7
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN CÁC TRẠM
PHÒNG CƠ ĐIỆN TỬ FMS
1.1 . GIỚI THIỆU TỔNG QUAN PHÒNG THỰC HÀNH CƠ ĐIỆN TỬ
Trong nền sản xuất hiện đại việc thành lập các hệ thống sản xuất linh hoạt đóng
một vai trò hết sức quan trọng. Hệ thống sản xuất linh hoạt (FMS) cho phép tự
động hoá ở mức độ cao đối với sản xuất hàng loạt nhỏ và hàng loạt vừa trên cơ sở
sử dụng các máy CNC, các rôbốt công nghiệp để điều khiển các đối tượng lao
động, các đồ gá và các dụng cụ, các hệ thống vận chuyển - tích trữ phôi với mục
đích tối ưu hoá quá trình công nghệ và quá trình sản xuất.
Đặc điểm của FMS là khả năng điều chỉnh nhanh các thiết bị để chế tạo sản
phẩm mới.Như vậy, nó rất thích hợp không chỉ cho sản xuất hàng khối, hàng loạt
lớn mà còn cho sản xuất hàng loạt vừa và hàng loạt nhỏ, thậm chí cả sản xuất đơn
chiếc.
Tuy nhiên phân tích FMS trong điều kiện sản xuất đơn chiếc cho thấy sự không
ăn khớp giữa năng suất của FMS và phương pháp chuẩn bị sản xuất bằng tay.
Cũng do việc sử dụng không đồng bộ các hệ thống tự động hoá mà quá trình
chuẩn bị sản xuất bị kéo dài.
Sự nối kết các hệ thống tự động riêng lẻ thành một hệ thống duy nhất với sự
trợ giúp của mạng máy tính nội bộ cho phép tăng năng suất lao động của các nhà
thiết kế, các nhà công nghệ và các nhà tổ chức sản xuất và do đó nâng cao năng
suất và chất lượng sản phẩm. Các hệ thống sản xuất như vậy được gọi là hệ thống
sản xuất tích hợp có trợ giúp của máy tính; CIM bao gồm: thiết kế trợ giúp của
máy tính; lập quy trình có trợ giúp của máy tính; lập kế hoạch sản xuất và kiểm
tra; kiểm tra chất lượng có trợ giúp của máy tính; và sản xuất có trợ giúp của máy
tính. Hiện nay ở nước ta nghiên cứu về FMS và CIM mới chỉ được bắt đầu.Tài
liệu về lĩnh vực này bằng tiếng Việt hầu như chưa có. Các hệ thống
FMS và CIM mô hình mới được trang bị ở một số trường đại học.Trong tương
lai các hệ thống này tiếp tục được đầu tư ở nhiều cơ sở đào tạo khác nhau trên cả
nước.Song song với những thiết bị hiện đại là việc rất cần có giáo trình để giảng
dạy.Chính vì vậy hệ thống FMS và cuốn tài liệu này được thiết kế nhằm cung cấp
những kiến thức cơ bản cho sinh viên các trường ĐH, CĐ thuộc chuyên ngành cơ
khí chế tạo. Đồng thời nó cũng được dùng làm tài liệu cho các cán bộ giảng dạy,
các học viên cao học và nghiên cứu sinh trong công tác đào tạo và nghiên cứu của
mình.
8
Hình 1.1 Hình ảnh tổng thể phòng cơ điện tử FMS
1.2. MÔ HÌNH TRẠM PHÂN PHỐI GIA CÔNG.
1.2.1. Tìm hiểu nguyên lý trạm phân phối vật gia công.
Trạm phân phôi vật gia công có chức năng lưu trữ và phân phối phôi cho toàn bộ hệ
thống. Phôi được chứa trong hộp đựng phôi và được đẩy xuống băng tải nhờ Xylanh
đẩy phôi. Cảm biến quang điện sẽ phát hiện sự có mặt của phôi trên băng tải và bật tín
hiệu cho Băng tải hoạt động, di chuyển phôi đến cuối Băng tải. Khi phôi đến cuối
Băng tải, một tín hiệu gọi cánh tay khí nén hai bậc được bật lên. Cánh tay khí sẽ ghắp
phôi từ Băng tải trạm 1 đặt sang trạm kế tiếp để chuẩn bị cho các quá trình gia công
tiếp theo.
9
Hình 1.2 Trạm phân phối vật gia công
1.2.2. Bộ điều khiển PLC S7 200, các thiết bị điện và cơ khí.
1.2.2.1. Bộ điều khiển PLC S7 200.
- Trạm phân phối phối sử dụng bộ điều khiển trung tâm là PLC S7 200 CPU
222 với 8 đầu vào số, 6 đầu ra số. Kết hợp với Module mở rộng EM 223, mở rộng số
đầu vào/ra số.Bộ điều khiển PLC sẽ nhận tín hiệu từ cảm biến, hoặc nút ấn để truyền
lên điều khiển các cơ cấu chấp hành là van điện xy lanh khí, động cơ băng tải.
- Đồng thời, để giao tiếp với các trạm khác, trong trạm có sử dụng module
truyền thông EM 277.Module này hỗ trợ kết nối PLC S7 200 vào mạng
PROFIBUS.Nhờ đó, trong chế độ chạy Auto, các trạm sẽ giao tiếp và làm việc tuần tự
với nhau, đáp ứng đúng yêu cầu công nghệ.
