Giáo trình Hệ thống sản xuất linh hoạt

an 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 MỘT SỐ QUI ĐỊNH KHI SỬ DỤNG HỆ THỐNG MPS 1.Sinh viên chỉ được sử dụng hệ thống khi có sự cho phép của giáo viên. 2.Đọc kỹ tài liệu hướng dẫn trước khi sử dụng. 3.Chỉ được phép kết nối hoặc ngắt dây nối tín hiệu khi nguồn điện đã tắt. 4.Chỉ sử dụng điện áp tối đa lên đến 24V. 5.Chỉ được sử dụng nguồn khí có áp suất tối đa là 8bar. 6.Chỉ bật nguồn cấp khí khi việc kết nối các thiết bị khí nén đã hoàn tất. 7.Luôn theo dõi hệ thống khi nguồn cấp khí đã được bật. 8.Không được dùng tay di chuyển bất kỳ vật gì gần robot khi robot hoạt động. 9.Cuối quá trình hoạt động tay gắp của robot không được giữ phôi. I. TRẠM 1 (TRẠM PHÂN PHỐI - DISTRIBUTION STATION) 1.Chức năng: -Tách rời (separate out) phôi (workpiece) ra khỏi ngăn chứa (stack magaqzine module) . -Vận chuyển (transfer) các phôi sang trạm kế bằng thiết bị tay quay (rotary drive) có gắn giác hút (suction cup). 2.Trạm phân phối bao gồm các module sau: -Ngăn chứa (stack magazine module) -Module vận chuyển (changer module) -Module đẩy phôi (trolley) -Bảng điều khiển (control console) -Board mạch PLC (PLC board) -Bàn lắp thiết bị (profile plate) 3.Vai trò một số module chính của trạm phân phối: -Module ngăn chứa phôi: Tách phôi ra khỏi ngăn chứa bằng xy lanh tác động kép (double acting cylinder), xy lanh này đẩy phôi dưới cùng của ngăn chứa ra vị trí để chuẩn bị vận chuyển. Các phôi trong ngăn chứa hình tròn được nhận biết bằng cảm biến quang thu phát độc lập (optoelectronic sensor) (B4). Vị trí của phôi đẩy ra được nhận biết bằng cảm biến tiệm cận nam châm (magnetic proximity sensor) (1B1, 1B2). -Module vận chuyển: Là một thiết bị sử dụng khí nén. Phôi được nhặt bằng giác hút và vận chuyển bằng thiết bị quay. Góc quay có thể điều chỉnh từ 0 đến 1800 bằng cách sử dụng thiết bị cơ khí để cản lại. Vị trí cuối được phát hiện bằng công tắc hành trình (limitted sensor) (3S1, 3S2). 4.Họat động: -Điều kiện họat động: +Cảm biến quang thu phát độc lập (B4) nhận biết có phôi trong ngăn chứa +Cảm biến thu tín hiệu hồng ngoại (IP_FI) nhận biết trạm 2 không bận +Người dùng nhấn nút Start (S1) -Quy trình họat động: Nhấn nút Start: +Tay quay quay sang trạm 2 +Piston đẩy phôi ra khỏi ngăn chứa +Tay quay quay về trạm 1 +Giác hút hút phôi +Tay quay quay sang trạm 2 đồng thời piston đẩy phôi rút về +Giác hút nhả phôi +Tay quay quay về trạm 1, kết thúc chu trình Nhấn nút Stop: Hệ thống ngừng họat động Nhấn nút Reset: +Piston ở vị trí ngòai +Giác hút nhả phôi +Tay quay ở trạm 1 Thể hiện dưới dạng ký hiệu: Piston đẩy phôi (A): A+: Piston rút vào (phôi bị đẩy ra) Tay quay (B): A-: Piston đi ra B+: Tay quay quay sang trạm 2 Giác hút (C): B-: Tay quay quay về trạm 1 C+: Giác hút hút phôi C-: Giác hút nhả phôi Chu trình: Start + X1 Y1(B+) -> X2(Y1Ù3S2) Y2(A+) ->X3(Y2) 5.Bảng địa chỉ: Kí hiệu Địa chỉ Mức logic ở trạng thái bình thường Chức năng Hình ảnh 1B2 I0.1 0 Cảm biến tiệm cận nam châm, bo hiện tại piston đang ở vị trí bên ngoài (phôi chưa được đẩy ra) 1B1 I0.2 0 Cảm biến tiệm cận nam châm, báo hiện tại piston đang ở bên trong (phôi đã được đẩy ra) 2B1 I0.3 0 Cảm biến áp suất chân không. Cho biết đủ áp suất chân không để hút phôi 3S1 I0.4 0 Cơng tắc hnh trình điện cơ. Cho biết tay quay đang ở trạm 1 3S2 I0.5 0 Cơng tắc hnh trình điện cơ. Cho biết tay quay đang ở trạm 2. B4 I0.6 1 Cảm biến quang thu phát độc lập. Cho biết phôi có trong ngăn chứa