LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện đề tài, dù gặp rất nhiều khó khăn nhất là về kinh phí thực hiện nhưng cuối cùng chúng em đã hoàn thành công trình nghiên cứu khoa học đúng thời gian  Xin gửi lời tri ân sâu sắc đến Cha mẹ của chúng em đã miệt mài lo lắng và chu cấp kinh phí cho chúng em trong suốt 4,5 năm đại học và trong quá trình làm báo cáo để hoàn thành tốt nghiên cứu khoa học.  Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Th.S Trần Bích Sơn đã giúp đỡ và động viên khích lệ chúng em trong suốt quá trình thực hiện công trình nghiên cứu khoa học.  Xin gửi lời cảm ơn đến các Thầy, các nhân viên trong Khoa Cơ Điện – Điện tử trường ĐH Lạc Hồng và các bạn sinh viên đã tạo điều kiện, đóng góp ý kiến để chúng em sớm hoàn thành Báo cáo khoa học. MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Trang CHƢƠNG I: DẪN NHẬP 1 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1 1.2 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1 1.3 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 2 1.4 TẦM QUAN TRỌNG VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA ĐỀ TÀI 2 1.5 MỤC ĐÍCH VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 2 1.6 KẾT CẤU CỦA ĐỀ TÀI 3 CHƢƠNG II: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 4 2.1 GIỚI THIỆU MODULE 4 2.1.1 TRẠM 1 (Distribution Station: Trạm phân phối) 5 2.1.2 TRẠM 2 (Trạm lắp ráp: Assembly Station). 5 2.2. CHỨC NĂNG – SƠ ĐỒ HOẠT ĐÔNG CỦA CÁC TRẠM TRONG MODULE 6 2.2.1 Trạm 1 – Trạm phân phối (Distribution station) 7 2.2.2 Trạm 2 – Trạm lắp ráp (Assembly station). 9 2.2.3 Hoạt động của Module. 10 CHƢƠNG III: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG 12 3.1 THIẾT KẾ CƠ KHÍ 12 3.1.1 TRẠM 1 – TRẠM PHÂN PHỐI. 12 3.1.1.1 Thiết kế Xylanh tách phôi khỏi ngăn chứa 12 3.1.1.2 Thiết kế cụm chuyển phôi sang trạm kế 14 3.1.2 TRẠM 2 – TRẠM LẮP RÁP 15 3.2 THIẾT KẾ ĐIỆN – KHÍ NÉN VÀ LẬP TRÌNH HỆ THỐNG. 19 3.2.1 SƠ LƢỢC VỀ PLC S7-300 CỦA SIEMENS. 19 3.2.1.1 Thiết bị điều khiển logic khả trình. 19 3.2.1.2 Các module của PLC S7-300. 20 3.2.1.3 Tổ chức bộ nhớ CPU. 24 3.2.1.4 Vòng quét chƣơng trình của PLC. 26 3.2.1.5 Cấu trúc chƣơng trình. 28 3.2.1.5.1 Lập trình tuyến tính. 28 3.2.1.5.2 Lập trình cấu trúc 28 3.2.1.5.3 Các khối OB đặc biệt 29 3.2.1.6 Ngôn ngữ lập trình 31 3.2.2 SƠ LƢỢC VỀ PLC S7-200 CỦA SIEMENS. 32 3.2.2.1 Giới thiệu PLC S7-200 32 3.2.2.2 Cấu trúc phần cứng của S7-200. 35 3.2.2.2.1 Hình dạng và cấu trúc bên ngoài. 35 3.2.2.2.2 Cấu trúc phần cứng. 36 3.2.2.3 Cấu trúc bộ nhớ. 38 3.2.2.3.1 Phân chia bộ nhớ 38 3.2.2.3.2 Vùng nhớ chƣơng trình 38 3.2.2.3.3 Vùng nhớ dữ liệu 39 3.2.2.3.4 Vùng đối tƣợng 41 3.2.2.4 Kiểu dữ liệu 41 3.2.2.5 Thiết bị lập trình 41 3.2.2.5.1 Giao diện làm việc 42 3.2.2.5.2 Các khối sử dụng trong giao diện lập trình 43 32.2.5.2.1 Khối Programe Block 43 3.2.2.5.2.2 Khối Data Block 44 3.2.2.5.2.3 Khối Symbol Table 45 3.2.2.5.2.4 Khối Comunication 45 3.2.3 TRẠM I 47 3.2.3.1 Lựa chọn thiết bị 47 3.2.3.2 Thiết kế mạch điện điều khiển. 49 2.3.3 Thiết kế mạch khí nén. 50 3.2.3.4 Lập trình trạm 1 51 3.2.4 TRẠM 2 62 3.2.4.1 Lựa chọn thiết bị. 62 3.2.4.2 Thiết kế mạch điều khiển. 