Đang tải... (xem toàn văn)
Điều khiển máy hút bụi bằng PLC s-7 200
Bài thi cuối khóa GVHD: DẪN NHẬP ĐẶT VẤN ĐỀ Tự động hóa ngày đóng vai trị quan trọng đời sống công nghiệp Ngày ngành tự động phát triển tới trình độ cao nhờ tiến lí thuyết điều khiển tự động ,của ngành điện, điện tử tin học,… Nhiều hệ thống điều khiển đời, có khả phục vụ rộng điều khiển PLC (Progammable Logic Controller) Sỡ dỉ PLC có ưu điểm bật so với điều khiển khác: - Đơn giản, dễ dàng thay đổi, lập trình - Tin cậy môi trường công nghiệp - Cạnh tranh giá thành với điều khiển khác Cuối thập niên 60 xuất khái niệm PLC phát triển nhanh Năm 1974 PLC sử dụng nhiều xử lí như: Mạch định thời, đếm dung lượng nhớ tới 12KB vá có 1024 điểm xuất nhập Năm 1976 giới thiệu hệ thống đưa tín hiệu vào từ xa Năm 1977 PLC dùng tới vi xử lí Năm 1980 phát triển khối xuất nhập thông minh nâng cao điều khiển thuận lợi qua viễn thông, nâng cao việc phát triển phần mềm dùng máy tính cá nhân lập trình Đến năm 1985 thành lập mạng PLC Riêng nước ta tới hàng rào thuế quan khu vực loại bỏ kinh tế mở với hợp tác khu vực quốc tế Trước tình hình đó, cơng nghiệp gặp nhiều khó khăn nhiều dây chuyền cơng nghiệp lạc hậu để có chỗ đứng mạnh thương trường, nhà nước đặc biệt trọng đến ứng dụng phát triển tự động sản xuất, nhằm nâng cao suất chất lượng hạ giá thành thay hệ thống PLC Để phát triển mạnh đáp ứng nhu cầu đặt hàng đầu đào tạo chuyên gia tự động điều khiển nói chung PLC nói riêng Là sinh viên ngành điện tự động, công việc sau gắn liền với điều khiển, vận hành hệ thống sản xuất Như vậy, hiểu biết PLC kiến thức tản có điều kiện thuận lợi để làm việc tốt Khi ngồi ghế nhà trường, việc tìm hiểu,nghiên cứu để nắm vững phương pháp lập trình PLC có ý nghĩa điều kiện tốt để học hỏi, tích lũy kinh nghiệm GIỚI HẠN ĐỀ TÀI Do hạn chế thời gian, tài liệu tham khảo nhiều điều khiện khách quan khác nhau, nên đề tài nghiên cứu nội dung sau: - Thiết lập lưu đồ điều khiển - Lập trình điều khiển PLC SIMATIC S7- 200 CPU 224 - Xây dựng mơ hình điều khiển - Kết nối PLC với mơ hình Nhưng nội dung trọng tâm lập trình MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Trang Bài thi cuối khóa GVHD: Qua thời gian nghiên cứu lí thuyết PLC tập lệnh SIMATIC S7200, thân nhận thấy cần học hỏi nhiều nửa phương pháp lập trình phát lỗi, sai sót chạy chương trình Với đề tài tốt nghiệp điêu kiện tốt giúp ích nhiều q trình học hỏi Mục đích nghiên cứu để làm quen với thực tế thấy mối liên hệ lí thuyết thực tiển, lập trình PLC điều khiển máy hút bụi tự động điều quan trọng cần rút sau trình thực cách thức trình tự giải vấn đề đặt trước phương pháp lập trình thấy khả ứng dụng PLC công nghiệp Trang Bài thi cuối khóa GVHD: MỤC LỤC DẪN NHẬP 1 Đặt vấn đề 2.Giới hạn đề tài 3.Mục đích nghiên cứu CHƯƠNG 1: Tổng quan robot .3 1.1.Sơ lược trình phát triển 1.2.Một số định nghĩa robot 1.3.Phân loại robot .4 1.4 Ứng dụng robot CHƯƠNG : Tổng quan PLC .10 2.1.Giới thiệu chung 10 2.2.Giới thiệu thiết