Hệ thống tự động hóa sản xuất Festo MPS500

Lời cảm ơn i Nhận xét giảng viên hướng dẫn ii Nhận xét giảng viên phản biện iii Mục lục iv Danh mục hình ảnh ix Danh mục bảng biểu xi CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU 1 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ 1 1.2. PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 1 1.3. NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI 1 1.4. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI 2 1.5. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI 2 1.6. CÁC BƯỚC THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 2 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHẦN MỀM ỨNG DỤNG TRONG HỆ THỐNG 3 2.1. CẢM BIẾN QUANG ĐIỆN CHÙM ĐI QUA, BỘ TRUYỀN TÍN HIỆU (SOEGSQ30SL). (30x30x15 mm) 3 2.2. BỘ SO SÁNH 4 2.3. CÁP KẾT NỐI NGÕ VÀO, NGÕ RA HỌ: D.MPBANKEAT 5 2.4. THIẾT BỊ ĐÓNG MỞ ÁP SUẤT 5 2.5. PHẦN MỀM INTELLECT ỨNG DỤNG TRẠM CHỤP ẢNH 7 2.6. PHẦN MỀM COSIMIR ỨNG DỤNG LẬP TRÌNH TRẠM ROBOT MITSUBISHI RV2AJ 8 2.7. PHẦN MỀM WINCC 7.2 8 CHƯƠNG 3 10 LẬP TRÌNH ỨNG DỤNG CHO HỆ THỐNG 10 3.1. TRẠM CUNG CẤP 10 3.1.1. Cấu trúc phần cứng 10 3.1.2. Các Thành Phần Cơ Khí Của Trạm 10 3.1.2.1. Module ổ chứa dạng ống xếp 10 3.1.2.2. Module vận chuyển 11 3.1.3. Hiệu chỉnh cảm biến 12 3.1.3.1. Cảm biến tiệm cận (Cylinder đẩy phôi của module ổ chứa chi tiết phôi) 12 3.1.3.2. Cảm biến chùm đi qua (ổ chứa ống xếp, mức điền đầy) 12 3.1.3.3. Công tắc Micro (Bộ chuyển, dẫn động lắc) 12 3.1.3.4. Công tắc chân không (Bộ vận chuyển, giác hút chân không) 13 3.1.3.5. Hiệu chỉnh van tiết lưu một chiều 13 3.1.4. Các địa chỉ ngõ vào, ngõ ra trạm cung cấp 14 3.1.5. Lập trình ứng dụng cho trạm cung cấp 15 3.1.5.1. Lưu đồ giải thuật 15 3.1.5.2. Lỗi trong lập trình 16 3.2. TRẠM KIỂM TRA 16 3.2.1. Cấu trúc phần cứng 16 3.2.2. Các thành phần cơ khí của trạm 17 3.2.2.1. Module nhận dạng 17 3.2.2.2. Module nâng hạ 17 3.2.2.3. Module đo lường 18 3.2.2.4. Module máng trượt có đệm hơi 18 3.2.2.5. Cảm biến tiệm cận điện dung (ghi nhận, phát hiện chi tiết phôi) 19 3.2.2.6. Cảm biến khuếch tán (Ghi nhận, xác định màu sắc) 19 3.2.2.7. Cảm biến phản xạ gương (nâng hạ, vùng làm việc) 20 3.2.2.8. Hiệu chỉnh bộ so sánh 20 3.2.3. Các địa chỉ ngõ vào, ngõ ra trạm kiểm tra 21 3.2.4. Lập trình ứng dụng cho trạm kiểm tra 22 3.2.4.1. Lưu đồ giải thuật 22 3.2.4.2. Lỗi trong lập trình 23 3.3. TRẠM GIA CÔNG 23 3.3.1. Cấu trúc phần cứng 23 3.3.2. Các thành phần cơ khí của trạm 24 3.3.2.1. Module bàn quay phân độ 24 3.3.2.2. Module kiểm tra 24 3.3.2.3. Module khoan 24 3.3.3. Hiệu Chỉnh Cảm Biến 25 3.3.3.1. Cảm biến tiệm cận điện dung – bàn quay phân độ phát hiện chi tiết phôi 25 3.3.3.2. Cảm biến tiệm cận tự cảm – bàn quay phân độ định vị trí 26 3.3.3.3. Công tắc Micro khoan, trục dẫn động thẳng 27 3.3.4. Các địa chỉ ngõ vào, ngõ ra trạm gia công 27 3.3.5. Lập trình ứng dụng cho trạm gia công 29 3.3.5.1. Lưu đồ giải thuật 29 3.3.5.2. Lỗi trong lập trình 30 3.4. TRẠM TAY GẮP – GIA CÔNG 30 3.4.1. Cấu trúc phần cứng 30 3.4.2. Các thành phần cơ khí của trạm 30 3.4.2.1. Module PicAlfa 30 3.4.2.2. Cảm biến khuếch tán (Tay kẹp – xác định màu sắc ) 31 3.4.2.3. Cảm biến tiệm cận điện dung – trên trục tịnh tuyến 31 3.4.2.4. Cảm biến tiệm cận điện dung cylinder nâng hạ 32 3.4.3. Các địa chỉ ngõ vào, ngõ ra trạm tay gắp – gia công 32 3.4.4. Lập trình ứng dụng cho trạm tay gắp – gia công 34

nhiệt tình hướng dẫn và cung cấp cho em những tài liệu vô cùng quý giá trong quátrình thực hiện đề tài Hệ thống sản xuất tự động Festo MPS 500.

Qua đây em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy HÀ CHÍ KIÊN cùng quýthầy, cô trong Khoa Công nghệ Điện, Trường Đại học Công nghiệp thành phố Hồ ChíMinh đã giảng dạy nhiệt tình và truyền đạt những kiến thức quý báu của mình giúp emhoàn thành chương trình học, đồng thời tạo điều kiện và giúp đỡ cho em hoàn thànhtốt bài khóa luận của mình Trong quá trình thực hiện đề tài và viết báo cáo không thểtránh được sai sót, mong được sự góp ý của quý thầy, cô trong Khoa Công nghệ Điện.Xin cảm ơn tất cả bạn bè, gia đình những người đã quan tâm, giúp đỡ tôi hoànthành khóa luận tốt nghiệp này

Em xin chân thành cảm ơn!

TP Hồ Chí Minh, ngày 18 tháng 07 năm 2014

Sinh viên thực hiệnLương Ngọc Lâm

TP Hồ Chí Minh, ngày… tháng … năm 2014

Giảng viên hướng dẫn

TP Hồ Chí Minh, ngày… tháng … năm 2014

Giảng viên phản biện

Lời cảm ơn i

Nhận xét giảng viên hướng dẫn ii

Nhận xét giảng viên phản biện iii

Mục lục iv

Danh mục hình ảnh ix

Danh mục bảng biểu xi

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.2 PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 1

1.3 NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI 1

1.4 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI 2

1.5 MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI 2

1.6 CÁC BƯỚC THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 2

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHẦN MỀM ỨNG DỤNG TRONG HỆ THỐNG 3

