Giáo trình HTSX linh hoạt MPS

Tài liệu giảng dạy HTSX linh hoạt MPS giành cho SV cao đằng nghề Cơ điện tử, học viên học liên thông, công nhân lành nghề. Tai liệu giúp SV tự học, nghiên cứu và thực hành trên hệ thống MPS, Đề đạt những kỹ năng cần thiết cho Sv công nhân lành nghề nghề cơ điện tử

CHƯƠNG GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG SẢN XUẤT CĨ CẤU TRÚC MƠ DUN 1.1 Giới thiệu hệ thống điều khiển MPS Trong sản xuất đại việc thành lập hệ thống sản xuất linh hoạt đóng vai trò quan trọng Hệ thống sản xuất linh hoạt (FMS) cho phép tự động hoá mức độ cao sản xuất hàng loạt nhỏ hàng loạt vừa sở sử dụng máy CNC, rôbốt công nghiệp để điều khiển đối tượng lao động, đồ gá dụng cụ, hệ thống vận chuyển - tích trữ phơi với mục đích tối ưu hố q trình cơng nghệ q trình sản xuất Đặc điểm FMS khả điều chỉnh nhanh thiết bị để chế tạo sản phẩm Như vậy, thích hợp khơng cho sản xuất hàng khối, hàng loạt lớn mà cho sản xuất hàng loạt vừa hàng loạt nhỏ, chí sản xuất đơn Tuy nhiên phân tích FMS điều kiện sản xuất đơn cho thấy không ăn khớp suất FMS phương pháp chuẩn bị sản xuất tay Cũng việc sử dụng không đồng hệ thống tự động hoá mà trình chuẩn bị sản xuất bị kéo dài Sự nối kết hệ thống tự động riêng lẻ thành hệ thống với trợ giúp mạng máy tính nội cho phép tăng suất lao động nhà thiết kế, nhà công nghệ nhà tổ chức sản xuất nâng cao suất chất lượng sản phẩm Các hệ thống sản xuất gọi hệ thống sản xuất tích hợp có trợ giúp máy tính; CIM bao gồm: thiết kế trợ giúp máy tính; lập quy trình có trợ giúp máy tính; lập kế hoạch sản xuất kiểm tra; kiểm tra chất lượng có trợ giúp máy tính; sản xuất có trợ giúp máy tính Hiện nước ta nghiên cứu FMS CIM bắt đầu Tài liệu lĩnh vực tiếng Việt chưa có Các hệ thống FMS CIM mơ hình trang bị số trường đại học Trong tương lai hệ thống tiếp tục đầu tư nhiều sở đào tạo khác nước Song song với thiết bị đại việc cần có giáo trình để giảng dạy Chính hệ thống FMS tài liệu thiết kế nhằm cung cấp kiến thức cho sinh viên trường ĐH, CĐ thuộc chuyên ngành khí chế tạo Đồng thời dùng làm tài liệu cho cán giảng dạy, học viên cao học nghiên cứu sinh công tác đào tạo nghiên cứu Hình ảnh tổng thể phòng điện tử FMS II MƠ HÌNH TRẠM PHÂN PHỐI GIA CƠNG Tìm hiểu ngun lý trạm phân phối vật gia cơng Trạm phân phơi vật gia cơng có chức lưu trữ phân phối phơi cho tồn hệ thống Phôi chứa hộp đựng phôi đẩy xuống băng tải nhờ Xylanh đẩy phôi Cảm biến quang điện phát có mặt phơi băng tải bật tín hiệu cho Băng tải hoạt động, di chuyển phôi đến cuối Băng tải Khi phơi đến cuối Băng tải, tín hiệu gọi cánh tay khí nén hai bậc bật lên Cánh tay khí ghắp phơi từ Băng tải trạm đặt sang trạm để chuẩn bị cho q trình gia cơng Trạm phân