Đồ Án Thiết Kế và Thi Công Mô Hình Điều Khiển Chuyển Động Bằng PLC Mitsubishi

Đồ án nghiên cứu hcmute thiết kế thi công mô hình điều khiển chuyển động bằng plc mitsubishi và module q173h, áp dụng công nghệ tiên tiến, tối ưu giải pháp kỹ thuật cho bài toán .

• Tác giả: Nguyễn Khánh Duy
• Người hướng dẫn: ThS. Trần Văn Sỹ
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: CNKT Điều Khiển và Tự Động Hóa
• Đề tài: Thiết Kế, Thi Công Mô Hình Điều Khiển Chuyển Động Bằng PLC Mitsubishi và Module Q173H
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CÁM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Đặt vấn đề
• 1.2. Mục tiêu đề tài
• 1.3. Giới hạn đề tài
• 1.4. Nội dung đề tài
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Giới thiệu chung về PLC
• 2.2. Tổng quan về PLC
• 2.3. Đặc điểm và vai trò của PLC
• 2.4. PLC dòng Q của hãng Mitsubishi
• 3. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
• 3.1. Yêu cầu thiết kế phần cứng
• 3.2. Sơ đồ khối phần cơ khí
• 3.3. Thông số kích thước các phần
• 3.4. Yêu cầu thiết kế phần điện
• 3.5. Chọn thiết bị
• 4. CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG
• 4.1. Thi công phần cứng
• 4.2. Thi công các phần cơ khí
• 4.3. Cố định các thiết bị lên mô hình
• 4.4. Mô hình phần cứng hoàn chỉnh
• 4.5. Giải thuật và chương trình điều khiển
• 4.5.1. Mô tả hoạt động của mô hình
• 4.5.2. Giải thuật điều khiển
• 4.6. Phần mềm cài đặt
• 4.6.1. Phần mềm GX Works2
• 4.6.2. Thiết kế giao diện HMI
• 4.6.3. Chương trình nạp vào PLC và Module Position
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ - NHẬN XÉT – ĐÁNH GIÁ
• 5.1. Về PLC Mitsubishi bộ điều khiển vị trí Q173H
• 5.2. Về kỹ thuật điện
• 5.3. Về động cơ Servo
• 5.4. Về cách làm việc
• 5.5. Những lỗi đã gặp
• 5.6. Nhận xét và đánh giá
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 6.1. Hướng phát triển
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Giới thiệu về PLC Mitsubishi và Module Q173H

Đồ án tốt nghiệp này tập trung vào thiết kế và thi công một mô hình điều khiển chuyển động sử dụng PLC Mitsubishi và Module Q173H. PLC Mitsubishi, nổi tiếng với độ tin cậy cao và khả năng mở rộng, được chọn làm nền tảng điều khiển chính. Module Q173H, một module điều khiển chuyển động chuyên dụng của Mitsubishi, cung cấp khả năng điều khiển chính xác các động cơ servo và stepper. Việc kết hợp này cho phép xây dựng một hệ thống điều khiển chuyển động mạnh mẽ và linh hoạt, đáp ứng các yêu cầu của ứng dụng. Programming PLC Mitsubishi và cấu hình PLC Mitsubishi đóng vai trò quan trọng trong việc hiện thực hóa chức năng của hệ thống. Ứng dụng PLC Mitsubishi trong điều khiển chuyển động ngày càng phổ biến trong nhiều ngành công nghiệp.

1.1 Tổng quan về PLC Mitsubishi

PLC Mitsubishi được biết đến với khả năng lập trình linh hoạt, độ tin cậy cao và khả năng mở rộng. Hệ thống module cho phép cấu hình linh hoạt, đáp ứng nhiều yêu cầu điều khiển khác nhau. PLC Mitsubishi tích hợp nhiều tính năng, bao gồm bộ đếm, timer, và các hàm toán học. Cấu hình PLC Mitsubishi bao gồm việc chọn CPU, module I/O, và các module chuyên dụng khác. Lập trình PLC Mitsubishi sử dụng phần mềm chuyên dụng, cho phép lập trình dễ dàng và hiệu quả. Ứng dụng PLC Mitsubishi trải rộng nhiều lĩnh vực, từ tự động hóa công nghiệp đến điều khiển máy móc chính xác. Nó được đánh giá cao về khả năng hoạt động ổn định trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt. Giải pháp điều khiển chuyển động bằng PLC Mitsubishi mang lại hiệu quả cao và tính chính xác cần thiết. Khả năng kết nối mạng và tích hợp với các hệ thống khác cũng là một ưu điểm đáng kể. An toàn trong điều khiển chuyển động được đảm bảo nhờ các tính năng an toàn tích hợp sẵn trong PLC Mitsubishi.

1.2 Giới thiệu về Module Q173H

Module Q173H là một Q173H servo module chuyên dụng cho điều khiển chuyển động. Nó cung cấp khả năng điều khiển chính xác các động cơ servo. Cấu hình module Q173H đòi hỏi hiểu biết về các thông số kỹ thuật và cài đặt. Lập trình module Q173H cần sử dụng phần mềm chuyên dụng và kiến thức về ngôn ngữ lập trình. Thông số kỹ thuật Q173H bao gồm tốc độ xử lý, số lượng trục điều khiển và giao diện kết nối. Hướng dẫn sử dụng Q173H thường được cung cấp bởi nhà sản xuất. Ứng dụng module Q173H phù hợp với các hệ thống yêu cầu độ chính xác cao, ví dụ như trong các hệ thống robot hoặc máy móc tự động. Ví dụ lập trình điều khiển chuyển động bằng Q173H có thể được tìm thấy trong tài liệu hướng dẫn của nhà sản xuất. Việc hiểu rõ về cơ chế điều khiển chuyển động là rất quan trọng để sử dụng hiệu quả module Q173H.

II. Thiết kế mô hình điều khiển chuyển động

Phần này trình bày chi tiết về thiết kế hệ thống điều khiển chuyển động. Mô hình điều khiển chuyển động được thiết kế dựa trên cấu trúc module, gồm PLC Mitsubishi, Module Q173H, động cơ servo, và các thiết bị ngoại vi khác. Yêu cầu thiết kế phần cứng được xác định dựa trên thông số kỹ thuật của các thiết bị và yêu cầu hoạt động của hệ thống. Sơ đồ khối phần cơ khí thể hiện cấu trúc cơ khí của hệ thống, bao gồm các bộ phận cơ khí, cơ cấu truyền động, và các cảm biến. Sơ đồ khối phần điện minh họa cách kết nối các thiết bị điện, bao gồm PLC Mitsubishi, Module Q173H, nguồn điện, và các thiết bị chấp hành. Việc lựa chọn thiết bị phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo hiệu quả và độ tin cậy của hệ thống.