IP_FI I0.7 0 Cảm biến quang thu tín hiệu hồng ngoại nhận biết trạm 2 đang bận S1 I1.0 0 Nt nhấn Start S2 I1.1 1 Nt nhấn Stop S3 I1.2 0 Công tắc chọn chế độ S4 I1.3 0 Nt nhấn Reset 1Y1 Q0.0 0 Cuộn dây của 1V1, điều khiển xylanh đẩy phôi từ ngăn chứa. Khi bị tác động thì phôi sẽ bị đẩy ra khỏi ngăn chứa 2Y1 Q0.1 0 Cuộn dây của 2V1, điều khiển giác hút. Khi bị tác động thì gic ht sẽ ht phôi 2Y2 Q0.2 0 Cuộn dây của 2V1, điều khiển giác hút. Khi bị tác động thì khơng khí sẽ trn vo cửa U của gic ht để đẩy phôi ra khỏi gic ht 3Y1 Q0.3 0 Cuộn dây của 3V1, điều khiển động cơ tay quay. Khi bị tác động thì tay quay sẽ quay về trạm 1 3Y2 Q0.4 0 Cuộn dây của 3V1, điều khiển động cơ tay quay. Khi bị tác động thì tay quay sẽ quay sang trạm 2 H1 Q1.0 0 Đèn báo trạng thái Start H2 Q1.1 0 Đèn báo trạng thái Reset H3 Q1.2 0 Đèn báo có phôi trong ngăn chứa 6.Sơ đồ kết nối CPU S7-300: 7. Sơ đồ mạch điện Panel điều khiển: 8.Sơ đồ mạch cảm biến: 9.Sơ đồ mạch đèn hiển thị: 10.Sơ đồ ngõ ra cơ cấu chấp hành: 11.Sơ đồ mạch điện _ khí nén: II. TRẠM 2 (TRẠM KIỂM TRA - TESTING STATION) 1.Chức năng: -Xác định tính chất vật liệu của phôi (workpiece material characteristics) -Xác định chiều cao của phôi (workpiece height) -Loại các phôi không đạt -Chuyển các phôi đạt tiêu chuẩn (standard workpiece) tới trạm tiếp theo 2.Trạm kiểm tra bao gồm các module sau: -Module cảm biến (sensor module) -Module nâng (lifting module) -Module đo lường (measuring module) -Module băng trượt (slide module) -Module bảng điều khiển và board mạch PLC (control console and PLC board module) -Bàn lắp thiết bị (profile plate) 3.Vai trò một số module chính của trạm kiểm tra: -Module nhận biết phôi : Vật liệu và màu sắc của phôi được nhận biết bằng hai cảm biến: +Cảm biến quang (optoelectronics sensor) (Part_AV) xác định có phôi. +Cảm biến tiệm cận điện dung (capacitive proximity sensor) (B2) xác định phôi là kim loại hay phi kim. -Module nâng: +Khi phôi là kim lọai, phôi sẽ được nâng lên bằng bộ nâng để kiểm tra. +Cơ cấu nâng gồm một xylanh không có trục và một xylanh chuyên dùng để đẩy phôi ra. +Các ống dẫn khí nén (plastic tubing) cung cấp khí cho xylanh và dây dẫn điện (cho van điện) nằm chung trong cáp dẫn. +Cuối hành trình của xylanh nâng được nhận biết bằng tiệm cận nam châm (magnetic proximity sensor) (1B1, 1B2). -Module đo lường: Bộ đo gồm một cảm biến nhận tín hiệu dạng tương tự (B5) để xác định chiều cao phôi. Nguyên tắc hoạt động dựa trên bộ đo tuyến tính (linear measurer) với bộ chia điện áp. Một bộ phận giảm chấn được gắn ở bộ đo để giảm chấn cho xy lanh nâng khi nó nâng phôi lên. Giá trị đo tương tự sẽ được số hóa thông qua bộ so sánh. Tín hiệu tương tự cũng có thể được chuyển đến PLC thông qua bộ kết nối. -Module băng trượt có đệm khí: Băng trượt có đệm khí có nhiệm vụ chuyển sản phẩm qua trạm tiếp theo. Băng trượt có thể chứa 5 sản phẩm cùng lúc nếu như cửa chặn đóng lại. Đệm khí giảm tối thiểu ma sát giữa sản phẩm và bề mặt băng trượt và các sản phẩm trượt cùng vận tốc. -Module băng trượt: Băng trượt dùng để chuyển sản phẩm lỗi. Băng trượt có thể chứa 4 sản phẩm cùng lúc nếu cửa chặn đóng lại. Góc nghiêng của băng trượt phải được xác định thích hợp. 4.Họat động: -Điều kiện họat động: +Cảm biến quang (Part_Av) xác định có phôi. +Cảm biến gương phản xạ (B4) xác định không có tay quay ở trạm 2. +Cảm biến nhận tín hiệu hồng ngoại (IP_FI) nhận biết trạm 3 không bận. +Người dùng nhấn nút Start (S1) -Quy trình