BÁO CÁO KIẾN TẬP MÔN NHẬP MÔN CƠ ĐIỆN TỬ

Báo cáo kiến tập môn nhập môn cơ điện tử tại trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. Báo cáo về những buổi đi kiến tập thực tế tại nhà B1, T và C8, gồm những phần về máy CNC, hệ thống sản xuất linh hoạt FMS, hệ thống robot công nghiệp, hệ thống sản xuất tích hợp CIM....

NỘI DUNG BÁO CÁO KIẾN TẬP 1. Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS 1.1 Giới thiệu về hệ thống. Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS (Flexible Manufacturing System) là một hệ thống sản xuất được điều khiển tự động bằng máy tính, có khả năng thay đổi chương trình điều khiển và sản phẩm một cách linh hoạt trong quá trình sản xuất.Hệ thống FMS có thể tự động đặt lại cấu hình để sản xuất các chủng loại sản phẩm khác nhau nên nó được gọi là hệ thống sản xuất linh hoạt. Khái niệm sản xuất linh hoạt được biết đến lần đầu tiên vào năm 1965 khi công ty British firmMolins, đưa ra sản phẩm với tên gọi là System 24. System 24 là một hệ thống FMS thật sự. Tuy nhiên hệ thống này không thể phát triển thêm được nữa bởi khi đó công nghệ tự động hoá và công 1 | P a g e Nguyễn Mạnh Hùng Lớp KT. Cơ điện tử 02 Hình Mô hình thu nhỏ hệ thống FMS BÁO CÁO NHẬP MÔN CƠ ĐIỆN TỬ nghệ thông tin còn chưa phát triển nên không thể hỗ trợ cho sự phát triển của hệ thống này được. Khái niệm sản xuất linh hoạt vì vậy bị quên lãng. Tuy nhiên vào những năm 70 và đầu thập kỷ 80, cùng với sự phát triển nhảy vọt của công nghệ thông tin và ứng dụng của công nghệ thông tin trong sản xuất mà sản xuất linh hoạt đã phát triển trở lại với tốc độ đáng kinh ngạc. Hệ thống sản xuất linh hoạt được sử dụng lần đầu tiên ở Mỹ để sản xuất ra ôtô và máy kéo.Như vậy, một hệ thống sản xuất linh hoạt nói chung bao gồm có các phần sau: - Thiết bị xử lý như các trung tâm gia công, các trạm lắp ráp và robot. - Thiết bị vận chuyển nguyên vật liệu ví dụ như robot, băng truyền,… - Một hệ thống truyền thông. - Một hệ thống điều khiển bằng máy tính. Trong sản xuất linh hoạt, các máy gia công tự động như tiện, phay, khoan,…và hệ thống vận chuyển nguyên liệu tự động giao tiếp với nhau thông qua mạng máy tính 1.2 Cấu tạo a. Trạm điều khiển và giám sát trung tâm • Nhiệm vụ: Giám sát và hiển thị toàn bộ hoạt động của hệ thống MPS. • Bộ PLC – S7 300 sẽ nhận tín hiệu từ các cảm biến và xử lý điều khiển xuống các trạm thông 2 | P a g e Nguyễn Mạnh Hùng Lớp KT. Cơ điện tử 02 Hình 3 Sinh viên làm quen với hệ thống FMS. Hình 4 Sinh viên kiến tập với hệ thống BÁO CÁO NHẬP MÔN CƠ ĐIỆN TỬ qua mạng PROFIBUS. Đồng thời màn hình HMI – TP 177A sẽ giám sát hoạt động của hệ thống. • Kết cấu thiết bị gồm: - Bộ điều khiển lập trình PLC S7 300 CPU 313C – 2DP - Dầu vào số ( DI): 16 - Đầu ra số ( DO): 16 - Bộ nhớ: 32 KB RAM - Cổng giao tiếp: MP/PROFBUS DP • PLC S7 300 giao tiếp với các trạm thông qua mạng PROFBUS nó sẽ nhận các tín hiệu gửi lên từ các trạm và ra lệnh điều khiển xuống • Màn hình giao tiếp HMI – TP 177A - Màn hình TP 177A của hãng SIEMENS sản xuất giao tiếp với các loại PLC của SIEMENS thông qua chuẩn MPI và PROFBUS - Màn hình sẽ điều khiển giám sát các cảm biến của PLC trong các trạm thông