2.1 Thiết kế phần cứng

Thiết kế phần cứng bao gồm việc lựa chọn các thành phần như PLC Mitsubishi, module Q173H, động cơ servo, cảm biến, và các thiết bị ngoại vi khác. Việc lựa chọn các thiết bị này dựa trên các yêu cầu về độ chính xác, tốc độ, và khả năng chịu tải. Sơ đồ khối phần cứng thể hiện cách kết nối các thành phần với nhau, đảm bảo sự tương thích và hoạt động ổn định của hệ thống. Các thông số kỹ thuật của từng thiết bị được nghiên cứu kỹ lưỡng để đảm bảo hiệu quả của hệ thống. Yêu cầu thiết kế phần cứng bao gồm độ bền, khả năng chịu nhiệt, độ chống nhiễu, và khả năng tương thích với môi trường hoạt động. Việc thiết kế phần cứng phải đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn và độ tin cậy cao. Chọn thiết bị cần cân nhắc đến các yếu tố như giá cả, hiệu suất, và khả năng hỗ trợ kỹ thuật.

2.2 Thiết kế phần mềm

Thiết kế phần mềm tập trung vào việc lập trình PLC Mitsubishi và module Q173H. Giải thuật điều khiển được xây dựng dựa trên các yêu cầu vận hành của hệ thống. Phần mềm cài đặt là GX Works2 của Mitsubishi. Thiết kế giao diện HMI (Human Machine Interface) giúp người dùng dễ dàng giám sát và điều khiển hệ thống. Việc lập trình phải đảm bảo tính chính xác, hiệu quả và dễ bảo trì. Chương trình nạp vào PLC và Module Position cần được kiểm tra kỹ lưỡng để tránh lỗi và đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định. Lập trình PLC Mitsubishi cho motion control là một phần quan trọng của thiết kế phần mềm. Việc sử dụng các hàm thư viện giúp tiết kiệm thời gian và đảm bảo tính chính xác của chương trình. Điều khiển servo motor bằng PLC Mitsubishi và điều khiển stepper motor bằng PLC Mitsubishi được thực hiện thông qua các lệnh chuyên dụng trong chương trình.

III. Kết quả và phân tích

Phần này trình bày kết quả thực nghiệm của mô hình điều khiển chuyển động. Các kết quả được phân tích để đánh giá hiệu quả của hệ thống. Kết quả cho thấy hệ thống hoạt động ổn định và đạt được độ chính xác mong muốn. Tuy nhiên, một số hạn chế của hệ thống cũng được chỉ ra. Khắc phục sự cố điều khiển chuyển động là một phần quan trọng trong quá trình thực nghiệm. Việc tối ưu hệ thống để cải thiện hiệu suất và độ tin cậy cũng được đề cập.

3.1 Kết quả thực nghiệm

Kết quả thực nghiệm cho thấy mô hình điều khiển chuyển động hoạt động ổn định trong điều kiện vận hành bình thường. Hệ thống đáp ứng được các yêu cầu về độ chính xác và tốc độ. Điều khiển vị trí và điều khiển tốc độ được thực hiện chính xác. Dữ liệu thực nghiệm được thu thập và phân tích để đánh giá hiệu suất của hệ thống. Các thông số như thời gian phản hồi, độ chính xác vị trí, và mức độ ổn định được đánh giá chi tiết. Ứng dụng điều khiển chuyển động trong công nghiệp được minh chứng qua kết quả thực nghiệm này. So sánh các module điều khiển chuyển động khác có thể được thực hiện để đánh giá hiệu quả của module Q173H. Tối ưu hóa điều khiển chuyển động là một hướng nghiên cứu tiếp theo để cải thiện hiệu suất của hệ thống.

3.2 Phân tích và đánh giá

Phân tích kết quả thực nghiệm cho thấy hệ thống đạt được các mục tiêu đề ra. Mô hình điều khiển chuyển động hoạt động ổn định và chính xác. Mitsubishi Motion Control được chứng minh là hiệu quả trong ứng dụng này. Tuy nhiên, một số hạn chế về độ ổn định ở tốc độ cao và độ ồn của cơ cấu truyền động cần được cải thiện. Các loại mô hình điều khiển chuyển động khác có thể được nghiên cứu để so sánh và cải tiến hệ thống. Motion Control là một lĩnh vực nghiên cứu đang phát triển mạnh mẽ. PLC programming for motion control đòi hỏi kiến thức chuyên sâu và kinh nghiệm thực tiễn. High-speed motion control và precision motion control là các hướng phát triển trong tương lai.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong xu thế công nghiệp hóa, hiện đại hóa và hội nhập quốc tế, ngành công nghiệp tại Việt Nam đang từng bước thay thế các dây chuyền công nghệ lạc hậu bằng những thiết bị điều khiển tự động tiên tiến. Các giải pháp dựa trên bộ điều khiển logic khả trình (PLC), vi xử lý và hệ thống truyền động điện - khí nén ngày càng được ứng dụng sâu rộng trong các dây chuyền đóng chai nước giải khát, chế biến thức ăn gia súc, máy công cụ điều khiển số (CNC) cũng như các hệ thống giám sát tự động. Trong các hệ thống điều khiển chuyển động công nghiệp đòi hỏi độ chính xác cao, động cơ servo đóng vai trò là cơ cấu chấp hành then chốt. Sự kết hợp giữa bộ điều khiển PLC và các module điều khiển chuyển động (Motion Controller) chuyên dụng tạo điều kiện tối ưu hóa việc đồng bộ vị trí, tốc độ và quỹ đạo chuyển động của nhiều trục servo phức tạp.

Đề tài "Thiết kế, thi công mô hình điều khiển chuyển động bằng PLC Mitsubishi và module Q173HCPU" được thực hiện nhằm nghiên cứu chuyên sâu về giải pháp điều khiển chuyển động đa trục của hãng Mitsubishi Electric, kết hợp giữa phần cứng thực tế và hệ thống phần mềm điều khiển, giám sát.

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài được xác định cụ thể theo các nhiệm vụ sau:

1. Thiết kế và thi công hoàn chỉnh mô hình phần cứng hoạt động ổn định.
2. Điều khiển các trục động cơ servo vận hành thuận và nghịch ổn định ở chế độ điều khiển bằng tay (chế độ chạy JOG).
3. Điều khiển hệ trục X-Y di chuyển chính xác đến các vị trí chỉ định trước và vận hành theo các điểm tọa độ đặt mong muốn trên quỹ đạo.
4. Thiết kế giao diện điều khiển và giám sát trực quan toàn bộ hệ thống trên màn hình cảm ứng HMI.
5. Thiết lập liên kết truyền thông, đồng bộ điều khiển và giám sát trạng thái thời gian thực giữa PLC, Module Motion Q173HCPU, Driver Servo và màn hình HMI.

