BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI o0o BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài Nghiên cứu thiết kế hệ thống sản xuất ứng dụng Robot Scara trên nền tảng NX Mechatronic Concept Design Giáo viên hướng dẫn TS Trương Chí Công Sinh viên thực hiện Phạm Quang Nghĩa 2018600753 Lê Anh Phương 2018601190 Chu Hai Thìn 2018600872 Hà Nội – 2022 LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay điều khiển tự động hóa đã trở thành một nhu cầu không thể thiếu được của con người, dưới sự xuất hiện của các học thuyết và các.
Trang 5LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay điều khiển tự động hóa đã trở thành một nhu cầu không thể thiếu được của con người, dưới sự xuất hiện của các học thuyết và các ứng dụng cụ thể trong đời sống hàng ngày, có thể nói điều khiển tự động hóa đang dần chi phối cuộc sống, con người đang cố tạo ra các robot và dây chuyền sản xuất có khả năng làm việc thay thế cho con người, thường bắt gặp các con robot và dây chuyền sản xuất trong sản xuất tự động
Để góp phần vào sự phát triển nền khoa học kỹ thuật hiện nay và sau quá trình tìm hiểu sơ lược và được sự tư vấn nhiệt tình từ các thầy cô hướng dẫn bộ môn, nhóm
đã chọn đề tài “Nghiên cứu thiết kế hệ thống sản xuất ứng dụng Robot Scara trên nền tảng NX Mechatronic Concept Design” trong phạm vi đồ án môn học “Đồ án tốt nghiệp” với ước muốn hoàn thành tốt môn học, học hỏi thêm nhiểu kiến thức, nghiên cứu chi tiết về các phương pháp tính toán và lập trình đồng thời mong muốn đóng góp vào sự phát triển của nền công nghiệp hiện nay
Trước tiên, nhóm em xin được gửi lời cảm ơn trân trọng và sâu sắc nhất đến thầy Trương Chí Công – người trực tiếp hướng dẫn thực hiện, nghiên cứu môn học, đã hết sức tạo điều kiện, tận tình hướng dẫn và động viên nhóm trong suốt quá trình nghiên cứu thực hiện đồ án tốt nghiệp này Nhóm em xin trân trọng cảm ơn đến tất cả các quý thầy
cô khoa Cơ Khí nói chung và chuyên ngành Cơ Điện Tử nói riêng của trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội, những người đã trang bị cho nhóm những kiến thức cần thiết về chuyên ngành, cũng như đã quan tâm giúp đỡ, hướng dẫn nhiệt tình và tạo điều kiện thuận lợi để nhóm em được học tập, nghiên cứu, thực hiện hoàn thành đồ án môn học
Đồ án môn học Cơ điện tử này
Nhóm xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày tháng … năm 2022
Nhóm sinh viên thực hiện
Phạm Quang Nghĩa
Lê Anh Phương Chu Hai Thìn
Trang 6MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU 1
MỤC LỤC 2
DANH MỤC HÌNH ẢNH 4
DANH MỤC BẢNG BIỂU 12
CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG HỆ THỐNG ROBOT SCARA 13
1.1 Lịch sử nghiên cứu 13
1.2 Các vấn đề đặt ra 13
1.3 Đối tượng nghiên cứu 14
1.4 Phương pháp thực hiện 14
1.5 Giới hạn đề tài 14
CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG SẢN XUẤT ỨNG DỤNG ROBOT SCARA 15
2.1 Giới thiệu robot SCARA 15
2.2 Hệ thống cảm biến 16
2.2.1 Cảm biến tiệm cận 16
2.2.2 Cảm biến nhiệt độ 17
2.3 Cơ cấu chấp hành 19
2.3.1 Động cơ 19
2.3.2 Băng tải 21
2.3.3 Tay kẹp cơ khí 23
2.4 Hệ thống điều khiển 23
2.4.1 Giới thiệu phần mềm TIA Portal 23
2.4.2 Giới thiệu Code Logic Ladder 34
2.4.3 Giới thiệu PLC S7-1500 và HMI 36
2.4.4 Giới thiệu phần mềm PLCSIM Advance S7-1500 41
2.5.Giới thiệu phần mềm NX 43
Trang 72.5.1 Giới thiệu phần mềm NX MCD [2] 47
CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẢN XUẤT ỨNG DỤNG ROBOT SCARA 66
3.1 Thiết kế hệ thống trên phần mềm NX MCD 66
3.1.1 Thiết kế mô hình băng tải 66
Xây dựng mô hình băng tải trên NX MCD 69
3.1.2 Thiết kế mô hình Robot SCARA 74
3.1.3 Thiết kế hệ thống chiết rót đóng nắp cà phê 92
3.2 Thiết kế hệ thống điều khiển mô hình chiết rót đóng nắp cà phê 114
3.2.1 Kết nối tín hiệu giữa NX MCD và PLC 130
3.3 Thiết kế hệ thống điện 136
CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG 137
4.1 Kết quả mô phỏng mô hình băng tải 137
4.2 Kết quả mô phỏng mô hình Robot SCARA 138
4.3 Kết quả mô phỏng hệ thống chiết rót đóng nắp cà phê 141
4.4 Các sự cố xảy ra và cách khắc phục 155
4.5 Nhận xét 156
4.5.1 Kết quả đạt được 156
4.5.2 Hạn chế 157
4.6 Phương hướng phát triển đồ án 157
TÀI LIỆU THAM KHẢO 158
PHỤ LỤC 159
Trang 8DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2.1 Robot SCARA 15
Hình 2.2 Cấu tạo cảm biến tiệm cận 16
Hình 2.3 Nguyên lí hoạt động cảm biến tiệm cận 17
Hình 2.4 Cấu tạo cảm biến nhiệt độ 17
Hình 2.5 Động cơ băng tải 19
Hình 2.6 Băng tải ứng dụng trong công nghiệp 21
Hình 2.7 Băng tải PVC 22
Hình 2.8 Mô hình tay kẹp cơ khí 23
Hình 2.9 Lựa chọn thiết bị 24
Hình 2.10 Lựa chọn PLC ảo 24
Hình 2.11 Lựa chọn HMI ảo 25
Hình 2.12 Kết nối tín hiệu PLC và HMI 25
