ĐẠI HỌC DUY TÂN TRƯỜNG CÔNG NGHỆ KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MAI ĐĂNG HIẾU XÂY DỰNG HỆ THÔNG ĐIỀU KHIỀN ROBOT DELTA ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG Đà Nẵng, 2023 ĐẠI HỌC DUY TÂN TRƯỜNG CÔNG NGHỆ KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP XÂY DỰNG HỆ THÔNG ĐIỀU KHIỀN ROBOT DELTA CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN TỰ ĐỘNG GVHD : ThS LÊ PHƯỢNG QUYÊN SVTH : MAI ĐĂNG HIẾU LỚP : K25-EDT2 MSSV : 25211701038 Đà Nẵng, 2023 i LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan với Ban giám hiệu nhà trường đây là đề tài do em nghiên cứu và thực hiện thành đồ án hoàn toàn Các số liệu và kết quả thực nghiệm trong đồ án là trung thực và không trùng lặp với bất kì kết quả nghiên cứu nào khác đã được công bố Đây là lần đầu tiên em thực hiện nghiên cứu về đề tài này, trong quá trình thực hiện không thể tránh khỏi sai sót có thể xảy ra Vì vậy, kính mong nhận được ý kiến đóng góp của quý thầy cô và hội đồng bảo vệ để đề tài được hoàn thiện hơn và tạo cho em một cơ sở nhìn nhận về khả năng của bản thân, kiến thức và kinh nghiệm, từ đó có hướng phấn đấu tốt hơn để hoàn thiện bản thân trong tương lai Em xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, ngày 10 tháng 12 năm 2023 Sinh viên thực hiện Giảng viên hướng dẫn ii LỜI CẢM ƠN Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, em đã nhận được nhiều sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến và chỉ bảo nhiệt tình của thầy cô, gia đình và bạn bè Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cô Lê Phượng Quyên – Giảng viên hướng dẫn khoá luận tốt nghiệp này, người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo em trong suốt quá trình làm khoá luận Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong trường Đại học Duy tân nói chung, các thầy cô trong Bộ môn trong khoa Điện – Điện tử nói riêng đã dạy dỗ cho em kiến thức về các môn đại cương cũng như các môn chuyên ngành, giúp em có được cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè, đã luôn tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành khoá luận tốt nghiệp Với điều kiện thời gian cũng như kinh nghiệm còn hạn chế của một học viên, khóa luận này không thể tránh được những thiếu sót Em rất mong nhận được sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến của các thầy cô để tôi có điều kiện bổ sung, nâng cao ý thức của mình, phục vụ tốt hơn công tác thực tế sau này Đà Nẵng, ngày 10 tháng 12 năm 2023 Sinh viên thực hiện Giảng viên hướng dẫn iii MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU .1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 2 1.1 Đặt vấn đề 2 1.2 Ưu điểm và nhược điểm của Robot Delta 3 1.3 Mục tiêu và ý tưởng 4 1.3.1 Mục tiêu .4 1.3.2 Ý tưởng 4 1.4 Bài toán đặt ra .5 1.5 Phương pháp nghiên cứu .5 1.6 Dự kiến kết quả đạt được : 5 1.7 Tìm hiểu chung về Robot delta 6 1.7.1 Định nghĩa 6 1.7.2 Phần loại .6 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 10 2.1 Tổng quan về Robot Delta 10 2.2 Ứng dụng của Robot Delta 11 2.3 Thực trạng của Robot Delta 12 2.4 Kết cấu của Robot bao gồm các phần .13 2.4.1 Kết cấu cơ khí .13 2.4.2 Kết cấu thiết bị điện 13 2.5 Cấu trúc hình học của Robot Delta 13 2.6 Cấu trúc một nhánh của Robot Delta 15 2.7 Bậc tự do 15 2.9 Bài toán vị trí theo phương pháp lượng giác .16 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN THÀNH PHẦN CHÍNH CỦA HỆ THỐNG 19 iv 3.1 Thiết kế hệ thống điện – điện tử 19 3.2 Lựa chọn thiết