Đối tượng nghiên cứu của đồ án là hệ thống điều khiển chuyển động 3 trục sử dụng PLC Mitsubishi dòng Q, bộ điều khiển Motion chuyên dụng Q173HCPU, driver servo MR-J3-10B và động cơ servo AC dòng HF-KP13.

Phạm vi nghiên cứu của đề tài:

• Không gian thực hiện: Phòng thí nghiệm VSPKT-04, Khoa Đào tạo Chất lượng cao / Khoa Điện - Điện tử, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh.
• Thời gian nghiên cứu: Từ ngày 16/09/2019 đến ngày 03/01/2020.
• Giới hạn kỹ thuật: Nghiên cứu dừng lại ở mức độ xây dựng mô hình thử nghiệm (demo) trong phòng thí nghiệm; tập trung vào cơ cấu 2 trục X-Y truyền động vít me và 1 trục mâm đĩa xoay có đánh dấu tọa độ; chưa tích hợp cơ cấu chấp hành công nghiệp chuyên dụng ngoài sản xuất.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết và kiến trúc điều khiển được xây dựng trên nền tảng hệ thống tự động hóa công nghiệp của Mitsubishi Electric, bao gồm các cấu phần chính:

1. Kiến trúc hệ thống PLC dòng Q đa CPU: Dòng PLC Mitsubishi System Q hỗ trợ cấu hình đa vi xử lý (Multi-CPU) trên cùng một thanh cắm (Base Unit), cho phép kết hợp CPU điều khiển tuần tự (Sequence CPU - Q25H) và CPU điều khiển chuyển động chuyên dụng (Motion CPU - Q173HCPU). Kiến trúc này phân chia tách bạch nhiệm vụ xử lý logic nhị phân, giao tiếp I/O với các tác vụ tính toán quỹ đạo, nội suy vị trí thời gian thực.
2. Nguyên lý điều khiển Motion Control của Q173HCPU: Bộ điều khiển hỗ trợ quản lý lên tới 32 trục servo với các chế độ điều khiển đa dạng:
   • Điều khiển tuyến tính 1 trục: Định vị từ vị trí hiện tại đến vị trí đích theo hệ tọa độ tuyệt đối (ABS - Absolute) hoặc hệ tọa độ gia tăng (INC - Increment).
   • Điều khiển nội suy tuyến tính 2 trục: Phối hợp chuyển động đồng thời giữa 2 trục theo đường thẳng trong không gian 2D theo hệ tọa độ ABS hoặc INC.
   • Điều khiển nội suy cung tròn 2 trục: Tính toán quỹ đạo tròn theo phương pháp xác định điểm phụ đi qua (passing point) hoặc phương pháp xác định tâm cung tròn (center point), hỗ trợ cả hai chiều quay thuận (CW) và ngược chiều kim đồng hồ (CCW).
   • Các mẫu định vị: Hỗ trợ điều khiển vị trí độc lập (single-point positioning), điều khiển vị trí liên tục theo chuỗi khối dữ liệu (continuous positioning) và điều khiển thay đổi tốc độ liên tục (continuous speed control). Hệ thống hỗ trợ tới 3200 dữ liệu định vị được chỉ định gián tiếp.
   • Phương pháp hồi gốc (OPR - Original Position Return): Cung cấp 6 thuật toán xác lập điểm gốc tọa độ máy: Proximity dog, Count, Data set, Dog cradle, Stopper, và Limit switch combined.
   • Quy luật tăng/giảm tốc: Tùy chọn quy luật hình thang tự động (trapezoidal) hoặc đường cong chữ S (S-curve) nhằm giảm rung lắc cơ học; thời gian phản hồi bắt đầu chuyển động đạt 6 đến 7 ms.
3. Nguyên lý truyền động Servo và mạng truyền thông SSCNET III: Động cơ servo xoay sử dụng rotor nam châm vĩnh cửu và tích hợp bộ mã hóa góc quay tuyệt đối (Absolute Encoder) 18-bit với độ phân giải 262.144 xung/vòng. Driver Servo MR-J3-10B kết nối trực tiếp với Motion CPU Q173HCPU thông qua chuẩn truyền thông cáp quang tốc độ cao SSCNET III, giúp giảm thiểu đáng kể hệ thống dây nối, loại bỏ hoàn toàn hiện tượng nhiễu xung điện từ công nghiệp và cho phép cấu hình/giám sát tham số servo trực tiếp từ PLC.

Phương pháp nghiên cứu thực tế được triển khai trong đồ án bao gồm:

• Phương pháp phân tích - tổng hợp tài liệu: Nghiên cứu datasheet, tài liệu hướng dẫn kỹ thuật của nhà sản xuất Mitsubishi Electric về PLC dòng Q, Motion CPU Q173H, Driver MR-J3-B, động cơ HF-KP13, màn hình GOT1000 và phần mềm tự học chuyên ngành.
• Phương pháp thiết kế và tính toán kỹ thuật: Tính toán phụ tải điện, lựa chọn thiết bị đóng cắt, nguồn nuôi công suất, thiết kế kích thước cơ khí 2D/3D trên phần mềm SolidWorks và xuất định dạng DXF để gia công.
• Phương pháp thực nghiệm và tích hợp hệ thống: Gia công cơ khí trục vít me và mâm đĩa xoay, lắp ráp khung gá, đấu nối dây tín hiệu và dây công suất theo tiêu chuẩn an toàn, lập trình giải thuật trên GX Works2/GX Developer, cấu hình HMI trên GT Designer3 và chạy thử nghiệm hiệu chỉnh tham số hệ thống.

Nguồn dữ liệu sử dụng: Tài liệu kỹ thuật chính hãng (Manuals, Datasheets) từ Mitsubishi Electric và các kết quả thu thập trực tiếp trong quá trình vận hành thực nghiệm mô hình tại phòng thí nghiệm.

Thiết kế và triển khai hệ thống

Cấu hình phần cứng và thông số kỹ thuật

Hệ thống phần cứng được phân chia thành hai phần chính: cơ cấu cơ khí và hệ thống điều khiển điện tử - công suất.

Về phần cơ khí:

• Hệ trục X-Y: Gồm 2 trục dẫn động bằng vít me đặt vuông góc trên mặt phẳng song song với sàn, kích thước làm việc 60 x 60 cm.
• Trục đĩa quay: Một đĩa tròn được gia công trên phần mềm SolidWorks (xuất file DXF), được lắp đặt trên trục servo thứ 3 nằm trong phạm vi của bàn trục X-Y để kiểm chứng vị trí chuyển động.
• Khung gá trạm điều khiển: Bàn gá trạm CPU - Driver có kích thước 60 x 32 cm, bố trí các thiết bị điện và đường dẫn dây an toàn.

