Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong xu thế tự động hóa công nghiệp hiện đại, các hệ thống điều khiển chuyển động đa trục đòi hỏi độ chính xác cao, tốc độ phản hồi nhanh và khả năng đồng bộ chặt chẽ. Động cơ AC Servo là giải pháp truyền động phổ biến nhờ khả năng kiểm soát vị trí, vận tốc và mô-men xoắn với độ ổn định cao. Tuy nhiên, việc điều khiển đồng thời nhiều trục servo trong các bài toán chuyển động phức tạp (như nội suy đường thẳng, nội suy cung tròn trong không gian) đặt ra yêu cầu khắt khe về băng thông xử lý, tính đồng thời và khả năng kháng nhiễu của đường truyền tín hiệu. Các phương pháp phát xung truyền thống bộc lộ nhiều hạn chế về số lượng dây dẫn và suy giảm tín hiệu ở khoảng cách xa.

Khóa luận tốt nghiệp ngành Công nghệ Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa với đề tài "Thi công mô hình nội suy 3 trục AC Servo ứng dụng mạng SSCNET III vẽ logo" do sinh viên Nguyễn Thành Đạt thực hiện dưới sự hướng dẫn của ThS. Nguyễn Tử Đức tập trung giải quyết bài toán ứng dụng mạng truyền thông cáp quang tốc độ cao chuyên dụng SSCNET III vào hệ thống điều khiển chuyển động 3 trục độc lập.

Mục tiêu tổng quan: Thi công và điều khiển hệ thống nội suy 3 trục AC Servo ứng dụng mạng truyền thông SSCNET III nhằm thực hiện tác vụ vẽ logo tự động trên bề mặt tấm kính thủy tinh, đảm bảo các tiêu chí: tốc độ xử lý nhanh, độ trễ thấp, truyền thông ổn định và sai số vị trí tối thiểu.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể:

  1. Xây dựng mô hình 3D phần cứng cơ khí trên phần mềm SolidWorks.
  2. Thiết kế toàn bộ sơ đồ nguyên lý mạch động lực và mạch điều khiển trên phần mềm AutoCAD Electrical.
  3. Lựa chọn thiết bị, gia công cơ khí và lắp ráp hoàn chỉnh hệ thống cơ khí 3 trục vít me cùng tủ điện điều khiển công nghiệp.
  4. Tìm hiểu cấu trúc giao thức, đặc tính kỹ thuật và phương thức truyền thông của mạng SSCNET III.
  5. Lập trình điều khiển chương trình dạng Ladder trên bộ điều khiển lập trình PLC Mitsubishi dòng Q và thiết kế giao diện vận hành, giám sát HMI Delta.
  6. Vận hành thực nghiệm, kiểm tra khả năng nội suy đường thẳng, cung tròn, kiểm chứng độ chính xác vị trí và độ ổn định của hệ thống khi vẽ logo thực tế.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống điều khiển vị trí và nội suy chuyển động 3 trục sử dụng động cơ AC Servo Mitsubishi kết nối thông qua giao thức mạng truyền thông SSCNET III.
  • Phạm vi không gian và kết cấu: Mô hình cơ điện thực nghiệm có kích thước vật lý 130 cm (dài) × 60 cm (rộng) × 82 cm (cao), thực hiện vẽ quỹ đạo trên mặt phẳng kính phẳng thông qua cơ cấu đầu bút gắn trục Z.
  • Phạm vi công nghệ: Nền tảng điều khiển tập trung trên PLC dòng Q (Mitsubishi), module định vị chuyên dụng QD75MH4, màn hình HMI Delta DOP-B07E415 và các bộ phần mềm hỗ trợ chuyên dụng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và công nghệ ứng dụng

Khóa luận xây dựng trên nền tảng lý thuyết điều khiển số máy công cụ (CNC) 3 trục và hệ truyền động servo vòng kín (closed-loop control system). Hệ thống CNC 3 trục vận hành dựa trên việc chuyển đổi chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến dọc theo ba trục tọa độ Descartes X, Y, Z thông qua cơ cấu trục vít me đai ốc bi.

