BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - ĐIỀU KHIỂN SERVO DÙNG MẠNG SSCNET III (Có code)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI: MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN SERVO DÙNG
MẠNG SSCNET III
SVTH: NGUYỄN MINH HUY

MSSV: 15151156

NGUYỄN DUY KIỆT

MSSV: 15151171

Khóa: 2015
Ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA
GVHD: TH.S PHÙNG SƠN THANH

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2019


TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC

BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

----o0o---Tp. HCM, ngày 12 tháng 7 năm 2019

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên 1: Nguyễn Minh Huy

MSSV: 15151156

Họ và tên sinh viên 2: Nguyễn Duy Kiệt

MSSV: 15151171

Chuyên ngành:

Công nghệ Kỹ thuật Điều Khiển & Tự Động Hóa

Hệ đào tạo: Đại học chính quy

Khóa: 2015

Lớp: 151511

I. Tên Đề Tài: Mô hình điều khiển servo dùng mạng SSCNET III
II. Nhiệm vụ
1. Các số liệu ban đầu:
-

Lý thuyết về động cơ servo cũng như cách điều khiển

-

Lý thuyết về bộ động cơ servo và driver MR-J3-B của Mitsubishi

-

Lý thuyết về điều khiển vị trí

2. Nội dung thực hiện:
-

Thiết kế cơ khí và phần điều khiển cho mô hình

-

Viết chương trình điều khiển cho Q-motion CPU và PLC Q-series

-

Cài đặt các thông số theo cơ khí đã thiết kế và điều chỉnh máy

-

Chạy thử nhiều lần và ghi nhận lại các qua trình chạy và rút ra sai số

-

Nhận xét và kết luận

III.Ngày giao nhiệm vụ:

2/2019

IV.Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 2/7/2019
V. Họ và tên giáo viên hướng dẫn:
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

TH.S PHÙNG SƠN THANH
BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN

1


2


TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC

BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

----o0o---Tp. HCM, ngày 12 tháng 7 năm 2019

LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên 1: Nguyễn Minh Huy

MSSV: 15151156

Họ và tên sinh viên 2: Nguyễn Duy Kiệt

MSSV: 15151171

Tên đề tài: Mô hình điều khiển servo dùng mạng SSCNET III
Tuần/ngày

Nội dung

Tuần 1

Nhận đề tài từ GVHD, lập kế hoạch thực hiện
đề tài tốt nghiệp

Tuần 2

Tìm hiểu đề tài và nghiên cứu phương pháp đề
tài

Tuần 3

Thu thập tài liệu và lập đề cương sơ bộ

Tuần 4

Thu thập tài liệu, tìm kiếm phần điện và lập đề
cương chi tiết

Tuần 5

Thu thập tài liệu và nghiên cứu kết nối phần

điện

Tuần 6

Thu thập tài liệu. nghiên cứu điều khiển sơ bộ
sau khi kết nối

Tuần 7

Nghiên cứu điều khiển phần điện và thiết kế
phần cơ

Tuần 8

Thiết kế hoàn thiện các chi tiết

Tuần 9,10

Thi công các chi tiết của phân cơ

Xác nhận
GVHD

ii


Tuần 11

Lắp ráp và hoàn thành mô hình

Tuần 12

Nghiên cứu và viết chương trình điều khiển

Tuần 13

Nghiên cứu viết chương trình ,chạy các chương
trình đơn giản và viết luận văn

Tuần 14

Hoành thành chương trình điều khiển và tiếp tục
viết luận văn

Tuần 15

Viết luận văn giải quết các vấn đề phát sinh

Tuần 16

Hoàn thành mô hình và luận văn

GV HƯỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ và tên)

3


4

TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC

BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

----o0o---Tp. HCM, ngày 12 tháng 7 năm 2019

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Họ và tên sinh viên 1: Nguyễn Minh Huy

MSSV: 15151156

Họ và tên sinh viên 2: Nguyễn Duy Kiệt

MSSV: 15151171

Chuyên ngành:

Công nghệ Kỹ thuật Điều Khiển & Tự Động Hóa

Hệ đào tạo: Đại học chính quy

Khóa: 2015

Lớp: 151511

I. Tên Đề Tài: Mô hình điều khiển servo dùng mạng SSCNET III
NHẬN XÉT
Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện:
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
Ưu điểm:
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
3. Khuyết điểm:
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
Đề nghị cho bảo vệ hay không?
Đánh giá loại......................................................................................................................
Điểm:……………….(Bằng chữ: ............... )
Tp. Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2019
Giáo viên hướng dẫn
(Ký & ghi rõ họ tên)

4


5


TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC

BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

----o0o---Tp. HCM, ngày 12 tháng 7 năm 2019

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
Họ và tên sinh viên 1: Nguyễn Minh Huy

MSSV: 15151156

Họ và tên sinh viên 2: Nguyễn Duy Kiệt

MSSV: 15151171

Chuyên ngành:

Công nghệ Kỹ thuật Điều Khiển & Tự Động Hóa

Hệ đào tạo: Đại học chính quy

Khóa: 2015

Lớp: 151511

I. Tên Đề Tài: Mô hình điều khiển servo dùng mạng SSCNET III
NHẬN XÉT
Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện:

..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
Ưu điểm:
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
3. Khuyết điểm:
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
Đề nghị cho bảo vệ hay không?
Đánh giá loại......................................................................................................................
Điểm:……………….(Bằng chữ: ............... )
Tp. Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2019
Giáo viên phản biện
(Ký & ghi rõ họ tên)

5


6


TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC

BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

----o0o---Tp. HCM, ngày 12 tháng 7 năm 2019

LỜI CAM ĐOAN

Nhóm sinh viên xin cam kết đề tài này là do nhóm tự thực hiện dựa vào một số
tài liệu trước đó và không sao chép từ tài liệu hay công trình đã có trước đó. Các bản
vẽ và lựa chọn các thiết bị công nghệ được sử dụng trong hệ thống đều do nhóm tự tay
thực hiện. Nếu có vi phạm về sao chép bản quyền nhóm xin chịu kỷ luật trước hội
đồng bảo vệ.

Người thực hiện đề tài
(Ký & ghi rõ họ tên)

Nguyễn Minh Huy
Nguyễn Duy Kiệt

6


7


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên cho chúng em được gửi lời cảm ơn đến thầy Phùng Sơn Thanh –
giáo viên hướng dẫn đồ án tốt nghiệp đã bên cạnh giúp đỡ, hướng dẫn, dạy bảo và đưa
ra những góp ý cực kì hữu ích để chúng em có thể hoàn thành đồ án này. Bên cạnh đó
xin gửi lời cảm ơn đến các thầy, cô khoa Điện – điện tử đã giúp chúng em có được các
kiến thức nền tảng một cách vững chắc và hỗ trợ giải đáp những băn khoăn trong suốt
4 năm học tại trường.

Chúng em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Lê Linh ,thầy Lê Hoàng Lâm đã tạo
điều kiện cho tụi em được làm việc tại xưởng Trung tâm tư vấn, thiết kế và chế tạo
thiết bị công nghiệp mà nhờ đó chúng em đã được rèn luyện, thực hành thêm những
kiến thức về điện, tự động và hơn thế nữa chúng em được tiếp xúc và làm việc thường
xuyên với các chi tiết, máy móc cơ khí để hiểu rõ hơn về tầm quan trọng của cơ khí và
sự gắn kết giữa điều khiển điện và cơ khí với nhau. Cảm ơn các anh ở khoa cơ khí cùng
làm việc dưới trung tâm đã giúp đỡ, hỗ trợ gia công các chi tiết cơ khi cho cả mô hình
đồ án.
Một lần nữa xin chân thành cảm ơn đến mọi người xung quanh, gia đình,
người thân, bạn bè và thầy cô đã và đang bên cạnh, ủng hộ chúng em trên con đường
học tập, làm việc và tìm ra những hướng đi mới trong tương lai.

