Giáo trình Hệ thống sản xuất linh hoạt MPS (Ngành: Điện tử công nghiệp - Cao đẳng) - Trường Cao đẳng nghề Ninh Thuận

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:176

Thêm vào BST

Báo xấu

2
lượt xem 0
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình "Hệ thống sản xuất linh hoạt MPS (Ngành: Điện tử công nghiệp - Cao đẳng)" được biên soạn với mục tiêu nhằm giúp sinh viên nắm được các kiến thức về: Tổng quan về hệ thống MPS; tự động hóa trong sản xuất; hệ thống phần cứng trong MPS; phần mềm và hệ thống điều khiển MPS;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Hệ thống sản xuất linh hoạt MPS (Ngành: Điện tử công nghiệp - Cao đẳng) - Trường Cao đẳng nghề Ninh Thuận

UBND TỈNH NINH THUẬN TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ NINH THUẬN GIÁO TRÌNH Môn đun: HỆ THỐNG SẢN XUẤT LINH HOẠT MPS NGHỀ: ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo Quyết định số: ngày tháng năm của Trường cao đẳng nghề Ninh Thuận Năm 2019
1 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.
2 LỜI GIỚI THIỆU Để thực hiện biên soạn giáo trình đào tạo nghề Điện tử công nghiệp ở trình độ Cao Đẳng Nghề, giáo trình Hệ thống sản xuất linh hoạt MPS là một trong những giáo trình mô đun đào tạo chuyên ngành được biên soạn theo nội dung chương trình khung được Bộ Lao động Thương binh Xã hội và Tổng cục Dạy Nghề phê duyệt. Nội dung biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, tích hợp kiến thức và kỹ năng chặt chẽ với nhau, logíc. Khi biên soạn, nhóm biên soạn đã cố gắng cập nhật những kiến thức mới có liên quan đến nội dung chương trình đào tạo và phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung lý thuyết và thực hành được biên soạn gắn với nhu cầu thực tế trong sản xuất đồng thời có tính thực tiễn cao. Nội dung giáo trình được biên soạn với dung lượng thời gian đào tạo 120 giờ gồm có: Bài 1: Tổng quan về hệ thống MPS Bài 2: Tự động hóa trong sản xuất Bài 3: Hệ thống phần cứng trong MPS Bài 4. Phần mềm và hệ thống điều khiển MPS Bài 5: Lập trình điều khiển hệ thống bằng PLC S7-300 Bài 6: Điều khiển trạm cấp phôi hệ thống MPS Bài 7: Điều khiển trạm gia công hệ thống MPS Bài 8: Điều khiển trạm vận chuyển hệ thống MPS Bài 9: Điều khiển trạm phân loại hệ thống MPS Trong quá trình sử dụng giáo trình, tuỳ theo yêu cầu cũng như khoa học và công nghệ phát triển có thể điều chỉnh thời gian và bổ sung những kiên thức mới cho phù hợp. Trong giáo trình, chúng tôi có đề ra nội dung thực tập của từng bài để người học củng cố và áp dụng kiến thức phù hợp với kỹ năng. Ninh Thuận, ngày tháng năm 2019 Biên soạn Huỳnh Tấn Phát
3 Mục Lục TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN ...................................................... Error! Bookmark not defined. LỜI GIỚI THIỆU ................................................................... Error! Bookmark not defined. Bài 1: Tổng quan về MPS…………………………………………………………………3 Bài 2: Tự động hóa trong sản xuất………………………………………………………10 1. Những khái niệm cơ bản. ................................................................................................. 10 2. Định nghĩa các thuật ngữ trong sản xuất. .................................................. 14 3. Ý nghĩa của tự động hóa quá trình sản xuất ............................................... 16 Bài 3: Hệ thống phần cứng trong MPS ………………………………………………….17 1. Giới thiệu chung.………………………………………………………......17 2. Bộ điều khiển khả lập trình ......................................................................... 22 3. Các trạm trong hệ thống MPS..................................................................... 37 4. Mạng truyền thông ...................................................................................... 39 Bài 4: Phần mềm và hệ thống điều khiển MPS………………………………………….96 1. Các thiết bị cơ bản trong hệ thống tự động ..................................................................... 