Về phần điện và điều khiển, các thiết bị được lựa chọn dựa trên sự tương thích chuẩn công nghiệp:

Nhóm thiết bị	Tên thiết bị / Mã hiệu	Nhà sản xuất	Thông số kỹ thuật chính
Khung đế PLC	Base Unit Q38B	Mitsubishi	8 khe cắm I/O, 1 khe cắm nguồn, kích thước 328 x 98 x 44,5 mm
Nguồn cấp PLC	Power Supply Q62P	Mitsubishi	Điện áp vào: 100–240 VAC; Điện áp ra: 5 VDC (3 A) và 24 VDC (0,6 A)
Main CPU	Q25HCPU	Mitsubishi	Dung lượng chương trình 28k steps (112 KB), quản lý 4096 I/O (mở rộng tối đa 8192 I/O), cổng RS232, 1024 Timer, 1024 Counter
Motion CPU	Q173HCPU	Mitsubishi	Điều khiển tối đa 32 trục, bộ nhớ chương trình 14k steps, kết nối quang SSCNET III, đơn vị: mm, inch, degree, pulse
Module ngõ vào	QX40	Mitsubishi	16 ngõ vào số 24 VDC, thời gian đáp ứng tùy chỉnh 1/5/10/20/70 ms
Module ngõ ra	QY10	Mitsubishi	16 ngõ ra dạng Relay 24 VDC / 240 VAC, thời gian đáp ứng chuyển mạch ≤ 10–12 ms
Bộ điều khiển Servo	Driver MR-J3-10B	Mitsubishi	Công suất 100 W, nguồn vào 3 pha 200 VAC hoặc 1 pha 230 VAC, điều khiển điều chế độ rộng xung (PWM) và dòng điện, giao tiếp SSCNET III
Động cơ Servo	Động cơ HF-KP13	Mitsubishi	Công suất 100 W, điện áp 200 V, tốc độ 5000–6000 vòng/phút, mô-men định mức 0,32 Nm (max 1,11 Nm), encoder 18-bit (262.144 xung/vòng), cấp bảo vệ IP55
Màn hình HMI	GOT 1000	Mitsubishi	Màn hình màu 8,4 inch VGA (640 x 480 pixel), bộ nhớ 11 MB, cổng RS-232, RS-422/485, Ethernet, USB, CF card
Cảm biến vị trí	Cảm biến PM-L25	Panasonic/Sunx	Cảm biến quang chữ U làm cảm biến giới hạn hành trình và điểm gốc (Home)
Aptomat bảo vệ	CB Sino 15A BS121	Sino	Aptomat 2 pha, dòng định mức 10–15 A, điện áp chịu đựng 250 VAC / 125 VDC
Nguồn một chiều	Nguồn tổ ong 24V	Tiêu chuẩn	Công suất 120 W (24 VDC - 5 A), nguồn vào 220 VAC
Hệ thống dẫn cáp	Máng nhựa & ray xích	Tiêu chuẩn	Máng nhựa cố định 35 x 35 mm, ray xích nhựa cuốn cáp động cơ 25 x 38 mm

Kiến trúc phần mềm và truyền thông

1. Mạng truyền thông cáp quang SSCNET III: Module Motion Q173HCPU liên kết với các Driver MR-J3-10B thông qua hệ thống cáp quang chuyên dụng kết nối nối tiếp. Cấu hình này cho phép truyền nhận toàn bộ thông số cài đặt parameter, lệnh điều khiển xung vị trí tốc độ cao, đồng thời đọc ngược trạng thái vị trí thực, dòng điện, điện áp và mã cảnh báo lỗi từ bộ khuếch đại servo về CPU PLC.
2. Cấu hình tham số và chương trình điều khiển:
   • Sử dụng phần mềm GX Works2 và GX Developer để thiết lập cấu hình đa CPU, cấu hình vùng nhớ chia sẻ (Shared Memory) giữa Q25HCPU và Q173HCPU, cài đặt các tham số hoạt động cho từng trục servo (giới hạn phần mềm, tỷ số truyền cơ khí, độ phân giải encoder, phương pháp hồi gốc).
   • Phần mềm MR-Configurator phục vụ kiểm tra vận hành thử, nhận dạng tham số động cơ (Autotuning) và giám sát đồ thị dòng điện/vận tốc.
3. Thiết kế giao diện vận hành HMI: Sử dụng phần mềm GT Designer3 để xây dựng hệ thống màn hình giám sát trên GOT 1000:
   • Màn hình giới thiệu: Hiển thị thông tin đề tài và quyền truy cập.
   • Màn hình đăng nhập (Password): Phân quyền vận hành an toàn.
   • Màn hình điều khiển JOG: Hỗ trợ điều khiển chạy nhích thuận/nghịch từng trục riêng lẻ phục vụ căn chỉnh cơ khí ban đầu.
   • Màn hình vận hành tự động (Main screen & cửa sổ phụ): Cho phép người vận hành nhập tọa độ đích, lựa chọn chế độ chạy điểm, chạy liên tục hoặc chạy bám theo vị trí trên đĩa xoay, đồng thời hiển thị vị trí tọa độ thực và trạng thái hoạt động của hệ thống.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 thiết lập cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài, nêu bật sự cần thiết của việc ứng dụng công nghệ điều khiển tự động hóa hiện đại sử dụng PLC và truyền động servo nhằm phục vụ công nghiệp hóa, hiện đại hóa. Tác giả trình bày chi tiết 5 mục tiêu cốt lõi của đề tài, bao gồm thiết kế thi công mô hình phần cứng, điều khiển JOG thuận nghịch, điều khiển tọa độ 2 trục X-Y, thiết kế giao diện HMI và đồng bộ hệ thống. Chương này cũng chỉ rõ giới hạn nghiên cứu khi mô hình dừng ở mức độ thực nghiệm trong phòng thí nghiệm, chưa tối ưu về thẩm mỹ và chưa xác định định lượng sai số cơ khí.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Chương 2 trình bày có hệ thống các kiến thức lý thuyết nền tảng:

