Thiết Kế và Điều Khiển PLC cho Máy CNC

Tài liệu nghiên cứu Design and control plc for cnc machine processing, tổng hợp lý thuyết và thực hành, cung cấp kiến thức chuyên sâu về .

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

graduation project

2024

88
7
0

Phí lưu trữ

30 Point

Mục lục chi tiết

ACKNOWLEDGMENTS

1. CHAPTER 1: OVERVIEW OF THE TOPIC

1.1. Problem Statement

1.2. Research Objectives

1.3. Research Methodology

1.4. Research Subject

1.5. Research Content

2. CHAPTER 2: Theoretical Foundation

2.1. Introduction to CNC Machines

2.2. Structure and Operating Principles of CNC Machines

2.3. Applications of CNC Machines

2.4. CNC Coordinate System

2.5. Introduction to PLC

3. CHAPTER 3: DESIGN AND SYSTEM CONSTRUCTION

4. CHAPTER 4: Algorithms and Programs

5. CHAPTER 5: Conclusion and Development Directions

LIST OF FIGURES

LIST OF TABLES

Tóm tắt

I. Tổng quan về Thiết Kế và Điều Khiển PLC cho Máy CNC

Thiết kế và điều khiển PLC cho máy CNC là một lĩnh vực quan trọng trong công nghiệp hiện đại. Với sự phát triển của công nghệ 4.0, việc tích hợp PLC vào máy CNC giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất, nâng cao hiệu suất và chất lượng sản phẩm. Bài viết này sẽ cung cấp cái nhìn tổng quan về vai trò của PLC trong việc điều khiển máy CNC, từ đó giúp người đọc hiểu rõ hơn về tầm quan trọng của công nghệ này.

1.1. Khái niệm về Máy CNC và PLC

Máy CNC (Computer Numerical Control) là thiết bị được điều khiển bằng các lệnh số từ máy tính. PLC (Programmable Logic Controller) là thiết bị điện tử dùng để điều khiển các quy trình tự động trong công nghiệp. Sự kết hợp giữa hai công nghệ này mang lại nhiều lợi ích cho sản xuất.

1.2. Lợi ích của việc sử dụng PLC trong Máy CNC

Việc sử dụng PLC trong máy CNC giúp tăng cường độ chính xác, giảm thiểu thời gian sản xuất và tối ưu hóa quy trình làm việc. Điều này không chỉ nâng cao hiệu suất mà còn cải thiện chất lượng sản phẩm đầu ra.

II. Vấn đề và Thách thức trong Thiết Kế và Điều Khiển PLC

Mặc dù việc tích hợp PLC vào máy CNC mang lại nhiều lợi ích, nhưng cũng tồn tại nhiều thách thức. Việc lựa chọn mô hình máy CNC phù hợp với từng loại sản phẩm có thể tốn nhiều thời gian và công sức. Bên cạnh đó, việc lập trình PLC cũng đòi hỏi kiến thức chuyên môn cao.

2.1. Thách thức trong việc lựa chọn Máy CNC

Người dùng thường gặp khó khăn trong việc xác định mô hình máy CNC phù hợp với yêu cầu sản xuất. Điều này có thể dẫn đến việc lãng phí thời gian và tài nguyên.

2.2. Khó khăn trong lập trình PLC

Lập trình PLC yêu cầu người sử dụng phải có kiến thức vững về ngôn ngữ lập trình và các quy trình điều khiển. Điều này có thể gây khó khăn cho những người mới bắt đầu.

III. Phương pháp Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển PLC cho Máy CNC

Để thiết kế hệ thống điều khiển PLC cho máy CNC, cần thực hiện một số bước quan trọng. Việc lựa chọn thiết bị, lập trình và kiểm tra hệ thống là những yếu tố then chốt để đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả.

3.1. Lựa chọn thiết bị và linh kiện

Việc lựa chọn thiết bị như PLC, động cơ servo và các cảm biến là rất quan trọng. Các thiết bị này cần phải tương thích với nhau để đảm bảo hoạt động trơn tru.

