Đang tải... (xem toàn văn)
Xây dựng mạng profibus DP và xây dựng hệ thống giám sát trên wincc Xây dựng mạng profibus DP và xây dựng hệ thống giám sát trên wincc Xây dựng mạng profibus DP và xây dựng hệ thống giám sát trên wincc Xây dựng mạng profibus DP và xây dựng hệ thống giám sát trên wincc Xây dựng mạng profibus DP và xây dựng hệ thống giám sát trên wincc Xây dựng mạng profibus DP và xây dựng hệ thống giám sát trên wincc Xây dựng mạng profibus DP và xây dựng hệ thống giám sát trên wincc Xây dựng mạng profibus DP và xây dựng hệ thống giám sát trên wincc Xây dựng mạng profibus DP và xây dựng hệ thống giám sát trên wincc Xây dựng mạng profibus DP và xây dựng hệ thống giám sát trên wincc Xây dựng mạng profibus DP và xây dựng hệ thống giám sát trên wincc Xây dựng mạng profibus DP và xây dựng hệ thống giám sát trên wincc Xây dựng mạng profibus DP và xây dựng hệ thống giám sát trên wincc Xây dựng mạng profibus DP và xây dựng hệ thống giám sát trên wincc Xây dựng mạng profibus DP và xây dựng hệ thống giám sát trên wincc Xây dựng mạng profibus DP và xây dựng hệ thống giám sát trên wincc Xây dựng mạng profibus DP và xây dựng hệ thống giám sát trên wincc Xây dựng mạng profibus DP và xây dựng hệ thống giám sát trên wincc Xây dựng mạng profibus DP và xây dựng hệ thống giám sát trên wincc
Xây dựng mạng Profibus-DP và xây dựng hệ thống giám sát trên Wincc LỜI NÓI ĐẦU Trong nền sản xuất hiện đại việc thành lập các hệ thống sản xuất linh hoạt đóng một vai trò hết sức quan trọng. Hệ thống sản xuất linh hoạt (FMS) cho phép tự động hóa ở mức độ cao đối với sản xuất hàng loại nhỏ và hàng loại vừa trên cơ sở sử dụng các máy CNC, các Rôbốt công nghiệp để điều khiển các đối tượng lao động, các đồ gá và các dụng cụ, các hệ thống vận chuyển, tích trữ phôi với mục đích tối ưu hóa quá trình công nghệ và quá trình sản xuất. Đặc điểm của FMS là khả năng điều chỉnh nhanh các thiết bị để chế tạo sản phẩm mới. Như vậy, nó rất thích hợp không chỉ cho sản xuất hàng khối, hàng loại lớn mà còn cho sản xuất hàng loại vừa và hàng loại nhỏ, thậm chí cả sản xuất đơn chiếc. Tuy nhiên phân tích FMS trong điều kiện sản xuất đơn chiếc cho thấy sự không ăn khớp giữa năng suất của FMS và phương pháp chuẩn bị sản xuất bằng tay. Cũng do việc sữ dụng không đồng bộ các hệ thống tự động hóa mà quá trình chuẩn bị sản xuất kéo dài. Sự nối kết các hệ thống tự động riêng lẻ thành một hệ thống duy nhất với sự trợ giúp của mạng máy tính nội bộ cho phép tăng năng suất lao động của các nhà thiết kế, các nhà công nghệ và các nhà tổ chức sản xuất và do đó nâng cáo năng suất và chất lượng sản phẩm. Các hệ thống sản xuất như vậy được gọi là hệ thống sản xuất tích hợp có sự trợ giúp của máy tính. Hiện nay ở nước ta nghiên cứu về FMS mới chỉ được bắt đầu tài liệu về lĩnh vực này bằng