1.2.2.2. Kết cấu thiết bị gồm :
- Mô hình băng tải : Di chuyển phôi.
- Cơ cấu cấp phôi : Cung cấp phôi xuống Băng tải.
- Phôi với 3 loại khác nhau : Phôi nhựa với 2 màu trắng, đen và phôi sắt. Ngoài
ra, có một số phôi bị lỗi được đưa vào để phân biệt với những phôi trên.
- Xy lanh khí : Đẩy phôi xuống Băng tải khi có tín hiệu từ van điện.
- Van điện : Điều khiển đóng/mở xy lanh khi có tín hiệu yêu cầu từ PLC.
- Cánh tay Robot : Cánh tay 2 bậc xoay và ghắp phôi sang trạm tiếp theo.
- Bộ nguồn 24VDC : Cấp nguồn 24VDC cho mạch điện tử, cảm biến, van điện.
10
- 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 hiện phôi ở cơ cấu cấp phôi
va cuối băng tải.
- Mạch điện tử : Bộ đệm cho đầu vào/ra PLC và điều khiển tốc độ động cơ
Băng tải.
- Nút bấm, khóa điện, chuyển mạch và đèn báo.
1.3. TRẠM KIỂM TRA SẢN PHẨM.
1.3.1. Tìm hiểu nguyên lý trạm kiểm tra sản phẩm.
Khi trạm cấp phôi hoàn thành công đoạn cấp phôi, trạm kiểm tra sản phẩm có
nhiệm vụ kiểm tra phôi bị lỗi hay không (dài quá hoặc ngắn quá coi là phôi lỗi - phế
phẩm) nhờ hai cảm biến từ đo độ cao của phôi. Phế phẩm sẽ bị đẩy xuống thùng chứa
phía dưới. Phôi không bị lỗi sẽ được đẩy xuống Băng tải. Trên Băng tải lắp đặt ba loại
cảm biến gồm : Cảm biến quang điện phát hiện tất cả các loại phôi, cảm biến tiệm cận
phát hiện phôi có tính chất từ tính, cảm biến mầu sắc phát hiện những phôi màu trắng.
Khi phôi di chuyển qua các phôi, nhờ tín hiệu ba cảm biến này sẽ xác định từng loại
phôi và truyền tín hiệu sang trạm Lưu kho sản phẩm, trạm Lưu kho sản phẩm sẽ dựa
vào những tín hiệu này để lưu trữ sản phẩm theo hàng.
Hình 1.3 Trạm kiểm tra sản phẩm
1.3.2. Bộ điều khiển PLC S7 200, các thiết bị điện và cơ khí.
1.3.2.1. Bộ điều khiển PLC S7 200.
11
- Trạm phân phối phối sử dụng bộ điều khiển trung tâm là PLC S7 200 CPU
222 với 8 đầu vào số, 6 đầu ra số. Kết hợp với Module mở rộng EM 223, mở rộng số
đầu vào/ra số.Bộ điều khiển PLC sẽ nhận tín hiệu từ cảm biến, hoặc nút ấn để truyền
lên điều khiển các cơ cấu chấp hành là van điện xy lanh khí, động cơ băng tải.
- Đồng thời, để giao tiếp với các trạm khác, trong trạm có sử dụng module
truyền thông EM 277.Module này hỗ trợ kết nối PLC S7 200 vào mạng
PROFIBUS.Nhờ đó, trong chế độ chạy Auto, các trạm sẽ giao tiếp và làm việc tuần tự
với nhau, đáp ứng đúng yêu cầu công nghệ.
1.3.2.2. Kết cấu thiết bị gồm :
- Mô hình băng tải : Di chuyển phôi.
- Cơ cấu kiểm tra phôi : Nâng và hạ phôi lên xuống để kiểm tra phôi có bị lỗi
hay không.
- Xy lanh khí : Đẩy phôi xuống Băng tải hoặc thùng đựng phế phẩm khi có tín
hiệu từ van điện.
- Van điện : Điều khiển đóng/mở xy lanh khi có tín hiệu yêu 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 hiện phôi ở cuối băng tải.
- Cảm biến mầu sắc : Phát hiện những vật có mầu trắng.
- Cảm biến quang điện : Phát hiện tất cả các vật.
- Cảm biến từ : Giới hạn trên dưới cho cơ cấu kiểm tra phôi và phân biệt phôi bị
lỗi hay không.
- Mạch điện tử : Bộ đệm cho đầu vào/ra PLC và điều khiển tốc độ động cơ Băng
tải.
1.4. TRẠM SỬ LÝ GIA CÔNG PHÔI
1.4.1 Tìm hiểu quy trình công nghệ trạm xử lý gia công phôi.
Trạm xử lý gia công nhận phôi từ trạm kiểm tra phôi. Phôi sau khi đƣợc xác định
không bị lỗi sẽ bắt đầu quá trình gia công ở trạm này theo yêu cầu công nghệ của từng
loại phôi theo bảng chân lý như sau:
Đ
ặc điểm phôi
Khoan l
ỗ tr
ên b
ề mặt
Ki
Phôi sắt Có Có
Phôi nhựa trắng Có Có
Phôi nhựa đen Có Có