1 UBND TỈNH NINH THUẬN TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ NINH THUẬN GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: HỆ THỐNG SẢN XUẤT LINH HOẠT MPS NGHỀ: CƠ ĐIỆN TỬ TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo Quyết định số: ngày tháng năm 2019 của Trường cao đẳng nghề Ninh Thuận Năm 2019 2 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. 3 LỜI GIỚI THIỆU Để thực hiện biên soạn giáo trình đào tạo nghề Cơ điện tử 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 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 Tham gia biên soạn 1.
4 MỤC LỤC TRANG Bài 1: Tổng quan về MPS 5 Bài 2: Tự động hóa trong sản xuất 9 Bài 3: Hệ thống phần cứng trong MPS 18 Bài 4: Phần mềm và hệ thống điều khiển MPS 31 Bài 5: Lập trình điều khiển hệ thống bằng PLC 48 Bài 6: Điều khiển trạm cấp phôi hệ thống MPS 58 Bài 7: Điều khiển trạm gia công hệ thống MPS 69 Bài 8: Điều khiển trạm vận chuyển hệ thống MPS 81 Bài 9: Điều khiển trạm phân loại hệ thống MPS 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO 103 5 MÔ ĐUN: HỆ THỐNG SẢN XUẤT LINH HOẠT MPS Mã mô đun: MĐ32 Mục tiêu: * 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. Nội dung: Thời gian Số Tên bài Tổng Lý Thực Kiểm TT số thuyết hành tra* 1 Bài 1: Tổng quan về MPS 2 2 2 Bài 2: Tự động hóa trong sản xuất 2 2 3 Bài 3: Hệ thống phần cứng trong 8 4 4 MPS 4 Bài 4: Phần mềm và hệ thống điều 8 4 4 khiển MPS 5 Bài 5: Lập trình điều khiển hệ thống 20 4 15 1 bằng PLC 6 Bài 6: Điều khiển trạm cấp phôi hệ 20 4 15 1 thống MPS 7 Bài 7: Điều khiển trạm gia công hệ 20 4 15 1 thống MPS 8 Bài 8: Điều khiển trạm vận chuyển 20 3 16 1 hệ thống MPS 9 Bài 9: Điều khiển trạm phân loại hệ 20 3 16 1 thống MPS Cộng: 120 30 85 5 6 BAØI 1 TOÅNG QUAN HEÄ THOÁNG MPS Mã bài: MĐ32-1 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 quaù trình coâng nghieäp hoaù, hieän ñaïi hoaù cuûa ñaát nöôùc, Ñaûng vaø Nhaø nöôùc ta ñaõ chuû tröông ñaàu tö phaùt trieån caùc ngaønh khoa hoïc coù haøm löôïng tri thöùc cao, vôùi vai troø quan troïng cuûa mình töï ñoäng hoùa ñöôïc xem laø moät trong nhöõng lónh vöïc chuû ñaïo nhaän ñöôïc söï quan taâm ñoù. Vôùi söï phaùt trieån cuûa khoa hoïc kyõ thuaät, töï ñoäng hoaù ngaøy nay khoâng chæ goùi goïn ôû moãi moät ngaønh nhö cô khí, ñieän, ñieän töû, tin hoïc… Maø laø söï keát hôïp haøi hoaø cuûa taát caû caùc ngaønh treân.
Chính söï keát hôïp haøi hoøa ñoù töï ñoäng hoùa ñaõ ñaït ñöôïc nhieàu thaønh töïu cao. Ñeå giuùp cho ngöôøi hoïc sau khi ñaõ cô baûn hoøan taát caùc moân hoïc chuyeân ngaønh coù theå tieáp caän vôùi moät heä thoáng saûn xuaát töï ñoäng ngay töø khi coøn ngoài treân gheá nhaø tröôøng, haõng Festo (Ñöùc) ñaõ cheá taïo ra moâ hình traïm MPS (Modular Production System). Traïm MPS laø moät coâng cuï daïy hoïc ñöôïc xem laø lyù töôûng nhaát, heä thoáng goàm coù 9 traïm, noù laø moät quaù trình saûn xuaát gia coâng coù tính chaát lieân tuïc, töø vieäc caáp phoâi, gia coâng, laép raùp ñeán phaân loïai saûn phaåm, gaén lieàn vôùi quaù trình saûn xuaát trong thöïc teá. Traïm MPS laø söï keát hôïp haøi hoaø giöõa ñieän, ñieän töû, cô khí, tin hoïc, thuyû löïc, khí neùn, vaø kyõ thuaät laäp trình PLC, moâ phoûng baèng phaàn meàm Cosimir, giaùm saùt heä thoáng saûn xuaát baèng phaàm meàm WinCC… 7 8 MOÄT SOÁ QUI ÑÒNH KHI SÖÛ DUÏNG HEÄ THOÁNG MPS 1.
Sinh vieân chæ ñöôïc söû duïng heä thoáng khi coù söï cho pheùp cuûa giaùo vieân. Ñoïc kyõ taøi lieäu höôùng daãn tröôùc khi söû duïng. Chæ ñöôïc pheùp keát noái hoaëc ngaét daây noái tín hieäu khi nguoàn ñieän ñaõ taét. Chæ söû duïng ñieän aùp toái ña leân ñeán 24V.
