Giáo trình hệ thống sản xuất linh hoạt mps (nghề điện tử công nghiệp trình độ cao đẳng hệ liên thông)

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Hệ thống sản xuất linh hoạt MPS mô đun chuyên môn nghề của nghề Điện tử công nghiệp biên soạn dựa theo chương trình khung đã xây dựng và ban hành năm 2021 của trường Cao đẳng nghề Cần Thơ dành cho nghề Điện tử cơng nghiệp trình độ Cao đẳng hệ liên thơng Giáo trình biên soạn làm tài liệu học tập, giảng dạy nên giáo trình xây dựng mức độ đơn giản dễ hiểu, học có thí dụ tập tương ứng để áp dụng và làm sáng tỏ phần lý thuyết Khi biên soạn, nhóm biên soạn dựa kinh nghiệm thực tế giảng dạy, tham khảo đồng nghiệp, tham khảo các giáo trình có và cập nhật kiến thức có liên quan để phù hợp với nội dung chương trình đào tạo phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung biên soạn gắn với nhu cầu thực tế Nội dung giáo trình biên soạn với lượng thời gian đào tạo 60 gồm có: Bài MĐ11-01: Giới thiệu tổng quan hệ thống sản xuất có cấu trúc mơ dun Bài MĐ11-02: Trạm cấp phôi Bài MĐ11-03: Trạm Khoan Bài MĐ11-04: Kết nối HMI Weintek với PLC Mitsubishi Bài MĐ11-05: Thực tập mô đun hệ thống MPS Trong trình sử dụng giáo trình, tùy theo yêu cầu khoa học công nghệ phát triển điều chỉnh thời gian bổ sung kiên thức cho phù hợp Trong giáo trình, chúng tơi có đề nội dung thực tập để người học cố áp dụng kiến thức phù hợp với kỹ Mặc dù cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng mục tiêu đào tạo không tránh khiếm khuyết Rất mong nhận đóng góp ý kiến thầy, giáo, bạn đọc để nhóm biên soạn hiệu chỉnh hoàn thiện Cần Thơ, ngày tháng năm 2021 Tham gia biên soạn Chủ biên: Nguyễn Tuấn Khanh MỤC LỤC Trang TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN LỜI GIỚI THIỆU MỤC LỤC BÀI 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG SẢN XUẤT CĨ CẤU TRÚC MƠ ĐUN .6 1.Giới thiệu cảm biến MPS 1.1 Công tắc, nút nhấn 1.2.Cảm biến dạng ngõ TTL 1.3 Cảm biến dạng cấp dòng hay rút dòng 1.4 Cách đấu dây cảm biến Giới thiệu cấu chấp hành MPS 10 Giới thiệu hệ thống điều khiển MPS 13 Giới thiệu phần mềm MPS .15 Thực hành 16 BÀI 2: TRẠM CẤP PHÔI 27 Chức năng, nguyên lý hoạt động 27 Sơ đồ kết nối 27 Tập lệnh PLC Mitsubishi .29 Các bước thực 31 Thực hành 32 BÀI 3: TRẠM KHOAN 34 Chức năng, nguyên lý hoạt động 34 Sơ đồ kết nối 38 Các bước thực 42 Thực hành 42 BÀI 4: KẾT NỐI HMI WEINTEK VỚI PLC MITSUBISHI 53 HMI Weintek 53 Phần mềm lập trình EBPro 55 Các bước thực 60 Thực hành 60 BÀI 5: THỰC TẬP TRÊN CÁC MÔ ĐUNE CỦA HỆ THỐNG MPS .75 Vận hành trạm cấp phôi 75 Vận hành trạm khoan .75 Trình tự thực 77 Thực hành 77 4.1 Trạm cấp phôi .77 4.2 Trạm khoan 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO 95 CHƯƠNG TRÌNH MƠ ĐUN Tên mô đun: HỆ THỐNG SẢN XUẤT LINH HOẠT MPS Mã mơ đun: MĐ11 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trị mơ đun: - Vị trí: Mơ đun bố trí học sau mơn học, mơ đun kỹ thuật sở mô đun chuyên môn nghề PLC bản, kỹ thuật cảm biến, mạch điện tử, điều khiển điện khí nén - Tính chất: Là mô đun chuyên môn nghề bắt buộc nghề Điện tử cơng nghiệp - Ý nghĩa vai trị mơ đun: Là mô đun chuyên môn nghề tổng hợp ứng dụng PLC, cảm biến, điều khiển điện khí nén vào hệ thống sản xuất lĩnh vực công nghiệp Mục tiêu mô đun: - Kiến thức: + Mô tả được, nguyên lý, cấu hoạt động hệ thống sản xuất có cấu trúc mơ đun + Phân tích ngun lý vận hành mơ đun cấp phôi, kiểm tra, gia công, vận hành, lắp ráp, phân loại cấu chấp hành mô đun - Kỹ năng: Thực công việc bảo trì, bảo dưỡng, mơ đun cấp phơi, mô đun khoan, kiểm tra, gia công, vận hành, lắp ráp, phân loại cấu chấp hành mô đun - Năng lực tự chủ trách nhiệm: + Tự học tập, tích lũy kiến thức, kinh nghiệm để nâng cao trình độ chun mơn nghiệp vụ + Có khả đưa kết luận vấn đề chuyên môn, nghiệp vụ thông thường số vấn đề phức tạp mặt kỹ thuật + Có lực lập kế hoạch, điều phối, phát huy trí tuệ tập thể + Có lực đánh giá cải tiến hoạt động chuyên môn quy mơ trung bình III Nội dung mơ đun: Thời gian (giờ) Thực hành, thí Số Tên mô đun Tổng Lý nghiệm, Kiểm TT số thuyết thảo tra luận, tập Bài 1: Giới thiệu tổng quan hệ thống 2 sản xuất có cấu trúc mô đun Giới thiệu cảm biến MPS 0.5 0.5 1.1 Công tắc, nút nhấn 1.2.Cảm biến dạng ngõ TTL 1.3 Cảm biến dạng cấp dòng hay rút dòng 1.4 Cách đấu dây cảm biến Giới thiệu cấu chấp hành 0.5 0.5 4 MPS Giới thiệu hệ thống điều khiển MPS Giới thiệu phần mềm MPS Thực hành Bài 2: Trạm cấp phôi Chức năng, nguyên lý hoạt động Sơ đồ kết nối Tập lệnh PLC Mitsubishi Các bước thực Thực hành Kiểm tra Bài 3: Trạm Khoan Chức năng, nguyên lý hoạt động Sơ đồ kết nối Các bước thực Thực hành Kiểm tra Bài 4: Kết nối hmi Weintek với PLC Misubishi HMI Weintek Phần mềm lập trình EBPro Các bước thực Thực hành Bài 5: Thực tập mô đun hệ thống MPS Vận hành trạm cấp phôi Vận hành trạm khoan Các bước thực Thực hành 4.1 Trạm cấp phôi 4.2 Trạm khoan Kiểm tra Cộng 0.5 0.5 0.5 12 1 2 16 0.5 4 20 10 4 4 60 1 2 5 1 4 9 30 27 BÀI 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG SẢN XUẤT CĨ CẤU TRÚC MƠ ĐUN Mã bài: MĐ11-01 Giới thiệu: Hoạt động MPS trình hoạt động linh hoạt, khâu, trạm hoạt động riêng lẻ dựa theo q trình sản xuất cơng nghiệp, cơng nhân, nhân viên làm công việc riêng tuyến, khâu riêng, công việc họ làm đem đến hoàn thành sản phẩm cuối Cũng hoạt động MPS công nghiệp, hoạt động MPS mơ hình hệ thống điều khiển hoạt động riêng lẻ trạm hoạt động liên hoàn trạm tạo thành dây chuyền sản xuất dễ tìm thấy việc sản xuất theo công nghiệp Sản phẩm khâu trước nguyên liệu đầu vào khâu sau, hoạt động sản xuất khâu hoạt động truớc dừng trước khâu hoạt động sau dừng sau Ngồi phải có điều kiện hoạt động, khơng có sản phẩm khâu trước khâu sau khơng hoạt động Chính lý trên, mơ hình hệ thống MPS hoạt động tương tự công nghiệp Mục tiêu: - Mô tả phân biệt mô đun hệ thống điều khiển MPS - Nêu ứng dụng hệ thống điều khiển MPS công nghiệp - Chủ động, sáng tạo an tồn q trình học tập Nội dung chính: Giới thiệu cảm biến MPS Các cảm biến cho phép plc hay vi điều khiển nhận biết trạng thái trình hoạt động Các cảm biến logic nhận biết trạng thái sai, số tượng vật lý nhận gồm: - Có vật kim loại gần hay khơng? - Có vật điện mơi gần hay khơng? - Có vật che phản xạ ánh sáng hay khơng? Sau trình bày loại cảm biến sử dụng MPS 1.1 Công tắc, nút nhấn Ví dụ đơn giản ngõ cảm biến công tắc tiếp điểm relay, minh họa hình vẽ 1.1 Hình 1.1 Cảm biến đóng ngắt (cơng tắc) Hình vẽ bao gồm cơng tắc thường hở NO (Normal Open) nối đến ngõ vào I0.1, cảm biến có ngõ relay cấp nguồn +/-V Ngõ cảm biến