63 3.2.4.3 Thiết kế mạch khí nén. 64 2.4.4 Lập trình trạm 2 65 CHƢƠNG IV: GIÁM SÁT ĐIỀU KHIỂN SCADA 75 4.1 KHÁI NIỆM SCADA 75 4.2 Thiết lập SCADA cho MODULE. 75 4.2.1 Giám sát Trạm I 76 4.2.2 Giám Sát Trạm II 87 KẾT LUẬN 97 Hƣớng Phát Triển Của Đề Tài 97 TÀI LIỆU THAM KHẢO 98 PHỤ LỤC CÁC BÀI TẬP THỰC HÀNH VỚI HỆ THỐNG DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2. 1: Hệ thống MPS-205 của hãng Festo 4 Hình 2. 2: Sơ đồ khối của hệ thống các trạm MPS 4 Hình 2. 3: Trạm phân phối của trường ĐH Công nghiệp TP. HCM 5 Hình 2. 4: Trạm lắp ráp của hãng Festo 5 Hình 2. 5: Mô hình thiết kế 3D 6 Hình 2. 6: Mô hình thực tế 6 Hình 2. 7: Mô hình trạm phân phối của đề tài 7 Hình 2. 8: Sơ đồ hoạt động trạm 1 8 Hình 2. 9: Trạm lắp ráp gồm 4 cụm cơ cấu chính như sau . 9 Hình 3. 1: Kích thước phôi dung trong Module 12 Hình 3. 2: Hình dạng xylanh tách phôi dung trong hệ thống. 12 Hình 3. 3: Thiết kế xilanh tách phôi 13 Hình 3. 4: Thiết kế ngăn chứa phôi 13 Hình 3. 5: Thiết kế cụm chuyển phôi Trước khi lắp ráp 14 Hình 3. 6: Hình chiếu tổng quan trạm 1 14 Hình 3. 7: Chi tiết cụm chặn phôi 15 Hình 3. 8: Gá xylanh chặn phôi hoàn chỉnh. 15 Hình 3. 9: Chi tiết cấu thành băng tải 16 Hình 3. 10: Cụm băng tải trước và sau khi hoàn thành 16 Hình 3. 11: Cơ cấu khay đựng nắp 17 Hình 3. 12: Hình ảnh Xylanh dẫn hướng (loại 2 pittong) 17 Hình 3. 13: Cơ cấu tay lấy nắp 18 Hình 3. 14: Trạm 2 tổng quát 18 Hình 3. 15: Cấu trúc bên trong của 1 PLC 19 Hình 3. 16: Sơ đồ khối và sơ đồ đấu dây của module nguồn 21 Hình 3. 17: Sơ đồ đấu dây của module 22 Hình 3. 18: Sơ đồ đấu dây của module 23 Hình 3. 19: Vòng quét CPU 27 Hình 3. 20: Vòng quét CPU 28 Hình 3. 21: Lập trình có cấu trúc 29 Hình 3. 22: STL là ngôn ngữ mạnh nhất 31 Hình 3. 23: Thông số và các đặc điểm kỹ thuật của series 22X 33 Hình 3. 24: Bảng giới thiệu các loại module mở rộng 34 Hình 3. 25: Chi tiết phần cứng PLC S7-200 36 Hình 3. 26: Mô hình tổng quát của một PLC 36 Hình 3. 27: Cấu trúc bộ nhớ của PLC 38 Hình 3. 28: Giao diện STEP7-MICROWIN 42 Hình 3. 29: Cách tạo chương trình con hay chương trình ngắt 43 Hình 3. 30: Giao diện Data Block 44 Hình 3. 31: Cửa sổ Symbol Table 45 Hình 3. 32: Cửa sổ Comunications 46 Hình 3. 33: Cửa sổ Set PG/PC interface 46 Hình 3. 34: Cửa sổ Upload/Download chương trinh xuống PLC 47 Hình 3. 35: PLC S7-300 cpu 314 2DP của hãng SIEMENS 48 Hình 3. 36: Van khí sử dụng trong trạm 48 Hình 3. 37: Mạch các nút nhấn bảng điều khiển trạm 1 49 Hình 3. 38:Ngõ vào cảm biến PLC trạm 1 49 Hình 3. 39: Ngõ ra PLC trạm 1 50 Hình 3. 40: Sơ đồ mạch khí nén trạm 1 50 Hình 3. 41: Lưu đồ hoạt động trạm I 52 Hình 3. 42: Màn hình khởi động S7 SIMATIC Manager 53 Hình 3. 43: Giao diện lưu project S7 SIMATIC 54 Hình 3. 44: Giao diện cấu hình phần cứng 54 Hình 3. 45: Giao diện Symbols chương trình 55 Hình 3. 46: PLC S7-200 CPU 224 62 Hình 3. 47: Xylanh dẫn hướng loại 2 pittong 63 Hình 3. 48: Ngõ vào cảm biến PLC 63 Hình 3. 49: Ngõ ra PLC 64 Hình 3. 50: Mạch khí nén của trạm 2 64 Hình 4. 2: Cửa sổ Create a new project 76 Hình 4. 1: Hộp thoại WinCC Explore 76 Hình 4. 3: Cửa sổ WinCC Explore 77 Hình 4. 4: Cửa sổ WinCC Explore 77 Hình 4. 5: Cửa sổ Add New Driver 78 Hình 4. 