Động cơ AC Servo vận hành theo nguyên lý đồng bộ nam châm vĩnh cửu kết hợp bộ giải mã xung vòng quay (optical encoder) gắn tại đuôi trục, liên tục phản hồi vị trí và vận tốc về driver nhằm hiệu chỉnh sai lệch thông qua thuật toán điều chế độ rộng xung (PWM). Để khắc phục nhược điểm của phương pháp điều khiển phát xung rời rạc, tác giả áp dụng chuẩn mạng công nghiệp SSCNET III (Servo System Controller Network III) do Mitsubishi Electric phát triển.

Tiêu chí kỹ thuật Phương pháp phát xung rời rạc (PWM) Mạng truyền thông SSCNET III
Môi trường truyền dẫn Dây cáp đồng truyền tín hiệu xung Cáp quang chuyên dụng (Optical Fiber)
Tốc độ truyền dữ liệu Phụ thuộc tần số phát xung tối đa của PLC 50 Mbps đồng bộ
Khả năng kháng nhiễu Dễ bị ảnh hưởng bởi nhiễu điện từ công nghiệp Kháng nhiễu điện từ tuyệt đối
Cấu trúc đấu nối Phức tạp, nhiều dây I/O cho từng trục riêng biệt Đấu nối chuỗi nối tiếp qua dây quang gọn gàng
Cự ly truyền dẫn Bị hạn chế khoảng cách ngắn để tránh mất xung Lên đến 100 m giữa 2 trạm, tổng chiều dài 3,2 km
Khả năng nội suy Khó đồng bộ nhiều trục, giới hạn thuật toán Hỗ trợ nội suy tuyến tính, cung tròn đa trục đồng thời

Hệ thống định vị Servo Mitsubishi gồm ba thành phần liên kết chặt chẽ:

  1. Thành phần phát lệnh: Module định vị QD75MH4 nhận lệnh từ CPU PLC và tính toán quỹ đạo nội suy.
  2. Thành phần điều khiển: Bộ khuếch đại (Servo Driver) xử lý tín hiệu quang, cấp nguồn điện áp biến thiên cho động cơ và phân tích tín hiệu phản hồi.
  3. Thành phần dẫn động: Động cơ AC Servo tích hợp encoder tạo lực mô-men dẫn động tải cơ khí.

Phương pháp nghiên cứu

  • Phương pháp thiết kế mô phỏng: Ứng dụng phần mềm SolidWorks để tính toán kích thước, kiểm tra xung đột cơ khí và mô phỏng vị trí lắp ghép các trục vít me; ứng dụng AutoCAD Electrical thiết kế sơ đồ đấu nối nguyên lý và phân bổ mạch cấp nguồn, mạch tín hiệu.
  • Phương pháp cấu hình và cài đặt thông số: Sử dụng phần mềm GX Works2 thiết lập cấu hình trạm mạng, gán vùng nhớ đệm (Buffer Memory) và tham số điều khiển nội suy cho module QD75MH4; dùng phần mềm MR Configurator2 phục vụ nhận diện driver, dò tìm thông số và giám sát trạng thái servo.
  • Phương pháp thực nghiệm kiểm chứng: Chạy thử nghiệm thực tế theo từng chế độ: điều khiển chạy từng bước bằng tay (JOG), chạy về điểm gốc máy (OPR), chạy theo vị trí đặt tuyệt đối (ABS), vị trí tương đối (INC), chạy kiểm tra nội suy cung tròn và chạy thực thi chuỗi lệnh vẽ logo hoàn chỉnh.

Thiết kế và triển khai

Hệ thống được thiết kế theo cấu trúc mô-đun hóa với sự tách biệt rõ ràng giữa kết cấu khung dẫn động cơ khí và tủ điều khiển trung tâm.

