Microsoft Word M� 10 Robot công nghiÇp và hÇ thÑng IoT 1 ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH BẮC NINH TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP BẮC NINH GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN 10 ROBOT CÔNG NGHIỆP VÀ HỆ THỐNG IoT NGÀNH ĐIỆN TỬ CÔNG NG[.]
ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH BẮC NINH TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠNG NGHIỆP BẮC NINH GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN 10: ROBOT CÔNG NGHIỆP VÀ HỆ THỐNG IoT NGÀNH: ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP (TIÊU CHUẨN ĐỨC) TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định số: 417/QĐ-CĐCN ngày 22 tháng năm 2023 Hiệu trưởng trường Cao đẳng Công nghiệp Bắc Ninh) Bắc Ninh – 2023 Tên mô đun: Robot công nghiệp hệ thống IoT Mã số mô đun: MĐ 10 Thời gian: 320 Lý thuyết: 95 Thực hành: 177 Kiểm tra: 48 Giờ I Vị trí tính chất mơ đun: - Vị trí: Được bố trí giảng dậy sau hồn mơ đun từ MĐ 01 đến MĐ 09; - Tính chất: Là mơ-đun đào tạo chun ngành, thực trường Cao đẳng công nghiệp Bắc Ninh doanh nghiệp II Mục tiêu mô đun: - Kiến thức: + Mơ tả q trình hoạt động robot dùng cơng nghiệp; + Trình bày quy trình vận hành, bảo dưỡng robot cơng nghiệp; + Phân biệt ranh giới Công nghiệp 3.0 Cơng nghiệp 4.0; + Trình bày định nghĩa, thuật ngữ lĩnh vực số hóa/cơng nghiệp 4.0 + Trình bày hiểu ngơn ngữ lập trình liên quan đến CNTT; + Làm quen với khả ứng dụng thiết bị công nghiệp IoT 4.0 không gian mạng; + Hiểu rủi ro cho hệ thống kết nối mạng cơng nghiệp biện pháp an tồn tránh rủi ro khơng gian mạng; + Trình bày quy trình nguyên tắc thiết kế hệ thống tự động hóa lĩnh vực số hóa; + Phân tích quy trình sản xuất khác nguyên tắc thiết kế tương ứng cần tuân thủ - Kỹ năng: + Sử dụng, bảo trì Robot cơng nghiệp qui trình kỹ thuật; + Sửa chữa số hư hỏng thông thường Robot công nghiệp; + Vận hành hệ thống nối mạng thực cơng việc bảo trì cách tối ưu; + Kết nối thành thạo phần cứng của hệ thống IoT 4.0 kết nối với hệ thống tự động hóa cơng nghiệp; + Viết chương trình nạp chương trình đưa liệu hệ thống tự động hóa lên Cloud thơng qua IoT công nghiệp; + Quản lý,giám sát bảo mật liệu cloud, Chuẩn đoán khắc phục cố hệ thống tự động thông qua thiết bị điều khiển từ xa; + Lắp đặt, cấu hình, vận hành hệ thống giám sát điều khiển hồn chỉnh cơng nghệ IoT - Năng lực tự chủ chịu trách nhiệm: + Người học chủ động thu thập thông tin công nghệ có kiến thức cần thiết để sử dụng cơng nghiệp; + Họ xác định ứng dụng cho Công nghiệp 4.0 công ty mình, để tìm giải pháp thực chúng; + Đảm bảo an toàn vệ sinh mơi trường; + Có khả làm việc độc lập làm việc nhóm; + Có tinh thần trách nhiệm với thân công việc; III Nội dung mô đun: Nội dung tổng quát phân bổ thời gian: Thời gian (giờ) Số Tên mơ đun Tổng Số Lý thuyết Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, tập 56 Kiểm tra Bài 1: Robot truyền dẫn động robot công nghiệp Bài 2: Lập trình điều khiển robot Bài 3: Kiểm tra, bảo trì cánh tay robot 16 Bài 4: Công nghiệp 4.0 hệ thống IoT Bài 5: Quản trị liệu Cloud Bài 6: Kết nối điều khiển IoT lên Cloud Bài 7: Chẩn đoán điều khiển thiết bị từ xa Tổng 16 49 320 95 177 48 40 Nội dung chi tiết: Bài 1: Robot truyền dẫn động robot công nghiệp Thời gian: (Lý thuyết: giờ, Thực hành: giờ) Mục tiêu bài: - Trình bày cấu trúc, cấu truyền dẫn điện cơ, nguyên tắc điều khiển robot công nghiệp; Các ứng dụng xu hướng phát triển robot tương lai - Nhận diện thiết bị cánh tay robot cơng nghiệp; - Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, xác q trình làm việc với robot cơng nghiệp Nội dung bài: Khái quát chung robot công nghiệp 1.1 Các khái niệm robot cơng nghiệp Robot cơng nghiệp có tên tiếng anh Industrial Robotics loại máy dùng sản xuất cơng nghiệp Chúng lập trình sẵn để tự động di chuyển, làm việc nhiều trục liên kết với Hiện Robot ngày người nghiên cứu cải tiến để nâng cao suất làm việc thay người làm công việc vất vả vào nơi nguy hiểm Dựa theo tiêu chuẩn ta có định nghĩa Robot cơng nghiệp như: Dựa tiêu chuẩn RIA ( Mỹ ) : Industrial Robotics cánh tay vạn năng, chúng lập trình để thay người làm công việc khác Tiêu chuẩn AFNOR (Pháp) : Người Pháp lại định nghĩa Robot công nghiệp cấu chuyển động lập trình sẵn thực cơng việc có tính tuần hồn, chúng làm việc dựa hệ trục tọa độ 1.2 Cấu trúc robot công nghiệp Một robot công nghiệp thông thường gồm thành phần sau: Tủ điều khiển, Tay dạy lập trình, Cánh tay robot, Gripper a Hệ thống điều khiển: Hay tủ điều khiển, nơi kết nối đến cánh tay, tín hiệu bên ngồi, tay dạy để xử lý tín hiệu đưa định điều khiển Trên tủ điều khiển tích hợp cổng truyền thơng, đấu nối I/O… Tùy thuộc vào hệ dòng robot mà tủ điều khiển ngày gọn nhẹ Tủ điều khiển UR3 Chân kết nối bên tủ điện b Cánh tay robot: Là cấu khí gồm khâu, khớp Chúng kết hợp với hình thành cánh tay để tạo chuyển động bản, cổ tay ( Wrist) tạo lên khéo léo, linh hoạt bàn tay (công tác- Griper) trực tiếp thao tác lên đối tượng sản phẩm Cánh tay robot UR c Giao diện người-Robot: Thường tay dạy để dạy điểm cho robot theo dõi hoạt động robot, thực cài đặt, laappj trình câu lệnh Đơi phần mềm cài máy tính Tay dạy Robot cộng tác UR Tay dạy Robot ABB d Griper: Griper hay tay gắp phần tiếp xúc trực tiếp với vật/ sản phẩm, Hiện Griper có sẵn nhiều lựa chọn cho tùy loại sản phẩm cần thao tác, Tuy nhiên hồn tồn tự thiết kế tay gắp riêng khí nén động Gripper hãng nén Gripper thiết kế khí Gripper thiết kế điện 1.3 Phân loại Robot cơng nghiệp Có nhiều loại robot cơng nghiệp xuất thị trường nay, để dễ dàng việc kiểm sốt lựa chọn robot người ta chia robot thành loại sau: Theo không gian làm việc Được phân chia dựa vào tầm với robot, hay gọi giới hạn tầm hoạt động robot Một số loại robot phân chia dựa theo không gian làm việc sau Robot tọa độ vng góc Là loại robot với khơng gian làm việc dạng hình hộp chữ nhật Vì vậy, thường hay sử dụng điều kiện gian làm việc rộng lớn xác Robot tọa độ trụ Là loại robot gồm ba trục có hai trục chuyển động tịnh tiến trục để quay Robot tọa độ cầu Là loại robot có khơng gian làm việc dạng hình cầu, bao gồm khớp để quay khớp tuyến tính Robot khớp lề Là loại robot hoạt động với khớp quay gồm hai khớp nối đơn giản có đến 10 khớp nhiều tương tác với Các loại robot công nghiệp Theo hệ Dựa theo trình hình thành phát triển