Hình 2.13 Các chức năng trong thư mục PLC và thự mục HMI 26
Hình 2.14 Cấu hình PLC ảo 26
Hình 2.15 Các loại khối trong TIA Portal 27
Hình 2.16 Cửa sổ lập trình code Ladder 28
Hình 2.17 Công cụ lập trình code Ladder 28
Hình 2.18 Hoạt động của Timer TP 29
Hình 2.19 Hoạt động của Timer TON 29
Hình 2.20 Hoạt động của Timer TOF 30
Hình 2.21 Hoạt động của Timer TONR 30
Hình 2.22 Hoạt động của Counter Up 31
Hình 2.23 Hoạt động của Counter Down 31
Hình 2.24 Hoạt động của Counter Up/Down 32
Hình 2.25 Cửa sổ các tag của PLC 32
Hình 2.26 Cửa sổ HMI 33
Hình 2.27 Thanh công cụ trong TIA Portal 33
Hình 2.28 Quyền truy cập vào các tab đang mở 34
Trang 9Hình 2.29 Các ký hiệu logic 34
Hình 2.30 Hàm NOT 35
Hình 2.31 Hàm AND 35
Hình 2.32 Hàm OR 35
Hình 2.33 Hàm XOR 36
Hình 2.34 PLC S7-1500 thực tế 36
Hình 2.35 HMI thực tế 40
Hình 2.36 Giao diện PLCSIM Advanced với loại PLC S7-1500 42
Hình 2.37 Địa chỉ IP của PLC ảo vừa khởi tạo 43
Hình 2.38 Cửa sổ mở tab mới trong phần mềm NX 43
Hình 2.39 Cửa sổ Assembly thêm các chi tiết cho mô hình 48
Hình 2.40 Thanh công cụ hỗ trợ thiết kế 48
Hình 2.41 Các công cụ trong module Assemlies 49
Hình 2.42 Thanh chức năng 49
Hình 2.43 Cửa số giao diện phần mềm NX MCD 50
Hình 2.44 Công cụ thiết kế 51
Hình 2.45 Công cụ tạo liên kết khớp giữa các bộ phận 51
Hình 2.46 Công cụ tạo tín hiệu 52
Hình 2.47 Các nút chức năng mô phỏng chuyển động 52
Hình 2.48 Các thành phần của mô hình 53
Hình 2.49 Công cụ chỉnh góc nhìn 53
Hình 2.50 Công cụ chỉnh sửa hình ảnh của các bộ phận tỏng mô hình 54
Hình 2.51 Công cụ ẩn và hiển thị các phần trong mô hình 54
Hình 2.52 Cửa sổ Rigid Body 55
Hình 2.53 Cửa sổ Collision Body 56
Hình 2.54 Cửa sổ Prevent Collision 57
Hình 2.55 Cửa sổ Transport Surface 57
Hình 2.56 Cửa sổ Fixed Joint 58
Hình 2.57 Cửa sổ Cylindrical Joint 59
Hình 2.58 Cửa sổ Sliding Joint 60
Trang 10Hình 2.59 Cửa sổ Block 60
Hình 2.60 Cửa sổ Collision Sensor 61
Hình 2.61 Cửa sổ Position Control 62
Hình 2.62 Cửa sổ Speed Control 63
Hình 2.63 Cửa sổ Symbol Table 64
Hình 2.64 Cửa sổ Signal 64
Hình 3.1 Môi trường Assembly trong NX 70
Hình 3.2 Mô hình băng tải sau khi thiết lập vị trí 70
Hình 3.3 Thêm thuộc tính vật lí cho băng tải 71
Hình 3.4 Thêm thuộc tính vật lí cho phôi 71
Hình 3.5 Thêm thuộc tính vật lí cho giá chứa phôi 71
Hình 3.6 Thêm thuộc tính va chạm cho băng tải 72
Hình 3.7 Tạo va chạm cho phôi 72
Hình 3.8 Tạo va chạm cho giá chứa phôi 72
Hình 3.9 Cấp phôi tự động cho quá trình chạy mô phỏng 73
Hình 3.10 Cố định vị trí của băng tải 73
Hình 3.11 Cố định vị trí của giá chứa phôi 73
Hình 3.12 Tạo chuyển động cho bề mặt băng tải 74
Hình 3.13 Tay máy Robot SCARA 74
Hình 3.14 Hình vẽ mô phỏng 2D Robot SCARA 75
Hình 3.15 Môi trường Mechantronics Concept Designer trong NX 79
Hình 3.16 Thiết lập vị trí Robot SCARA 79
Hình 3.17 Tạo thuộc tính va chạm cho chân đế Robot SCARA 80
Hình 3.18 Tạo thuộc tính cho các phần còn lại của Robot SCARA 80
Hình 3.19 Tạo thuộc tính vật lí cho chân đế 81
Hình 3.20 Tạo thuộc tính vật lí cho các phần còn lại của Robot SCARA 81
Hình 3.21 Tạo thuộc tính khớp 82
Hình 3.22 Chọn tâm của trục liên kết chân đế với thân Robot SCARA 82
Hình 3.23 Tạo các khớp còn lại của Robot SCARA 83
Hình 3.24 Chọn khớp trụ giữa phần cánh tay và trục của Robot SCARA 83
Trang 11Hình 3.25 Chọn giới hạn trên và giới hạn dưới cho khớp 84
Hình 3.26 Tạo thuộc tính tránh va chạm giữa đế và thân Robot SCARA 84
Hình 3.27 Các thuộc tính tránh va chạm giữa các phần của Robot SCARA 85
Hình 3.28 Tạo thuộc tính điều khiển vị trí 85
Hình 3.29 Thiết lập các thuộc tính điều khiển vị trí cho các khớp 86
Hình 3.30 Mô hình mô phỏng Robot SCARA gắp nhả phôi 86
Hình 3.31 Cố định và tránh va chạm cho tay hút 87
Hình 3.32 Tạo thuộc tính va chạm cho băng tải 87
Hình 3.33 Tạo thuộc tính chuyển động cho băng tải 88
Hình 3.34 Thiết lập chu trình cấp phôi tự động 88
Hình 3.35 Thiết lập tham số dính Sticky 89
Hình 3.36 Kích hoạt thông số Sticky 89
Hình 3.37 Trình kiểm tra thời gian thực hiện 90
Hình 3.38 Thiết lập khối lượng cho phôi 90
Hình 3.39 Đặt PSU một lực kéo mặc định là 0,1 Newton 91
Hình 3.40 Vận hành mô hình 91
Hình 3.41 Mô hình hệ thống sau khi thiết lập vị trí các bộ phận 97
Hình 3.42 Trạm 1: Chiết rót và đóng nắp bình cà phê 97
Hình 3.43 Băng tải 1a và băng tải 1b 98
Hình 3.44 Tạo chuyển động cho bề mặt băng tải 98
Hình 3.45 Tốc độ băng tải khi chuyển động 99
Hình 3.46 Tạo thuộc tính điều khiển tốc độ cho mâm quay 99
Hình 3.47 Mâm quay 100
Hình 3.48 Mô phỏng cà phê được rót vào bình 100
Hình 3.49 Cấp cà phê tự động 101
Hình 3.50 Tạo chuyển động cho bề mặt băng tải 101
Hình 3.51 Tốc độ băng tải khi chuyển động 102
Hình 3.52 Cấp nắp bình tự động 102
Hình 3.53 Robot Scara hút và đóng nắp bình 103
