a, Mạch điều khiển
Hình 3.13 Mạch điều khiển b, Mạch động lực
Hình 3.14 Mạch động lực
Mạch động lực ở đây là mạch gồm các cơ cấu chấp hành là Motor trục chính và motor xoay tang dao. Mỗi motor sử dụng 2 contactor để đảo chiều quay của động cơ. Các linh kiện để bảo vệ mạch gồm 2 MCB, nó có tác dụng để bảo vệ mạch khỏi quá
40 dòng, ngắn mạch. 2 Rơ le nhiệt (OL) để bảo vệ mạch động lực khỏi quá nhiệt gây ra bởi động cơ. Ở đây sử dụng mạch đảo chiều bằng 2 contactor này vì hệ thống chỉ yêu cầu đảo chiều động cơ giới hạn bằng các công tắc hành trình, các cảm biến, không yêu cầu vị trí quá chính xác nên chúng ta sẽ không sử dụng động cơ servo ở đây. Ở mạch động lực , có thêm 1 bộ chuyển đổi từ điện xoay chiều 220V sang điện 1 chiều 24V.
Hình 3.15 Contactor Hình 3.16 Rơ le nhiệt c, Sơ đồ mạch tín hiệu đầu vào
41 Vì CPU Q06H của hãng Mitsubishi không tích hợp sẵn đầu vào đầu ra như PLC Mitsu dòng Fx hay là S7-1200 của Siemens, nên ta bắt buộc phải sử dụng module đầu vào là QX40. Module có 16 đầu vào, điện áp đầu vào là 24V. Các cảm biến như cảm biến đếm dao, cảm biến ở trục chính đều là cảm biến loại NPN, nên ta sẽ đấu chân COM của module vào đầu nguồn 24V
d, Sơ đồ mạch tín hiệu đầu ra
Hình 3.18 Tín hiệu đầu ra
Tương tự như tín hiệu đầu vào thì ở đây ta cũng sẽ sử dụng module QY40P để xuất tín hiệu đầu ra của PLC. Tín hiệu đầu ra của module là điện áp 24V, mà điện áp này không điều khiển được 2 motor nên chúng ta sử dụng 2 relay trung gian để điều khiển chúng. Khi có tín hiệu đầu ra từ PLC, thì tiếp điểm mở 9-5 của relay sẽ đóng lại và cung cấp điện cho cuộn dây của contactor. Khi đấy động cơ sẽ xoay theo chiều mong muốn của mình như ở mạch điều khiển.
42
CHƯƠNG IV: MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG THAY DAO TỰ ĐỘNG BẰNG PHẦN MỀM SOLID WORKS
Từ các chi tiết đã thiết kế trong môi trường Part ta lắp toàn bộ máy CNC trong môi trường Assembly bằng ứng dụng SOLIDWORKS ta có file lắp mô hình máy CNC như hình vẽ:
Hình 4.1 Hệ thống thay dao Ta tiến hành các bước mô phỏng:
Bước 1: Tạo New Motion Study bằng cách di chuyển chuột và chọn vào Motion Study 1
43 Bước 2: Tiến hành quá trình mô phỏng, đầu tiên cụm trục chính dao sẽ di chuyển xuống dưới để tiến hành thay dao, di chuyển cho tới khi sensor nhận biết cụm trục chính vào vị trí thay dao.
Hình 4.3 Trục chính đi xuống
Bước 3: Sensor nhận biết cụm trục chính xuống dưới vị trí cần thay, động cơ điện làm cho cơ cấu Mante quay, xoay Tang dao đến vị trí tay kẹp lấy dao, xy lanh bắt đầu đẩy cụm đài dao cho tới khi cảm biến hành trình đài dao bên phải nhận biết thấy thì dừng lại, khi đó tay kẹp sẽ kẹp lấy dao cần thay.
44
Hình 4.5 Tang dao tiến vào lấy dao
Bước 4: Sau khi tay kẹp giữ chặt dao, trục chính sẽ di chuyển lên cho tới khi cảm biến phát hiện ở vị trí an toàn thì dừng lại.
Hình 4.6 Tay kẹp kẹp chặt dao, trục chính đi lên
Bước 5: Động cơ điện quay dẫn động là cơ cấu Mante quay làm xoay tang dao tới vị trí dao cần thay
45
Hình 4.7 Xoay Tang dao để dao cần lấy về vị trí lấy dao
Bước 6: Trục chính đi xuống vị trí lấy dao thì dừng lại, thực hiện lấy dao
Hình 4.8 Trục chính đi xuống lấy dao
Bước 7: Xylanh khí nén đẩy đài dao ra ngoài cho tới khi cảm biến hành trình đài dao bên trái thì dừng lại.
