Thiết kế hệ thống giám sát và điều khiển bàn máy công nhệ cao 55

Luân văn tốt nghiệp Đại học Công Nghiệp Tp.HCM MỞ ĐẦU Với phát triển không ngừng thành tựu khoa học - Công nghệ đặc biệt lĩnh vực điều khiển số tin học cho phép nhà chế tạo máy ứng dụng vào máy khoan cắt kim loại với hệ thống điều khiển ngày xác với tóc độ nhanh giá thành thấp Sự xuất máy CNC(Computer Numerical Control) nhanh chóng thay đổi việc sản xuất công nghiệp Các đường cong thực dễ dàng đường thẳng, cấu trúc phức tạp chiều dễ dàng thực hiện, lượng lớn thao tác người thực giảm thiểu Việc gia tăng tự động hóa q trình sản xuất với máy CNC tạo nên phát triển đáng kể xác chất lượng Kỹ thuật tự động CNC giảm thiểu sai sót giúp người thao tác có thời gian cho cơng việc khác Ngồi cịn cho phép linh hoạt thao tác sản phẩm thời gian cần thiết cho thay đổi máy móc để sản xuất linh kiện khác Qua việc tìm hiểu nghiên cứu máy CNC, mơ hình máy CNC khoan phay biên dạng chi tiết sản phâm thiết kế nhỏ gọn, điều khiển PLC S7200 Với mục đích áp dụng học, phương pháp điều khiển,bộ giám sát … vào thực tế Đề tài “Thiết kế hệ thống giám sát điều khiển bàn may CNC” thực thời gian năm tháng, thời gian có hạn nên đề tài có nhiều khuyết điểm, mong ý kiến đóng góp q thầy giáo để việc nghiên cứu trở nên thực tế Nguyễn Ngọc Vàng – ĐHĐT2A2 - 06086991 Luân văn tốt nghiệp Đại học Công Nghiệp Tp.HCM LỜI CẢM ƠN Đầu tiên em xin chân thành gửi lời cảm ơn tới Truờng Đại học Công nghiệp Tp.HCM, khoa Điện tử, môn Điều khiển tự động, thầy dạy dỗ dìu dắt em suốt năm học vừa qua để em có kiến thức chun mơn sở sau vào đời làm việc, sử dụng có ích cho xã hội Để thực thành công đề tài hướng dẫn, bảo tận tình thầy Ths.Trần Hữu Tồn Người hướng dẫn tận tình, giúp chúng em định hướng, góp ý cung cấp ý tưởng dẫn tài liệu tiến trình thực đề tài Sự hướng dẫn thầy yếu tố quan trọng để em hồn thành đề tài Cuối em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến cha mẹ gia đình, người ln sát cánh em, giúp đỡ em tạo điều kiện tốt cho em học tập để có kết ngày hơm Em xin chân thành cảm ơn ! Trường Đại học Cơng Nghiệp Tp.Hồ Chí Minh Khoa Cơng nghệ điện tử Sinh viên Nguyễn Ngọc Vàng Nguyễn Ngọc Vàng – ĐHĐT2A2 - 06086991 Luân văn tốt nghiệp Đại học Công Nghiệp Tp.HCM NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ĐỀ TÀI Sinh viên thực : Nguyễn Ngọc Vàng Mã số sinh viên : 06086991 Lớp : ĐHĐT2A2 Ngành : Điện tử tự động hóa Giáo viên hướng dẫn : Ths.Trần Hữu Toàn Đề tài: Thiết kế hệ thống giám sát điều khiển bàn máy CNC ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ……………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Nguyễn Ngọc Vàng – ĐHĐT2A2 - 06086991 Luân văn tốt nghiệp Đại học Công Nghiệp Tp.HCM ………………………………………………………………………………………… ………… NHẬN XÉT ĐỀ TÀI CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN Sinh viên thực : Nguyễn Ngọc Vàng Mã số sinh viên : 06086991 Lớp : ĐHĐT2A2 Ngành : Điện tử tự động hóa Giáo viên hướng dẫn : Ths.Trần Hữu Toàn Đề tài: Thiết kế hệ thống giám sát điều khiển bàn máy CNC ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ……………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Nguyễn Ngọc Vàng – ĐHĐT2A2 - 06086991 Luân văn tốt nghiệp Đại học Công Nghiệp Tp.HCM ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………… Mục lục Nguyễn Ngọc Vàng – ĐHĐT2A2 - 06086991 Luân văn tốt nghiệp Đại học Công Nghiệp Tp.HCM DANH MỤC CÁC BẢNG, SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ Bảng 1: Các chức hệ DNC Bảng 2: Bảng chuyển đổi mã binary gray Bảng 3: Bảng điều khiển dịch chuyển G máy CNC Bảng 4: Bảng nội suy phi tuyến Hình 1: Một số máy CNC sử dụng Hình 2: Vận hành trực tiếp hệ DNC Hình 3: Sơ đồ điều khiển thích nghi AC Hình 4: Hệ thống điều khiển thích nghi AC cơng nghệ Hình 5: Đặc điểm cấu trúc máy CNC Hình 6: Cấu trúc vitme bi Hình 7: Phương thức chuyển động vitme đai ốc Hình 8: Ví dụ thiết lập chương trình Hình 9: Hệ tọa độ CNC Hình 10: Điểm zero chương trình Hình 11: Điểm chuẩn CNC Hình 12: Ví dụ lập trình theo tọa độ tuyệt đối Hình 13 : Các phương pháp đo Hình 14 :Đo vị trí đại lượng tương tự Hình 15: Đo vị trí đại lượng số Nguyễn Ngọc Vàng – ĐHĐT2A2 - 06086991 Luân văn tốt nghiệp Đại học Cơng Nghiệp Tp.HCM Hình 16:Đo vị trí trực tiếp Hình 17: Đo vị trí khơng trực tiếp thơng qua lượng chạy dao Hình 18: Đo vị trí gián tiếp thơng qua bánh Hình 19: Đo vị trí tuyệt đối theo chu kì Hình 20: Thước đo cảm ứng quay khơng có vịng qt Hình 21: Ngun tắc cảm ứng tuyến tính Hình 22: Thước đo cảm ứng Hình 23: Thước đo theo nguyên tắc quang điện soi thấu Hình 24: Xung đầu hệ thống đo đường dài quang điện Hình 25: Cấu tạo đĩa quang Encoder tuyệt đối Hình 26: Cấu tạo đĩa quang Incremental Encoder Hình 27: Dạng xung ngõ EnCoder Hình 28: Dịch chuyển nhanh đến điểm M(15,5) Hình 29: Ví dụ nội suy cung trịn G02, G03 Hình 30: Mơ hình khoan phay CNC Hình 31: Động gắng Encoder sử dụng mơ hình Hình 32: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển vị trí Hình 33: Mạch động lực sử dụng cho mơ hình Hình 34: Sơ đồ khối khâu động lực Hình 35: Điện áp trung bình điều xung Hình 36: Giản đồ xung khối cách li điện áp Nguyễn Ngọc Vàng – ĐHĐT2A2 - 06086991 Luân văn tốt nghiệp Đại học Cơng Nghiệp Tp.HCM Hình 37: Giãn đồ xung qua khối cơng suất Hình 38: Mạch ngun lí mạch nhận xung Encoder Hình 39: Sơ đồ khối mạch nhận xung Encoder Hình 40: Mơ hình điều khiển PID số Hình 41: Mơ hình động chiều Hình 42: Sơ đồ hệ thơng điều khiển PID Hình 43: Đáp ứng P động Hình 44: Đáp ứng PI động Hình 45: Nội suy đường thẳng Hình 46: Ví dụ nội suy đường thẳng Hình 47: Nội suy vịng