Hình 3.54 Chu trình hoạt động của robot Scara 103
Trang 12Hình 3.55 Trạm 2: Kiểm tra sản phẩm 104
Hình 3.56 Quỹ đạo chuyển động của Robot 6DOF 105
Hình 3.57 Chu trình hoạt động của Robot 6DOF 105
Hình 3.58 Giao diện HMI kiểm tra chất lượng sản phẩm 106
Hình 3.59 Thanh điều hướng mở ra khi sản phẩm lỗi 106
Hình 3.60 Thuộc tính điều khiển thanh điều hướng 2 107
Hình 3.61 Trạm 3: Đóng hộp sản phẩm 108
Hình 3.62 Băng truyền 3a, 3b 108
Hình 3.63 Transport surface 3a 109
Hình 3.64 Khớp trượt theo trục X 109
Hình 3.65 Khớp trượt theo trục Y 110
Hình 3.66 Bộ điều khiển vị trí khớp trượt 110
Hình 3.67 Cảm biến phát hiện sản phẩm 111
Hình 3.68 Tay kẹp đến vị trí kẹp sản phẩm 111
Hình 3.69 Tay kẹp ở trạng thái mở và đóng 112
Hình 3.70 Khớp trượt đóng mở tay kẹp 112
Hình 3.71 Bộ điều khiển vị trí để đóng mở tay kẹp 113
Hình 3.72 Vị trí sản phẩm trong thùng hàng 114
Hình 3.73 Kết nối PLC và HMI 115
Hình 3.74 Lập trình điều khiển hệ thống 116
Hình 3.75 Đoạn code lập trình KE và K RESET 116
Hình 3.76 Code lập trình bật tắt hệ thống và bật các băng tải 117
Hình 3.77 Chương trình con kết nối với chương trình Main 117
Hình 3.78 Đếm số lượng sản phẩm đã làm 118
Hình 3.79 Chuyển động của đĩa quay 118
Hình 3.80 Quá trình rót cà phê 119
Hình 3.81 Hoạt động của Robot SCARA 119
Hình 3.82 Quá trình cấp phôi tự động 119
Hình 3.83 Bật tắt băng tải trạm 2 120
Hình 3.84 Robot 6DOF kiểm tra sản phẩm 120
Trang 13Hình 3.85 Thời gian kiểm tra của robot 6DOF 121
Hình 3.86 Quy trình đóng mở các thanh điều hướng 121
Hình 3.87 Điều khiển vị trí tay kẹp 122
Hình 3.88 Điều khiển đóng mở tay kẹp 122
Hình 3.89 Điều khiển tay kẹp đi theo phương ngang 123
Hình 3.90 Điều khiển tay kẹp đi theo phương dọc 124
Hình 3.91 Mô phỏng tọa độ các vị trí xếp hàng trong thùng chứa sản phẩm 124
Hình 3.92 HMI KTP 900 Basic PN 125
Hình 3.93 Cấu hình HMI ban đầu 126
Hình 3.94 Các biến trên HMI Tag 126
Hình 3.95 Các nút nhấn trên HMI 127
Hình 3.96 Cấu hình của một nút được liên kết với một biến đầu vào PLC 127
Hình 3.97 Nút chuyển đổi từ màn hình HMI này sang màn hình HMI khác 128
Hình 3.98 Cấu hình công tắc 128
Hình 3.99 Cấu hình cho nút nhập số lượng đầu vào 129
Hình 3.100 Tạo hiệu ứng cho các phần từ trên HMI 129
Hình 3.101 Thay đổi hình thức của một phần tử 130
Hình 3.102 Khởi tạo PLC ảo 131
Hình 3.103 Tải chương trình code vào PLC ảo 132
Hình 3.104 Lựa chọn kết nối và địa chỉ IP của PLC 132
Hình 3.105 Check before loading 133
Hình 3.106 Cấu hình tín hiệu PLC trên NX MCD 133
Hình 3.107 Cửa sổ Signal Mapping 134
Hình 3.108 Lựa chọn loại tín hiệu kết nối 134
Hình 3.109 Cửa sổ External Signal Configuration 135
Hình 3.110 Lựa chọn tín hiệu kết nối giữa NX MCD với PLC ảo 135
Hình 3.111 Chức năng chạy mô phỏng 136
Hình 4.1 Phôi ở vị trí đầu băng tải 137
Hình 4.2 Phôi được vận chuyển vào giá chưa phôi 137
Hình 4.3 Vận tốc của băng tải 138
Trang 14Hình 4.4 Thời gian vận chuyển phôi 138
Hình 4.5 Phôi được cấp vào băng tải 139
Hình 4.6 Cảm biến có tín hiệu, trục robot đi xuống để hút phôi 139
Hình 4.7 Tay hút bật 140
Hình 4.8 Robot hút và di chuyển phôi vào ổ chứa phôi 140
Hình 4.9 Robot ở vị trí thả phôi 141
Hình 4.10 Robot quay lại vị trí ban đầu sau khi thả phôi 141
Hình 4.11 Các màn hình HMI 142
Hình 4.12 Màn hình chờ 143
Hình 4.13 Màn hình nhập số lượng bình đầu vào 144
Hình 4.14 Màn hình Trạm 1 144
Hình 4.15 Màn hình theo dẽo nhiệt độ cà phê trong máy rót cà phê 145
Hình 4.16 Màn hình Trạm 2 145
Hình 4.17 Màn hình Trạm 3 146
Hình 4.18 Màn hình hiển thị tín hiệu điều khiển 146
Hình 4.19 Nhập số lượng bình đầu vào 147
Hình 4.20 Băng tải đưa phôi vào vị trí mâm quay 147
Hình 4.21 Mâm quay vận chuyển phôi đến vị trí rót cà phê 148
Hình 4.22 Mâm quay vận chuyển bình đến vị trí đóng nắp 148
Hình 4.23 Nhiệt độ trong mức an toàn 149
Hình 4.24 Thông báo khi nhiệt độ cà phê vượt mức an toàn 149
Hình 4.25 Hệ thống dừng khẩn cấp khi bị nhiệt độ quá mức an toàn 150
Hình 4.26 Kết quả mô phỏng trạm 1 150
Hình 4.27 Bình được vận chuyển từ trạm 1 đến trạm 2 151
Hình 4.28 Bình đến vị trí kiểm tra 151
Hình 4.29 Bình sau khi được kiểm tra xong 152
Hình 4.30 Bình lỗi sau khi kiểm tra xong 152
Hình 4.31 Bình được vận chuyển từ trạm 2 đến trạm 3 153
Hình 4.32 Màn hình trạm 3 bật công tắc tại 3 vị trí 153
Hình 4.33 Bình đến vị trí nhận hàng của tay gắp 154
Trang 15Hình 4.34 Tay kẹp đưa sản phẩm đến vị trí 2 154 Hình 4.35 Kết quả vận mô phỏng trạm 3 155
Trang 16DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1 Bảng phân loại PLC 38
Bảng 3.1 Bảng góc mái 67
Bảng 3.2 Các thành phần mô hình băng tải 69
Bảng 3.3 Thông số D-H 75
Bảng 3.4 Các thành phần hệ thống Robot SCARA 77
Bảng 3.5 Các thành phần trong mô hình chiết rót, đóng nắp và đóng hộp cà phê 92
