Hệ thống bãi đỗ xe tự động đồ án tốt nghiệp khoa công nghệ điện
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.54 MB, 93 trang )
ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP.HCM
KHOA CƠNG NGHỆ ĐIỆN
KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP
HỆ THỐNG BÃI ĐỖ XE TỰ ĐỘNG
SINH VIÊN
: TRẦN HOÀNG ANH
MSSV
: 14094791
LỚP
: DHDKTD10A
GVHD
: TS. NGÔ THANH QUYỀN
TP. HCM, NĂM 2018
Khóa luận tốt nghiệp
Trần Hồng Anh
PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP
1.
Họ và tên sinh viên/ nhóm sinh viên được giao đề tài
TRẦN HOÀNG ANH
2.
MSSV: 14094791
Tên đề tài
HỆ THỐNG BÃI ĐỖ XE TỰ ĐỘNG
3.
Nội dung
Lên ý tưởng, thảo luận, đưa ra quyết định thi cơng mơ hình thí nghiệm bãi đỗ xe
tự động sử dụng PLC FX5U để điều khiển 3 động cơ AC Servo, kết hợp LabView để
sử lý ảnh từ Camera nhận dạng biển số xe và giám sát SCADA, sử dụng HMI
GOT1000 để hỗ trợ điều khiển hệ thống.
4.
Kết quả
Nhóm đã cơ bản hồn thiện u cầu đã đặt ra, chế tạo thành cơng mơ hình thí
nghiệm bãi đỗ xe, điều khiển được 3 Servo bằng PLC FX5U, kết hợp điều khiển giữa
LabView, PLC, và HMI.
Giảng viên hướng dẫn
Tp. HCM, ngày
tháng
Sinh viên
Ngơ Thanh Quyền
Trần Hồng Anh
i
năm 20..
Khóa luận tốt nghiệp
Trần Hồng Anh
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
ii
Khóa luận tốt nghiệp
Trần Hồng Anh
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
iii
Khóa luận tốt nghiệp
Trần Hồng Anh
MỤC LỤC
PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ............................................... i
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ....................................................... ii
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN ......................................................... iii
MỤC LỤC ..................................................................................................................... iv
DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ .................................................................................. viii
DANH SÁCH CÁC BẢNG .......................................................................................... xi
CHƯƠNG 1: LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI ......................................................................... 1
CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU THIẾT BỊ SỬ DỤNG .................................................... 3
2.1 Cảm biến, nguồn DC ........................................................................................... 3
2.1.1 Cảm biến quang tiệm cận ............................................................................ 3
2.1.2 Nguồn chỉnh lưu ........................................................................................... 5
2.2 Giới thiệu chung về cơ cấu Servo ....................................................................... 5
2.2.1 Giới thiệu chung ........................................................................................... 5
2.2.2 Ứng dụng ....................................................................................................... 6
2.2.3 Động cơ Servo ............................................................................................... 7
2.3 Bộ động cơ Servo Panasonic Minas A5 ............................................................. 9
2.3.1 Driver Servo MBDHT2510 .......................................................................... 9
2.3.2 Sơ đồ đấu nối Driver Servo MBDHT2510 ............................................... 11
2.4 Bộ động cơ SERVOPACK ................................................................................ 14
2.4.1 Driver ServoPack Yakawa SGDA-02AP .................................................. 14
2.4.2 Sơ đồ đấu nối ServoPack ........................................................................... 16
iv
Khóa luận tốt nghiệp
Trần Hồng Anh
2.5 Bộ động cơ Servo Omron .................................................................................. 18
2.5.1 Driver Servo Omron R88D-UEP04V ....................................................... 18
2.5.2 Sơ đồ đấu nối Driver Servo Omron .......................................................... 20
2.6 Bộ điều khiển ( PLC – FX5U ) .......................................................................... 22
2.6.1 PLC là gì? .................................................................................................... 22
2.6.2 Sự ra đời và phát triển của PLC ............................................................... 22
2.6.3 Sơ lược về Seri Melsec IQ-F ...................................................................... 24
2.6.4 Các tính năng có sẵn trên IQ-F (FX-5U) .................................................. 26
2.6.5 Những cải tiến trên FX-5U ........................................................................ 32
2.6.6 Cấu hình Seri FX5U ................................................................................... 34
