Lập trình ứng dụng hệ thống tự động hoá sản xuất với PLC melsec IQ -R Series: Khóa luận tốt nghiệp Khoa Công nghệ Điện

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN ------------0o0------------

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

LẬP TRÌNH ỨNG DỤNG HỆ THỐNG

TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT VỚI

PLC MELSEC IQ-R Series

GVHD : NGUYỄN ANH TUẤN

LỚP : DHDKTD10A

SVTH : NGUYỄN TIẾN DŨNG

MSSV : 14019361

Tp.HCM, ngày tháng năm 2018

Khóa luận tốt nghiệp SV : Nguyễn Tiến Dũng

i

GIẤY ĐĂNG KÝ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

HỌ VÀ TÊN SINH VIÊN: NGUYỄN TIẾN DŨNG

MSSV:14019361

LỚP: DHĐKTĐ10A

Đã đăng ký với giảng viên và được giảng viên đồng ý hướng dẫn khóa luận tốt

nghiệp với tên đề tài là:

LẬP TRÌNH ỨNG DỤNG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT VỚI

PLC MELSEC IQ-R Series

Ngày tháng năm 2018

Giảng viên

Phần bổ sung dành cho sinh viên làm KLTN có mô hình

Sinh viên xin đăng ký làm khóa luận tốt nghiệp có mô hình và tự chịu chi phí để thực hiện mô

hình.

Ngày tháng năm 2018

Sinh viên ký và ghi rõ họ tên

Khóa luận tốt nghiệp SV : Nguyễn Tiến Dũng

ii

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Tp.Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2018

Giáo viên hướng dẫn

Khóa luận tốt nghiệp SV : Nguyễn Tiến Dũng

iii

NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG PHẢN BIỆN

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Tp.Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2018

TM.Hội đồng phản biện

Khóa luận tốt nghiệp SV : Nguyễn Tiến Dũng

iv

Mục lục

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

NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG PHẢN BIỆN................................................... iii

DANH MỤC HÌNH.......................................................................................... vi

DANH MỤC BẢNG ...................................................................................... viii

LỜI MỞ ĐẦU .................................................................................................. ix

CHƯƠNG 1........................................................................................................1

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

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

2. Mục tiêu của đề tài....................................................................................................1

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

4. Phương pháp nghiêm cứu .........................................................................................2

4.1 Phương pháp thừa kế ..................................................................................2

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

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

CHƯƠNG 2........................................................................................................3

GIỚI THIỆU VỀ CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG MÔ HÌNH....................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 ..........................................................................4

2.1.3. Lập trình và Công cụ lập trình..................................................................50

2.2.Thiết bị điện ............................................................................................................54

2.2.1. Bộ nguồn ...................................................................................................54

2.2.2. Các thiết bị đóng ngắt, thiết bị bảo vệ và kết nối vào ra ..........................54

2.2.3. Nút nhấn và công tắc ................................................................................56

2.3.Các loại cảm biến....................................................................................................56

2.3.1. Khái niệm cảm biến...................................................................................56

2.3.2. Cảm biến từ piston ....................................................................................57

Khóa luận tốt nghiệp SV : Nguyễn Tiến Dũng

v

2.3.3. Cảm biến quang khuếch tán......................................................................57

2.3.4. Công tắc hành trình ..................................................................................57

2.3.5. Sơ đồ đấu dây cảm biến với tải.................................................................58

2.4. Động cơ .................................................................................................................58

2.4.1. Động cơ 1 pha...........................................................................................58

2.4.2. Động cơ 3 pha...........................................................................................59

2.5.Thiết bị khí nén .......................................................................................................60

2.5.1. Piston khí nén............................................................................................60

2.5.2. Valve và ống khí nén .................................................................................60

2.6.Biến tần .................................................................................................................61

2.6.1. Chức năng .................................................................................................61

2.6.2 Nguyên lý hoạt động ......................................................................................61

2.6.2. Biến tần Mitsubishi FR-E520s..................................................................64

2.7.Encoder .................................................................................................................67

2.7.1. Khái niệm ..................................................................................................67

2.7.2. Encoder omrom E6B2 – CWZ6C..............................................................68

2.7.3 Thiết Lập Mạng Truyền Thông ............................................................................68

CHƯƠNG 3......................................................................................................77

THIẾT KẾ MÔ HÌNH THỰC TẾ TRẠM XỬ LÝ PHÔI..................................77

3.1.Trạm xử lí phôi .......................................................................................................77

3.1.1 Bảng các thiết bị của trạm....................................................................................78

3.1.2 Lập trình................................................................................................................81

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

LỜI CẢM ƠN...................................................................................................90

Khóa luận tốt nghiệp SV : Nguyễn Tiến Dũng

vi

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1 : Ưu điểm của iQ-R .................................................................................... 3

Hình 2.2 : Mô đun iQ-R R04ENCPU........................................................................ 6

Hình 2.4 : Mô đun Input RX42C4........................................................................... 15

Hình 2.6 : Mô đun Output RY42NT2P ................................................................... 18