Kiến trúc phần cứng và cơ khí

Kết cấu cơ khí 3 trục được bố trí theo dạng dàn cầu trục Cartesian, đặt trên bệ đỡ bằng tấm gỗ lớn chống rung lắc:

  • Trục Y (dọc): Bắt cố định trực tiếp xuống đế gỗ thông qua hệ bu-lông định vị.
  • Trục X (ngang): Lắp vuông góc trên bàn trượt của trục Y thông qua tấm gá nhôm định hình gia công chính xác có kích thước $200 \times 100 \times 10\text{ mm}$.
  • Trục Z (thẳng đứng): Gắn trực tiếp lên cụm trượt của trục X qua tấm gá nhôm kích thước $100 \times 100 \times 10\text{ mm}$. Cụm trục Z tích hợp cơ cấu giảm chấn đàn hồi kẹp bút lông, giúp đầu bút tiếp xúc êm ái lên bề mặt tấm kính thủy tinh mà không gây nứt vỡ khi thay đổi cao độ.
  • Cơ cấu truyền động: Sử dụng ba cụm trục vít me đai ốc bi, chuyển đổi chuyển động quay từ 3 động cơ AC Servo Mitsubishi công suất 100 W (gồm dòng tiêu chuẩn HF-KP13 và dòng có phanh từ HF-KP13B cho trục thẳng đứng để chống trôi tự do khi ngắt điện).

Cấu hình hệ thống điện và thiết bị điều khiển

Tủ điện điều khiển bố trí độc lập ở phía bên trái bàn máy, sử dụng các thiết bị công nghiệp tiêu chuẩn:

  • Bộ điều khiển lập trình: PLC Mitsubishi Q-Series bao gồm đế gắn (base unit), CPU tính toán, module nguồn cấp, module ngõ vào số QX41 (nhận tín hiệu nút nhấn, cảm biến quang), module ngõ ra transistor QY42P (kích hoạt relay trung gian và đèn báo).
  • Module định vị: QD75MH4 hỗ trợ quản lý 4 trục thông qua 1 cổng quang SSCNET III tốc độ cao.
  • Cảm biến hành trình: Cảm biến quang khe chữ U Omron EE-SX674A bố trí tại vị trí giới hạn và vị trí chuẩn gốc (Home/OPR) của từng trục.
  • Thiết bị phụ trợ: Nguồn tổ ong Meanwell 24V DC cung cấp nguồn điều khiển, rơ-le trung gian Omron 8 chân (MY2N 24V) và 14 chân (MY4N 24V), nút dừng khẩn cấp (Emergency Stop), nút ấn công nghiệp và đèn báo pha.
  • Giao diện người - máy (HMI): Màn hình cảm ứng Delta DOP-B07E415 (kích thước 7 inch) kết nối truyền thông trực tiếp với CPU PLC Q qua cổng RS-232/RS-485 để thao tác và hiển thị dữ liệu tọa độ thời gian thực.
Nhóm thiết bị Tên thiết bị / Mã hiệu Thông số kỹ thuật chính Chức năng trong hệ thống
Bộ xử lý trung tâm PLC Mitsubishi Q Series Cấu trúc đa CPU, bus tốc độ cao Xử lý logic toàn bộ quy trình vận hành
Khối định vị Mitsubishi QD75MH4 4 trục, giao tiếp SSCNET III Phát lệnh tọa độ, nội suy tuyến tính/cung tròn
Động cơ truyền động AC Servo HF-KP13 / 13B Công suất 100W, có phanh (trục Z) Dẫn động chính xác 3 trục vít me X, Y, Z
Khối vào/ra số Module QX41 / QY42P Ngõ vào DC 24V, ngõ ra Sink Thu thập cảm biến và xuất lệnh điều khiển
Cảm biến gốc/giới hạn Omron EE-SX674A Cảm biến quang khe dạng móng ngựa Xác định gốc tọa độ OPR và giới hạn biên
Giao diện HMI Delta DOP-B07E415 Kích thước 7 inch, màn hình màu TFT Vận hành bằng tay, dạy điểm, chọn chế độ vẽ
Nguồn & Khí cụ Nguồn tổ ong 24V, MY2N, MY4N 24V DC, tiếp điểm đóng cắt công nghiệp Cấp nguồn và cách ly điều khiển an toàn

Thiết kế phần mềm và cấu hình thông số

Chương trình phần mềm được tổ chức bài bản trên hai nền tảng:

  1. Cấu hình tham số QD75MH4 (GX Works2):
    • Cài đặt tham số cơ bản (Basic parameters 1 & 2): Thiết lập đơn vị điều khiển (pulse, mm, inch, degree), số xung trên mỗi vòng quay động cơ và lượng dịch chuyển tương ứng của trục vít me.
    • Cài đặt tham số chi tiết (Detailed parameters 1 & 2): Giới hạn phần mềm (Software stroke limit), tốc độ chạy cực đại, gia tốc và giảm tốc.
    • Cài đặt tham số về gốc (OPR basic & detailed parameters): Lựa chọn phương pháp tìm gốc (Near-point dog method), tốc độ về gốc ban đầu và tốc độ tiếp cận điểm chuẩn.
    • Phân bổ dữ liệu định vị (Positioning Axis Data): Sử dụng các bảng mã lệnh điều khiển nội suy mã Hex (mã nội suy đường thẳng 2 trục, nội suy cung tròn 2 trục với bán kính R hoặc tâm phụ, nội suy 3 trục).
  2. Giao diện HMI (DOPSoft): Thiết kế hệ thống phân cấp gồm 6 trang màn hình chuyên biệt:
    • Màn hình chính (Main Screen) hiển thị trạng thái tổng thể hệ sinh thái thiết bị.
    • Màn hình đăng nhập bảo mật phân quyền vận hành.
    • Màn hình Menu lựa chọn các phân hệ chức năng.
    • Màn hình vận hành thủ công (JOG) kết hợp chức năng dạy điểm (Teaching Data).
    • Màn hình cấu hình chạy nội suy 3 trục tự do ("3-AXIS INTERPOLATION").
    • Màn hình chạy nội suy cung tròn kết hợp tiếp tuyến ("RUN ARCRGT") và màn hình tự động thực thi vẽ logo SPKT hoàn chỉnh ("RUN LOGO").

Nội dung chính theo từng chương

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Chương này tập trung trình bày tính cấp thiết của việc tự động hóa quá trình gia công và vẽ biên dạng hình học phức tạp. Tác giả nêu rõ mục tiêu tổng quan, chi tiết 5 mục tiêu cụ thể từ khâu dựng hình 3D, thi công điện, cấu hình mạng SSCNET III đến lập trình vận hành thực tế. Phạm vi nghiên cứu được khoanh vùng trong hệ thống nội suy 3 trục sử dụng PLC dòng Q, HMI Delta và thi công cơ khí trên diện tích làm việc cụ thể. Đồng thời, chương 1 phác thảo tiến độ nghiên cứu gồm các mốc thời gian từ tháng 08/2025 đến tháng 01/2026.

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Chương 2 cung cấp hệ thống lý thuyết nền tảng về máy công cụ CNC 3 trục: định nghĩa, lịch sử hình thành từ phòng thí nghiệm Servomechanism (Viện MIT), cấu trúc cơ khí (bộ thay dao tự động ATC, trục chính, khung gang đúc, vitme đai ốc bi, giá đỡ dao chuẩn BT/CV) và cấu trúc điều khiển (hệ hở và hệ kín). Tiếp đó, chương phân tích sâu cấu tạo động cơ AC Servo (Stator, Rotor nam châm vĩnh cửu, Encoder), nguyên lý driver và so sánh phương pháp điều khiển xung PWM với điều khiển qua mạng truyền thông. Trọng tâm của chương là phân tích giao thức SSCNET III cáp quang (tốc độ 50 Mbps, cự ly 3,2 km) cùng cấu trúc hệ thống định vị Servo Mitsubishi, kết hợp khảo sát các dòng PLC công nghiệp phổ biến (Mitsubishi Q Series, Siemens S7-1200, Delta DVP).