3.2. Lập trình và kiểm tra hệ thống

Lập trình PLC cần phải được thực hiện cẩn thận, đảm bảo rằng các lệnh điều khiển được thực hiện chính xác. Sau khi lập trình, cần tiến hành kiểm tra để phát hiện và khắc phục lỗi.

IV. Ứng dụng Thực Tiễn của PLC trong Máy CNC

PLC được ứng dụng rộng rãi trong các máy CNC để thực hiện các quy trình sản xuất tự động. Việc sử dụng PLC giúp nâng cao hiệu suất và độ chính xác trong sản xuất.

4.1. Ứng dụng trong ngành cơ khí

Trong ngành cơ khí, PLC được sử dụng để điều khiển các quy trình gia công như khoan, phay và tiện. Điều này giúp tăng cường độ chính xác và giảm thiểu sai sót trong sản xuất.

4.2. Ứng dụng trong ngành chế biến gỗ

Máy CNC trong ngành chế biến gỗ sử dụng PLC để thực hiện các thao tác cắt, khắc và tạo hình sản phẩm gỗ. Điều này giúp tạo ra các sản phẩm tinh xảo và chất lượng cao.

V. Kết luận và Tương lai của Thiết Kế và Điều Khiển PLC cho Máy CNC

Thiết kế và điều khiển PLC cho máy CNC đang ngày càng trở nên quan trọng trong sản xuất công nghiệp. Tương lai của công nghệ này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều cải tiến và ứng dụng mới, giúp nâng cao hiệu quả sản xuất.

5.1. Xu hướng phát triển công nghệ PLC

Công nghệ PLC đang phát triển mạnh mẽ với nhiều tính năng mới, giúp cải thiện khả năng điều khiển và giám sát quy trình sản xuất.

5.2. Tác động của công nghệ 4.0 đến PLC

Công nghệ 4.0 đang thúc đẩy sự phát triển của PLC, giúp tích hợp các công nghệ mới như IoT và AI vào quy trình sản xuất, từ đó nâng cao hiệu quả và chất lượng sản phẩm.

10/07/2025
Design and control plc for cnc machine processing

Trích đoạn nội dung tài liệu

MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION GRADUATION THESIS ELECTRICAL AND ELECTRONICS ENGINEERING DESIGN AND CONTROL PLC FOR CNC MACHINE PROCESSING INSTRUCTOR: LE HOANG LAM STUDENT: HOANG TUAN ANH SKL013067 Ho Chi Minh City, June 2024 HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION FACULTY OF INTERNATIONAL EDUCATION - - - úû - - - GRADUATION PROJECT DESIGN AND CONTROL PLC FOR CNC MACHINE PROCESSING SUPERVISOR: LE HOANG LAM STUDENT’S NAME: STUDENT ID: HOANG TUAN ANH 19142063 MAJOR: ELECTRICAL AND ELECTRONICS ENGINEERING ACADEMIC YEAR: 2019 – 2023 THE SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM Independence – Freedom– Happiness -------- Ho Chi Minh City, June 20, 2024 GRADUATION PROJECT ASSIGNMENT Student name: Hoàng Tuấn Anh Student ID: 19142063 Student name: __________________________ Student ID: ___________________ Student name: __________________________ Student ID: ___________________ Major : ELECTRICAL AND ELECTRONICS Class: 19142CLA1 ENGINEERING Supervisor: Lê Hoàng Lâm Phone number: _________________ Date of assignment: 19/06/2024 Date of submission: 20/6/2024 1. Project title: Design and control PLC for CNC machine processing 2. Initial materials provided by supervisor: ___________________________________ 3. Content of the project: _________________________________________________ 4.

Final product: ________________________________________________________ CHAIR OF THE PROGRAM SUPERVISOR (Sign with full name) (Sign with full name) THE SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM Independence – Freedom– Happiness -------- SUPERVISOR’S EVALUATION SHEET Student name: Hoàng Tuấn Anh Student ID: 19142063 Student name:. Major: ELECTRICAL AND ELECTRONICS ENGINEERING Project title: Design and control PLC for CNC machine processing Supervisor: Lê Hoàng Lâm EVALUATION 1. Content of the project:. Approval for oral defense? (Approved or denied).