bị .20 3.2.1 Bộ điều khiển trung tâm .20 3.2.2 Bộ điều khiển động cơ (Drive) 24 3.2.3 Động cơ bước (Step motor) 26 3.2.4 Nguồn 24VDC-10A 27 3.2.5 Công tắc hành trình 27 3.2.6 Nút nhấn .28 3.3 Yêu cầu chung trong cấu tạo của Robot Delta 29 3.3.1 Kết cấu của Robot bao gồm các phần: 29 3.3.2 Yêu cầu về tính năng: 29 3.3.3 Yêu cầu về kích thước: .29 3.3.4 Yêu cầu về chế tạo: 29 3.4 Thiết kế cụm chi tiết 30 3.4.1 Thiết kế mặt phẳng cố định chứa động cơ 30 3.4.3 Cánh tay Robot Delta 30 3.4.4 Mặt phẳng di động 33 3.4.5 Khung gắn máy 33 3.4.6 Mô hình tổng quan .36 3.4.7 Chế tạo cơ khí .36 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 38 4.1 Phần mềm hệ thống 38 4.1.1 Giới thiệu chung về phần mềm Tia portal V16 38 4.1.2 Ngôn ngữ lập trình LAD 39 4.1.3 Ngôn ngữ lập trình SCL .39 4.1.4 Các ngôn ngữ lập trình khác trong Tia portal .40 4.1.5 Tìm hiểu về phần mềm WinCC 40 v 4.2 Sơ đồ mạch điều khiển 42 4.2.1 Input điều khiển 42 4.2.2 Output điều khiển .43 4.3.1 Lưu đồ thuật toán chung .45 4.3.2 Lưu đồ thuật toán chế độ Auto 46 4.3.3 Lưu đồ thuật toán chế độ Manu 47 4.4 Xây dựng chương trình điều khiển 48 4.4.1 Lập trình cho khối Main (chương trình chính) 48 4.1.2 Lập trình cho các chương trình con 50 4.1.3 Màn hình giám sát Wincc 57 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 58 5.1 Kết quả 58 5.1.1 Kết quả đạt được 58 5.1.2 Kết quả thực nghiệm 58 5.1.3 Kết quả thử nghiệm 60 5.2 Đánh giá 63 5.4 Hướng phát triển .64 vi MỤC LỤC HÌNH Ả Hình 1.1 Robot khớp nối 2 Hình 1.2 Robot delta .3 Hình 1.3 Robot delta kiểu 3-PRPaR .6 Hình 1.4 Robot delta cấu trúc kiểu 3-RRPaR 7 Hình 1.5 Robot delta Cấu trúc kiểu 3-P2S2S 8 Hình 1.6 Robot delta Cấu trúc kiểu 3-R2S2S .9Y Hình 2 1 Cấu trúc hình học của robot delta 13 Hình 2 2 Cấu trúc mô nhánh của Robot Delta 15 Hình 2 3 Cấu trúc hình học của Robot Delta trong mặt phẳng Oxyz 16 Hình 2 4 Hiển thị góc quay 120 Hình 3.1 Sơ đồ hệ thống điện – điện tử 19 Hình 3.2 Sơ đồ khối 20 Hình 3.3 Các thành phần của PLC S7-1200 23 Hình 3.4 Module tín hiệu 23 Hình 3.5 Module truyền thông 24 Hình 3.6 Drive TB6600 24 Hình 3.7 Bảng cài đặt vi bước cho Drive 25 Hình 3.8 Bảng cài đặt cường độ dòng điện cho Drive 26 Hình 3.9 Động cơ bước 42 26 Hình 3.10 Nguồn 24VDC-10A .27 Hình 3.11 Công tắc hành trình 27 Hình 3.12 Nút nhấn .28 Hình 3.13 Mặt phẳng cố định 30 Hình 3.14 Tay đòn trên 30 Hình 3.15 Trục của tay đòn dưới 31 Hình 3.16 Lỗ bi mắt trâu Si 6T/K 31 vii Hình 3.17 Trục nối 2 lỗ bi .32 Hình 3.18 Khớp nối 32 Hình 3.19 Mặt phẳng di động .33 Hình 3.20 Bàn máy .33 Hình 3.21 Cây chống 34 Hình 3.22 Khung trên 35 Hình 3.23 Chây máy .35 Hình 3.24 Tổng quan về cơ cấu của Robot Delta 36 YHình 4.1 Giao diện phần mềm Tia portal V16 38 Hình 4.2 Ngôn ngữ lập trình LAD trong Tia portal 39 Hình 4.3 Ngôn ngữ lập trình SCL trong Tia portal .39 Hình 4.4 Sơ đồ đấu nối input 42 Hình 4.5 Sơ đồ đấu nối output 43 Hình 4.6 Lưu đồ thuật toán chung 45 Hình 4.7 Lưu đồ thuật chế độ auto 46 Hình 4.8 Lưu đồ thuật toán chế độ Manu 47 Hình 4.9 Network nguồn .48 Hình 4.10 Network Home .48 Hình 4.11 Netword chế độ 49 Hình 4.12 Netword Auto và Netword Manu 50 Hình 4.13 Data block của chương trình động học nghịch .50 Hình 4.14 Chương trình động học nghịch .51 Hình 4.15 Khối của chương trình động học nghịch 51 Hình 4.16 Netword 1 của chương trình nội suy 3 trục 51 Hình 4.17 Netword 2 và 3 của chương trình nội suy 3 trục 52 Hình 4.18 Netword 1 của chương trình Power axis 52 Hình 4.19 Netword 2 và 3 của chương trình Power axis .53