CHƯƠNG 3: THI CÔNG PHẦN CỨNG

Chương 3 thuyết minh toàn bộ quá trình hiện thực hóa thiết bị cơ điện. Tác giả đặt ra yêu cầu thiết kế khắt khe về độ cứng vững, khử rung cơ khí và an toàn đấu nối điện. Trình tự thiết kế trên SolidWorks được mô tả chi tiết qua 5 bước: tạo bệ gỗ, gá trục Y, liên kết trục X qua nhôm gia công lỗ $200 \times 100 \times 10\text{ mm}$, lắp trục Z qua nhôm $100 \times 100 \times 10\text{ mm}$ và tích hợp mặt kính cùng tủ điện. Các thiết bị được phân tích lý do lựa chọn gồm PLC Q-Series, module QX41, QY42P, QD75MH4, cảm biến EE-SX674A, động cơ HF-KP13/13B, màn hình DOP-B07E415 và các relay bảo vệ. Phần cuối chương trình bày các bản vẽ mạch điện (mạch động lực, mạch định vị servo, mạch cảm biến, mạch I/O) thiết kế bằng AutoCAD Electrical và các bước thi công thực tế tủ điện, luồn dây xích nhựa dẫn hướng.

CHƯƠNG 4: GIÁM SÁT VÀ VẬN HÀNH HỆ THỐNG

Nội dung chương 4 tập trung vào phần mềm điều khiển. Tác giả phân tích quy trình hoạt động, xây dựng lưu đồ thuật toán tổng thể, lưu đồ chế độ chạy JOG và lưu đồ định vị điểm tuyệt đối/tương đối (ABS/INC). Chương tài liệu hóa chi tiết các bước thiết lập tham số cho module QD75MH4 qua phần mềm GX Works2: phân cổng ngõ vào/ra, tra cứu địa chỉ thanh ghi bộ nhớ đệm (Buffer Memory), cấu hình bảng dữ liệu vị trí với hệ thống mã Hex cho nội suy 1 trục, 2 trục đường thẳng, 2 trục cung tròn và 3 trục không gian. Phần sau của chương mô tả chi tiết đồ họa và địa chỉ tag liên kết của 6 giao diện màn hình HMI Delta thiết kế trên phần mềm DOPSoft.

CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM

Chương 5 công bố các dữ liệu thực nghiệm ghi nhận sau quá trình chế tạo và nạp chương trình điều khiển. Tác giả đánh giá kết quả qua 4 thử nghiệm điển hình:

  1. Độ chính xác di chuyển điểm - điểm (PTP) theo tọa độ thiết lập.
  2. Quỹ đạo nội suy 2 trục vẽ đường tròn trên bề mặt kính, kiểm tra độ tròn và độ khép kín của biên dạng.
  3. Khả năng phối hợp đồng thời 3 trục vẽ các đường cong uốn lượn bất kỳ kết hợp hạ/nâng bút tự động.
  4. Quá trình vận hành liên tục vẽ logo SPKT hoàn chỉnh trên tấm kính phẳng, xác nhận sự đồng bộ giữa hệ thống cơ khí, bộ điều khiển và mạng truyền thông cáp quang.

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

Chương 6 đúc kết những thành tựu đạt được của đề tài đối với cả phần cứng (kết cấu cơ khí vững chắc, tủ điện đúng tiêu chuẩn kỹ thuật) và phần mềm (lập trình chuyển động mượt mà, giao diện HMI trực quan). Song song đó, tác giả thẳng thắn chỉ ra các giới hạn kỹ thuật còn tồn tại trên mô hình thử nghiệm và đề xuất các phương hướng nâng cấp, phát triển hệ thống cho các giai đoạn tiếp theo.

Kết quả và đóng góp

Kết quả kỹ thuật đạt được

  • Chế tạo hoàn chỉnh một mô hình cơ điện 3 trục vít me có kích thước chuẩn $130 \times 60 \times 82\text{ cm}$, hoạt động ổn định trên bệ đế gỗ, có tủ điện điều khiển công nghiệp tích hợp chuyên nghiệp.
  • Khai thác thành công mạng truyền thông cáp quang SSCNET III với tốc độ 50 Mbps để đồng bộ 3 trục AC Servo (HF-KP13 và HF-KP13B) thông qua module điều khiển chuyển động QD75MH4 của dòng PLC Mitsubishi Q-Series.
  • Làm chủ phương pháp cấu hình bộ nhớ đệm (Buffer Memory) và bảng mã Hex trong PLC để thực thi linh hoạt các chế độ nội suy: chạy từng bước (JOG), chạy điểm ABS/INC, nội suy đường thẳng, nội suy đường tròn 2 trục và nội suy 3 trục không gian.
  • Thiết kế hệ thống giám sát HMI Delta 7 inch đa màn hình, cho phép người dùng đăng nhập bảo mật, dạy điểm trực tiếp trên màn hình và giám sát tọa độ trục theo thời gian thực.
  • Kiểm nghiệm thành công trên phôi kính thực tế: vẽ chính xác các đường nét biên dạng hình học tròn, elip, đường cong bất kỳ và vẽ thành công biểu trưng logo SPKT với độ sắc nét cao, cơ cấu giảm chấn bút lông hoạt động êm ái, không làm hư hại bề mặt phôi.