bị điều khiển lập trình PLC SIMACTIC S7-200 .12 CHƯƠNG 3: Ngơn ngữ lập trình điều khiển 24 3.1.Ngơn ngữ lập trình S7-200 24 CHƯƠNG : Thiết kế, tính chọn phần tử robot 33 4.1.Tính chọn robot 33 4.2.Tính chọn phần tử mạch điều khiển 34 CHƯƠNG 5: Lập trình điều khiển 38 KẾT LUẬN Trang Bài thi cuối khóa GVHD: CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ROBOT 1.1 SƠ LƯỢC VỀ QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN Thơng thường, nghe qua từ robot người ta thường hình dung kiểu robot R2D2 giới thiệu phim “Chiến tranh sao” Điều thật tự nhiên thuật ngữ robot sinh từ sân khấu, phân xưởng sản xuất Nhưng robot xuất lần NewYork vào ngày 9/10/1922 “Rossum’s Universal Robot” nhà soạn kịch người Tiệp Karen Kapek viết năm 1921, từ robot cách gọi tắt từ robota- theo tiếng Tiệp có nghĩa cơng việc lao dịch Tuy nhiên robot thật có ích nghiên cứu để đưa vào ứng dụng công nghiệp thực lại tay máy.Vào năm 1948, phịng thí nghiệm quốc gia Argonne, nhà nghiên cứu Goertz nghiên cứu chế tạo loại tay máy đôi điều khiển từ xa đầu tiên, năm hãng General Mills chế tạo tay máy gần tương tự sử dụng cấu tác động động điện kết hợp với cử hành trình Đến năm 1954, Goertz tiếp tục chế tạo dạng tay máy đơi sử dụng động servo nhận biết lực tác động lên khâu cuối Sử dụng thành đó, vào năm 1956 hãng General Mills cho đời tay máy hoạt động công việc khảo sát đáy biển Những robot lập trình để đáp ứng theo tín hiệu thu nhận từ cảm biến phản ánh thông tin từ môi trường hoạt động mà can thiệp trực tiếp người nghiên cứu vào cuối năm 1940 phòng thí nghiệm trí tuệ nhân tạo Trường chuột máy tìm đường mê cung Claude Shannon hay rùa máy Grey Walte (1953) ví dụ điển hình.Viện nghiên cứu thuộc Trường Đại Học Stanford vào năm 1969 thiết kế robot Shakey di động tinh vi để thực thí nghiệm điều khiển sử dụng hệ thống thu nhận hình ảnh để nhận dạng đối tượng Robot lập trình trước để nhận dạng đối tượng camer, xác định đường đến đối tượng thực số tác động đối tượng 1.2 MỘT SỐ ĐỊNH NGHĨA VỀ ROBOT Về kỹ thuật, robot định nghĩa cách tổng quát “cơ cấu chấp hành đa chức tái lập trình, thiết kế để chuyển tải vật tư, công cụ, thiết bị chuyên biệt, thơng qua chuyển động lập trình để thực tác vụ khác nhau” Định nghĩa bao gồm cấu chấp hành, máy điều khiển số, máy di chuyển, người máy khoa học viển tưởng Mặc dù nhiều người coi robot người máy robot cơng nghiệp ngày có hình thức đa dạng Viện nghiên cứu robot Hoa Kỳ đưa định nghĩa robot: “robot tay máy nhiều chức năng, thay đổi chương trình hoạt động, dùng để di chuyển Trang Bài thi cuối khóa GVHD: vật liệu, chi tiết máy dụng cụ dùng cho công việc đặc biệt thông qua chuyển động khác lập trình nhằm mục đích hồn thành nhiệm vụ đa dạng” (Schlussel,1985) Định nghĩa robot Mikell P.Groover, nhà nghiên cứu hàng đầu lĩnh vực robot mở rộng hơn: “Robot công nghiệp máy, thiết bị tổng hợp hoạt động theo chương trình có đặc điểm tương tự người” Sự thống tất định nghĩa nói đặc điểm “điều khiển theo