họat động: Nhấn nút Start: +Cảm biến tiệm cận điện dung (B2) kiểm tra phôi là kim loại (metal) hay phi kim (non_metal). +Nếu phôi không phù hợp (phi kim): Piston đi ra đẩy phôi vào ngăn chứa phế phẩm · Piston rút về, kết thúc chu trình. +Nếu phôi phù hợp (kim lọai): Bộ nâng nâng vật lên để kiểm tra độ cao của vật. Vật đạt độ cao: Piston đi ra đẩy phôi đồng thời bật đệm khí Sau khỏang thời gian định trước, tắt đệm khí Rút piston về Hạ bộ nâng xuống, kết thúc chu trình Vật không đạt độ cao: Hạ bộ nâng xuống Piston đi ra đẩy phôi vào ngăn chứa phế phẩm Sau khỏang thời gian định trước, rút piston về, kết thúc chu trình Nhấn nút Stop: Hệ thống ngừng họat động Nhấn nút Reset: +Bộ nâng ở dưới +Piston ở trong +Đệm khí tắt 5.Bảng địa chỉ: Kí hiệu Địa chỉ Mức logic ở trạng thái bình thường Chức năng Hình ảnh Part AV I0.0 0 Cảm biến quang thu phát độc lập nhận biết có phơi trong ngăn chứa B2 I0.1 0 Cảm biến tiệm cận điện dung dùng để phân biệt phơi là kim loại hay phi kim (tich cuc khi phoi la kim loai) B4 I0.2 1 Cảm biến gương phản xạ nằm phía trên phôi xác định không có tay quay ở trạm 2 B5 I0.3 0 Cảm biến tương tự xác định chiều cao của phôi, ngõ ra tích cực khi phôi đủ độ cao 1B1 I0.4 0 Cảm biến tiệm cận nam châm nhận biết bộ nâng đang ở vị trí trên 1B2 I0.5 0 Cảm biến tiệm cận nam châm nhận biết bộ nâng đang ở vị trí dưới 2B1 I0.6 0 Cảm biến tiệm cận nam châm nhận biết piston đẩy phôi đã được rút về IP_FI I0.7 0 Cảm biến quang thu tín hiệu hồng ngoại nhận biết trạm 4 đang bận S1 I1.0 0 Nút nhấn Start S2 I1.1 1 Nút nhấn Stop S3 I1.2 0 Công tắc chọn chế độ S4 I1.3 0 Nút nhấn Reset 1Y1 Q0.0 0 Cuộn dây của 1V1, khi bị tác động sẽ điều khiển piston đưa bộ nâng đi xuống 1Y2 Q0.1 0 Cuộn dây của 1V1, khi bị tác động sẽ điều khiển piston đưa bộ nâng đi lên. 2Y1 Q0.2 0 Cuộn dây của 2V1, khi bị tác động sẽ điều khiển piston đẩy vật đi ra 3Y1 Q0.3 0 Cuộn dây của 3V1, khi bị tác động sẽ cung cấp khí thổi vật. IP_N FO Q0.7 0 Cảm biến quang phát tín hiệu hồng ngoại báo trạm 2 đang bận H1 Q1.0 1 Đèn báo trạng thái Start H2 Q1.1 0 Đèn báo trạng thái Reset H3 Q1.3 0 Đèn báo tính chất của phơi, đèn tắt khi phơi đen, đèn sáng khi phơi đỏ hoặc kim lọai 6.Sơ đồ kết nối CPU S7-300: 7. Sơ đồ mạch điện Panel điều khiển: 8.Sơ đồ ngõ vào cảm biến: 9.Sơ đồ mạch đèn hiển thị: 10.Sơ đồ ngõ ra cơ cấu chấp hành: 11.Sơ đồ mạch điện _ khí nén: III. TRẠM 3 (TRẠM GIA CÔNG - PROCESSING STATION) 1.Chức năng: -Kiểm tra đặc tính của phôi (có hay không có lỗ) -Gia công doa (drill) phôi -Chuyển phôi đến trạm tiếp theo 2.Trạm gia công bao gồm các module sau: -Module mâm quay (rotary indexing table module) -Module kiểm tra (testing module) -Module doa (drilling module) -Module giữ phôi (clamping module) -Module gạt phôi (sorting gate module) -Module bảng điều khiển và board mạch PLC (control console and PLC board module) -Bàn lắp thiết bị (profile plate) 3.Vai trò một số module chính của trạm gia công: -Trong trạm gia công, phôi được kiểm tra và gia công trên mâm quay. Mâm quay được điều khiển bằng động cơ một chiều DC. Mâm quay được đặt ở vị trí phù hợp với rơle, với vị trí này mâm quay được nhận biết bởi cảm biến tiệm cận điện từ (B3). -Trên mâm quay phôi sẽ được kiểm tra và doa trong 2 quá trình song song. Cảm biến tiệm cận điện dung (B2) sẽ kiểm tra xem phôi được đưa vào đúng vị trí doa hay chưa. Trong suốt quá trình doa, phôi được giữ chặt bởi phần tử chấp hành (actuator) của cuộn solenoid. -Kết thúc, phôi