96 2. Các hệ thống điều khiển tự động.........................................................104 Bài 5: Lập trình điều khiển hệ thống bằng PLC S7-300, PLC S7-1200, PLC S7-1500....... 1. Các giải thuật lập trình PLC ........................................... Error! Bookmark not defined.12 2. Thực hành lập trình PLC ................................................. Error! Bookmark not defined.15 Bài 6: Điều khiển trạm cấp phôi hệ thống MPS ……………………………..…132 1.Chức năng ......................................................................... Error! Bookmark not defined.32 2.Trạm cấp phôi bao gồm các module sau.. Error! Bookmark not defined.32 3.Vai trò một số module chính của trạm cấp phôi ......... Error! Bookmark not defined.34 4. Quy trình họat động ................................ Error! Bookmark not defined.35 5. Bảng địa chỉ…………………………………………………………..………………………….136 6.Sơ đồ kết nối CPU S7-300 ....................... Error! Bookmark not defined.37 7.Sơ đồ mạch điện Panel điều khiển. .......... Error! Bookmark not defined.38 8. Sơ đồ mạch cảm biến .............................. Error! Bookmark not defined.39 9. Sơ đồ mạch đèn hiển thị ................................................... Error! Bookmark not defined.40 10. Sơ đồ ngõ ra cơ cấu chấp hành. ............ Error! Bookmark not defined.41 11. Sơ đồ mạch điện _ khí nén .................... Error! Bookmark not defined.42 Bài 7: Điều khiển trạm đóng nắp hệ thống MPS…...………………….………143 1.Chức năng ......................................................................... Error! Bookmark not defined.43 2.Trạm cấp phôi bao gồm các module sau.. Error! Bookmark not defined.43 3.Vai trò một số module chính của trạm cấp phôi ......... Error! Bookmark not defined.44 4. Quy trình họat động ................................ Error! Bookmark not defined.45 5. Bảng địa chỉ………………………………………………………………………………………146 6.Sơ đồ kết nối CPU S7-300 ....................... Error! Bookmark not defined.48 7.Sơ đồ mạch điện Panel điều khiển. .......... Error! Bookmark not defined.49 8. Sơ đồ mạch cảm biến ................................ Error! Bookmark not defined.0 9. Sơ đồ mạch đèn hiển thị ................................................... Error! Bookmark not defined.51 10. Sơ đồ ngõ ra cơ cấu chấp hành. ............ Error! Bookmark not defined.52
4 11. Sơ đồ mạch điện _ khí nén .................... Error! Bookmark not defined.53 Bài 8: Điều khiển trạm kieemt tra, phân loại hệ thống MPS …………………….154 1.Chức năng ......................................................................... Error! Bookmark not defined.55 2.Trạm cấp phôi bao gồm các module sau.. Error! Bookmark not defined.55 3.Vai trò một số module chính của trạm cấp phôi ......... Error! Bookmark not defined.55 4. Quy trình họat động ................................ Error! Bookmark not defined.55 5. Bảng địa chỉ………………………………………………………………………………………156 6.Sơ đồ kết nối CPU S7-300 ....................... Error! Bookmark not defined.57 7.Sơ đồ mạch điện Panel điều khiển. .......... Error! Bookmark not defined.58 8. Sơ đồ mạch cảm biến ................................ Error! Bookmark not defined.9 9. Sơ đồ mạch đèn hiển thị ................................................... Error! Bookmark not defined.60 10. Sơ đồ ngõ ra cơ cấu chấp hành. ............ Error! Bookmark not defined.61 11. Sơ đồ mạch điện _ khí nén .................... Error! Bookmark not defined.63 Bài 9: Điều khiển trạm tay gắp hệ thống MPS....………………………..……...165 1.Chức năng ......................................................................... Error! Bookmark not defined.65 2.Trạm cấp phôi bao gồm các module sau.. Error! Bookmark not defined.65 3.Vai trò một số module chính của trạm cấp phôi ......... Error! Bookmark not defined.65 4. Quy trình họat động .................................................................................. 167 5. Bảng địa chỉ………………………………………………………………………………………168 6.Sơ đồ kết nối CPU S7-300 ......................................................................... 170 7.Sơ đồ mạch điện Panel điều khiển. ............................................................ 171 8. Sơ đồ mạch cảm biến .............................. 1Error! Bookmark not defined.2 9. Sơ đồ mạch đèn hiển thị ................................................................................................. 173 10. Sơ đồ ngõ ra cơ cấu chấp hành. .............................................................. 174 11. Sơ đồ mạch điện _ khí nén ...................................................................... 175 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 176
