Bài tập lớn: Nhập môn cơ điện tử

Bài tập lớn: Nhập môn cơ điện tử được thực hiện nhằm tìm hiểu hệ thống nhân dạng phôi bằng PLC s7 - 1200; xây dựng mô hình hệ thống nhận dạng phôi (Trạm Y-0044-C); tìm hiểu các thiết bị liên quan. Để nắm vững nội dung chi tiết mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết tài liệu.

Bài tập lớn Nhập môn cơ điện tử

 N i dung chính chia làm 3 ph nộ ầ

 Ph n I : Tìm hi u h  th ng nhân d ng phôi b ng  PLC s7 ­ 1200 .ầ ể ệ ố ạ ằ

 Ph n II : Xây d ng mô hình h  th ng nh n d ng phôi (Tr m Y­0044­C).ầ ự ệ ố ậ ạ ạ

 Ph n III : Tìm hi u các thi t b  liên quan .ầ ể ế ị

C  Đi n T  K14 ĐHHP ơ ệ ử

Ph n I ầ

Tìm hi u h  th ng nh n d ng phôi b ng PLC S7­1200ể ệ ố ậ ạ ằ

1. Tr m th  nghi m h  th ng nh n d ng phôi tách l c phôi b ng PLC   ạ ử ệ ệ ố ậ ạ ọ ằ  

C u trúc tr m Y – 0044C s7ấ ạ

Trong đó :

1 Cảm biến tiệm cận quang học

2 Cảm biến tiệm cận quang học

3 Cảm biến chiều cao (0 10V đầu ra tín hiệu tương tự)

4 Cảm biến quang tương phản màu sắc

5 Đổi CSM 1277 (4xprofinet cổng LAN)

6 CSM 1277 thiết bị đầu cuối cho sức mạnh (+ 24V, 0V, GND)

Đầu vào bộ nhớ

7 Memory (MMC) / Tùy chọn

8 CPU onboard bến tín hiệu analog đầu vào (AI0, AI1, M)

9 cpu1214c'n đầu vào tín hiệu kỹ thuật số (8 bit + 6 bit, tổng cộng 14 bit)

10 Thiết bị đầu cuối cho sức mạnh của CPU (+ 24V, 0V, GND)

Khi đ a phôi vào m t cách t  đ ng vào băng truy n t i thì c m bi n ư ộ ự ộ ề ả ả ế

ti m c n (1) nh n ra  có v t th  đi qua, nó s  g i tín hi u vào PLC làm ệ ậ ậ ậ ể ẽ ử ệđèn báo 0.3 sáng . Sau m t quãng delay (đèn báo Band Rotate sáng), PLC ộphát xung tín hi u đi u khi n DC motors (7) làm  băng t i chuy n ệ ề ể ả ể

đ ng  . ộ

Khi có v t th  đi qua c m bi n ti m c n quang h c (2). Lúc này đèn báoậ ể ả ế ệ ậ ọ  0.4 trên PLC s  sáng, và băng truy n d ng l i 1 quãng đ  c m bi n ẽ ề ừ ạ ể ả ếchi u cao quét r i băng chuy n ti p t c di chuy n. C m bi n chi u cao ề ồ ề ế ụ ể ả ế ề

(3) s  xác đ nh chi u cao c a phôi và truy n tín hi u v  PLC ,PLC thôngẽ ị ề ủ ề ệ ề  báo nh n đậ ược tín hi u qua đèn báo 0.5 .ệ

V t th  theo băng truy n qua C m bi n tậ ể ề ả ế ương ph n màu s c (4) s  ả ắ ẽtruy n tín  hi u vào PLC . N u màu tr ng thì đèn 0.6 không sáng, ngề ệ ế ắ ược 

l i n u màu đen thì đèn 0.6 trên PLC  s  sáng. ạ ế ẽ

Ti p theo c m bi n t   c m (4) cho bi t đó có ph i là v t li u kim lo i ế ả ế ừ ả ế ả ậ ệ ạhay không  và g i tín hi u v  PLC . N u đúng là kim lo i thì đèn 0.6 s  ử ệ ề ế ạ ẽsáng . 

