ĐỒ án THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ đề TÀI LẬP TRÌNH PLC ĐIỀU KHIỂN ROBOT HARMO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ ***** ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI LẬP TRÌNH PLC ĐIỀU KHIỂN ROBOT HARMO Sinh viên thực hiện: TRẦN ĐÌNH TRI THỨC Lớp ME-NUT17 – K62 Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS PHẠM VĂN HÙNG HÀ NỘI - 2021 ĐỀ BÀI: LẬP TRÌNH PLC ĐIỀU KHIỂN RƠ BỐT HARMO Mục lục Lời nói đầu Tính kỹ thuật Robot Harmo (UE700-2R) Robot Harmo UE700-2R (Phịng 105 - C10) Các thơng số bản: • Khối lượng gắp: M = 2kg • Chiều cao thân Robot: 1450 mm • Kích thước bậc tự tịnh tiến theo trục Oy: - Chiều dài theo phương y: 1850 mm • • • Giới hạn chuyển động trục y: 1600 mm Kích thước bậc tự tịnh tiến theo trục Ox: - Chiều dài theo phương x: 1200 mm - Giới hạn chuyển động trục x: 500 mm Kích thước bậc tự tịnh tiến theo trục Oz: - Chiều dài theo phương z: 1050 mm - Giới hạn chuyển động trục z: 1600 mm Số bậc tự do: (Vecto bàn kẹp hướng theo hướng +X) - tịnh tiến theo trục Ox, Oy, Oz - quay 90o quanh trục Oy Hệ thống khí Robot trình bày "Đồ án thiết kế hệ thống khí " CHƯƠNG SƠ ĐỒ ĐỘNG VÀ PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG HỌC 1.1 Sơ đồ động học Hệ tọa độ khớp robot quy định sau: • Trục Zi hệ tọa độ thứ i nằm dọc theo trục khớp động thứ i+1 • Trục Xi hệ tọa độ thứ i nằm dọc theo đường vng góc chung hướng từ khớp động i đến khớp động i+1 Trường hợp hai trục giao nhau, hướng trục Xi trùng với hướng vecto ZixZi-1, tức vng góc cới mặt phẳng chứa Zi, Zi-1 Áp dụng nguyên tắc đặt hệ trục tọa độ vào robot HARMO ta có hệ tọa độ robot hình vẽ Sơ đồ động học robot Harmo tay kẹp hướng +X 1.2 Bộ thông số D-H Bộ thông số D-H bao gồm thông số hai khâu liên tiếp Bao gồm: • θ i: Góc hai đường vng góc chung Là góc quay quanh trục Z i-1 để trục Xi-1 chuyển đến trục Xi • di: Khoảng dịch chuyển tịnh tiến hai đường vng góc chung hai trục • ai: Độ dài đường vng góc hai trục khớp động liền kề • αi: Góc lệch hai trục hai khớp động liền kề, góc quay quanh trục X i cho Zi-1 chuyển đến Zi theo quy tắc bàn tay phải Từ hệ tọa độ khâu hình trên, cho thơng số D-H ứng với khâu sau: • Khâu 1: θ1 = -900, d1 biến khớp, a1 khoảng cách khâu động khâu động 2, α1 = -900 • Khâu 2: θ2 = 900, d2 biến khớp, a2 khoảng cách khâu động khâu động 3, α2 = -900 • Khâu 3: θ3 = -900, d3 biến khớp, a3 khoảng cách khâu động khâu động 4, α3 = 900 • Khâu 4: θ4 biến khớp, d4 = 0, a4 khoảng cách khớp quay tay kẹp, α = 00 Từ ta thu bảng D-H: Bảng thông số D-H Robot Harmo Khâu θ -900 900 -900 θ4 d d1 d2 d3 a a1 a2 a3 a4 α -900 -900 900 00 1.3 Các ma trận biến