phối vật gia công Bộ điều khiển PLC S7 200, thiết điện khí a Bộ điều khiển PLC S7 200 - Trạm phân phối phối sử dụng điều khiển trung tâm PLC S7 200 CPU 222 với đầu vào số, đầu số Kết hợp với Module mở rộng EM 223, mở rộng số đầu vào/ra số Bộ điều khiển PLC nhận tín hiệu từ cảm biến, nút ấn để truyền lên điều khiển cấu chấp hành van điện xy lanh khí, động băng tải - Đồng thời, để giao tiếp với trạm khác, trạm có sử dụng module truyền thơng EM 277 Module hỗ trợ kết nối PLC S7 200 vào mạng PROFIBUS Nhờ đó, chế độ chạy Auto, trạm giao tiếp làm việc với nhau, đáp ứng yêu cầu công nghệ b.Kết cấu thiết bị gồm : - Mơ hình băng tải : Di chuyển phôi - Cơ cấu cấp phôi : Cung cấp phôi xuống Băng tải - Phôi với loại khác : Phôi nhựa với màu trắng, đen phôi sắt Ngồi ra, có số phơi bị lỗi đưa vào để phân biệt với phôi - Xy lanh khí : Đẩy phơi xuống Băng tải có tín hiệu từ van điện - Van điện : Điều khiển đóng/mở xy lanh có tín hiệu u cầu từ PLC - Cánh tay Robot : Cánh tay bậc xoay ghắp phôi sang trạm - Bộ nguồn 24VDC : Cấp nguồn 24VDC cho mạch điện tử, cảm biến, van điện - Bộ điều khiển lập trình PLC S7 200 CPU 222 - Module mở rộng EM 223 - Module truyền thông PROFIBUS EM 277 - Cảm biến quang : Sử dụng loại khuếch tán, phát phôi cấu cấp phôi va cuối băng tải - Mạch điện tử : Bộ đệm cho đầu vào/ra PLC điều khiển tốc độ động Băng tải - Nút bấm, khóa điện, chuyển mạch đèn báo III TRẠM KIỂM TRA SẢN PHẨM Tìm hiểu nguyên lý trạm kiểm tra sản phẩm Khi trạm cấp phơi hồn thành cơng đoạn cấp phơi, trạm kiểm tra sản phẩm có nhiệm vụ kiểm tra phơi bị lỗi hay không (dài ngắn coi phôi lỗi - phế phẩm) nhờ hai cảm biến từ đo độ cao phôi Phế phẩm bị đẩy xuống thùng chứa phía Phơi khơng bị lỗi đẩy xuống Băng tải Trên Băng tải lắp đặt ba loại cảm biến gồm : Cảm biến quang điện phát tất loại phôi, cảm biến tiệm cận phát phơi có tính chất từ tính, cảm biến mầu sắc phát phôi màu trắng Khi phơi di chuyển qua phơi, nhờ tín hiệu ba cảm biến xác định loại phôi truyền tín hiệu sang trạm Lưu kho sản phẩm, trạm Lưu kho sản phẩm dựa vào tín hiệu để lưu trữ sản phẩm theo hàng Trạm kiểm tra sản phẩm Bộ điều khiển PLC S7 200, thiết điện khí a Bộ điều khiển PLC S7 200 - Trạm phân phối phối sử dụng điều khiển trung tâm PLC S7 200 CPU 222 với đầu vào số, đầu số Kết hợp với Module mở rộng EM 223, mở rộng số đầu vào/ra số Bộ điều khiển PLC nhận tín hiệu từ cảm biến, nút ấn để truyền lên điều khiển cấu chấp hành van điện xy lanh khí, động băng tải - Đồng thời, để giao tiếp với trạm khác, trạm có sử dụng module truyền thơng EM 277 Module hỗ trợ kết nối PLC S7 200 vào mạng PROFIBUS Nhờ đó, chế độ chạy Auto, trạm giao tiếp làm việc với nhau, đáp ứng yêu cầu công nghệ b.Kết cấu thiết