Đang tải... (xem toàn văn)
(NB) Giáo trình Hệ thống sản xuất linh hoạt CIM với mục tiêu giúp các bạn có thể mô tả được, nguyên lý, cơ cấu hoạt động của hệ thống sản xuất có cấu trúc modul; Phân tích được nguyên lý vận hành của các modul cấp phôi, kiểm tra, gia công, vận hành, lắp ráp, phân loại và các cơ cấu chấp hành của các modul. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung giáo trình phần 1 dưới đây.
ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HÀ NỘI TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ VIỆT NAM - HÀN QUỐC THÀNH PHỐ HÀ NỘI TRỊNH THỊ HẠNH(Chủ biên) TẠ VĂN BẰNG – BÙI VĂN CƠNG GIÁO TRÌNH HỆ THỐNG SẢN XUẤT LINH HOẠT CIM Nghề: Cơ điện tử Trình độ: Cao đẳng (Lưu hành nội bộ) Hà Nội - Năm 2019 LỜI NÓI ĐẦU Trong chương trình đào tạo trường trung cấp nghề, cao đẳng nghề thực hành nghề giữ vị trí quan trọng: rèn luyện tay nghề cho học sinh Việc dạy thực hành đòi hỏi nhiều yếu tố: vật tư thiết bị đầy đủ đồng thời cần giáo trình nội bộ, mang tính khoa học đáp ứng với yêu cầu thực tế Nội dung giáo trình “Hệ thống sản xuất linh hoạt CIM” xây dựng sở kế thừa nội dung giảng dạy trường, kết hợp với nội dung nhằm đáp ứng yêu cầu nâng cao chất lượng đào tạo phục vụ nghiệp công nghiệp hóa, đại hóa đất nước, Giáo trình nội nhà giáo có nhiều kinh nghiệm nhiều năm làm công tác ngành đào tạo chuyên nghiệp Giáo trình biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, bổ sung nhiều kiến thức biên soạn theo quan điểm mở, nghĩa là, đề cập nội dung bản, cốt yếu để tùy theo tính chất ngành nghề đào tạo mà nhà trường tự điều chỉnh cho thích hợp khơng trái với quy định chương trình khung đào tạo cao đẳng nghề Tuy tác giả có nhiều cố gắng biên soạn, giáo trình chắn khơng tránh khỏi thiếu sót, mong nhận tham gia đóng góp ý kiến bạn đồng nghiệp chuyên gia kỹ thuật đầu ngành Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày … tháng … năm 2019 Chủ biên: Trịnh Thị Hạnh MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU MỤC LỤC GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN HỆ THỐNG SẢN XUẤT LINH HOẠT CIM Chương Tổng quan hệ thống sản xuất MPS 1.1 Giới thiệu cảm biến MPS 1.2 Giới thiệu cấu chấp hành MPS 1.3 Giới thiệu hệ thống điều khiển MPS 11 1.4 Giới thiệu phần mềm MPS 12 Chương 14 Cảm biến MPS 14 2.1 Giới thiệu loại cảm biến 14 2.2 Nguyên lý hoạt động cảm biến 17 2.3 Cách thức kết nối cảm biến 29 2.4 Thực hành với encorder 95 Chương 96 Các cấu chấp hành MPS 96 3.1 Giới thiệu cấu chấp hành 96 3.2 Hệ thống khí nén 97 3.3 Hệ thống thủy lực 110 3.4 Động DC 112 Chương 116 Hệ thống điều khiển giám sát MPS 116 Giới thiệu PLC 116 4.2 Giới thiệu WINCC 119 4.3 Kỹ thuật lập trình hệ thống giám sát WINCC 119 Chương 123 Các mô dun hệ thống MPS 123 5.1 Mô đun cấp phôi 123 5.2 Mô đun kiểm tra 124 5.3 Mô đun gia công 125 5.4 Mô đun vận hành 127 5.5 Mô đun robot 127 5.6 Mô đun lắp ráp 128 5.7 Mô đun Dập 129 5.8 Mô đun phân loại 130 Tài liệu tham khảo 132 GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN HỆ THỐNG SẢN XUẤT LINH HOẠT CIM Tên mô đun: Hệ thống sản xuất linh hoạt CIM Mã số mô đun: MĐ 42 Thời gian mô đun: 60 (LT: 16 giờ; TH/TT/TN/BT/TL: 44 giờ) I VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT CỦA MƠ ĐUN - Vị trí: Trước học mơ đun học sinh phải hồn thành: MH 07; MH 08; MH 10; MH 12, MH 13, MĐ 15 MH 16 MH 17, MĐ 18, MĐ 21, MĐ 22, MĐ 23, MĐ 24, MĐ 25, MĐ 26, MĐ 27, MĐ 28, MĐ 29, MĐ 30, MĐ 31, MĐ 32, MĐ 33, MĐ 34, MĐ 35 - Tính chất: Là mơ đun bắt buộc chương trình đào tạo nghề Cơ điện tử II MỤC TIÊU CỦA MÔ ĐUN - Mô tả được, nguyên lý, cấu hoạt động hệ thống sản xuất có cấu trúc modul - Phân tích nguyên lý vận hành modul cấp phôi, kiểm tra, gia công, vận hành, lắp ráp, phân loại cấu chấp hành modul - Thực cơng việc bảo trì, bảo dưỡng mô đun cấp phôi, kiểm tra, gia công ,vận hành, lắp ráp, phân loại cấu chấp hành modul - Chủ động, sáng tạo an tồn q trình học tập III NỘI DUNG MÔ ĐUN Nội dung tổng quát phân bổ thời gian Thời gian Số TT Tên mô đun Thực hành/thực Tổng Lý tập/thí số thuyết nghiệm/bài tập/thảo luận Tổng quan hệ thống sản xuất MPS 10 1.1 Giới thiệu cảm biến MPS Các cấu chấp hành MPS 4 14 Kiểm tra 1.2 Giới thiệu cấu chấp hành MPS 1.3 Giới thiệu hệ thống điều khiển MPS 1.4 Giới thiệu phần mềm MPS Kiểm tra Cảm biến MPS 2.1.Giới thiệu loại cảm biến 2.2.Nguyên lý hoạt động cảm biến 2.3.Cách thức kết nối cảm biến 3.1 Giới thiệu cấu chấp hành 3.2 Hệ thống khí nén 3.3 Hệ thống thủy lực 3.4 Động DC Hệ thống điều khiển 20 giám sát MPS 4.1.Giới thiệu PLC 4.2.Giới thiệu WINCC 4.3.Kỹ thuật lập trình hệ thống giám sát WINCC Các mô dun hệ thống 20 MPS 19 41 5.1 Mô đun cấp phôi 5.2 Mô đun kiểm tra 5.3 Mô đun gia công 5.4 Mô đun vận hành 5.5 Mô đun robot 5.6 Mô đun lắp ráp 5.7 Mô đun Dập 5.8 Mô đun phân loại Kiểm tra Cộng 60 16 Chương Tổng quan hệ thống sản xuất MPS 1.1 Giới thiệu cảm biến MPS Hệ thống MPS hệ thống cấu thành từ thiết bị, linh kiện đại bao gồm nhiều cấu khí, q trình hoạt động quen thuộc trình hoạt động sản xuất Khi tìm hiểu vận hành hệ thống giúp người vận hành (sinh viên thực tập với hệ thống) có nhìn tồn diện nâng cao hiểu biết trình sản xuất, khâu hoạt động hệ thống bao gồm : điệnkhí nén –điện tử -máy tính Đủ tri thức cần thiết để thiết kế hệ thống điều khiển tự đọng thực tế sản xuất cơng ty, xí nghiệp Sau thực hành với mơ hình người học có kiến thức sâu rộng việc điều khiển tích hợp hệ thống sau Các cảm biến đóng vai trị quan trọng lĩnh vực đo lường điều khiển Chúng cảm nhận đáp ứng theo kích thích thường đại lượng khơng điện, chuyển đổi đại lượng thành đại lượng điện truyền thông tin hệ thống đo lường điều khiển, giúp nhận dạng đánh giá điều khiển biến trạng thái đối tượng 1.2 Giới thiệu cấu chấp hành MPS Để tạo sản phẩm, trình sản xuất thực việc biến đổi vật chất, lượng thông tin từ dạng sang dạng khác Các trình bao gồm dạng sau: q trình (các chuyển động chính) q trình phụ (các chuyển động phụ) - Các q trình q trình trực tiếp làm thay đổi tính chất lý hóa, hình dáng hình học ban đầu