tác động xảy tượng định trước cơng tắc bên cảm biến đóng lại cấp điện áp đến ngõ vào I0.6 PLC 1.2 Cảm biến dạng ngõ TTL Ngõ TTL dựa vào mức điện áp 0V 5V (có cho phép sai số môn học Kỹ thuật số) Phương pháp nhạy với nhiễu điện nhà máy nên sử dụng thật cần thiết Các mạch điều khiển điện tử máy tính thường có ngõ TTL, nối với thiết bị khác cần thêm mạch trigger để cải thiện tín hiệu Nếu cảm biến có ngõ TTL PLC phải dùng card ngõ vào để đọc giá trị TTL Nếu sử dụng cảm biến ngõ TTL cho ứng dụng khác lưu ý dịng max ngõ 20mA 1.3 Cảm biến dạng cấp dòng hay rút dòng Cảm biến rút dòng cho phép dòng chạy vào cảm biến mass, cảm biến cấp dòng từ nguồn Vcc chạy cảm biến.Trong trường hợp, ta quan tâm đến dịng điện, khơng quan tâm điện áp nên giảm ảnh hưởng nhiễu điện Ngõ cảm biến sử dụng transistor đóng ngắt (có tổn hao điện áp) Loại PNP dùng cho ngõ rút dòng, loại NPN ngõ cấp dòng Minh họa hình vẽ 1.2 Hình 1.2 Ngõ rút dịng Cảm biến có phận đầu dị để nhận biết tượng vật lý xảy Với nguồn cung cấp +/-V cảm biến nhận biết tượng xảy tác động vào chân B củatransistor NPN Nếu chân B có 0V transistor ngưng dẫn, chân B có 5V/12V transitor dẫn bảo hịa rút dịng bên ngồi vào Hoạt động tương tự cho cảm biếm cấp dịng PNP hình 1.3 Hình 1.3 Ngõ dạng cấp dòng 1.4 Cách đấu dây cảm biến Cảm biến digital (quang, tiệm cận ) Cảm biến digital nguồn cảm biến đấu bình thường, quan tâm ngõ cảm biến input PLC Loại PNP (nâu: V+,xanh: 0V,đen: out V+) ( ngõ rút dòng) - Tùy vào điện áp nguồn cảm biến điện áp input PLC mà ta đấu - Nếu nguồn DC AC (nguồn cảm biến = nguồn input PLC) đấu trực tiếp, có nghĩa nối chân đen (out) trực tiếp vào ngõ vào - Nếu cảm biến nguồn DC, PLC input AC (nguồn cảm biến # input PLC) ngược lại phải qua Relay trung gian (Relay có nguồn cảm biến), lấy ngõ cảm biến đấu vào cuộn dây Relay, ngõ lại cuộn dây nối mass Lấy tiếp điểm thường hở Relay đưa vào PLC Loại NPN (nâu: V+,xanh:mass,đen: out 0V) ( ngõ cấp dòng) - Phải dùng Relay trung gian (Relay có nguồn cảm biến), lấy ngõ cảm biến đấu vào cuộn dây Relay, ngõ lại cuộn dây nối V+ Lấy tiếp điểm thường hở Relay đưa vào PLC Hình 1.4 Cách đấu dây nguyên lý hoạt động cảm biến NPN,PNP loại dây Hình 1.5 Các đấu dây cảm biến NPN, PNP dây cho loại NO, NC Hinh 1.6 Cảm biến quang Hình 1.7 Cảm biến tiệm cận điện cảm Hình 1.8 Cảm biến tiệm cận điện dung Giới thiệu cấu chấp hành MPS Về cấu chấp hành MPS chủ yếu xilanh khí nén Sau giới thiệu số cấu chấp hành MPS Festo Hì nh 1.9 Động điện 24VDC Hình 1.10 Xi lanh khí nén 10 Muốn chỉnh font chữ cho numeric chuyển sang tab Font Thơng thường cỡ font phải lớn 20 Sau chọn vị trí đặt cho numeric Và thêm text “ SL PHOI CAP” 82 Sinh viên tiếp tục thực tiếp phần tử lại Cuối kiểm tra lỗi lại (compile) Hình 5.5 Kiểm tra lỗi hình thiết kế 83 Bước 6: Viết chương trình PLC Sinh viên nhập code mẫu bên (có thể thay đổi miễn sau hoạt động yêu cầu) 84 Chú thích: input, output, M trung gian chương trình 85 Bước 7: mơ HMI, PLC Bước 8: Nạp PLC, HMI Bước 9: Run PLC, HMI Bước 10: Cung cấp điều kiện cho trạm hoạt động vận hành Bước 11: Hiệu chỉnh có Trạm khoan Sinh viên thực thiết kế hình HMI, viết chương trình điều khiển cho PLC vận hành trạm khoan theo yêu cầu (mục 1) Hình 5.6 Trạm khoan Hướng dẫn: Bước 1: Cấp nguồn điện khí cho