2.1 CẢM BIẾN QUANG ĐIỆN CHÙM ĐI QUA, BỘ TRUYỀN TÍN HIỆU (SOEG-S-Q30-S-L) (30x30x15 mm) 3

2.2 BỘ SO SÁNH 4

2.3 CÁP KẾT NỐI NGÕ VÀO, NGÕ RA HỌ: D.MP-B-AN-KEAT 5

2.4 THIẾT BỊ ĐÓNG MỞ ÁP SUẤT 5

2.5 PHẦN MỀM INTELLECT ỨNG DỤNG TRẠM CHỤP ẢNH 7

2.6 PHẦN MỀM COSIMIR ỨNG DỤNG LẬP TRÌNH TRẠM ROBOT MITSUBISHI RV-2AJ 8

2.7 PHẦN MỀM WINCC 7.2 8

CHƯƠNG 3 10

LẬP TRÌNH ỨNG DỤNG CHO HỆ THỐNG 10

3.1 TRẠM CUNG CẤP 10

3.1.1 Cấu trúc phần cứng 10

3.1.2 Các Thành Phần Cơ Khí Của Trạm 10

3.1.2.1 Module ổ chứa dạng ống xếp 10

3.1.2.2 Module vận chuyển 11

3.1.3 Hiệu chỉnh cảm biến 12

3.1.3.1 Cảm biến tiệm cận (Cylinder đẩy phôi của module ổ chứa chi tiết phôi) .12

3.1.3.2 Cảm biến chùm đi qua (ổ chứa ống xếp, mức điền đầy) 12

3.1.3.3 Công tắc Micro (Bộ chuyển, dẫn động lắc) 12

3.1.3.4 Công tắc chân không (Bộ vận chuyển, giác hút chân không) 13

3.1.3.5 Hiệu chỉnh van tiết lưu một chiều 13

3.1.4 Các địa chỉ ngõ vào, ngõ ra trạm cung cấp 14

3.2 TRẠM KIỂM TRA 16

3.2.1 Cấu trúc phần cứng 16

3.2.2 Các thành phần cơ khí của trạm 17

3.2.2.1 Module nhận dạng 17

3.2.2.2 Module nâng hạ 17

3.2.2.3 Module đo lường 18

3.2.2.4 Module máng trượt có đệm hơi 18

3.2.2.5 Cảm biến tiệm cận điện dung (ghi nhận, phát hiện chi tiết phôi) 19

3.2.2.6 Cảm biến khuếch tán (Ghi nhận, xác định màu sắc) 19

3.2.2.7 Cảm biến phản xạ gương (nâng hạ, vùng làm việc) 20

3.2.2.8 Hiệu chỉnh bộ so sánh 20

3.2.3 Các địa chỉ ngõ vào, ngõ ra trạm kiểm tra 21

3.2.4 Lập trình ứng dụng cho trạm kiểm tra 22

3.2.4.1 Lưu đồ giải thuật 22

3.2.4.2 Lỗi trong lập trình 23

3.3 TRẠM GIA CÔNG 23

3.3.1 Cấu trúc phần cứng 23

3.3.2 Các thành phần cơ khí của trạm 24

3.3.2.1 Module bàn quay phân độ 24

3.3.2.2 Module kiểm tra 24

3.3.2.3 Module khoan 24

3.3.3 Hiệu Chỉnh Cảm Biến 25

3.3.3.1 Cảm biến tiệm cận điện dung – bàn quay phân độ phát hiện chi tiết phôi .25

3.3.3.2 Cảm biến tiệm cận tự cảm – bàn quay phân độ định vị trí 26

3.3.3.3 Công tắc Micro khoan, trục dẫn động thẳng 27

3.3.4 Các địa chỉ ngõ vào, ngõ ra trạm gia công 27

3.3.5 Lập trình ứng dụng cho trạm gia công 29

3.3.5.1 Lưu đồ giải thuật 29

3.3.5.2 Lỗi trong lập trình 30

3.4 TRẠM TAY GẮP – GIA CÔNG 30

3.4.1 Cấu trúc phần cứng 30

3.4.2 Các thành phần cơ khí của trạm 30

3.4.2.1 Module PicAlfa 30

3.4.2.2 Cảm biến khuếch tán (Tay kẹp – xác định màu sắc ) 31

3.4.2.3 Cảm biến tiệm cận điện dung – trên trục tịnh tuyến 31

3.4.2.4 Cảm biến tiệm cận điện dung - cylinder nâng hạ 32

3.4.3 Các địa chỉ ngõ vào, ngõ ra trạm tay gắp – gia công 32

3.4.4 Lập trình ứng dụng cho trạm tay gắp – gia công 34

3.5.1 Kết nối trạm chụp ảnh với phần mềm intellect 35

3.5.2 Lỗi trong trạm chụp ảnh 37

3.6 TRẠM ROBOT MITSUBISHI RV-2AJ 37

3.6.1 Phần cứng của Robot MITSUBISHI RV-2AJ 37

3.6.1.1 Cách tay Robot MITSUBISHI RV-2AJ 37

3.6.1.2 Bộ điều khiển CR1-571 40

3.6.1.3 Hộp điều khiển bằng tay R28TB 44

3.6.2 Tìm tọa độ và dạy tọa độ cho Robot MITSUBISHI RV-2AJ 47

3.6.2.1 Đặt lại tọa độ gốc 47

3.6.2.2 Nhập lại tọa độ gốc 51

3.6.2.3 Dạy vị trí cho Robot 51

3.6.2.4 Di chuyển theo tọa độ khớp - Joint 53

3.6.2.5 Di chuyển theo tọa tuyệt đối - XYZ 55

3.6.2.6 Các vị trí tọa độ đã thiết lập 59

3.6.3 Ngôn ngữ lập trình Robot MELFA –BASIC 4 60

3.6.3.1 Nhóm lệnh về chương trình 60

3.6.3.2 Nhóm lệnh về điều khiển vị trí và chuyển động 65

3.6.3.3 Nhóm lệnh điều khiển kẹp 69

3.6.3.4 Nhóm lệnh điều khiển ngõ vào/ra (In/Out) 70

3.6.4 Kết nối máy tính với bộ điều khiển Robot 70

3.6.4.1 Thiết lập chế độ giao tiếp với máy tính 70

3.6.4.2 Chạy chương trình bằng phần mềm 74

3.6.5 Các địa chỉ ngõ vào, ngõ ra trạm Robot 75

3.6.6 Lập trình ứng dụng với Robot MITSUBISHI RV-2AJ 76

3.6.6.1 Lưu đồ giải thuật 76

3.6.6.2 Lỗi trong lập trình 81

3.7 TRẠM KHO HÀNG 81

3.7.1 Cấu trúc phần cứng 81

3.7.1.1 Encoder 81

3.7.1.2 Động cơ Servo 82

3.7.2 Các phương pháp xác định vị trí 83

3.7.2.1 Phương pháp xác định vị trí bằng tổng số xung 83

3.7.2.2 Phương pháp xác định vị trí bằng phần mềm 84

3.7.3 Cách thức điều khiển bằng tay và tọa độ bỏ hàng, lấy hàng trong kho 86

3.7.4 Các địa chỉ ngõ vào, ngõ ra trạm kho hàng 88

3.7.5 Lập trình ứng dụng điều khiển trạm kho hàng 89

3.7.5.1 Cách sử dụng Counter đếm xung tốc độ cao 90

3.7.5.2 Cấu hình phần mềm cho Counter đếm xung tốc độ cao 90

3.7.5.3 Hàm đọc xung tốc độ cao 91

3.7.6 Cách vận hành trạm kho hàng 97

3.8 TRẠM TAY GẮP – PHÂN LOẠI 98

3.8.1 Các địa chỉ ngõ vào, ngõ ra trạm tay gắp - phân loại 98

3.8.2 Lập trình ứng dụng cho trạm tay gắp - phân loại 99

3.8.2.1 Lưu đồ giải thuật 100

3.8.2.2 Lỗi trong lập trình 101

3.9 TRẠM PHÂN LOẠI 101

3.9.1 Các thành phần cơ khí của trạm 101

3.9.1.1 Module băng tải phân loại 101

3.9.1.2 Module máng trượt 102

3.9.1.3 Cảm biến khuếch tán – dùng phát hiện tất cả các phôi 102

3.9.1.4 Cảm biến khuếch tán cảm xạ màu – phát hiện màu đỏ và kim loại 103

3.9.1.5 Cảm biến tiệm cận điện cảm – phát hiện kim loại 103

3.9.1.6 Piston chặn hàng 103

3.9.2 Các địa chỉ ngõ vào, ngõ ra trạm phân loại 104

3.9.3 Lập trình ứng dụng cho trạm phân loại 105

3.9.3.1 Lưu đồ giải thuật 105

3.9.3.2 Lỗi trong lập trình 106

