BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ, THI CÔNG MÁY CNC PHAY MẠCH IN Ngành Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa Giảng viên hướng dẫn ThS Huỳnh Phát Huy Sinh viên thực hiện MSSV Lớp Nguyễn Tuấn Vũ 1711050034 17DTDA1 Lý Lập Chiêu 1711050001 17DTDA1 Đỗ Trung Hiếu 1711050007 17DTDA1 TP Hồ Chí Minh, 9 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ, THI CÔNG MÁY CNC PHAY MẠCH IN Ngành Kỹ thuật điều khiển.
Tính c ầ n thi ế t, ứ ng d ụ ng c ủa đề tài
1.1.1 Tính c ần thiết của đề tài Đề tài máy CNC phay mạch in sẽ giúp giảm thiểu khối lượng công việc trong quá trình làm mạch in, giúp người làm mạch hạn chế tiếp xúc với các hóa chất rửa mạch in Áp dụng quá trình tựđộng hóa vào việc làm mạch in, tăng năng suất và chất lượng quá trình sản xuất mạch in
1.1.2 Ứng dụng của đề tài
Thiết kế và chế tạo một mạch in từđơn giản đến phức tạp.
Ph ạ m vi gi ớ i h ạ n c ủa đề tài
Do hạn chế về cơ sở vật chất, trang thiết bị và thời gian chuẩn bị, nhóm quyết định tập trung vào việc thiết kế bộ điều khiển cho một máy CNC có sẵn Bộ điều khiển này sẽ cho phép máy thực hiện phay một hoặc hai loại mạch in cố định.
Do hạn chế về kinh phí, nhóm không thể tận dụng đầy đủ các tính năng hiện đại của máy CNC, như hệ thống thay dao, hệ thống làm mát và hệ thống thoát phôi.
Bố cục và thời gian thực hiện
Bảng 1.1 Bố cục và thời gian thực hiện
Nội dung Số tuần thực hiện
Chương 1: Giới thiệu tổng quan vềđề tài
- Tính cần thiết, ứng dụng của đề tài
- Phạm vi giới hạn của đề tài
1 - Khảo sát thực tế sản phẩm
- Phỏng vấn, tham khảo ý kiến
- Chọn lọc nguồn thông tin, bài viết tin cậy
Thảo luận với giáo viên để lựa chọn đề tài tốt nghiệp phù hợp là rất quan trọng, nhằm đảm bảo nội dung đáp ứng yêu cầu của đồ án, đồng thời có tính khả thi trong khoảng thời gian và nguồn lực tài chính hiện có.
Gi ớ i thi ệ u công ngh ệ CNC
CNC (Điều khiển số bằng máy tính) là hệ thống máy tiện cơ khí được điều khiển thông qua máy tính, phát triển tại phòng thí nghiệm Servomechanism của MIT vào cuối thập niên 1940 và đầu 1950 Thuật ngữ này đề cập đến việc sử dụng máy tính để điều khiển các máy móc nhằm sản xuất lặp đi lặp lại các bộ phận kim loại hoặc vật liệu khác phức tạp, thông qua các chương trình viết bằng ký hiệu chuyên biệt theo tiêu chuẩn EIA – 274 – D, thường được gọi là mã CNC.
G Điều khiển sốNC (Numerical Control) là phương pháp điều khiển hoạt động của máy công cụ một cách chính xác dựa vào một chuỗi các mã lệnh bao gồm các ký tự số, chữ cái và các ký hiệu mà bộđiều khiển máy (Machine Control Unit – MCU) có thể hiểu được
Hình 2.1 Cấu tạo hệ thống điều khiển số NC
Gi ớ i thi ệ u công ngh ệ phay m ạ ch in
Phay mạch in là quy trình loại bỏ đồng thừa trên bảng mạch PCB, tạo ra các miếng đệm và dây dẫn đồng theo mẫu trong sơ đồ kỹ thuật số Quá trình này không chỉ tạo ra phần mạch in mà còn hình thành lớp cách điện giữa các dây dẫn, đảm bảo hiệu suất hoạt động của bảng mạch.
Chất lượng bảng mạch trong phương pháp phay phụ thuộc vào độ chính xác của hệ thống phay, bao gồm khả năng kiểm soát, độ sắc nét, nguồn cấp dữ liệu và tốc độ quay của thiết bị.
Chất lượng mạch in phụ thuộc vào độ chính xác của quy trình quang hóa và chất lượng hóa chất sử dụng, đặc biệt khi so sánh với phương pháp làm mạch in thủ công bằng hóa chất.
Việc sử dụng công nghệ phay mạch in mang lại nhiều lợi thế trong việc tạo mẫu và sản xuất mạch PCB chuyên dụng Quá trình phay mạch hoàn thành nhanh chóng và không cần xử lý ướt Nếu máy CNC có khả năng thay dao tự động, nó có thể thực hiện cả hai công đoạn phay mạch và khoan lỗ trong quy trình làm mạch in.
Công nghệ phay mạch in là giải pháp lý tưởng cho các mạch yêu cầu khoan nhiều lỗ và định hình chính xác Sử dụng máy CNC giúp đảm bảo đường đi dây của mạch in tuân thủ chính xác biên dạng thiết kế, đồng thời giảm thiểu lỗi về tỷ lệ và biên dạng dây đồng không đều do quá trình tẩy đồng.
Các s ả n ph ẩ m máy CNC phay 3 tr ụ c hi ệ n nay
Hình 2.2 Máy CNC 3 trục CNC - 1220 - 3
Trên thị trường hiện nay, có nhiều loại máy CNC phay 3 trục từ các hãng nổi tiếng như Fanuc và Mitsubishi Những máy này được thiết kế để phay các biên dạng phức tạp và được ứng dụng rộng rãi trong các ngành sản xuất.
Máy phay CNC 3 trục có cấu tạo chung tương tự nhau, bao gồm ba trục X, Y và Z, trong đó trục X là trục dọc, Y là trục ngang và Z đại diện cho độ sâu Khi dụng cụ cắt hoạt động trên mặt phẳng XYZ, phôi vẫn giữ nguyên vị trí Máy phay 3 trục sử dụng hệ tọa độ không gian, với chiều dương của trục Z chạy từ chi tiết cần phay đến dụng cụ gia công, trong khi hai trục XY được xác định theo quy tắc bàn tay phải Cấu tạo cơ bản của máy phay CNC 3 trục bao gồm các thành phần chính.
- Trục chính chuyển động tịnh tiến theo trục Z theo phương thẳng đứng
- Bàn máy có mang bộ đồ gá để lắp phôi, có khả năng chuyển động tịnh tiến theo hai trục X, Y nằm phía dưới trục chính
- Hệđiều khiển CNC và giao diện hiển thị
- Bộ phận chứa dụng cụ cắt
- Cơ cấu thay dao phay
2.3.2 C ấu tạo hệ điều khiển
Bộđiều khiển có hai nhóm cơ bản:
Bảng vận hành CNC bao gồm các công tắc xoay, bộ chuyển đổi hai trạng thái và nút nhấn với nhiều tính năng quan trọng như công tắc On/Off, khởi động thực thi chương trình, dừng khẩn cấp, tạm dừng máy và vượt quá tốc độ trục chính cho phép.
Màn hình hiển thị, bàn phím và nút xoay
- Màn hình hiển thịcho phép người dùng quan sát trạng thái điều khiển bao gồm vị trí dao hiện hành, các tham số, quỹđạo dao cắt,…
Bàn phím là thiết bị chính để nhập lệnh điều khiển, cho phép người dùng xóa, chỉnh sửa các chương trình hiện có và bổ sung thêm các chương trình mới.
