Nghiên cứu điều khiển băng chuyền phân loại mạch in trong dây chuyền sản xuất mạch in điện tử

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ KHUẤT ĐỨC DƯƠNG NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN BĂNG CHUYỀN PHÂN LOẠI MẠCH IN TRONG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT MẠCH IN ĐIỆN TỬ LUẬN VĂN THẠC SĨ CƠ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

KHUẤT ĐỨC DƯƠNG

NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN BĂNG CHUYỀN PHÂN LOẠI MẠCH IN TRONG DÂY CHUYỀN

SẢN XUẤT MẠCH IN ĐIỆN TỬ

LUẬN VĂN THẠC SĨ CƠ HỌC KỸ THUẬT

Hà Nội - 2015

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

KHUẤT ĐỨC DƯƠNG

NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN BĂNG CHUYỀN PHÂN LOẠI MẠCH IN TRONG DÂY CHUYỀN

SẢN XUẤT MẠCH IN ĐIỆN TỬ

NGÀNH: CƠ HỌC KỸ THUẬT

CHUYÊN NGÀNH: CƠ HỌC KỸ THUẬT

MÃ SỐ: 60.52.01.01

Hà Nội - 2015

LUẬN VĂN THẠC SĨ CƠ HỌC KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Pha ̣m Ma ̣nh Thắng

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 11

CHƯƠNG 1 XÂY DỰNG MÔ HÌNH DÂY CHUYỀN PHÂN LOẠI MẠCH IN VÀ

LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN Error! Bookmark not defined.

1.1 Xây dựng mô hình dây chuyền phân loại mạch inError! Bookmark not defined.

1.1.1 Mô hình dây chuyền Error! Bookmark not defined.

1.1.2 Các chức năng chính Error! Bookmark not defined.

1.2 Nguyên ly ́ hoa ̣t đô ̣ng của băng chuyền Error! Bookmark not defined.

1.3 Mục tiêu về kỹ thuật của hệ thống Error! Bookmark not defined.

1.4 Cấu hi ̀nh chung bô ̣ điều khiển PLC Error! Bookmark not defined.

1.4.1 Cấu trúc của PLC (Programmable Logic Controller - gọi tắt là PLC): Error!

Bookmark not defined.

1.4.2 Hoạt động của PLC Error! Bookmark not defined.

1.4.3 Các bit đầu vào trong PLC và các tín hiệu điện bên ngoàiError! Bookmark not

defined.

1.4.4 Các bit đầu ra trong PLC và các thiết bị điện bên ngoàiError! Bookmark not

defined.

1.4.5 Các địa chỉ bộ nhớ trong CP1L/1H Error! Bookmark not defined.

1.5 Màn hình cảm ứng Graphic Panel SBD0 và giao thức truyền thôngError! Bookmark not defined. 1.5.1 Đặc điểm: GP 2480 SBD0 Error! Bookmark not defined.

1.5.2 Kích thước Error! Bookmark not defined.

1.5.3 Thông số kỹ thuật Error! Bookmark not defined.

1.5.4 Mô tả các phần Error! Bookmark not defined.

1.5.5 Giới thiệu giao thức truyền thông nối tiếp Error! Bookmark not defined.

1.5.6 Chuẩn giao tiếp RS232 Error! Bookmark not defined.

1.5.7 Chuẩn giao tiếp RS485 Error! Bookmark not defined.

1.6 Động cơ AC servo Error! Bookmark not defined.

1.6.1 Cấu tạo Error! Bookmark not defined.

1.6.2 Nguyên lý hoạt động Error! Bookmark not defined.

1.6.3 Các đặc tính của động cơ servo Error! Bookmark not defined.

1.7 Động cơ bước Error! Bookmark not defined.

1.7.1 Cấu tạo Error! Bookmark not defined.

1.7.2 Nguyên lý hoạt động Error! Bookmark not defined.

1.8 Cảm biến quang điê ̣n Error! Bookmark not defined.

1.8.1 Đặc điểm Error! Bookmark not defined.

1.8.2 Thông số kỹ thuâ ̣t Error! Bookmark not defined.

1.8.3 Sơ đồ ngõ ra điều khiển Error! Bookmark not defined.

CHƯƠNG 2: CẤU TRÚC PHẦN CỨNG CỦA HỆ THỐNG 25

2.1 Giới thiệu về băng truyền Error! Bookmark not defined.

2.2 Sơ đồ khối phần cứng hệ thống dây chuyền phân loại mạch inError! Bookmark not defined 2.3 Nguyên tác hoạt động Error! Bookmark not defined.

2.4 Các thành phần trong hệ thống dây chuyền phân loại mạch inError! Bookmark not defined. 2.4.1 PLC Panasonic FP0R Error! Bookmark not defined.

2.4.2 Driver và động cơ AC servo Error! Bookmark not defined.

2.4.3 Driver và động cơ bước Error! Bookmark not defined.

2.4.4 Màn hình điều khiển Error! Bookmark not defined.

2.4.5 Cảm biến Error! Bookmark not defined.

2.4.6 Khối nguồn Error! Bookmark not defined.

2.4.7 Sơ đồ kết nối phần cứng Error! Bookmark not defined.

CHƯƠNG 3: PHẦN MỀM VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG Error!