được chuyển sang trạm khác thông qua cơ cấu điện -Module mâm quay: +Module mâm quay được điều khiển bởi những bánh răng (gear) của động cơ một chiều DC. 6 vị trí của đĩa được xác định bởi những cánh quạt trên mâm quay và được giám sát bởi cảm biến cảm ứng. +Mỗi một nửa của ngăn chứa hình tròn trên 6 cánh quạt có một lỗ ở giữa để thuận lợi cho việc kiểm tra bằng các cảm biến cảm ứng điện dung. -Module kiểm tra: +Phôi được đưa vào đúng vị trí kiểm tra, sau đó module kiểm tra sẽ đưa dầu dò xuống để kiểm tra xem phôi có lỗ sẵn hay chưa. +Nếu phôi không có lỗ như yêu cầu thì sẽ không thực hiện được quá trình doa. -Module doa: +Module doa dùng đánh bóng lỗ phôi. +Một hàm kẹp sẽ kẹp sản phẩm, sản phẩm được giữ và tác động trở lại máy doa. Máy doa sẽ được tác động bởi một dây đai thang răng cưa. Động cơ bánh răng sẽ được truyền chuyển động thẳng và lúc đó mạch rơle dùng tác động vào mô tơ. +Mô tơ máy doa hoạt động ở điện áp 24VDC và tốc độ không được điều chỉnh.Vị trí cuối được giới hạn bởi công tắc hành trình (1B1, 1B2). 4.Quy trình họat động: -Điều kiện họat động: +Có phôi trong ngăn chứa +Mũi doa ở vị trí trên +Tay gạt phôi ở vị trí trong +Thiết bị giữ phôi rút về +Cảm biến thu tín hiệu hồng ngoại (IP_FI) nhận biết trạm 4 không bận +Người dùng nhấn nút Start (S1) -Quá trình họat động: Nhấn nút Start: +Mâm quay quay 600 +Kiểm tra lỗ phôi +Phôi có lỗ: · Có phôi mới ở ngăn chứa: Mâm quay quay 600 Kiểm tra lỗ phôi Thực hiện quá trình doa Đợi có phôi mới ở ngăn chứa Phôi có lỗ và có phôi mới ở ngăn chứa: (*) Mâm quay quay 600 Kiểm tra lỗ phôi Thực hiện quá trình doa Gạt phôi sang trạm kế Đợi có phôi mới ở ngăn chứa Quay về bước (*) Phôi không có lỗ: Kết thúc chu trình +Phôi không có lỗ: Kết thúc chu trình Nhấn nút Stop: Hệ thống ngừng họat động Nhấn nút Reset: +Motor doa tắt +Mũi doa ở vị trí trên +Động cơ mâm quay tắt +Cần gạt ở vị trí bên trong +Thiết bị giữ phôi rút về 5.Bảng địa chỉ: Kí hiệu Địa chỉ Mức logic ở trạng thái bình thường Chức năng Hình ảnh Part AV I0.0 0 Cảm biến tiệm cận điện dung phát hiện có phôi trong ngăn chứa B2 I0.1 0 Cảm biến tiệm cận điện dung phát hiện phôi đang ở vị trí doa B1 I0.2 0 Cảm biến tiệm cận điện dung phát hiện phôi đang ở vị trí kiểm tra 1B1 I0.3 0 Công tắc hành trình điện cơ nhận biết module doa đang ở vị trí trên 1B2 I0.4 0 Công tắc hành trình điện cơ nhận biết module doa đang ơ vị trí dưới B3 I0.5 0 Cảm biến tiệm cận điện từ phát hiện vị trí mâm quay B4 I0.6 0 Cảm biến điện từ nhận biết phôi có lỗ IP_FI I0.7 0 Cảm biến quang thu tín hiệu hồng ngoại nhận biết trạm 4 đang bận S1 I1.0 0 Nút nhấn Start S2 I1.1 1 Nút nhấn Stop S3 I1.2 0 Công tắc chọn chế độ S4 I1.3 0 Nút nhấn Reset K1 Q0.0 0 Cuộn dây của rơle K1, khi cuộn dây có điện thì sẽ đóng mạch bật động cơ doa K2 Q0.1 0 Cuộn dây của rơle K2, khi cuộng dây có điện thì động cơ mâm quay sẽ được bật lên để quay mâm quay K3 Q0.2 0 Cuộn dây của rơle K3, được sử dụng để tạo ra cầu H điều khiển động cơ đưa module doa đi xuống K4 Q0.3 0 Cuộn dây của rơle K4, được sử dụng để tạo ra cầu H điều khiển động cơ đưa module doa đi lên Y1 Q0.4 0 Solenoid tác động giữ phôi lúc doa Y2 Q0.5 0 Solenoid khi bị tác động sẽ đều khiển piston đi xuống kiểm tra lỗ của phôi Y3 Q0.6 0 Solenoid khi bị tác động thì cần gạt sẽ gạt phôi sang trạm tiếp theo IP_N FO Q0.7 0 Cảm biến quang phát tín hiệu hồng ngoại báo trạm bận H1->3 Q1.0 ->1.2 0 Đèn báo trạng thái Start, Reset, phôi không đạt 6.Sơ đồ kết nối CPU S7-300: 7. Sơ đồ mạch điện Panel điều khiển: 8.Sơ đồ ngõ vào cảm biến: 9.Sơ đồ mạch đèn hiển thị: 10.Sơ đồ ngõ ra cơ cấu chấp hành: IV. TRẠM 4 (HANDLING STATION) 1.Chức năng: Trạm Handling có thể sử dụng linh hoạt cả 2 cách: -Sau khi xác định đặc tính của phôi, hàm kẹp khí nén có thể phân loại phôi vào các băng trượt (slide) chứa phôi kim loại/đỏ hoặc băng trượt chứa phôi đen. -Hoặc thực hiện chức năng vận chuyển phôi đến trạm tiếp theo (subsequent station). 