46
47
CHƯƠNG V: LẬP TRÌNH PLC 5.1 Cài đặt tham số
Cài đặt tham số là bước đầu tiên trước khi bắt đầu lập trình cho dòng Q của mitsubishi (cái này bắt buộc phải nói). Đối với dòng Fx thì không cần phải cài đặt tham số cho PLC. PLC parameter vào I/O assignment và Program
Đầu tiên sẽ phải khai báo các module sẽ được sử dụng
Cần để ý cái StartXY, 2 cái này là địa chỉ khai báo cho đầu vào đầu ra . Việc khai báo này sẽ quyết định địa chỉ đầu vào đầu ra của các thiết bị . Ví dụ như input
48 chúng ta khai báo là Start là 0000 thì nghĩa là đối với module QX40 chúng ta chỉ được sử dụng các địa chỉ đầu vào từ X00 đến X0F. (hệ hexa 16). Vì QX40 nó chỉ có 16 points (16 bit) nên khi báo các địa chỉ các module khác chỉ cách 1 đơn vị word là được (1 word=16 bit=2byte), ví dụ khi khai báo con module khác như QX41 có 32 points ( 32 bit ) thì khi khai báo các địa chỉ khác thì không được sử dụng 0000 và 0010 vì bây giơ QX41 đã chiếm đến 2 word liên tiếp nhau (là word 0 và word 1). Có thể hình dung như khi khai báo QX41 từ 0010 thì nó sẽ sử dụng liên tiếp 2 word là word1 và word 2. (0010 đến 001F và 0020 và 002F) khi này ta sẽ khai báo các địa chỉ module khác ngoài 2 địa chỉ word này.
Tương tự như output , khi chúng ta đã khai báo là QX40 từ 0000 thì các
module khác không được sử dụng lại địa chỉ 0000 vì khi đấy sẽ gây ra chồng chéo dữ liệu và parameter sẽ báo lỗi . Ở đây module QY40P được khai báo địa chỉ từ 0010 nghĩa là các địa chỉ đầu ra trong phần lập trình sẽ bắt đầu từ Y10 đến Y1F
Khi đã khai báo xong các địa chỉ module đầu vào đầu ra thì ta sẽ bắt đầu chọn các chương trình cần nạp cho PLC . Dòng Q của mitsubishi được đánh giá là mạnh nhất trong các dòng PLC của hãng. Nó có thể quét và nạp nhiều chương trình con 1 lúc được , cái mà không thể đối với dòng Fx ( Fx chỉ nạp được duy nhất 1 chương trình MAIN ) .
49 Đây là nút nhấn start stop của hệ thống . X0 và X1 là 2 nút bấm để khởi động cũng như là tắt . Trong chương trình của PLC thì X là đầu vào , Y là đầu ra . M là relay trung gian , T là timer , C là counter còn D là biến dữ liệu để lưu trữ ( 16 bit = 1 word ).
Trong các chương trình con như ( lấy dao , trả dao ,tìm dao) thì chúng ta không sử dụng các biến Y đầu ra ngay lập tức mà chúng ta sẽ sử dụng các biến M thay thế cho các biến Y vì nếu sử dụng đi sử dụng lại biến đầu ra Y nhiều lần sẽ tạo ra lỗi double coils . nên chúng ta có chương trình con OUTPUT để chuyên dành cho việc xuất tín hiệu đầu ra
Các lệnh đặc biệt cần ghi nhớ
Lệnh di chuyển dữ liệu ( Move – kiểu như là nhập số vào biến di chuyển dữ liệu từ D100 (D100 là để vào HMI chỗ dao cần thay ) vào D1 )
50 Lệnh toán học ( 16-D5=D6)
5.2 Lập trình PLC
Đầu vào MEANING Đầu ra MEANING
X0 START Y10 TANG DAO TIẾN
X1 STOP
X2 CTHT TRÁI Y12
TRUC CHINH DI XUONG
X3 CTHT PHẢI Y13 TRUC CHINH DI LEN
X4 CTHT TRÊN Y14
TANG DAO QUAY THUẬN
X5 CTHT DƯỚI Y15
TANG DAO QUAY NGHỊCH
X6 CB ĐẾM DAO Y16 xy lanh nhả dao
X7 CB TIẾP NHẬN DAO
X8 CB HOME
X9 CB VỊ TRÍ THAY DAO
Biến nhớ trung gian
M0 MAIN RUN
M100 TRẢ DAO
M101 TRỤC CHINH ĐI XUỐNG
M102 XUỐNG HOÀN THÀNH
M103 TANG DAO TIẾN
M104 TANG DAO TIẾN HOAN THANH
M105 NHẢ KẸP
M106 NHA KEP THANH CONG
5.2.1 Chương trình lấy dao
53
56
59
60
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí T1, T2, Trịnh Chất, Lê Uyển 2. Motion control servo motor - SIEMENS
3. Nguyễn Văn Khang, “Bộ điều khiển logic khả lập trình PLC và ứng dụng”, nhà xuất bản Bách Khoa, 2009.
4. Nguyễn Mạnh Tiến, “Điều khiển Robot Công nghiệp”, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, 2007
5.https://www.youtube.com/watch?v=LpzbRkrJSis&ab_channel=T%E1%BB%B0% C4%90%E1%BB%98NGH%C3%93ATO%C3%80NC%E1%BA%A6U
6.https://tienphat-automation.com/San-pham/PLC-Mitsubishi-Q06HCPU-ad761.html 7. https://www.maritool.com/Tool-Holders-BT40/c23_26/index.html