HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT FESTO MPS500

GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG FESTO MPS 500

TỔNG QUAN HỆ THỐNG MPS 500

Dây chuyền sản xuất tự động MPS 500 mô tả toàn bộ quy trình hoạt động của hệ thống sản xuất Hệ thống này bao gồm phần đồ họa hiển thị trên máy chủ và phần hình ảnh được xử lý bởi các máy tại các trạm con.

Hệ thống MPS 500 là một hệ thống mở rộng bao gồm nhiều trạm con, trong đó hệ thống băng tải (CONVEYOR) giữ vai trò trung tâm Hoạt động của hệ thống chủ yếu phụ thuộc vào băng tải, không bị ảnh hưởng bởi các trạm con Tuy nhiên, thứ tự tuần tự của các trạm cần được tuân thủ nghiêm ngặt để đảm bảo quy trình sản xuất diễn ra đúng cách và tạo ra sản phẩm hoàn chỉnh.

Hệ thống MPS hoạt động trên nền tảng băng tải, cho phép dễ dàng mở rộng số lượng các trạm con, từ đó mang lại tính linh động cao cho toàn bộ hệ thống.

NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG

Chu trình làm việc hoàn thiện bắt đầu khi phôi được cung cấp từ trạm DISTRIBUTION thông qua xi lanh đẩy phôi ra ô cấp Tiếp theo, cánh tay quay sẽ di chuyển đến ổ cấp để gắp phôi và chuyển đến trạm TESTING.

Trạm TESTING có vai trò quan trọng trong việc kiểm tra phôi trước khi cung cấp cho băng tải Khi phát hiện phôi lỗi, trạm sẽ tự động đẩy phôi đó vào kho lỗi và tiếp tục xử lý phôi tiếp theo Nhờ vào quy trình này, băng tải luôn nhận được phôi đạt tiêu chuẩn đã được kiểm tra kỹ lưỡng.

Trạm PROCESSING nhận phôi từ cánh tay của trạm HANDLING, với phôi được đặt trên đĩa quay và liên tục được kiểm tra về chiều cao, màu sắc và khoan lỗ Sau khi hoàn tất quá trình, phôi sẽ được trả lại cho hệ thống băng tải thông qua cánh tay HANDLING.

Trạm xử lý ảnh (Vision DVT) nhận phôi từ băng tải để chụp hình và kiểm tra chất lượng phôi qua máy tính Nếu phôi không có lỗi, ROBOT sẽ tiếp tục quá trình gia công; ngược lại, nếu phát hiện lỗi, ROBOT sẽ đưa phôi vào kho lỗi.

Trạm ROBOT thực hiện việc lắp ráp các phụ kiện cần thiết để tạo ra một phôi hoàn chỉnh, sau đó chuyển giao phôi này cho hệ thống băng tải để tiếp tục quá trình sản xuất đến trạm kế tiếp.

Trạm ASRS có chức năng lưu trữ phôi khi trạm SORTING đạt dung lượng tối đa và thực hiện việc lưu trữ theo vị trí đã được lập trình sẵn Bên cạnh đó, trạm ASRS cũng cung cấp phôi trở lại cho trạm SORTING khi trạm này thông báo hết phôi.

Trạm SORTING cũng được cấp phôi từ HANDLING, và có nhiệm vụ phân loại sản phẩm theo màu sắc để xác định để sản phẩm vào đúng kho.

Hệ thống CONVEYOR đảm nhiệm việc vận chuyển các đĩa phôi đến các trạm khác nhau, đảm bảo quá trình vận chuyển không bị lỗi và duy trì khoảng cách giữa các trạm Với sự hỗ trợ của các cảm biến, hệ thống băng tải có khả năng phát hiện vị trí và thứ tự của 8 đĩa phôi, mỗi đĩa được gán một mã vạch riêng biệt để xác định thứ tự Việc kiểm soát hệ thống băng tải được thực hiện thông qua một tủ điều khiển đặt ở đầu băng tải, kết nối với các trạm con qua các cáp I/O.

ƯU ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG

 Hệ thống tự động hoàn toàn nên tiết kiệm được chi phí sản xuất, sức lao động.

 Sản phẩm qua nhiều khâu kiểm tra tự động nên đảm bảo độ chính xác cao.

 Các trạm con có thể ghép thêm hoặc tách rời tùy theo yêu cầu người sử dụng nên đảm bảo tính linh hoạt cao.

 Hệ thống hoạt động liên tục nên đảm bảo độ tin cậy.

Hệ thống SCADA cho phép giám sát và điều khiển hoạt động từ phòng điều khiển trung tâm, giúp tiết kiệm thời gian và nâng cao hiệu quả quản lý mà không cần phải có mặt tại hiện trường.

 Hệ thống EMERGENCY STOP giúp xử lý sự cố lỗi đảm bảo an toàn cho hệ thống.

SVTH: HOÀNG LIÊN SƠN Trang 3

CẤU TRÚC CỦA HỆ THỐNG MPS 500

Các trạm con được kết nối và giao tiếp với nhau qua hệ thống băng tải bằng cách sử dụng các module I/O, cảm biến hồng ngoại, mạng ASI và chuẩn Ethernet TCP/IP.

Mỗi trạm trong hệ thống được điều khiển bởi PLC S7300 và kết nối qua mạng PROFIBUS Trong mô hình MPS 500, các trạm được liên kết qua mạng LAN thông qua module 343-1 Lean, sau đó dữ liệu được gửi về máy tính trung tâm để xử lý.

Hệ thống mạng TCP/IP của MPS 500 yêu cầu người dùng cấu hình mạng và địa chỉ IP để thiết lập kết nối hiệu quả.

Hệ thống băng tải còn tích hợp mạng ASI, cho phép kết nối các cảm biến công nghiệp với nhau Đây là một phương thức truyền thông hiện đại, nhưng ít được sinh viên các trường Đại Học biết đến.

Mô hình sau khi lắp ráp hoàn chỉnh:

Hình vẽ trên rất trực quan về hệ thống mạng MPS 500 và chi tiết các trạm thì sẽ được giới thiệu trong chương 2 của báo cáo.

NỘI DUNG

TRẠM DISTRIBUTION

Trạm Distribution Station, hay Trạm cung cấp, là trạm đầu tiên trong hệ thống MPS gồm 9 trạm của Festo, được thiết kế để phục vụ cho việc dạy nghề và đào tạo trong lĩnh vực tự động hóa và công nghệ Trạm này có chức năng cấp phát chi tiết phôi cho các trạm tiếp theo, đóng vai trò quan trọng trong quy trình sản xuất Thiết bị cấp chi tiết phôi được định nghĩa là thiết bị có nhiệm vụ điền đầy các phần tử nạp phân loại và thùng chứa, góp phần nâng cao hiệu quả trong hoạt động tự động hóa.

Trạm cung cấp là thiết bị quan trọng trong việc cấp phát và phân loại phôi liệu Thiết bị này thực hiện chức năng của boongke, giúp phân loại và cung cấp chi tiết phôi liệu một cách hiệu quả Bên cạnh đó, trạm cung cấp còn hỗ trợ việc phân loại các phần tử dựa trên các đặc tính như hình dạng, trọng lượng và nhiều yếu tố khác.

Trạm cung cấp tách các chi tiết phôi từ module ổ chứa dạng ống xếp, với khả năng chứa 8 chi tiết phôi Các chi tiết này được nhận diện thông qua cảm biến chùm đi qua, và xi lanh tác động kép sẽ đẩy từng chi tiết phôi ra ngoài.

Module chuyển giữ chi tiết phôi sử dụng giác hút để tách chi tiết Công tắc chân không đảm bảo rằng chi tiết phôi đã được hút lên thành công Cánh tay thiết bị di chuyển, được điều khiển bởi xi lanh, vận chuyển chi tiết phôi đến vị trí cần thiết tại trạm tiếp theo.

2.1.1.1 Các thành phần cơ khí của trạm

2.1.1.1.1 Module ổ chứa dạng ống xếp

Module ổ chứa dạng ống xếp cho phép tách chi tiết phôi ra khỏi ống chứa, với khả năng sắp xếp lên đến 8 "phôi" theo bất kỳ trật tự nào trong ổ chứa Để đảm bảo hiệu quả, các chi tiết phôi cần được xếp vào với phía mở hướng lên trên.

Xi lanh tác động kép đẩy chi tiết phôi ở vị trí thấp nhất từ ổ chứa, từ trong ra ngoài đến cữ dừng bằng cơ khí.

Các chi tiết phôi sẵn trong ống chứa được phát hiện nhờ cảm biến quang điện xuyên qua, trong khi vị trí của xi lanh đẩy được xác định qua cảm biến điện cảm Tốc độ di chuyển ra vào của xi lanh đẩy có thể được điều chỉnh linh hoạt thông qua van tiết lưu một chiều.

Hình : Module ổ chứa dạng ống xếp.

Module vận chuyển là thiết bị sử dụng khí nén để vận hành, kẹp chi tiết phôi bằng giác hút chân không và di chuyển chúng bằng xi lanh quay Gốc chuyển động lắc có thể được điều chỉnh từ 0° đến 180° nhờ vào cử chặn cơ khí, trong khi vị trí cuối được xác định bằng công tắc giới hạn điện Micro.

Module chuyển có thể hoạt động bằng 2 loại giác hút khác nhau Những loại sau dùng để vận chuyển:

1 Chi tiết phôi tượng trưng: giác hút VAS-30-….

2 Xi lanh dung để lắp ráp : giác hút VAS-8-…

Vị trí cuối của xi lanh quay cần được hiệu chỉnh tùy theo trạm phía sau nào được chọn

2.1.1.2 Các cảm biến trong trạm

Cảm biến tiệm cận được sử dụng để xác định vị trí cuối hành trình của xi lanh, hoạt động dựa trên sự tác động của vòng nam châm được lắp trên piston.

2.1.1.2.2 Cảm biến chùm đi qua

Cảm biến chùm đi qua là thiết bị hiển thị mức độ trong ổ chứa ống xếp, kết nối với dây cáp quang sợi và thiết bị quang điện Thiết bị này phát ra ánh sáng hồng ngoại có thể nhìn thấy, và khi có chi tiết phôi, nó sẽ cản trở chùm tia sáng đi qua.

Cảm biến tiệm cận – xi lanh đẩy

Cảm biến chùm đi qua

Công tắc micro là thiết bị cảm biến vị trí cuối của chuyển động lắc, cho phép điều khiển quá trình quay một phần nữa vòng Thiết bị này được kích hoạt bởi cam hành trình có thể điều chỉnh trên trục của xi lanh quay, đảm bảo độ chính xác trong việc xác định vị trí.

Công tắc chân không được sử dụng để phát hiện mức chân không trong hệ thống giác hút chân không Khi chi tiết phôi được nâng lên hoàn toàn, công tắc chân không sẽ phát ra tín hiệu, cho biết quá trình đã diễn ra thành công.

2.1.1.2.5 Van tiết lưu một chiều:

Van tiết lưu 1 chiều được sử dụng để điều chỉnh lưu lượng khí cho xi lanh tác động kép Khi lưu lượng khí đi qua van theo hướng ngược lại, van mở hoàn toàn cho phép khí nén không điều khiển và khí xả được điều chỉnh, giúp duy trì sự ổn định của piston nhờ vào giảm chấn khí nén, đảm bảo chuyển động mượt mà ngay cả khi tải thay đổi.

