Giáo trình Hệ thống sản xuất linh hoạt MPS (Nghề: Cơ điện tử - Trình độ: Cao đẳng) - Trường Cao đẳng nghề Cần Thơ

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:96

Thêm vào BST

Báo xấu

18
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình "Hệ thống sản xuất linh hoạt MPS (Nghề: Cơ điện tử - Trình độ: Cao đẳng)" được biên soạn với mục tiêu giúp sinh viên mô tả được, nguyên lý, cơ cấu hoạt động của hệ thống sản xuất có cấu trúc mô đun; phân tích được nguyên lý vận hành của các mô đun cấp phôi, kiểm tra, gia công, vận hành, lắp ráp, phân loại và các cơ cấu chấp hành của các mô đun;...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Hệ thống sản xuất linh hoạt MPS (Nghề: Cơ điện tử - Trình độ: Cao đẳng) - Trường Cao đẳng nghề Cần Thơ

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. 1
LỜI GIỚI THIỆU Hệ thống sản xuất linh hoạt MPS là một trong những mô đun chuyên môn nghề của nghề Cơ điện tử được biên soạn dựa theo chương trình khung đã xây dựng và ban hành năm 2021 của trường Cao đẳng nghề Cần Thơ dành cho nghề Cơ điện tử hệ Cao đẳng. Giáo trình được biên soạn làm tài liệu học tập, giảng dạy nên giáo trình đã được xây dựng ở mức độ đơn giản và dễ hiểu, trong mỗi bài học đều có thí dụ và bài tập tương ứng để áp dụng và làm sáng tỏ phần lý thuyết. Khi biên soạn, nhóm biên soạn đã dựa trên kinh nghiệm thực tế giảng dạy, tham khảo đồng nghiệp, tham khảo các giáo trình hiện có và cập nhật những kiến thức mới có liên quan để phù hợp với nội dung chương trình đào tạo và phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung được biên soạn gắn với nhu cầu thực tế. Nội dung giáo trình được biên soạn với lượng thời gian đào tạo 60 giờ gồm có: Bài MĐ31-01: Giới thiệu tổng quan về hệ thống sản xuất có cấu trúc mô dun Bài MĐ31-02: Trạm cấp phôi Bài MĐ31-03: Trạm Khoan Bài MĐ31-04: Kết nối HMI Weintek với PLC Mitsubishi Bài MĐ31-05: Thực tập trên các mô đun của hệ thống MPS Trong quá trình sử dụng giáo trình, tùy 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 cũng cố và áp dụng kiến thức phù hợp với kỹ năng. Mặc dù đã cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng được mục tiêu đào tạo nhưng không tránh được những khiếm khuyết. Rất mong nhận được đóng góp ý kiến của các thầy, cô giáo, bạn đọc để nhóm biên soạn sẽ hiệu chỉnh hoàn thiện hơn. Cần Thơ, ngày tháng năm 2021 Tham gia biên soạn Chủ biên: Nguyễn Tuấn Khanh 2
MỤC LỤC Trang TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN...........................................................................................1 LỜI GIỚI THIỆU..........................................................................................................2 MỤC LỤC.....................................................................................................................3 BÀI 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG SẢN XUẤT CÓ CẤU TRÚC MÔ ĐUN.......................................................................................................................6 1.Giới thiệu về cảm biến trên MPS................................................................................6 1.1 Công tắc, nút nhấn...................................................................................................6 1.2.Cảm biến dạng ngõ ra TTL......................................................................................7 1.3 Cảm biến dạng cấp dòng hay rút dòng....................................................................7 1.4 Cách đấu dây của cảm biến.....................................................................................8 2. Giới thiệu về cơ cấu chấp hành trên MPS................................................................10 3. Giới thiệu về hệ thống điều khiển của MPS............................................................13 4. Giới thiệu phần mềm trên MPS...............................................................................15 5. Thực hành................................................................................................................16 