5 CHƯƠNG TRÌNH MÔ ĐUN Tên mô đun: Hệ thống sản xuất linh hoạt MPS Mã mô đun: MĐ36 Thời gian thực hiện mô đun: 120 giờ; (LT: 30 giờ; TH: 86 giờ; KT 4 giờ) I. Vị trí, tính chất của mô đun: - Vị trí: Mô đun này học sau các môn học: An toàn lao động; Vật liệu điện; Đo lường điện; Mạch điện; PLC; ĐK điện khí nén. II. MỤC TIÊU MÔ ĐUN: - Tính chất: Là mô đun bắt buộc trong Bài trình đào tạo nghề điện tử công nghiệp. II. Mục tiêu mô đun: * Về kiến thức: - Mô tả được, nguyên lý, cơ cấu hoạt động của hệ thống sản xuất có cấu trúc modul; - Trang bị cho học sinh những kiến thức cơ bản nhất về kỹ thuật điều khiển linh hoạt: Các hiểu biết về hệ thống MPS, logic điều khiển, phương pháp lắp đặt, thiết lập hệ thống MPS * Về kỹ năng: Học sinh cần đạt được kỹ năng lập phương trình điều khiển, thiết lập được các hệ thống điều khiển MPS khác nhau. * Về thái độ: Tự giác, tích cực, chủ động và hợp tác trong học tập. III. Nội dung mô đun: 1. Nội dung tổng quát và phân bổ thời gian: Thời gian Số Tên các bài trong mô đun Tổng số Lý Thực Kiểm TT thuyết hành tra* 1 Bài 1: Tổng quan về MPS 2 2 2 Bài 2: Tự động hóa trong sản xuất 2 2
6 3 Bài 3: Hệ thống phần cứng trong MPS 8 2 6 4 Bài 4: Phần mềm và hệ thống điều 8 4 4 khiển MPS 5 Bài 5: Lập trình điều khiển hệ thống bằng PLC S7-300; PLC S7-1200 và 24 12 11 1 PLC S7-1500 6 Bài 6: Điều khiển trạm cấp phôi hệ 18 2 15 1 thống MPS 7 Bài 7: Điều khiển trạm đóng nắp hệ 18 2 16 thống MPS 8 Bài 8: Điều khiển trạm kiểm tra, phân 20 2 17 1 loại hệ thống MPS 9 Bài 9: Điều khiển trạm tay gắp hệ thống 20 2 17 1 MPS Tổng: 120 30 86 4
7 BÀI 1 TỔNG QUAN VỀ MPS Mã bài: MĐ36-01 Mục tiêu của bài: - Nhận thức được tầm quan trọng hệ thống sản xuất linh hoạt đối với sản xuất hiện đại - Coi trọng công nghệ thông tin và tự động hóa trong nền sản xuất tiên tiến - Phân tích được cấu trúc của MPS - Nhận diện được các hệ thống MPS Nội dung của bài: Trong quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá của đất nước, Đảng và Nhà nước ta đã chủ trương đầu tư phát triển các ngành khoa học có hàm lượng tri thức cao, với vai trò quan trọng của mình tự động hóa được xem là một trong những lĩnh vực chủ đạo nhận được sự quan tâm đó. Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, tự động hoá ngày nay không chỉ gói gọn ở mỗi một ngành như cơ khí, điện, điện tử, tin học… Mà là sự kết hợp hài hoà của tất cả các ngành trên. Chính sự kết hợp hài hòa đó tự động hóa đã đạt được nhiều thành tựu cao. Để giúp cho người học sau khi đã cơ bản hòan tất các môn học chuyên ngành có thể tiếp cận với một hệ thống sản xuất tự động ngay từ khi còn ngồi trên ghế nhà trường, hãng Festo (Đức) đã chế tạo ra mô hình trạm MPS (Modular Production System). Trạm MPS là một công cụ dạy học được xem là lý tưởng nhất, hệ thống gồm có 9 trạm, nó là một quá trình sản xuất gia công có tính chất liên tục, từ việc cấp phôi, gia công, lắp ráp đến phân lọai sản phẩm, gắn liền với quá trình sản xuất trong thực tế. Trạm MPS là sự kết hợp hài hoà giữa điện, điện tử, cơ khí, tin học, thuỷ lực, khí nén, và kỹ thuật lập trình PLC, mô phỏng bằng phần mềm Cosimir, giám sát hệ thống sản xuất bằng phầm mềm WinCC…
8