Bảng 3.6 Bảng tọa độ các điểm tạo thành quỹ đạo chuyển động của Robot 6DOF 105
Bảng 4.1 Các sự cố xảy ra và cách khắc phục 155
Trang 17CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG HỆ THỐNG ROBOT
SCARA 1.1 Lịch sử nghiên cứu
Robot SCARA đầu tiên được tạo ra như một nguyên mẫu mang tính cách mạng vào năm 1978, trong phòng thí nghiệm của Giáo sư Hiroshi Makino, tại Đại học Yamanashi, Nhật Bản SCARA 4 trục được thiết kế giống như không có cánh tay robot nào khác vào thời điểm đó Sự đơn giản của nó thật tuyệt vời với ít chuyển động, nó có thể làm được nhiều việc hơn, với tốc độ và độ chính xác cao
Từ SCARA là viết tắt của Selective Compliance Assembly Robot Arm Bản thân các robot có thể khác nhau về kích thước và hình dạng nhưng tất cả các cánh tay của SCARA đều nhất quán trong một chuyển động 4 trục SCARA vượt trội trong việc “chọn
và đặt” ở khả năng độc đáo của nó là nhặt các thành phần công nghiệp từ vị trí này và đặt SCARA ở vị trí khác, với độ chính xác, tốc độ và chuyển động mượt mà
Cánh tay SCARA hoạt động giống như cánh tay của con người ở chỗ các khớp cho phép cánh tay di chuyển theo chiều dọc và chiều ngang Tuy nhiên, cánh tay SCARA
có chuyển động hạn chế ở cổ tay, nó có thể xoay nhưng nó không thể nghiêng Chuyển động hạn chế của cổ tay có lợi cho nhiều loại hoạt động lắp ráp, chẳng hạn như các ứng dụng chọn và đặt, lắp ráp và đóng gói
Robot SCARA được đưa vào dây chuyền lắp ráp thương mại vào năm 1981 và vẫn cung cấp tỷ lệ giá hiệu suất tốt nhất liên quan đến lắp ráp tốc độ cao Hệ thống lắp ráp linh hoạt của Nhật Bản, dựa trên robot SCARA, đã tạo ra sự bùng nổ trên toàn thế giới trong sản xuất điện tử nhỏ, tạo ra các sản phẩm thúc đẩy nền kinh tế và thay đổi thế giới mãi mãi
1.2 Các vấn đề đặt ra
+ Nắm được các ứng dụng thực tiễn của hệ thống hệ thống sản xuất sử dụng Robot Scara + Sử dụng được các thiết bị chuẩn công nghiệp: PLC, HMI Display, SCALANCE XB005, Robot Scara, Roller conveyor …
+ Nghiên cứu thiết kế hệ thống cơ khí, hệ thống điều khiển
+ Khả năng mở rộng mô hình với thực tế
Trang 181.3 Đối tượng nghiên cứu
+ Nghiên cứu phần mềm NX MCD, phần mềm TIA Portal, phần mềm PLCSIM Advance s7-1500
+ Nghiên cứu ứng dụng robot SCARA trong sản xuất công nghiệp
+ Nghiên cứu thiết kế hệ thống chiết rót đóng nắp cà phê
1.4 Phương pháp thực hiện
+ Đọc và nghiên cứu các tài liệu liên quan: tài liệu chuyển giao công nghệ của công ty Simen, tài liệu giáo viên hướng dẫn cung cấp,
+ Thiết kế hệ thống trên phần mềm NX MCD
+ Lập trình điều khiển trên phần mềm TIA Portal
+ Kết nối PLC ảo với phần mềm NX MCD thông qua phần mềm PLC Advanced + Chạy thử nghiệm và vận hành hệ thống
1.5 Giới hạn đề tài
+ Xây dựng bộ bản vẽ mô hình cơ khí, bản vẽ hệ thống điều khiển
+ Lập trình điều khiển cho hệ thống
+ Mô phỏng hoạt động của hệ thống bằng phần mềm TIA Portal, NX Mechatronic Concept Design
+ Xây dựng chu trình kết nối, vận hành thời gian thực cho hệ thống
Trang 19CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG SẢN XUẤT ỨNG
DỤNG ROBOT SCARA 2.1 Giới thiệu robot SCARA
Robot SCARA là một trong những loại robot công nghiệp mang tính ứng dụng cao nhất hiện nay Chuyển động tay máy của SCARA giúp nó có khả năng gắp đặt vật liệu hoàn hảo Vì vậy, nó được ứng dụng nhiều nhất trong những dây chuyền sản xuất
có công đoạn công việc này Hơn nữa, nó cũng được sử dụng cho các công việc liên quan đến hàn xì ở các xưởng cơ khí chế tạo
Hình 2.1 Robot SCARA
Tốc độ: Được thiết kế tự động hóa hoạt động và có lập trình sẵn, tốc độ của SCARA tốt hơn nhiều so với tốc độ của con người Nó không e ngại bất cứ điều kiện làm việc nào, vẫn có thể đảm bảo được tốc độ hoàn hảo như cài đặt dù trong môi trường nhiệt độ cao hay hóa chất
Độ chính xác tuyệt đối: Khi yêu cầu của doanh nghiệp là kiểm soát các lực lượng càng chính xác càng tốt, thì SCARA có lợi thế nổi bật hơn hẳn Ví dụ trong cơ khí chế tạo máy hay lắp ráp điện tử, quy trình lắp ráp yêu cầu phải chèn 1 chốt, đảm bảo được gài đúng cách thì việc căn chỉnh hoàn hảo để thực hiện là một vấn đề Với SCARA, có thể kiểm soát được lực định hướng, vì vậy có thể tác động thao tác chính xác với lực phù hợp, vừa đảm bảo hoàn thành công việc vừa không ảnh hưởng đến các linh kiện hay thiết
bị cần hoàn thiện
Độ lặp lại: Một công việc mang tính lặp đi lặp lại sẽ khiến con người cảm thấy rất mệt mỏi và chán nản Thậm thái thái độ làm việc cũng sẽ bị tác động không nhỏ Trong khi đó, Scara hoàn toàn có thể khắc chế được các vấn đề này Đây là ưu điểm chung của robot, và vì sao robot ngày càng được nghiên cứu mở rộng để thay thế con người trong những công việc chân tay mang tính tuần hoàn liên tục
