ĐỒ án điều KHIỂN lập TRÌNH đề tài hệ THỐNG gắp sản PHẨM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

ĐỒ ÁN
ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH
ĐỀ TÀI:
HỆ THỐNG GẮP SẢN PHẨM

GVHD: TS. TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN
SVTH: NGƠ VĂN LỢI

MSSV: 14542063

SVTH: NGUYỄN VĂN TIẾN

MSSV: 14542091

Vũng Tàu tháng 08 năm 2017


ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

GVHD: TS. TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN

MỤC LỤC
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN…………………………………….2
LỜI NÓI ĐẦU………………………………………………………………………….3
Chương 1:

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GẮP SẢN PHẨM...........................4

1.1

Hệ thống gắp sản phẩm...................................................................................4

1.1.1

Giới thiệu về hệ thống gắp sản phẩm.............................................................4

1.1.2 Giới thiệu hệ thống gắp sản phẩm từ từ băng tải sau quy trình cắt sang băng
tải của quy trình dập...................................................................................................4
1.2
Các thành phần chính của hệ thống gắp sản phẩm từ từ băng tải sau quy
trình cắt sang băng tải của quy trình dập..................................................................5
1.2.1

Động cơ truyền động trục song song với băng tải..........................................5

1.2.2

Động cơ truyền động trục Z............................................................................6

1.2.3

Cảm biến tiệm cận...........................................................................................7

1.2.4

Cảm biến quang thu phát chung.....................................................................8

1.2.5

Bộ điều khiển PLC DVP14SS211T.................................................................9

1.2.6

Chân hút chân không.......................................................................................9

1.3
Hoạt động của hệ thống gắp sản phẩm từ từ băng tải sau quy trình cắt sang
băng tải của quy trình dập........................................................................................10
1.3.1

Manual mode..................................................................................................10

1.3.2

Auto mode.......................................................................................................10

Chương 2:

LẬP TRÌNH HỆ THỐNG GẮP SẢN PHẨM..................................11

2.1

Giới hạn phần điều khiển. ............................................................................11

2.2

Viết chương trình điều khiển cho PLC.........................................................11

2.2.1

Quy ước đầu vào và đầu ra của PLC............................................................11

2.2.2

Chương trình PLC …………………………………………………………..12

Kết Luận………………………………………………………………………………14
Trang 1


ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

GVHD: TS. TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN

Tài Liệu Tham Khảo…………………………………………………………………15

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………

Trang 2


ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

GVHD: TS. TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN

LỜI NĨI ĐẦU
Robot và công nghệ cao là những khái niệm của sản xuất tự động hoá hiện đại.
Một đặc điểm quan trọng của robot công nghiệp là chúng cho phép dễ dàng kết hợp
những việc phụ và chính của một q trình sản xuất thành một dây chuyền tự động. So
với các phương tiện tự động hoá khác, các dây chuyền tự động dùng robot có nhiều ưu
điểm hơn như dễ dàng thay đổi chương trình làm việc, có khả năng tạo ra dây chuyền tự
động từ các máy vạn năng, và có thể tự động hố tồn phần. Tự động hóa là một nhu cầu
khơng thể thiếu trong q trình sản xuất ngày nay. Việc ứng dụng tay máy scara vào tự
động hóa dây chuyền sản xuất mà cụ thể hơn ở đây là dây chuyền phân loại sản phẩm trên
băng chuyền giúp cho việc sản xuất trở nên linh hoạt hơn, hiệu quả hơn. Với nhu cầu tìm
hiểu về hệ thống tự động trong sản xuất và với kiến thức của sinh viên tại trường đại học
em chọn đề tài “ ĐIỀU KHIỂN TAY MÁY GẮP SẢN PHẨM ” để nghiên cứu và tìm
hiểu. Do yêu cầu về kiến thức về thiết kế, tính tốn và điều khiển chính xác đối với thiết
kế phần cứng là rất cao nên em khơng tránh khỏi những thiếu sót. Do đó, rất mong muốn
được sự chỉ bảo thêm của thầy để đồ án được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn
thầy giáo T.s Trương Đình Nhơn đã giúp đỡ em hồn thành đồ án này

Xin trân trọng cảm ơn!

Trang 3


ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

GVHD: TS. TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GẮP SẢN PHẨM
1.1. Hệ thống gắp sản phẩm.
1.1.1 Giới thiệu về hệ thống gắp sản phẩm:
Một sản phẩm hoàn chỉnh để đến được với khách hàng thì gần như đều được hồn thiện

qua nhiều quy trình khác nhau. Bởi vậy việc vận chuyển sản phẩm chưa hồn thiện từ quy
trình này qua quy trình khác là một điều tất yếu. Hệ thống gắp sản phẩm là một trong
những hệ thống được sinh ra nhằm đáp ứng nhu cầu này của các hệ thống lớn trong các
nhà máy.
 Ứng dụng của hệ thống gắp sản phẩm.
 Chuyển sản phẩm từ vị trí này qua vị trí khác một cách linh hoạt.
 Đạt được độ chính xác cao về vị trí của sản phẩm khi chuyển qua các vị trí khác.