• Định nghĩa, cấu tạo vi xử lý, khối ngõ vào/ra (DI, DO, AI, AO), ưu nhược điểm và vai trò của PLC trong công nghiệp.
• Giới thiệu tổng quan dòng PLC Mitsubishi System Q với cấu trúc module linh hoạt, tốc độ xử lý đạt 34 ns/lệnh LD, khả năng ghép nối tối đa 4 CPU, mở rộng từ 4096 đến 8192 I/O.
• Trình bày chi tiết thông số các dòng CPU (Q00J đến Q25PRH), module nguồn (Q61P, Q62P, Q63P, Q64P), module ngõ vào (QX40, QX80, QX42...) và module ngõ ra (QY10, QY40P, QY80...).
• Phân tích cơ chế bộ nhớ: bộ nhớ chương trình, bộ nhớ cache, RAM tiêu chuẩn, Standard ROM, thẻ nhớ RAM/ROM (Flash, ATA).
• Giới thiệu chuyên sâu Module Motion Q173HCPU: khả năng điều khiển 32 trục, tốc độ khởi động 6–7 ms, cơ chế liên kết cáp quang SSCNET III với Driver MR-J3, hỗ trợ lưu trữ dữ liệu trên Flash ROM không cần pin dự phòng.
• Trình bày chi tiết lý thuyết điều khiển chuyển động: điều khiển tuyến tính 1 trục (ABS, INC), điều khiển nội suy tuyến tính 2 trục (ABS, INC), nội suy cung tròn (xác định qua điểm phụ hoặc điểm tâm, chiều quay CW/CCW), cùng các chế độ điều khiển vị trí độc lập, điều khiển vị trí liên tục và điều khiển tốc độ liên tục.

Chương 3: Tính toán và thiết kế

Chương 3 tập trung vào công tác tính toán, lựa chọn linh kiện và thiết kế hệ thống phần cứng:

• Xác định yêu cầu và sơ đồ khối phần cơ khí: Thiết kế hệ thống 3 trục (2 trục X-Y mặt phẳng kích thước 60 x 60 cm truyền động vít me và 1 trục mâm đĩa xoay tâm).
• Thiết kế sơ đồ khối phần điện bao gồm 3 khối chức năng: Khối nguồn, Khối điều khiển và Khối công suất.
• Lựa chọn và tổng hợp bảng thông số kỹ thuật chi tiết của các thiết bị trạm CPU (Base Q38B, Nguồn Q62P, Main CPU Q25H, Motion Q173H, Module QX40, Module QY10), trạm Driver Servo (MR-J3-10B), trạm HMI (GOT 1000 màn hình 8,4 inch), Động cơ Servo (HF-KP13 công suất 100 W, encoder 18-bit), Aptomat Sino 15A BS121, nguồn tổ ong 24V (120 W), máng nhựa đi dây (35 x 35 mm) và ray xích nhựa cuộn cáp (25 x 38 mm).

Chương 4: Thi công hệ thống

Chương 4 mô tả toàn bộ quá trình thi công thực tế và triển khai giải thuật:

• Quá trình gia công cơ khí: Chế tạo bộ trục vít me X-Y, gia công mặt đĩa xoay từ bản vẽ SolidWorks/file DXF, kết nối động cơ servo với trục vít me và hộp số, cố định ray xích nhựa đi dây và gá đặt thiết bị lên khung bàn máy.
• Đấu nối mạch điện: Triển khai sơ đồ kết nối cáp quang SSCNET III giữa Motion Q173H và chuỗi Driver Servo MR-J3-10B; thi công mạch cấp nguồn động lực 220 VAC qua CB Sino; đấu nối mạch cấp nguồn 24 VDC từ nguồn tổ ong tới cảm biến quang PM-L25 và các chân tín hiệu giới hạn hành trình.
• Xây dựng giải thuật và lập trình điều khiển: Cấu hình tham số PLC (New Project, PLC Parameter, cấu hình mở rộng vùng nhớ Q173H, thiết lập tham số cho Servo) trên GX Works2/GX Developer.
• Thiết kế giao diện vận hành trên HMI GOT 1000: Triển khai màn hình giới thiệu, màn hình mật khẩu, màn hình chạy JOG và màn hình vận hành tự động (Main screen).

Chương 5: Kết quả - Nhận xét - Đánh giá

Chương 5 tổng kết các kết quả đạt được sau quá trình thi công và chạy thử nghiệm:

• Về phần cứng PLC và Module Motion Q173H: Hệ thống đa CPU hoạt động đồng bộ, Module Q173H nhận và phát lệnh chính xác qua đường truyền quang SSCNET III.
• Về kỹ thuật điện: Tủ điện và hệ thống dây dẫn được đấu nối an toàn, phân tách rõ ràng giữa mạch điều khiển và mạch công suất, máng nhựa và ray xích vận hành tốt giúp chống rối cáp.
• Về đáp ứng của Động cơ Servo: Ba động cơ HF-KP13 vận hành đúng theo tọa độ điều khiển, thực hiện tốt các chế độ chạy JOG, chạy nội suy điểm đặt.
• Thống kê các lỗi phát sinh trong quá trình thực hiện: Lỗi kết nối cáp quang, lỗi cài đặt sai tham số giới hạn phần mềm, sai lệch thời gian tăng/giảm tốc dẫn đến trượt vị trí dừng.
• Nhận xét và đánh giá: Đồ án hoàn thành đầy đủ các nội dung thiết kế, chế tạo và lập trình đề ra; tuy nhiên cơ cấu truyền động còn phát sinh tiếng ồn và rung lắc khi chạy ở tốc độ cao.

Chương 6: Kết luận và hướng phát triển

Chương 6 khẳng định những kết quả mà đồ án đã đóng góp trong việc làm chủ công nghệ Motion Control và ứng dụng thiết bị PLC dòng Q; tổng hợp các hạn chế còn tồn tại về độ ổn định cơ khí và thẩm mỹ; đồng thời đề xuất định hướng phát triển hoàn thiện hệ thống trong tương lai.

Kết quả và đóng góp kỹ thuật

Kết quả kỹ thuật đạt được

• Thi công hoàn chỉnh mô hình cơ khí 3 trục: Xây dựng thành công bàn trục tọa độ X-Y dẫn động bằng vít me kích thước 60 x 60 cm kết hợp cơ cấu đĩa quay tròn tọa độ và bàn gá lắp trạm điều khiển 60 x 32 cm.
• Tích hợp thành công hệ thống điều khiển đa CPU: Thiết lập hoạt động đồng bộ giữa CPU tuần tự Q25H (xử lý logic, dung lượng 28k steps) và Motion CPU Q173H (quản lý quỹ đạo chuyển động 32 trục) trên cùng khung Base Q38B.
• Làm chủ cấu hình truyền động Servo qua SSCNET III: Kết nối thành công 3 bộ Driver Servo MR-J3-10B và động cơ servo HF-KP13 (100 W, encoder 18-bit 262.144 xung/vòng) qua mạng cáp quang tốc độ cao, đảm bảo thời gian phát lệnh chuyển động chỉ 6–7 ms.
• Thực thi đa dạng chế độ chuyển động: Lập trình và vận hành ổn định chế độ chạy nhích JOG thuận/nghịch, chế độ định vị điểm độc lập (Single-point), chế độ định vị liên tục (Continuous positioning) và nội suy tuyến tính/nội suy cung tròn theo tọa độ tuyệt đối (ABS) và gia tăng (INC).
• Hoàn thiện hệ thống giao diện HMI GOT 1000: Xây dựng giao diện đồ họa trực quan bao gồm các màn hình bảo mật mật khẩu, màn hình điều khiển JOG và màn hình vận hành tự động (Main screen) cho phép cài đặt tọa độ và giám sát trực tiếp vị trí các trục.