Hình 48: Nội suy xoắn ốc Hình 49: Nội suy Parapol Hình 50: Giải thuật nội suy G04 Hình 51: Giải thuật nội suy theo đường thẳng y=yA Hình 52: Giải thuật nội suy G00 Hình 53: Nội suy đường trịn G01 Hình 54: Giải thuật nội suy đường trịn G01 Hình 55: Giải thuật nội suy cung trịn ngược chiều kim đồng hồ G02 Hình 56: Xác định điểm hệ tọa độ cực Hình 57: Giải thuật nội suy cung tròn ngược chiều kim đồng hồ G03 Hình 58: Bài tốn nội suy cung trịn Hình 59: Lưu đồ giải thuật xác định góc điểm hệ toạ độ Nguyễn Ngọc Vàng – ĐHĐT2A2 - 06086991 Luân văn tốt nghiệp Đại học Cơng Nghiệp Tp.HCM Hình 60: Lưu đồ giải thuật tính góc quay hệ tọa độ cực lệnh G02, G03 Hình 61: Giải thuật nội suy G02, G03 Hình 62: Giao diện điều khiển máy tính Hình 63: Giao diện phần tải lệnh Hình 64: Nội suy cung trịn G02 Hình 65: Nội suy cung trịn G03 Hình 66: Giản đồ xung kết nối máy tính PLC Hình 67: Giải thuật kết nối máy tính VB Nguyễn Ngọc Vàng – ĐHĐT2A2 - 06086991 Luân văn tốt nghiệp Đại học Công Nghiệp Tp.HCM PHẦN I: THAM KHẢO LÝ THUYẾT A.MÁY CÔNG CỤ ĐIỀU KHIỂN THEO CHƯƠNG TRÌNH SỐ (CNC): I MÁY CƠNG CỤ ĐIỀU KHIỂN THEO CHƯƠNG TRÌNH SỐ (MÁY CNC): Là hệ máy cơng cụ điều khiển theo chương trình viết mã ký tự số, chữ ký tự chuyên dụng khác, hệ thống điều khiển có cài đặt vi xử lý (Microprocessor) làm việc với chu kỳ thời gian từ đến 20 có nhớ tối thiểu Kbyte, đảm nhiệm chức chương trình điều khiển số như: tính tốn tọa độ trục điều khiển theo thời gian thực, giám sát trạng thái máy, tính tốn giá trị bù trừ dao cụ, tính tốn nội suy điều khiển quỹ đạo biên dạng (tuyến tính phi tuyến), thực so sánh giá trị mong muốn _ thực tế… Ưu điểm máy CNC: - So với máy công cụ điều khiển tay, sản phẩm từ máy CNC không phụ thuộc vào tay nghề người điều khiển mà phụ thuộc vào nội dung chương trình đưa vào máy Người điều khiển chủ yếu theo dõi kiểm tra chức hoạt động máy - Độ xác làm việc cao Thơng thường máy CNC có độ xác máy 0.001mm, đạt độ xác cao - Chất lượng gia công ổn định, độ xác lặp lại cao - Tốc độ cắt cao.Nhờ cấu trúc khí bền máy, vật liệu cắt đại kim loại cứng hay gốm oxit sử dụng tốt - Thời gian gia công ngắn Các ưu điểm khác: Nguyễn Ngọc Vàng – ĐHĐT2A2 - 06086991 10 ... công nghệ II.3 Hệ thống gia công linh hoạt FMS (Flexible Manufacturing Systems): Hệ thống gia công linh hoạt bao gồm loạt máy công tác, chủ yếu máy CNC, liên kết với hệ thống điều khiển hệ thống. .. học Công Nghiệp Tp.HCM II CÁC DẠNG ĐIỀU KHIỂN MÁY CNC: II.1 Điều khiển trực tuyến DNC (Direct Numerical Control): DNC hệ thống điều khiển dùng máy tính điều hành trực tiếp nhiều máy cơng tác điều. .. Ưu điểm máy CNC: - So với máy công cụ điều khiển tay, sản phẩm từ máy CNC không phụ thuộc vào tay nghề người điều khiển mà phụ thuộc vào nội dung chương trình đưa vào máy Người điều khiển chủ