qua mạng PROFBUS cho phép hiển thị trạng thái của các cảm biến, các đầu vào/ra, tín hiệu từ cảm biến lên màn hình • Máy tính điều khiển trung tâm - Được cài đặt phần mềm điều khiển giám sát WIN CC của hãng SIEMENS tại đó máy tính sẽ giám sát hoạt động của cả hệ thống thông qua giao diện được thiết kế bằng WIN CC. Đồng thời có điều kiện bật trạm trong hệ thống b. Trạm cấp phôi Nhiệm vụ: lưu trữ và cấp phôi, cấp chi tiết cho hệ thống Kết cấu gồm: - Băng tải: di chuyển phôi vào/ra khỏi cơ cấu cấp phôi - Cơ cấu cấp phôi: cấp phôi 3 loại khác nhau: màu đỏ, màu đen, màu xanh 3 | P a g e Nguyễn Mạnh Hùng Lớp KT. Cơ điện tử 02 Hình 5 Mà hình hiển thị trạm lưu trữ của hệ thống FMS Hình 6 Động cơ bước BÁO CÁO NHẬP MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - Xi lanh khí nén: kẹp, đẩy - Cụm van điện tử: điều khiển đóng/mở xi lanh khí nén - Bộ nguồn: cấp điệm cho hệ thống - Bộ điều khiển lập trình PLC: điều khiển toàn bộ quá trình - Module mở rộng, module truyền thông - Cảm biến quang khuyếch tán: phát hiện phôi ở cuối hành trình Hình 7 Cảm biến để nhận biết phôi - Mạch điện tử: bộ phận đầu vào/ra PLC và điều khiển tốc độ động cơ băng tải - Nút ấn, khóa điện, chuyển mạch: đóng ngắt, điều khiển hệ thống Hình 8 Nút điều khiển c. Trạm kiểm tra phôi Nhiệm vụ là kiểm tra kích thước các chi tiết: chiều cao, màu sắc…, nhận biết phôi theo vật liệu: kim loại, phi kim loại Kết cấu gồm: - Các cảm biến: + cảm biến tiệm cận: phát hiện kim loại bằng từ cảm + cảm biến màu: phát hiện phôi màu trắng 4 | P a g e Nguyễn Mạnh Hùng Lớp KT. Cơ điện tử 02 BÁO CÁO NHẬP MÔN CƠ ĐIỆN TỬ + cảm biến quang: phát hiện tất cả các phôi - Module bang tải 24V DC - Module nâng hạ phôi bằng xi lanh khí nén - Module đo lường kiểm tra chiều cao phôi - Bộ cung cấp nguồn 24V DC - Bộđiều khiển lập trình PLC S7 200 CPU 224 - Mạch điện từ: bộđệm cho đầu vào/ ra của PLC vàđiều khiển tốc độ động cơ - Bảng điều khiển: + khoá điện: đóng, cắt nguồn điện + nút dừng khẩn cấp: cắt nguồn điện hệ thống + đèn báo: trạng tháo hoạt động của hệ thống + nút chuyển mạch + các nút ấn d.Trạm gia công và phân loại  Nhiệm vụ gia công: khoan mô phỏng phôi và kiểm tra lỗ khoan trên bàn quay  Nhiệm vụ phân loại: phân loại sản phẩm sau khi gia công vào 3 máng trượt Kết cấu gồm: - Bàn xoay phân loại gồm 6 vị trí: vận chuyển phôi - Băng chuyền: vận chuyển phôi đến các trạm - Bộ nguồn: cung cấp điện cho hệ thống - Bộ điều khiển lập trình PLC: điều khiển toàn bộ chương trình - Module mở rộng - Module truyền thông - Mạch điện tử: truyền tải thông tin tín hiệu - Cảm biến tiệm cận: nhận dạng phôi - Cảm biến màu: nhận dạng phôi thông qua màu sắc - Cảm biến quang: nhận dạng phôi - Cơ cấu khoan gia công phôi: gia công phôi 5 | P a g e Nguyễn Mạnh Hùng Lớp KT. Cơ điện tử 02 Hình 9 Hệ thống cơ khí trong hệ thống BÁO CÁO NHẬP MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - Xi lanh khí nén, kẹp phôi: phân chia phôi - Cụm van điện: điều khiển hệ thống - Nút ấn, khóa điện, chuyển mạch, đèn báo: đóng ngắt điện, hệ thống đèn báo trạng thái hoạt động - Tay gắp khí nén: kẹp phôi e.Trạm cánh tay khí nén Nhiệm vụ: - Xác định rõ đặc tính vật liệu, màu sắc