2.Trạm Handling bao gồm các module sau: -Module nhặt và phân loại phôi (PickAlfa module) -Module chứa phôi (retainer module) -Module băng trượt (slide module) -Module bảng điều khiển và board mạch PLC (control console and PLC board module) -Bàn lắp thiết bị (profile plate) 3.Vai trò một số module chính của trạm Handling: -Module chứa phôi: Sản phẩm được đưa vào ngăn chứa và được nhận biết bằng cảm biến quang (Part-AV). -Module PickAlfa: Môđun này được dùng để phân loại sản phẩm theo màu. Nó được gắn 2 cảm biến hành trình ở 2 đầu (1B1, 1B2) và 1 cảm biến ở giữa (1B3). Hai cảm biến ở 2 đầu được gắn miếng đệm và có thể điều chỉnh được bằng khí nén. Một xy lanh phẳng có chứa hàm kẹp được nâng lên hạ xuống nhờ các cảm biến hành trình (2B1, 2B2) được đặt trên xy lanh. Hàm kẹp sản phẩm được gắn một cảm biến (3B1) ở bên trong để phân biệt giữa phôi kim màu trắng/màu hồng với phôi màu đen. Đây là một môđun rất linh hoạt. -Module trượt: Môđun này được dùng để lưu giữ sản phẩm lỗi (phế phẩm). Nó có thể chứa tối đa là 5 sản phẩm, góc nghiêng của nó có thể điều chỉnh được. 4.Quy trình họat động: -Điều kiện họat động: +Có phôi trong ngăn chứa +Hàm kẹp ở vị trí đầu, bên trên +Trạm 5 khơng bận +Người dùng nhấn nút Start (S1) -Quá trình họat động: Nhấn nút Start: +Mở hm kẹp +Hạ tay gắp xuống +Đóng hàm kẹp (kẹp phôi) +Nâng tay gắp lên +Kiểm tra màu sắc của phôi: · Phôi màu đỏ hoặc kim loại (màu trắng): Đưa tay gắp đến vị trí cuối Hạ tay gắp xuống Mở hàm kẹp Nâng tay gắp lên Đưa tay gắp về vị trí đầu, kết thúc chu trình · Phôi màu đen: Đưa tay gắp đến vị trí giữa Hạ tay gắp xuống Mở hàm kẹp Nâng tay gắp lên Đưa tay gắp về vị trí ban đầu, kết thúc chu trình Nhấn nút Stop: Hệ thống ngừng họat động Nhấn nút Reset: +Hàm kẹp mở +Nâng tay gắp lên +Đưa tay gắp về vị trí ban đầu 5.Bảng địa chỉ: Kí hiệu Địa chỉ Mức logic ở trạng thái bình thường Chức năng Hình ảnh Part AV I0.0 0 Cảm biến quang phát hiện có phôi trong ngăn chứa 1B1 I0.1 0 Cảm biến tiệm cận nam châm phát hiện tay gắp ở vị trí đầu 1B2 I0.2 0 Cảm biến tiệm cận nam chm pht hiện tay gắp ở vị trí cuối 1B3 I0.3 0 Cảm biến tiệm cận nam chm pht hiện tay gắp ở vị trí giữa 2B1 I0.4 0 Cảm biến tiệm cận nam châm phát hiện hàm kẹp ở vị trí bên dưới 2B2 I0.5 0 Cảm biến tiệm cận nam chm pht hiện hm kẹp ở vị trí bn trn 3B1 I0.6 0 Cảm biến quang phát hiện vật bằng kim loại hoặc màu đỏ (vật màu đen không phát hiện được) IP_FI I0.7 0 Cảm biến quang thu tín hiệu hồng ngoại nhận biết trạm kế đang bận S1 I1.0 0 Nt nhấn Start S2 I1.1 1 Nt nhấn Stop S3 I1.2 0 Công tắc chọn chế độ S4 I1.3 0 Nt nhấn Reset 1Y1 Q0.0 0 Cuộn dây của 1V1 tác động cho xylanh đưa tay kẹp về vị trí đầu 1Y2 Q0.1 0 Cuộn dây của 1V2 tác động cho xylanh đưa tay kẹp về vị trí cuối 2Y1 Q0.2 0 Cuộn dây của 2V1 tác động cho xylanh hàm kẹp đi xuống 3Y1 Q0.3 0 Cuộn dây của 3V1 tác động cho hàm kẹp mở IP_N FO Q0.7 0 Cảm biến quang phát tín hiệu hồng ngoại báo trạm 4 đang bận H1 Q1.0 1 Đèn báo trạng thái Start H2 Q1.1 0 Đèn báo trạng thái