chương trình” Đặc điểm robot thực nhờ đời vi xử lý vi mạch tích hợp chuyên dùng gọi “chíp” năm 70 Không lâu sau xuất robot điều khiển theo chương trình, người ta thực robot tự hành Hơn nữa, với bước phát triển nhanh chóng kỹ thuật vi điện tử tin học, người ta sáng tạo nhiều robot có cảm xúc có khả xử lý thơng tin Do định nghĩa robot có thay đổi bổ sung P.J.McKerrow, nhà nghiên cứu robot Úc đưa định nghĩa góc độ khác: “Robot loại máy lập trình để thực cơng việc đa dạng tương tự máy tính, mạch điện tử lập trình để thực cơng việc đa dạng” Các robot đóng góp vào phát triển công nghiệp nhiều dạng khác nhau: tiết kiệm sức người, tăng suất lao động, nâng cao chất lượng sản phẩm an tồn lao động, giải phóng người khỏi cơng việc cực nhọc tẻ nhạt.Tất nhiên tương lai nhiều vấn đề nảy sinh robot ngày thay hoạt động người, việc đem lại lợi ích cho người, khám phá vũ trụ, khái thác nguồn lợi đại dương, robot thực làm cho sống tốt đẹp 1.3 PHÂN LOẠI ROBOT Có yếu tố để phân loại robot sau: 1.3.1 Phân loại theo dạng hình học khơng gian hoạt động: a.Robot toạ độ vng góc(cartesian robot): Robot loại có bậc chuyển động gồm chuyển động tịnh tiến dọc theo trục vng góc (Hình a) b.Robot toạ độ trụ (cylindrical robot): Ba bậc chuyển động gồm hai trục chuyển động tịnh tiến trục quay (Hình b) c.Robot toạ độ cầu (spherical robot): Trang Bài thi cuối khóa GVHD: Ba bậc chuyển động gồm trục tịnh tiến hai trục quay (Hình c) d.Robot khớp lề (articular robot): Ba bậc chuyển động gồm ba trục quay (Hình d) Hình a Hình b Hình c Hình d Hình 1.3.2 Phân loại theo hệ : Theo trình phát triển robot ta chia mức độ sau đây: a.Robot hệ thứ nhất: Bao gồm dạng robot hoạt động lặp lại theo chu trình khơng thay đổi (playback robots), theo chương trình định trước.Chương trình có dạng: chương trình “cứng” khơng thay đổi điều khiển hệ thống cam điều khiển với chương trình thay đổi theo yêu cầu công nghệ môi trường sử dụng nhờ panel điều khiển máy tính b.Robot hệ thứ hai: Trong trường hợp trang bị cảm biến (sensors) cho phép cung cấp tín hiệu phản hồi trở lại hệ thống điều khiển trạng thái, vị trí khơng gian robot thông tin môi trường bên ngồi trạng thái, vị trí đối Trang Bài thi cuối khóa GVHD: tượng thao tác, máy công nghệ mà robot phối hợp, nhiệt độ mơi trường, ,giúp cho điều khiển lựa chọn thuật tốn thích hợp để điều khiển robot thực thao tác xử lý phù hợp Nói cách khác, robot với điều khiển theo chương trình tự điều chỉnh hoạt động thích hợp với thay đổi mơi trường thao tác Dạng robot với trình độ điều khiển cịn gọi robot điều khiển thích nghi cấp thấp Robot hệ bao gồm robot sử dụng cảm biến điều khiển (sensor – controlled robots) cho phép tạo vịng điều khiển kín kiểu servo c Robot hệ thứ ba: Đây dạng phát triển cao robot tự cảm nhận Các robot trang bị thuật tốn xử lý phản xạ logic thích nghi theo thông tin tác động môi trường lên chúng, nhờ robot tự biết phải làm để hồn thành cơng việc đặt cho chúng Hiện có nhiều cơng bố thành tựu lĩnh