3.10 TRẠM BĂNG TẢI 106

3.10.1 Các thành phần cơ khí của trạm 106

3.10.1.1 Hệ thống băng tải 106

3.10.1.2 Hệ thống Piston 107

3.10.1.3 Động cơ dẫn động băng tải chuyển động 107

3.10.1.4 Cảm biến quang – xác định vị trí phôi hàng trên khay 107

3.10.1.5 Cảm biến tiệm cận – báo có khay hàng 108

3.10.1.6 Cảm biến tiệm cận – báo đầy khay hàng 108

3.10.1.7 Cảm biến tiệm cận - báo tắc khay hàng 109

3.10.2 Mạng ASI 109

3.10.2.1 Khái niệm 109

3.10.2.2 Đặc điểm của mạng ASI 109

3.10.2.3 Các thành phần hợp thành hệ thống ASI 110

3.10.3 Module CP 342-2 110

3.10.3.1 Khai báo địa chỉ cho hệ thống MPS 500 111

3.10.4 Lập trình trạm băng tải 112

3.10.4.1 Trạm 1 băng tải – trạm cung cấp và trạm kiểm tra 112

3.10.4.2 Trạm 2 băng tải – trạm gia công và trạm tay gắp – gia công 112

3.10.4.3 Trạm 3 băng tải – trạm chụp ảnh 113

3.10.4.4 Trạm 4 băng tải – trạm Robot 113

3.10.4.5 Trạm 5 Băng Tải – Trạm Kho Hàng 114

3.10.5.2 Lưu đồ giải thuật trạm 1 băng tải 117

3.10.5.3 Lưu đồ giải thuật trạm 2 băng tải 117

3.10.5.4 Lưu đồ giải thuật trạm 3 băng tải 118

3.10.5.5 Lưu đồ giải thuật trạm 4 băng tải 118

3.10.5.6 Lưu đồ giải thuật trạm 5 băng tải 119

3.10.5.7 Lưu đồ giải thuật trạm 6 băng tải 120

3.10.5.8 Lỗi trong lập trình 120

3.11 CÁCH VẬN HÀNH HỆ THỐNG 121

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT 122

4.1 THIẾT KẾ GIAO DIỆN TRẠM CUNG CẤP 122

4.1.1 Thiết lập kết nối giữa WinCC và PLC 122

4.1.2 Tạo Biến 123

4.1.3 Thiết Kế Giao Diện 125

4.1.4 Thiết kế các ngõ vào ra cho trạm 125

4.1.4.1 Thiết kế các đặc tính cho trạm cung cấp 126

4.1.4.2 Thiết lập đặc tính ẩn hiện cho cánh tay vận chuyển phôi 127

4.1.4.3 Thiết lập đặc tính ẩn hiện phôi 128

4.1.4.4 Thiết lập đặc tính điều khiển cho nút nhấn 129

4.2 THIẾT KẾ GIAO DIỆN TRẠM KIỂM TRA 130

4.2.1 Thiết lập các đặc tính trạm kiểm tra 131

4.2.1.1 Thiết lập đặc tính cho Cylinder nâng hạ 131

4.2.1.2 Thiết lập đặc tính cho các nút nhấn 131

4.3 THIẾT KẾ GIAO DIỆN TRẠM GIA CÔNG 132

4.4 THIẾT KẾ GIAO DIỆN TRẠM TAY GẮP – GIA CÔNG 132

4.4.1 Thiết lập đặc tính tay máy xuống lấy hàng 133

4.4.2 Thiết lập đặc tính tay máy xuống dịch chuyển qua trái – phải 133

4.5 THIẾT KẾ GIAO DIỆN TRẠM TAY GẮP – PHÂN LOẠI 134

4.6 THIẾT KẾ GIAO DIỆN TRẠM PHÂN LOẠI 134

4.6.1 Thiết lập đặc tính cho trạm phân loại 134

4.6.1.1 Thiết lập đặc tính cho Piston chặn hàng 135

4.6.1.2 Thiết lập đặc tính cho Piston chặn phôi phân loại hàng 135

4.7 THIẾT KẾ GIAO DIỆN TRẠM KHO HÀNG 135

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 137

5.1 KẾT LUẬN 137

5.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 137

TÀI LIỆU THAM KHẢO 138

PHỤ LỤC 139

Hình 2.3: Cáp kết nối ngõ vào, ngõ ra họ: D.MP-B-AN-KEAT 5

Hình 2.4: Thiết bị đóng mở áp suất 6

Hình 2.5: Màn hình giao diện phần mềm Intellect 7

Hình 3.1: Module ổ chứa dạng ống xếp 11

Hình 3.2: Module vận chuyển 11

Hình 3.3: Cảm biến tiệm cận 12

Hình 3.4: Cảm biến chùm đi qua 12

Hình 3.5: Công tắc MICRO 13

Hình 3.6: Công tắc chân không 13

Hình 3.7: Module nhận dạng 17

Hình 3.8: Module nâng hạ 17

Hình 3.9: Module đo lường 18

Hình 3.10: Module máng trượt có đệm hơi 18

Hình 3.11: Cảm biến tiệm cận điện dung 19

Hình 3.12: Cảm biến khuếch tán 19

Hình 3.13: Cảm biến phản xạ gương 20

Hình 3.14: Hiệu chỉnh bộ so sánh 20

Hình 3.15: Module bàn quay phân độ 24

Hình 3.16: Module kiểm tra 24

Hình 3.17: Module khoan 25

Hình 3.18: Mặt trên cảm biến điện dung 25

Hình 3.19: Vị trí phía dưới cảm biến tiệm cận điện dung 26

Hình 3.20: Cảm biến tiệm cận tự cảm 26

Hình 3.21: Công tắc Micro khoan – trục dẫn động thẳng 27

Hình 3.22: Module PicAlfa 31

Hình 3.23: Cảm biến tay kẹp – xác định màu sắc 31

Hình 3.24: Cảm biến tiệm cận điện dung – trên trục tịnh tuyến 31

Hình 3.25: Cảm biến tiệm cận điện dung - Cylinder nâng hạ 32

Hình 3.26: Cửa sổ kết nối trong Intellect 35

Hình 3.27: Phôi được xử lý dưới hệ thống 36

Hình 3.28: Thiết lập đặc tính cho phôi 36

Hình 3.29: Cách Tay Robot MITSUBISHI RV-2AJ 37

Hình 3.30: Mặt Trước của bộ điều khiển CR1-571 41

Hình 3.31: Mặt sau bộ điều khiển CR1-571 43

Hình 3.32: Hộp điều khiển bằng tay R28TB 45

Hình 3.33: Cấu hình cho bộ điều khiển và hộp điều khiển bằng tay 52

Hình 3.34: Tọa độ của điểm P1 52

Hình 3.35: Vị trí điểm P1 và điểm P2 52

Hình 3.36: Dãy Pallet 9 điểm 65

Hình 3.40: Kiểm tra giao tiếp với máy tính 72

Hình 3.41: Chương trình và vị trí tọa độ sau khi upload 73

Hình 3.42: Encoder dùng trong trạm kho hàng của Festo 82

Hình 3.43: Mô tả vị trí lấy hàng 85

Hình 3.44: Khai báo Counter cho bộ đếm xung tốc độ cao 90

Hình 3.45: Khai báo chức năng cho Counter đếm xung tốc độ cao 91

Hình 3.46: Cấu hình cho hàm đọc xung tốc độ cao SFB47 92

Hình 3.47: Module phân loại băng tải 101

Hình 3.48: Module máng trượt 102

Hình 3.49: Cảm biến khuếch tán phát hiện phôi 102

Hình 3.50: Cảm biến khuếch tán phản xạ màu 103

Hình 3.51: Cảm biến tiệm cận điện cảm 103

Hình 3.52: Piston chặn hàng (ở trạng thái bình thường) 104

Hình 3.53: Hệ thống băng tải 106

Hình 3.54: Trạng thái bình thường của Piston 107

Hình 3.55: Cảm biến phát hiện phôi trên khay 107