Việc sử dụng bàn phím cho phép không chỉ điều khiển chuyển động của các trục máy mà còn điều khiển tốc độ trục chính và lượng ăn dao.
Nút xoay là một thành phần quan trọng trên máy CNC, giúp người dùng dễ dàng xác lập và điều khiển các trục máy Bằng cách sử dụng nút xoay, người vận hành có thể chọn và dịch chuyển một trục cụ thể thông qua hệ thống điều khiển, nâng cao hiệu quả và độ chính xác trong quá trình gia công.
Manual Pulse Generator (MPG – bộ tạo xung bằng tay) Liên quan đến nút xoay là công tác Axis Select (thường ở trên bảng vận hành và nút xoay)
2.3.3 Ứng dụng của máy phay CNC
Máy phay CNC đang ngày càng trở nên phổ biến trong cả nhà xưởng nhỏ lẫn các nhà máy quy mô lớn nhờ vào nhiều ưu điểm vượt trội So với máy phay truyền thống, máy phay CNC với hệ thống điều khiển số và lập trình thông minh mang lại tốc độ gia công nhanh hơn, độ chính xác cao hơn, cùng với tính thẩm mỹ và độ tinh vi của sản phẩm cũng được cải thiện đáng kể.
Máy phay CNC 3 trục từ các thương hiệu nổi tiếng trên thị trường thường có giá thành cao, khiến các doanh nghiệp và nhà xưởng gia công cơ khí phải cân nhắc kỹ lưỡng trước khi đầu tư vào máy CNC để phục vụ cho quá trình sản xuất.
PHƯƠNG PHÁP GIẢ I QUY ẾT ĐỀ TÀI
Gi ả i pháp th ự c hi ệ n
Do ảnh hưởng của dịch Covid-19, nhóm đã quyết định sử dụng khung máy lắp ráp sẵn ISEL MPK.3 Sau đó, nhóm tiến hành gia công 3 miếng pad để gắn 3 động cơ AC servo lên khung máy này.
Sử dụng bộđiều khiển PLC thông qua 2 phần mềm lập trình là GX Works3 và MT Developer2 để tiến hành viết chương trình điều khiển 3 động cơ servo.
Toàn bộ giao diện điều khiển máy CNC phay mạch in sẽ được thực hiện trên màn hình HMI
Do hạn chế về phần mềm hỗ trợ, nhóm quyết định chỉ phay 1 hoặc 2 mạch in cố định, nhưng vẫn đảm bảo chất lượng và yếu tố chuyên môn cho đồ án tốt nghiệp.
Nh ữ ng yêu c ầ u c ủ a h ệ th ố ng
Khung máy cơ khí là thành phần thiết yếu giúp tăng cường độ vững chắc cho máy CNC, đóng vai trò trong việc tạo hình sản phẩm và kết nối các chi tiết máy để hình thành một bộ máy hoàn chỉnh Do đó, khung máy cần có kết cấu chắc chắn, độ cứng cao và khả năng chịu lực tốt, nhằm đáp ứng tối đa các nhiệm vụ được giao.
Hệ thống 3 trục của máy CNC hoạt động ổn định, chắc chắn, không rung lắc tránh ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm phay
Nguồn điện chính cho mô hình là nguồn xoay chiều 220V, cung cấp năng lượng cho bộ điều khiển PLC, động cơ servo, màn hình HMI và củ đục CNC Thiết kế hệ thống điện được thực hiện gọn gàng, hợp lý và an toàn, với tủ điện được bố trí ngăn nắp, thuận tiện cho việc vận hành, bảo trì và sửa chữa khi cần thiết.
3.2.3 Ph ần giao diện HMI
Màn hình giao diện hiển thị thông tin về đồ án tốt nghiệp và chế độ đăng nhập, cho phép người vận hành thực hiện các thao tác như đổi mật khẩu hoặc tạo tài khoản mới Màn hình chính cung cấp các chế độ vận hành như chạy Jog, trở về Home, phay mạch, khoan lỗ và cắt mạch Thiết kế của màn hình HMI không chỉ đẹp mắt mà còn dễ thao tác và hiển thị đầy đủ thông tin cần thiết.
Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển – chức năng từng khối
- Sơ đồ khối hệ thống điều khiển
Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển
Bảng 3.1 Chức năng từng khối trong hệ thống điều khiển
STT Tên khối Mô tả
1 R35B Thanh main base để gắn các module của hệ thống điều khiển
3 R04ENCPU Trung tâm xửlý thông tin và điều khiển của hệ thống
4 RJ71EN71 Yêu cầu đi kèm với R04ENCPU để hệ thống cấu hình module
5 R16MTCPU Bộđiều khiển chuyển động có tác dụng điều khiển hoạt động của động cơ servo
6 GOT Màn hình HMI giao tiếp giữa hệ thống và người điều khiển
7 Cáp SSCNET III Kết nối các bộ khuếch đại servo với nhau và với bộđiều khiển chuyển động R16MTCPU
8 Bộ khuếch đại servo (servo amplifier) Điều khiển động cơ servo
9 Motor + Encoder Động cơ servo + bộ mã hóa encoder
Quy trình v ậ n hành h ệ th ố ng
Khởi động củđục CNC (Spindle)
Khởi động hệ thống động cơ servo và bộ khuếch đại servo
Tiến hành đăng nhập vào hệ thống thông qua giao diện trên màn hình HMI
Lựa chọn chếđộ vận hành cho hệ thống Khi tiến hành phay mạch in nên làm theo thứ tự: khoan lỗ, phay mạch sau đó cắt mạch
Trong quá trình hệ thống vận hành khi xảy ra sự cố, nhấn nút dừng khẩn cấp EMERGENCY_STOP, hệ thống sẽ dừng hoạt động.
Quy trình thi ế t k ế cơ khí
Hình 4.5 Pad gắn động cơ
4.1.9 B ản vẽ 3D của mô hình hoàn chỉnh
Hình 4.9 Bản vẽ 3D mô hình
4.1.10 B ản vẽ 2D của mô hình
Hình 4.10 Bản vẽ 2D mô hình
Quy trình thi ế t k ế h ệ th ống điề u khi ể n
Cấu hình PLC R04ENCPU bằng phần mềm GX Works
Cấu hình PLC R16MTCPU bằng phần mềm MT Developer 2
Viết chương trình điều khiển
Thiết kế giao diện HMI để điều khiển và giám sát
Vận hành, điều chỉnh thông số
Hình 4.11 Lưu đồ lập trình hệ thống điều khiển
4.2.2.1 Lưu đồ giải thuật của hệ thống
Hình 4.12 Lưu đồ giải thuật hệ thống
4.2.2.2 Lưu đồ giải thuật cho chế độ Jog
Hình 4.13 Lưu đồ giải thuật chếđộ Jog
4.2.2.3 Lưu đồ giải thuật cho chế độ trở về vị trí Home (Zero)
Hình 4.14 Lưu đồ giải thuật chếđộ trở về Home
4.2.2.4 Lưu đồ giải thuật cho chế độ khoan mạch
Hình 4.15 Lưu đồ giải thuật chếđộ khoan mạch
4.2.2.5 Lưu đồ giải thuật cho chế độ phay mạch
Hình 4.16 Lưu đồ giải thuật chếđộ phay mạch
4.2.2.6 Lưu đồ giải thuật cho chế độ cắt mạch
Hình 4.17 Lưu đồ giải thuật chếđộ cắt mạch
4.2.3 C ấu hình, tính năng, thông số kỹ thuật của các thành phần trong hệ th ống điều khiển
Bộ điều khiển đa năng MELSERVO – J4 của Mitsubishi mang lại hiệu suất vượt trội so với dòng MELSERVO – J3 trước đây Bộ khuếch đại servo MR – J4 – 10B được kết nối với bộ điều khiển và hệ thống servo qua mạng SSCNET III/H tốc độ cao, cho phép bộ khuếch đại trực tiếp nhận lệnh từ bộ điều khiển để điều khiển động cơ servo hiệu quả.
