Giáo trình lắp đặt, vận hành và điều khiển hệ thống cơ điện tử 2 (nghề cơ điện tử trình độ cao đẳng) trường cao đẳng nghề ninh thuận

UBND TỈNH NINH THUẬN TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ NINH THUẬN GIÁO TRÌNH Mơn đun: LẮP ĐẶT, VẬN HÀNH VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ NGHỀ: CƠ ĐIỆN TỬ TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo Quyết  định số: ngày tháng Trường cao đẳng nghề Ninh Thuận năm Năm 2019 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun 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 Để thực biên soạn giáo trình đào tạo nghề Điện tử cơng nghiệp trình độ Cao đẳng nghề, giáo trình Lắp đặt, vận hành bảo trì hệ thống điện tử giáo trình mơn học đào tạo chun ngành biên soạn theo nội dung chương trình khung Bộ Lao động Thương binh Xã hội Tổng cục Dạy Nghề phê duyệt Nội dung biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, tích hợp kiến thức kỹ chặt chẽ với nhau, logic Khi biên soạn, nhóm biên soạn cố gắng cập nhật kiến thức có liên quan đến nội dung chương trình đào tạo phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung lý thuyết thực hành biên soạn gắn với nhu cầu thực tế sản xuất đồng thời có tính thực tiễn cao Nội dung giáo trình biên soạn với dung lượng thời gian đào tạo 90 gồm có: MĐ12-01: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ MĐ12-02: LẮP ĐẶT, LẬP TRÌNH, KIỂM TRA, VẬN HÀNH VÀ BẢO TRÌ MƠ HÌNH ĐÈN GIAO THƠNG MĐ12-03: LẮP ĐẶT, LẬP TRÌNH, KIỂM TRA, VẬN HÀNH VÀ BẢO TRÌ MƠ HÌNH ĐĨNG NẮP SẢN PHẨM MĐ12-04: LẮP ĐẶT, LẬP TRÌNH, KIỂM TRA, VẬN HÀNH VÀ BẢO TRÌ MƠ HÌNH PHÂN LOẠI SẢN PHẨM MĐ12-05: LẮP ĐẶT, LẬP TRÌNH, KIỂM TRA, VẬN HÀNH VÀ BẢO TRÌ MƠ HÌNH CÁNH TAY ROBOT Trong q trình sử dụng giáo trình, tuỳ theo yêu cầu khoa học cơng nghệ phát triển điều chỉnh thời gian bổ sung kiên thức cho phù hợp Trong giáo trình, có đề nội dung thực tập để người học cố áp dụng kiến thức phù hợp với kỹ Ninh Thuận, ngày tháng năm 2019 Giáo viên biên soạn Trần Văn Linh MỤC LỤC LỜI GIỚI THIỆU BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ .7 Hệ thống khí Hệ thống điện – điện tử .7 BÀI 2: LẮP ĐẶT, LẬP TRÌNH, KIỂM TRA, VẬN HÀNH VÀ BẢO TRÌ MƠ HÌNH ĐÈN GIAO THÔNG 10 Cấu trúc hệ thống đèn giao thông 10 Giải thích hệ thống điều khiển 11 2.1 Bộ điều khiển sử dụng VĐK .12 2.2 Bộ điều khiển sử dụng PLC 12 Thiết kế phần cứng 13 Lập trình điều khiển 13 Kết nối vận hành .16 BÀI 3: LẮP ĐẶT, LẬP TRÌNH, KIỂM TRA, VẬN HÀNH VÀ BẢO TRÌ MƠ HÌNH ĐĨNG NẮP SẢN PHẨM 17 Cấu trúc mơ hình .17 Thiết kế phần cứng 17 Lập trình điều khiển 18 Kết nối vận hành 21 BÀI 4: LẮP ĐẶT, LẬP TRÌNH, KIỂM TRA, VẬN HÀNH VÀ BẢO TRÌ MƠ HÌNH PHÂN LOẠI SẢN PHẨM .27 Cấu trúc mơ hình .27 Thiết kế phần cứng 27 Lập trình điều khiển 29 Kết nối vận hành 32 BÀI 5: LẮP ĐẶT, LẬP TRÌNH, KIỂM TRA, VẬN HÀNH VÀ BẢO TRÌ MƠ HÌNH CÁNH TAY ROBOT .38 Cấu trúc mơ hình (ROBOT STATION) 38 1.1 hệ thống điều khiển: 38 1.2 Cơ cấu chấp hành: .38 2.Thiết kế phần cứng: 39 Lập trình điều khiển: .40 Kết nối vận hành 51 LỜI GIỚI THIỆU Để thực biên soạn giáo trình đào tạo nghề Điện tử cơng nghiệp trình độ Cao đẳng nghề, giáo trình Lắp đặt, vận hành bảo trì hệ thống điện tử giáo trình mơ đun đào tạo chun ngành biên soạn theo nội dung chương trình