Hình 3.56: Cảm biến tiệm cận báo có khay hàng 108

Hình 3.57: Vị trí cảm biến báo đầy khay hàng 108

Hình 3.58: Cách khai báo địa chỉ cho hệ thống MPS 500 111

Hình 4.1: Thiết lập thông số cho hệ thống 122

Hình 4.2: Thiết lập kết nối TCP/IP cho giao diện 123

Hình 4.3: Khai báo biến cho trạm cung cấp 123

Hình 4.4: Hộp thoại Address Properties 124

Hình 4.5: Giao diện trạm cung cấp 125

Hình 4.6: Thiết lập màu cho đối tương 126

Hình 4.7: Thiết lập liên kết với cảm biến 127

Hình 4.8: Thiết lập đặc tính ẩn hiện phôi trong kho 128

Hình 4.9: Thiết lập đặc tính cho nút Start 129

Hình 4.10: Giao diện trạm kiểm tra 130

Hình 4.11: Giao diện trạm gia công 132

Hình 4.12: Giao diện trạm tay gắp - gia công 132

Hình 4.13: Thiết lập đặc tính tay máy xuống lấy hàng 133

Hình 4.14: Giao diện trạm tay gắp – phân loại 134

Hình 4.15: Giao diện trạm phân loại 134

Hình 4.16: Giao diện trạm kho hàng khi lấy hàng ra 135

Hình 4.17: Giao diện trạm kho hàng khi lấy hàng vào kho 136

Hình 4.18: thiết lập dặc tính cho “I/O Field” 136

Hình 4.19: Giao diện trạm băng tải 136

Bảng 2.3: Thông số liệu kỹ thuật thiết bị đóng mở áp suất 6

Bảng 3.1: Địa chỉ ngõ vào, ngõ ra trạm cung cấp 14

Bảng 3.2: Địa chỉ ngõ vào, ngõ ra trạm kiểm tra 21

Bảng 3.3: Địa chỉ ngõ vào, ngõ ra trạm gia công 27

Bảng 3.4: Địa chỉ ngõ vào, ngõ ra trạm tay gắp - gia công 32

Bảng 3.5: Thông số kỹ thuật của cánh tay Robot 38

Bảng 3.6: Thông số kỹ thuật của bộ điều khiển CR1-571 40

Bảng 3.7: Chức năng các phím mặt trước bộ điều khiển CR1-571 42

Bảng 3.8: Chức năng các phím mặt sau bộ điều khiển CR1-571 43

Bảng 3.9: Thông báo lỗi trên bộ điều khiển 44

Bảng 3.10: Chức năng hộp điều khiển bằng tay R28TB 45

Bảng 3.11: Thiết lập tọa độ gốc cho Robot 47

Bảng 3.12: Thao tác các bước xác định tọa độ gốc 49

Bảng 3.13: Thao tác nhập lại tọa độ gốc cho Robot 51

Bảng 3.14: Xác định theo tọa độ khớp_ JOINT 53

Bảng 3.15: Xác định theo tọa độ tuyệt đối_XYZ 55

Bảng 3.16: các bước di chuyển Robot đến vị trí mong muốn 59

Bảng 3.17: Vị trí thiết lập 59

Bảng 3.18: Địa chỉ ngõ vào, ngõ ra trên trạm Robot 75

Bảng 3.19: Vị trí kho hàng 85

Bảng 3.20: Các phím điều khiển bằng tay 86

Bảng 3.21: Các vị trí đã thiết lập 87

Bảng 3.22: Giá trị toạ độ tay máy gắp hàng vào kho của các vị trí từ 1 đến 20 87

Bảng 3.23: Giá trị toạ độ tay máy lấy hàng trong kho ra của các vị trí từ 1 đến 20 87

Bảng 3.24: Địa chỉ ngõ vào, ngõ ra trạm kho hàng 88

Bảng 3.25: Cách vận hành tự động trạm kho hàng 97

Bảng 3.26: Địa chỉ ngõ vào, ngõ ra trạm tay gắp – phân loại 98

Bảng 3.27: Địa chỉ ngõ vào, ngõ ra trạm phân loại 104

Bảng 3.28: Địa chỉ ngõ vào, ngõ ra của trạm 1 băng tải 112

Bảng 3.29: Địa chỉ ngõ vào, ngõ ra trạm 2 băng tải 112

Bảng 3.30: Địa chỉ ngõ vào, ngõ ra trạm 3 băng tải 113

Bảng 3.31: Địa chỉ ngõ vào, ngõ ra trạm 4 băng tải 114

Bảng 3.32: Địa chỉ ngõ vào, ngõ ra trạm 5 băng tải 114

Bảng 3.33: Địa chỉ ngõ vào, ngõ ra trạm 6 băng tải 115

sự phát triển của các ngành công nghiệp hiện nay, các dây chuyền sản xuất ngày cànghiện đại, nhiều thiết bị máy móc mới được ứng dụng vào sản xuất và điều đó kéo theotrình độ ngày càng cao của người thiết kế và vận hành Để đáp ứng được điều đó thìnhững người học và làm trong các ngành kỹ thuật nói chung và ngành Tự Động Hóanói riêng luôn phải học hỏi tiếp cận với công nghệ mới.

Với sự phát triển nhanh chóng và hiện đại của các ngành công nghiệp, con ngườiđang và đã phát minh ra nhiều công cụ, thiết bị, máy móc kỹ thuật tiên tiến nhằm thaythế sức lao động của con người trong các công việc nặng nhọc, độ an toàn chính xáccao Tạo ra năng suất lao động, tiết kiệm sức lao động Có rất nhiều sản phẩm đã đượctạo ra nhằm những mục đích như vậy Với sự phát triển không ngừng của ngành TựĐộng Hóa và niềm đam mê công nghệ nên tôi quyết định chọn đề tài này

1.2 PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI

Đề tài Hệ thống tự động hóa sản xuất Festo MPS-500 là đề tài được tìm hiểu

từ mô hình sản xuất tự động có thật trong thực tế được liên kết thông qua hệ thốngmạng ASI và mạng Ethernet, từ mô hình chúng ta đi tìm hiểu và ứng dụng các phầnmềm Simatic S7, WinCC, Cosimir, Intellect, trong hệ thống tự động hóa sản xuấtFesto MPS-500

Thực hiện lập trình hệ thống theo từng trạm riêng biệt và liên kết với nhau thôngqua mạng ASI và mạng Ethernet, tìm hiểu cách thức hoạt động của mạng ASI cũngnhư module Ethernet CP 343-1 Lean

Thiết kế điều khiển và giám sát hệ thống bằng WinCC.

1.6 CÁC BƯỚC THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

Thu thập và đọc tài liệu liên quan đến đề tài: tài liệu về cấu trúc của hệ thốngMPS-500, mạng ASI và mạng Ethernet, tài liệu về thiết kế và lập trình cho các phầnmềm WinCC, Cosimir, Intellect

Mô phỏng, đánh giá, đưa ra cách lập trình tối ưu cho hệ thống hoạt động ổn định

Đồng dạng với chuẩn DIN EN 60947-5-2

Phương pháp đo Cảm biến chùm đi qua, loại truyền dữ liệuBảo vệ phân cực Cho tất cả các phương pháp kết nối

Giới hạn trên của khoảng hiệu chỉnh 6 mm

Tần số chuyển đổi cực đại 1.000 Hz

Vật liệu tạo thành Từ Đồng và Teflon

- Hiển thị lỗi ngõ ra.