Đóng góp về mặt học thuật và thực tiễn

  • Đồ án đã chuyển hóa thành công lý thuyết điều khiển chuyển động đa trục phức tạp thành một mô hình thực nghiệm trực quan, có tính ứng dụng cao trong giảng dạy và nghiên cứu chuyên sâu về mạng truyền thông servo cáp quang.
  • Cung cấp đầy đủ quy trình tài liệu hóa từ khâu thiết kế CAD 3D (SolidWorks), thiết kế điện công nghiệp (AutoCAD Electrical), cấu hình tham số driver (MR Configurator2), lập trình điều khiển (GX Works2) đến thiết kế giao diện HMI (DOPSoft), tạo nguồn tài liệu tham khảo đồng bộ cho sinh viên chuyên ngành tự động hóa.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế được ghi nhận

  • Cơ cấu khung cơ khí sử dụng bệ đỡ bằng gỗ kết hợp tấm gá nhôm, tuy giảm tải trọng và chi phí chế tạo nhưng độ cứng vững và khả năng triệt tiêu rung động ở tốc độ nội suy cao chưa đạt đến mức độ hoàn hảo như các bệ máy đúc công nghiệp.
  • Đầu công tác hiện tại chỉ giới hạn ở cơ cấu mang bút lông vẽ trên kính phẳng, áp lực tiếp xúc phụ thuộc vào cơ cấu lò xo giảm chấn cơ học đơn giản, chưa tích hợp cảm biến lực để kiểm soát tải trọng đầu vẽ một cách chủ động.
  • Dữ liệu tọa độ logo và các hình vẽ phức tạp vẫn phải nhập thủ công hoặc lập trình từng tập điểm nội suy trên bảng dữ liệu Positioning Data của PLC, chưa có phần mềm biên dịch tự động trực tiếp từ file đồ họa vector (như DXF hay G-code) sang mã lệnh PLC.

Hướng nghiên cứu và phát triển tiếp

  • Nâng cấp kết cấu cơ khí sang khung nhôm định hình chịu lực hoặc thép hàn để tăng độ cứng vững và tăng vận tốc dịch chuyển tối đa của các trục.
  • Tích hợp thêm đầu cắt khắc nhẹ (spindle công suất nhỏ hoặc đầu cắt laser diode) để nâng cao tính đa năng của thiết bị ngoài chức năng vẽ biểu trưng.
  • Nghiên cứu xây dựng mô-đun phần mềm trên máy tính có khả năng đọc bản vẽ CAD (định dạng .dxf, .g-code), tự động phân tích đường chạy dao và truyền dữ liệu tọa độ xuống PLC thông qua giao thức Ethernet hoặc truyền thông công nghiệp.

Giá trị tham khảo

Tài liệu khóa luận có giá trị thực tiễn và tính tham khảo cao đối với các đối tượng cụ thể:

  • Sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa, Cơ điện tử, Kỹ thuật Điện: Là tài liệu hướng dẫn kỹ thuật chi tiết về cấu hình phần cứng dòng PLC Mitsubishi Q-Series, phương pháp làm chủ module chuyển động QD75MH4 và giao thức cáp quang SSCNET III – một nội dung chuyên sâu thường thiếu tài liệu tiếng Việt hệ thống.
  • Kỹ sư thiết kế máy và hệ thống tích hợp: Cung cấp phương pháp thiết kế phối hợp đa phần mềm (SolidWorks, AutoCAD Electrical, GX Works2, DOPSoft), các bảng phân bổ ngõ vào/ra (I/O assignment), bảng tra cứu mã lệnh Hex nội suy và sơ đồ mạch động lực, mạch điều khiển thực tế đạt chuẩn công nghiệp.
  • Phần đáng tham khảo nhất trong văn bản: Toàn bộ nội dung Chương 3 (sơ đồ nguyên lý đấu nối mạch điều khiển servo) và Chương 4 (hệ thống thông số cấu hình Buffer Memory, cấu trúc bảng tham số Parameter 1, 2, OPR và mã lệnh Hex nội suy đa trục).