2.7 HMI GOT-1000 ................................................................................................. 35
2.7.1 Giới thiệu ..................................................................................................... 35
2.7.2 Khái niệm về GOT...................................................................................... 36
2.7.3 Các thông số kỹ thuật chính ...................................................................... 36
CHƯƠNG 3: PHẦN MỀM SỬ DỤNG ...................................................................... 37
3.1 Phần mềm GX-Works3 ..................................................................................... 37
3.1.1 Giới thiệu phần mềm. ................................................................................. 37
3.1.2 Giao diện phần mềm .................................................................................. 38
3.2 Phần mềm GT Designer 3 ................................................................................. 39
3.2.1 Giới thiệu phần mềm .................................................................................. 39
3.2.3 Giao diện phần mềm .................................................................................. 40
3.3. Phần mềm Labview 2016 ................................................................................. 41
3.3.1 Giới thiệu phần mềm .................................................................................. 41
v
Khóa luận tốt nghiệp
Trần Hồng Anh
3.3.2 Các lệnh cơ bản ........................................................................................... 41
3.4 Phần mềm SIGMAWIN + ................................................................................ 45
3.4.1 Giới thiệu phần mềm .................................................................................. 45
3.4.2 Giao diện phần mềm .................................................................................. 46
3.5 Phần mềm PANATERM 6.0 ............................................................................. 46
3.5.1 Giới thiệu phần mềm .................................................................................. 46
3.5.2 Giao diện phần mềm .................................................................................. 47
3.6 Phần mềm Kepsever 6.0 .................................................................................... 52
3.6.1 Giới thiệu phần mềm. ................................................................................. 52
3.6.2 Kết nối KEPServerEX Version 6 với PLC FX – 5U ............................... 54
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG ................................................................ 63
4.1 Kích thước phần cứng hệ thống ....................................................................... 63
4.1.1 Mặt trước..................................................................................................... 63
4.1.2 Mặt bên ........................................................................................................ 64
4.1.3 Ốp Mica đen ................................................................................................ 65
4.1.4 Ốp Mica trong ............................................................................................. 66
4.1.5 Ốp Mica dán Poster .................................................................................... 66
4.2 Sơ đồ kết nối ....................................................................................................... 67
4.2.1 Sơ đồ kết nối PLC với các thiết bị ............................................................. 67
4.2.2 Sơ đồ động lực của tủ ................................................................................. 68
4.2.3 Sơ đồ trên cửa tủ......................................................................................... 69
4.3 Sơ đồ cấu trúc điều khiển ................................................................................. 70
4.4 Lưu đồ giải thuật ............................................................................................... 71
vi
Khóa luận tốt nghiệp
Trần Hồng Anh
4.4.1 Giải thuật cất xe .......................................................................................... 71
4.4.2 Giải thuật lấy xe .......................................................................................... 72
CHƯƠNG 5 : TỔNG KẾT ......................................................................................... 73
5.1 Những công việc đã làm .................................................................................... 73
5.2 Những kết quả đạt được ................................................................................... 76
5.3 Những khó khăn ................................................................................................ 78
5.4 Cách khắc phục và hướng phát triển .............................................................. 79
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 80