Sơ đồ khối chức năng
Hình 4.18 Sơ đồ khối bộ khuếch đại servo Thông số kỹ thuật tiêu chuẩn của bộ khuếch đại servo MR – J4 – 10B
Bảng 4.1 Thông số kỹ thuật bộ khuếch đại servo
Thông số kỹ thuật Giá trị Giá trịđầu ra Điện áp định mức 3 pha 170 V AC
Công suất định mức 0.1 kW Dòng điện định mức 1.1 A
Nguồn cấp đầu vào mạch chính Điện áp / Tần số 3 pha hoặc 1 pha
50 Hz – 60 Hz Dòng điện định mức 0.9 A
Dao động điện áp cho phép 3 pha hoặc 1 pha
170 V AC – 264 V AC Dao động tần số cho phép Trong khoảng ±5%
Công suất biểu kiến 0.3 kVA Dòng điện khởi động 30 A Nguồn cấp đầu vào mạch điều khiển Điện áp / Tần số 1 pha 200 V AC – 240 V
AC / 50 Hz – 60 Hz Dòng điện định mức 0.2 A
Dao động điện áp cho phép 1 pha 170 V AC – 264 V
AC Dao động tần số cho phép Trong khoảng ±5%
Công suất tiêu thụ của thiết bị là 30 W, với dòng điện khởi động dao động từ 20 A đến 30 A Thiết bị được điều khiển bằng phương pháp xung PWM sóng sin, cho phép kiểm soát dòng điện hiệu quả Ngoài ra, phanh động lực cũng được hỗ trợ trong bộ điều khiển, nâng cao hiệu suất hoạt động.
Chức năng bảo vệ của hệ thống bao gồm ngắt quá dòng, ngắt quá áp tái sinh, ngắt quá tải, bảo vệ quá nhiệt cho động cơ servo, bảo vệ lỗi encoder, bảo vệ quá áp, bảo vệ mất điện tức thời và bảo vệ quá tốc độ Những tính năng này đảm bảo an toàn và hiệu suất tối ưu cho thiết bị.
Chức năng an toàn STO ( tắt mô men xoắn an toàn)
Hình 4.19 Kích thước bộ khuếch đại servo
Tên của các bộ phận, mô tả chức năng
Hình 4.20 Tên các bộ phận của bộ khuếch đại servo
Bảng 4.2 Mô tả bộ phận của bộ khuếch đại servo
STT Tên bộ phận Mô tả chức năng
1 Màn hình hiển thị Gồm 3 led 7 đoạn hiển thị trạng thái động cơ servo và sốbáo động
2 Công tắc xoay lựa chọn trục Được sử dụng để đặt số trục của bộ khuếch đại servo
3 Công tắc cài đặt trục điều khiển
Có sẵn công tắc vận hành thử nghiệm, công tắc vô hiệu hóa trục điều khiển và công tắc cài đặt số trục phụ
4 Đầu kết nối giao tiếp USB (CN5) Kết nối với máy tính cá nhân
5 Đầu nối tín hiệu I/O (CN3) Dùng để kết nối tín hiệu I/O
6 Đầu nối tín hiệu đầu vào STO (CN8) Dùng để kết nối khối logic an toàn
MR – J3 – D05 và rơ le an toàn bên ngoài
7 Đầu nối cáp SSCNET III (CN1A) Được sử dụng để kết nối bộ điều khiển hệ thống servo hoặc kết nối với bộ khuếch đại servo trục trước
8 Đầu nối cáp SSCNET III (CN1B) Được sử dụng để kết nối với bộ khuếch đại servo của trục tiếp theo; đối với trục cuối cùng, gắn nắp lên
9 Đầu nối bộ mã hóa encoder (CN2) Được sử dụng để kết nối với bộ mã hóa encoder của servo
10 Đầu nối pin (CN4) Được sử dụng để kết nối với pin cho trường hợp sao lưu dữ liệu vị trí tuyệt đối
11 Giá đỡ pin Được sử dụng để lắp pin
12 Thiết bị bảo vệđầu cuối nối đất
13 Đấu nối nguồn mạch chính (CNP1) Kết nối nguồn điện đầu vào
14 Tấm hiển thị thông tin thiết bị
15 Đấu nối nguồn mạch điều khiển
Kết nối nguồn mạch điều khiển
16 Đấu nối đầu ra nguồn động cơ servo
Kết nối động cơ servo
17 Đèn sạc Khi mạch chính được sạc, đèn này sẽ sáng Khi đèn này sáng, không kết nối lại dây cáp
4.2.3.2 Động cơ servo HG – KR053 Động cơ servo quay HG – KR053 thuộc dòng MELSERVO – J4 được trang bị bộ encoder mã hóa tuyệt đối độ phân giải cao 22 bit (4194304 xung/vòng) Ngoài ra, tốc độ đáp ứng tần số được tăng lên 2.5 kHz do đó nhanh hơn và điều khiển chính xác hơn so với dòng MELSERVO – J3
Tên các bộ phận, mô tả chức năng
Hình 4.21 Các bộ phận động cơ servo
Bảng 4.3 Mô tả bộ phận động cơ servo
STT Tên bộ phận Mô tả
1 Power cable Cáp cấp nguồn cho động cơ servo
2 Encoder cable Cáp kết nối encoder với bộ khuếch đại servo
3 Servo motor shaft Trục động cơ servo
4 Encoder Bộ mã hóa encoder
Kích thước của động cơ
Hình 4.22 Kích thước động cơ servo Thông số kỹ thuật của động cơ
Bảng 4.4 Thông số kỹ thuật động cơ servo
Công suất đầu ra định mức 0.05 kW
Mô men xoắn định mức 0.16 N.m
Mô men xoắn cực đại 0.56 N.m
Tốc độquay định mức 3000 vòng/phút
Tốc độ quay cực đại 6000 vòng/phút
Bộ giảm tốc – độ giảm tốc 20
Mô men quán tính 0.045 [x 10 -4 kg.m 2 ]
Kết nối các module trong bộđiều khiển PLC lại với nhau
Hình 4.23 Kích thước của main base Tên của các bộ phận, mô tả chức năng
Bảng dưới đây thể hiện thông số của R312B (R35B và R312B giống nhau về tên các bộ phận chỉ khác nhau về sốlượng module cho phép gắn vào main base)
Hình 4.24 Cấu tạo của main base
Bảng 4.5 Mô tả bộ phận của main base
STT Tên các bộ phận Mô tả
Đầu nối cáp mở rộng (OUT) được sử dụng để kết nối với một đơn vị main base khác, với cáp mở rộng dòng MELSEC iQ – R được kết nối tại đây Khi không có cáp kết nối, hãy nhớ đóng nắp bảo vệ để ngăn chặn sự xâm nhập của vật thể lạ.
