Xây dựng mô hình điều khiển và giám sát dây chuyền phân loại sản phẩm sử dụng PLC và HMI của Panasonic

CHƯƠNG III XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT DÂY CHUYỀN PHÂN LOẠI SẢN PHẨM SỬ DỤNG PLC VÀ HMI CỦA PANASONIC Trên cở sở lý thuyết về PLC, HMI, INVERTER và trang thiết bị hiện có của khoa Điện – Điện Tử, để minh họa một cách cụ thể về vấn đề điều khiển và giám sát, việc nghiên cứu đã xây dựng mô hình như sau: I. GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ MÔ HÌNH. 1. Yêu cầu của mô hình. - Hình ảnh mô hình: Hình 3.1: Hình ảnh mô hình. - Kích thước thực tế của mô hình. ( Xem phần phụ lục). - Mô hình có tên gọi là: “Băng chuyền phân loại sản phẩm”. - Mô hình thể hiện một khâu trong dây chuyền sản xuất, là phân loại sản phẩm. Cụ thể như sau:  Có hai cảm biến dùng để phát hiện sản phẩm.  Hai van từ (solenoid): Nếu chỉ có một cảm biến tác động thì van từ số 1 tác động, nếu cả 2 cảm biến 1 và 2 tác động cùng lúc thì van từ 2 sẽ tác động làm xilanh cylinder đẩy sản phẩm ra. - Biến tần VF0 để thay đổi tốc độ động cơ. - Một động cơ không đồng bộ ba pha, có nhiệm vụ kéo băng tải hoạt động. - Một webcam theo dõi toàn bộ quá trình hoạt động của mô hình. 2. Sơ đồ khối và lưu đồ giải thuật. 2.1 Sơ đồ khối Hình 3.2: Sơ đồ khối 2.2 Lưu đồ giải thuật Hình 3.3: Lưu đồ giải thuật 3. Nguyên tắc hoạt động của mô hình. - Băng tải chạy khi nút nhấn “ON” trên màn hình cảm ứng GT được tác độ ng và dừng lại khi nhấn nút “OFF” trên màn hình cảm ứng GT. - Khi có sự cố, nhấn “EMERGENCY STOP” hệ thống sẽ dừng hoạt động. - Khi băng tải chạy sản phẩm sẽ được đưa vào một đầu của băng tải từ một băng tải trước đó (do điều kiện hạn chế nên em không làm băng tải này). - Băng tải sẽ đưa sản phẩm kiểm tra độ cao thấp nhờ cảm biến 1 (CB1) và cảm biến 2 (CB2). - Sản phẩm cao tại một thời điểm nào đó chắn cả hai CB1và CB2 làm hai cảm biến này cùng tác động. Sản phẩm thấp chỉ là m một cảm biến CB1 tác động. - Nếu có vật chạy trên băng tải mà không có cảm biến nào tác động thì đó là phế phẩm. - Việc tác động đẩy sản phẩm nhờ hệ thống khí nén. - Trong quá trình hoạt động thì sản phẩm sẽ được đếm và được hiển thị trên màn hình cảm ứng GT. - Quá trình được lặp đi, lặp lại và ngưng hoạt động khi nhấn “OFF”. II.CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG CHO MÔ HÌNH. - Màn hình cảm ứng GT32. - PLC loại C30T. - Khối giao tiếp cassette COM 6, máy tính, động cơ xoay chiều ba pha , van từ, cảm biến, công tắc, dây điện, dây chuyển cổng COM sang USB, đầu cốt giắc cắm,... - Webcam colorvis CVC ND8. - Các phần mềm FPWin RG, GTWin. - Hệ thống khí nén. III. SƠ ĐỒ LIÊN KẾT NGÕ VÀO/NGÕ RA CỦA HỆ THỐNG. Hình 3.4: Sơ đồ kết nối. Trong đó:  CB1: cảm biến 1. 24VDC  CB2: cảm biến 2.  CTHT: công tắc hành trình.  V1: valve 1.  V2: valve 2.  INVERTER: biến tần (3, 5, 7 là chân 3, 5, 7 trên biến tần). IV. CHƯƠNG TRÌNH VIẾT TRÊN PLC. 1. Khai báo cấu hình cho PLC. 1.1. Truyền thông. Trong giao diện FPWIN GR, từ trình đơn Option / Communication Settings… Xuất hiện hộp thoại Communication Setting. Trong hộp thoại Communication Setting lần lượt khai báo như sau:  Network type: Chọn C-NET(RS232C).  