Người thực hiện đề tài

Nguyễn Minh Huy
Nguyễn Duy Kiệt

7


MỤC LỤC
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP.............................................................................i
LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP.................................................ii
PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN...........................................iv
PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN...............................................v
LỜI CAM ĐOAN........................................................................................................vi
LỜI CẢM ƠN.............................................................................................................vii
MỤC LỤC.................................................................................................................. viii
DANH MỤC HÌNH.....................................................................................................xi
DANH MỤC BẢNG..................................................................................................xiv

Chương I.......................................................................................................................1
TỔNG QUAN...............................................................................................................1
1.1.

Đặt vấn đề........................................................................................................1

1.2.

Nội dung nghiên cứu:......................................................................................1

1.3.

Phương pháp nghiên cứu:..............................................................................2

1.4.

Đối tượng nghiên cứu:....................................................................................3

1.5.

Kế hoạch nghiên cứu:.....................................................................................3

Chương II...................................................................................................................... 4
CƠ SỞ LÝ THUYẾT...................................................................................................4
2.1.

Giới thiệu chung về PLC................................................................................4

2.1.1.Tổng quan về PLC........................................................................................4
2.1.2. Đặc điểm và vai trò của PLC......................................................................6

2.1.3. Giới thiệu PLC MELSEC-Q Mitsubishi....................................................7
2.2. Sơ lược hệ thống Servo....................................................................................10
2.2.1. Giới thiệu chung về hệ thống Servo..........................................................10
2.2.2. Động cơ servo.............................................................................................10
2.2.3. Encoder.......................................................................................................13
2.2.4. Bộ điều khiển ( Driver)..............................................................................15
2.3. Mạng servo SSCNET III..................................................................................16
2.4. Các đối tượng sử dụng trong hệ thống............................................................18
2.4.1. Bộ nguồn Q61P...........................................................................................18

8


2.4.2. Mô-đun Q02HCPU (PLC CPU)................................................................20
2.4.3. Mô-đun Q172HCPU (Motion CPU).........................................................22
2.4.4. Mô-đun Q172LX/Q173PX.........................................................................23
2.4.5. Mô-đun I/O.................................................................................................26
2.4.6. Động cơ servo, Driver................................................................................29
2.4.7. Các thiết bị hỗ trợ......................................................................................33
2.4.8. Khối truyền động (vít-me).........................................................................37
Chương III..................................................................................................................41
THIẾT KẾ VÀ GIỚI THIỆU MÔ HÌNH.................................................................41
3.1.

Thiết kế phần cơ khí.....................................................................................41

3.1.1. Đế nâng trục X...........................................................................................41
3.1.2. Bàn đỡ trục X.............................................................................................42
3.1.3. Bàn trượt trục Z.........................................................................................43
3.1.4. Thanh gắp phôi trục Z...............................................................................44

3.1.5. Cơ cấu bắt xích...........................................................................................45
3.1.6. Đĩa phôi.......................................................................................................47
3.1.7. Đế tổng để gắn phân cơ khí.......................................................................48
3.1.8. Dựng mô hình 3D.......................................................................................49
3.2. Thiết kế mạch điều khiển.................................................................................50
3.2.1. Mạch động lực............................................................................................50
3.2.2. Mạch kết nối servo.....................................................................................51
3.2.3. Mạch điều khiển.........................................................................................52
3.3. Giới thiệu mô hình đã hoàn thành..................................................................55
3.3.1. Hệ thống phần cơ khí.................................................................................55
3.3.2. Hệ thống phần điện....................................................................................59
Chương IV..................................................................................................................61
CẤU HÌNH PHẦN MỀM VÀ ĐIỀU KHIỂN...........................................................61
4.1. Lưu đồ điều khiển và giám sát........................................................................61
4.2. Cấu hình trên phần mềm GX WORKS 2.......................................................65
4.2.1. Giới thiệu phần mềm GX WORKS 2.......................................................65
4.2.2. Cấu hình trên GX WORKS 2....................................................................66

9


4.3. Cấu hình trên phần mềm MT developer........................................................70
4.3.1. Giới thiệu phần mềm MT developer.........................................................70
4.3.2. Cấu hình trên MT developer.....................................................................71
4.4. Phần mềm thiết kế và giả lập HMI.................................................................77
4.4.1. Phần mềm thiết kế GT DESIGNER3.......................................................77
4.4.2. Phần mềm giả lập HMI GT SoftGOT2000..............................................78
Chương V.................................................................................................................... 80
KẾT QUẢ.................................................................................................................... 80
Chương VI................................................................................................................... 81

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN.................................................................81
6.1.