tiếng Việt hầu như chưa có. Các hệ thống FMS và mô hình mới chỉ được trang bị ở một số trường ĐH. Trong tương lai các hệ thống này tiếp tục được đầu tư ở nhiều các cơ sở đào tạo khác trên cả nước. Song song với cơ sở hiện đại là việc rất cần có giáo trình giảng dạy. Bằng vốn kiến thức hiểu biết và được sự hướng dẫn tần tình của thầy hướng dẫn cùng các cô, thầy trong khoa đã giúp em tìm hiểu và nghiên cứu về để tài. 1 Xây dựng mạng Profibus-DP và xây dựng hệ thống giám sát trên Wincc Với đề tài ‘‘Xây dựng mạng Profibus-DP và xây dựng hệ thống giám sát trên Wincc” sử dụng bộ PLC S7-300 và PLC S7-200 của siemens liên hệ với nhau qua mạng truyền thông PROFIBUS mà em trình bày trong đồ án tốt nghiệp này, em hy vọng sẽ đóng góp một phần nhỏ bé vào quá trình tìm hiểu công nghệ sản xuất. Trong quá trình làm đồ án còn gặp nhiều khó khăn đó là tài liệu tham khảo cho vấn đề này đang rất ít và hạn hẹp, nhưng được sự hướng dẫn của thầy hướng dẫn và toàn thể các thầy cô giáo trong khoa Điện đã hướng dẫn và giúp đỡ em trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp . Mặc dù đã rất cố gắng nhưng về thời gian và khả năng của em còn có hạn nên không thể tránh khỏi những sai sót rất mong sự đóng góp ý kiến bổ sung của các thầy, cô giáo. Em xin chân thành cảm ơn ! ngày … tháng … năm 2014 Sinh viên thực hiện Phạm Văn Nghĩa 2 Xây dựng mạng Profibus-DP và xây dựng hệ thống giám sát trên Wincc CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT 1.1 Trạm phân phối gia công 1.1.1 Tìm hiểu quy trình công nghệ trạm phân phối gia công Trạm phân phôi vật gia công có chức năng lưu trữ và phân phối phôi cho toàn bộ hệ thống. Phôi được chứa trong hộp đựng phôi và được đẩy xuống băng tải nhờ Xi lanh đẩy phôi. Cảm biến quang điện sẽ phát hiện sự có mặt của phôi trên băng tải và bật tín hiệu cho băng tải hoạt động, di chuyển phôi đến cuối băng tải. Khi phôi đến cuối băng tải nhờ cảm biến quang đặt trên băng tải phát hiện và sau một thời gian trễ thì tín hiệu gọi cánh tay rôbốt hai bậc được bật lên. Cánh tay rôbốt sẽ ghắp phôi từ băng tải trạm 1 đặt sang trạm kế tiếp để chuẩn bị cho các quá trình gia công tiếp theo. Hình 1.1: Trạm phân phối vật gia công. 1.1.2 Kết cấu thiết bị bao gồm: • Mô hình băng tải : Di chuyển phôi. • Cơ cấu cấp phôi : Cung cấp phôi xuống băng tải. 3 Xây dựng mạng Profibus-DP và xây dựng hệ thống giám sát trên Wincc • Phôi với 3 loại khác nhau : Phôi nhựa với 2 màu trắng, đen và phôi sắt. Ngoài ra, có một số phôi bị lỗi được đưa vào để phân biệt với những phôi trên. • Xy lanh khí : Đẩy phôi xuống Băng tải khi có tín hiệu từ van điện. • Van điện : Điều khiển đóng/mở xy lanh khi có tín hiệu yêu cầu từ PLC. • Cánh tay Robot : Cánh tay 2 bậc xoay và ghắp phôi sang trạm tiếp theo • Bộ nguồn 24VDC : Cấp nguồn 24VDC cho mạch