BÀI 2: TRẠM CẤP PHÔI...........................................................................................27 1. Chức năng, nguyên lý hoạt động.............................................................................27 2. Sơ đồ kết nối............................................................................................................ 27 3. Tập lệnh PLC Mitsubishi.........................................................................................29 4. Các bước thực hiện..................................................................................................31 5. Thực hành................................................................................................................32 BÀI 3: TRẠM KHOAN..............................................................................................34 1. Chức năng, nguyên lý hoạt động.............................................................................34 2. Sơ đồ kết nối............................................................................................................ 38 3. Các bước thực hiện..................................................................................................42 4. Thực hành................................................................................................................42 BÀI 4: KẾT NỐI HMI WEINTEK VỚI PLC MITSUBISHI......................................53 1. HMI Weintek........................................................................................................... 53 2. Phần mềm lập trình EBPro......................................................................................55 3. Các bước thực hiện..................................................................................................60 4. Thực hành................................................................................................................60 BÀI 5: THỰC TẬP TRÊN CÁC MÔ ĐUNE CỦA HỆ THỐNG MPS.......................75 1. Vận hành trạm cấp phôi...........................................................................................75 2. Vận hành trạm khoan...............................................................................................75 3. Trình tự thực hiện....................................................................................................77 4. Thực hành................................................................................................................77 4.1 Trạm cấp phôi.......................................................................................................77 4.2 Trạm khoan...........................................................................................................86 TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................95 3
CHƯƠNG TRÌNH MÔ ĐUN Tên mô đun: HỆ THỐNG SẢN XUẤT LINH HOẠT MPS Mã mô đun: MĐ31 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun: - Vị trí: Mô đun được bố trí học sau các môn học, mô đun kỹ thuật cơ sở và các mô đun chuyên môn nghề PLC, kỹ thuật cảm biến, SERVO điện - thủy khí, điều khiển điện khí nén - Tính chất: Là mô đun chuyên môn nghề bắt buộc nghề Cơ điện tử - Ý nghĩa và vai trò của mô đun: Là mô đun chuyên môn nghề tổng hợp các ứng dụng của PLC, cảm biến, điều khiển điện khí nén vào một hệ thống sản xuất trong lĩnh vực công nghiệp. Mục tiêu mô đun: - Kiến thức: + Mô tả được, nguyên lý, cơ cấu hoạt động của hệ thống sản xuất có cấu trúc mô đun. + Phân tích được nguyên lý vận hành của các mô đun cấp phôi, kiểm tra, gia công, vận hành, lắp ráp, phân loại và các cơ cấu chấp hành của các mô đun - Kỹ năng: Thực hiện được công việc bảo trì, bảo dưỡng, các mô đun cấp phôi, mô đun khoan, kiểm tra, gia công, vận hành, lắp ráp, phân loại và các cơ cấu chấp hành của các mô đun - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Tự học tập, tích lũy kiến thức, kinh nghiệm để nâng cao trình độ chuyên môn nghiệp vụ. + Có khả năng đưa ra được kết luận về các vấn đề chuyên môn, nghiệp vụ thông thường và một số vấn đề phức tạp về mặt kỹ thuật + Có năng lực lập kế hoạch, điều phối, phát huy trí tuệ tập thể + Có năng lực đánh giá và cải tiến các hoạt động chuyên môn ở quy mô trung bình III. Nội dung mô đun: Thời gian (giờ) Thực hành, Số thí Tên các bài trong mô đun Tổng Lý Kiểm TT nghiệm, số thuyết tra thảo luận, bài tập Bài 1: Giới thiệu tổng quan về hệ thống 1 4 2 2 sản xuất có cấu trúc mô đun 1. Giới thiệu về cảm biến trên MPS. 0.5 0.5 1.1 Công tắc, nút nhấn 1.2.Cảm biến dạng ngõ ra TTL 1.3 Cảm biến dạng cấp dòng hay rút dòng 4