 Các I/O trên bảng điều khiển

SVTH: HOÀNG LIÊN SƠN Trang 11 Địa chỉ Kí hiệu Mô tả

I0.1 1B2 Ổ cấp phôi ở vị trí sau

I0.2 1B1 Ổ cấp phôi ở vị trí trước

I0.3 2B1 Một phôi được hút ở tay quay

I0.4 3S1 Tay quay ở vị trí cấp phôi

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

I0.6 B4 ON= không có phôi trong bộ nạp phôi

I0.7 IP_FL Sensor phát tín hiệu quang điện cho trạm trước

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

Q0.1 2Y1 Cuộn điện bật van hút chân không

Q0.2 2Y2 Cuộn điện tắt van hút chân không

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

Q0.4 3Y2 Cuộn điện chuyển tay quay đến trạm kế Địa chỉ Kí hiệu Mô tả

Q1.2 H3 Đèn số 1 cho chức năng đặc biệt

Q1.3 H4 Đèn số 2 cho chức năng đặc biệt Địa chỉ Kí hiệu Mô tả

I1.4 Tín hiệu từ Q1.6 của trạm trước

I1.6 Tín hiệu từ Q1.4 của trạm sau

Q1.4 Tín hiệu từ I1.6 của trạm trước

Q1.6 Tín hiệu từ I1.4 của trạm sau

2.1.2 Lập trình ứng dụng cho trạm DISTRIBUTION

Lưu ý rằng có nhiều thuật toán khác nhau để lập trình cho trạm, và đây là một trong những phương pháp phổ biến Đảm bảo rằng phôi được đẩy ra ngoài phải được giữ chắc chắn dưới tay quay trước khi tiến hành hút.

Trạng thái ban đầu là trạng thái tay quay được đặt trên phôi nhưng chưa bị tác động.

 Thường xảy ra kẹt phôi do can thiệp tác động tín hiệu từ trạm trước hay vận hành 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.

TRẠM TESTING

Trạm Testing Station là trạm thứ hai trong hệ thống MPS gồm 9 trạm của Festo, được thiết kế đặc biệt cho dạy nghề và đào tạo liên tục trong lĩnh vực tự động hóa và công nghệ Trạm này đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp chi tiết phôi cho các trạm tiếp theo trong quy trình sản xuất.

Theo tiêu chuẩn VDI 2860, kiểm tra và đo lường đều nhằm thiết lập các chức năng quản lý kiểm tra bằng cách so sánh thông tin thực tế (ACTUAL) với các đặc tính danh nghĩa (REQUIRED) Quá trình này dẫn đến các quyết định chấp nhận hoặc loại bỏ chi tiết phôi, thể hiện qua việc đồng ý hoặc không đồng ý Một yếu tố quan trọng trong kiểm tra là việc so sánh các giá trị đặc tính hiện thời với các giá trị yêu cầu, nhằm đảm bảo sự chính xác và chất lượng trong quá trình sản xuất.

Trạm Kiểm Tra xác định đặc tính của chi tiết phôi qua các module cảm biến khác nhau Cảm biến màu xác định màu sắc của chi tiết, trong khi cảm biến điện dung thăm dò các chi tiết phôi mà không phụ thuộc vào màu sắc Cảm biến khuếch tán nhận diện chi tiết phôi kim loại và màu đỏ, nhưng không nhận biết được chi tiết phôi màu đen Cảm biến quang điện phản xạ kiểm tra xem khu vực làm việc trên giá đỡ có trống hay không trước khi nhấc chi tiết phôi lên băng nâng hạ Cuối cùng, cảm biến tương tự trong module đo lường xác định chiều cao của chi tiết phôi, với tín hiệu xuất được số hoá qua bộ so sánh có giá trị ngưỡng điều chỉnh hoặc gửi đến PLC sử dụng bộ xử lý tín hiệu tương tự qua khối kết nối.

Xi lanh thẳng dẫn hướng chi tiết phôi di chuyển xuống trạm qua máng trượt phía trên có đệm khí, trong khi các chi tiết phôi khác được phân loại và sắp xếp tại máng trượt phía dưới.

Cảm biến tiệm cận, bao gồm cảm biến điện dung và quang điện, được sử dụng để xác định vật liệu hoặc màu sắc thông qua tín hiệu ra số.

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.

Mạch logic tạo thuận lợi về chỉ định đặc tính kim loại/màu đỏ hoặc đen cho từng chi tiết phôi.

Phôi được nâng lên từ module cảm biến đến module đo lường thông qua module nâng hạ Hệ thống sử dụng cơ cấu dẫn động là xi lanh nâng hạ không cần piston và xi lanh đẩy Để đảm bảo hoạt động hiệu quả, ống dẫn khí nén di động và cáp điện được dẫn trong ống đỡ dẫn hướng.

Cho nhận biết vị trí cuối hành trình được thực hiện bởi cảm biến tiệm cận từ tính hoặc điện cảm.

Module đo lường sử dụng cảm biến tương tự để xác định chiều cao của chi tiết phôi Nguyên lý hoạt động dựa trên việc đo điện áp tuyến tính thông qua chiết áp chia điện áp Thêm vào đó, các bộ giảm chấn được lắp đặt để giảm chấn cuối hành trình của xi lanh nâng, giúp cải thiện hiệu suất hoạt động.

Giá trị đo tương tự có thể được số hóa thông qua bộ so sánh có giá trị ngưỡng hiệu chỉnh, chuyển đổi tín hiệu thành dạng 0/1 Tín hiệu tương tự này có thể được cấp trực tiếp cho PLC khi 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 đen khoảng

2.2.1.1.4 Module máng trượt có đệm hơi

Module 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.

Máng trượt có đệm hơi là thiết bị lý tưởng để vận chuyển chi tiết phôi, với khả năng cung cấp đồng thời 5 chi tiết phôi khi lắp đặt cữ chặn cơ khí Thiết kế giảm chấn giúp giảm thiểu lực ma sát giữa chi tiết phôi và bề mặt máng trượt, nâng cao hiệu quả vận chuyển Ngoài ra, góc nghiêng của máng trượt có thể được điều chỉnh linh hoạt, mang lại sự tiện lợi trong quá trình sử dụng.

Khi Trạm kiểm tra hoạt động song song với trạm tiếp theo, cần xoay cữ chặn cơ khí ở cuối máng trượt đệm hơi 180 độ Đồng thời, chiều cao và độ nghiêng của máng trượt đệm hơi cũng phải được điều chỉnh để đảm bảo chi tiết phôi trượt an toàn vào vị trí gắp của trạm kế tiếp.

2.2.1.1.5 Cảm biến tiệm cận điện dung

Cảm biến tiệm cận điện dung là thiết bị lý tưởng để phát hiện chi tiết phôi, hoạt động dựa trên nguyên lý thay đổi điện dung của bộ tụ điện bên trong Đặc biệt, khả năng dò tìm của cảm biến không bị ảnh hưởng bởi màu sắc hay loại vật liệu của chi tiết phôi.

Cảm biến tiệm cận điện dung.

 Cảm biến tiệm cận (nâng hạ, xi lanh nâng hạ)

Cảm biến tiệm cận được sử dụng để xác định vị trí cuối của xi lanh, nhờ vào vòng nam châm được gắn trên piston của xi lanh.

Cảm biến khuếch tán đóng vai trò quan trọng trong việc xác định màu sắc bằng cách phát ra ánh sáng hồng ngoại Khi ánh sáng này chiếu vào bề mặt của chi tiết phôi, nó sẽ phản xạ trở lại và cảm biến thu nhận lượng ánh sáng hồng ngoại phản xạ Sự khác biệt về bề mặt và màu sắc sẽ ảnh hưởng đến lượng ánh sáng phản xạ, từ đó giúp xác định chính xác màu sắc của vật thể.

Chú ý: Khoảng cách giữa cảm biến khuếch tán và chi tiết phôi vào khoảng 15 mm đến

20 mm Nếu chi tiết phôi màu đen không được xác định Hãy hiệu chỉnh lại chiết áp.

2.2.1.1.7 Cảm biến phản xạ gương

Cảm biến phản xạ gương là thiết bị quan trọng để xác định vùng làm việc của module nâng hạ Khi vùng làm việc đang được sử dụng, xi lanh nâng hạ không thể di chuyển Thiết bị này bao gồm bộ phát và bộ nhận tín hiệu trong cùng một thân vỏ, phát ra ánh sáng đỏ có thể nhìn thấy Ánh sáng này sẽ phản xạ từ gương bên ngoài, và nếu bị chặn bởi vật thể, trạng thái chuyển mạch của cảm biến sẽ thay đổi.

2.2.1.1.8 Cảm biến đo dịch chuyển thẳng với bộ so sánh

Cảm biến đo dịch chuyển thẳng được áp dụng để xác định chiều cao của chi tiết phôi Tín hiệu ra tương tự từ cảm biến này sẽ được chuyển đổi thành tín hiệu nhị phân (0/1) thông qua bộ so sánh.

 Hiệu chỉnh bộ so sánh

1 Đặt một chi tiết phôi màu đỏ trong giá đỡ chi tiết phôi Chiều cao chi tiết phôi = 25 mm

2 Dịch chuyển xi lanh nâng hạ đến vị trí trên bằng cách tác động lên nút điều khiển tay của van có đánh dấu C

3 Đặt hai chiết áp LEVEL1 và LEVEL2 sao cho đèn hiển thị trạng thái hoạt động của tín hiệu xuất MID (xanh lá cây) sáng.

Ghi chú : LEVEL1 khoảng 5 vạch trên thanh đo, LEVEL2 khoảng 6 vạch trên thanh đo.

4 Dịch chuyển xi lanh nâng hạ đến vị trí thấp nhất bằng cách tác động lên nút điều khiển tay của van có đánh dấu C

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

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

  Các I/O trên bảng điều khiển

I0.0 Part_AV Báo có phôi

I0.1 B1 Kiểm tra phôi màu đen

I0.2 B2 Tín hiệu quang an toàn

I0.3 Comp Kiểm tra chiều cao phôi

I0.4 1B1 Xi lanh nâng ở vị trí trên

I0.5 1B2 Xi lanh nâng ở vị trí dưới

I0.6 2B1 Xi lanh đầy ở vị trí sau

I0.7 IP_FL Rào quang cho trạm sau

Q0.0 1Y1 Cuộn dây điều khiển xi lanh đi xuống

Q0.1 1Y2 Cuộn dây điều khiển xi lanh đi lên

Q0.2 2Y1 Cuộn dây điều khiển xi lanh đầy phôi

Q0.3 3Y1 Cuộn dây điều khiển tắt khí ở rảnh trượt

O Rào quang cho trạm trước Địa chỉ Kí hiệu Mô tả

2.2.2 Lập trình ứng dụng cho trạm Testing

2.2.2.1 Sơ đồ giải thuật Địa chỉ Kí hiệu Mô tả

TRẠM PROCESSING

Trạm Gia Công, hay còn gọi là Trạm Processing Station, là trạm thứ ba trong hệ thống MPS gồm 9 trạm của Festo Đây là trạm thực hiện nhiều nhiệm vụ quan trọng, bao gồm kiểm tra các đặc tính của chi tiết phôi như vị trí xác định và lỗ, gia công các chi tiết cơ khí, và cung cấp các chi tiết phôi cho các trạm tiếp theo Trạm Gia Công được phát triển và sản xuất nhằm phục vụ cho việc dạy nghề và đào tạo tiếp tục trong lĩnh vực tự động hóa và công nghệ.