9 BÀI 2 TỰ ĐỘNG HÓA TRONG SẢN XUẤT Mã bài: MĐ36-02 Mục tiêu: - Sinh viên sẽ được cung cấp những khái niệm về: Cơ khí hóa, tự động hóa quá trình sản xuất, rô-bốt công nghiệp, dây truyền tự động, các thuật ngữ thường dùng trong lĩnh vực tự động hóa như: CAD, CAM, CIM, FMS, NC, CNC, DNC, .... - Được cung cấp thông tin cơ bản về sự phát triển của khoa học tự động hóa và hướng phát triển trong tương lai. - Sinh viên được hiểu rõ những ý nghĩa mà tự động hóa quá trình sản xuất đem lại. Các nội dung cụ thể. 1.Những khái niệm cơ bản. 1.1Cơ khí hóa (Mechanicalize). Để tạo ra sản phẩm, các quá trình sản xuất thực hiện việc biến đổi vật chất, năng lượng và thông tin từ dạng này sang dạng khác. Các quá trình này bao gồm 2 dạng sau: các quá trình chính (các chuyển động chính) và các quá trình phụ (các chuyển động phụ). - Các quá trình chính là các quá trình trực tiếp làm thay đổi tính chất cơ lý hóa, hình dáng hình học ban đầu của phôi liệu a Các quá trình phụ là các quá trình không làm thay đổi trạng thái của đối tượng, nhưng cần thiết kế cho các quá trình chính thực hiện được. Cơ khí hóa là quá trình thay thế tác động cơ bắp của con người khi thực hiện các quá trình công nghệ chính hoặc chuyển động chính bằng máy. Đặc điểm: nâng cao năng suất lao động, một số trường hợp không thay thế được con người (điều khiển, theo dõi ...). Với quá trình sản xuất và công nghệ phức tạp khi mà số lượng các thông số tham gia vào quá trình lớn và có giá trị thay đổi liên tục theo thời gian thì khả năng hoàn thành nhiệm vụ của người thợ thực hiện nhiệm vụ điều khiển sẽ bị suy giảm. 1.2Tự động hóa sản xuất (Manufacturing Automation). Tự động hóa sản xuất là một hướng phát triển của sản xuất chế tạo máy mà trong đó con người được giải phóng không chỉ từ lao động cơ bắp mà còn được giải phóng từ quá trình điều khiển sản xuất. Ở đây trách nhiệm của con người là theo dõi quá trình sản xuất. Con người thực hiện việc chuẩn bị công nghệ và cấp – tháo phôi theo chu kỳ cho máy (tùy thuộc vào mức độ tự động hóa). Như vậy, tự động hóa QTSX là tổng hợp các biện pháp được sử dụng khi thiết kế các quá trình sản xuất và công nghệ mới, tiên tiến. Trên cơ sở của các quá trình sản xuất và công nghệ đó, tiến hành lập các hệ thống thiết nbị có ăng suất cao, tự động
10 thực hiện các quá trình chính và phụ bằng các cơ cấu và thiết bị tự động, mà không cần sự tham gia của con người. Hình 1.1. Cấu trúc cơ bản của các hệ thống tự động - Hệ thống cảm biến: có chức năng tiếp nhận và biến đổi thông tin các loại, làm cơ sở cho các quyết định điều khiển. - Hệ thống điều khiển: có chức năng đưa ra các quyết định điều khiển quá trình và các tác động tương ứng tới cơ cấu điều khiển trên cơ sở các thông tin nhận được từ hệ thống cảm biến. - Hệ thống phản hồi: có chức năng theo dõi thông tin, so sánh các tín hiệu nhận được từ hệ thống cảm biến và điều khiển để tiến hành các tín hiệu bù tương ứng. * QTSX cơ khí gồm: chuẩn bị sản xuất → tạo phôi → gia công cơ → lắp ráp... Hầu hết các thiết bị tham gia vào quá trình chính như: cấp phôi, gá đặt, định hướng chi tiết, vận chuyển, gia công, lắp ráp và kiểm tra... Có thể tự động hóa một số hoặc toàn bộ, từ đơn giản đến phức tạp. Thực tế hiện nay QTSX thường thực hiện theo phương pháp tự động hóa từng phần. Tự động hóa từng phần là tự động hóa chỉ một số nguyên công riêng biệt của quá trình, các nguyên công còn lại vẫn thực hiện árêv các m ty n ạn năng và bán tự động thông thường. Nó kết hợp lao động cơ khí hóa với tự động hóa và nó được ứng dụng ở những nơi mà sự tham gia trực tiếp của con người không thể thực hiện được (nguy hiểm đối với con người) hoặc đối với những công việc quá nặng nhọc và đơn điệu. Bảng 1.1: Các giai đoạn phát triển cơ bản của tự động hóa quá trình sản xuất Các giai đoạn Đặc điểm Ví dụ Xuất hiện Thay thế lao động cơ bắp của con Động cơ máy Cơ khí hóa 1775 người bằng máy tiện, băng tải... Tự động hóa Thay thế công việc điều khiển NC, CNC, MRP 1956-1960 từng phần thiết bị của công nhân bằng máy Sản xuất tự động tích hợp có tính Tự động hóa đến môi trường của từng thành FMS,CAD/CAM 1970-1975 ở mức độ cao phần riêng biệt Trên cơ sở tự động hóa với sự trợ Sản xuất tích CIM, nhà máy giúp của hệ thống máy tính để 1985-19120 hợp tương lai thực hiện các QTSX tích hợp 1.4Tính linh hoạt của hệ thống sản xuất.