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................. 81
vii
Khóa luận tốt nghiệp
Trần Hồng Anh
DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ
Hình 2.1 Cảm biến quang tiệm cận ................................................................................. 3
Hình 2.2. Cấu trúc cảm biến quang ................................................................................ 3
Hình 2.3. Nguồn chỉnh lưu AC-DC 24V ......................................................................... 5
Hình 2.4 Cấu tạo động cơ Servo...................................................................................... 7
Hình 2.5 Động cơ servo .................................................................................................. 8
Hình 2.6 Bộ động cơ Servo Minas A5 ............................................................................ 9
Hình 2.7 Driver Servo Panasonic MBDHT2510............................................................. 9
Hình 2.8 Sơ đồ đấu nối động lực cho Driver Panasonic Minas A5 .............................. 11
Hình 2.9 Sơ đồ kết nối các cổng trên Driver Panasonic Minas A5 ............................... 12
Hình 2.10 Sơ đồ điều khiển vị trí Servo Panasonic Minas A5 ...................................... 13
Hình 2.11 Bộ ServoPack SGDA-02AP ......................................................................... 14
Hình 2.12 Driver ServoPack SGDA-02AP .................................................................. 14
Hình 2.13 Sơ đồ nguồn của Driver ServoPack .............................................................. 16
Hình 2.14 Sơ đồ điều khiển ServoPack ........................................................................ 17
Hình 2.15 Bộ Servo Omron 100W ............................................................................... 18
Hình 2.16 Driver Servo Omron R88D-UEP04V........................................................... 18
Hình 2.17 Sơ đồ đấu nối động lực cho Servo Omron .................................................. 20
Hình 2.18 Sơ đồ kết nối điều khiển vị trí của Driver Servo Omron ............................ 21
Hình 2.19 PLC IQ-F (FX5U) ........................................................................................ 24
Hình 2.20 Ví dụ về điều khiển biến tần với đầu ra analog ............................................ 27
Hình 2.21 Ví dụ về sản xuất hàng loạt các thiết bị sử dụng thẻ SD ............................. 28
Hình 2.22 Cổng RS485 trên PLC - FX5U ..................................................................... 29
viii
Khóa luận tốt nghiệp
Trần Hồng Anh
Hình 2.23 Ví dụ về chứ năng khóa bảo mật ................................................................. 29
Hình 2.24 Socket Truyền thơng..................................................................................... 30
Hình 2.25 Bảo trì từ xa .................................................................................................. 30
Hình 2.26 Giao tiếp SLMP ............................................................................................ 31
Hình 2.27 Chức năng điều khiển vị trí của PLC - FX5U .............................................. 31
Hình 2.28 Module điều khiển vị trí ............................................................................... 32
Hình 2.29 Vùng nhớ PLC .............................................................................................. 33
Hình 2.30 Tổng quan cấu hình PLC FX-5U ................................................................. 34
Hình 2.31 HMI-GOT 1000 ............................................................................................ 36
Hình 3.1 Phần mềm GX-Works3 .................................................................................. 37
Hình 3.2 Giao diện GX-Works3 .................................................................................... 38
Hình 3.3 Giao diện phần mềm GT Designer 3 .............................................................. 40
Hình 3.4 Phần mềm SigmaWin+ ................................................................................... 46
Hình 3.5 Giao diện Parameter của PANATERM 6.0.................................................... 47
Hình 3.6 Giao diện Monitor của PANATERM 6.0 ....................................................... 48
Hình 3.7 Giao diện Alarm của PANATERM 6.0.......................................................... 49
Hình 3.8 Giao diện WaveGraphic của PANATERM 6.0.............................................. 50
Hình 3.9 Giao diện Trial Run của PANATERM 6.0 .................................................... 51
Hình 3.10 Phần mềm KEPServerEX Version 6 ............................................................ 52
Hình 3.11 Cài đặt port Ethernet trên GX-Works3......................................................... 54
Hình 3.12 Đặt địa chỉ IP cho port Ethernet ................................................................... 55
Hình 3.13 Add Module SLMP cho port Ethernet ......................................................... 56