Ho Chi Minh City, June 20, 2024 SUPERVISOR THE SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM Independence – Freedom– Happiness -------- PRE-DEFENSE EVALUATION SHEET Student name: Hoàng Tuấn Anh Student ID: 19142063 Student name:. Major: ELECTRICAL AND ELECTRONICS ENGINEERING Project title: Design and control PLC for CNC machine processing Name of Examiner: Nguyễn Văn Thái EVALUATION 1. Content and workload of the project. Approval for oral defense? (Approved or denied) .) Ho Chi Minh City, June 27 ,2024 EXAMINER (Sign with full name) THE SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM Independence – Freedom– Happiness -------- EVALUATION SHEET OF DEFENSE COMMITTEE MEMBER Student name:.

Name of Defense Committee Member:. Content and workload of the project .) Ho Chi Minh City, June 30, 2024 COMMITTEE MEMBER (Sign with full name) ACKNOWLEDGMENTS To be able to complete the graduation project with the best results and mark an important milestone in 4 years of university study with the knowledge accumulated during the past university study. I have received the support and help of many agencies, organizations, and individuals. With deep affection, allow me to express our deep gratitude to all the individuals who have facilitated help in the process of studying and researching the thesis.

First of all, I would like to thank the lecturers of the FACULTY OF INTERNATIONAL EDUCATION at The University of Technology and Education for their respectful greetings, health wishes, and deep thanks. With the attention of teaching and the guidance of lecturers, I have been able to complete the project, the project: <Design and control PLC for CNC machine processing=. I would like to express our sincere thanks to Mr. Le Hoang Lam for accepting the idea of my topic and also for enthusiastically guiding and supervising our team during the implementation process of the topic and also supporting equipment so that I can make the project more complete.

Additionally, I would like to extend my deepest gratitude to my family, who have consistently provided encouragement and care throughout the process of preparing this graduation thesis. Their steadfast support has fueled my ongoing dedication to pursue excellence on my academic journey. Finally, I wish to acknowledge my seniors, classmates, and all individuals in the research community for their collaboration in sharing knowledge and experiences, which greatly assisted me in executing this project. Sincerely thanks! i ABSTRACT The project provides an overview of how CNC machines work.

It includes Mitsubishi devices such as Power Supply, PLC, inverter, input and output signals and various sensors. The purpose is to install and control the PLC to engrave on a flat surface and use the barcode to scan the pattern that is desired to be addressed. To accomplish this, it is necessary to create a control interface on the GOT2000 to monitor and control the program you want to execute. ii TABLES OF CONTENTS ACKNOWLEDGMENTS.

ii LIST OF FIGURES. vi LIST OF TABLES. ix CHAPTER 1: OVERVIEW OF THE TOPIC. 3 CHAPTER 2: Theoretical Foundation .1 Introduction to CNC Machines: .1 Concept of CNC Machines: .2 Structure and Operating Principles of CNC Machines: .3 Applications of CNC Machines: .4 Advantages of PLC .5 Disadvantages of PLC .1 Overview of Servo Motor .8 Variable Frequency Drive (VFD) .1 Overview of Variable Frequency Drive .2 Construction of Variable Frequency Drive .9 Interface between operator and PLC .2 Components of HMI construction .10 Handheld barcode reader .1 Overview of handheld barcode reader .2 Features of handheld barcode reader.