- Chiếc áp LEVER 2 (mức cao)

- Ngõ vào tương tự

- Mốc điện áp tuyến tính của cảm biếm dịch chuyển

- Hiển thị điện áp hoạt động bên ngoài

- Điện áp hoạt động phía ngoài

Phương pháp kết nối Kiểu bắt vít,dây cáp

có tiết diện 0.75 mm2

2.3 CÁP KẾT NỐI NGÕ VÀO, NGÕ RA HỌ: D.MP-B-AN-KEAT

Hình 2.3: Cáp kết nối ngõ vào, ngõ ra họ: D.MP-B-AN-KEAT

Cáp có 21 dây, mỗi dây có tiết diện 0.34 mm2 , 24 phích nối

Cáp kết nối ngõ vào, ngõ ra là 1 thiết bị đầu cuối ngõ vào, ngõ ra dùng cho các tủđiều khiển, có thể truyền và nhận 1 lúc 16 tín hiệu cáp còn thể làm dây dẫn cho các

cảm biến và các nguồn điện áp khởi động

2.4 THIẾT BỊ ĐÓNG MỞ ÁP SUẤT

Bộ lọc được điều chỉnh bằng áp kế, van tắt/mở, đầu nối ống đẩy vào và đầu đểchỉnh khí nén có thể xoay được Phễu lọc được thiết kế bằng một lớp bảo vệ kim loại,thiết bị được chế tạo có đế để có thể đặt lên tắm nhôm đế có hình bánh phômát than cóhình chữ T

Bảng 2.3: Thông số liệu kỹ thuật thiết bị đóng mở áp suất

Van Khí Nén

Kiểu thiết kế Bộ lộc Kết hợp với van thoát nước và van điều chỉnhAssembly position ±5°

Dung lượng hút chuẩn 750 l/min

Áp suất cực đại 1600 kPa (16 bar)

Áp suất hoạt động (max) 1200 kPa (12 bar)

Chi tiết kết nối Đầu nối ống dẻo PUN 6x1

Áp suất đầu vào 0 – 9 bar

Dung lượng hút 50 l/min

Môi trường hoạt động Khí nén đã được lọc

Nhiệt độ môi trường 0 - 60 °C

- Thanh tiêu đề: chứa các lệnh kiểm soát hầu hết các thông tin hệ thống

- Thanh công cụ: chứa các nút cung cấp các phím tắt cho các chức năng thườngxuyên nhất được sử dụng trong phần mềm

- Màn hình hiện thị: hiện thị hình ảnh chụp được

- Hộp công cụ xử lý: chứa tất cả các công cụ xử lý có sẵn

- Bảng kết quả: trả về giá trị xử lý

2.6 PHẦN MỀM COSIMIR ỨNG DỤNG LẬP TRÌNH TRẠM ROBOT MITSUBISHI RV-2AJ

Cosimir viết tắc của từ: Cell Oriented Simulation Of Industrial Robots Đây là phần mềm cho phép lập trình và mô phỏng 3D hoạt động của Robot có bộ điều khiển

sử dụng ngôn ngữ lập trình được hỗ trợ như: Movemaster Command, trong đóMELFA- BASIC là ngôn ngữ mặc định

Cosimir được dùng để dự kiến hoạt động sản xuất có sự tham gia của Robot,kiểm tra khả năng với tới của Robot tại các vị trí trong không gian để chọn loại Robotphù hợp với yêu cầu làm việc Cosimir giúp việc phát triển chương trình, tối ưu việc

bố trí thiết bị cho sản xuất Tất cả chuyển động và hoạt động điều khiển đều được môphỏng để tránh va chạm và để tối ưu thời gian làm việc Việc download chương trình

và vị trí xuống bộ điều khiển ngay trong môi trường mô phỏng đều được hỗ trợ trựctiếp không cần qua bước xử lý hay chuyển đổi nào

Cosimir hỗ trợ khá đầy đủ những mẫu hình Robot 3D trong sản xuất xung quanhtương tác với Robot giúp cho việc mô phỏng được trực quan, chính xác như: máy móc,băng tải, dụng cụ, cảm biến, bàn để và kệ… Ngoài ra có thể đưa vào mô hình từ phầnmềm CAD như AutoCAD

Cosimir có nhiều phiên bản: COSIMIR Professional, COSIMIR Industrial,COSIMIR Educational mỗi phiên bản có thêm bớt chức năng nhưng cách sử dụnggiống nhau Ở đây sẽ đi sâu tìm hiểu COSIMIR Professional, bởi phần mềm có thể môphỏng giả lập, lập trình giao tiếp, trực tiếp với Robot thật, sử dụng thuận tiện, được hỗtrợ đầy đủ và sử dụng dễ dàng

2.7 PHẦN MỀM WINCC 7.2

WinCC là một trong những chương trình SCADA trong lĩnh vực dân dụng vàcông nghiệp WinCC được dùng để điều hành các màn hình hiển thị và hệ thống điềukhiển trong quá trình tự động hóa các quá trình sản xuất

WinCC là viết tắt của Windows Control Center, là một phần mềm của hãngSiemens dùng để điều khiển, giám sát và thu thập giữ liệu của hệ thống sản xuất tựđộng theo nghĩa hẹp, WinCC là chương trình hỗ trợ cho người lập trình thiết kế các

chức năng chính là thu thập dữ liệu, giám sát và điều khiển quá trình sản xuất Nhữngthành phần có trong WinCC rất dễ sử dụng, giúp người dùng tích hợp những ứng dụngmới có sẵn mà không gặp bất kỳ trở ngại nào WinCC cung cấp các module chức năngthường dùng trong công nghiệp như: hiển thị hình ảnh, tạo thông điệp, lưu trữ và báocáo Giao diện điều khiển mạnh, thư viện phong phú, việc truy cập ảnh nhanh chóng

và chức năng lưu trữ bảo mật của nó đảm bảo tính hữu dụng cao

Tùy theo khả năng của người thiết kế cũng như các phần cứng hỗ trợ mà WinCC

đã và đang được phát triển trong nhiều lãnh vực khác nhau Ứng dụng phổ biến nhấtcủa WinCC là tự động hóa quá trình điều khiển và giám sát quy trình sản xuất Khimột hệ thống dùng chương trình WinCC để điều khiển và thu thập dữ liệu từ quá trình,

nó có thể mô phỏng bằng các hình ảnh các sự kiện xảy ra trong quá trình điều khiểndưới dạng chuỗi các sự kiện WinCC cung cấp nhiều hàm chức năng cho mục đíchhiển thị, thông báo bằng đồ họa, xử lý thông tin đo lường, các tham số công thức, cácbảng ghi báo cáo đáp ứng yêu cầu công nghệ ngày một phát triển và là một trongnhững chương trình ứng dụng trong thiết kế giao diện người máy được sử dụng phổbiến nhất tại Việt Nam hiện nay nhờ vào hệ thống trợ giúp của Siemens có mặt tạinhiều nước trên thế giới trong đó có Việt Nam

WinCC có thể tạo ra giao diện người – máy dựa trên cơ sở giao tiếp giữa conngười với các hệ thống máy, thiết bị điều khiển (PLC, CNC ) thông qua các hình ảnh,

sơ đồ, hình vẽ hoặc câu chữ có tính trực quan hơn WinCC có thể giúp người vận hànhtheo dõi được quá trình làm việc, thay đổi các tham số, công thức hoặc quá trình hoạtđộng, hiển thị các giá trị hiện thời cũng như giao tiếp với quá trình công nghệ thôngqua các hệ thống tự động, cảnh báo, báo động hệ thống khi có sự cố Việc sử dụngWinCC để điều khiển và giám sát hệ thống trong quá trình tự động hóa sản xuất đã chokết quả điều khiển chính xác Từ máy tính trung tâm, có thể điều khiển sự hoạt độngcủa dây chuyền sản xuất được lập trình trên WinCC, người vận hành có thể giám sáttất cả các thiết bị trên dây chuyền Đưa vào giao diện HMI, có thể giám sát và thuthập dữ liệu vào/ra một cách chính xác, hỗ trợ các phương thức xử lý dữ liệu, tổ chứccác số liệu một cách linh hoạt thông qua kiểu lập trình bằng ngôn ngữ C