Hình 3.14 Tạo channel mới cho dự án Kepware 6.0 ..................................................... 57
ix
Khóa luận tốt nghiệp
Trần Hồng Anh
Hình 3.16 Chọn kiểu kết nối phù hợp cho Kepware 6.0 ............................................... 58
Hình 3.17 Chọn dịng PLC phù hợp với dự án .............................................................. 59
Hình 3.18 Đặt địa chỉ IP cần kết nối ............................................................................. 60
Hình 3.19 Chọn giao thức và nhập số Port cần kết nối ................................................. 61
Hình 3.20 Giao diện tạo Tagname cho Kepware 6.0 .................................................... 62
Hình 3.21 Giao diện kết nối Kepware ........................................................................... 62
Hình 4.1 Mặt trước của mơ hình thí nghiệm ................................................................. 63
Hình 4.2 Mặt bên của mơ hình thí nghiệm .................................................................... 64
Hình 4.3 Ốp Mica đen ................................................................................................... 65
Hình 3.4 Ốp mica trong ................................................................................................. 66
Hình 3.5 Ốp mica dán Poster ......................................................................................... 66
Hình 4.6 Sơ đồ kết nối PLC với các thiết bị.................................................................. 67
Hình 3.7 Sơ đồ động lực của tủ điện ............................................................................. 68
Hình 4.8 Sơ đồ điện trên cửa tủ ..................................................................................... 69
Hình 4.9 Sơ đồ cấu trúc điều khiển ............................................................................... 70
Hình 4.10 Lưu đồ giải thuật cất xe ................................................................................ 71
Hình 4.11 Lưu đơ giải thuật lấy xe ................................................................................ 72
Hình 4.12 Thi cơng phần cứng mơ hình thí nghiệm ..................................................... 73
Hình 4.13 Thi cơng lắp đấu dây dẫn điện ...................................................................... 74
Hình 4.14 Tiến hành lập trình hệ thống ......................................................................... 75
Hình 5.1 Mơ hình hệ thống bãi đỗ xe tự động............................................................... 76
Hình 5.2 Giao diện giám sát SCADA bằng Labview.................................................... 77
Hình 5.3 Giao diện trên HMI GOT1000 ....................................................................... 78
x
Khóa luận tốt nghiệp
Trần Hồng Anh
DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 1: Cấu hình PLC FX5U ............................................................................................... 34
xi
Khóa luận tốt nghiệp
Trần Hồng Anh
CHƯƠNG 1: LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Hiện nay, tình trạng dân số Việt Nam đang đạt ngưỡng hơn 96 triệu dân. Năm
2018, Việt Nam đã gia nhập TPP (Trans-Pacific Strategic Economic Partnership
Agreement), tạo ra bước ngoặc lớn cho kinh tế Việt Nam, đặt biệt là ngành kinh doanh
mua bán ô-tô. Khi Việt Nam gia nhập TPP thì giá thuế ơ tơ sẽ giảm mạnh so với trước
đó. Với một dân số đơng như vậy cộng với nhu cầu đi lại thì trong nhiều năm tới, trung
bình mỗi hộ dân cư sẽ trang bị cho chính mình một chiếc ơ tơ, thì sẽ dẫn đến tình trạng
khan hiếm nơi để gửi xe. Hơn nữa xu thế của thế giới là công nghệ 4.0, sự phát triển ồ
ạt của các thiết bị tư động hóa đã đưa nền cơng nghiệp lên một tầm cao mới. Nắm được
tình hình đó, nhóm em phát triển đề tài: Bãi giữ xe thông minh.
Để thiết kế được một bãi giữ xe tiết kiệm diện tích chúng ta phải làm gì? Ý tưởng
của nhóm chính là một bãi giữ xe với các tầng như một dự án chung cư. Như đã biết,
chung cư là một dự án nhà ở tiết kiệm diện tích được xây dựng ở các thành phố lớn.Vì
vậy ta cũng có thể hình thành một bãi giữ xe như vậy, để có thể tiết kiệm được diện tích
đáng kể. Để thực hiện được ý tưởng đó, chúng tơi phải tìm các thiết bị phù hợp. Qua quá
trình tìm hiểu chúng tôi đã sử dụng PLC - FX5U của hãng MITSHUBISHI.
PLC là một thiết bị được xử dụng rộng rãi trong cơng nghiệp, vì khả năng đáp
ứng thời gian thực và chống nhiễu rất tốt. Ngồi ra chúng tơi cịn kết hợp với một phần
mềm rất mới và đang được phát triển ở Châu Âu là National Instruments LabVIEW .
Phần mềm này cho chúng ta một chức năng đó là xử lý ảnh nhận diện biển số xe đặc biệt
là có thể tạo một giao diện giám sát và thu thập dữ liệu.
Trong quá trình thực hiện đề tài, sẽ có nhiều sai sót mắc phải. Đặc biệt là những
thiếu sót khi chúng em chưa có kinh nghiệm thực tế. Mong giảng viên sẽ tận tình chỉ
bảo, để tạo ra một sản phẩm hồn hảo, góp phần tạo nên một đất nước vững mạnh với
những kỹ sư có trình độ chuyên môn cao.