Đóng góp kỹ thuật của đề tài

• Cung cấp tài liệu kỹ thuật có tính hệ thống về quy trình cấu hình, cài đặt tham số và lập trình cho dòng Motion Controller Q173HCPU kết hợp mạng quang SSCNET III của Mitsubishi Electric.
• Tạo ra một mô hình thực hành trực quan, vận hành an toàn, có khả năng ứng dụng trực tiếp phục vụ công tác giảng dạy, thí nghiệm chuyên đề Điều khiển chuyển động và Tự động hóa cho sinh viên khối ngành kỹ thuật.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài

Dựa trên đánh giá của tác giả và hội đồng phản biện, đề tài còn tồn tại một số hạn chế kỹ thuật:

• Hệ thống mới dừng lại ở dạng mô hình thử nghiệm (demo) trong phòng thí nghiệm, chưa gắn với một quy trình sản xuất công nghiệp cụ thể, tính ứng dụng thực tế ở mức trung bình.
• Độ cứng vững cơ khí chưa tối ưu, hệ thống cơ cấu truyền động còn phát sinh tiếng ồn và chưa đạt trạng thái ổn định khi vận hành ở dải tốc độ cao.
• Thời gian cài đặt tăng tốc/giảm tốc cho động cơ servo chưa thật sự tối ưu, dẫn đến hiện tượng trượt lệch vị trí khi dừng hoặc đảo chiều chuyển động đột ngột.
• Chưa tiến hành đo đạc và xác định định lượng các thông số sai số vị trí, độ lặp lại của cơ cấu cơ khí.
• Yếu tố thẩm mỹ của kết cấu khung bệ và bố trí cơ khí chưa được tối ưu hóa toàn diện.

Hướng nghiên cứu tiếp

• Cải tiến và gia cố kết cấu cơ khí, gia công các chi tiết chịu lực bằng vật liệu có độ cứng vững cao hơn, căn chỉnh độ đồng tâm của trục vít me nhằm giảm thiểu tiếng ồn và triệt tiêu rung lắc ở tốc độ cao.
• Tối ưu hóa các thông số cài đặt tăng tốc/giảm tốc (sử dụng đường cong chữ S - S-curve) và thuật toán bù sai số cơ khí (backlash compensation) để nâng cao độ chính xác định vị.
• Nghiên cứu ứng dụng thêm các tính năng điều khiển đồng bộ phức tạp (cam điện tử - Electronic Cam, trục ảo - Virtual Axis) của module Q173HCPU.
• Phát triển tích hợp thêm các cơ cấu chấp hành chuyên dụng (đầu gắp sản phẩm, dao cắt chính xác, đầu khắc CNC) để chuyển đổi mô hình thành máy công nghiệp hoàn chỉnh.

Giá trị tham khảo

Đề tài là tài liệu kỹ thuật có giá trị tham khảo thiết thực cho:

• Sinh viên và học viên cao học thuộc các ngành Công nghệ Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa, Cơ điện tử, Kỹ thuật Điện - Điện tử khi thực hiện đồ án môn học, đồ án tốt nghiệp liên quan đến điều khiển vị trí và chuyển động đa trục.
• Giảng viên và cán bộ phòng thí nghiệm: Sử dụng làm tài liệu hướng dẫn thực hành chuyên đề PLC nâng cao, mạng truyền thông công nghiệp và kỹ thuật truyền động servo.
• Kỹ sư tự động hóa: Tham khảo quy trình cài đặt parameter cho hệ thống đa CPU dòng Q (Q25H + Q173H), sơ đồ kết nối mạng quang SSCNET III và cấu hình giao diện HMI GOT 1000 trong các dự án nâng cấp dây chuyền máy móc công nghiệp.

Các phần đáng tham khảo nhất trong công trình bao gồm: Sơ đồ đấu nối khối công suất và cáp quang SSCNET III (Chương 3, Chương 4), bảng thông số cài đặt parameter cho Motion CPU trên phần mềm GX Works2 và giải thuật lập trình các chế độ chạy nội suy tuyến tính, nội suy cung tròn.

Câu hỏi thường gặp

1. Module Motion Control Q173HCPU có khả năng điều khiển tối đa bao nhiêu trục và thời gian khởi động chuyển động là bao lâu? Theo tài liệu kỹ thuật được trình bày trong đồ án, module Q173HCPU có khả năng quản lý và điều khiển tối đa lên đến 32 trục chuyển động. Thời gian khởi động chuyển động rất nhanh, chỉ mất từ 6 đến 7 ms, đảm bảo các trục bắt đầu hoạt động không bị trễ khi thực thi lệnh khởi động đồng thời hoặc vận hành nội suy.

2. Giao thức truyền thông nào được sử dụng để kết nối giữa Motion CPU Q173H và các Driver Servo MR-J3-10B trong đồ án? Hệ thống sử dụng mạng truyền thông cáp quang tốc độ cao SSCNET III. Các Driver Servo được kết nối nối tiếp với Q173HCPU bằng cáp quang, giúp tiết kiệm đáng kể hệ thống dây nối, chống nhiễu điện từ tuyệt đối, đồng thời cho phép đọc/ghi trực tiếp các giá trị tham số, trạng thái vận hành và mã lỗi của servo vào bộ nhớ đệm của CPU.

3. Động cơ servo HF-KP13 sử dụng trong mô hình có các thông số kỹ thuật định mức nào? Động cơ servo xoay Mitsubishi HF-KP13 có công suất định mức 100 W, điện áp cấp 200 V, tốc độ vòng quay định mức từ 5000 đến 6000 vòng/phút, mô-men xoắn định mức 0,32 Nm (mô-men cực đại đạt 1,11 Nm), cấp độ bảo vệ chống bụi nước đạt chuẩn IP55 và được tích hợp bộ mã hóa góc quay Encoder 18-bit với độ phân giải 262.144 xung/vòng.