CHƯƠNG 3 LẬP TRÌNH ỨNG DỤNG CHO HỆ THỐNG

3.1 TRẠM CUNG CẤP

Trạm cung cấp – là trạm thứ 1 trong hệ thống MPS gồm 9 trạm của Festo Trạmnày được phát triển và sản xuất cho dạy nghề cũng như các mục đích đào tạo tiếp tụctrong lĩnh vực tự động hoá và công nghệ Đây là trạm cấp phát chi tiết phôi cho cáctrạm kế tiếp làm việc Trạm cung cấp là thiết bị cấp chi tiết phôi Thiết bị cấp chi tiếtphôi được định nghĩa là thiết bị có chức năng điền đầy các phần tử nạp phân loại vàthùng chứa

3.1.1 Cấu trúc phần cứng

Trạm cung cấp là thiết bị cấp phát Theo đó thiết bị cấp phát được định nghĩa làthiết bị thi hành chức năng của boongke, phân loại và cung cấp chi tiết phôi liệu Thêmnữa, thiết bị cấp phát còn thuận tiện cho việc phân loại phần tử theo các đặt tính khácnhau, ( hình dạng, trọng lượng , kích thước, màu sắc của các phần tử)

 Chức năng

Trạm cung cấp tách các chi tiết phôi từ module ổ chứa dạng ống xếp Ổ chứa chitiết phôi đựng được 8 chi tiết phôi, các chi tiết phôi được nhận biết bằng cảm biếnchùm đi qua Cylinder tác động kép đẩy từng chi tiết phôi ra ngoài

Module chuyển giữ chi tiết phôi đã được tách ra bằng giác hút Công tắc chânkhông kiểm tra xem chi tiết phôi có được hút lên hay không Cánh tay thiết bị dichuyển được điều khiển bằng cylinder quay vận chuyển chi tiết phôi đến điểm cần vậnchuyển ở trạm tiếp theo

3.1.2 Các Thành Phần Cơ Khí Của Trạm

3.1.2.1 Module ổ chứa dạng ống xếp

Module ổ chứa dạng ống xếp tách chi tiết phôi ra khỏi ống chứa Có thể chứa đến

8 “phôi” được xếp trong ống theo bất kỳ trật tự nào trong ổ chứa dạng ống xếp Chitiết phôi phải được xếp vào với phía mở ở phía trên

Cylinder tác động kép đẩy chi tiết phôi ở vị trí thấp nhất từ ổ chứa, từ trong rangoài đến cữ dừng bằng cơ khí

Những chi tiết phôi sẵn sàng trong ống chứa được nhận biết bằng cảm biếnquang điện chùm xuyên qua, vị trí của cylinder đẩy được nhận biết bằng điện qua cảm

biến điện cảm Tốc độ đi ra hoặc co vào của cylinder đẩy được hiệu chỉnh thoải máibằng van tiết lưu 1 chiều.

Hình 3.1: Module ổ chứa dạng ống xếp

3.1.2.2 Module vận chuyển

Module vận chuyển là thiết bị vận hành bằng khí nén Chi tiết phôi được kẹp lênbằng giác hút chân không và được vận chuyển bằng cylinder quay Gốc chuyển độnglắc được hiệu chỉnh giữa 00 và 1800 bởi cữ chặn cơ khí Vị trí cuối được cảm nhận

bằng công tắc giới hạn điện Micro (Micro Switches)

Vị trí cuối của cylinder quay cần được hiệu chỉnh tùy theo trạm phía sau nàođược chọn

Nếu trạm thay đổi các tổ hợp cơ khí cần phải hiệu chỉnh và định vị trí lại các cảmbiến

Khi vận hành cần kiểm tra chính xác các ống nối, đi dây và nguồn điện áp vậnhành

Tất cả các phần tử, đường ống và dây điện được đánh dấu rõ ràng sao cho tất cả

các kết nối dễ dàng thiết lập lại được

Hình 3.2: Module vận chuyển

3.1.3 Hiệu chỉnh cảm biến

3.1.3.1 Cảm biến tiệm cận (Cylinder đẩy phôi của module ổ chứa chi tiết phôi)

Các cảm biến tiệm cận được sử dụng cho nhận biết vị trí cuối hành trình củacylinder Cảm biến tiệm cận tác động bởi vòng nam châm được lắp ráp trên Piston củaCylinder

Hình 3.3: Cảm biến tiệm cận

3.1.3.2 Cảm biến chùm đi qua (ổ chứa ống xếp, mức điền đầy)

Cảm biến chùm đi qua dùng để hiển thị mức trong ổ chứa ống xếp Dây cápquang sợi được nối với thiết bị quang điện Thiết bị quang điện phát ra ánh sáng hồngngoại nhìn thấy được Chi tiết phôi sẽ cản trở chùm tia sáng đi qua

Hình 3.4: Cảm biến chùm đi qua

3.1.3.3 Công tắc Micro (Bộ chuyển, dẫn động lắc)

Công tắc Micro sử dụng để cảm nhận vị trí cuối của chuyển động lắc (dẫn độngquay nữa vòng) công tắc Micro được tác động bởi cảm biến hành trình hiệu chỉnhđược trên trục của cylinder quay

Cảm biến tiệm cận –cylinder đẩy phôi

Cảm biến chùm đi qua

Hình 3.5: Công tắc MICRO

3.1.3.4 Công tắc chân không (Bộ vận chuyển, giác hút chân không)

Công tắc chân không sử dụng để phát hiện phần chân không trong giác hút chânkhông Nếu chi tiết phôi được nhấc lên hoàn toàn tín hiệu ra sẽ được phát ra bởi côngtắc chân không

Hình 3.6: Công tắc chân không

3.1.3.5 Hiệu chỉnh van tiết lưu một chiều

Van tiết lưu 1 chiều được dùng để hiệu chỉnh lưu lượng cho cylinder tác độngkép Trong hướng ngược lại, lưu lượng khí đi qua van 1 chiều với tiết diện mở hết,

nguồn khí nén không điều khiển và khí xả được điều khiển giữ cho Piston bằng giảmchấn khí nén ( hoàn thiện chuyển động cả khi tải thay đổi ).

3.1.4 Các địa chỉ ngõ vào, ngõ ra trạm cung cấp

Bảng 3.1: Địa chỉ ngõ vào, ngõ ra trạm cung cấp

I0.5 3S2 Tay quay ở vị trí trong trạm tiếp theo

Q0.0 1Y1 Cuộn dây điều khiển cylinder ổ cấp phôi

Q0.3 3Y1 Cuộn điện chuyển tay quay đến ổ cấp phôi

3.1.5 Lập trình ứng dụng cho trạm cung cấp

3.1.5.1 Lưu đồ giải thuật

3.1.5.2 Lỗi trong lập trình

- Thường xảy ra kẹt phôi do can thiệp tác động tín hiệu từ trạm trước hay vậnhành không đúng.