1.4 Cách đấu dây của cảm biến 2. Giới thiệu về cơ cấu chấp hành trên 0.5 0.5 MPS 3. Giới thiệu về hệ thống điều khiển của 0.5 0.5 MPS. 4. Giới thiệu phần mềm trên MPS 0.5 0.5 5. Thực hành 2 2 2 Bài 2: Trạm cấp phôi 12 6 5 1 1. Chức năng, nguyên lý hoạt động 1 1 2. Sơ đồ kết nối 1 1 3. Tập lệnh PLC Mitsubishi 2 2 4. Các bước thực hiện 2 2 5. Thực hành 5 5 Kiểm tra 1 1 3 Bài 3: Trạm Khoan 16 8 7 1 1. Chức năng, nguyên lý hoạt động 2 2 2. Sơ đồ kết nối 4 4 3. Các bước thực hiện 2 2 4. Thực hành 7 7 Kiểm tra 1 1 Bài 4: Kết nối hmi Weintek với PLC 4 8 4 4 Misubishi 1. HMI Weintek 1 1 2. Phần mềm lập trình EBPro 2 2 3. Các bước thực hiện 1 1 4. Thực hành 4 4 Bài 5: Thực tập trên các mô đun của hệ 5 20 10 9 1 thống MPS 1. Vận hành trạm cấp phôi 4 4 2. Vận hành trạm khoan 4 4 3. Các bước thực hiện 2 2 4. Thực hành 9 9 4.1 Trạm cấp phôi 4.2 Trạm khoan Kiểm tra 1 1 Cộng 60 30 27 3 5
BÀI 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG SẢN XUẤT CÓ CẤU TRÚC MÔ ĐUN Mã bài: MĐ31-01 Giới thiệu: Hoạt động MPS là quá trình hoạt động linh hoạt, mỗi khâu, mỗi trạm sẽ hoạt động riêng lẻ dựa theo quá trình sản xuất trong công nghiệp, mỗi công nhân, nhân viên làm những công việc riêng tại mỗi tuyến, mỗi khâu riêng, nhưng những công việc của họ làm đều đem đến hoàn thành sản phẩm cuối cùng Cũng như hoạt động MPS trong công nghiệp, hoạt động MPS trong mô hình hệ thống cũng có thể điều khiển hoạt động riêng lẻ từng trạm và hoạt động liên hoàn giữa các trạm tạo thành một dây chuyền sản xuất rất dễ tìm thấy trong việc sản xuất theo công nghiệp. Sản phẩm của khâu trước sẽ là nguyên liệu đầu vào của khâu sau, do đó trong hoạt động sản xuất các khâu hoạt động truớc sẽ dừng trước còn các khâu hoạt động sau sẽ dừng sau. Ngoài ra cũng phải có điều kiện hoạt động, không có sản phẩm của khâu trước thì khâu sau cũng không hoạt động. Chính vì những lý do trên, mô hình hệ thống MPS cũng hoạt động tương tự như trong công nghiệp. Mục tiêu: - Mô tả và phân biệt được các mô đun trong hệ thống điều khiển của MPS - Nêu được các ứng dụng của hệ thống điều khiển của MPS trong công nghiệp - Chủ động, sáng tạo và an toàn trong quá trình học tập. Nội dung chính: 1. Giới thiệu về cảm biến trên MPS Các cảm biến cho phép một plc hay 1 vi điều khiển nhận biết các trạng thái của một quá trình hoạt động. Các cảm biến logic chỉ nhận biết một trạng thái đúng hoặc sai, một số hiện tượng vật lý được nhận biết bao gồm: - Có một vật kim loại ở gần hay không? - Có một vật điện môi ở gần hay không? - Có vật che hoặc phản xạ ánh sáng hay không? Sau đây trình bày các loại cảm biến được sử dụng trên bộ MPS 1.1. Công tắc, nút nhấn Ví dụ đơn giản nhất của ngõ ra cảm biến là các công tắc hoặc tiếp điểm relay, minh họa trong hình vẽ 1.1 Hình 1.1 Cảm biến đóng ngắt (công tắc) 6
Hình vẽ này bao gồm công tắc thường hở NO (Normal Open) được nối đến ngõ vào I0.1, cảm biến có ngõ ra relay được cấp nguồn +/-V. Ngõ ra cảm biến sẽ tác động khi xảy ra một hiện tượng nào đó định trước. công tắc bên trong cảm biến sẽ đóng lại cấp điện áp đến ngõ vào I0.6 của PLC 1.2. Cảm biến dạng ngõ ra TTL Ngõ ra TTL dựa vào 2 mức điện áp 0V và 5V (có cho phép sai số như trong môn học Kỹ thuật số). Phương pháp này rất nhạy với nhiễu điện trong nhà máy nên chỉ được sử dụng khi thật sự cần thiết. Các mạch điều khiển điện tử và máy tính thường có ngõ ra TTL, khi nối với các thiết bị khác cần thêm mạch trigger để cải thiện tín hiệu. Nếu cảm biến có ngõ ra TTL thì PLC phải dùng card ngõ vào để đọc