11 Tính linh hoạt của hệ thống sản xuất là mức độ và khả năng thích ứng với chế tạo nhiều loại sản phẩm khác nhau một chách nối tiếp hoặc song song. Mức độ linh hoạt ML của hệ thống được xác định theo công thức sau: Ld M  (1.1) L Ly Trong đó: Ld – là tính linh hoạt đạt được. Ly – là tính linh hoạt yêu cầu. Nếu ML = 1 thì yêu cầu về tính linh hoạt được hoàn toàn thỏa mãn. Khi ML > 1 thì hệ thống sản xuất có thừa tính linh hoạt, có nghĩa là đối với các nhiệm vụ cụ thể tính linh hoạt sử dụng không hết. Nếu ML < 1 thì không phải tất cả các sản phẩm được chế tạo trong những điều kiện tối ưu hoặc là chỉ có một số sản phẩm được chế tạo. Giá thành để tạo ra tính linh hoạt của hệ thống sản xuất phụ thuộc vào hai yếu tố: yếu tố kỹ thuật và yếu tố tổ chức. - Yếu tố kỹ thuật: bao gồm công suất của hệ thống, vùng tốc độ và lượng chạy dao, số lượng các đầu mang dụng cụ cắt và dụng cụ phụ, các cơ cấu vận chuyển và kho chứa, các thiết bị điều khiển, dung lượng của ổ tích phôi, ổ tích dụng cụ và đồ gá, mức độ tiêu chuẩn hóa của các bề mặt và kích thước của thiết bị công nghệ và kỹ thuật, khả năng và mức độ thích ứng của các thiết bị điều khiển. - Yếu tố tổ chức: bao gồm chu kỳ (thời gian) chế tạo sản phẩm, chủng loại sản phẩm, chu kỳ thay đổi sản phẩm, độ ổn định của hệ thống sản xuất.
12 Tính linh hoạt hợp lý sẽ cho phép giảm chi phí chế tạo sản phẩm trong một thời gian dài. Tính linh hoạt trong một chừng mực nào đó xác định hình thể của hệ thống sản xuất, xác định công nghệ, tổ chức và điều khiển chức năng của nó, đồng thời tính linh hoạt ảnh hưởng lớn đến chi phí chế tạo sản phẩm. 1.5 Tự động hóa sản xuất linh hoạt. Tự động hóa sản xuất linh hoạt được dùng trong sản xuất loạt vừa và nhỏ (sản lượng ít, chủng loại nhiều), nó dựa trên công nghệ nhóm và công nghệ điển hình với sử dụng các máy CNC, các môđun sản xuất linh hoạt, các hệ thống khoa chứa và vận chuyển tự động và các tổ hợp thiết bị với điều khiển bằng máy tính. Tự động hóa sản xuất linh hoạt được thể hiện ở việc điều chỉnh nhanh quá trình sản xuất để chế tạo sản phẩm mới trong phạm vi thiết bị kỹ thuật cũng như trong phạm vi điều khiển (trong giới hạn khả năng của thiết bị công nghệ). 1.6 Hệ thống sản xuất linh hoạt (Flexible manufacturing system - FMS). Hệ thống sản xuất linh hoạt là tổ hợp bao gồcác máy CNC, các thi ết bị tự m động, các môđun sản xuất linh hoạt, các thiết bị công nghệ riêng lẻ và các hệ thống đảm bảo chức năng hoạt động với chế độ tự động trong khoảng thời gian đã định, cho phép tự động điều chỉnh để chế tạo các sản phẩm bất kỳ trong một giới hạn nào đó. 1.7 Môđun sản xuất linh hoạt. Môđun sản xuất linh hoạt là một đơn vị thiết bị có điều khiển theo chương trình để chế tạo các sản phẩm bất kỳ trong một giới hạn nào đó. Thiết bị này thực hiện một cách tự động tất cả các chức năng có liên quan đến chế tạo sản phẩm và nó có khả năng hoạt động trong FMS. 1.8 Rôbôt công nghiệp. Rôbôt công nghiệp là một máy tự động đứng yên hoặc di động, nó gồm một cơ cấu chấp hành dưới dạng tay máy, có một số bậc tự do và một cơ cấu điều khiển để thực hiện các chức năng di chuyển trong quá trình sản xuất. Nó có thể sử dụng như một thiết bị độc lập, có khả năng thay đổi nhanh, dễ hiệu chỉnh. Các Rôbốt thường được trang bị hcác ệ thống điều khiển thích nghi, vòng kín (P,PI, PD, PID – Proprotional Integral Derivative), các hệ thống điều khiển theo chương trình lôgic (PLC – Programmable Logic Controllers), các hệ thống cảm biến thực hiện các chức năng như nghe, nhìn, sờ, ngửi, nói...vì vậy chúng được sử dụng hầu hết trong các lĩnh vực như y tế, dịch vụ, gia công, lắp ráp...