- Kẹt tay quay với trạm trước do khí nén tay quay không hoạt động

- Xảy ra tình trạng va đập với chi tiết cơ khí do khí nén chỉnh quá áp suất

3.2 TRẠM KIỂM TRA

Trạm kiểm tra – là trạm thứ 2 trong hệ thống MPS 500 gồm 9 trạm của Festo.Trạm này được phát triển và sản xuất cho dạy nghề cũng như các mục đích đào tạotiếp tục trong lĩnh vực tự động hoá và công nghệ Đây là trạm kiểm tra chi tiết phôicho các trạm kế tiếp làm việc

3.2.1 Cấu trúc phần cứng

Trạm kiểm tra có chức năng chính là kiểm tra phôi được cung cấp bởi trạm trước

Có nhiều cách kiểm tra phôi do trạm trước cung cấp Có thể kiểm tra bằng cách phânloại màu của phôi hoặc cũng có thể kiểm tra bằng chiều cao của các phôi Nếu phôinào không đạt yêu cầu kiểm tra sẽ được đưa vào khay chứa hàng lỗi ở phía dưới củatrạm Các phôi đáp ứng đầy đủ về chiều cao hoặc màu sắc sẽ được đẩy ra ngoài khaychờ hàng và được vận chuyển đến trạm kế tiếp nhờ hệ thống băng truyền

 Chức năng

Trạm kiểm tra xác định đặc tính của chi tiết phôi được nạp vào Module cảm biếnxác định màu của chi tiết và cảm biến điện dung thăm dò các chi tiết phôi mà khôngquan tâm đến màu sắc Cảm biến khuếch tán xác định chi tiết phôi kim loại và chi tiếtphôi màu đỏ Chi tiết phôi màu đen không được nhận biết bằng cảm biến khuếch tán.Cảm biến quang điện phản xạ hiển thị vùng làm việc phía trên của giá đỡ chi tiết phôi

có trống hay không trước khi chi tiết phôi được nâng lên băng Module nâng hạ Cảmbiến tương tự của module đo lường xác định chiều cao của chi tiết phôi Tín hiệu xuấtcũng được số hoá qua bộ so sánh có giá trị ngưỡng điều chỉnh được hoặc cấp cho PLC

có sử dụng bộ xử lý tín hiệu tương tự thông qua khối kết nối

Cylinder thẳng dẫn chi tiết phôi đúng theo hướng xuôi xuống trạm qua mángtrượt phía trên có đệm khí Các chi tiết phôi khác được phân loại ở máng trượt phíadưới

3.2.2 Các thành phần cơ khí của trạm

3.2.2.1 Module nhận dạng

Vật liệu hoặc màu sắc được thực hiện bởi 2 cảm biến tiệm cận với tín hiệu ra số.Cảm biến tiệm cận là loại cảm biến điện dung và quang điện

Các vấn đề do cảm biến điện dung và quang điện thực hiện:

- Cảm biến tiệm cận điện dung xác định chi tiết phôi kim loại, màu đỏ và đen

- Cảm biến tiệm cận quang điện xác định chi tiết phôi kim loại và màu đỏ

Hình 3.7: Module nhận dạngMạch logic tạo thuận lợi về chỉ định đặc tính kim loại, màu đỏ hoặc màu đen chotừng chi tiết phôi

3.2.2.2 Module nâng hạ

Chi tiết phôi được nâng lên từ mô đun cảm biến đến mô đun đo lường bằng môđun nâng hạ Cơ cấu dẫn động là cylinder nâng hạ không cần Piston và cylinder đẩy.Ống dẫn khí nén di động và cáp điện được dẫn trong ống đỡ dẫn hướng.Cho nhậnbiết vị trí cuối hành trình được thực hiện bởi cảm biến tiệm cận từ tính hoặc điệncảm

Hình 3.8: Module nâng hạ

3.2.2.3 Module đo lường

Hình 3.9: Module đo lườngModule đo lường bao gồm cảm biến tương tự để đo chiều cao chi tiết phôi.Nguyên lý hoạt động dựa trên đo điện áp tuyến tính với chiết áp chia điện áp Các

bộ giảm chấn lắp thêm có tác dụng giảm chấn cuối hành trình của cylinder nâng.Giá trị đo tương tự có thể số hoá thông qua bộ so sánh có giá trị ngưỡng hiệuchỉnh được (tín hiệu 0/1) Tín hiệu tương tự có thể cấp thẳng cho PLC nếu sử dụng bộ

xử lý tín hiệu qua khối kết nối

Ghi chú: Chi tiết phôi kim loại và màu đỏ có chiều cao hơn chi tiết phôi màu đenkhoảng 2,5 mm

3.2.2.4 Module máng trượt có đệm hơi

Mô đun máng trượt có đệm hơi; ở bên trái: Trạm Kiểm tra như một trạm đơn lẻ;

ở bên phải: Trạm Kiểm tra với trạm tiếp theo

Mô đun máng trượt có đệm hơi được dùng để vận chuyển chi tiết phôi 5 chitiết phôi có thể được cung cấp trên máng trượt đệm khí nếu lắp cữ chặn cơ khí.Giảm chấn để tối thiểu hoá lực ma sát giữa chi tiết phôi và bề mặt máng trượt Gócnghiêng của máng trượt có thể hiệu chỉnh được thoải mái

Module đo lường

Hình 3.10: Module máng trượt có đệm hơiNếu Trạm Kiểm Tra được vận hành cùng với trạm sau, cữ chặn cơ khí ở cuốimáng trượt đệm hơi phải được quay đi 1800 Chiều cao và độ nghiêng của mángtrượt đệm hơi phải được hiệu chỉnh sao cho chi tiết phôi trượt an toàn vào vị trí gắpcủa trạm tiếp theo.

3.2.2.5 Cảm biến tiệm cận điện dung (ghi nhận, phát hiện chi tiết phôi)

Cảm biến tiệm cận điện dung được dùng để dò tìm chi tiết phôi Chi tiết phôilàm thay đổi điện dung của bộ tụ điện lắp bên trong đầu cảm biến Chi tiết phôi được

dò tìm không phụ thuộc vào màu và vật liệu

Hình 3.11: Cảm biến tiệm cận điện dung

3.2.2.6 Cảm biến khuếch tán (Ghi nhận, xác định màu sắc)

Hình 3.12: Cảm biến khuếch tánCảm biến khuếch tán được sử dụng để xác định màu sắc Cảm biến phát ra ánhsáng hồng ngoại Cảm biến khuếch tán thu ánh sáng hồng ngoại phản xạ từ chi tiết

Cảm biến tiệm cận điện dung

Cảm biến tiệm cận

điện dung

3.2.2.7 Cảm biến phản xạ gương (nâng hạ, vùng làm việc)

Hình 3.13: Cảm biến phản xạ gươngCảm biến phản xạ gương được dùng để hiển thị vùng làm việc của modulenâng hạ Nếu vùng làm việc đang bị sử dụng, thì không thể dịch chuyển đượccylinder nâng hạ Cảm biến phản xạ gương bao gồm bộ phát tín hiệu và bộ nhận tínhiệu trong cùng một thân vỏ

Cảm biến phản xạ gương phát ra ánh sáng đỏ nhìn thấy được Ánh sáng phản xạlại bởi gương bên ngoài Nếu chùm ánh sáng bị ngắt bởi đồ vật, trạng thái chuyểnmạch của cảm biến phản xạ gương thay đổi

3.2.2.8 Hiệu chỉnh bộ so sánh

Hình 3.14: Hiệu chỉnh bộ so sánhĐặt một chi tiết phôi màu đỏ trong giá đỡ chi tiết phôi Chiều cao chi tiết phôi là25mm

Dịch chuyển cylinder nâng hạ đến vị trí trên bằng cách tác động lên nút điềukhiển tay của van có đánh dấu C

Đặt hai chiết áp Level1 và Level2 sao cho đèn hiển thị trạng thái hoạt động củatín hiệu xuất MID (xanh lá cây) sáng.

Ghi chú: Level1 khoảng 5 vạch trên thanh đo, Level2 khoảng 6 vạch trên thanh đo.