phơi liệu để tạo sản phẩm yêu cầu - Các q trình phụ q trình khơng làm thay đổi trạng thái đối tượng, cần thiết kế cho q trình thực Đặc điểm: nâng cao suất lao động, số trường hợp không thay người (điều khiển, theo dõi ) Với q trình sản xuất cơng nghệ phức tạp mà số lượng thông số tham gia vào q trình lớn có giá trị thay đổi liên tục theo thời gian khả hồn thành nhiệm vụ người thợ thực nhiệm vụ điều khiển bị suy giảm 1.2.1 Tự động hóa sản xuất (Manufacturing Automation) Tự động hóa sản xuất hướng phát triển sản xuất chế tạo máy mà người giải phóng khơng từ lao động bắp mà cịn giải phóng từ trình điều khiển sản xuất Ở trách nhiệm người theo dõi trình sản xuất Con người thực việc chuẩn bị công nghệ cấp – tháo phôi theo chu kỳ cho máy (tùy thuộc vào mức độ tự động hóa) Như vậy, tự động hóa QTSX tổng hợp biện pháp sử dụng thiết kế trình sản xuất công nghệ mới, tiên tiến Trên sở q trình sản xuất cơng nghệ đó, tiến hành lập hệ thống thiết bị có suất cao, tự động thực q trình phụ cấu thiết bị tự động, mà không cần tham gia người Hình 1.1 Cấu trúc hệ thống tự động Hệ thống cảm biến: có chức tiếp nhận biến đổi thông tin loại, làm sở cho định điều khiển - Hệ thống điều khiển: có chức đưa định điều khiển trình tác động tương ứng tới cấu điều khiển sở thông tin nhận từ hệ thống cảm biến - Hệ thống phản hồi: có chức theo dõi thơng tin, so sánh tín hiệu nhận từ hệ thống cảm biến điều khiển để tiến hành tín hiệu bù tương ứng QTSX khí gồm: chuẩn bị sản xuất → tạo phôi → gia công → lắp ráp Hầu hết thiết bị tham gia vào q trình như: cấp phơi, gá đặt, định hướng chi tiết, vận chuyển, gia công, lắp ráp kiểm tra Có thể tự động hóa số toàn bộ, từ đơn giản đến phức tạp Thực tế QTSX thường thực theo phương pháp tự động hóa phần Tự động hóa phần tự động hóa số ngun cơng riêng biệt q trình, ngun cơng cịn lại thực máy vạn bán tự động thơng thường Nó kết hợp lao động khí hóa với tự động hóa ứng dụng nơi mà tham gia trực tiếp người thực (nguy hiểm người) công việc nặng nhọc đơn điệu Bảng 1.1: Các giai đoạn phát triển tự động hóa q trình sản xuất Các giai đoạn Đặc điểm Ví dụ Xuất Cơ khí hóa Thay lao động bắp người máy Động máy tiện, băng tải 1775 Tự động hóa phần Thay công việc điều khiển thiết bị công nhân máy NC, CNC, MRP 1956-1960 Tự động hóa mức độ cao Sản xuất tự động tích hợp có tính đến mơi trường thành phần riêng biệt FMS,CAD/CAM 1970-1975 Sản xuất tích hợp Trên sở tự động hóa với trợ giúp hệ thống máy tính để thực QTSX tích hợp CIM, nhà máy tương lai 1985-1990 1.2.2 Tính linh hoạt hệ thống sản xuất Tính linh hoạt hệ thống sản xuất mức độ khả thích ứng với chế tạo nhiều loại sản phẩm khác chách nối tiếp song song Mức độ linh hoạt ML hệ thống xác định theo công thức sau: Trong đó: Ld – tính linh hoạt đạt Ly – tính linh hoạt yêu cầu Nếu ML = u cầu tính linh hoạt hồn tồn thỏa mãn Khi ML > hệ thống sản xuất có thừa tính linh hoạt, có nghĩa nhiệm vụ cụ thể tính linh hoạt sử dụng khơng hết Nếu ML < không phải tất cả sản phẩm chế tạo điều kiện tối