Kết luận..........................................................................................................81

6.2.

Hướng phát triển đề tài................................................................................82

TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................................................83
PHỤ LỤC

10


DANH MỤC HÌ
Hình 2.1:Cấu trúc cơ bản của PLC..........................................................................5
Hình 2.2: Quy mô mở rộng........................................................................................7
Hình 2.3: Kết nối nhiều CPU....................................................................................8
Hình 2.4: Tổng quan các mô-đun.............................................................................9
Hình 2.5 Hệ thống servo...........................................................................................10
Hình 2.6. Cấu trúc cơ bản của encoder.................................................................13
Hình 2.7: Đĩa tròn encoder tuyệt đối.....................................................................14
Hình 2.8: Đĩa tròn encoder tương đối...................................................................14
Hình 2.9: Các bộ driver.............................................................................................15
Hình 2.10: Hệ thống mạng SSCNET III..............................................................17
Hình 2.11: Bộ nguồn Q61P......................................................................................18
Hình 2.12: Mô-đun PLC Q02HCPU.....................................................................20
Hình 2.13: Sơ đồ kết nối mô-đun ngõ ra QY41P..............................................28
Hình 2.14: Động cơ servo HF-KP.........................................................................29

Hình 2.15: Hình ảnh mặt trước của driver...........................................................31
Hình 2.16:Sơ đồ chân kết nối tín hiệu cữ hành trình.......................................33
Hình 2.17: Rơ le G6b-1174p-fd-us........................................................................34
Hình 2.18:Sơ đồ chân rơ le G6b-1174p-fd-us....................................................34
Hình 2.19: Cảm biến tiệm cận GXL-N12FB.....................................................36
Hình 2.20: Cảm biến quang ee-sx67.....................................................................36
Hình 2.21: Ảnh 3D khối truyền động...................................................................37
Hình 2.22: Bản vẽ THK-KR30...............................................................................38
Hình 2.23: Các mặt cắt THK-KR30......................................................................38
Hình 2.24: Bản vẽ THK-KR45...............................................................................39
Hình 2.25: Các mặt cắt THK-KR45......................................................................39
Hình 2.26: Bản vẽ THK-KR20...............................................................................40
Hình 2.27: Các mặt cắt THK-KR20......................................................................40
Hình 3.1: Bản vẽ đế nâng trục vít me X..............................................................41

11


Hình 3.2: Ảnh 3D đế nâng trục vít me X.............................................................42
Hình 3.3: Bản vẽ bàn đỡ trục vít me X................................................................42
Hình 3.4: Ảnh 3D bàn đỡ trục vít me X...............................................................43
Hình 3.5: Bản vẽ bàn trượt trên trục vít me Z....................................................43
Hình 3.6: Ảnh 3D bàn trượt trên trục vít me Z..................................................44
Hình 3.7: Bản vẽ và ảnh 3D thanh gắp phôi.......................................................44
Hình 3.8: Ảnh 3D cơ cấu bắt xích.........................................................................45
Hình 3.9: Bản vẽ các chi tiếc trong cơ cấu bắt xích.........................................46
Hình 3.10: Bản vẽ đĩa phôi......................................................................................47
Hình 3.11: Ảnh 3D đĩa phôi.....................................................................................48
Hình 3.12: Bản vẽ đế tổng gắn phần cơ khí........................................................48
Hình 3.13: Ảnh 3D tổng phần cơ...........................................................................49

