.1.2.2. Mô đun Input và Output..................................................................21

2.1.2.3. Mô đun đếm xung tốc độ cao..........................................................25

2.1.2.4. Mô đun tính hiệu tương tự ..............................................................33

2.1.2.5. Servo Driver Mitsubishi MR-J4 và các động cơ Servo ..................40

2.1.2.6. Mô đun nguồn .................................................................................53

2.1.2.7. Lựa chọn Base unit .........................................................................54

2.1.3. Lập trình và Công cụ lập trình.................................................................55

2.1.3.1. Phần mềm GX Works3 ...................................................................55

2.1.3.2. Phần mềm MT Developer2.............................................................61

2.2. Thiết bị điện ...................................................................................................76

iv

2.2.1. Bộ nguồn..................................................................................................76

2.2.2. Các thiết bị đóng ngắt, thiết bị bảo vệ và kết nối vào ra .........................77

2.2.3. Nút nhấn và công tắc ở bảng điều khiển..................................................79

2.2.4. Công tắc hành trình..................................................................................79

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ MÔ HÌNH CNC HAI TRỤC ................................................81

3.1. Mô hình CNC hai trục....................................................................................81

3.2. Cơ cấu.............................................................................................................82

3.2.1. Các thiết bị...............................................................................................82

3.2.2. Sơ đồ đấu dây toàn hệ thống....................................................................83

3.2.3. Nguyên lí hoạt động ................................................................................84

3.2.4. Lưu đồ giải thuật chương trình ................................................................84

3.2.5. Chương trình chính..................................................................................85

3.2.6. Chương trình con .....................................................................................86

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ...............................................88

4.1. Kết luận ..........................................................................................................88

4.2. Hướng phát triển ............................................................................................88

TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................................89

v

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 2.1 : Ưu điểm của iQ-R ..........................................................................................4

Hình 2.2 : Mô đun iQ-R R04CPU...................................................................................7

Hình 2.3 : Mô đun iQ-R R16MTCPU...........................................................................15

Hình 2.4 : Ngõ vào input nhận tín hiệu từ bên ngoài. ...................................................19

Hình 2.5 : Mô đun Input RX42C4.................................................................................21

Hình 2.6 : Sơ đồ đấu dây 32 chân bên trái của mô đun input .......................................23

Hình 2.7 : Mô đun Output RY42NT2P .........................................................................24

Hình 2.8 : Sơ đồ mạch của mô đun Output ...................................................................25

Hình 2.9 : Mô đun đếm xung tốc độ cao RD62P2 ........................................................26

Hình 2.10 : Kết nối Encoder với Mô đun đếm xung tốc độ cao....................................28

Hình 2.11 : Linear counter.............................................................................................29

Hình 2.12 : Ring counter function.................................................................................29

Hình 2.13 : Mô đun R60AD4 ........................................................................................33

Hình 2.14 : Đấu dây cho mô đun R60AD4 ...................................................................36

Hình 2.15 : Mô đun R60DA4 ........................................................................................37

Hình 2.16 : Sơ đồ đấu dây cho mô đun R60DA4..........................................................40

Hình 2.17 : Giới thiệu Mô đun MR-J4-10B..................................................................40

Hình 2.18 : Tên gọi bộ phân động cơ servo ..................................................................43

Hình 2.19 : Dòng sản phẩm bộ điều khiển servo MR-J4 ..............................................45

Hình 2.20 : Dòng sản phẩm động cơ servo quay ..........................................................46

Hình 2.21 : Dòng sản phẩm động cơ servo tuyến tính ..................................................47

Hình 2.22 : Dòng sản phẩm động cơ dẫn động trực tiếp...............................................47

Hình 2.23 : Nối đất bộ điều khiển servo........................................................................49

Hình 2.24 : Đấu dây tín hiệu I/O với bộ điều khiển servo ............................................49

Hình 2.25 : Đấu dây dạng Sink/Source .........................................................................50

Hình 2.26 : Đấu dây bộ điều khiển servo vào động cơ servo........................................51

Hình 2.27 : Đấu dây nguồn điện bộ điều khiển servo ...................................................52

Hình 2.28 : Kết nối SSCNET III/H ...............................................................................52

Hình 2.29 : Mô đun cấp nguồn......................................................................................53

vi

Hình 2.30 : Main base unit ............................................................................................54

Hình 2.31 : Bộ nguồn MEAN WELL ...........................................................................77

Hình 2.32 : Circuit Breaker ...........................................................................................77

Hình 2.33 : Contactor ....................................................................................................77

Hình 2.34 : Relay...........................................................................................................78

Hình 2.35 : Kết nối vào ra .............................................................................................78

Hình 2.36 : Công tắc và nút nhấn ..................................................................................79

Hình 2.37 : Công tắc hành trình ....................................................................................79

Hình 2.38 : Động cơ servo.............................................................................................80

Hình 3.1 : Mô hình CNC hai trục thực tế ......................................................................81