1
Khóa luận tốt nghiệp
Trần Hồng Anh
Nhiệm vụ đặt ra:
-
Lập trình PLC-FX5U
-
Lập trình LabVIEW.
-
Kết nối truyền thơng giữa PLC và LabVIEW.
-
Điều khiển động cơ Servo.
-
Thiết kế giao diện người và máy HMI GOT1000.
-
Thiết kế giao diện giám sát và thu thập dữ liệu SCADA trên LABVIEW.
-
Làm nên một mơ hình thu nhỏ mô phỏng.
2
Khóa luận tốt nghiệp
Trần Hồng Anh
CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU THIẾT BỊ SỬ DỤNG
2.1 Cảm biến, nguồn DC
2.1.1 Cảm biến quang tiệm cận
Hình 2.1 Cảm biến quang tiệm cận
Khái niệm: Một Cảm biến tiệm cận (cịn được gọi là “Cơng tắc tiệm cận” hoặc
đơn giản là “PROX”) phản ứng khi có vật ở gần cảm biến. Trong hầu hết các trường
hợp, khoảng cách này chỉ là vài mm.
Cấu trúc thiết kế: Cấu trúc của cảm biến quang khá đơn giản, bao gồm 3 thành
phần chính:
Hình 2.2. Cấu trúc cảm biến quang
3
Khóa luận tốt nghiệp
Trần Hồng Anh
a) Bộ phát sáng
Ngày nay cảm biến quang thường sử dụng đèn bán dẫn LED (Light Emitting Diode).
Ánh sáng được phát ra theo xung. Nhịp điệu xung đặc biệt giúp cảm biến phân biệt được
ánh sáng của cảm biến và ánh sáng từ các nguồn khác (như ánh nắng mặt trời hoặc ánh
sáng trong phòng). Các loại LED thông dụng nhất là LED đỏ, LED hồng ngoại hoặc
LED lazer. Một số dòng cảm biến đặc biệt dùng LED trắng hoặc xanh lá. Ngồi ra cũng
có LED vàng.
b) Bộ thu sáng
Thông thường bộ thu sáng là một phototransistor (tranzito quang). Bộ phận này
cảm nhận ánh sáng và chuyển đổi thành tín hiệu điện tỉ lệ. Hiện nay nhiều loại cảm biến
quang sử dụng mạch ứng dụng tích hợp chuyên dụng ASIC ( Application Specific
Integrated Circuit). Mạch này tích hợp tất cả bộ phận quang, khuếch đại, mạch xử lý và
chức năng vào một vi mạch (IC). Bộ phận thu có thể nhận ánh sáng trực tiếp từ bộ phát
(như trường hợp của loại thu-phát), hoặc ánh sáng phản xạ lại từ vật bị phát hiện (trường
hợp phản xạ khuếch tán).
c) Mạch xử lý tín hiệu ra
Mạch đầu ra chuyển tín hiệu tỉ lệ (analogue) từ tranzito quang thành tín hiệu
ON/OFF được khuếch đại. Khi lượng ánh sáng thu được vượt quá mức ngưỡng được xác
định, tín hiệu ra của cảm biến được kích hoạt. Mặc dù một số loại cảm biến thế hệ trước
tích hợp mạch nguồn và dùng tín hiệu ra là tiếp điểm rơ-le (relay) vẫn khá phổ biến, ngày
nay các loại cảm biến chủ yếu dùng tín hiệu ra bán dẫn (PNP/NPN). Một số cảm biến
quang cịn có cả tín hiệu tỉ lệ ra phục vụ cho các ứng dụng đo đếm.
4
Khóa luận tốt nghiệp
Trần Hồng Anh
2.1.2 Nguồn chỉnh lưu
Hình 2.3. Nguồn chỉnh lưu AC-DC 24V
Thông số kỹ thuật của bộ nguồn AC-DC 24V:
Input: 90~264VAC.
Output: 24VDC, 5A.
Tần số: 47~60Hz.
Overload: 120% ~ 140%.
Bảo vệ quá áp: 120% ~ 140%.
Công suất: 120W.