6: Cửa sổ WinCC Explore 78 Hình 4. 7: Cửa sổ Connection Properties 79 Hình 4. 8: Cửa sổ WinCC Explore 79 Hình 4. 9: Cửa sổ WinCC Explore 80 Hình 4. 10: Cửa sổ Tag properties 80 Hình 4. 11: Cửa sổ WinCCExplorer 81 Hình 4. 12: Cửa sổ vào New picture 81 Hình 4. 13: Cửa sổ WinCCExplorer 82 Hình 4. 14: Cửa sổ Graphics Designer 82 Hình 4. 15: Cửa sổ tạo nút nhấn 83 Hình 4. 16: Cửa sổ Button Configuration 83 Hình 4. 18: Giao diện Graphics Designer 84 Hình 4. 17: Cửa sổ Object Palatte 84 Hình 4. 20: Cửa sổ Edit Action 85 Hình 4. 19: Graphic object configuration 85 Hình 4. 21: Thư mục Assigning Parameters 86 Hình 4. 22: Cửa sổ Tag – Project 86 Hình 4. 23: Giao diện Trạm I 87 Hình 4. 24: Giao diện Trạm II 96 -1- CHƢƠNG I: DẪN NHẬP 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Trong xu thế hội nhập nền kinh tế quốc tế, việc phát triển công nghiệp hóa – hiện đại hóa luôn được Đảng và nhà nước ta đặt ưu tiên hang đầu trong lĩnh vực phát triển kinh tế, một trong những phương châm đúng đắn và xuyên suốt trong quá trình xây dựng đất nước ta ngày càng phát triển trong lĩnh vực công nghệ khoa học kỹ thuật cũng như nhiều nghành lĩnh vực khác là “đi tắt đón đầu” tiếp thu những thành tựu khoa học hiện đại của thế giới để cải tiến nền kỹ thuật nước ta, đưa nước ta ra khỏi tình trạng lạc hậu, nhất là về khoa học công nghệ. Nhờ chính sách đúng đắn này mà nước ta đang tiến dần, tiếp cận các công nghệ hiện đại của thế giới từng bước cải thiện và hoàn thiện tình trạng sản xuất lạc hậu, thủ công, năng suất kém và nhiều lĩnh vực nguy hiểm có tính chất độc hại đến đời sống người lao động. Nâng cao dần mức sống cho người dân. Việc tiếp thu những thành tựu khoa học kỹ thuật của thế giới cùng đi đôi với việc phát triển tầng lớp kế thừa có tri thức về công nghệ hiện đại đồng thời cũng có trách nhiệm phát huy, sang tạo những kỹ thuật mới góp phần phát triển nền khoa học kỹ thuật nước nhà cũng là góp phần vào việc thúc đẩy công nghệ hiện đại đang phát triển từng ngày từng giờ trên thế giới. Nhiều công ty đã và đang phát triển những đội ngũ thợ có tay nghề đủ sức làm chủ các máy móc kỹ thuật tiên tiến của thế giới, các trường Đại học, Cao đẳng, Trung cấp nghề cũng từng bước hoàn thiện việc đào tạo ra đội ngũ có kiến thức về công nghệ hiện đại. 1.2 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Việc đào tạo, giảng dạy các môn học có kỹ thuật hiện đại như: PLC, công nghệ CAD/ CAM/ CNC … đòi hỏi các trường phải đầu tư ban đầu rất lớn và tốn kém, do đó việc tiếp cận, nhất là được thực tập với các hệ thống mang tính hiện đại đối với sinh viên nhất là tại những trường chưa có bề dày phát triển là điều rất khó khăn. Việc học tập các môn học trong chương trình ngành điện công nghiệp như: Thủy lực – khí nén, kỹ thuật lập trình PLC, module sản xuất, hệ thống điều khiển quá trình … còn -2- thiếu hoặc chưa hoàn thiện các bộ thí nghiệm, thiết bị thí nghiệm để sinh viên có cơ hội được học hỏi và nâng cao hiểu biết. Do xuất phát từ yêu cầu thực tế của Trường ĐH Lạc Hồng, và được sự động viên khích lệ của các thầy trong khoa Cơ Điện – Điện Tử, chúng em đã thiết kế module huấn luyện tự động hóa để phục vụ cho công tác giảng dạy những môn học trong hệ thống các môn học của ngành Cơ điện tử - Điện công nghiệp của trường như: Thủy lực – Khí nén, Cảm biến, mạng truyền thông,… nhóm nghiên cứu chọn đề tài nghiên cứu khoa học là: “THIẾT KẾ CHẾ TẠO MODULE HUẤN LUYỆN TỰ ĐỘNG HÓA”. 