2 Nắp bảo vệcho đầu nối cáp mở rộng
3 Đầu kết nối các module Đầu kết nối các module dòng
Gắn module nắp trống RG60 vào đầu không có module nào được lắp để ngăn chặn vật thể lạ xâm nhập
4 Lỗ cốđịnh module Lỗ vít để cố định module vào main base ( vít M3x12)
5 Lỗ cốđịnh main base Lỗvít để lắp đặt main base vào bảng điều khiển (vít M4)
6 Lỗ lắp bộ chuyển đổi đường ray
7 Bộ phận định hướng lắp module Hướng để lắp module vào main base
8 Thông tin sản xuất Hiển thị thông tin sản xuất của module
9 Nhãn 10m Cho biết rằng main base hỗ trợ cáp mở rộng dài 10m
Cấp nguồn cho toàn bộ hệ thống điều khiển PLC
Hình 4.25 Kích thước module cấp nguồn Tên của các bộ phận, mô tả chức năng
Hình 4.26 Các bộ phận của module cấp nguồn
Bảng 4.6 Mô tả bộ phận module cấp nguồn
STT Tên các bộ phận Mô tả
1 POWER LED Cho biết trạng thái hoạt động của module On: hoạt động bình thường Off: tắt nguồn, mất nguồn hoặc lỗi phần cứng
2 Tiếp điểm ERR Khi lắp module lên main base:
Tiếp điểm đóng khi toàn bộ hệ thống hoạt động bình thường
Tiếp điểm mởtrong các trường hợp sau
Khi nguồn điện không được cung cấp Khi module cấp nguồn bị lỗi
Khi xảy ra lỗi dừng (bao gồm cảđặt lại) trong module CPU
Khi cầu chì cháy Trong hệ thống nhiều CPU, tiếp điểm sẽ mở khi xảy ra lỗi dừng trong bất kỳ module CPU nào
Khi lắp module trên base mở rộng:
Tiếp điểm luôn mở Khi module được lắp trên base mở rộng có nguồn dự phòng:
Tiếp điểm đóng khi module hoạt động bình thường
Tiếp điểm mở khi module cấp nguồn bị lỗi, nguồn điện không được cung cấp hoặc cầu chì bị cháy
3 FG terminal Đầu nối đất
4 LG terminal Đầu nối đất chức năng cho bộ lọc đầu vào của nguồn điện
5 Terminal nối nguồn điện Nơi đấu dây cấp nguồn cho module
7 Thông tin sản xuất Cho biết thông tin sản xuất của module
8 +24V terminal và 24G terminal Được sử dụng cho thiết bị yêu cầu nguồn
24VDC Nguồn điện được cung cấp cho thiết bị thông qua hệ thống dây dẫn bên ngoài
9 Cảnh báo điện giật Biểu tượng cảnh báo nguy cơ bịđiện giật khi người dùng chạm vào các bộ phận bị rò điện
4.2.3.5 Bộ xử lý trung tâm R04ENCPU
Trung tâm xử lý thông tin của bộđiều khiển PLC
Hình 4.27 Kích thước CPU R04EN
44 Tên của các bộ phận, mô tả chức năng
Hình 4.28 Các bộ phận của CPU R04EN
Bảng 4.7 Mô tả các bộ phận CPU R04EN
STT Tên bộ phận Mô tả
1 READY LED Cho biết trạng thái hoạt động của module CPU và mức độ lỗi
Trạng thái của READY LED – ERROR LED
On – Off: hoạt động bình thường
On – Flashing: lỗi vừa phải
Flashing – Off: xử lý ban đầu Off – On/Flashing: lỗi nặng
3 PROGRAM RUN LED Cho biết trạng thái hoạt động của chương trình On: đang được thực thi
(trạng thái Run) Flashing: đang bị tạm ngừng (trạng thái tạm dừng) Off: đã dừng (trạng thái dừng) hoặc lỗi dừng
4 USER LED Cho biết trạng thái của chỉ báo tín hiệu On: trình báo tin đang bật
Off: hoạt động bình thường
5 BATTERY LED Cho biết tình trạng pin
Off: hoạt động bình thường
6 CARD READY LED Cho biết tính khả dụng của thẻ nhớ SD On: có sẵn
Off: không có sẵn hoặc chưa được bỏ vào
7 CARD ACCESS LED Cho biết trạng thái truy cập của thẻ nhớ SD On: đang được truy cập Off: không truy cập được
8 FUNCTION LED Bật hoặc nhấp nháy khi các chức năng sau được sử dụng Cài đặt LED
Chức năng bật/tắt cưỡng bức đầu vào/đầu ra bên ngoài
Ghi thông tin khôi phục chương trình
Kiểm tra thiết bị với điều kiện thực thi
11 Công tắc RUN/STOP/RESET Công tắc để kiểm soát trạng thái hoạt động của module CPU
STOP: dừng chương trình RESET: đặt lại trạng thái của module CPU (giữ nút RESET trong khoảng 1 giây)
Bấm công tắc bằng tay, không sử dụng bất kỳ công cụnào để bấm công tắc
12 Công tắc SD CARD OFF Công tắc để vô hiệu hóa quyền truy cập vào thẻ nhớ SD để xóa nó khỏi module CPU
13 Khe cắm thẻ nhớ SD
14 Cổng USB Đầu nối cho cho thiết bị ngoại vi tương thích với USB (loại đầu nối miniB)
16 Pin Pin dự phòng để giữ dữ liệu đồng hồ và để sử dụng chức năng nguồn dự phòng cho thiết bị/bộ nhớ
17 Chân kết nối pin Chốt để kết nối dây dẫn của pin
18 Bìa casette Nắp đậy cho đầu nối nơi lắp SRAM mở rộng hoặc hộp tùy chọn không dùng pin
19 Vỏ bảo vệđèn LED Nắp đậy cho đèn báo
LED, khe cắm thẻ nhớ SD và các công tắc
Mở nắp này và lắp hoặc tháo thẻ nhớ SD hoặc đặt công tắc
RUN/STOP/RESET Nếu không sử dụng hãy đậy nặp lại để ngăn chặn sự xâm nhập của các vật thể lạnhư bụi,…
20 Nắp USB Nắp bảo vệ cho cổng
Mở nắp USB để kết nối các thiết bị ngoại vi tương thích Khi không sử dụng, hãy đậy nắp lại để bảo vệ cổng USB khỏi bụi bẩn và các vật thể lạ.
21 Đánh dấu thông tin sản xuất Hiển thị thông tin sản xuất của module
4.2.3.6 Bộ truyền thông mạng RJ71EN71
Bộ truyền thông mạng RJ71EN71 sở hữu 2 cổng có thể hoạt động như module chung Ethernet, CC-Link IE Field hoặc Control Network Thiết kế của module bao gồm màn hình hiển thị dễ đọc và ma trận điểm LED, giúp người dùng nhanh chóng nắm bắt trạng thái hoạt động và đánh giá chính xác điều kiện mạng.