của chi tiết phôi - Lựa chọn các chi tiết phô - Di chuyển các chi tiết phôi đến trạm tiếp theo Kết cấu gồm: - Module chứa phôi - Module tay gắp phôi - Module máng trượt - Các loại cảm biến: từ, quang… ngoài ra còn có các xilanh vàVan solenoid xylanh - Bộ cung cấp nguồn 24V DC - Bộ điều khiển lập trình PLC S7 200 CPU 224 Hình 11 PLC S7 200 CPU 224 - Mạch điện từ: bộ đệm cho đầu vào/ ra của PLC và điều khiển tốc độ động cơ - Bảng điều khiển: + khoá điện: đóng, cắt nguồn điện 6 | P a g e Nguyễn Mạnh Hùng Lớp KT. Cơ điện tử 02 Hình 10 Bộ nguồn 24VDC BÁO CÁO NHẬP MÔN CƠ ĐIỆN TỬ + nút dừng khẩn cấp: cắt nguồn điện hệ thống + đèn báo: trạng tháo hoạt động của hệ thống + nút chuyển mạch + các nút ấn g. Trạm Robot Nhiệm vụ: -Xác định đặc tính của phôi - Lắp ráp để tạo ra thành phẩm - Lưu giữ - Di chuyển phôi đến trạm tiếp theo Kết cấu gồm: + Robot 6 bậc tự do + Bộ điều khiển robot + Cơ cấu kẹp các loại phôi + Xylanh kẹp các loại phôi + Bộ ổn định áp suất + Cảm biến các loại: quang,… + Bộ nguồn cung cấp 24VDC + Phụ kiện kết nối h. Trạm lưu trữ Nhiệm vụ: Lưu trữ phôi theo màu sắc và vật liệu Kết cấu gồm: + Cơ cấu băng tải + Cơ cấu gạt phôi + Bộ ổn định áp suất + Xylanh gạt phôi, giữ phôi + Van solenoid cho xylanh gạt phôi, giữ phôi 7 | P a g e Nguyễn Mạnh Hùng Lớp KT. Cơ điện tử 02 Hình 12 Màn hình điều khiến trạm lưu trữ. BÁO CÁO NHẬP MÔN CƠ ĐIỆN TỬ + Cảm biến các loại + Bộ nguồn cung cấp 24VDC, 2A + PLC S7-300 CPU 313C + Cáp + Domino kết nối IN/OUT PLC + Phụ kiện kết nối 1.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống Khi hệ thống khởi động các băng tải hoạt động . Pittong đàu tiên sẽ hoạt động và đẩy vật gia công vào băng tải 1 , băng tải 1 đưa vật gia công vào vành quay đê gia công . Trên đường di chuyển trên băng tải có 1 sensor màu , sensor này sẽ gửi tính chất của vật liệu gia công đó về bộ xử lí trung tâm. Sau đó bộ xử lí trung tâm sẽ đưa ra lệnh để điều khiển bàn xoay tới vị trí máy gia công cần thiệt cho vật gia công đo, qua các lệnh của CPU các máy công cụ sẽ gia công theo tính chất của vật gia công. Sau khi gia công, bàn xoay sẽ đưa vật gia công đến vị trí robot và robot gắp vật gia công rôinhả vào băng truyền 2. Trên băng truyền 2 có 3 sensor và dưới 3 sensor có 3 pittong đẩy vật gia công xuốn buồng chứa sản phẩm. Khi vật gia công đi qua sensor thứu nhất là sensor màu, hệ băng truyền sẽ dừng lại, sensor tiến hành kiểm tra tính chất của vật liệu gia công và gửi về CPU, CPU xử lí tín hiệu vật gia công rồi đưa ra tính chất của vật gia công . Sau đó nếu vật gia công không thỏa mãn tính chất nào đó thì CPU sẽ ra lệnh cho pittong đẩy vật gia công xuống buồng sản phẩm, nếu không thì hệ thống băng truyền sẽ tiếp tục hoạt động và đến các sensor sau. Sau quá trình như thế hệ thống sẽ gia công được sản phẩm và tiến hành phân loại nó theo các tính chất. 1.4 Phạm vi ứng dụng 8 | P a g e Nguyễn Mạnh Hùng Lớp KT. Cơ điện tử 02 BÁO CÁO NHẬP MÔN CƠ ĐIỆN TỬ Vì giá thành đầu tư ban đầu lớn nên chỉ nhừng tập đoàn và công ty có vốn đầu tư lớn . 