đổi phương trình động học Từ thông số D-H, ma trận biến đổi từ khâu i-1 đến khâu i ta thu theo công thức tổng quát: = T i−1 i [ cos (¿ θi )¿−cos(¿ αi )⋅ sin (¿ θi) ¿ sin(¿ α i) ⋅ sin(¿θ i) ¿ ⋅cos( ¿θ i)¿ sin(¿ θi )¿ cos (¿ α i) ⋅cos( ¿θ i)¿−sin(¿ α i )⋅ cos(¿ Từ thông số bảng D-H, thu ma trận biến đổi khâu: • Ma trận biến đổi khâu khâu 0 −1 0 −a1 T 01= −1 d 0 [ • Ma trận biến đổi khâu khâu 0 −1 0 a2 T 2= −1 d 0 [ • T 23= 0 [ • ] ] Ma trận biến đổi khâu khâu −1 0 −a d3 0 ] Ma trận biến đổi khâu khâu cos θ4 sin θ T 34= sin θ4 cos θ 0 0 [ a cos θ a sin θ 0 ] Từ ta thu phương trình động học robot: T 04=T 01 T 12 T 23 T 34=¿ CHƯƠNG THỐNG KÊ CÁC NGUỒN ĐỘNG LỰC CỦA ROBOT HARMO 2.1 Bậc tự tịnh tiến theo trục 𝒀𝑮: Mô chuyển động trục Y Chuyển động tịnh tiến theo phương Oy gồm thành phần sau: - Nguồn động lực: Động Servo Mitsubishi HG-KR02 1M B G1H có gắn hộp giảm tốc Thơng số kỹ thuật: + Điện áp cung cấp: 200 V(AC) + Cơng suất: 200 W + Tốc độ quay: 1500 vịng/phút + Mơ men xoắn MAX 0,64 Nm + Tương thích với Sevro Amplifiler: MR-J3, MR-J3W + Cấp độ bảo vệ: IP65 Catalogue động - Bộ điều khiển: Inventer biến tần 3G3MV-A2007 bảo vệ kiểm soát nguồn điện cho động - Encoder: Omron E6B2-CWZ6C để đếm quãng đường mà cánh tay - Cảm biến: cảm biến vị trí Fotek PS-05N-24V nhận biết vị trí homy Oy vị trí max Oy - Cơ cấu dẫn truyền khí: Thanh răng, bánh có tác dụng truyền chuyển động xoay thành chuyển động tịnh tiến Trong đó, có thơng số 1860x20x20, bánh c thông số Z = 30, mô đun m = - Hệ thống dẫn hướng: Hai trượt én đóng vai trị dẫn hướng chuyển động ma sát lăn dọc theo trục Y Thanh trượt THK SR25W - Bộ điều khiển: Van đảo chiều vị trí (Airtac 4V210-08) - Cơ cấu bánh đai (tăng gấp đối chiều dài hành trình làm việc) nhờ sử dụng loại đai STD 1360-S8M (đai răng, bước 8mm, chu vi đai 1360mm, chiều rộng đai 32mm) Đai STD 1360-S8M - Cơ cấu vít me đai ốc có nhiệm vụ đặt cữ hành trình cho cấu, dẫn động động điện pha 220V 4RK25C-36LB Oriental Motors (công suất P = 25W, tốc độ 1v/p) Cataguoge Động 4RK25C-36LB - Sử dụng cảm biến Fotek PS-05 N, kí hiệu Cb5 Cb6, cho biết vị trí cao vị trí thấp bàn kẹp (giống trục Y) 2.4 Bậc tự quay quanh trục 𝒀𝑮: Xy lanh khí nén, van điều khiển, cảm biến Mô bậc tự quay quanh trục Y - Nguồn động lực: Xy lanh khí nén TGU-32x200-LB Thông số kỹ thuật: + Chuyển động hai chiều + Hành trình: 200 mm + Đường kính: Ø=32 mm + Vận tốc: 50 ~ 800 mm/s + Port Size G1/4 Xy lanh TGU-32x200-LB - Bộ điều khiển: Van đảo chiều vị trí (Airtac 4V210-08) - Cảm biến: Hai cảm biến tiệm cận JT-1204E1 Hãng TPC, kí hiệu CB7, Cb8 cho biết vị trí ngang dọc bàn kẹp.