Câu hỏi thường gặp

1. Hệ thống sử dụng phương thức truyền thông nào giữa bộ điều khiển và các bộ khuếch đại AC Servo?
Hệ thống sử dụng mạng truyền thông chuyên dụng SSCNET III do Mitsubishi Electric phát triển, sử dụng môi trường cáp quang với tốc độ truyền dẫn đạt 50 Mbps, giúp loại bỏ triệt để hiện tượng nhiễu điện từ và hỗ trợ truyền tín hiệu đồng bộ giữa module định vị QD75MH4 và các servo driver.

2. Kích thước tổng thể và các phần mềm được sử dụng để thiết kế, thi công mô hình là gì?
Mô hình có kích thước thực tế là dài 130 cm, rộng 60 cm và cao 82 cm. Quá trình thực hiện đề tài sử dụng 5 phần mềm chuyên dụng: SolidWorks (thiết kế cơ khí 3D), AutoCAD Electrical (thiết kế mạch điện), GX Works2 (lập trình PLC dòng Q), MR Configurator2 (cài đặt và kiểm tra Driver Servo) và DOPSoft (thiết kế giao diện HMI Delta).

3. Trục Z được thiết kế đặc thù như thế nào để đảm bảo an toàn khi vẽ trên bề mặt kính thủy tinh?
Trục Z được trang bị cơ cấu giảm chấn đàn hồi tích hợp đầu kẹp bút lông. Cơ cấu giảm chấn này giúp triệt tiêu phản lực khi đầu bút hạ xuống tiếp xúc với mặt kính phẳng, chống nứt vỡ bề mặt làm việc và bù trừ sai lệch độ phẳng cơ học trong quá trình nội suy chuyển động.

4. Cấu hình phần cứng PLC và module định vị cụ thể của hệ thống gồm những thiết bị nào?
Hệ thống sử dụng bộ điều khiển PLC Mitsubishi dòng Q gồm CPU điều khiển trung tâm, module 32 ngõ vào DC QX41, module ngõ ra transistor QY42P và module định vị vị trí 4 trục chuyên dụng QD75MH4 kết nối mạng SSCNET III.

5. Hệ thống đã thực hiện thành công những phép thử nghiệm thực tế nào?
Hệ thống đã thực nghiệm thành công 4 nội dung: chạy định vị điểm - điểm (PTP) theo phương pháp tuyệt đối/tương đối; chạy nội suy 2 trục vẽ đường tròn khép kín; chạy nội suy 3 trục các đường cong uốn lượn bất kỳ; và chạy tự động hoàn thiện việc vẽ biểu trưng logo SPKT trên bề mặt tấm kính thủy tinh.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Nguyễn Thành Đạt đã hoàn thành trọn vẹn mục tiêu nghiên cứu thông qua việc thiết kế, chế tạo và vận hành thành công mô hình nội suy 3 trục AC Servo ứng dụng mạng truyền thông cáp quang tốc độ cao SSCNET III. Đề tài thể hiện tính chuẩn xác trong việc tích hợp đồng bộ các thiết bị công nghiệp cao cấp như PLC Mitsubishi Q-Series, module QD75MH4, động cơ servo HF-KP và màn hình cảm ứng HMI Delta. Kết quả thực nghiệm vẽ thành công logo SPKT trên phôi kính chứng minh tính ổn định của giải thuật điều khiển chuyển động và độ tin cậy của cấu trúc cơ điện đã thi công. Công trình là tài liệu tham khảo có giá trị cao về mặt kỹ thuật cho sinh viên và kỹ sư trong lĩnh vực điều khiển chuyển động và tự động hóa công nghiệp.