Gia công là môn học quan trọng trong sản xuất, bao gồm các bước như tạo hình, thay đổi hình dáng, gia công cơ khí và liên kết Theo tiêu chuẩn VDI2860, tạo hình là quá trình sáng tạo các vật thể có kích thước hình học xác định từ những vật thể không có hình dạng cụ thể Thay đổi hình dạng liên quan đến việc điều chỉnh khối hình học hoặc hoàn thiện bề mặt của chi tiết Gia công cơ khí tập trung vào việc thay đổi đặc tính vật liệu hoặc cải thiện bề mặt của sản phẩm Cuối cùng, liên kết đề cập đến việc kết nối vĩnh viễn các chi tiết với nhau.

Trong trạm gia công, các chi tiết phôi được kiểm tra và gia công trên Bàn quay phân độ, được điều khiển bởi động cơ điện một chiều và định vị bằng mạch Relay Các vị trí của bàn được phát hiện nhờ cảm biến điện cảm, cho phép thực hiện kiểm tra và khoan chi tiết phôi song song Cơ cấu dẫn động điện từ kết hợp với cảm biến điện cảm đảm bảo chi tiết phôi được đặt đúng vị trí, trong khi đó, chi tiết phôi được kẹp chắc chắn bằng cơ cấu dẫn động điện từ trong quá trình khoan Cuối cùng, các chi tiết hoàn thiện sẽ được chuyển qua thiết bị đẩy bằng điện.

SVTH: HOÀNG LIÊN SƠN Trang 25 Điều khiện tiên quyết cho khởi động: Chi tiết phải ở trong giá đỡ chi tiết phôi nhập vào.

 Quy trình hoạt động của trạm:

1 Bàn quay phân độ quay 60 0 , nếu chi tiết phôi được phát hiện trong giá đỡ phôi một và nút START được bấm

2 Trục nam châm điện từ được di chuyển xuống dưới và kiểm tra nếu như chi tiết phôi

3 được đưa vào mặt mở ra hướng lên phía trên.Bàn quay phân độ quay 60 0 nếu như kết quả kiểm tra đúng

4 Thiết bị kẹp kẹp chi tiết phôi Động cơ của máy khoan được bất lên Trục thẳng di chuyển máy khoan xuống dưới

5 Khi máy khoan được vị trí thấp nhất, nó lại di chuyển đi lên phía dừng trên bằng trục thẳng

6 Động cơ của máy khoan được tắt đi và thiết bị kẹp co lại Bàn quay phân độ quay

7 Cổng phân loại điện đưa chi tiết phôi qua trạm tiếp theo.

2.3.1.1.1 Module bàn quay phân độ

Dẫn động cho module bàn quay phân độ sử dụng cơ cấu điện một chiều tích hợp hộp số Tấm quay có 6 vị trí được xác định thông qua vị trí định vị trên bàn quay và được phát hiện nhờ vào cảm biến điện cảm.

Mỗi giá đỡ trong số 6 giá đỡ chi tiếp phôi hình bán cung tròn của bàn quay được thiết kế với lỗ ở giữa tâm, giúp dễ dàng phát hiện phôi bằng cảm biến tiệm cận điện dung.

Chi tiết phôi được kiểm tra để xác định vị trí chính xác Nếu lỗ hướng lên trên, lõi của thiết bị kiểm tra điện từ cần phải được điều chỉnh để vươn ra tối đa.

Cảm biến điện cảm tự cảm được tác dụng qua đai ốc ở vị trí trên của lõi thiết bị.

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

Thiết bị kẹp điện giữ chi tiết phôi, với hoạt động khoan được điều khiển bởi trục dẫn động thẳng đứng sử dụng động cơ đai răng Động cơ điện tích hợp hộp số dẫn động trục thẳng đứng, kết hợp với mạch Relay để kích hoạt động cơ Máy khoan hoạt động với điện áp một chiều 24V DC và tốc độ không điều chỉnh được.

Vị trí tiệm cận điện dung

Công tắc giới hạn điện đóng vai trò quan trọng trong việc xác định vị trí cuối cùng của hệ thống Khi công tắc này được kích hoạt, nó sẽ đảo chiều chuyển động của trục dẫn động thẳng, đảm bảo hoạt động chính xác và an toàn cho thiết bị.

2.3.1.2 Các cảm biến trong trạm

2.3.1.2.1 Cảm biến tiệm cận điện dung

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

2.3.1.2.2 Cảm biến tiệm cận tự cảm

Cảm biến tiệm cận tự cảm được sử dụng để xác định vị trí của bàn quay phân độ, với khả năng phát hiện các đối tượng kim loại Khoảng cách chuyển mạch của cảm biến phụ thuộc vào loại vật liệu và bề mặt hoàn thiện của đối tượng được phát hiện.

2.3.1.2.3 Công tắc Micro - Khoan, trục dẫn động thẳng

Công tắc Micro đóng vai trò quan trọng trong việc xác định vị trí dừng cuối của trục dẫn động thẳng Chúng được kích hoạt thông qua bàn trượt của trục dẫn động, giúp đảm bảo quá trình vận hành chính xác và an toàn.

  Các I/O trên bảng điều khiển

I/O truyền thông Địa chỉ Kí hiệu Mô tả

I0.0 BOOL Phôi ở vị trí chờ

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

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

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

I0.7 IP_FI Downstream station free

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

Q0.5 Y2 Cuộn dây điều khiển M4 đi lên kiểm tra theo chiều ngang

Q0.6 Y3 Cuộn dây chương trình gia công

O Station occupied Địa chỉ Kí hiệu Mô tả

2.3.2 Lập trình ứng dụng cho trạm PROCESSING

Có nhiều giải thuật lập trình cho trạm, trong đó một dạng phổ biến được sử dụng Để đảm bảo quy trình hoạt động của chương trình, phôi cấp cho bàn xoay cần phải chắc chắn.

 Khi nhấn reset tín hiệu của trạm sẽ được reset, nhấn start chương trình sẽ chạy lại từ đầu.

Vị trí ban đầu của hệ thống bao gồm bàn quay phân độ đã được định vị, piston điện từ của module kiểm tra ở vị trí cao, máy khoan ở vị trí cao và động cơ máy khoan đã tắt Đồng thời, thiết bị kẹp co vào cũng như thiết bị rẽ nhánh hiện không hoạt động.

Các phôi được đặt trên bàn xoay không thể can thiệp hay thay đổi số lượng phôi tại các vị trí cụ thể, dẫn đến việc chương trình không hoạt động đúng yêu cầu Cảm biến xác định vị trí luôn bị ảnh hưởng khi có vật thể đi qua, do đó, lập trình cần kết hợp với bộ đếm, khiến việc nhận biết theo vị trí tùy ý trở nên khó khăn.

TRẠM HANDLING

Trạm Handling Station, hay còn gọi là trạm tay gắp, là một trong chín trạm trong hệ thống MPS của Festo Được thiết kế nhỏ gọn, trạm này có chức năng gắp chi tiết sản phẩm để gia công hoặc đưa hàng vào kho Bên cạnh đó, trạm còn được phát triển và sản xuất nhằm phục vụ cho dạy nghề cũng như các mục đích đào tạo trong lĩnh vực tự động hóa và công nghệ.

Trạm tay gắp được thiết kế với thiết bị tay máy 2 trục, giúp nâng cao hiệu suất trong quá trình thao tác Chi tiết phôi được đưa vào và phát hiện thông qua thiết bị giữ phôi, sử dụng cảm biến ánh sáng quang phản xạ để đảm bảo độ chính xác trong việc xác định vị trí.

Thiết bị tay máy sử dụng bàn tay kẹp khí nén để tìm chi tiết phôi từ trong giá giữ phôi, được trang bị cảm biến quang điện Cảm biến này có khả năng phân biệt giữa màu đen và không đen của chi tiết phôi, cho phép xác định vị trí chính xác Chi tiết phôi có thể được đặt xuống một cách dễ dàng.

Các tiêu chuẩn phân biệt có thể được xác định khi trạm được kết hợp với các trạm khác Việc thiết lập cơ cấu chặn cơ khí ở cuối máng trượt cho phép vận chuyển chi tiết phôi đến các trạm tiếp theo một cách hiệu quả.

Module máng trượt là thiết bị lý tưởng để vận chuyển và lưu trữ chi tiết phôi, với khả năng chứa tới 5 chi tiết cùng lúc Góc nghiêng của máng trượt có thể được điều chỉnh linh hoạt, giúp tối ưu hóa quá trình sử dụng Đặc biệt, module máng trượt kép thường được ứng dụng trong các hệ thống tram tay gắp.

Cảm biến khuyếch tán được sử dụng để phát hiện chi tiết phôi thông qua cáp quang sợi kết nối với thiết bị quang sợi Thiết bị này phát ra ánh sáng hồng ngoại có thể nhìn thấy, và cảm biến khuyếch tán sẽ nhận diện tia hồng ngoại phản xạ từ chi tiết phôi Sự khác biệt về bề mặt và màu sắc của phôi sẽ ảnh hưởng đến lượng ánh sáng phản xạ, giúp xác định chính xác đặc điểm của chi tiết.

Cảm biến tiệm cận được sử dụng để xác định vị trí cuối của xi lanh không trục, hoạt động dựa trên sự tác động của vòng nam châm gắn trên piston của xi lanh.

Cảm biến tay kẹp - xác minh màu sắc

2.4.1.1.4 Cảm biến tiệm cận - xi lanh nâng hạ

Module PicAlfa được thiết kế để vận hành công nghiệp các linh kiện, cho phép định vị nhanh chóng và chính xác Việc định vị trung gian được thực hiện thông qua xi lanh không trục khí nén, với các vị trí cuối hành trình có thể hiệu chỉnh và được trang bị giảm chấn Xi lanh thẳng và phẳng kết hợp với cảm biến vị trí cuối hành trình được sử dụng cho trục Z Bàn tay kẹp khí nén gắn vào xi lanh nâng hạ, cùng với cảm biến quang điện tích hợp trong ngón kẹp, giúp phát hiện chi tiết phôi một cách hiệu quả.

Module PicAlfa là một giải pháp linh hoạt và độc đáo, với hành trình dài và trục nghiêng, được trang bị cảm biến vị trí cuối hành trình và khả năng lắp ráp hiệu chỉnh Module này có khả năng thích nghi với nhiều loại nhiệm vụ vận chuyển khác nhau mà không cần thêm bất kỳ phần tử phụ nào.

Vị trí cảm biến tiệm cận

Vị trí CB tiệm cận ận

I0.0 Part_av CB báo có hàng trong trạm

I0.1 1B1 Vị trí gắp hàng xa băng tải – phía bên trái

I0.2 1B3 Vị trí gắp hàng gần băng tải – phía bên phải

I0.3 1B2 Vị trí kho hàng dư của trạm handling

I0.4 2B1 CB hành trình dưới của xi lanh

I0.5 2B2 CB hành trình trên của xi lanh

I0.6 3B1 Báo có hàng ở cơ cấu kẹp

Q0.0 1Y1 Cánh tay máy xa băng tải – phía bên trái

Q0.1 1Y2 Cánh tay máy gần băng tải – phía bên phải

Q0.2 2Y1 Cuộn dây điều khiển xi lanh (gắp hàng) đi xuống

Q0.3 3Y1 Cuộn dây điều khiển cơ cấu kẹp (gắp hàng) mở ra Địa chỉ Kí hiệu Mô tả

2.4.2 Lập trình ứng dụng cho trạm HANDLING

Có nhiều giải thuật để lập trình cho trạm, và đây là một trong những dạng phổ biến Để đảm bảo quy trình hoạt động của chương trình, phôi được cấp phải đạt tiêu chuẩn chất lượng cao.