Reset 6.Sơ đồ kết nối CPU S7-300: 7. Sơ đồ mạch điện Panel điều khiển: 8.Sơ đồ ngõ vào cảm biến: 9.Sơ đồ mạch đèn hiển thị: 10.Sơ đồ ngõ ra cơ cấu chấp hành: 11.Sơ đồ mạch điện _ khí nén: V. TRẠM 5 ( BUFFER STATION) 1. Chức năng: -Trạm trung gian vận chuyển phôi. -Tách rời (separate out) các phôi. 2.Trạm Handling bao gồm các module sau: -Module băng tải (buffer conveyor module) -Module bảng điều khiển và board mạch PLC (control console and PLC board module) -Bàn lắp thiết bị (profile plate) 3.Vai trò một số module chính của trạm Buffer: Trạm Buffer có thể chứa 5 phôi trước thiết bị giới hạn. Một cảm biến quang phản xạ ở đầu băng tải (Part_AV) để phát hiện phôi đi vào băng tải. Cảm biến quang thu phát độc lập trước và sau thiết bị giới hạn để điều khiển khoảng cách các phôi được xa hơn. Một phôi được đi qua nếu sau thiết bị giới hạn không có phôi nào. Thiết bị giới hạn được tác động bởi xy lanh hành trình ngắn. Module băng tải vận chuyển: Được sử dụng để vận chuyển phôi. Các phôi đi ra có thể bị cản lại hoặc tách rời bằng xy lanh hành trình ngắn. Băng tải được điều khiển bởi động cơ bánh răng một chiều. 4.Quy trình họat động: -Điều kiện họat động: +Có phôi ở đầu băng tải +Trạm 6 khơng bận +Người dùng nhấn nút Start (S1) -Quá trình họat động: Nhấn nút Start: +Mở hm kẹp +Hạ tay gắp xuống +Đóng hàm kẹp (kẹp phôi) +Nâng tay gắp lên +Kiểm tra màu sắc của phôi: · Phôi màu đỏ hoặc kim loại (màu trắng): Đưa tay gắp đến vị trí cuối Hạ tay gắp xuống Mở hàm kẹp Nâng tay gấp lên Đưa tay gấp về vị trí đầu, kết thúc chu trình · Phôi màu đen: Phôi không có lỗ: Kết thúc chu trình Đưa tay gắp đến vị trí giữa Hạ tay gắp xuống Mở hàm kẹp Nâng tay gắp lên Đưa tay gấp về vị trí ban đầu, kết thúc chu trình Nhấn nút Stop: Hệ thống ngừng họat động Nhấn nút Reset: +Hàm kẹp mở +Nâng tay gắp lên +Đưa tay gắp về vị trí ban đầu 5.Bảng địa chỉ: Kí hiệu Địa chỉ Chức năng Part AV I0.0 Cảm biến quang phát hiện có phôi ở đầu băng tải B2 I0.1 Cảm biến quang nhận biết phôi là kim loại B3 I0.2 Cảm biến quang nhận biết phôi là kim loại và màu đỏ (phôi màu đen không nhận biết được) B4 I0.3 Cảm biến tiệm cận nam châm phát hiện băng trượt đầy 1B1 I0.4 Cảm biến tiệm chận nam châm phát hiện cổng 1 đã được rút về IP_FI I0.7 Cảm biến quang thu tín hiệu hồng ngoại nhận biết có sự hiện diện của trạm 6 S1 I1.0 Nút nhấn Start S2 I1.1 Nút nhấn Stop S3 I1.2 Công tắc chọn chế độ S4 I1.3 Nút nhấn Reset K1 Q0.0 Cuộn dây của rơle K1, khi có dòng điện đi qua cuộn dây thi rơle sẽ đóng mạch cho phép motor băng tải chạy 1Y1 Q0.1 Cuộn dây của 1V1 tác động xylanh cổng 1 đi ra IP_N FO Q0.7 Cảm biến quang phát tín hiệu báo trạm 5 đang bận H1 Q1.0 Đèn báo trạng thái Start H2 Q1.1 Đèn báo trạng thái Reset H3 Q1.2 Đèn báo băng trượt đầy .Sơ đồ kết nối CPU S7-300: . Sơ đồ mạch điện Panel điều khiển: .Sơ đồ ngõ vào cảm biến: .Sơ đồ mạch đèn hiển thị: .Sơ đồ mạch điện _ khí nén: VI. TRẠM 6 (ROBOT STATION) 1. Chức năng: -Xác định đặc điểm, vật liệu của phôi. -Nhận phôi từ các khâu trước. -Lưu giữ phôi ở module lưu trữ và lắp ráp. -Lưu giữ các phôi đỏ/kim loại hoặc đen trong các bộ phận dành riêng cho từng loại phôi. -Di chuyển phôi đến các trạm kế tiếp. 2.Trạm Robot bao gồm các module sau: -Robot RV-2AJ và bộ điều khiển robot (robot RV-2AJ, robot controller) -Module chứa phôi (retainer module) -Module băng trượt (slide module) -Module chứa phôi lắp ráp (assemply retainer module) -Module lưu trữ (magazine module) -Bàn lắp thiết bị (profile plate) 3.Vai trò một số module chính của trạm Robot: Module trượt: được dùng để cung cấp phôi cho module lưu trữ. Module lưu trữ: Phôi sẽ được phát hiện ở module lưu trữ bằng một cảm biến quang. Phôi được di chuyển bằng một máng trượt đến bộ phận lưu trữ. Robot lấy phôi từ bộ phận lưu trữ với sự trợ giúp của hàm kẹp khí nén. Phôi được giữ lại ở môđun chứa phôi. Một cảm biến quang được gắn vào hàm kẹp. Cảm biến này sẽ phân biệt giữ a phôi đen và phôi màu. Phôi có thể được giữ lại trong các kho chứa khác nhau dựa vào sự phân biệt này. Nó cũng có thể di chuyển phôi đến các trạm tiếp theo. Tuỳ thuộc vào màu của xy lanh mà Robot sẽ chọn loại piston cho từng loại màu. Với phôi đỏ và kim loại thì piston đen sẽ được sử dụng, với phôi đen thì piston kim loại được sử dụng. Các piston này được lấy trên Module Pallet của trạm Lắp ráp. Sau đó Robot lấy lò xo từ ổ chứa lò xo để lắp ráp vào xy lanh. Cuối cùng lấy nắp xy lanh trong ổ chứa nắp sau khi được dập ở trạm Dập để gắn vào xy lanh. Phôi hoàn chỉnh sẽ được đặt vào băng trượt trên trạm lắp ráp để chuyển đến trạm kế. Bộ điều khiển Robot: STT Tên Công dụng 1 POWER Công tắc nguồn: Chuyển nguồn bộ điều khiển sang trạng thái On/Off 2 START Nút nhấn Start: Thi hành chương trình, cho phép Robot hoạt động 3 STOP Nút nhấn Stop: Dừng chương trình ngay lập tức (nguồn động cơ không bị ngắt) 4 RESET Nút nhấn Reset: Reset khi gặp lỗi, chương trình đang thực thi cũng bị reset 5 EMG.STOP Nút nhấn dừng khẩn cấp: Dừng robot khẩn cấp (nguồn động cơ bị ngắt) 6 REMOVE T/B Công tắc kết nối với bộ điều khiển bằng tay: Cho phép kết nối hay không kết nối với bộ điều khiển bằng tay (nguồn bộ điều khiển không bị ngắt) 7 CHNGDISP Nút nhấn cho phép thay đổi nội dung hiển thị trên màn hình LCD 8 END Nút nhấn END: Chỉ cho phép chương trình được thực thi 1 lần 9 SVO.ON Nút nhấn SVO.ON: Bật nguồn động cơ 10 SVO.OFF Nút nhấn SVO.OFF: Tắt nguồn động cơ 11 STATUS NUMBER Thông tin trạng thái hiện trên màn hình LCD 12 TB CONNECTOR Đầu nối TB: kết nối với bộ điều khiển bằng tay 13 PC CONNECTOR Đầu nối PC: Đầu kết nối với máy tính cá nhân qua cáp RS232 14 MODE Cho phép chuyển đổi giữa các chế độ: Auto(OP), Teach, Auto(Ext) 15 UP/DOWN Nút nhấn Up/Down: Tăng giảm các giá trị hiển thị trên màn hình LCD Bộ điều khiển bằng tay: STT Tên Công dụng 1 EMG.STOP Nút nhấn dừng khẩn cấp: Dừng robot khẩn cấp (nguồn động cơ bị ngắt) 2 DISABLE/ENABLE Công tắc cho phép hay không cho phép sử dụng TB 3 Dislay LCD Màn hình LCD dùng để hiển thị chương trình hay trạng thái làm việc 4 TOOL Nút nhấn cho phép chuyển sang chế độ nội suy JOINT Nút nhấn cho phép chuyển sang chế độ nội suy khớp XYZ Nút nhấn cho phép chuyển sang chế độ nội suy trục 5 MENU Hiển thị Menu 6 STOP Chức năng tương tự như nút nhấn STOP của bộ điều khiển Robot. Lệnh được thực hiện ngay cả khi công tắc DIABLE/ENABLE đang chuyển sang mode DISABLE 7 STEP/MOVE Bật nguồn động cơ. Khi được nhấn đồng thời với nút nhấn ở mặt sau TB và các nút di chuyển sẽ cho phép cánh tay robot di chuyển 8 +/FORWD -Được nhấn đồng thời với phím INP/EXE trong lúc soạn thảo chương trình sẽ cho phép hiển thị dòng lệnh kế tiếp -Được nhấn kết hợp với phím STEP/MOVE sẽ cho phép tăng vận tốc di chuyển cánh tay Robot 9 -/BACKWD -Được nhấn đồng thời với phím INP/EXE trong lúc soạn thảo chương trình sẽ cho phép hiển thị dòng lệnh trước đó -Được nhấn kết hợp với phím STEP/MOVE sẽ cho phép giảm vận tốc di chuyển cánh tay Robot 10 COND Phím