bị gồm : - Mơ hình băng tải : Di chuyển phôi - Cơ cấu kiểm tra phôi : Nâng hạ phơi lên xuống để kiểm tra phơi có bị lỗi hay khơng - Xy lanh khí : Đẩy phơi xuống Băng tải thùng đựng phế phẩm có tín hiệu từ van điện - Van điện : Điều khiển đóng/mở xy lanh có tín hiệu u cầu từ PLC - Bộ nguồn 24VDC : Cấp nguồn 24VDC cho mạch điện tử, cảm biến, van điện - Bộ điều khiển lập trình PLC S7 200 CPU 222 - Module mở rộng EM 223 - Module truyền thông PROFIBUS EM 277 - Cảm biến quang : Sử dụng loại khuếch tán, phát phôi cuối băng tải - Cảm biến mầu sắc : Phát vật có mầu trắng - Cảm biến quang điện : Phát tất vật - Cảm biến từ : Giới hạn cho cấu kiểm tra phôi phân biệt phôi bị lỗi hay không - Mạch điện tử : Bộ đệm cho đầu vào/ra PLC điều khiển tốc độ động Băng tải IV TRẠM LẮP RÁP SẢN PHẨM Tìm hiểu nguyên lý trạm lắp ráp sản phẩm Trạm Lắp ráp sản phẩm có chức thực q trình đóng nắp cho sản phẩm sau gia công lỗ bề mặt Phôi chuyển đến trạm nhờ Robot SCARA Khi phôi đưa đến đầu băng tải, cảm biến quang phát hiện, gửi tín hiệu PLC S7 200 yêu cầu Băng tải hoạt động di chuyển phôi đến vị trí láp ráp Cơ cấu giữ xy lanh khí giữ chặt phơi Khi phơi giữ chắn, cấu lắp ráp sản phẩm thực q trình đóng nắp Sau khí lắp ráp xong, cấu giữ phôi nhả ra, lúc phôi lắp ráp xong Băng tải di chuyến đến cuối hành trình sẵn sàng cho trạm Trạm lắp ráp sản phẩm Bộ điều khiển PLC S7 200, thiết điện khí a Bộ điều khiển PLC S7 200 - Trạm phân phối phối sử dụng điều khiển trung tâm PLC S7 200 CPU 222 với đầu vào số, đầu số Kết hợp với Module mở rộng EM 223, mở rộng số đầu vào/ra số Bộ điều khiển PLC nhận tín hiệu từ cảm biến, nút ấn để truyền lên điều khiển cấu chấp hành van điện xy lanh khí, động băng tải - Đồng thời, để giao tiếp với trạm khác, trạm có sử dụng module truyền thơng EM 277 Module hỗ trợ kết nối PLC S7 200 vào mạng PROFIBUS Nhờ đó, chế độ chạy Auto, trạm giao tiếp làm việc với nhau, đáp ứng yêu cầu công nghệ b Kết cấu thiết bị gồm : - Bộ nguồn 24VDC : Cấp nguồn 24VDC cho mạch điện tử, cảm biến, động băng tải - Bộ điều khiển lập trình PLC S7 200 CPU 222 - Module mở rộng EM 223 - Module truyền thông PROFIBUS EM 277 - Mạch điện tử : Bộ đệm cho đầu vào/ra PLC điều khiển tốc độ động Băng tải - Cảm biến quang : Phát sản phẩm có băng tải - Cơ cấu lắp ráp sản phẩm - Xy lanh khí : Giữ phơi để lắp ráp - Van điện : Nhận tín hiệu từ PLC để đóng/mở xy lanh - Nút bấm, khóa điện, chuyển mạch, đèn báo V TRẠM CÁNH TAY KHÍ NÉN DI CHUYỂN SẢN PHẨM Tìm hiểu ngun lý cánh tay khí nén di chuyển vật Sau sản phẩm lắp ráp hồn thiện trạm lắp ráp, tín hiệu bật lên để gọi trạm Cánh tay khí nén hoạt động Cánh tay khí nén di chuyển cấu khí nén, hành trình điều khiển xác vị trí sản phẩm Sau