25 CHAPTER 3: DESIGN AND SYSTEM CONSTRUCTION. 40 CHAPTER 4: Algorithms and Programs .2 Model and Algorithm Description .1 CNC Machine Startup .4 CNC Drilling Program on Circular Path .5 Scale Analog Output Signal .3 GX Works2 Software: .4 MT Developer2 Software .5 DataMan Tool Setup Software .6 SolidWorks and SolidCam.7 HMI Screen Interface GT2708-VTBA. 63 CHAPTER 5: Conclusion and Development Directions .3 Upgrade machining model: .4 Equip cooling system: .5 Equip automatic tool change system: .6 Design protective devices: .7 Develop complex CNC sample machining using Motion CPU Q173CPUN:. 72 v LIST OF FIGURES Figure 2.1 XK7124 3-axis automatic tool changing CNC machine.2 CNC machine structure .3 CNC applications in precision mechanical engineering .4 CNC applications in shaping wood products .5 CNC letters for advertising signs .6 CNC mold casting .7 CNC PCB fabrication.8 Right-hand rule.9 Components of PLC Structure .10 Interface between Motion CPU and PLC CPU .11 Mitsubishi Servo Motor Series .12 The Mitsubishi encoder .15 Driver Servo MR J2S of Mitsubishi .16 Basic Configuration of SSCNET Network System .17 Mitsubishi Variable Frequency Drives .18 Mitsubishi HMI screen .19 Handheld barcode reader from Cognex .1 Design of Mitsubishi Modular Rail System .2 Diagram of control modes of the variable frequency drive .3 Analog mode diagram of the variable frequency drive .18 Setting parameters of the inverter .4 Circuit Breaker Distribution Wiring Diagram .5 Sensor Wiring Diagram .6 Wiring diagram for brake and inverter .7 Wiring diagram between Driver and servo motor .8 Device configuration in the Q173CPU(N) system .9 Wiring diagram connecting PLC and Servo Driver using SSCNET I network .10 CNC machine frame and X-axis table .12 Z-axis and spindle .13 Arrangement of components and wiring connections .1 Flowchart for CNC Machine Startup .2 Flowchart of Motion Program.3 Flowchart for CNC Pattern Selection using Barcode .4 Flowchart for Drilling Holes on a Circular Path .5 Coordinates of drilling holes on a circular path .6 CPU configuration in GX Works2 .7 Memory Area Setup in GX Works2 .8 Declare modules in the parameter .9 Choose CPU MT Developer2 .10 Setting up memory sharing between 2 CPUs .11 Device configuration in MT developers .12 Interface for connecting barcode reader with DataMan Setup .13 Types of barcode readers that can be recognized .14 Setting up communication configuration between barcode reader and HMI .15 Barcode data formatting .16 Selecting machining blank dimensions .17 Creating machining cut face .18 Creating machining cut face of logo .19 Configuring CNC machine in SolidCam .20 Choosing the origin point for CNC workpiece coordinates.21 Exporting G-code file.22 Uncleaned G-code from SolidCam .23 G-code interface in MT Developer2 .25 Main screen interface .27 Hole drilling interface on a circular path .28 Hole drilling interface on rectangular perimeter .29 G-code execution screen .30 1D barcode reading area from Barcode reader .1 CNC milling text .2 Custom drilling on circular/perimeter rectangle .3 Custom drilling on logo.

69 viii LIST OF TABLES Table 3.1 The technical specifications of CP32FM .2 Technical specifications of CB CP30-BA AC .3 The specifications of Base Q312B .4 The specifications of the Q61P power supply .5 Specifications of CPU Q02HCPU .6 Technical specifications of PLC Q173CPUN .7 Technical specifications of QX40 input module .8 Output Module Specifications of QY42P .9 Wiring diagram and output configuration of QY42P module.10 The specifications for the Analog module Q62DAN .11 The specifications for the HC-KFS13 .12 The specifications for the HC-KFS23 .13 The specifications for the HC-KFS13 .14 The specifications of the MR-J2S-10B .15 The specifications of the MR-J2S-20B .16 The technical specifications of the FR-E720-0.17 The technical specifications of the 24 VDC .18 Setting parameters of the inverter .20 HMI GT2708-VTBA. 39 ix GRADUATION THESIS SUPERVISOR LE HOANG LAM CHAPTER 1: OVERVIEW OF THE TOPIC 1.1 Problem Statement: In the current Industry 4.0 era, integrating technology into manufacturing and optimizing production time is essential for improving efficiency and product quality. CNC (Computer Numerical Control) machines are modern devices widely used in industries such as machine manufacturing, automation, and mold making. Controlling CNC machines requires high precision and the ability to perform multiple tasks simultaneously.

Hence, there is a demand for using PLC (Programmable Logic Controller) to control CNC machines effectively. Although CNC machines are advanced and widely applied in manufacturing industries, selecting the right CNC model for each product type often consumes significant time and effort for users. In this research project, I utilized the COGNEX barcode reader to process 1D barcode images. This reader swiftly and accurately decodes barcodes, maximizing efficiency in CNC model selection.