1.3 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Trên cơ sở hệ thống MPS – 205 stations của hãng Festo đã được chuyển giao cho nhiều trường đại học ở nước ta như: ĐH Sư phạm kỹ thuật TP. HCM, ĐH Công nghiệp TP. HCM… xuất phát từ thực tế tham gia quá trình học các môn MPS, mạng truyền thông, thủy lực khí nén tại trường ĐH Lạc Hồng. Việc tham khảo, quan sát, tìm hiểu các tài liệu có liên quan. Nhóm thực hiện đề tài đã thiết kế xây dựng và thi công hoàn thành hệ thống dựa trên chức năng hoạt động của hệ thống MPS – 250 của Festo 1.4 TẦM QUAN TRỌNG VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA ĐỀ TÀI Module là một hệ thống được cấu thành từ những thiết bị, linh kiện hiện đại bao gồm nhiều cơ cấu cơ khí, quá trình hoạt động rất quen thuộc trong lĩnh vực sản xuất, khi tìm hiểu và vận hành hệ thống, sẽ giúp người vận hành (ở đây là sinh viên thực tập với hệ thống) có cái nhìn toàn diện và nâng cao tầm hiểu biết, cũng như tri thức về quá trình sản xuất, các khâu hoạt động của hệ thống gồm điện – khí nén – điện tử - máy tính. 1.5 MỤC ĐÍCH VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU “Module huấn luyện tự động hóa” được thiết kế là bộ thí nghiệm phục vụ công tác giảng dạy các môn chuyên nghành Điện Công Nghiệp và Cơ Điện Tử như: hệ thống MPS, thủy lực khí nén, lập trình PLC, kỹ thuật cảm biến và đo lường … [...]... input/ analog output): module mở rộng vào/ra tương tự số cscs cổng vào ra tương tự có thể là 4 vào/ 2 ra hoặc 4 vào/ 4 ra tuỳ từng loại module 3) IM (Interface modele): module kết nối Hình 3 18: Sơ đồ đấu dây của module IM 365; (6ES7365-0BA01-0AA0) -24Đây là loại module dùng để kết nối từng nhóm các module mở rộng thành một khối và được quản lý bởi một module CPU Thông thường các module mở rộng được gá... sơ đồ chức năng hoạt động của Module -12CHƢƠNG III: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG Mô hình được thiết kế bằng phần mềm Autocad 2007 3.1 THIẾT KẾ CƠ KHÍ 3.1.1 TRẠM 1 – TRẠM PHÂN PHỐI Trạm 1 với nhiệm vụ tách phôi ra khỏi ngăn chứa và vận chuyển phôi sang trạm kế, phôi được chế tạo bằng vật liệu nhôm, có kích thước hình dáng như sau: Hình 3 1: Kích thước phôi dung trong Module 3.1.1.1 Thiết kế Xylanh tách phôi... output): module mở rộng cổng ra số số các cổng vào số mở rộng có thể là 8, 16, 32 tuỳ thuộc vào từng loại module -23c) DI/DO (digital input/ digital output): module mở rộng cổng vào/ra số số các cổng vào/ra số mở rộng có thể là 8/8 hoặc 16/16 tuỳ thuộc vào từng loại module d) AI(analog input): module mở rộng cổng vào tương tự bản chất chúng là những chuyển đổi tương tự sang số(ADC) Số các cổng vào tương tự. .. rack chỉ có thể gá nhiều nhất 8 module mở rộng (không kể module CPU và module nguồn) một module CPU có thể làm việc nhiều nhất với 4 thanh rack và các rack nay phải được nối với nhau bằng module IM 4) FM (Function module) : module có chức năng điều khiển riêng như: module điều khiển động cơ bước, module điều khiển động cơ servo, module PID… 5) CP (Commun ication processor): module truyền trông giữa PLC... ráp nắp vào workpiece 2.2.3 Hoạt động của Module Hoạt động Module là quá trình hoạt động linh hoạt, mỗi khâu, mỗi trạm sẽ hoạt động riêng lẽ dựa theo quá trình sản xuất trong công nghiệp, mỗi công nhân, nhân viên làm những công việc riêng tại mỗi truyền mỗi khâu riêng, nhưng những công việc họ làm đều đưa đến hoàn thành sản phẩm cuối cùng Module huấn luyện tự động hóa có thể điều khiển hoạt động riêng... thì khâu sau cũng sẽ không hoạt động, do không có nguyên liệu đầu vào Chính vì những lí do trên, Module huấn luyện tự động hóa cũng hoạt động tương tự như trong công nghiệp  Trạm đầu tiên sẽ hoạt động với điều kiện sau: o Có phôi trong ngăn chứa o Giác hút đang ở trạm 2 o Không có phôi bên trạm 2 o Nhận được nút tác động khởi động hệ thống (START)  Trạm 2 sẽ hoạt động với điều kiện sau: o Có phôi... SM(signal module) : module mở rộng vào/ ra, bao gồm: a) DI(digital input): module mở rộng cổng vào số số cac cổng vào số mở rộng có thể là 8, 16 hoặc 32 tuỳ vào từng loại module SM221; DI 32 x DC 24V (6ES7321- 1BL00-0AA0) SM221; DI 32 x DC 120V (6ES7321-1EL00-0AA0) Hình 3 17: Sơ đồ đấu dây của module (1) Số thứ tự các ngõ vào số trong module (2) Đèn chỉ thị mức logic (3) Bus bên trong của module b)... của nghành Điện Công Nghiệp và Cơ Điện Tử trong nhà trường 1.6 KẾT CẤU CỦA ĐỀ TÀI Trong đề tài này bao gồm các nội dung sau:  Giới thiệu khái quát đề tài  Giới thiệu Module  Chức năng và Sơ đồ hoạt động của từng trạm  Thiết kế thi công hệ thống  Thiết kế phần cơ khí  Thiết kế phần điện – khí nén, lập trình hệ thống -4CHƢƠNG II: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 2.1 GIỚI THIỆU MODULE Đề tài dựa trên hệ... chính 9 module CPU, module nguồn) các module còn lại là module truyền tín hiệu với các đối tượng điều khiển, chúng được gọi là các module mở rộng tất cả các module đều được gá trên một thanh Rack MODULE CPU: Đây là loại module có chứa bộ vi xữ lý, hệ điều hành, bộ nhớ, các bộ thời gian, bộ đếm, cổng truyền thông,… và có thể có các cổng vào/ ra số các cổng vào/ ra tích hợp trên CPU gọi là cổng vào ra... đến 2 trạm là các trạm sử dụng và thực tập thường xuyên đó là các trạm: Phân phối và Lắp ráp (Assembly Station) Vì vậy nhóm thực hiện chỉ đi vào phần thiết kế - điều khiển 2 trạm chính trong đề tài Module huấn luyện tự động hóa -52.1.1 TRẠM 1 (Distribution Station: Trạm phân phối)  Chức năng:  Tách phôi (Workpiece) ra khỏi ngăn chứa  Vận chuyển các workpiece bằng thiết bị quay có gắn giác hút . không hoạt động, không có sản phẩm thì khâu sau cũng sẽ không hoạt động, do không có nguyên liệu đầu vào. Chính vì những lí do trên, Module huấn luyện tự động hóa cũng hoạt động tương tự như. mạng truyền thông,… nhóm nghiên cứu chọn đề tài nghiên cứu khoa học là: “THIẾT KẾ CHẾ TẠO MODULE HUẤN LUYỆN TỰ ĐỘNG HÓA”. 1.3 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Trên cơ sở hệ thống MPS – 205. đưa đến hoàn thành sản phẩm cuối cùng. Module huấn luyện tự động hóa có thể điều khiển hoạt động riêng rẽ từng trạm và hoạt động liên hoàn giữa các trạm tạo thành một dây chuyền sản xuất rất