4. Hệ thống hỗ trợ những phương pháp thiết lập vị trí gốc máy (OPR - Original Position Return) nào? Bộ điều khiển Q173HCPU cung cấp 6 phương pháp hồi gốc tọa độ OPR bao gồm:

• Proximity dog (Sử dụng cảm biến tiệm cận)
• Count (Phương pháp đếm xung)
• Data set (Phương pháp gán dữ liệu tọa độ gốc trực tiếp)
• Dog cradle (Phương pháp tiếp cận dạng cradle)
• Stopper (Phương pháp cữ chặn cơ học)
• Limit switch combined (Phương pháp kết hợp công tắc hành trình)

5. Đồ án chỉ ra những khuyết điểm kỹ thuật nào của mô hình sau quá trình thử nghiệm thực tế? Các khuyết điểm chính được tác giả và giáo viên hướng dẫn ghi nhận bao gồm: Mô hình cơ khí chưa đạt độ ổn định ở dải tốc độ cao (còn hiện tượng rung lắc), cơ cấu truyền động vít me còn gây ồn khi chuyển động, còn sai lệch vị trí do thời gian tăng/giảm tốc chưa được hiệu chỉnh tối ưu, chưa đo lường định lượng được sai số vị trí của hệ thống và tính thẩm mỹ tổng thể của phần cứng chưa cao.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế, thi công mô hình điều khiển chuyển động bằng PLC Mitsubishi và module Q173HCPU" đã hoàn thành việc thiết kế, chế tạo mô hình phần cứng 3 trục (hệ trục X-Y vít me và mâm đĩa xoay) và xây dựng chương trình điều khiển chuyển động đồng bộ. Công trình đã làm chủ việc tích hợp hệ thống đa CPU tiên tiến gồm CPU tuần tự Q25H và Motion CPU Q173H kết hợp mạng truyền thông quang SSCNET III để điều khiển chính xác các động cơ servo HF-KP13 và hiển thị giám sát trên màn hình HMI GOT 1000. Mặc dù vẫn còn tồn tại một số hạn chế về độ ổn định cơ khí ở tốc độ cao và tiếng ồn truyền động, kết quả nghiên cứu của đồ án mang lại giá trị học thuật và thực tiễn cao, đóng vai trò là mô hình mẫu phục vụ hiệu quả cho công tác đào tạo và nghiên cứu kỹ thuật điều khiển chuyển động công nghiệp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

đặt vấn đề, mục tiêu, giới hạn và nội dung đề tài. Chương II: Cơ sở lý thuyết: Trình bày nguyên lý hoạt động của hệ thống và một số lý thuyết liên quan. Chương III: Tính toán và thiết kế: Trình bày về thiết kế và lựa chọn thiết bị phần cứng cho hệ thống. Chương IV: Thi công hệ thống: Tiến hành thi công theo mô hình đã được thiết kế và kết quả đạt được.

Chương V: Kết quả - nhận xét – đánh giá: Trình bày kết quả và nhận xét đánh giá kết quả đạt được. Chương VI: Kết luận và hướng phát triển: Kết luận chung về ưu điểm và hạn chế của đề tài, khẳng định những kết quả đóng góp đạt được, đề xuất ý kiến để cải thiện khuyết điểm và định hướng phát triển. 2 Khoa ĐT CLC – ĐH SPKT TP.HCM do an CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. Giới thiệu chung về PLC 2.

Tổng quan về PLC 2. Định nghĩa PLC 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.

Cấu tạo  Bộ xử lý ( CPU) 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.

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,… 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 module AI có thể đọc được. Mỗi module 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 module AI là độ phân giải, thông số này cho biết độ chính xác khi thực hiện chuyển đổi ADC. 3 Khoa ĐT CLC – ĐH SPKT TP.HCM do an 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 [1] 2. Đặc điểm và vai trò của PLC 2.

Đặc điểm  Ưu điểm - Khả năng điều khiển chương trình linh hoạt. Khi cần thay đổi yêu cầu, đối tượng điều khiển chỉ cần thay đổi chương trình thông qua việc lập trình. - Số lượng Timer, Counter, Relay trung gian,… rất lớn. PLC còn hỗ trợ nhiều khối hàm có chức năng chuyên dụng: phát xung tốc độ cao, bộ đếm tốc độ cao, bộ điều khiển PID,… - Tiết kiệm thời gian nối dây, mạch điều khiển lúc này đã được thay thế hoàn toàn bằng chương trình PLC.

- Cấu trúc dạng Module giúp PLC có tính năng mềm dẻo, không bị cứng hóa về phần cứng. Người dùng dễ dàng lựa chọn những module nào cần thiết với yêu cầu điều khiển hiện tại giúp tiết kiệm chi phí. Cấu trúc dạng module của PLC giúp việc mở rộng 4 Khoa ĐT CLC – ĐH SPKT TP.HCM do an quy mô điều khiển đơn giản, tiết kiệm, không cần phải trang bị CPU mới. Tuy nhiên khi mở rộng cần chú ý tới khả năng kết nối tối đa của CPU.

- Khả năng truyền thông, nối mạng với máy tính hay với PLC khác. Khả năng này đáp ứng yêu cầu điều khiển, giám sát từ xa, xây dựng hệ thống SCADA. - Hoạt động với độ tin cậy cao, tuổi thọ cao, chống nhiễu tốt trong môi trường công nghiệp.  Nhược điểm - Phạm vi ứng dụng hạn chế do giá thành cao nên không đáp ứng các yêu cầu điều khiển đơn giản.

Với những yêu cầu này thì bộ điều khiển tiếp điểm sẽ hiệu quả kinh tế hơn. - Yêu cầu người lắp đặt ban đầu, lập trình phải có hiểu biết chuyên môn về PLC. Vai trò Với những ưu nhược điểm như đã nêu trên, PLC thể hiện ưu điểm vượt trội và hiện nay đã thay thế hệ thống điều khiển tiếp điểm truyền thống trong các nhà máy, dây chuyền công nghệ. Việc thay thế này giúp hệ thống hoạt động tin cậy và hiệu quả hơn, tiết kiệm nhân công và tránh những thao tác sai của người vận hành.

PLC dòng Q của hãng Mitsubishi 2. Tổng quan về PLC dòng Q  Dạng module Phát triển lên từ dòng sản phẩm trước đó, họ AnSH, họ Q PLC Mitsubishi cho phép người dùng phối hợp và lựa chọn sự kết hợp tốt nhất giữa CPU, công cụ truyền tin, module điều khiển chuyên biệt và I/O trên cùng một nền tảng. Điều này cho phép người dùng cấu hình hệ thống theo những gì mình cần, khi nào mình cần, nơi mình cần triển khai.  Khả năng đa dạng Có thể phối hợp PLC CPU (cơ bản & nâng cao), Motion, Process Controllers và ngay cả PC vào trong một hệ thống duy nhất lên đến 4 CPU khác nhau.

Điều này tạo cho người sử dụng sự chọn lựa hướng điều khiển, ngôn ngữ lập trình – tất cả cùng chung trên một nền tảng duy nhất. Linh động và phân cấp là đặc tính thiết kế chủ chốt làm cho dòng Q thực sự là một nền tảng tự động hóa duy nhất. Người dùng có thể sử dụng trong điều khiển đơn 5 Khoa ĐT CLC – ĐH SPKT TP.HCM do an giản các loại máy móc riêng lẻ hoặc quản lý toàn bộ thiết bị tất cả cùng trên một nền tảng phần cứng. Những tính năng chính - Tốc độ xử lý lên đến 34ns/LD.

- Bộ A/D-D/A có độ chính xác cao, ứng dụng điều khiển nhiệt độ, điều khiển vị trí. - Ngõ vào CIP (Chanel Isolated Pulse), tích hợp bộ đếm xung tốc độ cao. - Điều khiển tiến trình, lập trình online. - Hỗ trợ hoàn toàn trong các ứng dụng phần mềm MELSOFT - Đầy đủ các ứng dụng mạng như: CC-link, MELSECNET-H,… - Khả năng mở rộng đến 4096 I/O (max 8192 I/O ).

- Bước lập trình đến 252K steps. Dãy sản phẩm Bảng 2.1: Các Module CPU [4] Kiểu CPU Bộ nhớ CT Số điểm vào/ra CPU cơ bản Q00J 8k Steps 256 points Q00C 8k steps 1024 points Q01 14k steps 1024 points CPU tính năng mạnh Q02 28k steps 4096 points Q02H 28k steps 4096 points Q06H 60k steps 4096 points Q12H 124k steps 4096 points Q25H 252k steps 4096 points CPU dùng cho xử lý quá trình Q12PH 124k steps 4096 points Q25PH 252k steps 4096 points Q12PRH 124k steps 4096 points 6 Khoa ĐT CLC – ĐH SPKT TP.HCM do an Q25PRH 252k steps 4096 points CPU điều khiển chuyển động Tên CPU Số trục Q172H (-T) 8 Q173H (-T) 32 Q172 N(-T) 8 Q172 N(-T) 32  Các module nguồn cung cấp: Bảng 2.2: Các Module nguồn cung cấp [4] Tên module Đầu vào Đầu ra Q61P 100V - 240VAC 5VDC 6A 5VDC 3A/24VDC Q62P 100V - 240VAC 0.6A Q63P 24VDC 5VDC 6A Q64P(N) 100V -120VAC; 200 - 240VAC 5VDC 8.5A Q61P-D 100V to 240VAC 5VDC 6A  Các module ngõ vào: Bảng 2.3: Các module ngõ vào [4] 100 đến 100 đến Số ngõ vào 24V DC 5/12V DC 24V DC 120V AC 220V AC QX48Y57 8 QX28 *1 QX40 16 QX10 QX70 QX80 QX40-S1 QX40 32 QX40-S1 QX71 QX81 QH42P *1 64 QX42 QX72 QX82 7 Khoa ĐT CLC – ĐH SPKT TP.HCM do an QX42-S1 QX82-S1 *1: thông số kỹ thuật ngõ vào cho các module tích hợp I/O.4: Các module ngõ ra [4] Transisto Relay Transistor Transistor Transistor Số Triac 100 r 24VDC, 12 đến 12 đến 5 đến ngõ đến 12 đến 240VA 24VDC 24VDC 12VDC ra 240VAC 24VDC C (Sink) (Sink/source) (Sink) (Source) QX48Y57 7 *2 QY18A QY22 QY68A 8 QY40P QY70 QY80 16 QY10 QY50 QY41P QY71 QY81 32 QY42P *2 QY42P 64 *2: Thông số kỹ thuật ngõ ra cho các module tích hợp I/O.4 Các loại bộ nhớ Bộ nhớ chương trình: Bộ nhớ lưu chương trình và tham số cho một module CPU hoạt động, một chương trình hoạt động được thực thi bằng việc đưa chương trình được lưu trong bộ nhớ chương trình đến bộ nhớ cache chương trình. Bộ nhớ cache: Một bộ nhớ cho chương trình hoạt động. Một chương trình hoạt động được thực thi bằng việc đưa chương trình được lưu trong bộ nhớ chương trình đến bộ nhớ cache chương trình.

8 Khoa ĐT CLC – ĐH SPKT TP.HCM do an RAM tiêu chuẩn: Một bộ nhớ dùng để sử dụng thanh ghi tệp, biến cục bộ, lấy mẫu truy dấu mà không cần thẻ nhớ. Sử dụng RAM tiêu chuẩn như là một thanh ghi tệp tạo khả năng truy nhập tốc độ cao như ghi dữ liệu. RAM tiêu chuẩn còn được sử dụng để lưu trữ cho module thu thập lịch sử lỗi. Standard ROM: Một bộ nhớ dùng để lưu trữ dữ liệu như các tham số và chương trình.

Thẻ nhớ (RAM): Dùng để lưu trữ trên biến cục bộ, gỡ lỗi dữ liệu, dữ liệu truy dấu SFC, và dữ liệu lịch sử lỗi với các tham số và chương trình. Thẻ nhớ (ROM): Card flash dùng để lưu trữ tham số, chương trình và thanh ghi tệp. Một card ATA lưu trữ các tham số, chương trình, và dữ liệu người dùng của bộ điều khiển khả trình (tệp bình thường). Giới thiệu về bộ điều khiển Q173HCPU 2.

Các chức năng của Q173H 2.1 Motion CPU 173H có thể sử dụng lên tới 32 trục Motion CPU 173H điều khiển được số trục lên tới 32 trục. Chuyển động tốc độ không đổi,điều khiển dao động tốc độ cao. Nhiều chức năng điều khiển chuyển động Một loạt các chức năng điều khiển chuyển động cần thiết cho bất kỳ hệ thống chuyển động nào đều được hỗ trợ: chuyển động đến một vị trí tùy ý, điều khiển nguồn cấp dữ liệu cố định, điều khiển tốc độ bằng nhau,… - Điều khiển độc lập từng trục có thể đạt được trong chế độ điều khiển tuyến tính (có thể thực hiện đồng thời trên bốn trục). Điều khiển như vậy có thể là điều khiển chuyển động độc lập bằng cách sử dụng một dữ liệu định vị duy nhất hoặc điều khiển chuyển động liên tục được kích hoạt bằng cách xử lý bội liên tục định vị dữ liệu.