Hình 1.1. Hệ thống gắp sản phẩm.
1.1.2. Giới thiệu hệ thống gắp sản phẩm từ từ băng tải sau quy trình cắt sang băng
tải của quy trình dập:
 Hoạt động của hệ thống bao gồm những phần quan trọng như sau.
 Phần cơ khí, khí nén và phần điện.
-

-

Tay gắp di chuyển dọc chiểu song song với chiều di chuyển của băng tải ( Băng tải
đầu vào của quy trình dập) truyền động bằng motor AC servo thơng qua đai răng.
Ta đặt trục này là trục X
Tay gắp di chuyển chiều trục Z truyền động bằng motor AC servo thông qua thanh
răng bánh răng.
Đầu hút chân không nhằm giữ sản phẩm chặt với tay gắp.
Trang 4


ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

GVHD: TS. TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN

 Phần điều khiển.
-

Hoạt động của hệ thống được điều khiển bằng PLC.
Có thể vận hàng bằng tay hệ thống thông qua màn hình HMI.

Các vị trí cài đặt của cánh tay gắp cũng được cài đặt trực tiếp trên màn hình HMI.
1.2. Các thành phần chính của hệ thống gắp sản phẩm từ từ băng tải sau quy trình
cắt sang băng tải của quy trình dập:
1.2.1. Động cơ truyền động trục song song với băng tải.

Hình 1.2 Bộ motor và drive truyền động.
Mode
Maching driver
Rated power(Kw)
Rated torque (N.m)
Max torque (N.m)
Rated current (A)
Rated speed (rpm)
Rated voltage (V)
Wire q'ty of encoder
(ppr)

Trang 5

ACH-09075BC
QS7AA020M
0.75Kw
3.5
10.5 N.m

3.0
2000
220
2500


ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

GVHD: TS. TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN

1.2.2. Động cơ truyền động trục Z:

Hình 1.3 Bộ motor và drive truyền động.
Mode
Maching driver
Rated power(Kw)
Rated torque (N.m)
Max torque (N.m)
Rated current (A)
Rated speed (rpm)
Rated voltage (V)
Wire q'ty of encoder
(ppr)

Trang 6

ACH-09075BC
QS7AA020M
0.75Kw
3.5

10.5 N.m
3.0
2000
220
2500


ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

GVHD: TS. TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN

1.2.3. Cảm biến tiệm cận:
 Phát hiện có khay chứa sản phẩm hay khơng.
 Làm giới hạn hành trình cho cơ cấu truyền động trục X và trục Z.
 Làm công tắc hành trình khi chân hút bị đẩy ngược lên trên trong quá trình
xuống gắp sản phẩm.

Hình 1.4 Cảm biến tiệm cận.
Khoảng cách phát hiện
Tần số đáp ứng
Độ trể
Điện áp nguồn
Ngõ ra điều khiển
Dòng điện tiêu thụ
Điện áp dư
Dòng điện rò
Nhiệt độ môi trường
Điện trở cách ly
Môi trường dẫn điện
Độ rung

Độ va đập
Hiển thị
Mạch bảo vệ
Chuẩn bảo vệ
Chất liệu

4mm
 400Hz 
Max 10%khoảng cách phát hiện
12 ~ 24VDC
Tải thuần trở:Max.200mA,Tải
cảm:max 100mA
Max. 10mA
Max. 1V
Max 0.5mA
-25 ~ 70oC
Min.50MΩ
1000VAC trong 1phút
10~55Hz biên độ kép 1.5mm mỗi
phương X, Y, Z trong 2giờ
500m/s2(50G) 2 lần mỗi phương X, Y,
Z
LED đỏ
Bảo vệ điện áp tràng, điện áp ngược
IP67(IEC)
Thép không rỉ

Trang 7

ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

GVHD: TS. TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN

1.2.4. Cảm biến quang thu phát chung:
 Dùng để xác định có sản phẩm trong khay.
 Phát hiện có sản phẩm trên băng tải đầu vào của máy dập hay khơng.

Hình 1.5 Cảm biến quang thu phát chung.
Mã
Nguồn cấp:
Khoảng nhận:
OutPut
Tần số
Nhiệt độ
Thời gian đáp ứng

 PC50CND20BA
10~40vdc
2000mm
NPN
500hz
-25~50 độ
1mS

Trang 8


ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

GVHD: TS. TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN

1.2.5. Bộ điều khiển PLC DVP14SS211T

-

Thích hợp với những ứng dụng cơ bản. 
Có thể mở rộng tới 8 module bên phải. 
Số chân MPU : 14 (8DI/6DO). 
Số I/O tối đa: 494. 
Chương trình thực thi : 8K steps. 
Thanh ghi dữ liệu: 5k words. 
Tích hợp 4 ngõ Y0 –Y3 làm ngõ ra xung tốc độ cao 10Khz

1.2.6. Chân hút chân không.

 Áp suất đầu vào bơm tạo chân không là 6bar.
 Lực nâng 2 kg

Trang 9


ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

GVHD: TS. TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN

1.3. Hoạt động của hệ thống gắp sản phẩm từ từ băng tải sau quy trình cắt sang băng tải của quy
trình dập.

 Hệ thống được điều khiển thông qua 2 mode điều khiển là Manual và Auto.