Based on these reasons, I chose the research topic "Design and Application of PLC in CNC Machine Control" to investigate and implement. The aim is to understand PLC, CNC machines, and how to efficiently integrate them. I also hope that the research results will contribute to the development and application of CNC technology in manufacturing, integrating advanced technologies to create intelligent and flexible production processes that save time and enhance product quality, thus positively impacting modern industrial production. 1 GRADUATION THESIS SUPERVISOR LE HOANG LAM 1.2 Research Objectives: The objective is to construct a CNC machine model focusing on integrating Motion CPU with CNC machines to control precise movements on axes, developing control software and interface to interact and communicate accurately with the Motion CPU as required.

Additionally, to research and apply barcode technology in selecting suitable product models to optimize production time and quality.3 Research Methodology: The research methodology includes: Collecting and studying relevant literature on CNC machines, especially aspects related to structure, operational principles, and practical applications. Studying specialized literature on PLC, particularly Mitsubishi PLC, and related devices like Servo Drivers and Servo Motors. These sources provide a theoretical foundation for control systems. Regular discussions with the advisor to receive guidance, feedback, and adjust the research direction to ensure correct implementation and achieve desired outcomes.

Recording and analyzing data from experiments to evaluate the effectiveness of the control system and compare results against technical standards and objectives.4 Research Subject: Hardware devices include: • Mitsubishi's Motion CPU and control expansion modules • Servo motors paired with ball screws • MR-J2S-10,20B servo driver • FR-E720-0.4K inverter • Q62DAN Analog Module for inverter control. 2 GRADUATION THESIS SUPERVISOR LE HOANG LAM • Languages and working interfaces: • G-code programming language, ladder logic • Working software includes: GX Work2, GT Designer 3, MT developer2, DataMan Tool.5 Research Content: Chapter 1: Overview of the Topic. Provides an overview of the research topic, problem statement, research objectives, methodology, thesis structure, research subjects, and scope. Chapter 2: Theoretical Foundation.

Covers the theoretical foundations including CNC machine concepts, structure and operational principles, PLC modules focusing on Mitsubishi PLC, servo motors, driver controls, kinematics calculations, and G-code programming language. Chapter 3: System Design and Construction. Details hardware implementation steps, device selection and installation, wiring diagrams, and algorithms. Chapter 4: Algorithms and Programs.

Explains steps to control CNC machines via Motion CPU to execute machining operations from G-code files and customize machining parameters as needed. Chapter 5: Conclusion and Future Directions.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Tài liệu "Thiết Kế và Điều Khiển PLC cho Máy CNC" cung cấp cái nhìn sâu sắc về việc ứng dụng công nghệ PLC (Programmable Logic Controller) trong thiết kế và điều khiển máy CNC (Computer Numerical Control). Nội dung chính của tài liệu bao gồm các nguyên lý hoạt động của PLC, cách thức lập trình và ứng dụng trong các quy trình sản xuất tự động hóa. Độc giả sẽ được trang bị kiến thức cần thiết để tối ưu hóa quy trình sản xuất, nâng cao hiệu suất và độ chính xác của máy CNC.

Ngoài ra, tài liệu còn mở ra cơ hội cho người đọc tìm hiểu thêm về các ứng dụng khác trong lĩnh vực tự động hóa. Bạn có thể tham khảo tài liệu "Luận văn tốt nghiệp hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc", nơi bạn sẽ khám phá cách phân loại sản phẩm trong tự động hóa. Bên cạnh đó, tài liệu "Đồ án tốt nghiệp xây dựng robot dập lửa thông minh sử dụng esp32" sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về việc ứng dụng công nghệ robot trong các tình huống khẩn cấp. Cuối cùng, tài liệu "Đồ án tốt nghiệp hệ thống phân loại sản phẩm sử dụng robot delta kết hợp xử lý ảnh" sẽ mang đến cho bạn cái nhìn về việc kết hợp robot và công nghệ xử lý ảnh trong sản xuất.

Những tài liệu này không chỉ mở rộng kiến thức của bạn về tự động hóa mà còn giúp bạn áp dụng những công nghệ tiên tiến vào thực tiễn.