ưu có số sản phẩm chế tạo Giá thành để tạo tính linh hoạt hệ thống sản xuất phụ thuộc vào hai yếu tố: yếu tố kỹ thuật yếu tố tổ chức - Yếu tố kỹ thuật: bao gồm công suất hệ thống, vùng tốc độ lượng chạy dao, số lượng đầu mang dụng cụ cắt dụng cụ phụ, cấu vận chuyển kho chứa, thiết bị điều khiển, dung lượng ổ tích phơi, ổ tích dụng cụ đồ gá, mức độ tiêu chuẩn hóa bề mặt kích thước thiết bị cơng nghệ kỹ thuật, khả lập trình mức độ thích ứng thiết bị điều khiển -Yếu tố tổ chức: bao gồm chu kỳ (thời gian) chế tạo sản phẩm, chủng loại sản phẩm, chu kỳ thay đổi sản phẩm, độ ổn định hệ thống sản xuất Tính linh hoạt hợp lý cho phép giảm chi phí chế tạo sản phẩm thời gian dài Tính linh hoạt chừng mực xác định hình thể hệ thống sản xuất, xác định cơng nghệ, tổ chức điều khiển chức nó, đồng thời tính linh hoạt ảnh hưởng lớn đến chi phí chế tạo sản phẩm 1.2.3 Tự động hóa sản xuất linh hoạt Tự động hóa sản xuất linh hoạt dùng sản xuất loạt vừa nhỏ (sản lượng ít, chủng loại nhiều), dựa cơng nghệ nhóm cơng nghệ điển hình với sử dụng máy CNC, môđun sản xuất linh hoạt, hệ thống khoa chứa vận chuyển tự động tổ hợp thiết bị với điều khiển máy Lập bảng vật tư thiết bị TT Thiết bị - Vật tư Thông số kỹ thuật Số lượng Máy sóng 20MHz, hai tia 1máy/3nhóm Đồng hồ vạn V-A-OM 1chiếc/ nhóm Mỏ hàn điện Xung chiếc/nhóm Các nguồn AC,DC ; 0÷220v bộ/2 nhóm Bộ thực hành cảm biến trọng Kèm theo tài liệu lượng bộ/nhóm Thiết bị hiển thị LED 1thiết bị/nhóm Thiết bị, dụng cụ vật tư lắp đặt Kèm theo thiết bị bộ/nhóm Quy trình thực Thực hành lắp mạch thí nghiệm cảm biến trọng lượng Đặc tính kỹ thuật moduel cảm biến trọng lượng: Nguồn cấp : đến 10VDC Kết cấu nhôm khối Dải đo tối đa cho phép: 60kg Cấp bảo vệ IP65 Cảm biến trọng lượng Cảm biến trọng lượng Loadcell Cảm biến trọng lượng 81 Nguồn cấp: 100 – 240VAC 50/60Hz Phương pháp hiển thị: LED Dải đo: -19999 – 99999 Quá trình lấy mẫu: 20ms (50 lần /s) Thời gian phản hồi đầu so sánh: tối đa 100ms Đồng hồ hiển thị trọng lượng Cấp bảo vệ: phần vỏ phía sau: IP20, đầu nối IP00 Nguyên lý hoạt động module thực hành: Cảm biến hoạt động dựa nguyên lý cầu điện trở Khi cấp nguồn cho cầu cảm biến trạng thái bình thường điện áp đầu cầu Sau cảm biến bị kéo, nén… làm biến dạng giá trị điện trở cảm biến thay đổi làm cân cầu, đầu cảm biến có điện áp, điện áp tỷ lệ với lực làm biến dạng cảm biến Màn hình hiển thị Nguồn cấp : 100 đến 240VAC 50-60Hz Phương thức hiển thị: LED Thời gian phản hồi đầu so sánh : tối đa 100ms Màn hình hiển thị Bước 1: Kết nối với cảm biến theo sơ đồ hình 3.36 82 Sơ đồ kết nối E+ : chân cấp nguồn 10VDC E- : cấp cấp nguồn 0V S+ : chân kết nối với đồng hồ hiển thị S- : chân kết nối Bước 2: Kết nối hộp cảm biến với đồng hồ hiển thị trọng lượng Bước 3: Cấp nguồn cho hệ thống Khi đặt vật lên cảm biến, cảm biến load cell phát hiện, xác định khối lượng vật, đưa tín hiệu hiển thị đồng hồ Các bước kết nối tín hiệu: TT Thực Kết nối nguồn MĐ nguồn Module hiển thị L A1 N A2 Kết nối tín hiệu cảm biến Bước 4: Cài đặt hiển thị cho đồng hồ 83 MĐ cảm biến B5 E+ B6 E- E3 S+ E6 S- Cài đặt hiển thị đồng hồ Khi hiển thị chế độ đo, ấn giữ phím Level 3s để truy cập vào thông số đặt IN-TA: chọn dải tín hiệu đầu vào cảm biến (xem bảng) Fre: đặt tần số nguồn điện cấp InP.A1: Giá trị đo điểm đo đầu tiên, thường đỉểm hệ thống dSP.A1: giá trị hiển thị ứng với giá trị đo InP.A1 InP.A2: Giá trị đo điểm đo số 2, giá trị cách đặt khối lượng chuẩn lên cảm biến dSP.A2: giá trị hiển thị ứng với giá trị đo InP.A2 dP: Đặt số sau dấu phẩy Bảng dải hoạt động cảm biến Kiểu đầu vào Tham số cài đặt Dải hoạt động Chân kết nối A A LC 0.00 – 199.99mV E2 – E6 B b LC 0.000 – 19.999mV E3 – E6 C C LC ±100.00 mV E4 – E6 D d LC ±199.99 mV E5 – E6 Kiểm tra, đánh giá Mục tiêu Kiến thức Kỹ Nội dung Điểm chuẩn Nắm vững nguyên lý làm việc cảm biến Thực hành lắp đặt theo quy trình vận hành Đo ghi lại giá trị dòng, áp, dạng xung.( tín hiệu cảm biến, mạch thực hành) Thái độ Nghiêm túc trình làm việc, thực tốt vệ sinh cơng nghiệp Hồn thiện báo cáo thực hành 84 2.3.8 Cảm biến đo vận tốc vịng quay góc quay Đo vận tốc vòng quay phương pháp analog Cảm biến đo vận tốc vịng quay góc quay quan trọng q trình đảm bảo an tồn theo dõi hoạt động máy móc, thiết bị, động Máy phát điện chiều Roto máy phát điện chiều quay từ trường nam châm vĩnh cửu, điện áp cực máy phát tỉ lệ với tốc độ quay Cực tính điện áp đầu xác định chiều quay Roto lõi thép gồm nhiều lớp ghép lại có rãnh quấn dây, trục roto gắn với trục đối tượng đo Trên roto quấn hay nhiều cuộn dây Khi roto quay, điện tự cảm sinh cuộn dây tỷ lệ với vận tốc vòng quay, máy phát tốc độ nối trục với phanh hãm điện từ trục với động tốc độ quay tốc độ quay động cơ, tốc độ tỉ lệ với điện áp máy phát tốc độ Nếu điểm nối với cuộn dây đảo cực chuyển mạch điện trở không, điện đầu tỷ lệ với vận tốc vòng quay, giá trị điện áp âm hay dương phụ thuộc vào chiều quay EP = - N0 = - nN0 2 (4.1) Trong : N tổng số dây roto ω vận tốc góc roto n vịng quay giây Φ0 từ thông xuất phát từ cực nam châm xuyên qua cuộn dây Sức điện động lấy qua chổi than tiếp xúc với vành góp Ứng dụng đo tốc độ quay động cơ, máy phát điện có dải đo từ vài trăm ÷ 3000v/f Các phần tử cấu tạo bản tốc độ kế dịng chiều hình 4.1 85 Tốc độ kế xoay chiều có ưu điểm khơng có cổ góp điện chổi than nên có tuổi thọ bền hơn, khơng có tăng, giảm điện áp chổi than Xong nhược điểm mạch điện phức tạp hơn, để xác định biên độ cần phải chỉnh lưu lọc tín hiệu Máy phát đồng bộ: loại máy phát điện xoay chiều cỡ nhỏ (hình 4.2), rơto máy phát gắn đồng trục với thiết bị cần đo tốc độ, rôto nam châm nhiều nam châm nhỏ, stato gồm cuộn dây cảm ứng quấn lõi thép Khi roto quay, tín hiệu điện áp xoay chiều có tần số tỷ lệ với tốc độ quay f= a.n 60 (4.2) a – Số đôi cực; n – Tốc độ quay; f – Tần số Sơ đồ cấu tạo máy phát tốc xoay chiều Tín hiệu điện áp phần cảm, pha pha, nơi cung cấp suất điện động hình sin có biên độ tỉ lệ với tốc độ quay rôto e = E0 sinΩt ; E0 = K1 , Ω = K2 (4.3) Trong đó: E0: Suất điện động cảm