2.2 Giới thiệu chung về cơ cấu Servo
2.2.1 Giới thiệu chung
Trong kỹ thuật điều khiển, cơ cấu servo, đôi khi được gọi tắt là servo, là một thiết
bị tự động có sử dụng lỗi cảm biến phản hồi âm để điều chỉnh hành động của một cơ
cấu. Nó thường bao gồm một bộ mã hóa (Encoder) đi kèm bên trong hoặc cơ cấu phản
hồi vị trí khác để đảm bảo đầu ra đạt được hiệu quả mong muốn.
5
Khóa luận tốt nghiệp
Trần Hồng Anh
Thuật ngữ này chỉ áp dụng một cách chính xác đối với những hệ thống mà các
thơng tin phản hồi hoặc các tín hiệu điều chỉnh sai số giúp điều khiển vị trí cơ khí, tốc
độ hay các thơng số khác. Ví dụ, một điều khiển cửa sổ điện của ô tô không phải là một
cơ cấu servo, vì khơng có thơng tin phản hồi tự động để điều khiển vị trí-người vận hành
thực hiện điều này bằng cách quan sát bằng mắt thường. Ngược lại điều khiển hành trình
của xe ơ tơ sử dụng phản hồi vịng kín, thì được xếp vào như là một cơ cấu servo.
2.2.2 Ứng dụng
a) Điều khiển vị trí
Một loại servo phổ biến có hỗ trợ điều khiển vị trí. Thơng thường, các cơ cấu
servo có thể là điện, thủy lực hoặc khí nén. Chúng hoạt động trên nguyên lý phản hồi
âm, trong đó đầu vào điều khiển được so sánh với vị trí thực tế của hệ thống cơ khí được
đo lường bằng một số loại cảm biến tại đầu ra. Khoản chênh lệch giữa giá trị thực tế và
giá trị mong muốn (một "tín hiệu sai số") được khuếch đại (và chuyển đổi) và được dùng
để điều khiển hệ thống theo hướng cần thiết để giảm hoặc loại bỏ sai số. Quá trình này
là một trong những ứng dụng được sử dụng rộng rãi của lý thuyết điều khiển. Các servo
điển hình có thể cung cấp một đầu ra là chuyển động trịn (góc quay) hoặc đầu ra chuyển
động thẳng.
b) Điều khiển tốc độ
Điều khiển tốc độ thông qua một thiết bị điều tốc là một loại cơ cấu servo
khác. Động cơ hơi nước sử dụng các thiết bị điều tốc cơ khí; một ứng dụng ban đầu khác
là để điều chỉnh tốc độ của bánh xe nước. Trước Thế chiến thứ II cánh quạt tốc độ không
đổi được phát triển để điều khiển tốc độ động cơ máy bay. Điều khiển nhiên liệu cho
động cơ tuabin khí sử dụng bộ điều tốc điện hoặc thuỷ lực.
c) Ứng dụng khác
Các cơ cấu servo vị trí đầu tiên được sử dụng trong điều khiển hỏa lực quân sự và
thiết bị điều hướng hàng hải. Ngày nay, Cơ cấu servo được sử dụng trong các máy công
6
Khóa luận tốt nghiệp
Trần Hồng Anh
cụ tự động, ăng-ten theo dõi vệ tinh, máy bay điều khiển từ xa, hệ thống định vị tự động
trên tàu thuyền và máy bay, và hệ thống điều khiển súng phịng khơng. Những ví dụ khác
là những hệ thống điều khiển bay trong máy bay, sử dụng các servo để phát động các bề
mặt điều khiển của máy bay, và các mơ hình điều khiển bằng radio sử dụng các RC servo
với cùng mục đích. Nhiều máy ảnh tự động lấy nét cũng sử dụng một cơ cấu servo để di
chuyển các ống kính một cách chính xác. Một ổ đĩa cứng có một hệ thống servo từ tính
với độ định vị chính xác đến micromet. Trong các máy móc cơng nghiệp, servo được sử
dụng để thực hiện các chuyển động phức tạp, trong nhiều ứng dụng.