robot, người ta chia thành hệ sau Robot hệ thứ Được hoạt động với chu trình cài đặt trước khơng đổi Chương trình cài đặt cố định thay đổi dựa vào yêu cầu công nghệ Là loại robot sử dụng phổ biến cơng việc lắp đặt, có khả điều khiển vòng hở Robot hệ thứ hai Được trang bị cảm biến với khả phản hồi thông tin trạng thái, không gian hoạt động, … hệ thống Điều giúp cho biết suất làm việc robot từ có thay đổi phù hợp Đây loại robot làm việc dựa lập trình điều khiển theo mơi trường xung quanh Robot hệ thứ ba Là dạng phát triển cao 10 - Bước 2: Cấu hình Variables cách Add thêm địa mong muốn kết nối với PLC Page 157 Unrestricted | © Siemens 2020 | Digital Industries | - Bước 3: Thiết lập thông số lựa chọn liệu cần Page 158 Unrestricted | © Siemens 2020 | Digital Industries | - Bước 4: chạy giao diện Page 159 Unrestricted | © Siemens 2020 | Digital Industries | Phần II: Node-Red Kết nối PLC Đưa Lên Internet Thông qua IoT 2040 Dashboard ubidots.com - Đây Cloud miễn phí dùng 30 ngày cho gói liệu tạo phù hợp với dạy học - Các liệu kết nối với Node-Red IoT quản lý tài khoản người dùng, điều khiển từ xa truy cập lúc miễn thiết bị có Internet SIMATIC IOT 2040 2.1 Cài đặt OS Image cho IOT 2040 Page 160 Unrestricted | © Siemens 2020 | Digital Industries | - Thay đổi địa IP cho IOT - Cài đặt ngày mật Page 161 Unrestricted-| Kết © Siemens | Digital nối hệ2020 thống mạng.Industries | 2.2 Làm việc với Node-Red Page 162 Unrestricted | © Siemens 2020 | Digital Industries | - Cấu trúc dashboard node-red - Thư viện Node-Red Page 163 Unrestricted | © Siemens 2020 | Digital Industries | - Cài đặt thư viện Node-Red vào IOT2040 2.3 IOT 2040 thu thập liệu từ điều khiển S7 1200 - Bước 1: Cấu hình phần cứng cho hệ thống Page 164 Unrestricted | © Siemens 2020 | Digital Industries | - Bước 2: Cấu hình thiết lập cho Simantic S7 1200 - Bước 3: Cài đặt thông số cho hàm kết nối Page 165 Unrestricted | © Siemens 2020 | Digital Industries | - Bước 4: Hướng dẫn khai báo địa biến - Bước 5: Kết kết nối 2.4 Gửi liệu từ IOT2040 lên đám mây(Cloud) Page 166 Unrestricted | © Siemens 2020 | Digital Industries | Page 167 Unrestricted | © Siemens 2020 | Digital Industries | Page 168 Bài 7: Chẩn đoán điều khiển thiết bị từ xa Thời gian: 80 (Lý thuyết: 15 giờ, Thực hành: 49 giờ, Kiểm tra: 16 giờ) Mục tiêu bài: - Trình bày cấu hình phần cứng, ứng dụng thiết bị kết nối từ xa, quy trình kết nối điều khiển chẩn đoán khắc phục hệ thống tự động hóa - Khai báo cấu hình phần cứng chẩn đoán điều khiển từ xa thông số đảm bảo hệ thống tin tưởng - Lập trình điều khiển kết nối đảm bảo hệ thống tin cậy theo yêu cầu cụ thể - Rèn luyện tính xác, chủ động, sang tạo, nghiêm túc công việc Nội dung bài:Vinh IV Điều kiện thực mơ đun Phịng học chun mơn hóa/nhà xưởng: Phịng thực hành tự động hóa cơng nghiệp Trang thiết bị máy móc: - Bộ thực tập PLC S7-1200, S7-1500 - Các thiết bị IoT, thiết bị chuẩn đoán từ xa - Hệ thống mạng Internet - PC, phần mềm chuyên dùng; - Máy chiếu đa năng, máy chiếu vật thể; - Màn hình HMI Unrestricted | © Siemens 2020 | Digital Industries | Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: - Dây nối jắc cắm, dây