Hình 4.29 Kích thước module truyền thông Tên của các bộ phận, mô tả chức năng
Hình 4.30 Các bộ phận của module truyền thông
Bảng 4.8 Mô tả các bộ phận của module truyền thông
STT Tên bộ phận Mô tả
1 Đèn LED báo trạng thái hoạt động Cho biết trạng thái hoạt động của module
2 Ma trận điểm đèn LED Cho biết số trạm được đặt trong module và kết quả kiểm tra giao tiếp của module
3 Cổng Ethernet (P1) Kết nối cáp Ethernet
L ER LED Cho biết trạng thái cổng kết nối
LINK LED Cho biết trạng thái liên kết
4 Cổng Ethernet (P2) Kết nối cáp Ethernet
5 Thông tin sản xuất Hiển thị thông tin sản xuất của module
4.2.3.7 Bộ điều khiển chuyển động R16MTCPU
CPU thông qua bộđiều khiển chuyển động điều khiển hoạt động của động cơ servo Kích thước bên ngoài
Hình 4.31 Kích thước của bộđiều khiển chuyển động Tên của các bộ phận, mô tả chức năng
Hình 4.32 Các bộ phận của bộđiều khiển chuyển động
Bảng 4.9 Mô tả các bộ phận của bộđiều khiển chuyển động
STT Tên các bộ phận Mô tả
1 READY LED Cho biết trạng thái hoạt động của module
On: hoạt động bình thường Off: lỗi phần cứng
2 ERROR LED Cho biết sự cốđang xảy ra trong module
On, flickering: lỗi phần cứng hoặc xảy ra lỗi Off: hoạt động bình thường
Đèn LED 3 CARD READY hiển thị trạng thái thẻ nhớ SD: khi đèn sáng (On), thẻ nhớ SD có thể sử dụng; khi đèn tắt (Off), không có thẻ nhớ SD; và khi đèn nhấp nháy (Flickering), thẻ đang trong quá trình chuẩn bị.
4 CARD ACCESS LED Cho biết trạng thái truy cập của thẻ nhớ
SD On: đang truy cập thẻ nhớ Off: không truy cập được thẻ nhớ
5 Hệ thống điểm LED Cho biết trạng thái hoạt động và thông tin lỗi
6 Công tắc xoay chọn chếđộ Cài đặt chế độ hoạt động (chế độ bình thường, chếđộcài đặt,…) Cài đặt chuyển đổi từ 0 – F (mặc định ban đầu là 0)
7 Công tắc RUN/STOP Di chuyển công tắc đểthay đổi trạng thái hoạt động của module RUN: chương trình được bắt đầu STOP: chương trình bị dừng
8 Công tắc điều khiển truy cập thẻ nhớ SD
Nhấn để dừng truy cập thẻ khi tháo thẻ nhớ SD
9 Khe cắm thẻ nhớ SD
10 Đầu nối SSCNET III CN1 Đầu nối để kết nối bộ khuếch đại servo line 1
11 Đầu nối SSCNET III CN2 Đầu nối để kết nối bộ khuếch đại servo line 2
12 Đầu nối PERIPHERAL I/F Giao tiếp I/F với các thiết bị ngoại vi
13 SPEED LED On: giao tiếp ở tốc độ 100Mbps
Off: giao tiếp ở tốc độ 10Mbps, hoặc không được kết nối
14 SD/RD LED Flickering: truyền dữ liệu
Off: không có giao tiếp
15 Thông tin sản xuất Hiển thị thông tin sản xuất được mô tả trên nhãn
16 Móc cốđịnh module Được sử dụng để cố định module vào main base
17 Lỗ vít cốđịnh module Được sử dụng để cốđịnh vào main base
18 Gá cốđịnh Được sử dụng để cốđịnh vào main base
Giao tiếp giữa ngưởi điều khiển và thiết bị
Hình 4.33 Kích thước màn hình HMI
Tên của các bộ phận chức năng
Hình 4.34 Các bộ phận của màn hình HMI
Bảng 4.10 Mô tả các bộ phận của màn hình HMI
STT Tên các bộ phận Mô tả
1 Phần hiển thị Hiển thị màn hình tiện ích và giao diện do người dùng tạo ra
2 Bảng cảm ứng Nơi thao tác các chức năng của màn hình tiện ích và giao diện người dùng tạo ra
3 Cổng USB (máy chủ / mặt trước) Kết nối chuột, bàn phím hoặc đầu đọc mã vạch USB, truyền và lưu dữ liệu
4 Cổng USB (thiết bị / mặt trước) Kết nối với máy tính cá nhân (đầu kết nối Mini-B)
5 Đèn POWER Màu xanh lục: nguồn điện được cấp chính xác Màu cam: màn hình ở chế độ tiết kiệm điện năng
Nhấp nháy màu cam/xanh lá cây: lỗi đèn nền
Không sáng: chưa cấp nguồn
6 Cảm biến người Phát hiện chuyển động của người
7 Phụ kiện lắp đặt Gắn cố định GOT vào bảng điều khiển
8 Nút Reset Reset phần cứng
9 Nút S.Mode Cài đặt hệ điều hành khi khởi động
10 Đèn LED truy cập thẻ SD Sáng: đã lắp thẻ SD
Nhấp nháy: đã truy cập thẻ SD
Tắt: chưa lắp thẻ hoặc đã gỡ bỏ thẻ
11 Khe cắm thẻ SD Cài đặt thẻ SD
12 Vỏ bảo vệ khe cắm SD Có chức năng chuyển đổi quyền truy cập vào thẻ SD giữa trạng thái bật và tắt
Khi nắp mở ra: cấm truy cập Khi nắp đóng: được phép truy cập
14 Giao diện bên Cài đặt một đơn vị truyền thông
15 Cổng USB (máy chủ / mặt sau) Kết nối chuột, bàn phím hoặc đầu đọc mã vạch USB, truyền và lưu dữ liệu
16 Lỗ gắn kẹp cáp Phòng ngừa khi USB bị ngắt kết nối
17 Nút cài đặt terminating resistor Chuyển trạng thái cho cổng giao tiếp
RS – 422/485 giữa trạng thái sử dụng và không sử dụng
18 Giao diện mở rộng Cài đặt thêm 1 đơn vị tùy chọn
19 Giao diện tiện ích mở rộng Cài đặt 1 đơn vị truyền thông hoặc tùy chọn
20 Dấu mũi tên cài đặt dọc Đối với cài đặt theo chiều dọc, cài đặt
GOT sao cho mũi tên hướng lên trên
21 Cổng nguồn Kết nối nguồn, cổng FG và LG
22 Giao diện Ethernet Giao tiếp với bộ điều khiển hoặc kết nối với máy tính cá nhân
23 Đèn LED trạng thái giao tiếp
SD / RD LED sáng: Dữ liệu được gửi hoặc nhận
SD / RD LED tắt: Dữ liệu không được gửi hoặc nhận
Tốc độ LED sáng: Giao tiếp ở tốc độ
Tốc độ LED tắt: Giao tiếp ở tốc độ 10 Mbps hoặc bị ngắt kết nối
24 Giao tiếp RS – 232 Giao tiếp với bộđiều khiển
25 Giao tiếp RS – 422/485 Giao tiếp với bộđiều khiển
26 Cổng USB (thiết bị / mặt sau) Kết nối với máy tính cá nhân
27 Lỗ lắp đặt đặc biệt Gắn GOT vào bảng điều khiển theo tiêu chuẩn ATEX và KCs
Hình 4.35 Nguồn 24VDC Tính năng
Cấp nguồn cho màn hình HMI
Bảng 4.11 Thông số kỹ thuật bộ nguồn 24VDC
Thông số kỹ thuật Giá trị
Giá trị Điện áp đàu vào 1 pha 110 – 220 VAC / 50
– 60 Hz Điện áp đầu ra 24VDC Dòng điện đầu ra 3A
4.2.3.10 Củ đục CNC (Spindle) Kress FM 6990 E
Hình 4.36 Củđục CNC Tính năng
Công cụ thực hiện phay mạch, khoan lỗ và cắt mạch
Thông số kỹ thuật tiêu chuẩn của Spindle Kress
Bảng 4.12 Thông số kỹ thuật của củđục
Thông số kỹ thuật Giá trị Giá trị Điện áp định mức 1 pha 220 – 230 VAC /
Công suất định mức 0.9 kW Dòng điện định mức 4.1 A
Phạm vi tốc độ hoạt động 8000 – 26000 vòng/phút
4.2.3.11 Cáp quang SSCNET III MR – J3BUS03M Mitsubishi
Kết nối các động cơ servo với nhau và với bộ điều khiển chuyển động để tạo thành một hệ thống điều khiển servo hoàn chỉnh.