điện tử, cảm biến, van điện. • Bộ điều khiển lập trình PLC S7 200 CPU 222. • Module mở rộng EM 223. • Module truyền thông PROFIBUS EM 277. • Cảm biến quang : Sử dụng loại khuếch tán, phát hiện phôi ở cơ cấu cấp phôi va cuối băng tải. • Mạch điện tử : Bộ đệm cho đầu vào/ra PLC và điều khiển tốc độ động cơ Băng tải. • Nút bấm, khóa điện, chuyển mạch và đèn báo. 1.2 Trạm kiểm tra sản phẩm 1.2.1 Tìm hiểu về quy trình công nghệ trạm kiểm tra sản phẩm Khi trạm cấp phôi hoàn thành công đoạn cấp phôi, trạm kiểm tra sản phẩm có nhiệm vụ kiểm tra phôi bị lỗi hay không (dài quá hoặc ngắn quá coi là phôi lỗi - phế phẩm) nhờ hai cảm biến từ đo độ cao của phôi. Bảng chân lý để nhận biết phôi thành phẩm và phôi phế phẩm như sau: Đặc điểm phôi Cảm biến từ 1 Cảm biến từ 2 Kết luận Phôi ngắn 0 0 Phế phẩm ngắn 4 Xây dựng mạng Profibus-DP và xây dựng hệ thống giám sát trên Wincc Phôi dài 1 1 Phế phẩm dài Phôi vừa 1 0 Thành phẩm Phế phẩm sẽ bị đẩy xuống thùng chứa phía dưới. Phôi không bị lỗi sẽ được đẩy xuống băng tải. Trên băng tải lắp đặt ba loại cảm biến gồm: Cảm biến quang điện phát hiện tất cả các loại phôi, cảm biến tiệm cận phát hiện phôi có tính chất từ tính, cảm biến mầu sắc phát hiện những phôi màu trắng. Bảng chân lý để nhận biết phôi như sau: Đặc điểm phôi Cảm biến quang Cảm biến tiệm cận Cảm biến màu sắc Phôi sắt 1 1 1 Phôi nhựa trắng 1 0 1 Phôi nhựa đen 0 0 1 Khi phôi di chuyển qua các cảm biến, nhờ tín hiệu ba cảm biến này sẽ xác định từng loại phôi và truyền tín hiệu sang trạm Gia công sản phẩm để gia công theo yêu cầu công nghệ của từng loại phôi. Hình 1.2: Trạm kiểm tra sản phẩm. 1.2.2 Kết cấu thiết bị bao gồm: • Mô hình băng tải : Di chuyển phôi. 5 Xây dựng mạng Profibus-DP và xây dựng hệ thống giám sát trên Wincc • Cơ cấu kiểm tra phôi : Nâng và hạ phôi lên xuống để kiểm tra phôi có phải là thành phẩm hay phế phẩm. • Xy lanh khí : Đẩy phôi xuống băng tải hoặc thùng đựng phế phẩm khi có tín hiệu từ van điện. • Van điện : Điều khiển đóng/mở xy lanh khi có tín hiệu yêu cầu từ PLC. • Bộ nguồn 24 VDC : Cấp nguồn 24 VDC cho mạch điện tử, cảm biến, van điện. • Bộ điều khiển lập trình PLC S7 200 CPU 222. • Module mở rộng EM 223. • Module truyền thông PROFIBUS EM 277. • Cảm biến quang : Sử dụng loại khuếch tán, phát hiện phôi ở cuối băng tải. • Cảm biến từ : Giới hạn trên/dưới cho cơ cấu kiểm tra phôi và phân biệt phôi có bị lỗi hay không. • Mạch điện tử : Bộ đệm cho đầu vào/ra PLC và điều khiển tốc độ động cơ Băng tải. • Nút bấm, khóa điện, chuyển mạch và đèn báo. 1.3 Trạm xử lý gia công phôi 1.3.1 Tìm hiểu quy trình công nghệ trạm xử lý gia công phôi Trạm xử lý gia công nhận phôi từ trạm kiểm tra phôi. Phôi sau khi được xác định không bị lỗi sẽ bắt đầu quá trình gia công ở trạm này theo yêu cầu công nghệ của từng loại phôi theo bảng chân lý như sau: Đặc điểm phôi Khoan lỗ trên bề mặt Kiểm tra lỗ của phôi Phôi sắt có có Phôi nhựa trắng có có 6 Xây dựng mạng Profibus-DP và xây dựng hệ thống giám sát trên Wincc Phôi nhựa đen có có Mâm xoay sẽ xoay từng bước phù hợp với yêu cầu nhờ tín hiệu từ cảm biến và động cơ một chiều Hamonic. Động cơ khoan sẽ di chuyển lên xuống nhờ cơ cấu xy lanh. Khi phôi dừng tại vị trí khoan, động cơ khoan sẽ được hạ xuống và khoan lỗ, quá trình này thực hiện trong vài giây sau đó động cơ khoan trở về vị trí ban đầu nhờ xy lanh đẩy lên. Tiếp theo, quá trình kiểm tra lỗ vừa khoan nhờ một xy lanh. Hình 1.3: Trạm xử lý gia công phôi. 1.3.2 Kết cấu thiết bị bao gồm : • Cơ cấu mâm xoay 6 vị trí : Di chuyển phôi lần lượt đến các vị trí gia công. • Bộ nguồn 24VDC : Cấp nguồn 24VDC cho mạch điện tử, cảm biến, động cơ khoan. • Bộ điều khiển lập trình PLC S7 200 CPU 222 : Bộ điều khiển lập trình. • Module mở rộng EM 223 : Module mở rộng vào/ra số. • Module EM 277 : truyền thông PROFIBUS – DP. 7 Xây dựng mạng Profibus-DP và xây dựng hệ thống giám sát trên Wincc • Mạch điện tử : Bộ đệm cho đầu vào/ra PLC và điều khiển tốc độ động cơ Băng tải. • Cảm biến tiệm cận : Phát hiện loại phôi có tính chất từ tính. • Cảm biến màu : Phát hiện phôi có màu đen hoặc trắng. • Cơ cấu khoan : Gia công phôi. • Xy lanh khí : Giữ phôi để khoan dễ dàng. • Van điện : Nhận tín hiệu từ PLC để đóng/mở xy lanh. • Nút bấm, khóa điện, chuyển mạch, đèn báo. 1.4 Trạm Rôbôt 5 bậc tự do Scara 1.4.1 Tìm hiểu quy trình công nghệ trạm Robot 5 bậc tự do Scara Hình 1.4: Trạm Robot 5 bậc tự do Robot SCARA gồm 5 bậc tự do sử dụng cơ cấu truyền động động cơ bước và cơ cấu gắp sản phẩm được điều khiển bằng khí nén. Robot được lập trình và mô tả tọa độ trên phần mềm OpenGL. Robot sẽ gắp sản phẩm từ trạm gia công phôi chuyển đến trạm lắp ráp sản phẩm. 8 Xây dựng mạng Profibus-DP và xây dựng hệ thống giám sát trên Wincc 1.4.2 Kết cấu thiết bị bao gồm: • Bộ nguồn 24VDC : Cấp nguồn 24VDC cho mạch điện tử. • Bộ điều khiển lập trình PLC S7 200 CPU 222 : Bộ điều khiển lập trình. • Module mở rộng EM 223 : Module mở rộng vào/ra số. • Module EM 277 : Module truyền thông PROFIBUS – DP. • Mạch điện tử : Bộ đệm cho đầu vào/ra PLC • Robot SCARA. • Nút bấm, khóa điện, chuyển mạch, đèn báo. • Phần mềm điều khiển Robot Scara 1.5 Trạm lắp ráp sản phẩm 1.5.1 Tìm hiểu quy trình công nghệ trạm lắp ráp sản phẩm Phôi được chuyển đến trạm lắp ráp sản phẩm nhờ Robot SCARA. Khi phôi được đưa đến đầu băng tải, cảm biến quang sẽ phát hiện, gửi tín hiệu về PLC S7 200 yêu cầu cơ cấu giữ sản phẩm thực hiện nguyên công giữ. Khi sản phẩm được giữ chắc chắn, cơ cấu lắp ráp sản phẩm sẽ thực hiện. Sau khí lắp ráp xong, cơ cấu kẹp vật nhả ra, sản phẩm chạy đến cuối băng tải, sẵn sàng cho trạm tiếp theo 9 Xây dựng