Trang 202.2 Hệ thống cảm biến
2.2.1 Cảm biến tiệm cận
Cảm biến tiệm cận [5] hay công tắc tiệm cận, sensor tiệm cận, PROX có tên tiếng
Anh là Proximity Sensors là loại cảm biến có khả năng phản ứng khi có vật ở gần nó,
thông thường là vài milimet (mm)
Cảm biến tiệm cận thường được lắp tại vị trí cuối của chi tiết máy, tín hiệu đầu ra của cảm biến này sẽ có chức năng khởi động một chức năng khác của máy
Cấu tạo:
Hình 2.2 Cấu tạo cảm biến tiệm cận
Cảm biến tiệm cận điện dung có cấu tạo gồm có 4 phần chính:
+ Phần cảm biến
+ Mạch dao động
+ Bộ cảm nhận
+ Bộ mạch tín hiệu đầu ra
Nguyên lý hoạt động: Cảm biến này hoạt động dựa trên nguyên lý trường điện từ (đối với loại cảm biến Proximity), hoặc vùng điện dung (đối với loại cảm biến capacitive) Trường điện từ hoặc điện dung được phát ra xung quanh cảm biến với khoảng cách tối
đa tới 60 mm
Trang 21Hình 2.3 Nguyên lí hoạt động cảm biến tiệm cận
Ứng dụng:
+ Đếm sản phẩm
+ Kiểm soát mực chất lỏng trong bồn chứa
+ Kiểm tra chất lượng sản
+ Phát hiện vật đi ngang qua
Cảm biến nhiệt còn có tên gọi khác là nhiệt kế điện trở metal
Hình 2.4 Cấu tạo cảm biến nhiệt độ
Cảm biến đo nhiệt độ có cấu tạo chính là 2 dây kim loại khác nhau được gắn vào đầu nóng và đầu lạnh
Trang 22Ngoài ra, nó còn được cấu tạo bởi nhiều bộ phận khác, cụ thể như sau:
+ Bộ phận cảm biến: đây được xem là bộ phận quan trọng nhất, quyết định đến độ chính xác của toàn bộ thiết bị cảm biến Bộ phận này được đặt bên trong vỏ bảo
vệ sau khi đã kết nối với đầu nối
+ Dây kết nối: các bộ phận cảm biến có thể được kết nổi bằng 2,3 hoặc 4 dây kết nổi Trong đó, vật liệu dây sẽ phụ thuộc hoàn toàn vào điều kiện sử dụng đầu đo + Chất cách điện gốm: bộ phận này với nhiệm vụ chủ yếu là làm chất cách điện ngừa đoản mạch và thực hiện cách điện giữa các dây kế nối với vỏ bảo vệ
+ Phụ chất làm đầy: gồm bột alumina mịn, được sấy khô và rung Phụ chất này với chức năng chính là lắp đầy tất cả khoảng trống để bảo vệ cảm biến khỏi các rung động
+ Vỏ bảo vệ: giống như tên gọi, bộ phận này được dùng đẻ bảo vệ bộ phận cảm biến và dây kết nối Bộ phận này phải được làm bằng vật liệu phù hợp với kích thước phù hợp và khi cần thiết có thể bọc thêm vỏ bọc bằng vỏ bổ sung
+ Đầu kết nối: Bộ phận này được làm bằng vật liệu cách điện (gốm), chứa các bảng mạch, cho phép kết nối của điện trở Trong đó, bộ chuyển đổi 4-20mA khi cần thiết có thể được cài đặt thay cho bảng đầu cuối
Việc tích hợp bộ chuyển đổi tín hiệu giúp nâng cao hiệu suất làm việc của cảm biến nhiệt và giúp cho việc vận hành, lắp đặt được dễ dàng hơn
Ứng dụng: Cảm biến nhiệt được sử dụng trong quá trình đo nhiệt độ tại các môi trường như không khí, dầu, nước, …
Trang 232.3 Cơ cấu chấp hành
2.3.1 Động cơ
Động cơ băng tải [6] được hiểu một cách đơn giản chính là 1 cơ chế hoạt động hay 1 máy có thể vận chuyển được 1 tải đơn như hộp, túi, thùng carton, 1 số lượng lớn vật liệu như đất, bột, các loại thực phẩm, … từ điểm A đến điểm B
Hình 2.5 Động cơ băng tải
Nguyên lý hoạt động của motor băng tải như sau:
Khi rulo chủ động quay sẽ làm cho dây băng tải có thể chuyển động nhờ lực ma sát giữa rulo cùng với dây băng băng tải Để tạo ra lực ma sát giữa phần rulo và dây băng tải khi dây băng tải gầu lúc này đang bị trùng thì cần điều chỉnh rulo bị động để cho dây băng tải sẽ căng ra Từ đó, tạo lực ma sát giữa dây băng tải và rulo nhằm chủ động lực
ma sát ở giữa dây băng tải và rulo sẽ làm cho băng tải xuất hiện chuyển động tịnh tiến
Khi các vật liệu khi đã rơi xuống bề mặt của dây băng tải, lúc này nó sẽ được di chuyển đến vị trí khác nhờ vào chuyển động của băng tải Để tránh tình trạng băng tải bị võng xuống do tải quá nặng, người ta đã sử dụng các con lăn đặt ở phía dưới bề mặt của băng tải Đồng thời, điều này cũng làm giảm đi phần nào lực ma sát trên đường đi của băng tải
Trong tất cả các hệ thống băng tải, băng chuyền hiện nay đều sử dụng kết cấu và nguyên lý chính là biến chuyển động quay trở thành chuyển động thẳng của bề mặt băng tải nhằm mục đích vận chuyển sản phẩm, hàng hóa từ điểm này đến điểm khác
Trang 24Có nhiều loại động cơ để có thể phát chuyển động quay, chẳng hạn như động cơ chạy bằng dầu diesel, động cơ chạy xăng và động cơ chạy bằng điện Hiện nay, động cơ chạy điện hiện đang được xem là phổ biến nhất
Các bước chọn động cơ cho băng tải như sau:
a) Lực kéo của motor băng tải
Để xác định được tải trọng chính xác của băng tải, một trong những thông số cần quan tâm là:
Tổng khối lượng hàng hóa trên băng chuyền: 5kg
Khối lượng cụ thể của dây belt: 10kg Ta có tải trọng của băng tải: W = 15kg
Hệ số ma sát của động cơ: µ = 0.15
Hệ số ma sát của puly: π1 = 0.95
Hệ số ma sát của hộp giảm tốc: π2 = 0.9
Thời gian làm việc liên tục: 8 giờ/ ngày