Hình 3.14: Bản vẽ tổng phần cơ.............................................................................49
Hình 3.15: Bản vẽ mạch động lực cấp cho driver và PLC.............................50
Hình 3.16: Mạch kết nối servo................................................................................51
Hình 3.17: Bản vẽ mạch điều khiển kết nối cảm biến cữ hành trình về
driver................................................................................................................................52
Hình 3.18: Bản vẽ mạch điều khiển kết nối module ngõ vào QX40-S1....53
Hình 3.19: Bản vẽ mạch điều khiển kết nối module ngõ ra QY41P...........53
Hình 3.20: Bản vẽ mạch điều khiển kết nối bộ Handy Pulser với Q173PX.
............................................................................................................................................54

Hình 3.21: Cụm đế nâng và bàn đỡ trục X.........................................................55
Hình 3.22: Các trục gắn với nhau..........................................................................56
Hình 3.23: Đĩa quay...................................................................................................56
Hình 3.24: Đĩa quay gắn với hộp số cùng với cơ cấu gắp phôi....................57
Hình 3.25: Phần cơ sau khi hoàn thành................................................................58
Hình 3.26: Phần điện sau khi hoàn thành............................................................59
Hình 3.27: Mô hình đã bố trí hoàn thiện.............................................................60
Hình 4.1: Các bước lập trình điều khiển mô hình.............................................61
Hình 4.2: Lưu đồ giải thuật chương trình chính................................................63

12


Hình 4.3: Lưu đồ giám sát........................................................................................64
Hình 4.4: Logo phần mềm GX Works 2..............................................................65
Hình 4.5:Giao diện phần mềm................................................................................66
Hình 4.6: Chọn PLC series......................................................................................66
Hình 4.7: Chọn PLC type.........................................................................................67
Hình 4.8: Giao diện lập trình Ladder....................................................................67
Hình 4.9: Cấu hình I/O theo Base PLC................................................................68

Hình 4.10: Cấu hình Multiple CPU.......................................................................68
Hình 4.11: Kết nối với PLC Q02/Q02H..............................................................69
Hình 4.12: Nạp chương trình vào PLC Q02/Q02H CPU...............................69
Hình 4.13: Lo go phần mềm MT Developer......................................................70
Hình 4.14: Giao diện phần mềm MT Developer...............................................71
Hình 4.15: Chọn Q-Motion CPU...........................................................................71
Hình 4.16: Chọn số vị trí mô đun lắp đặt............................................................72
Hình 4.17: Chia sẻ vùng nhớ...................................................................................73
Hình 4.18: Giao diện hệ thống................................................................................73
Hình 4.19: Giao diện SSCNET...............................................................................74
Hình 4.20: Cài đặt giá trị của servo.......................................................................74
Hình 4.21: Cài đặt thông số cho servo.................................................................75
Hình 4.22: Thiết lập các dữ liệu data....................................................................75
Hình 4.23: Chương trình SFC.................................................................................76
Hình 4.24: Logo GT DESIGNER3.......................................................................77
Hình 4.25: Cấu hình GT DESIGNER3................................................................78
Hình 4.26: Logo phần mềm GT SoftGOT2000.................................................79
Hình 4.27: Giao diện như một GOT thật.............................................................79

13


DANH MỤC BẢNGY
Bảng 1.1: Bảng kế hoạch nghiên cứu đề tài..............................................................3
Bảng 2. 1: Danh sách thiết bị được sử dụng............................................................18
Bảng 2. 2: Tên các phần của bộ nguồn Q61P.........................................................19
Bảng 2. 3: Tên các phần của mô đun Q02HCPU..................................................21
Bảng 2. 4: Sơ đồ chân của mô-đun Q172LX..........................................................23
Bảng 2. 5: Sơ đồ kêt nối của mô-đun Q172LX với cảm biến hành trình......24
Bảng 2. 6: Sơ đồ chân của mô-đun Q173PX..........................................................25

Bảng 2. 7: Sơ đồ kêt nối của mô-đun Q173PX với tay xung............................26
Bảng 2. 8: Sơ đồ kết nối mô-đun ngõ vào QX40-S1............................................27
Bảng 2.9 Chú thích các hình drvier MR-J3-B........................................................31

14


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: TH.S PHÙNG SƠN THANH

Chương I
TỔNG QUAN
1.1.