mạng Profibus-DP và xây dựng hệ thống giám sát trên Wincc Hình 1.5 Trạm lắp ráp sản phẩm 1.5.2 Kết cấu thiết bị bao gồm: • Bộ nguồn 24VDC : Cấp nguồn 24VDC cho mạch điện tử, cảm biến. • Bộ điều khiển lập trình PLC S7 200 CPU 222. • Module mở rộng EM 223. • Module truyền thông PROFIBUS EM 277. • Mạch điện tử : Bộ đệm cho đầu vào/ra PLC và điều khiển tốc độ động cơ băng tải • Cảm biến quang : Phát hiện sản phẩm đã có trên băng tải. • Cơ cấu lắp ráp sản phẩm. • Xy lanh khí : Giữ phôi để lắp ráp. • Van điện : Nhận tín hiệu từ PLC để đóng/mở xy lanh. • Nút bấm, khóa điện, chuyển mạch, đèn báo. 1.6 Trạm Robot cánh tay khí nén di chuyển sản phẩm 1.6.1 Tìm hiểu quy trình công nghệ trạm Robot cánh tay khí nén di chuyển vật Sau khi sản phẩm được lắp ráp hoàn thiện ở trạm lắp ráp, một tín hiệu sẽ được bật lên để gọi cánh tay khí nén hoạt động, chuyển động sang trái về phía 10 [...]... mạng Profibus- DP và xây dựng hệ thống giám sát trên Wincc 2.1.2 Chương trình điều khiển 29 Xây dựng mạng Profibus- DP và xây dựng hệ thống giám sát trên Wincc 30 Xây dựng mạng Profibus- DP và xây dựng hệ thống giám sát trên Wincc 31 Xây dựng mạng Profibus- DP và xây dựng hệ thống giám sát trên Wincc 32 Xây dựng mạng Profibus- DP và xây dựng hệ thống giám sát trên Wincc 33 Xây dựng mạng Profibus- DP và xây. .. thị và điều khiển với chức năng đa điểm 15 Xây dựng mạng Profibus- DP và xây dựng hệ thống giám sát trên Wincc 3 Gờ cạnh ngoài cùng của màn hình 4 Chỗ lắp cơ cấu gá 16 Xây dựng mạng Profibus- DP và xây dựng hệ thống giám sát trên Wincc CHƯƠNG 2: THIẾT LẬP MẠNG PROFIBUS- DP, XÂY DỰNG LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN VÀ VIẾT CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 2.1 Cấu hình mạng PROFIBUS- DP với phần mềm STEP 7 Các bước lập trình và. .. trên Wincc 32 Xây dựng mạng Profibus- DP và xây dựng hệ thống giám sát trên Wincc 33 Xây dựng mạng Profibus- DP và xây dựng hệ thống giám sát trên Wincc 34 Xây dựng mạng Profibus- DP và xây dựng hệ thống giám sát trên Wincc 35 Xây dựng mạng Profibus- DP và xây dựng hệ thống giám sát trên Wincc 36 ... thuộc vào loại Cable sử dụng (USB hoặc COM) 26 Xây dựng mạng Profibus- DP và xây dựng hệ thống giám sát trên Wincc Kích OK kết thúc quá trình chọn chuẩn giao tiếp Sau đó, tiến hành Download chương trình của PLC S7 200 vào CPU qua cổng PROFIBUS_ USB 2.1 Chương trình điều khiển trạm Master (PLC S7 300) 2.1.1 Bảng khai báo Symbol 27 Xây dựng mạng Profibus- DP và xây dựng hệ thống giám sát trên Wincc 28 Xây dựng. .. Project 18 Xây dựng mạng Profibus- DP và xây dựng hệ thống giám sát trên Wincc Hình 3.3: màn hình thiết lập trạm S7 - 300 19 Xây dựng mạng Profibus- DP và xây dựng hệ thống giám sát trên Wincc Khi nhấn chọn trạm sẻ xuất hiện biểu tượng Hardware Hình 3.4.: Chọn biểu tượng