Dòng điện chạy qua: 3pha – 220V – 50Hz
b) Tính chọn tỷ số truyền motor băng tải
Tỷ số truyền của động cơ:
Tỷ số truyền = Tốc độ quay của hộp số/ tốc độ quay của puli
Tốc độ hiện tại của băng chuyền: V = 9.5m/ phút
Tỉ số truyền được tính bằng tỷ số vòng quay của puly/ bánh răng hộp số
Tốc độ vòng quay của puli: N1= tốc độ gói hàng/ D x π (D là đường kính puly)
Tốc độ vòng quay của hộp số: N2=N1 x (Tốc độ puly/ số răng trên hộp số)
Tỉ số truyền động cơ = tốc độ vòng quay hộp số / tốc độ vòng quay của puli
c) Tính momen xoắn của động cơ băng tải
Momen đầu của puly: T1 = (µ x W x D/2)/ η1
Momen đầu của hộp số: T2 = (T1 x tỉ số truyền) x η2
Về tốc độ quay của động cơ sẽ được tính dựa trên đường kính của puly cũng như tốc độ gói hàng và số lượng bánh răng cụ thể của hộp số Mô men của động cơ thì sẽ được tính dựa vào mô men puly cũng như mô men hộp số
Mô men puly = (hệ số ma sát động cơ x tải trọng x đường kính puly/ 2)/η1
Mô men hộp số = (mô men pully x tỷ số truyền) x η2
d) Tính chọn công suất của Motor băng tải
Trang 25Công suất làm việc của Motor băng tải thường được tính như sau:
Công suất động cơ = (mô men động cơ x tỷ số truyền)/ 716.2
Hoặc công thức: P = (T x N)/ 9.55 (KW) Trong đó:
T: ký hiệu của momen xoắn
N: ký hiệu của số vòng quay
2.3.2 Băng tải
Băng chuyền công nghiệp là một hệ thống máy móc được sử dụng nhiều trong các nhà máy, cơ sở sản xuất giúp ích trong việc tiết kiệm sức lao động, nhân công, thời gian và gia tăng hiệu quả làm việc Không những thế băng chuyền công nghiệp còn là thiết bị chuyển tải có tính kinh tế cao trong ứng dụng vận chuyển hàng hóa, nguyên vật liệu trong sản xuất Đó còn là một trong những bộ phận quan trọng trong dây chuyền sản xuất, lắp ráp của các doanh nghiệp, nhà máy Góp phần tạo nên một môi trường sản xuất năng động, khoa học và giải phóng sức lao động mang lại hiệu quả kinh tế cao
Hình 2.6 Băng tải ứng dụng trong công nghiệp
Cấu tạo băng tải:
+ Khung băng tải: có kết cấu bằng vật liệu nhẹ và linh hoạt trong lắp ráp Thông thường được làm bằng vật liệu thép sơn tĩnh điện, inox hoặc nhôm định hình
+ Động cơ băng tải: dùng để giảm tốc và bộ điều khiển kiểm soát tốc độ
+ Dây băng tải: thường sử dụng dây PVC hoặc dây PU
+ Cơ cấu truyền động gồm: Rulo chủ động kéo, cơ cấu chống lệch băng, con lăn đỡ dây
Trang 26+ Bàn thao tác trên băng tải thường inox, hoặc bằng gỗ, phía trên có dán lớp nhựa PVC chống trầy xước cho sản phẩm
+ Hệ thống đường khí nén và đường điện cóổcắm để lấy điện dùng cho các máy dùng trên băng tải
+ Đường điện chiếu sáng và hệ thống điều khiển khí nén để công nhân thao tác lắp ráp Ứng dụng của băng tải trong công nghiệp:
+ Trong ngành sản xuất, lắp ráp linh kiện, thiết bị điện tử, lắp ráp ô tô, xe máy, xe đạp điện…
+ Trong ngành sản xuất thực phẩm, y tế, dược phẩm, may mặc, dầy dép, …
+ Dùng để vận chuyển hàng hoá, đóng gói sản phẩm, …
+ Hệ thống băng trong dây chuyền mài và làm sạch bán tự động
Bên cạnh đó, hệ thống băng tải – băng chuyền có thể được lắp đặt bất cứ nơi nào, mọi địa hình, không những mang lại hiệu quả kinh tế cao còn giảm thiểu tai nạn trong lao động bảo đảm tính an toàn lao động cao
Băng tải PVC: Tải nhẹ và thông dụng với kinh tế Là loại băng tải cực kỳ thông dụng Đặc biệt trong các ngành công nghiệp điện tử Và được các công ty, tập đoàn lớn của Hàn Quốc, Nhật Bản sử dụng nhiều cho các dây chuyền sản xuất Băng tải PVC có ưu điểm là độ bền cao đi cùng giá thành rẻ nên được sử dụng rộng rãi
Hình 2.7 Băng tải PVC
Trang 272.3.3 Tay kẹp cơ khí
Tay kẹp cơ khí là loại tay kẹp để giữ, di chuyển đối tượng bằng các mỏ kẹp, móc, càng, tấm đỡ Tay kẹp không có các điều khiển dùng các loại mỏ, nhíp, chấu, …để kẹp vật nhờ tác dụng của lò xo hoặc nhờ lực đàn hồi của chính các chi tiết trong hệ thống
Hình 2.8 Mô hình tay kẹp cơ khí
Kết cấu của loại tay kẹp này rất đơn giản, không có nguồn dẫn động riêng, không có cơ cấu hãm lực nên kẹp giao động theo khối lượng của vật
2.4 Hệ thống điều khiển
2.4.1 Giới thiệu phần mềm TIA Portal
TIA Portal viết tắt của Totally Integrated Automation Portal là một phần mềm tổng hợp của nhiều phần mềm điều hành quản lý tự động hóa, vận hành điện của hệ
thống TIA Portal là phần mềm tự động hóa đầu tiên, có sử dụng chung 1 môi trường
nền tảng để thực hiện các tác vụ, điều khiển hệ thống TIA Portal được phát triển vào năm 1996 bởi các kỹ sư của Siemens, nó cho phép người dùng phát triển và viết các phần mềm quản lý riêng lẻ một cách nhanh chóng, trên 1 nền tảng thống nhất Giải pháp giảm thiểu thời gian tích hợp các ứng dụng riêng biệt để thống nhất tạo hệ thống
Trang 28Hình 2.9 Lựa chọn thiết bị