Đặt vấn đề
Các hệ thống sản xuất trong công nghiệp ngày nay luôn đòi hỏi tính ổn

định, khả năng đáp ứng nhanh, năng suất làm việc hiệu quả và độ chính xác cao.
Để đáp ứng các tiêu chí này thì động cơ servo được áp dụng trong các hệ thống
nói trên, bởi các đặc tính vượt trội của động cơ servo mà các loại động cơ khác
không đáp ứng được như: tốc độ quay nhanh, mô men sản sinh lớn, độ chính xác
cao, kết hợp với bộ điều khiển và phản hồi (Encoder) điều khiển tích hợp. Các hệ
thống, ứng dụng sử dụng động cơ servo như cánh tay robot, máy cnc, dây chuyền
lắp ráp tự động, các dây chuyền chế tạo thiết bị điện tử….Nhìn chung, servo đã
đang và sẽ ứng dụng ngày càng nhiều trong công nghiệp sản xuất và chế tạo.
Nhận biết được tầm quan trọng của động cơ servo cũng như các quá trình
điều khiển tự động, nhóm chúng em đã chọn nghiên cứu và thực hiện đề tài: “Mô
hình điều khiển servo dùng mạng SSCNET III”. Thông qua đề tài này chúng
em có thêm những kiến thức về hệ thống servo, các thiết bị thực tế được sử dụng

trong công nghiệp; các trải nghiệm thực tế và kinh nghiệm từ giảng viên hướng
dẫn và các anh chị đi trước. Tất cả là tiền đề quan trọng cho chúng em sau khi
bước ra cánh cửa đại học.
1.2.

Nội dung nghiên cứu:
Các mục tiêu được đưa ra sau khi xác định được đối tượng, chủ thể, giới

hạn nghiên cứu để tiến hành định hướng cho việc thực hiện đề tài.
Mục tiêu cụ thể của đề tài như sau:
 Hiểu hoạt động tay máy ba trục xyz sử dụng servo.
 Nghiên cứu giải pháp thực hiện hệ thống.
 Nghiên cứu và điều khiển phối hợp nhiều trục servo.

1


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: TH.S PHÙNG SƠN THANH

 Tìm hiểu các thiết bị cần thiết và phù hợp, đáp ứng được yêu cầu hệ
thống.
 Thiết kế phần cơ khí cho hệ thống.
 Thiết kế phần điện điều khiển cho hệ thống.
 Lập trình các chương trình điều khiển trên motion CPU bằng phần
mềm MT Developer 2.
 Lập trình các chương trình điều khiển cho PLC dòng Q trên phần
mềm GX Work 2.
 Lập trình giao diện điều khiển bằng phần mềm GT Designer 3.

 Vận hành, điều chỉnh các thông số cho hệ thống.

1.3.

Phương pháp nghiên cứu:
Để thực hiện đề tài nhóm đã tham khảo máy móc ngoài thực tế, xem các

mô hình trên internet và dựa trên những yêu cầu thực tế, sự tư vấn từ các thế hệ
trước nhóm xây dựng mô hình đáp ứng yêu cầu đó.
Tiến trình thực hiện đề tài như sau:
 Đề ra mục tiêu, hướng đi cho từng phần của hệ thống (phần cơ khí
và phần điện).
 Tham khảo, nghiên cứu tài liệu, tìm hiểu mô hình thực tế, luôn theo





sát sự hướng dẫn từ giảng viên hướng dẫn.
Thiết kế và vẽ sơ đồ cho toàn bộ hệ thống từ điện đến cơ khí.
Lắp ráp hệ thống hoàn chỉnh: phần cơ trước, phần điện sau.
Lập trình hệ thống điều khiển và giám sát.
Hoàn chỉnh toàn bộ hệ thống.

2


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
1.4.

GVHD: TH.S PHÙNG SƠN THANH

Đối tượng nghiên cứu:

Các đối tượng cơ khí:





Cơ cấu vít me.
Cơ cấu hộp giảm tốc.
Cơ cấu tay gắp sử dụng nam châm điện.
Các chi tiết lắp ráp như mặt bích, khối đế, các lỗ chốt định vị,…

Các đối tượng điện điều khiển:






1.5.