Cu i cùng , PLC x  lí và đ a ra  tín hi u tác đ ng lên m t trong ba van ố ử ư ệ ộ ộ

th y l c và  khi n 1 trong 3 xilanh đ n  đ y ra làm phôi đủ ự ế ơ ẩ ược ch n l c ọ ọvào v  trí c n thi t  trên các kênh v t li u I, II, III. Đ ng th i đèn 1,3,6 ị ầ ế ậ ệ ồ ờ(system input ) s  sáng  lên khi xi lanh đẽ ược đ y ra.ẩ

Ph n IIầ

C  Đi n T  K14 ĐHHP ơ ệ ử

B  đi u khi n là PLC S7 1200ộ ề ể

C  c u ch p hành là  Xilanh th y l cơ ấ ấ ủ ự

Thi t b  đo là c m bi n t  c m ế ị ả ế ừ ả NBB8­18GM50­E2

X là  tín hi u đ u vào ( tín hi u đi n )ệ ầ ệ ệ

Y là tín hi u đ u ra (tín hi u c  )ệ ầ ệ ơ

Ph n IIIầ

Tìm hi u các thi t bể ế ị

I. C  b n v  PLC s7 – 1200  ơ ả ề  

PLC vi t t t c a c m t   Programmable Logic Controller là thi t b  đi u khi n ế ắ ủ ụ ừ ế ị ề ể

l p trình cho phép th c hi n linh ho t các th c hi n các thu t toán đi u khi n ậ ự ệ ạ ự ệ ậ ề ểlogic thong qua m t ngôn ng  l p trình ngộ ữ ậ ườ ử ụi s  d ng có th  l p trình đ  th c ể ậ ể ự

hi n m t lo t  trình t   các s  ki n s  đệ ộ ạ ự ự ệ ẽ ượ ảc s y ra.Các s  ki n này đự ệ ược kích 

ho t b i tác đ ng vào plc ho c qua các ho t đ ng có tr  nh  th i gian đ nh kì  ạ ở ộ ặ ạ ộ ễ ư ờ ịhay th i gian đ m .  ng v i m t s  ki n nó s  kích ho t On ho c Off  m t vài ờ ế Ứ ớ ộ ự ệ ẽ ạ ặ ộ

( Promamable logic controller ) là s  k t h p ự ế ợ  I/O và các l a ch n c p ự ọ ấngu n , bao  g m 9 ồ ồmodule các b  c p ngu nộ ấ ồ  

c  VAC – ho c VDC – ả ặcác b  ngu n v i s  k t ộ ồ ớ ự ế

h p I/O DC ho c Relay.ợ ặCác modul tín hi u  đ  ệ ể

m  r ng I/O và các ở ộmodule giao ti p d  dàngế ễ  

k t n i v i các m t c a ế ố ớ ặ ủ

b  đi u khi n . ộ ề ể

T t c  các ph n c ng simatic s7 1200 có th  đấ ả ầ ứ ể ược g n trên DIN rail tiêu chu n ắ ẩhay tr c ti p trên b ng đi u khi n , gi m đự ế ả ề ể ả ược không gian và chi phí l p đ t.ắ ặCác môdul đ u vào , đ u ra và k t h p lo i 8, 16, 32 đi m h  tr  các tín hi u ầ ầ ế ợ ạ ể ỗ ợ ệI/O DC ,relay và analog. S7 – 1200 được đi u ch nh m  r ng t  10_I/O đ n t i ề ỉ ở ộ ừ ế ố

đa 284_I/O.B  nh  50kb v i gi i h n d  li u s  d ng,1 đ ng h  th c , 16  vòngộ ớ ớ ớ ạ ữ ệ ử ụ ồ ồ ự  

l p PID v i kh  năng đi u ch nh t  đ ng. Ngoài ra có 1 c ng giao ti p Ethernet ặ ớ ả ề ỉ ự ộ ổ ế10/100Mbit tích h p giao th c Profinet cho l p trình, k t n i HMI/SCADA  hay ợ ứ ậ ế ố

m ng lạ ưới PLC v i nhau.ớ

C u trúc chung c a PLCấ ủ

C  Đi n T  K14 ĐHHP ơ ệ ử

C  Đi n T  K14 ĐHHP ơ ệ ử

PLC đượ ậc l p trình b ng ngôn ng  LAD ( Ladder Logic )  và n p b ng ằ ữ ạ ằ

ph n m m chuyên d ng TIA Portal Step 7 do chính hãng SIEMENS thi t ầ ề ụ ế

k ế

Ph n m m r t thân thi n v i ngầ ề ấ ệ ớ ười dùng c  thì ch  có các câu l nh sau :ơ ỉ ệ