2.2.3 Động cơ Servo
2.2.3.1 Cấu tạo
Động cơ servo về nguyên lý, cấu tạo phần điện - từ thì giống như các loại động
cơ bình thường (nghĩa là cũng có phần cảm ứng, khe hở từ thơng, cách đấu dây, .v.v.)
nhưng có sự khác biệt về cấu trúc cơ học, đó là động cơ servo có hình dáng dài, đường
kính trục và rotor nhỏ hơn động cơ bình thường cùng cơng suất, momen.
Hình 2.4 Cấu tạo động cơ Servo
Có 3 loại động cơ servo được sử dụng hiện nay, đó là động cơ servo AC dựa trên
nền tảng động cơ AC lồng sóc; Động cơ servo DC dựa trên nền tảng động cơ DC; và
động cơ servo AC không chổi than dựa trên nền tảng động cơ không đồng bộ và động
cơ đồng bộ.
7
Khóa luận tốt nghiệp
Trần Hồng Anh
Hình 2.5 Động cơ servo
2.2.3.2 Đặc tính của động cơ Servo
-
Tăng tốc độ đáp ứng
-
Tăng khả năng đáp ứng
-
Mở rộng vùng điều khiển
-
Khả năng ổn định tốc độ
-
Tăng khả năng chịu đựng của động cơ
2.2.3.3 Nguyên lý hoạt động của động cơ Servo
Động cơ servo được thiết kế để quay có giới hạn chứ khơng phải quay liên tục
như động cơ DC hay động cơ bước. Mặc dù ta có thể chỉnh động cơ quay liên tục nhưng
cơng dụng chính của động cơ servo là đạt được góc quay chính xác trong khoảng từ 90o180o. Điều khiển động cơ là điều khiển độ rộng xung.
2.2.3.4 Nguyên lý hoạt động của Encoder
Encoder dùng để quản lý vị trí góc của một đĩa quay, đĩa quay có thể là bánh xe,
trục động cơ, hoặc bất kì thiết bị quay nào cần xác định vị trí góc.
Encoder tuyệt đối chỉ rõ ràng vị trí của encoder, chúng ta khơng cần xử lý gì thêm,
cũng biết chính xác vị trí của encoder, encoder có 1,2 hoặc tối đa là 3 vòng lỗ. Cứ mỗi
lần đi qua một lỗ, chúng ta phải lập trình để thiết bị đo đếm lên 1. Do vậy, encoder loại
này có tên incremental encoder (encoder tăng lên 1 đơn vị), do đó khơng thể cho ta biết
chính xác vị trí.
8
Khóa luận tốt nghiệp
Trần Hồng Anh
2.3 Bộ động cơ Servo Panasonic Minas A5
Hình 2.6 Bộ động cơ Servo Minas A5
2.3.1 Driver Servo MBDHT2510
Hình 2.7 Driver Servo Panasonic MBDHT2510
Các thơng số kĩ thuật chính:
Input Power: Single/3 phase, 200~240VAC ±10%, 50/60Hz.
Công suất: 400W.
9
Khóa luận tốt nghiệp
Trần Hồng Anh
Phương thức điều khiển: IGBT PWM Sinusoidal wave driver.
Encoder: tương đối 20-bit (1048576 xung/vòng)
Các dạng điều khiển: -
Control signal
-
Analog signal
-
Pulse signal
Chuẩn giao tiếp: USB, RS232, RS485.
Panel điều khiển: MODE, SET, UP, DOWN, SHIFT.
Các chế độ điều khiển: - Điều khiển vị trí
-
Điều khiển tốc độ
-
Điều khiển momen
-
Điều khiển vị trí và vận tốc
-
Điều khiển vị trí và momen
-
Điều khiển vận tốc và momen
-
Điều khiển đóng kín.
10
Khóa luận tốt nghiệp
Trần Hồng Anh
2.3.2 Sơ đồ đấu nối Driver Servo MBDHT2510
Hình 2.8 Sơ đồ đấu nối động lực cho Driver Panasonic Minas A5
11
Khóa luận tốt nghiệp
Trần Hồng Anh
Hình 2.9 Sơ đồ kết nối các cổng trên Driver Panasonic Minas A5
12
Khóa luận tốt nghiệp
Trần Hồng Anh
Hình 2.10 Sơ đồ điều khiển vị trí Servo Panasonic Minas A5
13