trạm Bước 2: Kiểm tra hiệu chỉnh hoạt động cảm biến, cấu chấp hành Bước 3: Kết nối cáp nạp cho PLC, HMI Bước 4: Kiểm tra cáp kết nối Bước 5: Thiết kế hình HMI 86 Hình 5.7 Phân tích thành phần thiết kế hình trạm khoan Nhận xét hình có thành phần cần thiết kế là: 1.Tên hình Đèn báo (bit lamp) Các nút nhấn Tất SET BIT Ô nhớ (numberic) Lưu ý cần đảm bảo hình thiết kế no error (không lỗi) Để dễ thống địa nút nhấn sau: Bước 6: Viết chương trình PLC 87 88 89 - Để tiện sau tách chương trình làm chế độ MAN (P1), AUTO (P2) Chế độ MAN (P1) 90 Chế độ AUTO (P2) 91 92 93 Bước 7: mô HMI, PLC Bước 8: Nạp PLC, HMI Bước 9: Run PLC, HMI Bước 10: Cung cấp điều kiện cho trạm hoạt động vận hành Bước 11: Hiệu chỉnh có Những trọng tâm cần ý - Cấu trúc mô đun hệ thống điều khiển MPS - Vận hành, kết nối mô đun hệ thống Bài tập mở rộng nâng cao Sinh viên đặt trạm cấp phôi khoan liền kề nhau: - Nhấn Start_phoi trạm cấp phôi, cấp phơi cho trạm khoan - Khi nhận phơi, nhấn Start_khoan, trạm khoan tiến hành khoan phôi - Sau khoan xong trạm khoan dừng băng tải lại Chờ cấp phôi tiếp Người vận hành nhấn tiếp Start_khoan Hệ thống hoạt động liên tục - Trong trình làm việc dừng lại thơng qua Stop_phoi, Stop_khoan Gợi ý: - Việc cấp phôi điêu khiển thủ cơng nhấn Start_phơi - Cịn khoan phơi chế độ tự động - Màn hình trạm cấp phơi, khoan: 94 Yêu cầu đánh giá kết học tập Nội dung: - Về kiến thức: Trình bày nguyên lý hoạt động trao đổi liệu PLC HMI - Về kỹ năng: thiết kế hình HMI, kết nối điều khiển PLC với HMI, đồng thời viết chương trình cho trạm hoạt động yêu cầu đặt ra, vận hành - Năng lực tự chủ trách nhiệm: Tỉ mỉ, cẩn thận, xác, ngăn nắp cơng việc Phương pháp: - Về kiến thức: Được đánh giá hình thức kiểm tra vấn đáp, viết - Về kỹ năng: Đánh giá kỹ thực hành lập trình, kết nối HMI với PLC, kiểm tra hoạt động nút nhấn, numberic HMI - Năng lực tự chủ trách nhiệm: Tỉ mỉ, cẩn thận, xác, ngăn nắp cơng việc Điều kiện để hồn thành mơ đun để dự thi kết thúc mô đun: + Người học tham dự 70% thời gian học lý thuyết đầy đủ học tích hợp, học thực hành, thực tập + Điểm trung bình chung điểm kiểm tra đạt từ 5,0 điểm trở lên theo thang điểm 10; + Người học có giấy xác nhận khuyết tật theo quy định hiệu trưởng xem xét, định ưu tiên điều kiện dự thi sở sinh viên phải bảo đảm điều kiện điểm trung bình điểm kiểm tra + Số lần dự thi kết thúc mô đun theo quy định khoản Điều 13 Thông tư 09/2017/TT-BLĐTBXH, ngày 13 tháng năm 2017 Điều kiện để công nhận, cấp chứng nhận đạt mô đun đào tạo: Người học công nhận cấp chứng nhận đạt mô đun có điểm trung bình mơ đun theo thang điểm 10 đạt từ 4,0 trở lên 95 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Mô đunar Production System, Festo, 06/2002 [2] Bộ điều khiển lập trình- Vận hành ứng dụng, Lê Hoài Quốc, NXB KH &KT, 1999 [3] Lang Warnock, Programmable controller operation and application, 1996 [4] Tự động hóa với S7-300, Nguyễn Dỗn Phước & Phan Xn Minh, NXB KH &KT, 2002 [5] Hệ thống điều khiển khí nén, Nguyễn Ngọc Phương, NXB Giáo Dục, 2001 [6] Hệ thống điều khiển thủy lực, Nguyễn Ngọc Phương, NXB Giáo Dục, 2001 [7] Giáo trình cảm biến, Phan Quốc Phơ, Nguyễn Đức Chiến, NXB Giáo Dục, 2001 [8] Tự học S7 & WINCC hình ảnh, PGS.TS Tần Thu Hà – KS Phạm Quang Huy, NXB Hồng Đức, 2013 96