C  Đi n T  K14 ĐHHP ơ ệ ử

C  Đi n T  K14 ĐHHP ơ ệ ử

Các đ i lạ ượng c n đo (m) thầ ường không có tính ch t đi n (nh  nhi t đ  , ấ ệ ư ệ ộ

áp xu t , ) tác đ ng lên c m bi n cho ta m t đ c tr ng (s) mang tính ch t ấ ộ ả ế ộ ặ ư ấ

đi n ( nh  đi n tích, đi n áp, dòng đi n ho c tr  kháng) ch a đ ng thông ệ ư ệ ệ ệ ặ ở ứ ựtin cho phép xác đ nh giá tr  đ i lị ị ạ ượng đo. Đ c tr ng (s) là hàm c a đ i ặ ư ủ ạ

lượng c n đo(m):ầ

S=F(m)Phân lo i c m bi n ạ ả ế

C m bi n chia thành nhi u d ng khác nhauả ế ề ạ

­ Theo nguyên lý chuy n đ i gi a đáp  ng và kích thíchể ổ ữ ứ

­ Theo d nh kích thíchạ

­ Theo thông s  c a mô hình m ch thay thố ủ ạ ế

C m bi n tích c c có đ u ra là ngu n áp ho c ngu n dòngả ế ự ầ ồ ặ ồ

C m bi n th  đ ng đả ế ụ ộ ược đ c tr ng b ng các thong s  R, L , C , M phi tuy n ặ ư ằ ố ếhay phi tuy n.ế

Các đ c tr ng c a c m bi n ặ ư ủ ả ế

Một cảm biến được sử dụng khi đáp ứng các tiêu chí kỹ thuật xác định

 Độ nhạy: Gia số nhỏ nhất có thể phát hiện

 Mức tuyến tính: Khoảng giá trị được biến đổi có hệ số biến đổi cố

định

 Dải biến đổi: Khoảng giá trị biến đổi sử dụng được

 Ảnh hưởng ngược: Khả năng gây thay đổi môi trường

 Mức nhiễu ồn: Tiếng ồn riêng và ảnh hưởng của tác nhân khác lên

kết quả

 Sai số xác định: Phụ thuộc độ nhạy và mức nhiễu

 Độ trôi: Sự thay đổi tham số theo thời gian phục vụ hoặc thời gian

tồn tại (date)

 Độ trễ: Mức độ đáp ứng với thay đổi của quá trình

 Độ tin cậy: Khả năng làm việc ổn định, chịu những biến động lớn của

môi trường như sốc các loại

 Điều kiện môi trường: Dải nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, làm việc được.

Có sự tương đối trong tiêu chí tùy thuộc lĩnh vực áp dụng Các cảm biến ở

các thiết bị số (digital), tức cảm biến logic, thì độ tuyến tính không có nhiều

ý nghĩa

su t đi n t  l  v i t  thông c t ngang dây trong m t đ n v  th i gian .ấ ệ ỷ ệ ớ ừ ắ ộ ơ ị ờ

Loại DC 2-dây

PRDT12-4□O PRDT12-4□C PRDT12-4□O-V PRDT12-4□C-V PRDLT12-4□O PRDLT12-4□C PRDLT12-4□O-V PRDLT12-4□C-V PRDWT12-4□O PRDWT12-4□C PRDWT12-4□O-I PRDWT12-4□C-I PRDWT12-4□O-IV PRDWT12-4□C-IV??

PRDT12-8□O PRDT12-8□C PRDT12-8□O-V PRDT12-8□C-V PRDLT12-8□O PRDLT12-8□C PRDLT12-8□O-V PRDLT12-8□C-V PRDWT12-8□O PRDWT12-8□C PRDWT12-8□O-I PRDWT12-8□C-I PRDWT12-8□O-IV PRDWT12-8□C-IV??