dẫn điện, nguồn điện; - Bộ dụng cụ lắp đặt điện; - Thiết bị đo, kiểm tra; Các điều kiện khác: V Nội dung phương pháp đánh giá Nội dung: - Kiến thức: + Cấu trúc, nguyên lý làm việc, phương pháp kiểm tra bảo trì robot cơng nghiệp; + Phương pháp lập trình điều khiển robot công nghiệp; Page 169 + Các ngôn ngữ lập trình liên quan đến cơng nghệ thơng tin; + Làm quen với khả ứng dụng thiết bị công nghiệp IoT 4.0 không gian mạng; + Hiểu rủi ro cho hệ tống kết nối mạng công nghiệp biện pháp an tồn tránh rủi ro khơng gian mạng; - Kỹ năng: + Kiểm tra, bảo trì hệ robot cơng nghiệp; + Lập trình điều khiển robot cơng nghiệp theo u cầu công nghệ; + Kết nối thành thạo phần cứng của hệ thống IoT 4.0 kết nối với hệ thống tự động hóa cơng nghiệp; + Viết chương trình nạp chương trình đưa liệu hệ thống tự động hóa lên Cloud thơng qua IoT công nghiệp; + Quản lý, giám sát bảo mật liệu cloud; + Chuẩn đoán khắc phục cố hệ thống tự động thông qua thiết bị điều khiển từ xa; - Năng lực tự chủ trách nhiệm: + An toàn cho người thiết bị; + Tính chủ động, sáng tạo tập trung công việc Phương pháp: - Điểm kiểm tra định kỳ đánh giá thông qua luyện tập kỹ năng; - Điểm kiểm tra kết thúc mô đun thông qua thi kết thúc mô đun VI Hướng dẫn thực mơ đun Unrestricted | © Siemens 2020 | Digital Industries | Phạm vi áp dụng mơ đun: Chương trình mơ đun sử dụng để giảng dạy cho trình độ cao đẳng nghề Điện tử cơng nghiệp theo tiêu chuẩn Cộng hịa liên bang Đức Hướng dẫn phương pháp giảng dạy, học tập mô đun: - Đối với giảng viên: + Giảng viên cần vào nội dung học để chuẩn bị đầy đủ điều kiện cần thiết đảm bảo chất lượng dạy học đồng thời có tránh nhiệm thực hướng dẫn q trình tự học, tự chuẩn bị học sinh sinh viên + Giảng giải kỹ nội dung lý thuyết, hệ thống hóa nội dung theo trình tự chương trình để sinh viên dễ dàng nắm vững nội dung + Chú trọng thao tác mẫu + Nên sử dụng mơ hình, học cụ mơ để minh họa hệ thống điều khiển dùng Logo, Zen - Đối với người học: + Phải bảo đảm số học theo quy định + Tiếp thu tốt phần kiến thức kỹ lập trình kết nối với thiết bị ngoại vi - Các nội dung mô đun thực doanh nghiệp có điều kiện phù hợp trang thiết bị thực hành sinh viên Những trọng tâm cần ý: - Hiểu rủi ro cho hệ tống kết nối mạng công nghiệp biện pháp an tồn tránh rủi ro khơng gian mạng - Vận hành hệ thống nối mạng thực cơng việc bảo trì cách tối ưu; - Kết nối thành thạo phần cứng của hệ thống IoT 4.0 kết nối với hệ thống tự động hóa cơng nghiệp; - Viết chương trình nạp chương trình đưa liệu hệ thống tự động hóa lên Cloud thông qua IoT công nghiệp Page 170 Unrestricted | © Siemens 2020 | Digital Industries | Tài liệu tham khảo: [1] Nguyễn Mạnh Tiến, Điều khiển robot công nghiệp, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2007 [2] Lương Hồng Sâm, Giáo trình Robot cơng nghiệp, NXB Đại học Quốc gia TPHCM, 2017 [3] Trần Văn Hiếu, Tự động hóa PLC S7-1200 với TIA Protal, NXB Khoa học kỹ thuật tái năm 2019 [4] Hoàng Minh Sơn, Mạng truyền thông công nghiệp, NXB Khoa học kỹ thuật, 2017 [5] Nguyễn Tấn Huynh, Internet Of Things - Các Vấn Đề Hiện Nay, NXB Hà Nội, 2017 Page 171 Unrestricted | © Siemens 2020 | Digital Industries |