13 Hình 1.2 Rôbôt công nghiệp 1.9 Tổ hợp Rôbôt công nghệ. Tổ hợp rôbôt công nghệ là toàn bộ một thiết bị công nghệ, một rôbôt công nghiệp và các thiết bị khác để thực hiện các chu kỳ lặp lại một cách tự động. 1.10 Dây chuyền tự động linh hoạt. Dây chuyền tự động linh hoạt là FMS mà trong đó các thiết bị công nghệ được lắp đặt theo trình tự các nguyên công đã được xác định. 1.11 Công đoạn tự động hóa linh hoạt. Công đoạn tự động hóa linh hoạt là FMS hoạt động theo tiến trình công nghệ mà trong đó có khả năng thay đổi trình tự sử dụng thiết bị công nghệ. 1.12 Phân xưởng tự động hóa linh hoạt. Phân xưởng tự động hóa linh hoạt là FMS bao gồm dây chuyền tự động hóa linh hoạt, công đoạn tự động hóa linh hoạt và tổ hợp rôbôt công nghệ được nối kết với nhau theo phương án để chế tạo các sản phẩm của một chủng loại xác định. 1.13 Nhà máy tự động hóa linh hoạt. Nhà máy tự động hóa linh hoạt là FMS bao gồm dây chuyền tự động hóa linh hoạt, tổ hợp rôbôt công nghệ và phân xưởng tự động hóa linh hoạt được nối kết với nhau theo nhiều phương án để chế tạo các sản phẩm của nhiều chủng loại sản phẩm. 2. Định nghĩa các thuật ngữ trong sản xuất. 2.1 CAD (Computers Aided Design – thiết kế có trợ giúp của máy tính). Nhờ các trang thiết bị tính toán thiết kế như máy tính, phần mềm chuyên dụng (autoCAD, Matlab, Catia...) cho phép tạo ra các mô hình sản phẩm trong không gian 3D, thuận lợi cho việc khảo sát, đánh giá, sửa đổi ngay trên màn hình, lưu giữ, nhân bản... Cho phép tiết kiệm thời gian, vật liệu và các chi phí khác của giai đoạn thiết kế. 2.2 CAP (Computers Aided Planning – lập kế hoạch có trợ giúp của máy tính). Nhờ máy tính mà các hoạt động cần thiết để chế tạo sản phẩm được thiết lập một cách nhanh chóng, chính xác và tối ưu. CAP đảm bảo kế hoạch sản xuất tối ưu của
14 một nhà máy. CAP bao gồm hai công cụ sản xuất quan trọng là MRP (Manufacturing Resource Planning – lập kế hoạch tiềm năng sản xuất) và CAPP (Computers Aided Process Planning – lập quy trình có trợ giúp của máy tính). CAPP giúp người lạp quy trình chọn thứ tự nguyên công tối ưu để chế tạo sản phẩm. 2.3 CAM (Computers Aided Manufacturing – sản xuất có trợ giúp của máy tính). Khâu điều hành quá trình chế tạo sản phẩm cũng được tự động hóa nhờ hệ thống điều hành quá trình chế tạo tự động có sự trợ giúp của máy tính. CAM cho phép thực hiện việc lập kế hoạch, điều khiển, hiệu chỉnh và kiểm tra nguyên công cùng toàn bộ quá trình gia công chế tạo sản phẩm. 2.4 CAQ (Computers Aided Quality Control – kiểm tra chất lượng có trợ giúp của máy tính). CAQ cho phép kiểm tra chất lượng sản phẩm và chất lượng công việc trong toàn bộ hệ thống sản xuất. 2.5 CAD/CAM (Computers Aided Design/Computers Aided Manufacturing – thiết kế/sản xuất có sự trợ giúp của máy tính). CAD/CAM là hệ thống kết hợp, nó bao gồm các kỹ thuật sản xuất CAD, CAP, CAM và CAQ. 2.6 PP & C (Production Planning and Control). Chức năng PP & C là hoạt động tổ chức của CIM. Nó liên quan đến kế hoạch tiềm năng sản xuất, lập kế hoạch nhu cầu vật tư, nhu cầu thời gian và kiểm tra hệ thống sản xuất. 2.7 CIM (Computer Integrated Manufacturing – sản xuất tích hợp có trợ giúp của máy tính). CIM bao gồh tất cả các ệ thống kỹ thuật: CAD, CAP, CAM, CAQ và PP & C. m Ví dụ: Hệ thống Open CIM ASRS: kho hàng tự động. Trạm gia công: CNC Lathe, CNC Mill... Băng tải (conveyor) Robot. Máy chủ + phần mềm (Server + software)
15 Hình 1.3. CIM – 4a station (Intelitek) 3. Ý nghĩa của tự động hóa quá trình sản xuất. - Cho phép giảm giá thành và nâng cao năng suất lao động. - Cho phép cải thiện điều kiện sản xuất. - Cho phép đáp ứng cường độ cao của sản xuất hiện đại. - Cho phép cạnh tranh và đáp ứng điều kiện sản xuất.