các giá trị TTL. Nếu sử dụng cảm biến ngõ ra TTL cho các ứng dụng khác thì lưu ý dòng max ngõ ra là 20mA. 1.3 . Cảm biến dạng cấp dòng hay rút dòng Cảm biến rút dòng cho phép dòng chạy vào cảm biến về mass, còn cảm biến cấp dòng từ nguồn Vcc chạy ra cảm biến.Trong cả 2 trường hợp, ta chỉ quan tâm đến dòng điện, không quan tâm điện áp nên giảm được ảnh hưởng của nhiễu điện. Ngõ ra của cảm biến sử dụng transistor đóng ngắt (có tổn hao điện áp). Loại PNP dùng cho ngõ ra rút dòng, loại NPN ngõ ra cấp dòng. Minh họa trên hình vẽ 1.2 Hình 1.2 Ngõ ra rút dòng Cảm biến có bộ phận đầu dò để nhận biết các hiện tượng vật lý xảy ra. Với nguồn cung cấp +/-V cảm biến sẽ nhận biết các hiện tượng xảy ra và tác động vào chân B củatransistor NPN. Nếu chân B có 0V thì transistor ngưng dẫn, nếu chân B có 5V/12V thì transitor dẫn bảo hòa rút dòng bên ngoài vào. Hoạt động tương tự cho cảm biếm cấp dòng PNP ở hình 1.3. 7
Hình 1.3 Ngõ ra dạng cấp dòng 1.4. Cách đấu dây của cảm biến Cảm biến digital (quang, tiệm cận...) Cảm biến digital thì nguồn của cảm biến đấu bình thường, chúng ta chỉ quan tâm ngõ ra cảm biến và input PLC thôi. Loại PNP (nâu: V+,xanh: 0V,đen: out V+) ( ngõ ra rút dòng) - Tùy vào điện áp nguồn cảm biến và điện áp input của PLC mà ta đấu - Nếu cùng nguồn DC hoặc AC (nguồn cảm biến = nguồn input PLC) thì có thể đấu trực tiếp, có nghĩa là nối chân đen (out) trực tiếp vào ngõ vào - Nếu cảm biến nguồn DC, PLC input AC (nguồn cảm biến # input PLC) hoặc ngược lại thì phải qua Relay trung gian (Relay có nguồn như cảm biến), lấy ngõ ra cảm biến đấu vào cuộn dây của Relay, ngõ còn lại của cuộn dây nối mass. Lấy tiếp điểm thường hở của Relay đưa vào PLC Loại NPN (nâu: V+,xanh:mass,đen: out 0V) ( ngõ ra cấp dòng) - Phải dùng Relay trung gian (Relay có nguồn như cảm biến), lấy ngõ ra cảm biến đấu vào cuộn dây của Relay, ngõ còn lại của cuộn dây nối V+. Lấy tiếp điểm thường hở của Relay đưa vào PLC Hình 1.4 Cách đấu dây và nguyên lý hoạt động của cảm biến NPN,PNP loại 3 dây 8
Hình 1.5 Các đấu dây cảm biến NPN, PNP 3 dây cho 2 loại NO, NC Hinh 1.6 Cảm biến quang Hình 1.7 Cảm biến tiệm cận điện cảm 9
Hình 1.8 Cảm biến tiệm cận điện dung 2. Giới thiệu về cơ cấu chấp hành trên MPS Về cơ cấu chấp hành của bộ MPS chủ yếu là xilanh khí nén. Sau đây giới thiệu 1 số cơ cấu chấp hành chính của bộ MPS của Festo. Hì nh 1.9 Động cơ điện 24VDC Hình 1.10 Xi lanh khí nén. 10
Hình 1.11 Xilanh điện khí nén có công tắc hành trình ở 2 đầu Hình 1.12 Van điện khí nén SMC 11
Hình 1.13 Giác hút khí nén Hình 1.14 Xilanh trượt 12
Hình 1.15 Tay khoan 24 VDC 3. Giới thiệu về hệ thống điều khiển của MPS Sơ đồ khối của hệ thống MPS như sau Hình 1.16 Sơ đồ khối của một dàn MPS - Nguồn AC,DC cung cấp cho PLC, và nguồn cho các cảm biến. - Ngõ vào cung cấp tín hiệu điều khiển cho PLC: Start, Stop, vị trí …. - Nguồn khí nén: cung cấp khí cho các xi lanh khí nén. - PLC FX2N: đóng vai trò là “bộ não” của hệ thống. Nó xử lý các thông tin đầu vào từ đó điều khiển ngõ ra hoạt động. - Ngõ ra động cơ DC, tay khoan, van khí nén: đóng vai trò là ngõ ra từ đó ta có thể điều khiển băng tải, Khoan sản phẩm, di chuyển sản phẩm đã khoan… Sau đây là hình ảnh thật của 1 dàn MPS 13
Hình 1.17 Trạm cấp phôi Hình 1.18 Trạm kiểm tra chất lượng 14
Hình 1.19 Trạm khoan Hình 1.20 Trạm phân loại theo màu sắc 4. Giới thiệu phần mềm trên MPS Phần mềm sử dụng trên MPS chính là phần mềm lập trình PLC Mitsubishi GX – works 15
Hình 1.21 Phần mềm GX-WORKS2 Hình 1.22 Giao diện làm việc của phần mềm 5. Thực hành Viết chương trình diều khiển 1 động cơ 3 pha sử dụng PLC FX-2N, với yêu cầu sau: Nhấn START (X0) động cơ chạy. Nhấn STOP (X1) động cơ dừng. Nếu quá nhiệt (X2) relay nhiệt tác động. Động cơ dừng. 16
Hình 1.23 Mạch khởi động động cơ 3 pha dùng khởi động từ đơn. Các bước thực hiện: Bước 1: Mở phần mềm. Bước 2: Tạo project mới với PLC được lựa chọn là FX – 2N. Bước 3: Nhập tên ngõ vào ra 17
Bước 4: Nhập code theo yêu cầu điều khiển 18
Bước 5: Chạy mô phỏng 19
Sau đó chọn ON. Kết quả bên dưới: Khi ngưng nhấn ON (nhả ON ra): 20