Đặt vấn đề, nêu ra các nội dung nghiên cứu và giới hạn. Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết. Trình bày các cơ sở lý thuyết sử dụng trong đề tài. Chương 3: Tính Toán Và Thiết Kế Tính toán và thiết kế hệ thống, kết nối các module điều khiển.
Chương 4: Kết Quả, Nhận Xét và Đánh Giá Đánh giá kết quả hệ thống và đưa ra nhận xét Chương 5: Kết Luận và Hướng Phát Triển Kết luận những điều đã làm được và chưa làm được trong đề tài, đưa ra hướng phát triển. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 3 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương 2.1 NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG GIỮ XE 2.1 Quy trình đưa xe vào vị trí Đầu tiên khách hàng phải đưa xe vào đúng vị trí, một thẻ RFID mới sẽ được đọc và lưu kèm với biển số xe lên dữ liệu của hệ thống. Một cơ cấu gồm vít me được truyền động bởi động cơ DC 24V sẽ giúp một thanh trục chuyển động ra vào mục đích là tiến hành đưa xe vào vị trí trống gần nhất.
Cơ cấu để đưa thanh trục lên xuống và di chuyển ngang là các vít me được truyền động bởi các động cơ bước nhằm giúp cho đường đi thăng bằng và cho cơ cấu vào đúng vị trí yêu cầu.2 Quy trình lấy xe ra Khi thẻ RFID được đọc, hệ thống sẽ truy xuất dữ liệu và xác định vị trí của chiếc xe. Cơ cấu sẽ di chuyển đến vị trí chiếc xe và thực hiện quá trình lấy xe ra, tiếp đến cơ cấu di chuyến đến vị trí ngõ ra và tiến hành bỏ xe vào đó.2 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG 2.1 Công tắc hành trình Công tắc hành trình là 1 dạng công tắc giới hạn quá trình làm việc, gồm các cặp tiếp điểm thường đóng và thường mở. Các cặp tiếp điểm này sẽ thay đổi trạng thái khi cần của công tắc bị tác động.1: Công tắc cần tác động giới hạn ít BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 4 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.2: Công tắc cần tác động xoay Có nhiều loại công tắc hành trình ứng dụng cho những yêu cầu kỹ thuật khác nhau.
Nguyên lý hoạt động của công tắc hành trình khá đơn giản, công tác có thể có tiếp điểm thường đóng hoặc thường hở, khi có lực tác động sẽ khiến các tiếp điểm thay đổi trạng thái, các tiếp điểm được nối vào các input của PLC để giám sát trạng thái và từ đó điều khiển ngõ ra hợp lý. Trong đề tài này nhóm chọn loại công tắc hành trình mà khoảng cách từ cần tác động đến thân công tắc ngắn, với mục đích khi cơ cấu đến vị trí giới và tác động vào công tắc thì sẽ dừng lại hoặc đảo chiều động cơ.2 Động cơ bước Động cơ bước không quay theo cơ chế thông thường mà quay theo từng bước nên đem lại độ chính xác cao. Động cơ bước được sử dụng nhiều trong ngành tự động hóa và các ứng dụng trong các thiết bị cần điều khiển chính xác. Ví dụ: Điều khiển robot, điều khiển các thiết bị gia công cắt gọt, điều khiển các cơ cấu cần đến một vị trí chính xác.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 5 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.3: Hình dạng động cơ bước thường thấy Động cơ bước làm việc nhờ các bộ chuyển mạch điện tử đưa các tín hiệu điều khiển vào stator theo thứ tự và một tần số nhất định. Tổng số góc quay của rotor tương ứng với số lần chuyển mạch, cũng như chiều quay và tốc độ quay của rotor phụ thuộc vào thứ tự chuyển đổi và tần số chuyển đổi. Có rất nhiều loại động cơ bước khác nhau được phân loại dựa trên cấu tạo của chúng ví dụ như: Động cơ biến từ trở, động cơ đơn cực, động cơ hai cực, động cơ nhiều pha… Hình 2.4: Động cơ bước đơn cực 2 pha 6 dây Đông cơ bước đơn cực thường có 5 hoặc 6 đầu dây có sơ đồ cấu tạo như hình trên, với một đầu nối trung tâm trên các cuộn.
Khi dùng, các đầu nối trung tâm thường được nối vào cực dương nguồn cấp, và hai đầu còn lại của mỗi mấu lần lượt nối đất để đảo chiều từ trường tạo bởi cuộn đó. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 6 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Với đề tài này nhóm quyết định chọn loại động cơ bước 2 pha để thực hiện, và để động cơ bước hoạt động được chúng ta cần phải thông qua một driver để phát xung và điều khiển động cơ dễ dàng hơn.3 Driver điều khiển động cơ bước Hình 2.5: Driver điều khiển động cơ bước TB6560 Nhóm sử dụng một board driver có tên TB6560 để điều khiển cho các động cơ bước trong hệ thống. TB6560 là module điều khiển động cơ bước thường được sử dụng nhất hiện nay, mạch có thể điều khiển được động cơ 2 pha (10-35VDC) với dòng tối đa là 3A.
Thông số kỹ thuật: Điên áp hoạt động: 10-45VDC Dòng tải tối đa: 3A Tích hợp opto cách ly 6N137 tốc độ cao giúp cách ly tín hiệu điều khiển với board điều khiển. Điều khiển vi bước: 1:1, 1:2, 1:8, 1:16 Hạn dòng BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 7 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.6: Sơ đồ khối TB6560 Chức năng các khối: Khối nguồn: Module TB6560 sử dụng nguồn 12V hoặc 24VDC cấp cho động cơ bước hoạt động và chuyển đổi ra điện áp 5VDC để cấp cho các khối chức năng khác. Khối cách ly quang: Cách ly tín hiệu điều khiển.