COM Port: Chọn COM4 hoặc tùy theo Driver cổng COM (USB) của máy mà chọn COM khác nhau.  Baud rate: 9600 bps.  Data length: Chọn 8 bits.  Stop bit: Chọn 1 bit.  Paraty: Chọn Odd.  Time-out: Chọn 5s.  Parameter for automatic setting: Chọn hết cả 3 lựa chọn Baud rate, Data length và Paraty. Chọn OK để kết thúc cài đặt. Hình 3.5: Cài đặt giao tiếp giữa máy tính và PLC. 1.2. Cài đặt cấu hình cho TOOL PORT Trong giao diện FPWIN GR, từ trình đơn Option / PLC Configuration. Xuất hiện hộp thoại PLC Confguration. Trong phần Tool Port lần lượt khai báo như sau:  Unit No.: Chọn số 1.  Comm. Mode: Chọn kiểu truyền Computer Link.  Communication Format:  Char. Bit: Chọn 8 Bits.  Paraty: Chọn Odd.  Stop Bit: Chọn 1.  Baudrate: Chọn tốc độ 9600 bps. Chọn OK để kết thúc cài đặt. Trong hộp thoại PLC Configuration chọn Tool Port. Hình 3.6: Cài đặt thông số cổng Tool Port. 2. Chương trình viết cho hệ thống dạng ladder. Hình 3.7: chương trình dạng ladder. VII. GIÁM SÁT HOẠT ĐỘNG CỦA MÔ HÌNH QUA MÀN HÌNH GT CỦA PANASONIC. 1. Yêu cầu. Quá trình hoạt động của mô hình được giám sát và điều khiển thông qua màn hình cảm ứng GT của Panasonic. Bao gồm các yêu cầu sau: - Nhấn START: quá trình bắt đầu hoạt động.  Khi cảm biến phát hiện sản phẩm thì màn hình GT sẽ hiển thị số sản phẩm loại 1 và loại 2.  Trong quá trình hoạt động thì sản phẩm sẽ được phân loại.  Có 3 loại sản phẩm: cao, thấp và phế phẩm. - Webcam theo dõi hoạt động của băng tải trong suốt quá trình băng tải làm việc. - Nhấn STOP: quá trình kết thúc. 2. Các thiết bị sử dụng. Bao gồm các thiết bị sau: - Một màn hình cảm ứng GT32 của Panasonic. - PLC C30T Panasonic. - Máy tính cá nhân. - Mô hình băng tải. - Biến tần VF0. - Webcam colorvis ND1. - Các dây kết nối. 3. Kết nối giữa PLC – GT – PC. Hình 3.11: Kết nối phần cứng. 4. Chương trình trên GTWin. 4.1 Tạo dự án mới.  Mở chương trình GTWIN: chọn File / New. Hình 3.12: Tạo dự án mới. Chọn “Create New File” để tạo một dự án mới.  Click OK xuất hiện bảng thông báo Select Mode: Hình 3.13: Select Model.  GT Model: loại GT32.  Độ phân giải màu: (320x240) Color (Extended).  PLC Model: Panasonic FP Series.  Click OK. 4.2 Thiết kế mô hình giám sát trên GTWin. Trên màn hình Base screen, thiết kế theo yêu cầu, được kết quả như sau: Hình 3.14: Giao diện Base Screen. Khai báo cho các Parts:  Switch Part:  FSx: double click vào switch part, khai báo các thông số như sau:  Basic setup: Hình 3.15: Basic Setup.  Chọn “Change Screen”: chức năng để chuyển trang màn hình.  Trong “Screen No” chọn trang màn hình muốn chuyển đến. Chọn  là 1 (hoặc 0 ,2 ,3 tương ứng với các FS và các trang Screen khác nhau).  Các thông số khác mặc định.  Color setup: Hình 3.16: Color Setup.  On color: màu hiển thị On là đen.  Off color: màu hiển thị Off là đen.  Các thông số khác mặc định.  Character: Hình 3.17: Character.  Chọn tên “OFF” cho Switch là “MAIN”, ”CONTROL”, ”SETTING”, ”STATUS” tương ứng với trang màn hình mà khi nhấn phím thì từ màn hình hiện tại sẽ nhảy tới màn hình có tên tương ứng, “ON” đặt là DO.  Chọn Bold để làm đậm nét chữ.  Chọn “Center” để định dạng chữ ở giữa.  Chọn cỡ chữ 16, màu đỏ…  Các thông số khác mặc định.  