Dịch chuyển cylinder nâng hạ đến vị trí thấp nhất bằng cách tác động lên nútđiều khiển tay của van có đánh dấu C

Đèn hiển thị trạng thái hoạt động của tín hiệu xuất LOW (vàng) sáng

Tháo chi tiết phôi; Bộ so sánh đã được thiết lập

3.2.3 Các địa chỉ ngõ vào, ngõ ra trạm kiểm tra

Bảng 3.2: Địa chỉ ngõ vào, ngõ ra trạm kiểm traĐịa chỉ Ký hiệu Mô tả

I0.0 Part_AV Báo có phôi

I0.2 B2 Tín hiệu quang an toàn

I0.3 Comp Kiểm tra chiều cao phôi

I0.4 1B1 Cylinder nâng ở vị trí trên

I0.5 1B2 Cylinder nâng ở vị trí dưới

I0.6 2B1 Cylinder đẩy phôi ở phía sau

I0.7 IP_FL Rào quang cho trạm sau

Q0.0 1Y1 Cuộn dây điều khiển cylinder nâng đi xuống

Q0.1 1Y2 Cuộn dây điều khiển cylinder nâng đi lên

Q0.2 2Y1 Cuộn dây điều khiển cylinder đẩy phôi

Q0.3 3Y1 Cuộn đây điều khiển bật/tắt khí máng trượt

I1.4 Tín hiệu nhận từ Q1.6 trạm trước

I1.6 Tín hiệu từ Q1.4 của trạm sau

I1.7 Tín hiệu từ Q1.5 của trạm sau

Q1.4 Phát tín hiệu đến I1.6 trạm trước

Q1.6 Tín hiệu từ I1.4 của trạm sau

3.2.4 Lập trình ứng dụng cho trạm kiểm tra

3.2.4.1 Lưu đồ giải thuật

3.2.4.2 Lỗi trong lập trình

- Hàng trên cơ cấu nâng không đẩy ra được do kích xung quá ngắn không đủ đápứng.

- Hệ thống nâng hàng bị chận bởi tay quay cấp phôi của trạm trước

- Thường kẹt phôi màu đen do mang chứa phôi màu đen đã đầy bị dội ngược lạilàm cho phôi tiết theo được cấp trùng nhau xảy ra kẹt chi tiết cơ khí giữ tay quay củatrạm trước và cơ cấu nâng

3.3 TRẠM GIA CÔNG

Trạm Gia Công – là trạm thứ 3 trong hệ thống MPS 500 gồm 9 trạm của Festo.Trạm Gia Công là trạm thực hiện nhiều công việc nhất như: kiểm tra đặc tính của cácchi tiết phôi, gia công các cơ khí chi tiết phôi và cung cấp các chi tiết phôi đến cáctrạm tiếp theo Trạm này được phát triển và sản xuất cho dạy nghề cũng như các mụcđích đào tạo tiếp tục trong lĩnh vực tự động hoá và công nghệ

3.3.1 Cấu trúc phần cứng

Trạm gia công có chức năng chính là kiểm tra lỗ phôi và gia công phôi đượccung cấp bởi trạm trước Các phôi được kẹp chặt trước khi gia công, sau khi gia côngcác phôi được vận chuyển đến trạm tiếp theo nhờ hệ thống tay gắp và hệ thống băngchuyền

 Chức năng

Trong trạm gia công, các chi tiết phôi được kiểm tra và gia công trên bàn quayphân độ Bàn quay phân độ được điều khiển bởi các động cơ điện một chiều Bàn quayđược định vị trí bằng mạch Relay, với các vị trí của bàn được phát hiện bằng cảm biếnđiện cảm Trên bàn quay phân độ các chi tiết phôi được kiểm tra và khoan trong mộtquá trình song song Cơ cấu dẫn động điện từ với cảm biến điện cảm kiểm tra chi tiếtphôi đã được đưa vào vị trí chính xác hay chưa Trong khi khoan, chi tiết phôi đượckẹp bằng cơ cấu được dẫn động điện từ Các chi tiết hoàn thiện sẽ được đưa qua bêntrên thiết bị đẩy bằng điện

3.3.2 Các thành phần cơ khí của trạm

3.3.2.1 Module bàn quay phân độ

Dẫn động cho module bàn quay phân độ vận hành bằng cơ cấu điện một chiềuliền hộp số Sáu vị trí của tấm quay được định nghĩa bằng vị trí trên bàn quay và pháthiện bằng cảm biến điện cảm

Mỗi giá đỡ của chi tiếp phôi hình bán cung tròn của bàn quay được thiết kế có lỗ

ở giữa tâm để tạo điều kiện thuận lợi cho phát hiện phôi bằng cảm biến tiệm cận điệndung

Hình 3.15: Module bàn quay phân độ

3.3.2.2 Module kiểm tra

Chi tiết phôi được đưa vào kiểm tra định vị trí chính xác Nếu như lỗ đượchướng lên phía trên, lõi của thiết bị kiểm tra điện từ phải đạt được vị trí vươn ra hết Cảm biến điện cảm tự cảm được tác dụng qua đai ốc ở vị trí trên của lõi thiết bị

Hình 3.16: Module kiểm tra

3.3.2.3 Module khoan

Module khoan được sử dụng cho mô phỏng đánh bóng lỗ của chi tiết phôi.Thiết

bị kẹp bằng điện giữ chi tiết phôi Hoạt động đi ra và trở lại của máy khoan được tácđộng bằng trục dẫn động thẳng đứng với động cơ đai răng Động cơ điện liền hộp số

Vị trí tiệm cận

điện dung

của máy khoan được hoạt động bằng điện áp một chiều 24V DC và tốc độ không điềuchỉnh được.

Hình 3.17: Module khoan

Nhận biết vị trí cuối cùng được tác dụng bởi công tắc giới hạn điện, sự tiếp cậncủa công tắc giới hạn làm đảo chiều chuyển động của trục dẫn động thẳng

3.3.3 Hiệu Chỉnh Cảm Biến

3.3.3.1 Cảm biến tiệm cận điện dung – bàn quay phân độ phát hiện chi tiết phôi

Có 3 cảm biến tiệm cận điện dung được dùng để phát hiện chi tiết phôi đặt ởdưới bàn xoay Chi tiết phôi làm thay đổi điện dung của tụ điện lắp trong đầu cảmbiến Chi tiết phôi được phát hiện không phụ thuộc vào màu sắc và vật liệu

Lưu ý: Cảm biến tiệm cận điện dung thường được sử dụng ở các vị trí nhập vật liệu,

kiểm tra và khoan

Hình 3.18: Mặt trên cảm biến điện dung

Vị trí tiệm cậnđiện dung

Hình 3.19: Vị trí phía dưới cảm biến tiệm cận điện dung

3.3.3.2 Cảm biến tiệm cận tự cảm – bàn quay phân độ định vị trí

Cảm biến tiệm cận tự cảm được dùng cho định vị trí của Bàn quay phân độ Cảmbiến tiệm cận tự cảm phát hiện đối tượng kim loại Khoảng cách chuyển mạch là chứcnăng cả vật liệu và bề mặt hoàn thiện

Hình 3.20: Cảm biến tiệm cận tự cảm

3.3.3.3 Công tắc Micro khoan, trục dẫn động thẳng

Các công tắc Micro được dùng để nhận biết vị trí dừng cuối hành trình của trụcdẫn động thẳng Các công tắc Micro được tác động bằng bàn trượt của trục dẫn độngthẳng

Hình 3.21: Công tắc Micro khoan – trục dẫn động thẳng

3.3.4 Các địa chỉ ngõ vào, ngõ ra trạm gia công

Bảng 3.3: Địa chỉ ngõ vào, ngõ ra trạm gia công

I0.1 B2 Phôi tại vị trí khoan

I0.2 B1 Phôi tại vị trí kiểm tra

I0.3 1B1 Khoan ở vị trí phía trên

I0.4 1B2 Khoan ở vị trí thấp

I0.5 B3 Bàn xoay ở đúng vị trí ban đầu

I0.6 B4 Cảm biến báo cylinder tại vị trí M5 đã đi xuống

Q0.0 K1 Motor khoan hoạt động

Q0.1 K2 Bàn xoay hoạt động

Q0.2 K3 Mũi khoan đi xuống

Q0.3 K4 Mũi khoan nâng lên

Q0.4 Y1 Cuộn dây điều khiển M5 đi xuống kiểm tra theo chiều dọc