vực điều khiển phịng thí nghiệm đưa thị trường dạng robot giải trí có hình dạng động vật máy Robot hệ gồm robot trang bị hệ thống thu nhận hình ảnh điều khiển cho phép nhìn thấy nhận dạng đối tượng thao tác d.Robot hệ thứ tư: Bao gồm robot sử dụng thuật toán chế điều khiển thích nghi trang bị bước đầu khả lựa chọn đáp ứng theo mơ hình tính tốn xác định trước nhằm tạo ứng xử phù hợp với điều kiện môi trường thao tác e Robot hệ thứ năm : Là tập hợp robot trang bị trí tuệ nhân tạo (artificially intelligent robot) 1.3.3 Phân loại theo điều khiển : a Robot gắp- đặt : Robot thường nhỏ sử dụng nguồn dẫn động khí nén Bộ điều khiển phổ biến điều khiển lập trình (PLC) để thực điều khiển vịng hở Robot hoạt động vào tín hiệu phản hồi từ tiếp điểm giới hạn hành trình khí đặt trục tay máy b.Robot đường dẫn liên tục: Robot loại sử dụng điều khiển servo thực điều khiển vịng kín Hệ thống điều khiển liên tục hệ thống robot lập trình theo đường xác Trong hệ thống điều khiển này, đường dẫn biểu diển loạt điểm rời rạc gần lưu vào nhớ robot, sau robot thực lại xác đường dẫn 1.3.4Phân loại robot theo nguồn dẫn động: Trang Bài thi cuối khóa GVHD: a Robot dùng nguồn cấp điện: Nguồn điện cấp cho robot thường DC để điều khiển động DC Hệ thống dùng nguồn AC chuyển đổi sang DC Các động sử dụng thường động bước, động DC servo, động AC servo Robot loại có thiết kế gọn, chạy êm, định vị xác.Các ứng dụng phổ biến robot sơn, hàn b Robot dùng nguồn khí nén: Hệ thống cần trang bị máy nén, bình chứa khí động kéo máy nén Robot loại thường sử dụng ứng dụng có tải trọng nhỏ có tay máy xy-lanh khí nén thực chuyển động thẳng chuyển động quay Do khí nén lưu chất nén nên robot loại thường sử dụng thao tác gắp đặt không cần độ xác cao c Robot dùng nguồn thuỷ lực: Nguồn thuỷ lực sử dụng lưu chất không nén dầu ép Hệ thống cần trang bị bơm để tạo áp lực dầu Tay máy xy-lanh thuỷ lực chuyển động thẳng quay động dầu Robot loại sử dụng ứng dụng có tải trọng lớn Ngồi cách phân loại nêu trên, bảng sau cung cấp thêm thông tin để phân loại tay máy robot cách chi tiết Dấu hiệu phân loại Tên gọi tay máy Theo số bậc chuyển động -Có hai,ba nhiều (kể bậc chuyển động dạng: chuyển dời tay *Không tự di chuyển máy) *Tự chuyển dời Một,hai nhiều tay máy điều khiển đồng thời: Theo số lượng tay máy *Có nguồn dẫn động điều khiển riêng *Có nguồn dẫn động riêng điều khiển chung *Có chung nguồn dẫn động *Tự di chuyển *loại siêu nhẹ *loại nhẹ Theo tải trọng nâng *loại trung tay máy *loại nặng *loại siêu nặng Trang Bài thi cuối khóa GVHD: *Khí nén Theo nguồn dẫn động *Thuỷ lực cấu chấp hành *Cơ điện *Hỗn hợp Với điều khiển chương trình: Theo hệ thống điều *Theo chu kỳ khiển,theo nguyên lý điều *Theo vị trí khiển *Theo chu vi *Hỗn hợp Theo robot điều *Điều khiển riêng rẽ khiển đồng thời *Điều khiển theo nhóm Theo độ xác *Gồm mức xác: 0,1,2,3 *Kiểu thơng thường Theo kiểu bảo hiểm *Kiểu phòng bụi *Kiểu phòng nhiệt *Kiểu phòng nổ Bảng tóm tắt yếu tố phân loại robot 