Bookmark not defined

3.1 Điều khiển động cơ bước Error! Bookmark not defined.

3.1.1 Sơ đồ điều khiển Error! Bookmark not defined.

3.1.2 Một số hàm điều khiển Error! Bookmark not defined.

3.2 Điều khiển động cơ servo Error! Bookmark not defined.

3.2.1 Sơ đồ điều khiển Error! Bookmark not defined.

3.2.2 Các hàm sử dụng trong chương trình Error! Bookmark not defined.

3.3 Đầu vào ra PLC FP0R Error! Bookmark not defined.

3.3.1 Đầu vào của PLC Error! Bookmark not defined.

3.4 Lập trình màn hình cảm ứng Graphic Panel SBD0Error! Bookmark not defined.

3.4.1 Giới thiệu phần mềm lập trình GP Editor 4 Error! Bookmark not defined.

3.4 Chương trình điều khiển Error! Bookmark not defined.

3.5 Lưu đồ giải thuật điều khiển hệ thống Error! Bookmark not defined.

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ ĐA ̣T ĐƯỢC Error! Bookmark not defined.

Danh mục hình vẽ

Hình 1.1 Mô hình dây chuyền Error! Bookmark not defined Hình 1.2 Nguyên lý ghép kết hợp sản suất Error! Bookmark not defined Hình 1.3 Nguyên lý kiểm tra lỗi ma ̣ch in Error! Bookmark not defined Hình 1.4 Sơ đồ cấu trúc cơ bản của một bộ PLC Error! Bookmark not defined Hình 1.5 Lưu đồ thực hiê ̣n trong PLC Error! Bookmark not defined Hình1.6 Các bít đầu vào Error! Bookmark not defined Hình 1.7 Các bit đầu ra và thiết bị điện bên ngoài Error! Bookmark not defined Hình 1.8 Ký hiệu địa chỉ dạng Bit Error! Bookmark not defined Hình 1.9 Kích thước Graphic Panel SBD0 Error! Bookmark not defined Hình 1.10 Mô tả các phần của Graphic Panel SBD0 Error! Bookmark not defined Hình 1.11 Cổng giao tiếp RS 232 Error! Bookmark not defined Hình 1.12 Sơ đồ chân cable tín hiệu RS232 Error! Bookmark not defined Hình 1.13 Hình ảnh của động cơ AC servo được bán trên thị trườngError! Bookmark

not defined

Hình 1.14 Stator của động cơ servo Error! Bookmark not defined Hình 1.15 Encoder tuyệt đối Error! Bookmark not defined Hình 1.16 Encoder loại số gia Error! Bookmark not defined Hình 1.17 Nguyên lý hoạt động của động cơ servo Error! Bookmark not defined Hình 1.18 Cấu tạo động cơ bước Error! Bookmark not defined Hình 1.19 Điều khiển động cơ bước bằng xung Error! Bookmark not defined Hình 1.20 Sơ đồ điều khiển ngõ ra Error! Bookmark not defined Hình 1.21 Sơ đồ kết nối Error! Bookmark not defined Hình 1.22 Chế đô ̣ hoa ̣t đô ̣ng Error! Bookmark not defined.

Hình 2.1 Nguyên lý ghép dòng mạch in 32

Hình 2.2 Nguyên lý kiểm tra lỗi mạch in Error! Bookmark not defined Hình 2.3 Sơ đồ điều khiển của băng chuyền Error! Bookmark not defined Hình 2.4 Chế độ điều khiển bằng tay Error! Bookmark not defined Hình 2.5 Chế đô ̣ tự đô ̣ng Error! Bookmark not defined Hình 2.6 Lưu đồ giải thuật điều khiển Error! Bookmark not defined Hình 2.7 PLC FP0R – C32 CT Error! Bookmark not defined Hình 2.8 Động cơ và driver servo sử dụng trong băng chuyềnError! Bookmark not

defined

Hình 2.9 Động cơ bước 5 pha AH8K Error! Bookmark not defined Hình 2.10 Driver động cơ bước ngũ giác KR-5MC Error! Bookmark not defined Hình 2.11 Màn hình điều khiển GP-2480 Error! Bookmark not defined Hình 2.12 Cảm biến quang sử dụng trong băng chuyềnError! Bookmark not defined.