Cấu hình phần mềm đã sẵn sàng, tiến hành thêm các thiết bị mà dự án sẽ hoạt động Do đó, PLC và HMI ảo được kết hợp từ công cụ thêm thiết bị
Hình 2.10 Lựa chọn PLC ảo
Trang 29Lựa chọn HMI KTP 900 Basic PN
Hình 2.11 Lựa chọn HMI ảo
Khi các thiết bị được thêm vào chương trình, từ tab thiết bị và mạng, kết nối giữa PLC và HMI được thiết lập Điều này được thực hiện thông qua các cổng PN / IE (Profinet / Industrial Ethernet hoặc Profinet IO) của các thiết bị, được biểu thị bằng các hộp màu xanh lá cây trên mỗi thiết bị
Hình 2.12 Kết nối tín hiệu PLC và HMI
Sau đó, được xác minh rằng khi thêm các thiết bị vào chương trình, hai thư mục tương ứng được tạo ra
Trang 30Hình 2.13 Các chức năng trong thư mục PLC và thự mục HMI
Thư mục PLC được phân tích, nơi đặt tab cấu hình thiết bị Cửa sổ này được sử dụng để xem các thiết bị đang làm việc, có thể sửa đổi bằng cách kết hợp các mô-đun đầu vào kỹ thuật số, mô-đun đầu vào tương tự và mô-đun công nghệ trong số nhiều mô-đun khác Bằng cách này, nếu làm việc với một thiết bị thực, có thể được sao chép hầu như với tất cả các thành phần tích hợp
Hình 2.14 Cấu hình PLC ảo
Tất cả các lập trình được thực hiện từ tab khối chương trình, nơi có thể truy cập các khối logic của PLC được viết Khi một chương trình mới được tạo, hai mục sẽ xuất hiện trên tab này Có khối chính, tức là khối lập trình chính và công cụ thêm khối mới,
từ đó có thể thêm các loại khối sẵn có khác nhau Đó là Organization block, Function block, Function và Data block
Trang 31Hình 2.15 Các loại khối trong TIA Portal
Đầu tiên, các khối tổ chức được nghiên cứu Loại khối này tạo thành giao diện giữa hệ điều hành và chương trình, vì vậy cần thiết để có thể tải mã vào hệ điều hành của PLC
Do đó, điều này có nghĩa là một khối tổ chức phải được kết hợp trong mọi dự án, trong trường hợp này là khối chính, trong đó phần còn lại của các khối chương trình sẽ được chèn vào Trong số các khối còn lại này là các hàm, rất hữu ích để tạo các mẫu và chương trình con trong khối tổ chức Sự khác biệt giữa các hàm và các khối chức năng
là khối sau có một khối dữ liệu cá thể, nghĩa là với bộ nhớ Các khối dữ liệu này được xây dựng trong logic để lưu trữ các giá trị dữ liệu được ghi trong quá trình thực thi chương trình
Khi truy cập vào khối chính, có thể thấy tất cả các công cụ để lập trình logic bậc thang Như vậy, có các tiếp điểm thường mở, tiếp điểm thường đóng và cuộn dây, cũng như các công cụ để mở và đóng các nhánh của mã
Trang 32Hình 2.16 Cửa sổ lập trình code Ladder
Ở bên phải màn hình, tìm thấy danh sách các hướng dẫn cơ bản với: phép toán logic, bộ đếm thời gian, bộ đếm, công cụ so sánh và các hàm toán học khác
Hình 2.17 Công cụ lập trình code Ladder
Trang 33Trong thư mục Bit Logic Operations, có tất cả các công cụ để tạo logic tiếp điểm, tức là các tiếp điểm, cuộn dây thường mở và thường đóng, hoặc các cuộn dây đặt và đặt lại
Đối với bộ đếm thời gian, có bốn loại bộ đếm thời gian, mỗi loại có những đặc điểm và
ưu điểm riêng
TP timer: Đây là bộ hẹn giờ có đầu ra được kích hoạt khi phát hiện ra cạnh đầu vào tăng và chỉ bị vô hiệu hóa khi hết thời gian định trước Nghĩa là, ngay cả khi đầu vào trở thành vô giá trị, đầu ra vẫn hoạt động cho đến khi hết thời gian ấn định
Hình 2.18 Hoạt động của Timer TP
TON Timer: Đây là bộ định thời gian trễ kết nối Đầu ra được kích hoạt khi thời gian được lập trình trôi qua từ cạnh tăng, nhưng sẽ bị vô hiệu hóa khi đầu vào trở về 0
Hình 2.19 Hoạt động của Timer TON
Trang 34TOF timer: Là bộ hẹn giờ có độ trễ ngắt kết nối hoạt động ngược lại với bộ hẹn giờ TON Trong trường hợp này, chỉ bị vô hiệu hóa sau khi thời gian xác định đã trôi qua
Hình 2.20 Hoạt động của Timer TOF
TONR timer: Còn được gọi là bộ tích lũy thời gian, là bộ đếm thời gian lưu trữ thời gian mà đầu vào được kích hoạt Bằng cách này, khi thời gian tích lũy đạt đến giá trị định trước, đầu ra bộ định thời được kích hoạt Để trả giá trị bộ hẹn giờ về 0, một đầu vào đặt lại được cung cấp
Hình 2.21 Hoạt động của Timer TONR
Counter Up (CTU): Mỗi khi tín hiệu tại CU từ mức “0” lên “1” thì bộ đếm sẽ tăng giá trị hiện hành lên 1 đơn vị Khi giá trị hiện hành của bộ đếm (Cxxx) lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt trước tại ngõ vào PV (Preset Value) thì ngõ ra bit của counter (counter
Trang 35C255 Bộ đếm sẽ bị xóa về 0 khi ngõ vào Reset (R) lên mức “1”, hoặc khi sử dụng lệnh Reset để xóa bộ đếm
Hình 2.22 Hoạt động của Counter Up
Counter Down (CTD): Mỗi khi tín hiệu tại CD từ mức “0” lên “1” thì bộ đếm sẽ giảm giá trị hiện hành xuống 1 đơn vị Khi giá trị hiện hành của bộ đếm (Cxxx) bằng 0, thì Counter Bit Cxxx lên “1” Bộ đếm xóa Counter Bit Cxxx và nạp giá trị đặt trước ở
PV khi ngõ vào LD (load) lên mức “1” Bộ đếm sẽ dừng đếm khi giá trị hiện hành bằng