Tốc độ truyền dữ liệu nhanh với tốc độ truyền dữ liệu tối đa là 50Mbps.
Giảm tải số lượng dây dẫn trong hệ thống, việc đi dây đỡ phức tạp hơn giúp giảm đáng kể chi phí dây dẫn
4.2.3.12 Dây điện sử dụng cho hệ thống điều khiển
Sử dụng dây dẫn đơn mềm ruột đồng tiết diện 0.75 mm 2 của CADIVI cấp điện áp 220V
Sử dụng dây dẫn đơn ruột đồng tiết diện 2.5 mm 2 của CADIVI.
Quy trình thi ế t k ế h ệ th ống điệ n
4.3.1 Sơ đồ mạch điều khiển – mạch động lực của đề tài
Hình 4.40 Sơ đồ mạch động lực (1) và mạch điều khiển (2)
Sử dụng tủđiện công nghiệp loại nhỏkích thước 600 x 400 x 210
4.3.3 C ấu hình, tính năng, thông số kỹ thuật của các thành phần trong hệ th ống điện
4.3.3.1 MCB tổng bảo vệ mạch động lực
Dòng của bộđiều khiển PLC: 3.27 A
Dòng của củđục CNC (Spindle): 4.1 A
Dòng của bộ khuếch đại và động cơ servo: 2*3 = 6 A
Tổng dòng của mô hình: 3.27 + 4.1 + 6 = 13.37 A
Chọn dòng định mức cho MCB tổng ≥ 13.37 * 1.5 ≥ 20 A
Bảng 4.13 Thông số kỹ thuật MCB
Tên thông số Kí hiệu Giá trị
Số cực P 2 Điện áp cách ly định mức Ui 440 V
Dòng điện định mức In 20 A Điện áp định mức Un 230 V
4.3.3.2 MCB bảo vệ cho bộ khuếch đại và động cơ servo
Dòng của bộ khuếch đại và động cơ servo: 2 A
Chọn dòng định mức cho MCB ≥ 2 * 1.5 ≥ 3 A
Bảng 4.14 Thông số kỹ thuật MCB
Tên thông số Kí hiệu Giá trị
Số cực P 2 Điện áp cách ly định mức Ui 440 V
Dòng điện định mức In 3 A Điện áp định mức Un 230 V
4.3.3.3 MCB bảo vệ cho củ đục CNC
Dòng của củđục CNC (Spindle): 4.1 A
Chọn dòng định mức cho MCB ≥ 4.1 * 1.5 ≥ 6.15 A
Bảng 4.15 Thông số kỹ thuật MCB
Tên thông số Kí hiệu Giá trị
Số cực P 2 Điện áp cách ly định mức Ui 440 V
Dòng điện định mức In 6 A Điện áp định mức Un 230 V
4.3.3.4 MCB bảo vệ cho bộ điều khiển PLC
Dòng của bộđiều khiển PLC: 3.27 A
Chọn dòng định mức cho MCB ≥ 3.27 * 1.5 ≥ 4.9 A
Bảng 4.16 Thông số kỹ thuật MCB
Tên thông số Kí hiệu Giá trị
Số cực P 2 Điện áp cách ly định mức Ui 440 V
Dòng điện định mức In 6 A Điện áp định mức Un 230 V
4.3.3.5 Contactor K1 điều khiển củ đục CNC
Chức năng Điều khiển động cơ
Dòng của củđục CNC (Spindle): 4.1 A
Chọn dòng định mức cho contactor K1 ≥ 4.1 A
Bảng 4.17 Thông số kỹ thuật Contactor
Tên thông số Ký hiệu Giá trị Điện áp định mức Un 220 – 240 VAC
Dòng hoạt động định mức In 11 A
4.3.3.6 Contactor K2 điều khiển hệ thống động cơ servo
Chức năng Điều khiển động cơ
Dòng của hệ thống bộ khuếch đại và động cơ servo: 2 * 3 = 6 A
Chọn dòng định mức cho contactor K2 ≥ 6 A
Bảng 4.18 Thông số kỹ thuật Contactor
Tên thông số Ký hiệu Giá trị Điện áp định mức Un 220 – 240 VAC
Dòng hoạt động định mức In 11 A
Chức năng Đóng ngắt mạch điện trong mạch điều khiển
- Chọn 2 nút nhấn màu xanh (ON_1, ON_2) Schneider XA2EA31
Hình 4.48 Nút nhấn On Thông số kỹ thuật
Bảng 4.19 Thông số kỹ thuật nút nhấn
Tên thông số Ký hiệu Giá trị Đường kính khoan hoặc gắn nút nhấn lên panel
D 22 mm Độ bền cơ học T 1500000 chu kỳ Điện áp cách ly định mức Ui 600 V
Dòng điện định mức In 3 A Điện áp định mức Un 240 V
- Chọn 2 nút nhấn màu đỏ (OFF_1, OFF_2) Schneider XA2EA4342
Hình 4.49 Nút nhấn Off Thông số kỹ thuật
Bảng 4.20 Thông số kỹ thuật nút nhấn
Tên thông số Ký hiệu Giá trị Đường kính khoan hoặc gắn nút nhấn lên panel
D 22 mm Độ bền cơ học T 1500000 chu kỳ Điện áp cách ly định mức Ui 600 V
Dòng điện định mức In 3 A Điện áp định mức Un 240 V
- Chọn nút dừng khẩn cấp (E_STOP) Schneider XA2ET42
Hình 4.50 Nút dừng khẩn cấp Thông số kỹ thuật
Bảng 4.21 Thông số kỹ thuật nút dừng khẩn cấp
Tên thông số Ký hiệu Giá trị Đường kính khoan hoặc gắn nút nhấn lên panel
69 Độ bền cơ học T 100000 chu kỳ Điện áp cách ly định mức Ui 600 V
Dòng điện định mức In 3 A Điện áp định mức Un 240 V
4.3.3.8 Dây điện sử dụng cho hệ thống điện
Sử dụng dây dẫn đơn mềm ruột đồng tiết diện 0.75 mm 2 của CADIVI cấp điện áp 220V.
Quy trình thi ế t k ế HMI
4.4.1 Lưu đồ thiết kế giám sát trên HMI
Tiến hành đăng nhập trên HMI
Màn hình cài đặt (Setting)
Lựa chọn chế độ vận hành
Thay đổi mật khẩu, thêm ID người vận hành,
Hình 4.51 Lưu đồ giám sát HMI
4.4.2 Thi ết kế giao diện HMI
Màn hình giao diện hiển thị thông tin quan trọng về đồ án tốt nghiệp, bao gồm tên đồ án, sinh viên thực hiện và giáo viên hướng dẫn.