- Khi nhấn reset tín hiệu của trạm sẽ được reset, nhấn start chương trình sẽ chạy lại từ đầu.

2.4.2.2 Các lỗi thường gặp trong lập trình

- Không gắp được hàng màu đen do kích cỡ của phôi màu đen sai khác với khoảng cách gắp hàng màu đỏ và kim loại.

Khay hàng thường bị sai lệch do hoạt động lâu dài và chịu áp lực tác động, dẫn đến các chi tiết cơ khí như ốc, đai và dây ron đệm khí bị lỏng ra.

- Tay kẹp gắp 1 hàng nhiều lần do quá trình gia công nắp hàng hở.

- Kẹt cơ cấu kẹp do vị trí gắp – đặt hàng không chính xác.

Để vận hành thiết bị một cách hiệu quả, trước tiên bạn cần nhấn nút reset rồi chọn start Nếu muốn tạm dừng để kiểm tra tại vị trí hiện tại, hãy nhấn nút Stop Trong trường hợp xảy ra sự cố kẹt hàng, bạn chỉ cần nhấn Reset để khôi phục hoạt động.

TRẠM VISION DVT

Trạm VISION DVT là trạm thứ 5 trong hệ thống MPS gồm 9 trạm của Festo, được phát triển cho dạy nghề và đào tạo trong lĩnh vực tự động hoá Trạm này thực hiện kiểm tra chi tiết phôi dựa vào hình ảnh khi phôi đi qua, với nhiệm vụ phân loại phôi để truyền tín hiệu cho trạm ROBOT, giúp quyết định gia công tiếp hay loại bỏ chi tiết phôi.

Trạm sử dụng máy ảnh thông minh kết hợp với phần mềm Intellect 1.4.1, được kết nối qua địa chỉ IP Máy ảnh sẽ nhận diện hình ảnh của phôi và truyền về máy tính, giúp phần mềm xác định phôi lỗi hay không Sau đó, thông tin này được chuyển đổi thành tín hiệu số cho I/O của trạm.

Trạm VISION DVT kết nối với PLC của trạm CONVEYOR chứ không dùng PLC riêng nên địa chỉ IP của trạm là 10.1.1.20

Để kết nối với Camera DVT515, bạn cần cắm cáp mạng vào máy tính và mở phần mềm Intellect 1.4.1 Sau đó, hãy nhấp chuột vào mục "Network neighborhood" và kích đúp vào Camera có tên DVT515 ở phía bên phải giao diện.

Phần mềm cung cấp nhiều tùy chọn để kiểm tra chi tiết phôi Để thiết lập kiểm tra, bạn chỉ cần nhấp vào mục Measurement trong bảng Toolbox bên trái màn hình Tiếp theo, chọn Measure in Circle và di chuyển chuột ra màn hình hiển thị phôi để vẽ hai hình tròn đồng tâm có kích thước gần bằng viền trong của phôi.

Khi phôi đến trạm VISION DVT, máy ảnh sẽ nhận diện chi tiết của phôi và hiển thị trên màn hình máy tính Phần mềm sẽ thực hiện kiểm tra và thông báo tình trạng của phôi qua bảng Kết quả với các thông báo PASS hoặc FAIL.

Hình bên dưới là phôi lỗi( FAIL):

Hình bên dưới là phôi không bị lỗi ( PASS):

TRẠM ROBOT MITSUBISHI RV-2AJ

2.6.1 Cấu trúc phần cứng ROBOT MITSUBISHI RV-2AJ

2.6.1.1 Tổng quan về robot MITSUBISHI RV-2AJ:

Robot MITSUBISHI RV-2AJ là một mô hình robot hóa được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu và giảng dạy, đặc biệt tại các trường đại học Bộ thiết bị này bao gồm cánh tay máy MainBody, bộ điều khiển CR1-571, hộp điều khiển bằng tay Teaching box R28TB, cùng với dây cáp và các phụ tùng khác Robot MITSUBISHI RV-2AJ không chỉ hỗ trợ việc học tập mà còn thúc đẩy nghiên cứu trong lĩnh vực robot hóa.

Ngôn ngữ lập trình cho robot bao gồm MELFA-BASIC IV và MOVEMASTER COMMANDS, cho phép lập trình điều khiển hiệu quả Để thực hiện việc này, phần mềm COSIMIR PROFESSIONAL được sử dụng để lập trình, giao tiếp giữa robot và máy tính, cũng như mô phỏng các hoạt động điều khiển.

2.6.1.2 Phần cứng của robot MITSUBISHI RV-2AJ

2.6.1.2.1 Cánh tay robot MITSUBISHI RV-2AJ

Thông Số Kỹ Thuật Của Cánh Tay Robot

Mô Hình RV-1A RV-2AJ

Mức độ tự do của chuyển động 6 5

Tư thế cài đặt Trên sàn, treo

Cấu trúc Dọc, loại đa chung

Hệ thống lái ACservo động cơ

Phương pháp phát hiện vị trí

(Công suất động cơ các trục)

- Trục J1( trục Waist): 50W có phanh hãm.

- Trục J2( trục Shouder): 50W có phanh hãm.

- Trục J3( trục Elbow): 50W có phanh hãm.

- Trục J5( trục Pitch): 15W có phanh hãm.

- Trục J6( trục Roll): 15W không có phanh hãm.

Xác định vị trí Bộ mã hóa tuyệt đối

Sự thay đổi vai mm

Kết quả tối đa tốc độ mm / s Xấp xỉ 2200 Xấp xỉ 2100

Tối đa (Lưu ý 1) kg 1.5 2 Đánh giá 1 1.5

Vị trí lặp lại mm ± 0.02

Nhiệt độ môi trường xung quanh º C 0-40 khối lượng kg Xấp xỉ 19 Xấp xỉ 17

Tay bán kính có thể truy cập

(Trước P trục điểm trung tâm) mm 418 410

Hệ thống dây điện công cụ (Lưu ý 2) Bốn tín hiệu đầu vào (phần tay)

Bốn tín hiệu đầu ra bao gồm phần cơ sở và đầu ra tay cơ giới Hệ thống sử dụng đường ống khí nén công cụ 4 × 4, với áp suất cung cấp đạt 0,5 MPa ± 10% Thiết bị được thiết kế với đặc điểm kỹ thuật bảo vệ IP30.

Lưu ý 1:Tải trọng tối đa là khối lượng với tư thế đối mặt với mặt bích ở giới hạn ± 10 độ

Lưu ý 2: Khi sử dụng đầu ra tay 4 điểm, giao diện tay khí nén (tùy chọn) là bắt buộc

2.6.1.2.2 Cấu trúc của robot RV – 2AJ

Hình: Sơ đồ cánh tay Robot

Hình: Vị trí 2 toạ độ di chuyển của Robot

+ A: vị trí gốc toạ độ ở cổ cánh tay robot dùng để xác định vị trí gốc quay khi lấy vật.

+ B: vị trí gốc toạ độ ở gốc robot dùng để xác định vị trí gốc quay từ các trục đến vật

2.6.1.3 Các thành phần của tay máy

2.6.1.3.1 Tay máy: Được thay đổi theo tiêu chuẩn của cáp máy, có phụ tùng để mở rộng khoảng cách giữa bộ điều khiển và tay máy

Hình : Cáp máy và cáp kết nối

Hình: Cáp kết nối tay máy với bộ điều khiển

 Đặc điểm kỹ thuật của cáp

 Bán kính uốn cong tối thiểu: 100 lần bán kính cáp hay hơn.

 Tốc độ truyền tối đa: 2000mm/s hay ít hơn.

 Thời gian hoạt động: 7.5 triệu lần truyền

 Chống lại các tác động của môi trường: võ bọc chống tác động của dầu.

Hình: Cấu trúc đặt van solenoid

 Đặt Điểm Kỹ Thuật Của Van Solenoid

3 Chức năng van: 2 bộ solenoid.

4 Chất lỏng hoạt động: không khí sạch.

5 Phương pháp hoạt động: loại có đường dẫn.

6 Vùng mặt cắt có hiệu quả: 1.5mm.

7 Dãy áp suất hoạt động: 0.2-0.7 Mpa.

8 Áp suất có thể chịu được: 1.0Mpa hay hơn.

9 Thời gian hồi đáp: 12ms hay hơn.

10 Tần số hoạt động tối đa: 5c/s

11 Nhiệt độ môi trường xung quanh: -50-500 0 C

 Đặc Điểm Kỹ Thuật Của Van Solenoid

1 Phương pháp hoạt động: gắn liền diode fly-wheel với bảo vệ tràn.

2 Điện áp hoạt động: 24VDC10%.

3 Giá trị dòng điện: 40mA.

5 Điện trở cách điện: 1000W hay hơn.

6 Bảo vệ tràn: diode fly-wheel.

Hình: Cấu trúc van soleniod 2.6.1.3.3 Cáp đầu vào

Cáp đầu vào là yếu tố quan trọng trong thiết kế tay gắp khí nén, yêu cầu độ bền cao và khả năng chịu đựng tác động từ môi trường như nhiệt độ và chống dập.

Kích thước x số lõi: 0.2mm x 8 lõi.

Tổng chiều dài: 370mm ( gồm đoạn xoắn 150mm ).

Hình: Cấu trúc cáp đầu vào 2.6.1.3.4 Ống xoắn

Dùng cho tay gắp điều khiển bằng khí nén.

Kích thước đường kính: Đường kính ngoài 4– đường kính ngoài 2.5

Hình: Ống khí nén 2.6.1.4 Bộ tay gắp điều khiển bằng khí nén

Gripper là bộ kẹp quan trọng cho cánh tay robot, giúp gắp sản phẩm hiệu quả Cấu tạo của Gripper gồm hai thanh nhôm song song, cho phép linh hoạt trong việc thực hiện các nhiệm vụ khác nhau Tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể của công việc, nhà sản xuất sẽ chọn loại Gripper phù hợp Trong bài viết này, chúng tôi giới thiệu Gripper với 3 vị trí gắp, mang lại sự đa dạng trong ứng dụng.

Tay gắp khí nén và các bộ phận khác của nó tạo thành một bộ.

Tay gắp có thời gian đảm bảo là 10 triệu chu kỳ.

Có đặt các cảm biến tại điểm cuối của trạng thái mở/đóng.

Hình: Bộ tay gắp gripper

+ Vị trí 1 và 2 dùng để gắp thân thành phẩm và nắp.

+ Vị trí 3 dùng để lấy piston hoặc lò xo.

1 Chất lỏng hoạt động: không khí sạch.

2 Phạm vi áp suất hoạt động: 0.04Mpa – 0.7 Mpa.

3 Phạm vi nhiệt hoạt động: 00-400 0 C.

4 Thời gian hoạt động : 10 triệu chu kỳ.

5 Phương pháp hoạt động: tác động kẹp.

6 Khối lượng đã bao gồm adapter: o.45Kg.

7 Cảm biến xác định trạng thái đóng mở: dùng biên đóng và biên mở.

8 Kích thước ống nối: 4 hoặc 3 ( đường kính ống nối ).

9 Tải cực đại cho ngón tay ( khi lắp đặt phụ tùng cho ngón tay, tránh va chạm hay monent thừa cho đầu mút ngón tay).

Hình: Hàm kẹp khí nén

 Các Thành Phần Trong Bộ Tay Gắp Khí Nén.