Hình 3.2 : Sơ đồ đấu dây CNC 2 trục............................................................................83

Hình 3.3 : Lưu đồ giải thuật mô hình CNC 2 trục.........................................................84

vii

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 2.1 : Miêu tả CPU R04CPU...................................................................................8

Bảng 2.2 : Thông số kỹ thuật R04CPU .........................................................................12

Bảng 2.3 : Bảng miêu tả R16MTCPU...........................................................................15

Bảng 2.4 : Bảng thông số R16MTCPU.........................................................................17

Bảng 2.5 : Bảng cải đặt chuyển đổi quay và chế độ hoạt động R16MTCPU ...............18

Bảng 2.6 : Miêu tả Module Input RX42C4 ...................................................................22

Bảng 2.7 : Thông số kỹ thuật Module Input RX42C4 ..................................................23

Bảng 2.8 : Cài đặt thời gian đáp ứng ngõ vào ...............................................................24

Bảng 2.9 : Thông số kỹ thuật Module Output RY42NT2P...........................................24

Bảng 2.10 : Miêu tả Module RD62P2...........................................................................26

Bảng 2.11 : Thông số kỹ thuật Module RD62P2 ..........................................................27

Bảng 2.12 : Sơ đồ chân và đấu dây Module RD62P2 ...................................................30

Bảng 2.13 : Bảng miêu tả R60AD4...............................................................................34

Bảng 2.14 : Thông số kỹ thuật Module R60AD4.........................................................35

Bảng 2.15 : Miêu tả Module R60DA4 ..........................................................................37

Bảng 2.16 : Thông số kỹ thuật R60DA4 .......................................................................38

Bảng 2.17 : Giới thiệu Mô đun MR-J4-10B..................................................................41

Bảng 2.18 : Bảng mô tả pin bộ kết nối tín hiệu I/O ......................................................50

Bảng 2.19 : Thông số kỹ thuật Module nguồn R62P ....................................................53

Bảng 2.20 : Bộ lệnh so sánh ..........................................................................................59

Bảng 2.21 : Bộ lệnh tính toán........................................................................................60

Bảng 3.1 : Liệt kê các thiết bị mô hình CNC 2 trục ......................................................82

viii

LỜI MỞ ĐẦU

Hiện nay sự tiến bộ của khoa học và kỹ thuật trên thế giới diễn ra nhanh chóng,

với sự ra đời của hàng loạt những sản phẩm mới ứng dụng những thành tựu khoa học

đó. Đặc biệt trong những năm gần đây kĩ thuật điển khiển phát triển mạnh mẽ, có

nhiều công nghệ điều khiển mới được ra đời để thay thế cho những công nghệ lỗi thời.

Nhằm đáp ứng nhu cầu đổi mới đó, Mitsubishi Electric cho ra đời sản phẩm

mới vào năm 2014. MELSEC iQ-R là series bộ điều khiển thế hệ tiếp theo mang tính

các mạng mới, mở ra một kỹ nguyên mới trong tự động hóa hệ thống điều khiển có

quy mô trung bình và lớn. MECLSEC iQ-R được phát triển dựa trên các vấn đề cơ bản

mà khách hàng phải đối mặt và thay đổi hợp lý những lĩnh vực cơ bản như : Năng

suất, Kỹ thuật, Bảo trì, Chất lượng, Kết nối, Bảo mật, Tương thích. Mitsubishi electric

giải quyết các vấn đề : Giảm TCO ( tổng chi phí ), Tăng độ tin cậy, Tái sử dụng sản

phẩm trước đó.

Trong các trường đại học, cao đẳng đã và đang đưa các thiết bị hiện đại có khả

năng điều khiển vào giảng dạy. Một trong các loại thiết bị có ứng dụng mạnh mẽ và

đảm bảo độ tin cậy cao là hệ thống điều khiển tự động PLC. Trước đây trường Đại học

Công Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh đã có giảng dạy về các dòng Mitsubishi trước

đó như FX1N hay FX3U… Với đề tài “ Lập trình ứng dụng điều khiển động cơ

Servo Mitsubishi với PLC họ iQ-R ”, em đã được tiếp xúc với dòng điều khiển tự

động PLC mới nhất hiện nay của Mitsubishi electric. Sau quá trình học tập rèn luyện

và nghiên cứu tại trường chúng em đã tích lũy được một số kiến thức đễ thực hiện đề

tài của mình. Cùng với sự hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Anh Tuấn cũng như

các thầy cô giáo trong khoa và các bạn sinh viên cùng khóa, đến nay em đã hoàn thành

đề tài này.

Do thời gian nghiên cứu có hạn nên không thể tránh khỏi những sai sót, em rất

mong nhận được sự góp ý, chỉ dẫn thêm của thầy (cô) để đề tài của em hoàn thiện hơn,

đáp ứng đầy đủ những mục tiêu đặt ra.

Em xin chân thành cảm ơn !