1.3.1. Manual mode
 Chúng ta có thể di chuyển trục X và trục Z theo ý muốn nhằm mục đích cài đặt
các vị trí làm việc cho tay gắp.
1.3.2. Auto mode
 Bắt đầu tay gắp nằm ở vị trí Home. Vị trí Home tay gắp được cài đặt ở vị trí chờ
gắp sản phẩm của trục Z và vị trí gắp sản phẩm của trục X.
 Để tay gắp đi xuống gắp sản phẩm nó cần thỏa mãn những điều kiện sau:
 Khay chứa sản phẩm có mặt trên băng tải.
 Trên khay cịn sản phẩm.
 Sau khi thõa mãn điều kiện đi xuống gắp sản phẩm, tay gắp được di chuyển theo
trục Z cho đến khi cảm biến trên chân hút đổi trạng thái. Chân hút được thiết kế
khi chạm sản phẩm lực lò xo không đủ mạnh khiến chân hút bị đẩy ngược lên
trên chạm vào cơng tắc hành trình.
 Sau đó tay gắp gắp sản phẩm lên vị trí chờ trên trục Z và vị trí đặt sản phẩm
xuống trên trục X
 Để tay gắp đặt sản phẩm lên băng tải thì cẩn phải thõa mãn những điều kiện sau.
 Tại vị trí đặt sản phẩm xuống không xuất hiện sản phẩm.
 Các bước được thực hiện lặp lại.

Trang 10


ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

GVHD: TS. TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN

CHƯƠNG II. LẬP TRÌNH HỆ THỐNG GẮP SẢN PHẨM

2.1. Giới hạn phần điều khiển:
Trong đồ án này, để đơn giản cho quy mô lập trình cũng như mơ phỏng bài tốn điều

khiển được giới hạn như sau.
 Hệ thống chỉ điều khiển tay gắp vận chuyển sản phẩm từ băng tải đầu ra quy
trình cắt sang băng tải đâu vào của quy trình dập.
2.2. Viết chương trình điều khiển cho PLC:
2.2.1. Quy ước đầu vào và đầu ra của PLC
X0
X1
X2
X3
X4
X5
X6
X7
Y0
Y1
Y2
Y3
Y4
Y5

Đầu vào tín hiệu cảm biến phát hiện có khay
chứa sản phẩm hay khơng.
Đầu vào tín hiệu cảm biến phát hiện có sản phẩm
trong khay hay khơng.
Đầu vào giới hạn hành trình trục X
Đầu vào giới hạn hành trình trục X
Đầu vào giới hạn hành trình trục Z
Đầu vào giới hạn hành trình trục Z
Đầu vào tín hiệu cảm biến phát hiện có sản phẩm
trên băng tải đầu vào của quy trình dập hay

khơng.
Đầu vào cảm biến trên chân hút.
Điều khiển motor di chuyển trục song song với
băng tải.
Điều khiển motor di chuyển trục Z
Điều khiển chiều motor di chuyển trục song song
với băng tải.
Điều khiển chiều motor trục Z
Điều khiển phanh motor trục Z
Điều khiển hệ thống khí nét chân hút chân
khơng.

Trang 11


ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

GVHD: TS. TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN

2.2.2. Chương trình PLC

Trang 12


ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

GVHD: TS. TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN

Trang 13

ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

GVHD: TS. TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN

KẾT LUẬN
Trong đồ án mơn học này đã tìm hiểu được hệ thống gắp sản phẩm tự động về: ứng
dụng, thiết bị, nguyên lý hoạt động. Đồng thời cũng tìm hiểu về hệ thống điều khiển bằng
PLC, từ đó sử dụng bộ điều khiển PLC Delta.
Việc lập trình và mơ phỏng hệ thống được giới hạn trong một khâu đơn giản, vẫn
chưa có một chương trình cụ thể liên kết những phần rời rạch của một dây chuyền với
nhau.

Trang 14


ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

GVHD: TS. TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] DELTA_IA-PLC_DVP-ES2-EX2-SS2-SA2-SX2-SE-TP_PM_EN.pdf
[2] Delta_DVP-S_H2_Modules_O_EN_20131112.pdf
[3] SS Instruction Sheet-English-20060505.pdf
[4] user manual ex-es-ss.pdf
[5] AdtechServoDriver.pdf

Trang 15