1 Tay gắp khí nén:1A - HP01.

2 Cáp xoắn tay gắp: 1A – ST0402C.

4 Bề mặt tay máy điều khiển bằng khí nén: 2A – RZ365 : 2A – RZ375.

5 Bộ van solenoid: 1E – VD01 : 1E – VD01E.

 Bộ Kết Nối Hàm Kẹp.iiko

2.6.2 Bộ điều khiển khiển ROBOT MITSUBISHI RV-2AJ và phương pháp lập trình điều khiển bằng tay

2.6.2.1 Tìm toạ độ và dạy toạ độ cho ROBOT MITSUBISHI RV-2AJ

Trước khi xác định và lập trình tọa độ cho robot RV-2AJ, cần tìm hiểu kỹ các bước thực hiện và làm quen với bảng điều khiển Việc này giúp tránh các va chạm không cần thiết, đảm bảo độ chính xác trong hoạt động của robot.

2.6.2.1.1.1 Giới thiệu bộ điều khiển

The control system consists of a CR1-571 controller and a handheld Teaching Pendant (T/B) R28TB, utilizing Movemaster Command and MELFA-BASIC IV programming languages for effective control programming.

Hình: Bộ điều khiển bằng tay của Robot RV-2AJ LƯU Ý

Bảng thông báo lỗi trên bộ controller

L2600 – L2603 Vị trí nằm ngoài giới hạn của Robot

H0060 Emergency Stop trên bộ điều khiển được nhấn

H0070 Emergency Stop trên bộ Teach Box được nhấn

H5000 T/B Enable trong chế độ Auto của bộ controller

C4340 Biến vị trí không được định nghĩa( hoặc không được lưu trong T/B)

Tham số Đơn vị Thông số kỹ thuật

Số trục điều khiển Điều khiển đồng thời tối đa là 6 trục

CPU 64 bit RISC và DSP

Vị trí lập trình số bước Điểm bước

Movemaster Command hay MELFA- BASIC IV ( thường chọn ngôn ngữ mặc định là MELFA-BASIC IV)

Phương pháp dạy Phương pháp dạy tư thế

I/O chuyên dụng Điểm Được ấn định với I/O chung ( “Stop” là một điểm được kết nối trước) I/O đóng mở tay gắp Điểm 0 điểm vào và 4 điểm ra

Ngõ vào nút dừng khẩn cấp Điểm 1( đường truyển khẩn cấp đơn) Ngõ vào công tắc cửa Điểm 1( công tắc cửa đơn)

Cổng RS-422 Port 1 được dành riêng cho bộ T/B, trong khi khe cắm 1 là dành cho thiết bị gắp bằng khí nén Ngoài ra, khe cắm mở rộng Khe cắm 3 được sử dụng khi chọn hộp mở.

Liên kết ngõ vào / ra cho robot Kênh 1 (sử dụng các ngõ vào ra chung)

Mức điện áp đầu vào V 1 pha AC: 90  132V

Kích thước bên ngoài mmmm 212(W) x 290(D) x 151(H) (gồm những vị trí nhô ra)

Cấu trúc Loại độc lập trên sàn, kiểu mở

Nhiệt độ hoạt động o C 0 đến 40 Độ ẩm xung quanh %RH%RH 45->85 không có sương

Sự tiếp xúc đất W 100 hay ít hơn màu Xám trắng

2.6.2.1.1.2 Các chức năng trên CPU Model CR1-571:

Hình: Mặt trước CPU MODEL CR1-571

Vị trí Tên Mô tả chức năng

1 POWER Switch Đóng/mở nguồn

2 START button Khi nhấn servo on – thì cho phép cánh tay robot hoạt động liên tục.

3 STOP button Ngừng hoạt động robot ngay lập tức nhưng bộ điều khiển không tắt

4 RESET button Reset trạng thái lỗi, ngoài ra còn dùng để reset chương trình.

5 Emergency stop switch Nút dừng khẩn cấp khi có xử cố ở bất cứ vị trí nào.

6 T/B remove switch Dùng để kết nối/Ngắt kết nối với bộ điều khiển

Khi nhấn nút này cho phép hiển thị các chế độ độ hiện hành: vận tốc -> số thứ tự chương trình-> số thứ tự dòng lệnh.

8 END button Dừng chương trình đang thực hiện

9 SVO.ON button Khi nhấn nút này động cơ servo ở chế độ ON

10 SVO.OFF button Khi nhấn nút này động cơ servo ở chế độ OFF

11 STATUS NUMBER Màn hình hiện thị các chế độ làm việc hiện hành của robot khi nhấn CHANGDISP button

12 T/B connection connector Đầu nối với T/B box- được kết nối với bộ điều khiển bằng tay để điều khiển robot.

13 RS232C Đầu kết nối với máy tính cá nhân

+ AUTO (Op.): chỉ cho phép thao tác trên bộ điều khiển(CPU CR1-571).

+ TEACH: chỉ cho phép thao tác trên bộ ĐK bằng tay.

+ AUTO (Ext.): chỉ cho phép ta tác động trên các thiết bị ngoại vi như kết nối điều khiển online trên máy tính.

15 UP/DOWN button Điểu chỉnh lên/ xuống những hiển thị trên màn hình LCD của bộ điều khiển.

Hình: Mặt sau bộ điều khiển CR1-571

Vị trí Tên Mô tả chức năng

Vị trí này, dùng để kết nối với cáp máy (Nguồn cung cấp)

Vị trí này, dùng để kết nối với cáp máy (đường tính hiệu)

3 Power supply terminals Cổng nguồn cấp

4 Fuse box Hộp cầu chì

5 External input/output signal connector Cổng kết nối tín hiệu I/O bên ngoài

Network cable connector for parallel I/O unit expansion

Ngõ kết nối cáp mạng cho đơn vị vào ra song song mở rộng

7 Emergency stop switch and door switch terminals Đầu kết nối cho công tắc dừng khẩn cấp và công tắc cửa

- Phương thức kết nối: kết nối với bộ điều khiển theo chuẩn RS-422

- Phương thức trình bày: hiển thị trên màn hình LCD (16 ký tự 4 dòng)

- Phần bảo vệ: chuẩn IP65

 Các Chức Năng Các Phím Trên T/B

Hình: Hộp điều khiển bằng tay

Vị trí Tên phím Mô tả chức năng

Nút dừng khẩn cấp EMG là một tính năng quan trọng, cho phép người dùng ngừng ngay lập tức hoạt động của bộ điều khiển và Robot, bất kể trạng thái hiện tại của thiết bị (enable hoặc disable).

+ Trạng thái Enable ( cho phép) : cho người dùng có thể lập trình cho Robot trên T/B.

+ Trạng thái Disable ( không cho phép): không cho người dùng điều khiển Robot bằng T/B.

3 Màn hình LCD Hiển thị nội dung chương trình và trạng thái của

4 Nút TOOL + JOINT: ở chế độ này cho phép robot di chuyển theo nhiều hướng và có thể xoay góc quay.

+ [ X Y Z]: nếu chọn chế độ này robot sẽ hoạt động theo

1 vị trí được chọn duy nhất, X hoặc Y hoặc Z.

5 MENU Màn hình giao diện chính

6 STOP Dừng chương trình và giảm tốc độ Robot đến khi dừng,có thể dùng khi T/B đang đặt ở chế độ Disable.

Nút này dùng để kết hợp với nút khác để thực hiện một nhiệm vụ cụ thể, giả sử ta thực hiện

Ta có thể tăng hoặc giảm tốc cho robot.

8 [ + / FORWD ] Dùng để tăng tốc độ robot khi dùng kết hợp với phím

9 [-/BACKWD] Dùng để giảm tốc độ robot khi dùng kết hợp với phím [ STEP/MOVE].

10 [ CONT ] Dùng để soạn thảo chương trình

Dùng để reset khi bộ điều khiển xuất hiện trạng thái báo lỗi Khi ta dùng kết hợp với nút [ INP/EXE] thì chương trình sẽ được reset.

12 Gồm các phím điều khiển

Các phím này dùng kết hợp với phím STEP/MOVE để di chuyển đến vị trí mà ta muốn.

13 [ADD / ]: Dùng để lưu vị trí được chọn vào chương trình điều khiển Đồng thời cũng là con trỏ hướng lên.

14 [RPL / ]: Dùng để sữa đổi vị trí đã được lưu trong chương trình Đồng thời là con trỏ hướng xuống.

15 [DEL / ] Dùng để xóa vị trí đã lưu trong chương trình Đồng thời là con trỏ hướng sang trái

16 [HAND / ] Khi nhấn đồng thời với [ + C (J6)] hay [ -C(J6) ] thì bàn tay robot mở ra hay đóng lại Đồng thời cũng là con trỏ hướng sang phải.

17 [ INP/EXE ] Có chức năng nạp chương trình vào bộ nhớ sau khi lập trình xong, thực hiện bước kế tiếp hay quay lại bước trước.

18 [ POS CHAR ] Dùng để thay đổi giữa số và ký tự chữ khi lập trình vị trí….

Khi công tắc [ENABLE/DISABLE] ở chế độ ENABLE, việc nhấn hoặc thả phím này sẽ bật hoặc tắt servo Để di chuyển cánh tay robot, bạn chỉ cần nhấn nhẹ phím này cùng với phím 7 và 12.

20 contrast setting Cài đặt độ sáng cho màn hình LCD

2.6.2.1.2 Đặt lại tọa độ gốc

Tọa độ gốc là yếu tố quan trọng để đảm bảo robot hoạt động chính xác Trước khi bắt đầu sử dụng robot, bạn cần thực hiện bước thiết lập tọa độ này, đặc biệt khi có sự thay đổi trong kết hợp giữa robot và bộ điều khiển hoặc khi động cơ được thay thế, điều này có thể ảnh hưởng đến bộ mã hóa Các phương pháp thiết lập tọa độ khác nhau được trình bày trong bảng.

No Phương pháp Giải thích

1 Phương pháp nhập dữ liệu gốc Các dữ liệu gốc thiết lập như mặc định được nhập vào từ T / B.

2 Phương pháp nút cơ học Tư thế này có gốc được thiết lập bằng cách tiếp xúc ở mỗi trục chống lại các giới hạn cơ.

Sử dụng phương pháp căn bản, chúng ta sẽ thiết lập tọa độ gốc tại một vị trí được chỉ định ngẫu nhiên Vị trí này được chọn sao cho khi robot di chuyển theo các trục, nó không bị giới hạn về tọa độ, tức là tọa độ tối đa của robot không bị hạn chế Để xác định liệu tọa độ của robot có bị giới hạn hay không, sau khi thiết lập xong, chúng ta cần cho robot di chuyển hết hành trình theo từng trục, dựa trên bảng thông số được đề cập trong chương 1.

Phương pháp hoạt động này sử dụng Teaching Pendant Để bắt đầu, chọn công tắc [MODE] trên bộ điều khiển và chuyển sang chế độ "TEACH" Tiếp theo, thiết lập công tắc [ENABLE / DISABLE] về chế độ "ENABLE" để cho phép quá trình dạy robot.