khung Bộ Lao động Thương binh Xã hội Tổng cục Dạy Nghề phê duyệt Nội dung biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, tích hợp kiến thức kỹ chặt chẽ với nhau, logíc Khi biên soạn, nhóm biên soạn cố gắng cập nhật kiến thức có liên quan đến nội dung chương trình đào tạo phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung lý thuyết thực hành biên soạn gắn với nhu cầu thực tế sản xuất đồng thời có tính thực tiễn cao Nội dung giáo trình biên soạn với dung lượng thời gian đào tạo 90 gồm có: MĐ32 -01: Khái niệm chung Hệ thống điện tử MĐ32 -02: Lắp đặt, lập trình, kiểm tra, vận hành bảo trì mơ hình đèn giao thơng MĐ32-03: Lắp đặt, lập trình, kiểm tra, vận hành bảo trì mơ hình đóng nắp sản phẩm MĐ32 -04: Lắp đặt, lập trình, kiểm tra, vận hành bảo trì mơ hình phân loại sản phẩm MĐ32 -05: Lắp đặt, lập trình, kiểm tra, vận hành bảo trì mơ hình cánh tay robơt Trong q trình sử dụng giáo trình, tuỳ theo yêu cầu khoa học cơng 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 củng cố áp dụng kiến thức phù hợp với kỹ Ninh Thuận, ngày tháng năm 2019 Giáo viên biên soạn Trần Văn Linh CHƯƠNG TRÌNH MƠ ĐUN LẮP ĐẶT, VẬN HÀNH VÀ BẢO TRÌ CÁC HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Mã số mô đun: MĐ 39 Thời gian mô đun: 90h; (Lý thuyết: 15h; Thực hành: 72h; KT: 3h) I Vị trí, tính chất mơ đun: Mô đun học sau môn học: An toàn lao động; Vật liệu điện; Đo lường điện; Mạch điện; Cài đặt thử nghiệm hệ thống điều khiển với PLC; Thiết lập cấu hình lập trình điều khiển PLC hệ thống tự động; Lắp đặt, lập trình, kiểm tra, vận hành bảo trì hệ thống điện tử; Lắp đặt kiểm tra hệ thống điều khiển khí nén thủy lực Là mô đun bắt buộc đào tạo nghề điện tử II Mục tiêu mô đun: * Về kiến thức: - Hiểu Cấu trúc hệ thống CĐT - Mô hệ thống CĐT - Phân tích nguyên lý làm việc hệ thống CĐT * Về kỹ năng: - Cân chỉnh hệ thống CĐT theo yêu cầu đề - Lắp các hệ thống CĐT ứng dụng công nghiệp; - Kiểm tra sửa chữa đạt yêu cầu thời gian với độ xác; - Thay linh kiện, phận hệ thống CĐT hư hỏng * Về lực tự chủ trách nhiệm: - Tự giác, tích cực, chủ động hợp tác học tập III Nội dung mô đun: Nội dung tổng quát phân bổ thời gian: Tiết STT PPC T T S L T T H K T Ghi 2       16 14     16 13   28 23   28 22   Tổng: 90 15 72   NỘI DUNG GIẢNG DẠY Bài 1: Khái niệm chung Hệ thống điện tử Bài 2: Lắp đặt, lập trình, kiểm 3-18 tra, vận hành bảo trì mơ hình đèn giao thơng Bài 3: Lắp đặt, lập trình, kiểm 19tra, vận hành bảo trì mơ hình 34 đóng nắp sản phẩm Bài 4: Lắp đặt, lập trình, kiểm 35tra, vận hành bảo trì mơ hình 62 phân loại sản phẩm Bài 5: Lắp đặt, lập trình, kiểm 63tra, vận hành bảo trì mơ hình 90 cánh tay robơt 1-2   BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ MĐ 39 - Mục tiêu bài: - Nhận thức tầm quan trọng hệ thống sản xuất linh hoạt sản xuất đại - Coi trọng cơng nghệ thơng tin tự động hóa sản xuất tiên tiến - Phân tích cấu trúc MPS - Nhận diện hệ thống MPS Nội dung bài: Hệ thống khí Trong trình công nghiệp hoá, đại hoá đất nước, Đảng Nhà nước ta chủ trương đầu tư phát triển ngành khoa học có hàm lượng tri thức cao, với vai trò quan trọng tự động hóa xem lónh vực chủ đạo nhận quan tâm Với phát triển khoa học kỹ thuật, tự động hoá ngày không gói gọn ngành khí, điện, điện