kẹp sản phẩm, tay khí nén di chuyển sang phải đặt vào băng tải cho trạm trở vị trí ban đầu Cánh tay khí nén di chuyển vật Bộ điều khiển PLC S7 200, thiết điện khí a Bộ điều khiển PLC S7 200 - Trạm phân phối phối sử dụng điều khiển trung tâm PLC S7 200 CPU 222 với đầu vào số, đầu số Kết hợp với Module mở rộng EM 223, mở rộng số đầu vào/ra số Bộ điều khiển PLC nhận tín hiệu từ cảm biến, nút ấn để truyền lên điều khiển cấu chấp hành van điện xy lanh khí, động băng tải - Đồng thời, để giao tiếp với trạm khác, trạm có sử dụng module truyền thông EM 277 Module hỗ trợ kết nối PLC S7 200 vào mạng PROFIBUS Nhờ đó, chế độ chạy Auto, trạm giao tiếp làm việc với nhau, đáp ứng yêu cầu công nghệ b Kết cấu thiết bị gồm : - Bộ nguồn 24VDC : Cấp nguồn 24VDC cho mạch điện tử, van điện - Bộ điều khiển lập trình PLC S7 200 CPU 222 : Bộ điều khiển lập trình - Module mở rộng EM 223 : Module vào/ra số - Module EM 277 : Module truyền thông PROFIBUS – DP - Mạch điện tử : Bộ đệm cho đầu vào/ra PLC van điện - Xy lanh khí : Kẹp sản phẩm - Cánh tay khí nén : Ghắp vật sang trạm - Van điện : Nhận tín hiệu từ PLC để đóng/mở xy lanh - Nút bấm, khóa điện, chuyển mạch, đèn báo VI TRẠM LƯU KHO SẢN PHẨM Tìm hiểu nguyên lý trạm lưu kho sản phẩm Sản phẩm lắp ráp hồn thiện cánh tay khí nén gắp sang băng tải trạm Lưu kho Trạm lưu kho có chức lưu trữ sản phẩm vào kho theo hàng Băng tải di chuyển sản phẩm đến cuối hành trình Khi cảm biến quang phát có sản phẩm qua bật tín hiệu yêu cầu Robot lưu kho hoạt động Kết hợp tín hiệu gửi sang từ trạm Kiểm tra sản phẩm, Robot lưu kho xuống gắp sản phẩm cất vào hàng theo yêu cầu : Phôi nhôm hàng cùng, phôi trắng hàng phôi đèn hàng Trạm lưu kho sản phẩm Bộ điều khiển PLC S7 200, thiết điện khí a Bộ điều khiển PLC S7 200 - Trạm phân phối phối sử dụng điều khiển trung tâm PLC S7 200 CPU 222 với đầu vào số, đầu số Kết hợp với Module mở rộng EM 223, mở rộng số đầu vào/ra số Bộ điều khiển PLC nhận tín hiệu từ cảm biến, nút ấn để truyền lên điều khiển cấu chấp hành van điện xy lanh khí, động băng tải - Đồng thời, để giao tiếp với trạm khác, trạm có sử dụng module truyền thông EM 277 Module hỗ trợ kết nối PLC S7 200 vào mạng PROFIBUS Nhờ đó, chế độ chạy Auto, trạm giao tiếp làm việc với nhau, đáp ứng yêu cầu công nghệ b Kết cấu thiết bị gồm : - Bộ nguồn 24VDC : Cấp nguồn 24VDC cho mạch điện tử, van điện, cảm biến, động băng tải - Bộ điều khiển lập trình PLC S7 200 CPU 222 : Bộ điều khiển lập trình - Module mở rộng EM 223 : Module vào/ra số - Module EM 277 : Module truyền thông PROFIBUS – DP Mạch điện tử : Bộ đệm cho đầu vào/ra PLC van điện, động băng tải Robot lưu kho tự động Xy lanh khí : Kẹp sản phẩm Van điện : Nhận tín hiệu từ PLC