SWx: double click vào switch part, khai báo các thông số như sau:  Basic setup: Hình 3.18: Basic Setup  Trong “Operation Mode” chọn “Momentary”.  Chọn ô nhớ là R100. Tương ứng với tiếp điểm “ON” của chương trình trên PLC, R101 tương ứng với tiếp điểm “OFF”, L0 tương ứng với tiếp điểm chọn MODE.  Các thông số khác mặc định.  Color setup: Hình 3.19: Color Setup.  On color: màu hiển thị On đỏ.  Off color: màu hiển thị Off là vàng.  Các thông số khác mặc định.  Character: Hình 3.20: Character.  Chọn OFF đặt tên cho Switch là “ON”, cho phím “ON”, và chọn OFF cho phím “OFF”, ON là “DO”.  Chọn Bold để làm đậm nét chữ.  Chọn “Center” để định dạng chữ ở giữa.  Chọn cỡ chữ 16, màu đen…  Các thông số khác mặc định.  Data part: double click vào data part, khai báo các thông số như sau: Hình 3.21: Basic Setup.  Basic setup:  Trong “Data to Display” chọn “No.of Digits là 3”, tức là hiển thị 3 chữ số hàng trăm, chục và đơn vị.  Kích thước chữ số là 2:2.  Các thông số khác để mặc định.  Input : Hình 3.22: input.  Đối với DA0 đến DA5 ở màn hình cài đặt thẻ input chọn ON  Color and Form: Hình 3.23: Color and form.  Character chọn màu tím, background chọn màu xanh.  Các thông số khác để mặc định.  Lamp part : double click vào lamp part, khai báo các thông số như sau: Hình 3.24: basic setup  Trong Basic setup: chọn Device là Y0 cho ON/OFF bit( hoặc R0 tương ứng với trạng thái “MODE0” “MODE1 ”)  Color setup Hình 3.25: Color setup  On color: màu hiển thị On là xanh.  Off color: màu hiển thị Off là đỏ.  Các thông số khác mặc định.  Keyboar part: double click vào keyboard part, khai báo các thông số như sau:  Thẻ Operation setup, on/off keyboard chọn Display Normally .  Các thông số khác mặc định . Hình 3.26: Operation setup  Bar Grapt Part : double click vào Bar Grapt Part, khai báo các thông số như sau:  Basic setup Hình 3.27: Basic setup.  Reference : device chọn DT100 ứng với BG0, (hoặc DT101 ứng với BG1).  Graph Type chọn UP.  Max : chọn Device value SV0  Display numberic Hình 3.28: display numberic  Chọn: ON/OFF chọn ON.  Display % chọn ON.  Size chon font 1*1 vertical và Horizontal chon 2*2. V. VẬN HÀNH HỆ THỐNG 1. Trạng thái khi hệ thống không hoạt động. Hình 3.29: Trạng thái khi chưa hoạt động. 2. Khởi động hệ thống. Khởi động chương trình và cấp nguồn. Tiến hành đổ chương trình FPWin lên PLC và GTWin lên GT. Màn hình cảm ứng GT xuất hiện như sau: Hình 3.30: Trang màn hình 0. Nhấn “CONTROL” để chuyển sang trang màn hình 2. Màn hình GT xuất hiện như sau: Hình 3.31: Màn hình CONTROL. Công tắc switch để chọn mode: Nếu không bật hệ thống sẽ chạy ở MODE0 (MODE0 ứng với trạng thái thứ nhất, hệ thống làm việc với cường độ cao). Chuyển sang MODE1 khi bật công tắc SWITCH (MODE1 hệ thống làm việc với cường độ thấp hơn). Nhấn “ON” hệ thống bắt đầu làm việc. Khi có sản phẩm đi qua thì các cảm biến và van từ hoạt động theo nguyên lý hoạt động của hệ thống (đã trình bày ở phần trên). Lúc này, các sản phẩm đi qua sẽ được đếm và hiển thị trên màn hình GT. Hinh 3.32: màn hình giám sát. Trong quá trình làm việc, người vận hành cũng có thể thay đổi số sản phẩm đặt trước, hay cài lại thời gian tác động của van solenoil thông qua màn hình sau. Hình 3.33: Màn hình cài đặt. Nhấn “STOP” để dừng hệ thống.