16 BÀI 3 HỆ THỐNG PHẦN CỨNG TRONG MPS Mã bài: MĐ36-03 Mục tiêu: - Giới thiệu về những yếu tố cơ bản của dây chuyền sản xuất, yêu cầu về phôi, dụng cụ, đồ gá và lập quy trình công nghệ trên các dây chuyền tự động. - Giới thiệu về một số loại dây chuyền sản xuất tự động. Các nội dung chính. 1. Giới thiệu chung 2. Bộ điều khiển khả lập trình 3. Các tram hoạt động trong hệ thống MPS 4. Mạng truyền thông Các nội dung cụ thể. 1. Giới thiệu chung Sự phát triển của dây chuyền tự động. Trong ngành chế tạo máy đặc tính cơ bản là các máy công cụ mà mức hoàn thiện của chúng có ảnh hưởng rất lớn đến sự phát triển của ngành. Sự phát triển của tự động hóa, một mặt nâng cao năng suất lao động và giảm số lượng công nhân đứng máy nhưng mặt khác lại giảm mức độ vạn năng hóa của máy và nâng cao giá thành máy. Các máy vạn năng có năng suất thấp được dùng rộng rãi trong sản xuất nhỏ. Tuy nhiên, hiện nay các máy vạn năng điều khiển bằng tay vẫn được dùng trong sản xuất lớn, bởi vì các máy chuyên dùng tuy cho năng suất cao nhưng giá thành lại đắt cho nên nhiều khi khó có khả năng hoàn vốn trong thời gian ngắn. Dần dần, qui mô sản xuất được mở rộng với yêu cầu chếcáạ t cochi ti ết hàng loạt lớn, chẳng hạn các chi tiết của ôtô, xe máy... đòi hỏi phải có một loại máy mới: máy tự
17 động và bán tự động vạn năng. Đặc điểm của các loại máy này là năng suất và mức độ tự động hóa cao. Tuy nhiên, so với các máy vạn năng điều khiển bằng tay thì tính vạn năng của chúng thấp hơn nhiều. Để nâng cao năng suất lao động trong sản xuất lớn người ta nghĩ đến chế tạo nhóm máy thứ 3: các nhóm máy tự động và bán tự động chuyên dùng. Các loại máy này chỉ được sử dụng trong sản xuất lớn để chế tạo các chi tiết có hình dạng và kích thước không thay đổi trong một thời gian dài. Như vậy ở đây xuất hiện mâu thuẫn giữa tính hàng loạt của sản phẩm và tính cơ động của thiết bị sản xuất. Để giải quyết mâu thuẫn này người ta áp dụng nguyên tắc tiêu chuẩn hóa các cơ cấu của máy trên cơ sở đặc tính công dụng thống nhất. Do đó, nhóm máy thế hệ thứ 4 ra đời – các máy tổ hợp mà nét đặc trưng của chúng là các cơ cấu tiêu chuẩn. Các loại máy này có tính cơ động cao và thông thường chúng được thực hiện các nguyên công khoan, khoét, doa, cắt ren trong, phay mặt phẳng, phay rãnh và đôi khi dùng để tiện ngoài và tiện mặt đầu. Bốn nhóm máy trên đây thể hiện mức độ tự động hóa đầu tiên – tự động hóa chu kỳ gia công. Mức độ tự động hóa nhượ cậy h ãt đrư ển trong những năm nửa v p đá t i đầu thế kỷ. Về sau, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học và kỹ thuật, mức độ tự động hóa đã và đang đạt được mức độ cao: dây chuyền tự động, máy điều khiển số CNC, robot công nghiệp... Như vậy, nhóm máy thứ 5 là các dây chuyền tự động. Các dây chuyền tự động đã g à đan được sử dụng rộng rãi vì có tính hiệu quả kinh tế cao. v Chủng loại chi tiết trên dây chuyền tự động. Trên các dây chuyền tự động người ta thường gia công các chi tiết dạng hộp lớn và các chi tiết có hình dáng phức tạp với yêu cầu phải gia công qua nhiều bước. Các chi tiết đó là: vỏ động cơ ôtô, máy kéo, vỏ hộp