ứng roto K1 K2 thông số đặc trưng cho máy phát Ở đầu điện áp chỉnh lưu thành điện áp chiều, điện áp không phụ thuộc vào chiều quay hiệu suất lọc giảm tần số thấp, tốc độ quay xác định cách đo tần số sức điện động Phương pháp quan trọng khoảng cách đo lớn, tín hiệu từ máy phát đồng truyền xa suy giảm tín hiệu đường khơng ảnh hưởng đến độ xác phép đo (vì đo tần số) 86 Cấu tạo máy phát tốc không đồng Máy phát không đồng bộ: Cấu tạo máy phát không đồng tương tự động không đồng (hình 4.3) Roto hình trụ kim loại mỏng quay với vận tốc cần đo, khối lượng qn tính khơng đáng kể, stato làm thép từ tính, có đặt cuộn dây bố trí hình vẽ 4.4, cuộn thứ cuộn kích từ, cung cấp điện áp định mức có biên độ tần số khơng đổi = Ve Cos t (4.4) Trong đó: : điện áp định mức Ve: biên độ điện áp ωe: tần số ổn định Sơ đồ cấu tạo máy phát khơng đồng 1) Cuộn kích; 2) Rơto; Cuộn dây thứ cuộn dây đo, đầu cuộn dây xuất sức điện động có biên độ tỉ lệ với vận tốc góc cần đo 3) Cuộn đo = cos ( t + φ ) = k ω (ω t +φ ) (4.5) Trong đó: Em: suất điện động cuộn dây Ve: biên độ điện áp Do = kωV = ω (4.6) Mà k số phụ thuộc vào cấu trúc máy; Φ độ lệch pha; Em xác định ω Đo vận tốc vòng quay phương pháp quang điện từ Cảm biến đo tốc độ quay hay cịn gọi máy đo gia tốc góc thiết bị có tín hiệu đầu tỷ lệ với tốc độ góc quay Ứng dụng cảm biến 87 sử dụng điều khiển tốc độ động sử dụng hệ thống điều khiển vị trí nhằm nâng cao hiệu suất chúng Dùng cảm biến quang tốc độ với đĩa mã hóa để đo tốc độ vịng quay: Là phần tử cảm biến tốc độ quay dùng cảm biến quang với đĩa mã hoá Tốc độ quay xác định theo nguyên lý hai phương pháp bản xác định vị trí dịch chuyển: thông qua số xung đếm ứng với chuyển vị bản cảm biến Nguồn sáng lắp đặt cho ánh sáng liên tục tập trung xuyên qua đĩa, phận thu nhận ánh sáng lắp đặt mặt cịn lại đĩa cho nhận ánh sáng Cảm biến quang đo tốc độ với đĩa mã hoá: a) Nguyên lý cảm biến; b) Nguyên lý photo-transistor Hình 4.5 sử dụng cảm biến quang: đĩa mã hoá đặt nguồn phát tia hồng ngoại (diode quang LED) đầu thu (photo-transizor) Tốc độ quay n xác định theo biểu thức: n 60 N N 0Tn [vịng/phút] (4.7) Trong đó: Tn - chu kỳ điều chỉnh tốc độ = chu kỳ đếm xung, [s]; N - số xung vòng quay = độ phân giải cảm biến; N – số xung đếm khoảng thời gian Tn Để xác định chiều quay, cần sử dụng cảm biến kép (hai đĩa mã hoá, hai LED hai photo-transistors Khuyết điểm: cần nhiều lỗ để nâng cao độ xác nên dễ làm hư hỏng đĩa quay Đo tốc độ sử dụng cảm biến vị trí Tốc độ thay đổi vị trí nó, mối liên hệ tốc độ góc vị trí dịch chuyển công thức: = = (4.8) 88 Trong đó: : Tốc độ : Sự thay đổi tốc độ góc : Khoảng thời gian tương ứng với thay đổi tốc độ góc θ1, θ2: Tương ứng với vị trí góc t1, t2 : Các thời điểm tương ứng với vị trí góc θ1, θ2 Mạch đếm khoảng thời gian hai rãnh (xác định tốc độ góc từ encorder xung) Đo tốc độ sử thực cách từ cảm biến: sử dụng chiết áp xác định thời gian rãnh đĩa quay Tốc độ chậm khoảng cách thời gian dài Nguyên lý làm việc sơ đồ mạch trên: Tín hiệu từ encoder V1 sử dụng làm tín hiệu vào đồng hồ đo thời gian (Timer), V kích xung ngắn để tạo xung V1' , xung V1' có phần âm dùng để xóa đếm Khi V1' trở lên cao (loại bỏ xung xóa), xung nhịp tốc độ cao đếm đếm Khi xung kích rãnh hình thành, liệu đếm chuyển đến chốt (Latch) sau đếm xóa thực q trình lặp lại Bộ điều khiển đọc liệu đếm từ chốt liệu, giá trị đếm tỷ nghịch với tốc độ góc Khi tốc độ chậm số đếm lớn, điều có nghĩa tốc độ đếm thấp, đếm đếm tràn bắt đầu đếm lại từ đầu Như vậy, đĩa dừng hồn tồn cuối đếm tràn Để giải vấn đề này, mạch điện đặc biệt sử dụng xung kích thích khác, đếm đầy, xung kích thích dùng để nạp tất cả bit Encoder quay quang Encoder quay quang đưa thông tin vị trí trực tiếp dạng số, cần chuyển đổi tương tự - số 89 Encoder quay quang gồm đĩa xẻ rãnh gắn vào trục, nguồn phát sáng tế bào quang điện (photocell) bố trí thẳng hàng cho chùm sáng qua rãnh đĩa quay Góc trục quay suy từ đầu quay tế bào quang điện Encoder tuyệt đối quang (Asolute Optical Encoder) Encoder tuyệt đối quang sử dụng đĩa mã hóa theo rãnh đồng tâm (hình 4.7) Mỗi tia sáng riêng biệt chiếu đến rãnh tế bào quang điện Mỗi tế bào quang điện đưa bít cho đầu số Encoder hình 4.8 có đầu bit với bit LSB nằm Đĩa chia thành 3600 22.50 Muốn độ phân giải cao 16 vùng nên độ phân giải đĩa 16 cần phải chọn đĩa có nhiều rãnh 3600 1.40 / trạng thái Ví dụ: rãnh có 256 trạng thái, độ phân giải: 256 10 rãnh tương ứng 1024 trạng thái, độ phân giải: 3600 0.350 / trạng thái 1024 Ưu điểm loại đầu dạng số, giống chiết áp, ln đưa giá trị góc tuyệt đối Điều ngược với encoder xung đưa giá trị tương đối Nhược điểm: giá thành cao yêu cầu nhiều tế bào quang điện việc bố trí chúng phải xác 90 Trong q trình sử dụng, encoder tuyệt đối quang không chỉnh định vị trí xác đưa liệu hồn tồn sai lệch Ví dụ: Khi chuyển trạng thái từ 0111 sang trạng thái 1000, cảm biến khơng đặt xác theo đường thẳng trạng thái B1 bị lệch khỏi hàng chuyển trạng thái từ sang Encoder tuyệt đối quang sử dụng mã hóa nhị phân trực tiếp trước cảm biến khác Điều dẫn đến giá trị cảm biến đưa 0101 giá trị đưa nhận thông tin sai góc đo Encoder tuyệt đối quang sử dụng mã Grey Sử dụng loại thay cho encoder tuyệt đối quang sử dụng mã nhị phân nhằm tránh xảy tình trạng lỗi trên, bit thay đổi hai vùng, tế bào quang điện bị lệch khỏi hàng đầu chuyển trạng thái sớm muộn, giá trị sai số không lớn giá trị LSB sử dụng mã Mạch điện cầu xoay chiều hình 4.15 91 Encoder tuyệt đối quang Mạch điện dùng cảm biến từ Mạch xử lý tín hiệu khối rời có cấu thị cho phép cài đặt dạng tín hiệu tuyến tính tín hiệu điều khiển hình 4.16 Cảm biến từ xử lý tín hiệu Ứng dụng cảm biến điện từ trường Cảm biến điện từ trường dùng để đo dịch chuyển nhỏ khoảng vài mm, đo độ lệch tâm cấu cam, đo độ dày mỏng kim loại Sau số ví dụ ứng dụng cảm biến từ Ví dụ 1: đo độ dày mỏng kim loại Dùng cảm biến từ đo độ dày thép Ví dụ 2: Dùng cảm biến từ đo độ cao đinh ốc Ví dụ 3: Dùng cảm biến từ đo độ lệch tâm cấu cam dùng cảm biến từ đo độ lệch tâm cấu cam 