1.5 Phân tích các tính năng và thành phần hợp thành cơ bản của hệ thống. a. Hệ thống cơ khí • Hệ thống cơ khí này bao gồm hệ thống băng tải, cơ cấu gắp của robot, cơ cấu chuyển động của các máy công cụ, hệ thống quay của vành xoay vật gia công • Hệ thống băng tải được dẫn động bởi động cơ cuốn. • Cơ cấu robot gồm cánh tay gắp cơ cấu di chuyển ngang và cơ cấu di chuyển đứng. Toàn bộ hệ thống này được dẫn động bởi các pittong ( 3 pittong khí ) • Hệ thống xoay được gắn với 1 động cơ servo nên nó có thể được đieèu chỉnh các góc quay một cách chính xác. b. Hệ thống thủy lực, khí nén 9 | P a g e Nguyễn Mạnh Hùng Lớp KT. Cơ điện tử 02 BÁO CÁO NHẬP MÔN CƠ ĐIỆN TỬ • Hệ thống này khí nén được cung cấp nguồn khí bởi 1 máy bớm lốp xe máy và toàn bộ được dẫn qua các máy đo áp suất. • Pittong khí nén có 2 đầu dẫn khí được nối van điện khí, van điện khí này sẽ điều khiển pittong này đẩy hay kéo. • Toàn bộ hệ thống khí được dẫn bởi các dây dẫn khí c. Hệ thống điện – điện tử  Hệ thống van điện khí Van này sử dụng hệ thống đóng mở khí nén bằng nguyên lí từ trường .Khi có điện vào hệ thống điện từ thì nó sẽ chuyển thành tác dụng lực từ. Lực từ này làm chuyển động của van và van có thể mở hoặc đóng tùy theo cách bố trí hệ thống.  Động cơ Sevor: Động cơ servo điều khiển bàn xoay và các băng truyền có nguyên lý và cấu tạo được trình bày ở hệ thống robot  Hệ thống CPUsử dụng bộ điều khiển PLC logic Hệ thống này gồm các bảng mạch điẹn tử : mạch xử lí tín hiệu sensor, mạch tạo xung, mạch công suất… toàn bộ mạch được xử lí bởi bộ vi xử lí PIC d. Hệ thống thông tin, giám sát  Hệ thống bình đo khí áp: cho biết áp xuất trên các ống dẫn khí.  Hệ thống sensor 10 | P a g e Nguyễn Mạnh Hùng Lớp KT. Cơ điện tử 02 Hình 13 Hệ thống bơm khí nén BÁO CÁO NHẬP MÔN CƠ ĐIỆN TỬ [...]... Nguyễn Mạnh Hùng Lớp KT Cơ điện tử 02 BÁO CÁO NHẬP MÔN CƠ ĐIỆN TỬ động cơ sẻvo Với lý do nêu trên nên sensor đo vị trí hoặc tốc độ là các bộ phận cần thiết phải tích hợp cho một động cơ ser vo Sensor của động cơ này thường dùng là sensor encoder sử dụng một led phát tín hiệu và thiết bị thu để đếm góc quay của động cơ Cấu tạo của động cơ cơ bản như sau : Hình 18  Cấu tạo của động cơ Servo Hệ thống điều... Mạnh Hùng Lớp KT Cơ điện tử 02          BÁO CÁO NHẬP MÔN CƠ ĐIỆN TỬ Nguồn hàn phải cung cấp dòng điện điều khiển được với điện áp thích hợp cho quá trình hàn Thường là 10-35V và 5-100A Sùng hàn dùng để đưa điện cực đến mối hàn, truyền dòng điện hàn vào điện cực và tạo ra lớp cách ly quanh mối hàn Có nhiều kiểu sùng hàn khác nhau, tùy theo quá trình hàn, dòng hàn, kích thước điện cực và chất... thống điện- điện tử, là nơi trung tâm xử lí mọi hoạt động của hệ thống CPU AX21 gồm phần trung tâm là bộ PLC tích hợp chip vi điều khiển PIC Ngoài ra còn có các mạnh điện tử như: mạch công suất , mạch tạo xung cho điều khiển các động cơ, mạch biến tần , mạch xử lí tín hiệu vào từ bộ điều khiển bằng tay và bộ nạp chương trình 19 | P a g e Nguyễn Mạnh Hùng Lớp KT Cơ điện tử 02 BÁO CÁO NHẬP MÔN CƠ ĐIỆN TỬ... bước vận hành hệ thống Bước 1: Bộ phận nhập dữ liệu, lập trình, định dạng vị trí, hình dạng, quỹ đạo chuyển động Bước 2: Thông qua hệ thống chấp hành trong cơ điện tử, tích hợp trong một sản phẩm cơ khí: hệ thống cơ khí, hệ thống điện- điện tử, hệ thống điều khiển, hệ thống thủy