Khối Input tín hiệu điều khiển: EN-, EN+: tín hiệu cho phép. CW-, CW+: tín hiệu điều khiển chiều quay. CLK-, CLK+: tín hiệu xung điều khiển bước quay động cơ. Khối thiết lập chế độ: Gồm các switch tùy chọn Khối driver động cơ: sử dụng IC TB6560 điều khiển động cơ bước.
Khối ngõ ra động cơ: Gồm bốn chân A+, A-, B+, B- kết nối với bốn đầu dây của động cơ. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 8 do an CHƯƠNG 2.4 Động cơ giảm tốc DC Là động cơ DC bình thường có gắn thêm một hộp giảm tốc để điều chỉnh tốc độ.7: Động cơ giảm tốc DC Hầu hết các động cơ DC thông thường khi chúng ta cấp điện sẽ có số vòng quay trên phút rất cao, để điều khiển tốc độ quay của động cơ DC người ta thường dùng phương pháp điều chế biên độ xung (PWM), đây là kỹ thuật điều khiển động cơ bằng cách bật tắt các xung điện. Tuy nhiên đề tài này nhóm sử dụng PLC FX 1N của Mitsubishi, PLC này chỉ có 2 ngõ output có thể phát xung, và 2 output này đã được dùng để phát xung cho 2 động cơ bước ngang và dọc, cho nên nhóm đã chọn một động cơ giảm tốc DC để có thể lựa chọn tốc độ quay thích hợp mà không cần điều chỉnh độ rộng xung.8: Hình mình họa hộp số giảm tốc BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 9 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hộp giảm tốc là một thiết bị dùng để giảm tốc và tăng moment xoắn cho động cơ, là thiết bị trung gian giữa động cơ và các bộ phận khác nhằm điều chỉnh tốc độ quay của động cơ sao cho phù hợp với yêu cầu.
Cấu tạo hộp giảm tốc gồm các bánh răng thẳng hoặc nghiêng ăn khớp với nhau theo một tỉ số truyền nhất định.5 PLC FX 1N Mitsubishi a. Tổng quan PLC PLC (Programmable Logic Controller) là một hệ thống điều khiển máy tính công nghiệp, cho phép giám sát thu thập dữ liệu từ các thiết bị ngõ vào và đưa ra các quyết định dựa trên chương trình lập trình nhằm điều khiển ngõ ra. Hầu như bất kỳ một dây chuyền sản xuất sản phẩm hay một chức năng máy nào đó đều có thể có được hiệu quả tuyệt vời với việc sử dụng loại hệ thống điều khiển này. Tuy nhiên, lợi ích lớn nhất của việc sử dụng PLC là có thể tùy chỉnh thay đổi cách thức hoạt động hay chương trình trong thu thập dữ liệu và trao đổi thông tin.
Một ưu điểm khác của PLC đó là tính năng module, có nghĩa cho phép bạn có thể thay thế hoặc thêm vào các module input và output khác nhau sao cho phù hợp nhất với yêu cầu.9: Minh họa về PLC PLC đầu tiên được thiết kế và phát triển bởi Modicon cùng các kỹ sư khác trong công ty General Motor – Hoa Kỳ vào năm 1968, từ lúc đó đến này PLC đã trải qua quá trình phát triển với nhiều tính năng cải tiến, nhanh hơn, chính xác hơn và nhỏ gọn hơn. Bộ não bên trong PLC là một CPU (Central Processing Unit) chứa các chương tình để có thể ra lệnh cho PLC thực hiện một chức năng nào đó. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 10 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Việc thực thi cấu trúc điều khiển được chứa trong chương trình của người lập trình.
Chương trình này được lưu giữ tại bộ nhớ “nonvolatile” có nghĩa là nó sẽ không bị mất kể cả khi ngắt điện. Giao tiếp với các thiết bị khác, ví dụ như Input, Output, các thiết bị lập trình như máy tính, mạng truyền thông hoặc giao tiếp với PLC khác. Thực thi các hoạt động Housekeeping như thông tin liên lạc, chuẩn đoán.10: Cách thức hoạt động của PLC Có 4 bước cơ bản trong cách thức hoạt động của tất cả các loại PLC Input scan: Nhận dạng trạng thái của tất cả các thiết bị Input kết nối đến PLC. Program scan: Thực thi chương trình đã được tạo ra.
Output scan: Điều khiển trạng thái của các thiết bị output theo yêu cầu của chương trình. Housekeeping: Bước này bao gồm việc thông tin liên lạc với thiết bị lập trình và chuẩn đoán nội bộ. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 11 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Có rất nhiều loại ngôn ngữ lập trình có thể sử dụng cho PLC nhưng phổ biến nhất là ngôn ngữ lập trình Ladder Logic.11: Ladder Logic Ladder Logic là một ngôn ngữ lập trình mang tính hình họa, lập trình dưới hình thức mô phỏng đóng mở các relay, và cho phép mở rộng với các hàm phức tạp như counters, timers, chuyển vùng nhớ, hay các toán tử.
Có rất nhiều loại PLC đến từ các hãng khác nhau hiện nay, để lựa chọn một PLC phù hợp với yêu cầu chúng ta có thể cân nhắc các tiêu chí lựa chọn dưới đây. Kinh phí cho dự án. Hệ thống chạy bằng điện AC hay DC? PLC có đủ bộ nhớ cho chương trình điều khiển hay không?