92 Bảng vật tư thiết bị thực hành TT Thiết bị - Vật tư- Dụng cụ Thông số kỹ thuật Số lượng Máy sóng 20MHz, hai tia 1máy/3nhóm Đồng hồ vạn V-A-OM 1chiếc/ nhóm Mỏ hàn điện Xung chiếc/nhóm Các nguồn AC,DC ; 0÷220v bộ/2 nhóm Encoder tương đối/ tuyệt đối bộ/2nhóm Máy đo tốc độ góc H7ER 1bộ/3nhóm Động pha, pha Các linh kiện điện tử R, C Thiết bị, dụng cụ vật tư lắp đặt 200x400, mạch in 1bộ/3nhóm bảng/nhóm Quy trình thực Thực hành cảm biến đo góc, cảm biến đo vịng quay động không đồng ba pha dùng Encoder tương đối/ tuyệt đối Mục đích: khảo sát encoder đo tốc độ động Thiết bị: encoder E6A2 – CW3C, máy đo tốc độ góc H7ER, động cơ, thiết bị cần thiết khác Lắp đặt encoder Tháo encoder dùng bulong ốc vít có ren dụng cụ đặc biệt: 1- Bulông giữ nắp encoder 2- Bulông để giữ encoder 3- Đai ốc giữ cố định encoder vào đế -Đế đỡ 5- Đai ốc ren 93 6-Bulơng có mũ -Encoder Bulơng có ren Lắp đặt encoder Nới lỏng bulông số giữ cố định encoder với đế Kéo encoder khỏi trục động cách nới nỏng bulông số Kéo chốt ghép nối với encorder, kéo encoder đặt xuống Tháo đai ốc số bulông số Thực hành với máy phát tốc chiều Bước 1: Ghi nhận thông số kỹ thuật thiết bị (điện áp, độ phân giải, đặc tính ) vào bảng sau: Số TT Nội dung Đánh giá Encoder Cấu tạo Nguyên lý hoạt động Thông số kỹ thuật Sơ đồ ghép nối Cảm biến quang điện Cấu tạo Nguyên lý hoạt động Sơ đồ ghép nối Kỹ Chọn loại cảm biến cần đo Kết nối với mạch đo Hiệu chuẩn cảm biến Đếm số vòng quay động số sản phẩm Bước 2: thực kết nối với động cần đo tốc độ theo sơ đồ (mạch lực mạch điều khiển) Sơ đồ đấu nối dây 94 Bước 3: Kiểm tra trực quan theo sơ đồ mạch đồng hồ đo Bước 4: Vận hành ghi thông số đo vào bản Báo cáo thực hành 2.4 Thực hành với encorder Quan sát giá trị thay đổi tốc độ động Bước 1: Kết nối Encorder với động sơ đồ hình 4.21 Sơ đồ kết nối Bước 2: Vận hành hệ thống, thay đổi tốc độ động chiết áp, quan sát giá trị đo module hiển thị tốc độ Bước 3: Ghi thông số đo vào bản Báo cáo thực hành IV Kiểm tra, đánh giá Mục tiêu Kiến thức Nội dung - Hiểu nguyên lý làm việc encoder, thơng số kỹ thuật bản - Trình bầy nguyên lý mạch điện thực hành theo sơ đồ nguyên lý Điểm Kỹ - Lắp đặt mạch điện quy trình, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, thời gian; - Thao tác mạch điện trình tự Thái độ Nghiêm túc trình làm việc, thực nội quy an toàn vệ sinh cơng nghiệp Hồn thiện báo cáo thực hành 95 ... 13 0 Tài liệu tham khảo 13 2 GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN HỆ THỐNG SẢN XUẤT LINH HOẠT CIM Tên mô đun: Hệ thống sản xuất linh hoạt CIM Mã số mô đun: MĐ 42 Thời gian mô đun: 60 (LT: 16 giờ;... GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN HỆ THỐNG SẢN XUẤT LINH HOẠT CIM Chương Tổng quan hệ thống sản xuất MPS 1. 1 Giới thiệu cảm biến MPS 1. 2 Giới thiệu cấu chấp hành... Tổng quan hệ thống sản xuất MPS 10 1. 1 Giới thiệu cảm biến MPS Các cấu chấp hành MPS 4 14 Kiểm tra 1. 2 Giới thiệu cấu chấp hành MPS 1. 3 Giới thiệu hệ thống điều khiển MPS 1. 4 Giới thiệu phần mềm