1 Bật nguồn bộ điều khiển CPU MODEL CR1-571 bằng cách nhấn nút Power trên bộ điều khiển.

2 Đặt công tắc [MODE] ở chế độ [TEACH]

3 Ở bộ điều khiển bằng tay ta chuyển công tắc [ENABLE / DISABLE] về vị trí [ENABLE]

4 Nếu CPU báo lỗi và phát ra tiếng kêu thì ta nhấn nút [RESET], nếu vẫn chưa khắc phục được lỗi ta tắc nguồn CPU vài giây sau bật lại và nhấn [RESET] 2 lần sẽ khắc phục được lỗi do nguồn nuôi của robot.

5 Để tìm được toạ độ cho robot trên bộ điều khiển bằng tay ta thực hiện như sau:

Trên màn hình LCD Nhấn [MENU] để hiển thị màn hình Menu.

Màn hình chính xuất hiện

Từ màn hình [MENU] nhấn phím

5 để chọn chế độ [MAIN]

Nhấn [4] để chọn các thiết lập màn hình gốc.

Nhấn [5] để chọn gốc sử dụng phương pháp Nhấn chọn [1] và sau đó nhấn [INP] để xác nhận thiết lập lại toạ độ gốc.

Ta nhập giá trị 0 và 1 vào [BRAKE] và [SET AXIS]

Nhấn phím [INP] để hiển thị màn hình xác nhận

Để xác nhận thiết lập, hãy chọn [1] và nhấn [INP] Tiếp theo, nhấn [MENU] để trở về màn hình chính Lưu ý rằng sau khi thiết lập màn hình [USER], chỉ có chỉ báo COMPLETE hiển thị, không có thay đổi nào khác, nhưng tọa độ gốc đã được thiết lập thành công.

Sau khi thực hiện 5 bước trên ta được toạ độ gốc như sau:

TRẠM ASRS

2.7.1 Cấu trúc phần cứng trạm ASRS

Trạm ASRS, hay trạm kho hàng, là một phần quan trọng trong hệ thống MPS của Festo, bao gồm 9 trạm Với việc ứng dụng phương pháp đếm xung tốc độ cao, trạm này cho phép xác định vị trí gắp và bỏ hàng một cách chính xác Được thiết kế cho mục đích dạy nghề và đào tạo tiếp tục trong lĩnh vực tự động hóa và công nghệ, trạm ASRS đóng vai trò là nơi lưu trữ hàng hóa sau khi sản phẩm đã được gia công hoàn thiện.

 Các cơ cấu chấp hành

Xi lanh tác động 2 chiều ngắn (Y1, Y2) được thiết kế với vòng năm châm xác định vị trí và bộ điều tốc, có nhiệm vụ chính là đẩy và mở cánh tay.

 Các cảm biến trên trạm:

2.7.1.2.1 Các I/O trên trạm Địa chỉ Mã hiệu Kí hiệu Mô tả

I124.0 X_count Bộ Đếm Nhanh Đầu Vào Trục X

Bộ Xác Định Chiều Quay Trục X

I124.4 Z_HUONG Bộ Xác Định Chiều Quay Trục Z

I124.3 Z_count Bộ Đếm Nhanh Đầu Vào Trục Z

I126.0 Zax_up B12 Trục Z Ở Vị Trí Trên Cao

I126.1 Zax_down B13 Trục Z Ở Vị Trí Dưới Thấp

I126.2 Xax_left B11 Trục X Ở Vị Trí Bên Trái

I126.3 Xax_right B10 Trục X Ở Vi Trí Bên Phải

I126.4 Yax_back B14 Trục Y Với Tay Kẹp Ở Vị Trí Sau

I126.5 Yax_frnt B15 Trục Y Với Tay Kẹp Ở Vị Trí Trước

I126.6 Gri_close B16 Tay Kẹp Đóng

I126.7 Gri_open B17 Tay Kẹp Mở

Q124.0 Xleft M1 Trục X Đi Về Phía Bên Trái

Q124.1 Xright M1 Trục X Đi Về Phía Bên Phải

Q124.2 Zup M2 Trục Z Đi Lên Phía Trên

Q124.3 Zdown M2 Trục Z Đi Xuống Phía Dưới

Q124.4 Yaxes Y1 Cuộn Dây Của Trục Y=0=Vị Trí Sau

Q124.5 Gripper Y2 Cuộn Dây Của Tay Kẹp=0=Đóng

Q124.6 Xfast Trục X Di Chuyển Nhanh

Q124.7 Zfast Trục Z Di Chuyển Nhanh

Sơ đồ kết nối trạm ASRS

Hình: Sơ đồ kết nối toàn trạm ASRS 2.7.1.2.2 I/O trên bản điều khiển Địa chỉ Mã hiệu Kí hiệu Mô tả

I125.2 AUTOMAN S3 Đóng Mạch Tự Động Hay Điều Khiển Bằng

I125.5 EMERGEN S1N Nút Dừng Khẩn Cấp (Xoay Nhả Ra)

Q125.0 L_START H1 Đèn Bên Trong Nút Start

Q125.1 L_RESET H2 Đèn Bên Trong Nút Stop

Q125.2 L_SPEC1 H3 Đèn Số 1 Dùng Cho Chức Năng Đặc Biệt

Q125.3 L_SPEC2 H4 Đèn Số 2 Dùng Cho Chức Năng Đặc Biệt

2.7.1.2.3 I/O truyền thông. Địa chỉ Mã hiệu Kí hiệu Mô tả

I125.4 Penorder I4 Cổng truyền thông vào-đặt hàng chờ

I125.6 Ordbit1 I6 Cổng truyền thông vào-đặt hàng bit 1

I125.7 Ordbit2 I7 Cổng truyền thông vào-đặt hàng bit 2

Q125.4 Stokfull Q4 Cổng truyền thông ra-kho đã đầy

Q125.5 Stokempt Q5 Cổng truyền thông ra-kho rỗng

Q125.6 Ordactiv Q6 Cổng truyền thông ra đặt hàng đang tác động Q125.7 Statread Q7 Cổng truyền thông ra-trạm đã sẵn sàng

I71.6 Tín hiệu từ trạm ASI báo có hàng trên khay

2.7.1.2.4 Cách xác định các vị trí home trạm ASRS

Trước khi xác định các vị trí gắp hàng, thả hàng và trả hàng, việc chọn vị trí home phù hợp là rất quan trọng để thuận tiện cho lập trình Vị trí home của trục X và Z được xác định là bên phải và phía dưới của các trục, dựa vào cảm biến I126.3-B10 và I126.1-B13 Để đảm bảo tín hiệu xung không bị lệch, vị trí home được coi là tọa độ gốc với giá trị (X;Z)=(0;0).

Hình: Mô tả vị trí home

1 Cảm biến cho phép xác định giới hạn bên phải I126.3-B10.

2 Cảm biến cho phép xác định giới hạn bên dưới I126.1-B13 Để đảm bảo an toàn trong quá trình di chuyển ta cần nắm rõ các chế độ hoạt động của trạm:

Hình: Các chế độ hoạt động của trạm ASRS

Khoá 1 và khoá 2 là những vị trí hạn chế, phù hợp cho việc điều khiển bằng tay Khi bật ở những vị trí này, khí nén sẽ không được phép hoạt động.

- Vị trí khoá 3 là vị trí không bị hạn chế, thích hợp dùng cho chế độ điều khiển tự động.

Trước khi vận hành điều chỉnh áp suất cũng như các thiết bị để đảm bảo hoạt động được chính xác nhất và an toàn:

 Kiểm tra áp suất nguồn của khí nén->[ar.

 Kiểm tra cáp nối->các giắc nối phải được khóa.

 Tháo dỡ tất cả các chi tiết phôi ra khỏi kệ kho và tay kẹp

 Vặn công tắc Auto/Manu sang vị trí bằng tay Manu-> kích hoạt điều kiện RESET.

Mục đích của encoder được dùng trong mô hình là để đếm xung xác định các vị trí gắp và thả hàng chính xác.

2.7.1.3.1 Vị trí và chức năng.

Hình: Encoder dùng trong trạm ASRS của FESTO SVTH: HOÀNG LIÊN SƠN Trang 121

Trạm ASRS sử dụng hai Encoder gắn trên trục của hai động cơ SERVO để đếm xung theo trục X và Z, đóng vai trò quan trọng trong quá trình hoạt động Việc xử lý xung là một trong những phần khó khăn nhất, do đó cần kiểm tra cơ khí và cách lắp đặt trước khi sử dụng Encoder có thể bị lệch xung do đĩa quá nhẵn hoặc bụi bám, ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động.

1 Dùng để đếm xung của hệ thống.

2 Dùng để phát hiện hướng của dịch chuyển.

 Encoder Gồm đĩa mã có khắc các vạch đen Phân biệt chiều quay bằng 2 hướng khác nhau.

 Encoder: có 4 dây ra trong đó có 2 dây nguồn và 2 dây tính hiệu: đại diện cho tốc độ và chiều quay.

 Các dây ra này sẽ nối vào địa chỉ ngõ vào của PLC.

- Hành trình của cá trục trong mỗi vòng quay của trục chínhcmm/vòng.

- Tổng số xung trong 1 vòng quay của trục chính0xung/vòng.

- Tỉ số truyền của hộp sốU:1

2.7.1.3.2 Phương pháp xác định vị trí bằng tổng số xung

- Tổng số xung được tính theo:

S = hành trình của trục trong mỗi vòng quay của trục chínhcmm. f = tổng số xung trong mỗi vòng quay của trục chính0 xung.

I = tỉ số truyền hộp sốU.

Sv = hành trình định mức của các trục[mm].

SR = hành trình thực tế của các trục[mm].

Al = tổng số xung định mức(giá trị lớn nhất).

AlR = tổng số xung(giá trị nhỏ nhất).

Al = tổng số xung thực tế ở SV = SR.

1 Tính tổng AlV theo công thức trên Ghi nhận tổng số xung đưa vào chương trình -> khởi động dịch chuyển lại trục.

2 Đo quãng đường mà trục di chuyển thực tế chính xác -> đặt kết quả SR vào công thức thứ 2, tính toán giá trị AlR (chỉ khi SV SR)

3 Tính tổng AlR rồi đưa giá trị vào trong chương trình, chạy chương trình và đo quãng đường dịch chuyển thực tế của các trục Các bạn đã có tổng số xung lớn nhất với AlV tổng số xung nhỏ nhất AlR.

4 Tăng tổng số xung giữa AlR và AlV vào chương trình đến khi di chuyển thực tế bằng chính xác SV Ta tìm được giá tri Al.

Ví dụ: Tính xung của trục Z sẽ di chuyển đi 150 mm bắt đầu từ vị trí HOME, ta làm như sau:

S = hành trình của trục trong mỗi vòng quay của trục chínhcmm.

F = tổng số xung trong mỗi vòng quay của trục chính0 xung.

I = tỉ số truyền hộp sốU.

2.7.1.3.3 Phương pháp xác định vị trí bằng phần mềm.

Phương pháp này xác định vị trí của các trục bằng cách sử dụng phần mềm lập trình điều khiển bằng tay để đọc tọa độ (X;Z) Sau khi ghi lại các vị trí cần thiết, chúng được nhập vào chế độ tự động của chương trình Trình tự thực hiện chi tiết sẽ được trình bày trong chương 2.