PRDT18-7□O PRDT18-7□C PRDT18-7□O-V PRDT18-7□C-V PRDLT18-7□O PRDLT18-7□C PRDLT18-7□O-V PRDLT18-7□C-V PRDWT18-7□O PRDWT18-7□C PRDWT18-7□O-I PRDWT18-7□C-I PRDWT18-7□O-IV PRDWT18-7□C-IV PRDWLT18-7□O-IV PRDWLT18-7□C-IV

PRDT18-14□O PRDT18-14□C PRDT18-14□O-V PRDT18-14□C-V PRDLT18-14□O PRDLT18-14□C PRDLT18-14□O-V PRDLT18-14□C-V PRDWT18-14□O PRDWT18-14□C PRDWT18-14□O-I PRDWT18-14□C-I PRDWT18-14□O-IV PRDWT18-14□C-IV PRDWLT18-14□O-IV PRDWLT18-14□C-IV

PRDT30-15□O PRDT30-15□C PRDT30-15□O-V PRDT30-15□C-V PRDLT30-15□O PRDLT30-15□C PRDLT30-15□O-V PRDLT30-15□C-V PRDWT30-15□O PRDWT30-15□C PRDWT30-15□O-I PRDWT30-15□C-I PRDWT30-15□O-IV PRDWT30-15□C-IV?? Khoảng cách phát

Điện áp dư※2 Max 3.5V (Loại không cực tính, max 5V)

Ảnh hưởng do nhiệt độ Max ±10% của Khoảng cách phát hiện ở nhiệt độ môi trường 20℃

Ngõ ra điều khiển 2~100mA

Trở kháng cách ly Min 50MΩ (sóng kế mức 500VDC)

Độ bền điện môi 1,500VAC 50/60Hz trong 1 phút

Chấn động Biên độ 1mm ở tần số 10~55Hz (trong 1 phút) theo mỗi phương X, Y, Z trong 2 giờ

Va chạm 500m/s² (khoảng 50G) theo mỗi phương X, Y, Z trong 3 lần

Chỉ thị Chỉ thị hoạt động (LED màu đỏ)

Môi trường Nhiệt độ môi trường -25~70℃, Bảo quản: -30~80℃

Độ ẩm môi trường 35~95%RH, Bảo quản: 35~95%RH Mạch bảo vệ Mạch bảo vệ đột biến điện, mạch bảo vệ nối ngược cực tính nguồn và mạch bảo vệ quá dòng

Vật liệu Phần vỏ/ Đai ốc: Ni-ken mạ đồng, Vòng đệm: Ni-ken mạ Sắt, Bề mặt phát hiện: ABS chịu nhiệt,

Cáp chuẩn (Đen): Poly-vinyl clo-rít (PVC), Cáp chống thấm dầu (Xám): Poly-vinyl clo-rít (PVC) chống thấm dầu Cáp ø4, 2-dây, 2m ø5, 2-dây, 2m

(Loại cáp: 300mm, giắc cắm M12), (AWG22, Đường kính lõi: 0.08mm, Số lõi: 60, Đường kính cách ly: ø1.25mm) Chứng nhận CE

Cấu trúc bảo vệ IP67 (Tiêu chuẩn IEC)

C  Đi n T  K14 ĐHHP ơ ệ ử

※ Tên sản phẩm có chữ 'V' ở cuối cùng là chỉ dành cho loại sản

phẩm có cáp được tăng cường để chống dầu

※ Không dùng sản phẩm trong môi trường ngưng tụ hoặc đông

đặc

2. C m bi n t  ả ế ương ph n màu s cả ắ 

3. C m bi n chi u cao  ả ế ề  

C  Đi n T  K14 ĐHHP ơ ệ ử

4. C m bi n   ả ế  

ti m c n(ệ ậ PRCM Series)

Đ c đi m kĩ thu t ặ ể ậ PRCM12­

2AO,PRCM12­2AC 

Kho ng cách c m bi n : 2 mm | Tính tả ả ế ừ 

tr   :  max 10% c a 2mm | Kho ng cáchễ ủ ả  

Các thông s  làm vi c và kich thố ệ ướ ủc c a xy lanh

3 thông s  quan tr ng nh t c a m t xy lanh th y l c là: Đố ọ ấ ủ ộ ủ ự ường kính lòng xy lanh (bore), thường được ký hi u là D; đệ ường kính cán (rod) – d và hành trình làm vi c (stroke), t c là kho ng ch y c a cán xy lanh, ­ s.ệ ứ ả ạ ủ