( Catalouge) 2.5 Cơ cấu kẹp: Xy lanh khí nén, van điều khiển, cảm biến … - Nguồn động lực: Xy lanh khí nén TGND-S-12x60-B Thơng số kỹ thuật: + Đường kính piston Ø= 12 mm + Chuyển động hai chiều + Hành trình: 60 mm + Vận tốc: 30 ~ 500 mm/s + Port Size M5x0,8 - Bộ điều khiển: van 4/2 Burket 5420 đầu điện từ, lò xo Valve for pneumatics + Compact design + Push-over solenoid coil + Exhaust air can be regulated + Tube, threaded and sub-base connections + Servo-diaphragm seat discs Bảng thống kê tín hiệu điều khiển để lựa chọn PLC theo trục Thống kê theo số bậc tự Theo tín hiệu Chương Thiết kế hệ thống điều khiển sử dụng PLC 3.1 Hệ thống điều khiển RB HM: Programmable Logic Controller – PLC Robot Harmo UE700SW-2R điều khiển điều khiển logic lập trình OMRON CPM2A-40CDT-D OMRON Hình 1.: PLC Thơng số kỹ thuật: • CPU với 40 cổng I/O • 24 đầu vào 16 đầu • Nguồn điện: 24VDC • Transistor đầu NPN • Đầu ra: 24VDC, 0.3A • Các chức tiên tiến phù hợp với ứng dụng vừa nhỏ • Có giao tiếp RS232 CPU; Mở rộng đến 180 cổng I/O • Xử lý tốc độ cao quét ngắt • Bộ đếm tốc độ cao 20 kHz • Đồng điều khiển xung đồng • Chức xung đầu cho nhiều ứng dụng định vị khác • Khối nối tháo rời để bảo trì dễ dàng • Chức thời gian thực • Bộ điều khiển tương tự phân phối sử dụng Phần mềm lập trình hãng CX-Programmer hãng Omron sử dụng để lập trình điều khiển cho robot, cho phép lập trình theo hai dạng: dạng Ladder, lệnh từ khóa Các tín hiệu đầu vào PLC gồm: • Các tín hiệu từ cảm biến: cb, encoder • Các nút ấn: Khởi động, Tạm dừng, Dừng Các tín hiệu PLC gồm: • Các tín hiệu điều khiển Xylanh Pistong (5 tín hiệu) • Các tín hiệu điều khiển động trục 3.2 Sơ đồ mạch điều khiển động khí nén bậc tự Y (S1, S2, S7) 3.3 Lựa chọn điều khiển PLC (trên sở số đầu vào đầu ra) 3.4 PLC Omron phần mềm lập trình CX-Programmer 3.3 Xây dựng vẽ kết nối hệ thống Chương Lập trình PLC điều khiển RBHM theo mơ hình gắp hộp (vào ra) Thiết lập sơ đồ trình tự thao tác gắp hộp 4.2 Lập bảng trình tự thao tác kèm tín hiệu điều khiển vào 4.3 Lập trình PLC phần mềm CX – Programmer Kết luận Tài liệu tham khảo ... TRÌNH PLC ĐIỀU KHIỂN RƠ BỐT HARMO Mục lục Lời nói đầu Tính kỹ thuật Robot Harmo (UE700-2R) Robot Harmo UE700-2R (Phòng 105 - C10) Các thơng số bản: • Khối lượng gắp: M = 2kg • Chiều cao thân Robot: ... mặt phẳng chứa Zi, Zi-1 Áp dụng nguyên tắc đặt hệ trục tọa độ vào robot HARMO ta có hệ tọa độ robot hình vẽ Sơ đồ động học robot Harmo tay kẹp hướng +X 1.2 Bộ thông số D-H Bộ thông số D-H bao gồm... lựa chọn PLC theo trục Thống kê theo số bậc tự Theo tín hiệu Chương Thiết kế hệ thống điều khiển sử dụng PLC 3.1 Hệ thống điều khiển RB HM: Programmable Logic Controller – PLC Robot Harmo UE700SW-2R