Hình 2.13 Sơ đồ khối nguồn 36

Hình 2.14 Sơ đồ lắp đặt khối nguồn Error! Bookmark not defined Hình 2.15 Rơ-le 8 chân Error! Bookmark not defined Hình 2.16 Rơ-le 14 chân Error! Bookmark not defined Hình 2.17 Rơ-le cách ly Error! Bookmark not defined Hình 2.18 Sơ đồ kết nối driver secvo Error! Bookmark not defined Hình 2.19 Servo CN X5 - PLC Error! Bookmark not defined Hình 2.21 Kết nối step driver KR – 5MC Error! Bookmark not defined Hình 2.22 Kết nối PLC Error! Bookmark not defined Hình 3.1 Sơ đồ điều khiển Error! Bookmark not defined Hình3.2 Hàm đếm tốc độ cao F166 Error! Bookmark not defined Hình 3.3 Hàm phát xung Error! Bookmark not defined Hình 3.4 Hàm phát xung PWM F170 Error! Bookmark not defined Hình 3.5 Biểu đồ thời gian hàm Timer Error! Bookmark not defined Hình 3.6 Ví dụ về hàm Timer Error! Bookmark not defined Hình 3.7 Sơ đồ điều khiển của băng chuyền Error! Bookmark not defined Hình 3.8 Code điều khiển Error! Bookmark not defined Hình 3.9 Khởi tạo Project Error! Bookmark not defined Hình 3.10 Thiết lập loại PLC Error! Bookmark not defined Hình 3.11 Thiết lập các tham số cơ bản Error! Bookmark not defined Hình 3.12 Màn hình khởi động GP Editor Error! Bookmark not defined Hình 3.13 Kết nối GP với máy tính Error! Bookmark not defined Hình 3.14 Khai báo cổng truyền thông nối tiếp Error! Bookmark not defined Hình 3.15 Khai báo tốc độ truyền và dữ liệu bit Error! Bookmark not defined Hình 3.16 Quá trình truyền tải dữ liệu Error! Bookmark not defined Hình 3.17 Màn hình GP sau khi đã nạp code Error! Bookmark not defined Hình 3.18 Lưu đồ giải thuâ ̣t Error! Bookmark not defined Hình 4.1 Sơ đồ tổng thể ma ̣ch điều khiển Error! Bookmark not defined Hình 4.2 Driver đô ̣ng cơ Servo và driver động cơ bướcError! Bookmark not defined

Hình 4.3 Thiết bi ̣ băng chuyền Error! Bookmark not defined.

Danh mục bảng biểu

Bảng 2.1 Đặc điểm kỹ thuật của Graphic Panel SBD0 Error! Bookmark not defined Bảng 2.2 Thông số kỹ thuật của Graphic Panel SBD0 Error! Bookmark not defined Bảng 2.3 Chức năng các chân cổng COM 9 Error! Bookmark not defined Bảng 2.4 Các thông số của RS485 Error! Bookmark not defined Bảng 3.1 Tham số của hàm Timer Error! Bookmark not defined Bảng 3.2 Các hàm sử dụng trong chương trình Error! Bookmark not defined.

DANH MỤC KÝ HIỆU – VIẾT TẮT

PLC Bộ điều khiển logic lập trình – Programable logic controller

PCB Mạch in – Printed Circuit Board

GP Graphic Panel

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên, em xin gửi lời tri ân sâu sắc nhất tới thầy giáo hướng dẫn PGS TS Phạm

Mạnh Thắng, thầy đã không quản khó khăn vất vả, tận tình chỉ bảo, giúp đỡ em hoàn

thành luận văn này Em cũng gửi lời cảm ơn sâu sắc tới các thầy cô trong bộ môn đã hết sức nhiệt tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong quá trình làm luận văn

Em xin chân thành cảm ơn sự quan tâm của nhà trường và các thầy cô trong khoa Cơ học kỹ thuật và Tự động hóa đã tận tình dìu dắt, tạo điều kiện tốt nhất cho chúng em trong suốt thời gian học tập tại trường

Sau cùng, em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình và bạn bè đã luôn ủng hộ, động viên giúp em hoàn thành luận văn tốt nghiệp

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 14 tháng 05 năm 2014 Sinh viên

Khuất Đức Dương

LỜI CAM ĐOAN

Luâ ̣n văn tốt nghiệp là kết quả, kiến thức mà em đã thu nhận được trong quá trình rèn luyện, học tập tại trường Em xin cam đoan luâ ̣n văn được hoàn thành bằng quá trình học tập, nghiên cứu, tích lũy và nỗ lực của bản thân em

Trong luận văn này em có sử dụng một số tài liệu, datasheet và một số trang web đều được đưa ra ở phần Tài liệu tham khảo

Hà Nội, ngày 15 tháng 03 năm 2015 Sinh viên

Khuất Đứ c Dương

11

TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt

[1] Đoàn Hiệp, Điểu khiển động cơ bước, Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh năm 2010

[2] Phạm Mạnh Thắng, Hoàng Văn Mạnh, Vũ Thị Thùy Anh, Lập trình PLC theo ngôn ngữ bậc thang, nhà xuất bản khoa học tự nhiên và công nghệ năm

2013, chương 4

[3] Một số đồ án tốt nghiê ̣p của sinh viên do thầ y PGS TS Pha ̣m Ma ̣nh Thắng hướng dẫn

Trang Web

[4] http://nhanhoanghia.com.vn/tin-tuc/hmi-la-gi.html

Tiếng Anh

[6] GP Series User Manual

[7] PANASONIC – FP0R manual v2, tr.15-24

[8] 5_Phase_Stepping_Motor_Driver