Hình 4.53 Màn hình đăng nhập Đăng nhập bằng tên ID và mật khẩu
4.4.2.3 Màn hình lựa chọn tác vụ
Hình 4.54 Màn hình lựa chọn tác vụ Màn hình cho phép lựa chọn hai màn hình:
Màn hình cài đặt (Setting)
Màn hình chính (Main Screen)
Ngoài ra ở dưới màn hình cài đặt còn có hai lựa chọn:
Home: trở về màn hình giao diện
Log out: thoát ra khỏi hệ thống
4.4.2.4 Màn hình cài đặt (Setting)
Hình 4.55 Màn hình cài đặt Màn hình cài đặt với hai chếđộ:
Quản lý ID người vận hành (Operator Management)
Thay đổi mật khẩu (Password Change)
Hình 4.57 Thay đổi mật khẩu Ngoài ra ởdưới màn hình cài đặt có ba lựa chọn:
Home: quay về màn hình giao diện
Select: quay về màn hình lựa chọn tác vụ
Log out: thoát ra khỏi hệ thống
4.4.2.5 Màn hình chính (Main Screen)
Màn hình chính thể hiện các chức năng vận hành chính bao gồm:
Màn hình Jog cung cấp các nút điều khiển cho động cơ chạy thuận nghịch trên các trục X, Y, Z, đồng thời hiển thị tốc độ động cơ (Speed) tính bằng mm/phút và vị trí hiện tại của động cơ servo (Feed_Value) cũng tính bằng mm Trong quá trình vận hành, nếu xảy ra lỗi, đèn báo lỗi sẽ sáng kèm theo tên lỗi cho từng trục X, Y, Z, cho phép người vận hành theo dõi và reset lỗi thông qua hướng dẫn sử dụng.
Ngoài ra phía góc trái màn hình còn có nút Back giúp người vận hành quay trở lại màn hình chính
- Home Position Return ( quay trở về Home)
Hình 4.60 Màn hình Home Position Return
Màn hình Home Position Return có ba nút điều khiển để đưa động cơ servo trở về vị trí Home (Zero) cho từng trục X, Y, Z Đồng thời, màn hình cũng hiển thị giá trị vị trí hiện tại của động cơ servo (Feed_Value) tính bằng mm.
Ngoài ra phía góc trái màn hình còn có nút Back giúp người vận hành quay trở lại màn hình chính
Màn hình Drilling có nút khởi động chế độ khoan (Start) và hiển thị giá trị vị trí hiện tại của động cơ servo (Feed_Value) tính bằng mm.
Trong quá trình vận hành, nếu xuất hiện lỗi, đèn báo lỗi sẽ sáng kèm theo tên lỗi tương ứng cho từng trục X, Y, Z Người vận hành có thể theo dõi thông tin lỗi trong tài liệu hướng dẫn và thực hiện thao tác reset lỗi.
Ngoài ra phía góc trái màn hình còn có nút Back giúp người vận hành quay trở lại màn hình chính
Màn hình Engraving có nút khởi động chế độ phay (Start) và hiển thị giá trị vị trí hiện tại của động cơ servo (Feed_Value) tính bằng mm.
Trong quá trình vận hành, nếu xuất hiện lỗi, đèn báo lỗi sẽ sáng kèm theo tên lỗi tương ứng với từng trục X, Y, Z Người vận hành có thể theo dõi thông tin lỗi trong tài liệu hướng dẫn và thực hiện thao tác reset để khôi phục hệ thống.
Ngoài ra phía góc trái màn hình còn có nút Back giúp người vận hành quay trở lại màn hình chính
Màn hình Cutting có nút khởi động chế độ cắt (Start) và hiển thị giá trị vị trí hiện tại của động cơ servo (Feed_Value) tính bằng mm Trong quá trình vận hành, nếu có lỗi xảy ra, đèn báo lỗi sẽ sáng và hiển thị tên lỗi cho từng trục X, Y, Z Người vận hành có thể theo dõi lỗi trong manual và thực hiện thao tác reset lỗi.
Ngoài ra phía góc trái màn hình còn có nút Back giúp người vận hành quay trở lại màn hình chính
Ngoài ra ở dưới màn hình chính (Main Screen) có ba lựa chọn:
Home: quay về màn hình giao diện
Select: quay về màn hình lựa chọn tác vụ
Log out: thoát ra khỏi hệ thống
THI CÔNG, MÔ PH Ỏ NG MÔ HÌNH
Thi công mô hình
5.1.1 Thi công, l ắp ráp phần cơ khí
Bảng 5.1 Thi công mô hình
STT Danh mục thi công Bản vẽ và hình ảnh thực tế
3 Động cơ servo và khớp nối
5 Gắn động cơ lên trục
10 Kết nối cáp nguồn servo và cáp encoder
11 Đấu nối bộ khuếch đại servo
5.1.2 Thi công, l ắp ráp phần điện và điều khiển 5.1.2.1 Phần điều khiển
- Lắp đặt bộđiều khiển PLC
Để tối ưu hóa khả năng tỏa nhiệt và thuận tiện trong việc thay đổi module, cần đảm bảo có khoảng trống giữa phần trên và dưới của module cũng như giữa các thiết bị khi lắp đặt bộ điều khiển lập trình.
Hình 5.2 Cách lắp đặt Chú thích:
Khoảng cách khe hở tối thiểu là 20mm đối với module cấp nguồn và 80mm đối với các module sử dụng đầu kết nối với thiết bị ngoại vi.
Hướng lắp đặt bộđiều khiển Để cải thiện luồng khí tản nhiệt, lắp đặt bộđiều khiển trên mặt phẳng theo hình dưới
Hình 5.3 Hướng lắp đặt bộđiều khiển
Lắp đặt main base lên bảng điều khiển
Cốđịnh hai vít lắp mặt trên của main base vào bảng điều khiển
Hình 5.4 Cốđịnh vít Đặt rãnh ở bên phải của main base vào con vít bên phải của bảng điều khiển
Hình 5.5 Cốđịnh bên phải main base Đặt lỗ hình chuông ở bên trái main base vào con vít bên trái bảng điều khiển
Hình 5.6 Cốđịnh bên trái main base
Cốđịnh các vít lắp vào các lỗởphía dưới main base và vặn chặt tất cả các vít
- Đấu nối module cấp nguồn R62P
Để đấu nối nguồn cho module R62P, trước tiên cần đấu ngắn mạch giữa terminal LG và FG, sau đó nối đất chúng Tiếp theo, cấp nguồn 1 pha 220V AC vào terminal đầu vào của module R62P, cụ thể là các terminal L và N.
- Đấu nối bộ khuếch đại servo và động cơ servo với nguồn điện
Hình 5.9 Bộ khuếch đại servo
Hình 5.10 Sơ đồđấu nối servo với nguồn
Kết nối nguồn điện 1 pha 220V AC vào các chân L1 và L3 của bộ khuếch đại servo thông qua thiết bị bảo vệ như MCCB hoặc MCB Đồng thời, đấu hai chân cấp nguồn cho mạch điều khiển L11 và L12 vào nguồn điện 1 pha 220V AC.
Để đấu nối động cơ servo vào bộ khuếch đại servo, cần sử dụng hai loại cáp kết nối: cáp bộ mã hóa encoder và cáp cấp nguồn cho động cơ servo.