được sử dụng để soạn thảo chương trình 11 ERROR RESET Phím dùng để reset khi lỗi xảy ra. Khi được nhấn kết hợp với phím INP/EXE chương trình sẽ được reset 12 JOG OPERATION Các phím từ –X (J1) đến +C (J6). Được sử dụng kết hợp với nút nhấn ở mặt sau TB và phím STEP/MOVE để di chuyển cánh tay Robot. Ngoài ra còn được sử dụng trong lúc soạn thảo chương trình 13 ADD/­ Được sử dụng để lưu dữ liệu vị trí và di chuyển con trỏ lên 14 RPL/¯ Được sử dụng để chỉnh sửa dữ liệu vị trí và di chuyển con trỏ xuống 15 DEL/¬ Được sử dụng để xóa dữ liệu vị trí và di chuyển con trỏ sang trái 16 HAND/® Được nhấn kết hợp với các phím từ -A (J4) đến +C (J6) để đóng mở tay kẹp tương ứng 17 INP/EXE 18 POSCHAR Thay đổi giữa việc sử dụng ký tự số hay anphabe khi soạn thảo chương trình 19 DEADMAN SWITCH Được sử dụng kết hợp với các phím STEP/MOVE để điều khiển cánh tay Robot 20 CONTRAST SETTING SWITCH Điều chỉnh độ tương phản màn hình LCD 3.Quy trình họat động: -Nhiệm vụ: Nhặt phôi từ vị trí “Pget” và bỏ ở vị trí “Pput” -Các bước Robot sẽ thực hiện: 1.Di chuyển (nội suy khớp) tay gắp đến vị trí Pwait 10 MOV PWAIT 2.Di chuyển (nội suy khớp) tay gắp đến vị trí cao hơn Pget 20mm 20 MOV PGET, -20 3.Di chuyển (tịnh tiến) tay gắp đến vị trí nhặt phôi (Pget) 30 MVS PGET 4.Nhặt phôi (đóng tay gắp) 40 HCLOSE 1 5.Di chuyển (tịnh tiến theo trục Z) tay gắp lên 20mm 50 MVS PGET,-20 6.Di chuyển (nội suy khớp) tay gắp đến vị trí cao hơn Pput 20mm 60 MOV PPUT,-20 7.Di chuyển (tịnh tiến) tay gắp đến vị trí đặt phôi (Pput) 70 MVS PPUT 8.Nhả phôi (tay gắp mở) 80 HOPEN 1 9.Di chuyển (tịnh tiến theo trục Z) tay gắp lên 20mm 90 MVS PPUT,-20 10.Di chuyển (nội suy khớp) tay gắp đến vị trí Pwait 100 MOV PWAIT -Các bước lập trình từ thiết bị điều khiển bằng tay TB: +Bước 1: Chuyển công tắc MODE từ bộ điều khiển Robot sang MODE_TEACH. +Bước 2: Chuyển công tắc DISABLE/ENABLE trên TB sang ENABLE +Bước 3: Trên màn hình MENU, nhấn các phím mũi tên : ¬­®¯ để di chuyển con trỏ đến 1.TEACH và sau đó nhấn phím INP/EXE, màn hình soạn thảo sẽ xuất hiện. +Bước 4: Nhấn phím số rồi nhấn INP/EXE để khai báo tên chương trình, chương trình tương ứng sẽ xuất hiện. Lưu ý: Để xóa ký tự nhấn phím POSCHAR kết hợp với phím ¬ +Bước 5: Nhấn phím ¯ 3 lần con trỏ sẽ di chuyền đến dòng nhập lệnh. +Bước 6: Nhấn 2 phím 1, 0 rồi nhấn phím khoảng cách để khai báo thứ tự dòng chương trình hiện tại. +Bước 7: Nhấn giữ phím POSCHAR rồi nhấn phím M để nhập ký tự M +Bước 8: Nhấn giữ phím CHAR, 4 lệnh có ký tự M đứng đầu sẽ xuất hiện. +Bước 9: Nhấn giữ phím CHAR rồi nhấn phím “1”, lệnh “MOV sẽ được nhập vào dòng lệnh tương ứng. +Bước 10: Nhấn giữ phím CHAR rồi nhấn phím “P” để nhập ký tự P rồi nhả phím CHAR (tương tự cho các ký tự khác). +Bước 11: Nhấn phím INP/EXE dòng chương trình này sẽ được lưu lại, dòng chương trình tiếp theo sẽ xuất hiện. Nhập lệnh các dòng tiếp theo (20->100) tương tự như trên. +Bước 12: Nhấn kết hợp các phím DEADMAN+STEP/MOVE và 1 trong các phím (-X -> +C) để di chuyển cánh tay đến vị trí Pwait +Bước 13: Nhấn kết hợp các phím ADD và POS để nhập tên vị trí muốn lưu (Pget) rồi nhấn phím INP/EXE. +Bước 14: Nhấn giữ phím STEP/MOVE và nhấn phím ADD 2 lần để lưu lại vị trí Pget. Lưu ý: Để lưu các điểm Pwait và Pput ta thực hiện lại các bước tương tự các bước 12, 13, 14. +Bước 15: Chuyển công tắc DISABLE/ENABLE trên TB sang DISABLE +Bước 16: Chuyển công tắc MODE từ bộ điều khiển Robot sang MODE_AUTO (Op). +Bước 17: Nhấn phím CHNG DISP v