Bộ điều khiển PLC dòng Q-series của Mitsubishi.
Bộ điều khiển motion CPU Q172HCPU.
Mô-đun ngõ vào/ra QX40-S1 và QY41P.
Các mô-đun hành trình và tay quay Q172LX và Q173PX.
Động cơ servo MR-J3-B kết nối qua mạng SSCNETIII.
Bộ phát xung Manual Pulse Generator.

Kế hoạch nghiên cứu:

Bảng 1.1: Bảng kế hoạch nghiên cứu đề tài.
Thời gian (tháng)
Nội dung nghiên cứu
1. Thu thập tài liệu.
2. Tổng hợp tài liệu, hoàn chỉnh đề

cương.
3. Thiết kế và chế tạo mô hình.

3,4

5

X

X

6. Hoàn chỉnh luận văn , hiệu chỉnh mô

hình.

7

X
X

4. Nghiên cứu lập trình điều khiển.

5. Viết luận văn.

6

X

X
X

X

X

X
X

3


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: TH.S PHÙNG SƠN THANH

Chương II
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1.Giới thiệu chung về PLC
2.1.1.Tổng quan về PLC
2.1.1.1. Định nghĩa
PLC (Programmable Logic Controller) là thiết bị điều khiển logic khả
trình thuộc loại điều khiển bán dẫn tự động theo chương trình người dùng. PLC

sử dụng bộ nhớ khả trình để lưu trữ chương trình và thực hiện yêu cầu điều
khiển. PLC có thể coi là một máy tính được thiết kế hoạt động tin cậy trong môi
trường công nghiệp.

2.1.1.2. Cấu tạo
 Bộ xử lý (CPU: Central Processing Unit )
 Để đáp ứng được yêu cầu đã nêu thì PLC cần phải có CPU
như một máy tính thực thụ. CPU được xem là bộ não của
PLC, nó quyết định tốc độ xử lý cũng như khả năng điều
khiển chuyên biệt của PLC.
 CPU là nơi đọc tín hiệu ngõ vào từ khối vào, xử lý và xuất tín
hiệu tới khối ra. CPU còn chứa các khối chứa năng phổ biến
như Counter, Timer, lệnh toán học, chuyển đổi dữ liệu… và
các hàm chuyên dụng.
 Khối vào (Mô-đun Input) : Có hai loại ngõ vào là ngõ vào số DI (Digital
Input) và ngõ vào tương tự AI (Analog Input)
 Ngõ vào DI kết nối với các thiết bị tạo ra tín hiệu dạng nhị
phân như: công tắc, nút nhấn, công tắc hành trình, cảm biến
quang, cảm biến tiệm cận,…

4


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


GVHD: TH.S PHÙNG SƠN THANH
Ngõ vào AI kết nối với các thiết bị tạo ra tín hiệu liên tục như:
các loại cảm biến nhiệt độ, áp suất, khoảng cách, độ ẩm,…
Khi kết nối cần chú ý đến sự tương thích giữa tín hiệu ngõ ra

cảm biến với tín hiệu vào mà mô-đun AI có thể đọc được. Mỗi
mô-đun AI sẽ có khả năng đọc tín hiệu tương tự khác nhau:
đọc dòng điện, điện áp, tổng trở,… Một thông số quan trọng
khác của các mô-đun AI là độ phân giải, thông số này cho biết

độ chính xác khi thực hiện chuyển đổi ADC.
 Khối ra (Mô-đun Output): Có 2 loại ngõ ra là ngõ ra số DO (Digital
Output) và ngõ ra tương tự AO (Analog Output)
 Ngõ ra DO kết nối với các cơ cấu chấp hành điều khiển theo
quy tắc On/Off như: đèn báo, chuông, van điện, động cơ


không điều khiển tốc độ,…
Ngõ ra AO kết nối với các cơ cấu chấp hành cần tín hiệu điều
khiển liên tục: biến tần, van tuyến tính,…

Hình 2.1:Cấu trúc cơ bản của PLC

5