1 Xác định vị trí home, sau khi lấy được vị trí home ta reset vị trí này sau cho (X;Z) (0;0).

2 Sau khi lấy được vị trí home, ta xác định vị trí gắp hàng, sau khi lấy được vị trí gắp hàng ta reset vị trí này sau cho (X;Z) = (0;0).

Hình: Mô tả vị trí lấy hàng

3 Từ vị trí gắp hàng ta di chuyển đến vị trí 1 của kho hàng Sau khi lấy được vị trí 1 xong, từ vị trí 1 ta di chuyển đến vị trí 2 của kho hàng Rồi tiếp di chuyển lên vị trí thứ 6 từ vị trí thứ 2 Từ 3 vị trí (1); (2); (6) ta suy ra vị trí của cả kho hàng bởi khoảng các vị trí trong kho là như nhau, cụ thể vị trí như sau:

2.7.1.3.3.1 Các phím điều khiển bằng tay:

Phím Chức năng Mô tả

Khoá chuyển chế độ làm việc.

Nhấn giữ star tay gắp di chuyển theo trục Z + hướng lên. Đèn start sáng đồng thời đèn reset tắt.

Nhấn giữ star tay gắp di chuyển theo trục Z - hướng xuống. Đèn start tắt đồng thời đèn reset sáng.

Nhấn giữ stop + start tay gắp di chuyển theo trục X + di chuyển về phía trái.

Nhấn giữ stop + reset tay gắp di chuyển theo trục X - di chuyển về phía phải.

Nhấn đồng thời start + reset→ reset vị trí (X;Z) (0;0) Đèn Q1 sáng khi trục

X di chuyển. Đèn Q2 sáng khi trục

2.7.1.3.3.2 Các vị trí đã thiết lập.

Vị trí home Vị trí gắp hàng vào kho

Lưu ý: vị trí home là vị trí bị reset toạ độ.

 Bảng giá trị toạ độ tay máy gắp hàng vào kho của các vị trí từ 1 đến 20

 Bảng giá trị toạ độ tay máy lấy hàng trong kho ra của các vị trí từ 1 đến 20

2.7.1.4 Động cơ Servo Động cơ DC và động cơ bước vốn là những hệ hồi tiếp vòng hở - ta cấp điện để động cơ quay nhưng chúng quay bao nhiêu thì ta không biết, kể cả đối với động cơ bước là động cơ quay một góc xác định tùy vào số xung nhận được Việc thiết lập một hệ thống điều khiển để xác định những gì ngăn cản chuyển động quay của động cơ hoặc làm động cơ không quay cũng không dễ dàng.

Động cơ servo R/C được sử dụng trong trạm ASRS của FESTO, hoạt động dựa trên kỹ thuật điều biến độ rộng xung Hệ thống này cho phép servo phản ứng với một chuỗi các xung số ổn định, đảm bảo hiệu suất và độ chính xác trong quá trình vận hành.

- Có chu kỳ 2x30xung/vòng/giây

- Kênh A và B là hai dây xanh dương, xanh lá.

Sản phẩm này được thiết kế để kéo trục chuyển động của động cơ với độ chính xác cao và gọn nhẹ, phù hợp cho việc xác định vị trí Nó tích hợp sẵn encoder để đếm xung hồi tiếp về PLC, giúp loại bỏ nhu cầu sử dụng cảm biến mà vẫn đảm bảo độ chính xác tối ưu Thiết bị này được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là trong việc xác định vị trí.

2.7.2 Lập trình điều khiển ứng dụng trạm ASRS

Trạm ASRS được lập trình để sử dụng công nghệ đọc xung tốc độ cao nhằm xác định vị trí giới hạn của trục chuyển động Điều quan trọng là phải xác định tọa độ X cho chuyển động trái – phải theo chiều ngang và tọa độ Z cho chuyển động lên – xuống để xác định chiều cao chính xác.

2.7.2.1 Sử dụng counter đếm xung tốc độ cao: Đối với trạm ASRS trên mô hình MPS 500 sử dụng Encoder giải mã số vòng quay để hồi tiếp tín hiệu về PLC Vì tốc độ xung của Encoder tương ứng 1 vòng quay = 30 xung nên Counter bình thường không thể đếm được hết tất cả các xung này vì vậy mà ta phải sử dụng Counter đếm xung tốc độ cao.

Để cấu hình Counter cho PLC, cần tham khảo Catalog riêng của từng loại PLC, có thể tải từ trang web của Siemens hoặc xem trong phần Help của phần mềm S7-300 Để đảm bảo Counter đếm xung tốc độ cao hoạt động hiệu quả, cần cấu hình cả phần mềm và phần cứng.

Hướng dẫn cấu hình Software cho Counter đếm xung tốc độ cao :

Double click vào Hardware của PLC và khai báo các chức năng như hình vẽ:

SVTH: HOÀNG LIÊN SƠN Trang 127 Ở đây số kênh ( channel ) là mặc định bằng 0.

Sau đó tiếp tục cấu hình cho Counter như sau :

Hướng dẫn cấu hình Hardware cho Counter đếm xung tốc độ cao :

2.7.2.1.1 Hàm đọc xung tốc độ cao (HSC):

TRẠM HANDLING

Như đã đề cập trong phần 2.4, các cảm biến và thành phần cơ khí của hệ thống Handling – Sorting tương tự như hệ thống Processing – Handling, nhưng khác nhau về cách thức hoạt động và vị trí của các cảm biến, dẫn đến sự thay đổi trong vị trí I/O Do đó, bài viết này chỉ tập trung vào I/O và sơ đồ thuật toán của chương trình.

2.8.1 Lập trình ứng dụng cho trạm handling

Để bắt đầu, cần xác định vị trí ban đầu cho trạm, đó là vị trí tay máy ở bên phải gần băng tải Tại vị trí này, cơ cấu kẹp phải ở trạng thái đóng và xi lanh tay máy phải ở trạng thái co, chưa bị tác động.

O bảng điều khiển Địa chỉ Kí hiệu Mô tả

I0.0 Part_av CB báo có hàng trong trạm

I0.1 1B1 Vị trí gắp hàng gần băng tải – phía bên trái

I0.2 1B3 Vị trí gắp hàng xa băng tải – phía bên phải

I0.3 1B2 Vị trí kho hàng dư của trạm handling

I0.4 2B1 CB hành trình dưới của xi lanh

I0.5 2B2 CB hành trình trên của xi lanh

I0.6 3B1 Báo có hàng ở cơ cấu kẹp

Q0.0 1Y1 Cánh tay máy gần băng tải – phía bên trái

Q0.1 1Y2 Cánh tay máy xa băng tải – phía bên phải

Q0.2 2Y1 Cuộn dây điều khiển xi lanh (gắp hàng) đi xuống

Q0.3 3Y1 Cuộn dây điều khiển cơ cấu kẹp (gắp hàng) mở ra

Để bắt đầu, cần xác định vị trí ban đầu cho trạm, đó là vị trí của tay máy ở phía bên phải xa băng tải Trong trạng thái này, cơ cấu kẹp phải đóng và xi lanh tay máy cần ở trạng thái chưa bị tác động, tức là ở trạng thái co.

Có nhiều giải thuật được áp dụng trong lập trình cho trạm, và đây là một trong những phương pháp phổ biến Để đảm bảo quy trình hoạt động của chương trình, phôi được cấp phải đạt yêu cầu về độ chắc chắn.

2.8.1.3 Các lỗi thường gặp trong lập trình

- Không gắp được hàng màu đen do kích cỡ của phôi màu đen sai khác với khoảng cách gắp hàng màu đỏ và kim loại.

Khay hàng thường bị sai lệch do hoạt động kéo dài và chịu áp lực, dẫn đến các chi tiết cơ khí như ốc, đai, và dây ron đệm khí bị hở ra.

- Tay kẹp gắp 1 hàng nhiều lần do quá trình gia công nắp hàng hở.

- Kẹt cơ cấu kẹp do vị trí gắp – đặt hàng không chính xác.

Để vận hành hiệu quả, trước tiên bạn cần nhấn nút reset và sau đó là start Trong trường hợp muốn tạm dừng để kiểm tra, hãy nhấn Stop Nếu gặp sự cố kẹt hàng, bạn chỉ cần nhấn Reset để khắc phục.

TRẠM SORTING

Trạm Sorting Station, hay còn gọi là Trạm phân loại, là trạm thứ 9 trong hệ thống MPS của Festo, bao gồm tổng cộng 9 trạm Trạm này được thiết kế và sản xuất nhằm phục vụ cho việc dạy nghề và đào tạo tiếp tục trong lĩnh vực tự động hóa và công nghệ.

Trạm phân loại có chức năng phân loại các chi tiết phôi thông qua ba máng trượt Cảm biến khuyếch tán sẽ phát hiện chi tiết phôi khi chúng được đưa vào đầu khởi động của băng tải Đặc tính của chi tiết phôi, bao gồm màu sắc (đen, đỏ) và chất liệu (kim loại), được nhận diện bởi các cảm biến đặt ở phía trước của cữ chặn, từ đó các chi tiết phôi sẽ được phân loại và đưa vào máng trượt phù hợp.

 Module băng tải phân loại

Module băng tải đóng vai trò quan trọng trong việc vận chuyển và phân loại các chi tiết phôi Hai rẽ nhánh của băng tải có khả năng chuyển trạng thái nhờ vào hai xi lanh hành trình ngắn, giúp phân loại các chi tiết phôi theo đặc tính và chủng loại Hệ thống dẫn động của băng tải phân loại được điều khiển bởi động cơ một chiều tích hợp hộp số, đảm bảo hiệu suất hoạt động cao.

Cảm biến khuếch tán phát hiện sự hiện diện của chi tiết phôi ở đầu băng tải, kích hoạt động cơ băng tải hoạt động Khi đó, cữ chặn sẽ giữ lại các phôi, trong khi cảm biến khuếch tán cảm xạ màu đảm nhận nhiệm vụ phát hiện màu sắc Các vật liệu bằng kim loại được phát hiện thông qua cảm biến tiệm cận điện cảm Sau khi phân loại phôi thành công, cữ chặn sẽ được tác động để thụt vào, từ đó quyết định xi lanh nào sẽ chặn phôi theo yêu cầu.

Module máng trượt là thiết bị dùng để vận chuyển và lưu trữ các chi tiết phôi, với khả năng điều chỉnh độ nghiêng và chiều cao để phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau Các chi tiết phôi được đưa vào từ module băng tải và được lưu trữ trong máng trượt Đặc biệt, cảm biến phản xạ ngược giúp hiển thị mức độ điền đầy của các máng trượt, đảm bảo quá trình vận hành hiệu quả.

Hình: Trạm Phân loại với xe di động, bảng điều khiển & khối PLC

2.9.1.2 Các cảm biến khuếch cảm xạ

Cảm biến khuyếch tán là thiết bị quan trọng trong việc phát hiện chi tiết phôi, sử dụng cáp quang sợi kết nối với thiết bị quang sợi Thiết bị này phát ra ánh sáng hồng ngoại, giúp cảm biến khuyếch tán nhận diện ánh sáng phản xạ từ các chi tiết phôi Sự thay đổi về bề mặt và màu sắc của chi tiết phôi sẽ ảnh hưởng đến lượng ánh sáng phản xạ, từ đó nâng cao độ chính xác trong quá trình phát hiện.