khí, hệ thống vi cơ điện tử Bước 3:Đến các hệ thông thông tin, giám sát trong Cơ Điện Tử : Các thiết bị cảm nhận và đáp ứng... KT Cơ điện tử 02 BÁO CÁO NHẬP MÔN CƠ ĐIỆN TỬ Bước 4 : Điều khiển trong Cơ Điện Tử thưc hiện bài toán can thiệp vào đối tượng điều khiển để hiệu chỉnh, để biến đổi sao cho nó có được chất lượng mong muốn Bước 5 : Bộ phận thực hiện sử lí đầu ra cho sản phẩm 12 | P a g e Nguyễn Mạnh Hùng Lớp KT Cơ điện tử 02 BÁO CÁO NHẬP MÔN CƠ ĐIỆN TỬ 2 Hệ thống robot công nghiệp 2.1 Giới thiệu về hệ thống robot công... nhà máy sản xuất vật dụng cơ khí, nơi mà quy trình hàn được lặp đi lặp lại một cách liên tục 16 | P a g e Nguyễn Mạnh Hùng Lớp KT Cơ điện tử 02 BÁO CÁO NHẬP MÔN CƠ ĐIỆN TỬ Hàn hồ quang - Hàn lase Hàn điểm Robot hàn sẽ hoạt động trong tất cả các điều kiện khắc nghiệt, đòi hỏi độ chính xác cao, 2.5 Phân tích các tính năng và thành phần cơ bản hợp thành hệ thống a Hệ thống cơ khí 2 Mô hình của robot... Kỳ và đã nhanh chóng ứng dụng vào việc chế tạo máy móc 27 | P a g e Nguyễn Mạnh Hùng Lớp KT Cơ điện tử 02 BÁO CÁO NHẬP MÔN CƠ ĐIỆN TỬ  Banlợi ích của CNC CNC Hì h 30 Máy tiện máy – Tự động hóa sản xuất: Máy CNC không chỉ quan trọng trong ngành cơ khí mà còn trong nhiều ngành khác như may mặc, giày dép, điện tử v.v Bất cứ máy CNC nào cũng cải thiện trình độ tự động hóa của doanh nghiệp: người vận hành... đại lượng không điện và chuyển thành các đại lượng điện, các thông tin của các đại lượng này được truyền về hệ thống đo lường điều khiển, giúp nhận dạng, đánh giá và điều khiển mọi biến trạng thái của đối tượng Các thiết bị giám sát điển hình như : cảm biến (sensor), camera giám sát, các bộ chuyển đổi tín hiệu số 11 | P a g e Nguyễn Mạnh Hùng Lớp KT Cơ điện tử 02 BÁO CÁO NHẬP MÔN CƠ ĐIỆN TỬ Bước 4 : Điều... | P a g e Nguyễn Mạnh Hùng Lớp KT Cơ điện tử 02 BÁO CÁO NHẬP MÔN CƠ ĐIỆN TỬ I Cấu tạo phần cơ khí Hình 32 Các thành phần của máy CNC a Thân máy và đế máy - Thường được chế tạo bằng các chi tiết gang vì gang có độ bền nén cao gấp 10 lần sovới thép và đều được kiểm tra sau khi đúc để đảm bảo không có khuyết tật đúc - Bên trong thân máy chứa hệ thống điều khiển, động cơ của trục chính và rất nhiều hệthống... ngang và máy doa ngang c Cụm trục chính 31 | P a g e Nguyễn Mạnh Hùng Lớp KT Cơ điện tử 02 BÁO CÁO NHẬP MÔN CƠ ĐIỆN TỬ Là nơi lắp dụng cụ, chuyển động quay của trục chính sẽ sinh ra lực cắt để cắt gọt phôi trong quá trình gia công Nguồn động lực điều khiển trục chính Trục chính được điều khiển bởi các động cơ Thường sử dụng động cơ Servo theo chếđộ vòng lặp kín, bằng công nghệ số để tạo ra tốc độ điều . NỘI DUNG BÁO CÁO KIẾN TẬP 1. Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS 1.1 Giới thiệu về hệ thống. Hệ thống sản xuất. Lớp KT. Cơ điện tử 02 Hình 3 Sinh viên làm quen với hệ thống FMS. Hình 4 Sinh viên kiến tập với hệ thống BÁO CÁO NHẬP MÔN CƠ ĐIỆN TỬ qua mạng PROFIBUS. Đồng thời màn hình HMI – TP 177A sẽ giám. thống BÁO CÁO NHẬP MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - Xi lanh khí nén, kẹp phôi: phân chia phôi - Cụm van điện: điều khiển hệ thống - Nút ấn, khóa điện, chuyển mạch, đèn báo: đóng ngắt điện, hệ thống đèn báo trạng