Hình 2.8 : Mô đun đếm xung tốc độ cao RD62P2 .................................................. 20

Hình 2.9 : Kết nối Encoder với Mô đun đếm xung tốc độ cao ............................... 23

Hình 2.10 : Linear counter....................................................................................... 24

Hình 2.11 : Ring counter function........................................................................... 25

Hình 2.12 : Mô đun R60AD4.................................................................................. 29

Hình 2.13 : Đấu dây cho mô đun R60AD4 ............................................................. 33

Hình 2.14 : Mô đun R60DA4.................................................................................. 34

Hình 2.15 : Sơ đồ đấu dây cho mô đun R60DA4.................................................... 38

Hình 2.16 : Dùng truyền thông trong công nghiệp.................................................. 39

Hình 2.17 : Mô đun truyền thông RJ71EN71 CCIEC............................................. 41

Hình 2.18 : Mô đun truyền thông RJ61BT11.......................................................... 43

Hình 2.19 : Biểu diễn đường truyền dữ liệu của truyền thông CC-link.................. 48

Hình 2.20 : Mô đun cấp nguồn................................................................................ 49

Hình 2.21 : Main base unit ...................................................................................... 50

Hình 2.24 : Bộ nguồn Melsec FX-20PSU............................................................... 54

Hình 2.25 : Circuit Breaker ..................................................................................... 54

Hình 2.26 : Relay..................................................................................................... 55

Hình 2.27 : Kết nối vảo ra ....................................................................................... 55

Hình 2.28 : Công tắc và nút nhấn............................................................................ 56

Hình 2.32 : Sơ đồ đấu dây cảm biến PNP ............................................................... 58

Hình 2.33 : Động cơ 1 pha ...................................................................................... 59

Hình 2.34 : Động cơ 3 pha ...................................................................................... 59

Hình 2.36 : Van ....................................................................................................... 60

Hình 2.37 : Ống khí................................................................................................. 61

Khóa luận tốt nghiệp SV : Nguyễn Tiến Dũng

vii

Hình 2.42 : Biến Tần FR-E520S ............................................................................. 64

Hình 2.43 : Sơ đồ kết nối biến tần FR-E500 ........................................................... 65

Hình 2.53 : Encoder omrom E6B2 – CWZ6C ........................................................ 68

Hình 3.1 : Kết cấu cơ khí trạm 2 Xử Lý phôi.......................................................... 76

Hình 3.2 : Mô hình thực tế trạm 2 ........................................................................... 77

Hình 3.3 : Sơ đồ kết nối cơ khí trạm 2 .................................................................... 82

Hình 3.4 : Lưu đồ giải thuật trạm 2......................................................................... 84

Khóa luận tốt nghiệp SV : Nguyễn Tiến Dũng

viii

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 : Miêu tả CPU R04ENCPU........................................................................ 8

Bảng 2.2 : Thông số kỹ thuật R04ENCPU.............................................................. 11

Bảng 2.3 : Miêu tả Module Input RX42C4 ............................................................. 16

Bảng 2.4 : Thông số kỹ thuật Module Input Rx42C4 ............................................. 17

Bảng 2.5 : Cài đặt thời gian đáp ứng ngõ vào ......................................................... 17

Bảng 2.6 : Thông số kỹ thuật Module Output RY42NT2P..................................... 19

Bảng 2.7 : Miêu tả Module RD62P2....................................................................... 21

Bảng 2.8 : Thông số kỹ thuật Module RD62P2 ...................................................... 23

Bảng 2.9 : Sơ đồ chân và đấu dây Module RD62P2............................................... 28

Bảng 2.10 : Miêu tả Module RD60AD4 ................................................................. 30

Bảng 2.11 : Thông số kỹ thuật Module R60AD4.................................................... 32

Bảng 2.12 : Miêu tả Module R60DA4 .................................................................... 35

Bảng 2.13 : Thông số kỹ thuật R60DA4 ................................................................. 37

Bảng 2.14 : Các loại mạng truyền thông trong công nghiệp................................... 40

Bảng 2.15 : Phương pháp truyền thông................................................................... 40

Bảng 2.16 : Miêu tả Module RJ71EN71 CCIEC .................................................... 41

Bảng 2.17 : Thông số phần cứng Module RJ71EN71 CCIEC................................ 42

Bảng 2.18 : Miêu tả Module RJ61BT11 ................................................................. 45

Bảng 2.19 : Thông số kỹ thuật Module RJ61BT11................................................. 47

Bảng 2.20 : Thông số kỹ thuật Module ngòn R62P................................................ 49

Bảng 2.23 : Nút nhấn của biến tần .......................................................................... 66

Bảng 3.1 : Liệt kê các thiết bị trạm 2 ...................................................................... 79

Bảng 3.2 : Địa chỉ I/O PLC trạm 2.......................................................................... 81

Khóa luận tốt nghiệp SV : Nguyễn Tiến Dũng

ix

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 triễn

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 triễn 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

hệ thống tự động hóa sản xuất với PLC MELSEC iQ-R ”, chúng 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.