1.4 ỨNG DỤNG CỦA ROBOT 1.4.1Ứng dụng Robot công nghiệp: Robot ứng dụng rộng rãi ngành công nghiệp.Những ứng dụng ban đầu bao gồm gắp đặt vật liệu, hàn điểm phun sơn Những ứng dụng robot cơng nghiệp đạt hiệu cao kể đến robot hàn đường, robot lắp ráp nhà máy tự động hố hồn tồn sử dụng robot ngành công nghiệp ôtô 1.4.2Ứng dụng robot phịng thí nghiệm: Ngày robot sử dụng nhiều phịng thí nghiệm.Chúng dùng để thực tự động cơng việc thủ cơng, ví dụ chuẩn bị mẩu thử, cân, pha chế, ly tâm 1.4.3 Ứng dụng robot thao tác cần khuyếch đại lực: Trang Bài thi cuối khóa GVHD: Ứng dụng dùng nhiều công nghiệp hạt nhân với phát triển điều khiển qua hình để xử lý vật liệu phóng xạ 1.4.4 Ứng dụng robot nông nghiệp: Các robot tham gia gieo hạt hay vun trồng, số dự án thành công phát triển robot cắt lông cừu Úc 1.4.5 Ứng dụng robot không gian: Thám hiểm không gian lĩnh vực chuyên dùng ứng dụng robot Các ứng dụng thường gặp xe tự hành trang bị tay máy linh hoạt, robot công dụng trạm không gian, robot bảo trì vệ tinh 1.4.6 Ứng dụng robot tàu lặn: Cơng việc thường gặp dị tìm đáy biển, kiểm tra bảo trì giàn khoan khơi, lắp đặt kiểm tra cáp truyền xuyên đại dương, khảo sát địa chất thềm đại dương 1.4.7 Ứng dụng robot giáo dục: Các chương trình giáo dục dùng robot làm phương tiện giảng dạy.Robot rùa Tasman sử dụng kết hợp với ngôn ngữ LOGO để giảng dạy nhận thức máy tính Ngồi tạo phịng học robot phối hợp máy sản xuất khác băng tải máy gia công CNC, kho hàng tự động 1.4.8 Ứng dụng robot hỗ trợ người tàn tật: Một số người bị bại liệt hay tay chân cấy vi mạch da kết cấu khí giúp cho người tàn tật có khả lại, cầm nắm đồ vật lao động bình thường Trong tương lai không xa robot phục vụ cho người tàn tật ngày hoàn hảo 1.4.9 Ứng dụng robot sinh hoạt giải trí: Một loại robot mà trẻ em chơi với chúng, giúp công việc hàng ngày, chạy ta vỗ tay Một số loại robot với cảm biến nhận biết giọng nói người, đo nhiệt độ thể thực nhiều công việc phức tạp khác nhau, robot không đồ chơi hấp dẫn cho trẻ em mà cịn mơ hình thiết bị thực tiễn phục vụ sinh hoạt hàng ngày 1.5 ROBOT DÒ ĐƯỜNG VÀ ỨNG DỤNG Trong năm gần Việt Nam với phát triển mạnh mẽ truyền động, cảm biến lốc cơng nghệ thơng tin vấn đề tự động hoá đặt lên hàng đầu Tự động hoá gắn liền với công nghiệp đại, khái niệm bao trùm nhiều lĩnh vực có thuật ngữ “Robot” Trang 10 ... Với điều khiển chương trình: Theo hệ thống điều *Theo chu kỳ khiển, theo nguyên lý điều *Theo vị trí khiển *Theo chu vi *Hỗn hợp Theo robot điều *Điều khiển riêng rẽ khiển đồng thời *Điều khiển. .. trình điều khiển từ xa S7 -200 PLC EM 241 2.2 GIỚI THIỆU THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH Kết nối với PLC từ xa qua đường line PLC SIMATIC S7 -200: 2.2.1 Cấu trúc phần cứng S7 – 200 CPU 224 PLC viết... robot) 1.3.3 Phân loại theo điều khiển : a Robot gắp- đặt : Robot thường nhỏ sử dụng nguồn dẫn động khí nén Bộ điều khiển phổ biến điều khiển lập trình (PLC) để thực điều khiển vòng hở Robot hoạt