D và d bi u th  kích c  và kh  năng t o l c đ y/kéo cho xy lanhể ị ỡ ả ạ ự ẩ

S bi u th  chi u dài và t m v i, kho ng làm vi c c a xy lanh đó.ể ị ề ầ ớ ả ệ ủ

Phân lo i xy lanh th y l cạ ủ ự

đ ng m t phía (m t chi u) ho c Xy lanh tác đ ng  ộ ộ ộ ề ặ ộ

Xy lanh m t chi uộ ề

Xy lanh m t chi u ch  t o ra l c đ y m t phía, ộ ề ỉ ạ ự ẩ ộ

thường là phía thò c n xy lanh, nh  c p d u th y ầ ờ ấ ầ ủ

l c có áp su t vào phía đuôi xy lanh. Cán xy lanh s  ự ấ ẽ

t  h i v  nh  tác d ng l c c a bên ngoài ho c l c ự ồ ị ờ ụ ự ủ ặ ự

đ y lò xo bên trong. Đi u d  nh n bi t nh t đ i v iẩ ề ễ ậ ế ấ ố ớ  

xy lanh m t chi u là nó ch  có duy nh t m t c a c p d u.ộ ề ỉ ấ ộ ử ấ ầ

Xy lanh hai chi uề

Xy lanh hai chi u có th  t o ra l c c  hai phía: Khi cán xy lanh thò ra và c  khi ề ể ạ ự ả ả

nó th t vào v  xy lanh. K t c u làm kín bên trong c a xy lanh hai chi u cũng ụ ỏ ế ấ ủ ề

ph c t p h n xy lanh m t chi u và trên thân nó ph i có hai đứ ạ ơ ộ ề ả ường d u c p. ầ ấ

Đi u khác bi t l n n a là h  th ng th y l c s  d ng xy lanh hai chi u ph i có ề ệ ớ ữ ệ ố ủ ự ử ụ ề ảvalve đ i hổ ướng (valve phân ph i) khi mu n đi u khi n xy lanh này nh  hình vố ố ề ể ư ẽ 

C  Đi n T  K14 ĐHHP ơ ệ ử

gi i h n b i chi u dài c a cán xy lanh tr  đi chi u d y qu  piston và các đo n ớ ạ ở ề ủ ừ ề ầ ả ạ

l p ráp bên trong xy lanh.ắ

Xy lanh cán đ n là lo i đơ ạ ượ ử ục s  d ng ph  bi n và có các  ng d ng r ng rãi. ổ ế ứ ụ ộ

Ph n l n nó có k t c u đ  cán xy lanh thò ra   m t phía c a xy lanh. M t s  xy ầ ớ ế ấ ể ở ộ ủ ộ ốlanh có k t c u v i cán xy lanh   hai phía qu  piston (đế ấ ớ ở ả ược g i là Double rod ọend cylinders). Khi m t phía cán xy lanh thò thì cán phía bên kia s  “th t” vào ộ ẽ ụtrong v  xy lanh.ỏ

Xy lanh nhi u t ngề ầ

Xy lanh nhi u t ng hay Telescopic thề ầ ường có 2­3­4 ho c có khi lên đ n 6 t ng. ặ ế ầ

Nó bao g m m t v  xy lanh và nhi u  ng c n đồ ộ ỏ ề ố ầ ược x p l ng v i nhau. K t c uế ồ ớ ế ấ  

d ng này làm cho xy lanh có th  du i dài hành trình dài h n r t nhi u kích thạ ể ỗ ơ ấ ề ướ  c

c  s  c a xy lanh khi rút h t cán vào. Đi u này t o ra kh  năng thi t k  các chi ơ ở ủ ế ề ạ ả ế ế

ti t, k t c u máy g n gang r t nhi u. Tuy nhiên xy lanh nhi u t ng có giá thành ế ế ấ ọ ấ ề ề ầcao h n nhi u so v i xy lanh đ n.ơ ề ớ ơ