tử, tin học… Mà kết hợp hài hoà tất ngành Chính kết hợp hài hòa tự động hóa đạt nhiều thành tựu cao Để giúp cho người học sau hòan tất môn học chuyên ngành tiếp cận với hệ thống sản xuất tự động từ ngồi ghế nhà trường, hãng Festo (Đức) chế tạo mô hình trạm MPS (Modular Production System) Trạm MPS công cụ dạy học xem lý tưởng nhất, hệ thống gồm có trạm, trình sản xuất gia công có tính chất liên tục, từ việc cấp phôi, gia công, lắp ráp đến phân lọai sản phẩm, gắn liền với trình sản xuất thực tế Trạm MPS kết hợp hài hoà điện, điện tử, khí, tin học, thuỷ lực, khí nén, kỹ thuật lập trình PLC, mô phần mềm Cosimir, giám sát hệ thống sản xuất phầm mềm WinCC… Hệ thống điện – điện tử Trên thực tế gắn kết hữu nhiều công nghệ sản phẩm có từlâu trước khái niệm “cơ điện tử” mà chuyên gia Nhật đưa Ví dụ cơng nghiệp hàng khơng, cơng nghiệp vũ trụ cơng nghiệp quốc phịng cho sản phẩm máy bay, tên lửa có điều khiển, tàu ngầm trinh sát không người lái hàng thập kỷ Các sản phẩm tích hợp cách hữu công nghệ cơ, điện, điện tử, máy tính, điều khiển, cảm biến cấu chấp hành sản phẩm điện tử cao cấp cỡ lớn chức giá thành phục vụ cho mảng thị trường đặc chủng Do tính đặc thù sản phẩm mà kỹ liên kết cơng nghệ khơng phổ cập thời gian dài Ta nhận thấy với phát triển khoa học công nghệ công nghệ vi xử lý _xu phát triển điện tử chuyển dần từ sản phẩm điện tử cao cấp (máy bay, tên lửa ) đến sản phẩm điện tử cơng nghiệp (ơtơ, camera, robot gia đình ) Người Nhật tiên phong hướng cho đời khái niệm “cơ điện tử” vào cuối năm 60 đầu năm 70 kỷ 20 Đây thực công nghệ làm thay đổi giới Tuy nhiên sản phẩm điện tử cơng nghiệp chừng mực cịn có nhiều thách thức cao so với sản phẩm cơng nghệ hàng khơng khơng phải sản phẩm ngành chuyên dụng Cơ điện tử công nghiệp phải đối mặt với cạnh tranh gay gắt thị trường sản phẩm chế tạo hàng loạt, chu kỳ đổi sản phẩm ngắn, giá cạnh tranh thời gian đưa thị trường phải nhanh Do vậy, điện tử công nghiệp không đơn có tư thiết kế hệ thống mà phải có tư thiết kế hướng sản phẩm * Xu thứ hai chuyển dịch thay chức năng, nguyên lý thiết kế khí sang giải pháp phần mềm thể hệ nhúng sản phảm điện tử Xu chuyển chức khí vào phần mềm khẳng định qua tỷ lệ phần cơ/phần cứng/phần mềm việc phát triển sản phẩm điện tử 15 năm trước đây, tỷ lệ 60/25/15 Vào năm 1998, tỷ lệ 30/15/55 tỷ lệ phần mềm cao Hiện nay, phần mềm tạo nên linh hoạt độ tự lớn thiết kế sản phẩm điện tử Phần lớn phần mềm thể chíp phần cứng, ta hiểu thiết kế phần mềm thiết kế phối hợp cứng/mềm (hardware/software co-design) Tuy nhiên, xuất nhiều công nghệ cho phép tạo chíp cứng chun dụng sở lập trình phần mềm STEP/MOVE +/FORWD công tắc DIABLE/ENABLE chuyển sang mode DISABLE Bật nguồn động Khi nhấn đồng thời với nút nhấn mặt sau TB nút di chuyển cho phép cánh tay robot di chuyển -Được nhấn đồng thời với phím INP/EXE lúc 10 11 12 13 14 soạn thảo chương trình cho phép hiển thị dòng lệnh -Được nhấn kết hợp với phím STEP/MOVE cho phép tăng vận tốc di chuyển cánh tay Robot -Được nhấn đồng thời với phím INP/EXE lúc soạn thảo chương trình cho phép hiển thị dòng -/BACKWD lệnh trước -Được nhấn kết hợp với phím STEP/MOVE cho phép giảm vận tốc di chuyển cánh tay Robot Phím sử dụng để soạn thảo COND chương trình Phím dùng để reset