tốc độ, vỏ hộp chạy dao, vỏ máy bơm, nắp vòng bi, trục khuỷu, các loại bánh răng, giá đỡ, ống nối, đĩa xích... Tất cả các nguyên công được thực hiện trên các máy riêng lẻ đều có thể thực hiện trên dây chuyền tự động. Trong những năm gần đây, người ta chế tạo thêm nhiều dây chuyền tự động có thêm những máy chuốt mặt phẳng và máy cán lỗ cho một số chi tiết điển hình. Yêu cầu đối với phôi trên dây chuyền tự động. - Đảm bợo đư c độ ổn định kích thước và chất lượng vật liệu. ả - Phạm vi biến động của độ cứng vật liệu để chế tạo chi tiết có độ chính xác cao phải nhỏ hơn phạm vi biến động cho phép của độ cứng theo tiêu chuẩn. - Lượng dư gia công của chi tiết không được quá lớn hoặc quá nhỏ: + Lượng dư quá lớn sẽ làm cho dao làm việc quá tải.
18 + Lượng ỏ sẽ gây trượt dao và không đảm bảo độ chính xác và dưnh uá chất lượng bề q mặt. - Kích thước khuôn khổ của chi tiết không được dao động quá lớn: + Kích thước quá lớn sẽ bị kẹt khi di chuyển.
19 + Kích thước quá nhỏ sẽ bị lọt trên cơ cấu vận chuyển. Định vị chi tiết khi gia công trên dây chuyền tự động. Tham khảo tài liệu [1] Lập qui trình công nghệ cho dây chuyền tự động. QTCN gia công chi tiết trên dây chuyền tự động phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật của bản vẽ thiết kế, đồng thời cũng phải thích ứng với những đặc điểm của dây chuyền tự động. Lập QTCN cho dây chuyền tự động thường tiến hành qua 3 giai đoạn. Giai đoạn 1: - Lựa chọn được phương pháp gia công thích hợp và xác định số bước gia công cần thiết. - Đối với mỗi bước phải xác định được các mặt chuẩn định vị, xác định sơ bộ chế độ cắt lớn nhất  thời gian gia công nhỏ nhất. + Chọn lượng chạy dao phụ thuộc vào điều kiện gia công (kích thước, độ chính xác, độ nhám bề mặt, lượng dư gia công...) + Chọn tốc độ cắt phụ thuộc vào tuổi bền của dụng cụ - Tính thời gian gia công cơ bản, tính lực cắt và công suất cắt. Giai đoạn 2: - Xác định trình tự thực hiện tất cả các bước sao cho số lần quay của chi tiết là nhỏ nhất. Gia công thô các mặg p àẳc ác l t vh n ỗ có đường kính lớn cần thực hiện ở đầu dây chuyền do nhiệt độ nung nóng cao và do biến dạng lớn vì có sự phân bố lại ứng suất ở bên trong. - Gia công các bề mặt có yêu cầu cao về độ chính xác và độ nhám bề mặt ở cuối dây chuyền. Cần tưới dung dịch trơn nguội để giảm biến dạng và để loại trừ vết xước khi di trượt trong quá trình thay í ổriêv ịd r y chuy ền. đ t n tâ - Đối với các bước doa lỗ, sự phân bố đều lượng dư gia công có ảnh hưởng lớn đến độ chính xác hình dáng và vị trí tương quan cho nên chúng cần được gia công bán tinh và tinh ở cuối dây chuyền tự động. - Giữa các nguyên công gia công thô và tinh người ta tiến hành gia công các bề mặt phụ. - Nguyên công cắt ren nên thực hiện ở một công đoạn riêng, vì phải dùng dầu bôi trơn đặc biệt. Thông thường đặt sau nguyên công rửa sạch hoặc cuối dây chuyền tự động. - Cần bố trí các nguyên công phụ như kiểm tra và làm sạch kịp thời. Giai đoạn 3: - Cần nhóm tất cả các bước theo máy và xác định chính xác chế độ cắt. Việc nhóm lại tất cả các bước theo nhóm cần thực hiện sao cho số lượng máy là nhỏ