0 và counter bit Cxxx lên “1” Phạm vi của bộ đếm là C0 đến C255
Hình 2.23 Hoạt động của Counter Down
Counter Up/Down (CTUD): Lệnh đếm lên-xuống (CTUD) sẽ đếm lên mỗi khi ngõ vào đếm lên (CU) từ mức “0” lên “1”, và đếm xuống mỗi khi ngõ vào đếm xuống (CD) chuyển từ “0” lên “1” Giá trị hiện hành Cxxx giữ giá trị hiện hành của bộ đếm Giá trị đặt trước PV được so sánh với giá trị hiện hành mỗi khi thực hiện lệnh đếm Phạm
vi của bộ đếm là C0 đến C255 Bộ đếm sẽ bị xóa về 0 khi ngõ vào Reset (R) lên mức
“1”, hoặc khi sử dụng lệnh Reset để xóa bộ đếm
Trang 36Hình 2.24 Hoạt động của Counter Up/Down
Quay trở lại thư mục PLC, ở phía dưới, là cửa sổ các biến PLC Tại đây, có tab hiển thị tất cả các biến, trong đó các biến đã tạo được thu thập và từ đó các biến mới có thể được thêm vào hệ thống
Để tạo một biến mới, bắt đầu gán tên, chọn loại dữ liệu cần sử dụng và đặt địa chỉ Các biến có thể được định nghĩa như một đầu vào, một đầu ra hoặc một dấu Các đầu vào và đầu ra tương ứng với các tín hiệu vào và ra khỏi PLC, trong khi các dấu được
sử dụng để lưu trữ dữ liệu và trạng thái Các biến này có thể nhận các giá trị 0 và 1 nếu
dữ liệu thuộc kiểu boolean hoặc có thể lưu trữ dữ liệu byte (8bits), Word (16bits) hoặc Double 32 bit
Hình 2.25 Cửa sổ các tag của PLC
Trang 37Sau khi phân tích các chức năng và công cụ để lập trình PLC, thì tiến hành nghiên cứu HMI Để cấu hình giao diện, mở thư mục hình ảnh và sau đó nhấp vào hình ảnh gốc Bằng cách này, có thể truy cập vào một biểu diễn của màn hình và một tập hợp các phần
tử mà tùy chỉnh và thiết kế giao diện Các yếu tố này bao gồm: nút, công tắc, trường đầu vào và đầu ra, biểu đồ thanh, văn bản và hình ảnh, trong số nhiều yếu tố khác
Hình 2.27 Thanh công cụ trong TIA Portal
Trang 38Cuối cùng, tất cả các tab đang mở ở dưới cùng của màn hình, có thể truy cập vào từng tab này
Hình 2.28 Quyền truy cập vào các tab đang mở
2.4.2 Giới thiệu Code Logic Ladder
Logic Ladder [12] là một ngôn ngữ lập trình được sử dụng để lập trình các bộ điều khiển logic khả trình, hoặc PLC, được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp Đó
là một ngôn ngữ trực quan và dễ học vì tương tự như các mạch rơ le điện Vì lý do này, được coi là một loại ngôn ngữ đồ họa, thay vì kết hợp các dòng văn bản và mã, lập trình được thực hiện bằng cách kết hợp các yếu tố đồ họa khác nhau, được gọi là ký hiệu Những biểu tượng này được thiết kế để tái tạo giản đồ và sơ đồ điện, vì logic Ladder ban đầu được hình thành cho các kỹ thuật viên và thợ điện
Hình 2.29 Các ký hiệu logic
Mỗi ký hiệu mã bậc thang đại diện cho một lệnh logic có thể được kết hợp để tạo
ra các chức năng và nhiệm vụ khác nhau trong PLC Các ký hiệu này bao gồm các tiếp điểm thường mở, tiếp điểm thường đóng và cuộn dây, mặc dù các loại phần tử khác như
bộ định thời, bộ đếm, phép toán và bộ so sánh, trong số nhiều loại khác, cũng có thể được bao gồm Điều quan trọng cần lưu ý là, mặc dù rất phổ biến khi làm việc với các biến Boolean, các biến này nhận các giá trị 0 hoặc 1, cũng có thể kết hợp các biến tương
tự
Vì việc giảng dạy logic Ladder không phải là một trong những mục tiêu chính của hướng dẫn này, nên sẽ chỉ hiển thị, bằng cách lấy ví dụ, việc xây dựng các phép toán
Trang 39cơ bản như các hàm: NOT, AND, OR và XOR Để biểu diễn các chức năng này bằng logic Ladder, các biến đầu vào (A & B) sẽ được liên kết với các tiếp điểm thường mở hoặc đóng, trong khi biến đầu ra (OUT) được liên kết với một cuộn dây
Hàm NOT: Hàm NOT là lệnh đơn giản nhất, vì được sử dụng để biểu diễn giá trị ngược lại của một biến Do đó, chức năng này chỉ yêu cầu kết hợp một tiếp điểm thường đóng Theo cách này, biến được kết hợp với đầu ra (OUT) luôn có giá trị ngược lại với giá trị của tiếp điểm (A)
Hình 2.30 Hàm NOT
Hàm AND: Đối với một phép toán logic tuân theo điều kiện AND, tất cả các tham
số liên quan đến phép toán (A & B) phải đúng Do đó, trong trường hợp này, hàm AND được xây dựng từ các tiếp điểm thường mở được đặt nối tiếp, theo cách mà nếu là sai, thì đầu ra (OUT) được kết hợp với cuộn dây sẽ bị vô hiệu hóa
Hình 2.31 Hàm AND
Hàm OR: Hàm OR tuân theo một logic đối lập với hàm AND, vì hàm OR kích hoạt đầu ra ngay khi một trong các biến là true Do đó, chức năng này được xây dựng từ các tiếp điểm thường mở được bố trí song song
Hình 2.32 Hàm OR
Trang 40Hàm XOR: Cuối cùng, chức năng XOR được đặc trưng bởi việc kích hoạt đầu ra (OUT) khi chỉ một trong các biến được kích hoạt Theo cách này, nếu cả hai biến đầu vào (A & B) được kích hoạt hoặc vô hiệu hóa, đầu ra sẽ hiển thị giá trị null
Hình 2.34 PLC S7-1500 thực tế
Thiết bị điều khiển có thể “lập trình mềm”, làm việc theo chương trình lưu trong