lỗi xảy Khi nhấn kết hợp với phím INP/EXE chương trình ERROR RESET reset Các phím từ –X (J1) đến +C (J6) Được sử dụng kết hợp với nút nhấn mặt sau TB phím STEP/MOVE để di chuyển cánh tay JOG OPERATION Robot Ngoài sử dụng lúc soạn thảo chương trình Được sử dụng để lưu liệu vị trí di chuyển ADD/ trỏ lên RPL/ Được sử dụng để chỉnh sửa liệu vị trí di chuyển trỏ xuống Được sử dụng để xóa liệu vị trí di chuyển 15 DEL/ 16 HAND/ trỏ sang trái Được nhấn kết hợp với phím từ -A (J4) đến +C (J6) để đóng mở tay kẹp tương ứng 17 INP/EXE Thay đổi việc sử dụng ký tự số hay anphabe 18 POSCHAR DEADMAN soạn thảo chương trình Được sử dụng kết hợp với phím STEP/MOVE 19 SWITCH CONTRAST 20 SETTING SWITCH để điều khiển cánh tay Robot Điều chỉnh độ tương phản hình LCD Quy trình họat động: -Nhiệm vụ: Nhặt phôi từ vị trí “Pget” bỏ vị trí “Pput” - Các bước Robot thực hiện: 1.Di chuyển (nội suy khớp) tay gắp đến vị trí Pwait 10 MOV PWAIT 2.Di chuyển (nội suy khớp) tay gắp đến vị trí cao Pget 20mm 20 MOV PGET, -20 3.Di chuyển (tịnh tiến) tay gắp đến vị trí nhặt phôi (Pget) 30 MVS PGET 4.Nhặt phôi (đóng tay gắp) 40 HCLOSE 5.Di chuyển (tịnh tiến theo trục Z) tay gắp lên 20mm 50 MVS PGET,-20 6.Di chuyển (nội suy khớp) tay gắp đến vị trí cao Pput 20mm 60 MOV PPUT,-20 7.Di chuyển (tịnh tiến) tay gắp đến vị trí đặt phôi (Pput) 70 MVS PPUT 8.Nhả phôi (tay gắp mở) 80 HOPEN 9.Di chuyển (tịnh tiến theo trục Z) tay gắp lên 20mm 90 MVS PPUT,-20 10.Di chuyển (nội suy khớp) tay gắp đến vị trí Pwait 100 MOV PWAIT -Các bước lập trình từ thiết bị điều khiển tay TB: +Bước 1: Chuyển công tắc MODE từ điều khiển Robot sang MODE_TEACH +Bước 2: Chuyển công tắc DISABLE/ENABLE TB sang ENABLE +Bước 3: Trên hình MENU, nhấn phím mũi tên : để di chuyển trỏ đến 1.TEACH sau nhấn phím INP/EXE, hình soạn thảo xuất +Bước 4: Nhấn phím số nhấn INP/EXE để khai báo tên chương trình, chương trình tương ứng xuất Lưu ý: Để xóa ký tự nhấn phím POSCHAR kết hợp với phím +Bước 5: Nhấn phím lần trỏ di chuyền đến dòng nhập lệnh +Bước 6: Nhấn phím 1, nhấn phím khoảng cách để khai báo thứ tự dòng chương trình +Bước 7: Nhấn giữ phím POSCHAR nhấn phím M để nhập ký tự M +Bước 8: Nhấn giữ phím CHAR, lệnh có ký tự M đứng đầu xuất +Bước 9: Nhấn giữ phím CHAR nhấn phím “1”, lệnh “MOV nhập vào dòng lệnh tương ứng +Bước 10: Nhấn giữ phím CHAR nhấn phím “P” để nhập ký tự P nhả phím CHAR (tương tự cho ký tự khác) +Bước 11: Nhấn phím INP/EXE dòng chương trình lưu lại, dòng chương trình xuất Nhập lệnh dòng (20->100) tương tự +Bước 12: Nhấn kết hợp phím DEADMAN+STEP/MOVE phím (-X -> +C) để di chuyển cánh tay đến vị trí Pwait +Bước 13: Nhấn kết hợp phím ADD POS để nhập tên vị trí muốn lưu (Pget) nhấn phím INP/EXE +Bước 14: Nhấn giữ phím STEP/MOVE nhấn phím ADD lần để lưu lại vị trí Pget Lưu ý: Để lưu điểm Pwait Pput ta thực lại bước tương tự bước 12, 13, 14 +Bước 15: Chuyển công tắc DISABLE/ENABLE TB sang DISABLE +Bước 16: Chuyển công tắc MODE từ điều khiển Robot sang MODE_AUTO (Op) +Bước 17: Nhấn phím CHNG DISP UP/DOWN để chọn chương trình cần thực thi +Bước 18: Nhấn nút Start để bắt đầu thực thi chương trình, nhấn nút END để thực thi chương trình lần Kết nối vận hành Sơ đồ ngõ vào cảm biến: Sơ đồ ngõ cấu chấp hành: Sơ đồ mạch điện khí nén