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

Cảm biến khuếch tán được đặt ở vị trí đầu tiên mép băng tải, có nhiệm vụ phát hiện tất cả các phôi được đưa tới.

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

Cảm biến khuếch tán cảm xạ màu được đặt gần cảm biến tiệm cận điện cảm trên mép băng tải, nhằm phát hiện các phôi màu đỏ và kim loại Nhiệm vụ của cảm biến này là nhận diện tất cả các phôi được đưa tới, đảm bảo quy trình kiểm tra hiệu quả và chính xác.

2.9.1.2.3 Cảm biến tiệm cận điện cảm – phát hiện kim loại

2.9.1.2.4 Cảm biến phản xạ ngược

Cảm biến phản xạ gương hoạt động khi có vật thể đi qua hoặc che khuất, làm ánh sáng phản xạ từ vật đó vào cảm biến, dẫn đến sự kích hoạt của cảm biến.

Piston, hay còn gọi là cữ chặn, có chức năng ngăn chặn hàng hóa đi qua liên tục Tùy thuộc vào cách lập trình, cữ chặn cũng giúp tạo ra khoảng thời gian thích hợp để các cảm biến màu và cảm biến tiệm cận điện cảm có thể phát hiện vật.

- phôi màu đỏ và kim loại cảm xạ màu

Cảm biến tiệm cận điện cảm

I0.2 Part_av CB báo có hàng trên băng tải

I0.1 B2 CB báo có hàng là kim loại

I0.0 B3 CB báo có hàng là màu đỏ

I0.4 1B1 Báo piston 1 ở vị trí co

I0.5 1B2 Báo piston 1 ở vị trí duỗi

I0.6 2B1 Báo piston 2 ở vị trí co

I0.7 2B2 Báo piston 2 ở vị trí duỗi

I/O trên bảng điều khiển Địa chỉ Kí hiệu Mô tả

Q1.6 Tín hiệu từ I125.4 của trạm sau Địa chỉ Kí hiệu Mô tả

2.9.2 Lập trình ứng dụng cho trạm SORTING

- THCBBĐ: tín hiệu cảm biến báo đầy hàng, khi có tín hiệu này các piston được kí hiệu trong trạm trở về trạng thái ban đầu.

Có nhiều giải thuật để lập trình cho trạm, và đây là một trong những dạng phổ biến Để đảm bảo quy trình hoạt động của chương trình, phôi được cấp cần phải chắc chắn.

Lỗi nhận dạng màu sắc, đặc biệt là màu đỏ, xảy ra do cảm biến màu không phân biệt được giữa vật thể màu đỏ và kim loại Để khắc phục vấn đề này, cần thiết lập một khoảng thời gian trễ phù hợp, giúp cảm biến hoạt động chính xác và nhận diện đúng lúc.

- Piston chặn hàng chặn không dược hàng hay chặn ngay thân phôi làm phôi bật ra ngoài nếu cấp hàng liên tục.

- Cảm biến báo đầy hàng cần phải dùng kết hợp với couter để hàng vào trong kho đầy như nhau.

TRẠM CONVEYOR

Trạm Conveyor là trung tâm điều khiển của hệ thống MPS 500, tích hợp cảm biến và cơ cấu chấp hành Nó sử dụng mạng ASI (Actuator Sensor Interface) và mạng Ethernet, phổ biến trong công nghiệp Là trạm chủ (Master) trong hệ thống Master – Slave, trạm này kết nối Module ASI và Module Ethernet, cung cấp nguồn nuôi cho toàn hệ thống và thực hiện chức năng trao đổi tín hiệu với các trạm tớ (Slave).

Trạm conveyor là một hệ thống vận chuyển linh hoạt, sử dụng băng tải với 4 động cơ kéo tải được bố trí hợp lý và điều khiển bởi biến tần Hệ thống còn được trang bị cảm biến và cơ cấu khí nén tại mỗi Slave, giúp đảm bảo hoạt động ổn định và giảm thiểu sự cố.

2.10.1.1 Cấu trúc của hệ thống

Hệ thống băng tải hoạt động liên tục nhờ vào 4 động cơ được điều khiển qua 1 biến tần, giúp mang khay hàng qua từng trạm Băng tải sẽ dừng lại khi nhận tín hiệu từ các trạm hoặc theo quy định của người lập trình.

Hệ thống băng tải được thiết kế linh hoạt, cho phép lập trình độc lập với các trạm khác hoặc tích hợp dễ dàng với các trạm điều khiển khác, nâng cao hiệu suất và khả năng vận hành.

Các piston trên băng tải hoạt động như cữ chặn, được bố trí tại mỗi trạm để vận chuyển và cung cấp phôi cho toàn bộ hệ thống.

Hình: Trạng thái bình thường của Piston

Piston ở trạng thái bình thường sẽ chặn khay hàng và chưa bị tác động Khi nhận tín hiệu từ lập trình viên, piston sẽ cho phép khay hàng đi qua.

2.10.1.1.3 Động cơ dẫn động băng tải chuyển động

Động cơ xoay chiều 1 pha kết hợp với trục dẫn động băng tải giúp đảm bảo tốc độ hoạt động nhịp nhàng, dừng đúng vị trí và giảm thiểu sự cố, cho phép vận hành liên tục trong nhiều giờ.

P0304: Thông số điện áp định mức.

P0305: Thông số dòng điện định mức.

P0307: Thông số công suất định mức.

P0308: Thông số cos định mức.

P0309: Thông số hiệu suất làm việc.

P0307: Thông số tần số hoạt động

Các cảm biến trong trạm Conveyor đều có chức năng tương tự nhau, với các nhiệm vụ được xác định bởi người lập trình.

Cảm biến quang được lắp đặt tại mỗi trạm, cách khay hàng một khoảng nhất định, với hai ve so le nhau, mỗi ve được trang bị LED thu-phát hướng vào nhau Trong trạng thái bình thường, khi không có hàng hóa hay vật thể nào quét qua (mức 1 không tác động), tín hiệu trong PLC vẫn ổn định Tuy nhiên, khi có hàng hóa hay vật thể quét qua (mức 0 tác động), tín hiệu trong PLC sẽ bị tác động, cho phép xác định chính xác sự hiện diện của phôi hàng trên khay.

2.10.1.2.2 Cảm biến tiệm cận – báo có khay hàng Được đặt đối diện với piston dừng khay, trạng thái bình thường là trạng thái chưa bị tác động

Khay hàng chưa đi qua cho thấy trạng thái chưa bị tác động Khi khay hàng đi qua, tín hiệu sẽ được PLC xử lý theo quy định của người lập trình.

Cảm biến tiệm cận được lắp đặt để báo hiệu khi khay hàng đã đầy, với khoảng cách giữa hai khay hàng liên tiếp Trong trạng thái bình thường, cảm biến không bị tác động, tức là chưa có khay hàng nào đi qua Khi khay hàng thứ hai dừng lại tại cảm biến trong một khoảng thời gian nhất định do người lập trình quy định, tín hiệu đầy khay sẽ được kích hoạt.

Cảm biến tiệm cận được sử dụng để báo tắc khay hàng, được đặt sau cảm biến báo đầy với khoảng cách 3 khay hàng liên tiếp Trong trạng thái bình thường, cảm biến không bị tác động, nghĩa là chưa có khay hàng đi qua Khi khay hàng đi qua, cảm biến sẽ chuyển sang trạng thái bị tác động, và tín hiệu sẽ được gửi khi khay thứ 3 dừng lại tại cảm biến trong khoảng thời gian nhất định do người lập trình quy định.

Hệ thống AS-I (Actuator Sensor Interface) là giao tiếp giữa các actuator và sensor, đóng vai trò quan trọng trong tự động hóa Hệ thống này kết nối các thiết bị với trạm tự động thông qua bus giao tiếp AS (AS-I bus), tạo ra một mạng lưới hiệu quả cho các ứng dụng công nghiệp.

Vị trí cảm biến đầy khay

Hình: Vị trí của AS-Interface trong hệ thống tự động hoá

Mạng AS_I trong hệ thống MPS 500 tích hợp module 342-2 learn 1, cho phép truyền thông qua mạng Ethernet và giao tiếp giữa các trạm Nó hỗ trợ điều khiển và giám sát từ trạm chủ thông qua việc truyền nhận dữ liệu giữa các trạm Ngoài ra, mạng AS_I còn cung cấp nguồn năng lượng cho các cảm biến và các cơ cấu chấp hành trong trạm.

2.10.2.2 Đặc điểm của mạng AS_I

 AS-Interface được tối ưu hóa để kết nối các sensor và các actuator nhị phân Cáp

 AS-I được sử dụng vừa để trao đổi dữ liệu giữa các sensor, actuator và Master cũng như vừa cung cấp nguồn điện cho các sensor

 Đơn giản hóa cấu trúc liên kết giữa các thiết bị

 Giảm đáng kể giá thành dây nối và công lắp đặt hệ thống

 Nâng cao độ chính xác trong truyền dữ liệu

 Nâng cao độ linh hoạt và tính năng mở của hệ thống

 Đơn giản hoá, tiện lợi trong việc chẩn đoán, định vị lỗi, sự cố các thiết bị

 Nâng cao khả năng tương tác giữa các thành phần (phần cứng và phần mềm) nhờ

 Mở rộng nhiều chức năng và khả năng ứng dụng mới của hệ thống ( có khả năng

 điều khiển phân tán, điều khiển giám sát từ xa qua Internet).

 Thời gian đáp ứng nhanh : AS-I Master cần tối đa 5ms để trao đổi dữ liệu tuần

 Với các standard AS-I Module thì có thể lên đến 124 sensor và 124 actuator hoạt

 Nếu sử dụng các AS-I Module có chế độ địa chỉ mở rộng (extended addressing

 mode) , có thể lên đến 186 actuators và 248 sensors có thể được hoạt động với

 một Master có chế độ mở rộng

 Các AS-I Master có chế độ mở rộng của Siemens cung cấp việc truy cập cực kỳ

 đơn giản các analog sensors/actuators hoặc các Modules hoạt động theo profile 7.3/7.4.

Hình: AS_I kết nối trong hệ thống MPS

Khả năng đồng tải nguồn và dữ liệu cho hệ thống được thực hiện qua một cáp, kết nối các cảm biến và chấp hành Trong hệ thống này, AS-I thực hiện truyền và nhận dữ liệu theo cấu trúc bus, được tổ chức theo dạng sơ đồ cây.

2.10.2.3 Các thành phần trong mạng AS_I

Các thành phần hợp thành hệ thống AS-I bao gồm :

Hình: Mô tả các thành phần trong mạng AS_I

- AS-I Slave: gồm các Module AS-I và các sensor/actuator có tích hợp các bộ nối AS-I.

- Phần mềm chẩn đoán hệ thống AS-I.

- Cáp AS_I: Ở đây dùng loại cáp dẹp đường kính lõi dây là 1.5mm dễ dàng lắp đặt, đáp ứng yêu cầu cấp dòng 1 chiều 2A và U = 24VDC.

Bảng 1: trình bày các AS-I Master trong hệ thống MPS500 của SIEMENS.

Distributed I/Os CP 342-2 for ET 200M

THIẾT KẾ SCADA GIÁM SÁT HỆ THỐNG

Định dạng
Số trang	205
Dung lượng	30,58 MB
File đính kèm	Chuong Trinh ROBOT.rar (18 MB)