• Kết nối cáp cấp nguồn cho động cơ servo Đấu nối lần lượt theo thứ tự 3 dây U, V, W vào chân U, V, W tương ứng trên bộ khuếch đại servo
Hình 5.11 Đấu nối cáp nguồn
• Kết nối cáp bộ mã hóa encoder
Hình 5.12 Đấu nối cáp encoder Dây cáp bộ mã hóa encoder từđộng cơ servo nối với bộ khuếch đại ở cổng CN2
• Đấu dây nối đất vào terminal PE của bộ khuếch đại servo
- Đấu nối các bộ khuếch đại servo lại với nhau thông qua cáp SSCNET III
Để đấu nối các bộ khuếch đại servo, kết nối cáp SSCNET III vào đầu nối CN1A với bộ điều khiển phía máy chủ hoặc bộ khuếch đại servo của trục trước Tiếp theo, đầu nối CN1B sẽ kết nối cáp SSCNET III với bộ khuếch đại của trục tiếp theo Đối với đầu nối CN1B của trục cuối cùng, cần gắn nắp đi kèm với bộ khuếch đại servo.
- Cốđịnh bó dây cáp quang SSCNET trong tủđiện
Dây cáp quang cần được nới lỏng để tránh giảm bán kính cong tối thiểu và không được xoắn Khi bó cáp, hãy cố định và giữ cáp ở vị trí bằng cách sử dụng đệm như cao su mềm hoặc cao su không chứa chất dẻo để ngăn chặn sự dịch chuyển.
Nếu sử dụng băng keo để bó cáp, băng dính vải axetat kháng lửa 570F được khuyên dùng
- Cấp nguồn cho màn hình HMI GOT2000 GT27
Hình 5.16 Cách đấu cấp nguồn cho HMI Đấu nối nguồn 24VDC vào các cực nguồn ở mặt sau của HMI
Sử dụng cáp 0.75 mm 2 hoặc lớn hơn để tránh sụt áp
Hình 5.17 Các phương án nối đất
Để đảm bảo an toàn và hiệu quả, việc nối đất riêng cho từng thiết bị và màn hình GOT là phương án tối ưu Ngoài ra, có thể xem xét đấu đất chung như phương án thứ hai Tuyệt đối không nên thực hiện theo phương án thứ ba để tránh rủi ro.
Thiết kếđiểm nối đất gần GOT để làm cáp nối đất ngắn nhất có thể và sử dụng dây điện 2.5 mm 2 để nối đất
Phương án nối đất cho màn hình HMI trong đề tài
Hình 5.18 Phương án nối đất sử dụng trong đề tài
Sử dụng phương án 2 để nối đất cho màn hình HMI trong mô hình
Thi công theo bản vẽsơ đồđiện ởchương 4 (Hình 4.40)
5.1.3 Tình tr ạng thiết bị sử dụng trong mô hình
Bảng 5.2 Tình trạng thiết bị
Tên thiết bị Đơn vị tính
Thông số kỹ thuật Đơn giá Thành tiền Hình ảnh
1 Động cơ servo + khớp nối
4 Bộ điều khiển chuyển động
5 Nguồn cấp cho bộ điều khiển
9 Cáp cấp nguồn cho động cơ
13 Nút nhấn Cái 3 XA2EA
5.1.4 Bi ểu đồ nhân lực và thời gian thi công
Bảng 5.3 Biểu đồ nhân lực và thời gian thi công
K ế t lu ậ n
Sau khoảng thời gian nghiên cứu, thiết kế và lập trình hệ thống điều khiển cho đề tài
“Thiết kế thi công máy CNC phay mạch in”, nhóm chúng em đã thu được những kết quả tích cực tuy nhiên vẫn còn tồn tại nhiều hạn chế
Bước đầu hiểu được về cách viết phương trình điều khiển và cách cài đặt thông sốcơ bản cho động cơ servo.
Hiểu biết những vấn đềcơ bản về phép nội suy trong quá trình gia công CNC
Kết nối động cơ và bộ khuếch đại qua mạng SSCNET giúp giảm thiểu đáng kể số lượng dây kết nối, tối ưu hóa hệ thống đi dây và nâng cao tốc độ truyền dữ liệu.
Thiết kế giao diện HMI trực quan dễ thao tác, vận hành và hiển thịkhá đầy đủ thông tin quan trọng cho người vận hành
Do hạn chế về phần mềm hỗ trợ và vấn đề bản quyền nên mô hình vẫn chưa thểđạt được sự tối ưu trong vận hành và mô phỏng
Dịch bệnh Covid-19 đã gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến quá trình thiết kế và hoàn thiện mô hình cũng như hệ thống điều khiển và điện, dẫn đến việc chưa thể kiểm tra khả năng vận hành của mô hình theo như mong đợi ban đầu và xác định chất lượng của mô hình có đạt tiêu chuẩn hay không.
Sản phẩm mô hình hoàn thiện chỉ phục vụ cho nghiên cứu trong phòng thí nghiệm và không thể sản xuất đại trà, vì nó sử dụng nhiều bộ điều khiển và động cơ hiện đại, với giá thành khá cao trên thị trường.
Hướ ng phát tri ể n c ủa đề tài
Mô hình máy CNC phay mạch in, khi được hỗ trợ phần mềm và thư viện điều khiển, có khả năng phay nhiều loại mạch in khác nhau và thực hiện phay nhiều mạch trên cùng một phôi Quá trình nhập liệu trở nên đơn giản hơn nhờ vào việc truyền dữ liệu qua USB hoặc nạp G-code thông qua phần mềm MT Developer2.
Có thể phát triển và xây dựng được mô hình máy phay CNC nhiều trục
Melsec iQ – R CPU Module User’s Manual, Mitsubishi Electric Corporation, Japan
Melsec iQ – R Module Configuration Manual, Mitsubishi Electric Corporation, Japan
MR – J4 - _B (-RJ) Servo Amplifier Instruction Manual, Mitsubishi Electric Corporation, Japan
HG-MR/HG-KR/HG-SR/HG-JR/HG-RR/HG-UR/HG-AK Servo Motor Instruction Manual, Mitsubishi Electric Corporation, Japan
Melsec iQ – R Motion Controller Programming Manual (Common), Mitsubishi Electric Corporation, Japan
Melsec iQ – R Motion Controller Programming Manual (Program Design), Mitsubishi Electric Corporation, Japan
Melsec iQ – R Motion Controller Programming Manual (Positioning Control), Mitsubishi Electric Corporation, Japan
Melsec iQ – R Motion Controller Programming Manual (G-Code Control), Mitsubishi Electric Corporation, Japan
Mitsubishi Electric Corporation provides an informative presentation on the fundamentals of Servo Motion Controllers, specifically focusing on Real Mode SFC This resource is accessible online and offers valuable insights into the operation and application of servo motion technology For more detailed information, you can view the presentation at Mitsubishi Electric's official website.
Hakan Gurocak, “Industrial Motion Control: Motor Selection, Drives, Controller Tuning, Applications”, Vancouver, USA, 2016
8.1 WHAT IS NUMERICAL CONTROL ? | CuikSuiqbad RekaDayaUpaya (wordpress.com)
3 Axis vs 4 Axis vs 5 Axis CNC Router Machine | STYLECNC
Manual Download | MITSUBISHI ELECTRIC FA
( C:\COPPERCAM\CopperCAM.iso created 19/07/2021 at 21:44 ) ( Workpiece dimensions: 31.75 x 49.53 x 2 mm )
( C:\COPPERCAM\CopperCAM.iso created 19/07/2021 at 21:43 ) ( Workpiece dimensions: 31.75 x 49.53 x 2 mm )
( C:\COPPERCAM\CopperCAM.iso created 21/07/2021 at 14:25 ) ( Workpiece dimensions: 31.75 x 49.53 x 2 mm )
Chương trình điều khiển servo trên phần mềm MT Developer2 Main