để đóng/mở xy lanh Nút bấm, khóa điện, chuyển mạch, đèn báo VII TRẠM ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT TRUNG TÂM Tìm hiểu nguyên lý trạm điều khiển giám sát trung tâm Trạm điều khiển giám sát sử dụng điều khiển PLC S7 300 CPU 313C-2DP hình giám sát HMI – TP 177A Bộ PLC S7 300 nhận tín hiệu từ PLC S7 200 truyền lên xuất tín hiệu điều khiển xuống trạm thơng qua mạng PROFIBUS Đồng thời, hình HMI – TP 177A điều khiển giám sát biến nhớ, đầu vào/ra, tín hiệu từ cảm biến hiển thị lên hình Trạm điều khiển giám sát trung tâm Kết cấu thiết bị gồm : - Bộ nguồn PS 2A : Cung cấp nguồn cho PLC S7 300 hình TP 177A - Bộ điều khiển lập trình PLC S7 300 CPU 313C-2DP - Màn hình giao tiếp HMI – TP 177A - Nút bấm, khóa điện, chuyển mạch, đèn báo Màn hình giám sát TP 177A PLC S7 300 Bộ điều khiển PLC S7 300 chương trình điều khiển trạm qua mạng PROFIBUS a Bộ điều khiển PLC S7 300C – 2DP PLC S7 300 CPU 313C-2DP có 16 đầu vào số, 16 đầu số, cổng truyên thông MPI, cổng truyền thông PROFIBUS (cổng DP) PLC S7 300 giao tiếp với trạm thông qua mạng PROFIBUS, nhận tín hiệu gửi lên từ trạm lệnh điều khiển xuống đảm bảo u cầu cơng nghệ tính thời gian thực Bộ điều khiển lập trình PLC S7 300 Màn hình giao tiếp Người - Máy TP 177A giao diện điều khiển giám sát a Màn hình HMI – TP 177A Màn hình TP 177A thiết bị giao tiếp Người – Máy (HMI)do hãng Siemens sản xuất Nó có khả giao tiếp với loại PLC Siemens thơng qua chuẩn PPI, MPI PROFIBUS Màn hình TP 177A điều khiển giám sát biến PLC trạm thông qua mạng PROFIBUS Cho phép hiển thị trạng thái biến, đầu vào/ra, tín hiệu từ cảm biến lên hình Rãnh tháo lắp hình Màn hình hiển thị điều khiển với chức đa điểm Gờ cạnh ngồi hình Chỗ lắp cấu gá X TRẠM MÁY TÍNH ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT TRUNG TÂM Tìm hiểu nguyên lý trạm máy tính trung tâm Trạm máy tính trung tâm gồm máy tính cấu hình cao có cài đặt phần mềm điều khiển giám sát WinCC hãng Siemens Trạm máy tính giám sát hoạt động hệ thống thông qua giao diện thiết kế WinCC Đồng thời, trạm trung tâm điều khiển khâu trạm Trạm máy tính trung tâm ... hoạt động, di chuyển phôi đến cuối Băng tải Khi phôi đến cuối Băng tải, tín hiệu gọi cánh tay khí nén hai bậc bật lên Cánh tay khí ghắp phơi từ Băng tải trạm đặt sang trạm để chuẩn bị cho q trình. .. q trình đóng nắp cho sản phẩm sau gia công lỗ bề mặt Phôi chuyển đến trạm nhờ Robot SCARA Khi phôi đưa đến đầu băng tải, cảm biến quang phát hiện, gửi tín hiệu PLC S7 200 yêu cầu Băng tải hoạt. .. phôi giữ chắn, cấu lắp ráp sản phẩm thực q trình đóng nắp Sau khí lắp ráp xong, cấu giữ phơi nhả ra, lúc phôi lắp ráp xong Băng tải di chuyến đến cuối hành trình sẵn sàng cho trạm Trạm lắp ráp sản