Hardware Project có tên DOANTOTNGHIEP_FMS_2012 đã được thêm phần cứng bên trong là một trạm PLC S7 300 Kích đúp trái chuột vào SIMATIC... sau: Hình 3.8: Cấu hình mạng Profibus Hình 3.9: Chọn tốc độ truyền cho mạng Profibus Nhấn OK để kết thúc thiết lập địa chỉ và tốc độ truyền cho mạng Profibus, ta được kết quả như sau: 22 Xây dựng mạng Profibus- DP và xây dựng hệ thống giám sát trên Wincc Hình 4.0: Mạng Profibus được thiết lập Hình 4.1: Mạng Profibus được thiết lập hoàn chỉnh Để gán các bộ PLC S7 200 vào mạng và thực hiện quá trình trao... 313C- 2DP và màn hình giám sát HMI – TP 177A Bộ PLC S7 300 sẽ nhận tín hiệu từ 8 bộ PLC S7 200 truyền lên và xuất tín hiệu điều khiển xuống các trạm thông qua mạng PROFIBUS Đồng thời, màn hình HMI – TP 177A sẽ điều khiển và giám sát các biến nhớ, các đầu vào/ra, tín hiệu từ cảm biến hiển thị lên màn hình Hình 1.8.1 Trạm điều khiển và giám sát trung tâm 13 Xây dựng mạng Profibus- DP và xây dựng hệ thống giám. .. vào/ra PLC và van điện, động cơ băng tải 12 Xây dựng mạng Profibus- DP và xây dựng hệ thống giám sát trên Wincc • • Xy lanh khí : Kẹp sản phẩm • Van điện : Nhận tín hiệu từ PLC để đóng/mở xy lanh • 1.8 Robot lưu kho tự động Nút bấm, khóa điện, chuyển mạch, đèn báo Trạm điều khiển và giám sát trung tâm 1.8.1 Tìm hiểu quy trình công nghệ trạm điều khiển và giám sát trung tâm Trạm điều khiển và giám sát sử... liệu giữa PLC S7 300 ta cấu hình module EM 277 vào mạng như sau: Chọn PROFIBUS DP Additional Field Devices PLC SIMATIC EM 277 PROFIBUS – DP Kéo và thả module EM 277 vào “cable profibus bên trái 23 Xây dựng mạng Profibus- DP và xây dựng hệ thống giám sát trên Wincc Hình 4.2: Chọn các Module EM 277 Chọn địa chỉ các module EM 277 cho PLC S7 200 trên các mạng Ta có cấu hình tất cả các module EM 277... S7-200 Việc cấu hình ở trên đảm bảo Project vừa tạo ra đã được khai báo đầy đủ phần cứng và chuẩn truyền thông Để hệ thống hoạt động và kết nối được với nhau, trên PLC S7 300 cần lập trình cho việc “truyền và nhận” dữ liệu mà các trạm PLC S7 200 gửi lên và đợi lệnh Việc lập trình đó đã được thực hiện ở chương trên 24 Xây dựng mạng Profibus- DP và xây dựng hệ thống giám sát trên Wincc Sau khi lập trình . Project. 18 Xây dựng mạng Profibus-DP và xây dựng hệ thống giám sát trên Wincc Hình 3.3: màn hình thiết lập trạm S7 - 300 19 Xây dựng mạng Profibus-DP và xây dựng hệ thống giám sát trên Wincc Khi. thị và điều khiển với chức năng đa điểm. 15 Xây dựng mạng Profibus-DP và xây dựng hệ thống giám sát trên Wincc 3. Gờ cạnh ngoài cùng của màn hình. 4. Chỗ lắp cơ cấu gá. 16 Xây dựng mạng Profibus-DP. điều khiển và giám sát trung tâm 13 Xây dựng mạng Profibus-DP và xây dựng hệ thống giám sát trên Wincc 1.8.2 Kết cấu thiết bị bao gồm: • Bộ nguồn PS 2A : Cung cấp nguồn cho PLC S7 300 và màn hình