Chæ ñöôïc söû duïng nguoàn khí coù aùp suaát toái ña laø 8bar. Chæ baät nguoàn caáp khí khi vieäc keát noái caùc thieát bò khí neùn ñaõ hoaøn taát. Luoân theo doõi heä thoáng khi nguoàn caáp khí ñaõ ñöôïc baät. Khoâng ñöôïc duøng tay di chuyeån baát kyø vaät gì gaàn robot khi robot hoaït ñoäng.
Cuoái quaù trình hoaït ñoäng tay gaép cuûa robot khoâng ñöôïc giöõ phoâi. 9 BAØI 2 TỰ ĐỘNG HOÁ TRONG SẢN XUẤT Mã bài: MĐ32-2 Mục tiêu của bài: - Ý thức về vai trò và ý nghĩa của tự động hóa trong nền sản xuất hiện đại - Phân tích các kiểu hệ thống tự động Nội dung của bài: 1. Chöùc naêng: Traïm Laép raùp laøm vieäc lieân keát vôùi traïm Robot vaø coù chöùc naêng cung caáp linh kieän (thaân xilanh, piston, loø xo vaø naép) cho traïm Robot laép raùp thaønh moät xilanh hoaøn chænh. Traïm Robot bao goàm caùc module sau: -Module oå chöùa loø xo (spring magazine module) -Module oå chöùa naép (cap magazine module) -Module baêng tröôït (slide module) -Module chöùa piston(pallet module) -Baøn laép thieát bò (profile plate) -Module baûng ñieàu khieån vaø board maïch PLC (control console and PLC board module) 3.
Vai troø moät soá module chính cuûa traïm Robot: 10 - Module oå chöùa loø xo: Xy lanh taùc ñoäng keùp ñaåy loø xo ra khoûi oå treân moät khe tröôït. Moät coâng taéc haønh trình phaùt hieän loø xo ñaõ ñöôïc ñaåy ra ñeå chuaån bò cho quaù trình laép raùp. 11 - Module oå chöùa naép: Xy lanh taùc ñoäng keùp ñaåy naép ra khoûi oå treân moät khe tröôït. Caûm bieán quang phaùt hieän naép ñaõ ñöôïc ñaåy ra ñeå chuaån bò cho quaù trình laép raùp.
-Module palett: Chöùa caùc piston -Module tröôït: Duøng ñeå vaän chuyeån hoaëc caát giöõ Workpiece. Sô ñoà keát noái CPU S7-300: 13 5. Sơ đồ mạch điện Panel điều khiển: 14 6. Sô ñoà ngoõ vaøo caûm bieán: 15 7.
Sô ñoà mạch đièn hiển thị: 16 8. Sô ñoà ngoõ ra cô caáu chaáp haønh: 17 9. Sô ñoà maïch điện _ khí neùn: 18 BAØI 3 HỆ THỐNG PHẦN CỨNG TRONG MPS Mã bài: MĐ32-3 Mục tiêu của bài: - Hiểu được cấu trúc phần cứng trong hệ thống MPS - Liệt kê được các danh mục phần cứng cần thiết trong hệ thống Nội dung của bài: 1. Chöùc naêng: -Xaùc ñònh tính chaát vaät lieäu cuûa phoâi (workpiece material characteristics) -Xaùc ñònh chieàu cao cuûa phoâi (workpiece height) -Loaïi caùc phoâi khoâng ñaït -Chuyeån caùc phoâi ñaït tieâu chuaån (standard workpiece) tôùi traïm tieáp theo 4.
Traïm kiểm tra bao goàm caùc module sau: -Module cảm biến (sensor module) -Module naâng (lifting module) -Module ño löôøng (measuring module) -Module baêng tröôït (slide module) -Module baûng ñieàu khieån vaø board maïch PLC (control console and PLC board module) -Baøn laép thieát bò (profile plate) 2. Vai troø moät soá module chính cuûa traïm kieåm tra: - Module nhaän bieát phoâi : Vaät lieäu vaø maøu saéc cuûa phoâi ñöôïc nhaän bieát baèng hai caûm bieán: +Caûm bieán quang (optoelectronics sensor) (Part_AV) xaùc ñònh coù phoâi. +Caûm bieán tieäm caän ñieän dung (capacitive proximity sensor) (B2) xaùc ñònh phoâi laø kim loaïi hay phi kim. 19 - Module naâng: +Khi phoâi laø kim loïai, phoâi seõ ñöôïc naâng leân baèng boä naâng ñeå kieåm tra.
+Cô caáu naâng goàm moät xylanh khoâng coù truïc vaø moät xylanh chuyeân duøng ñeå ñaåy phoâi ra. +Caùc oáng daãn khí neùn (plastic tubing) cung caáp khí cho xylanh vaø daây daãn ñieän (cho van ñieän) naèm chung trong caùp daãn. +Cuoái haønh trình cuûa xylanh naâng ñöôïc nhaän bieát baèng tieäm caän nam chaâm (magnetic proximity sensor) (1B1, 1B2). 20 - Module ño löôøng: Boä ño goàm moät caûm bieán nhaän tín hieäu daïng töông töï (B5) ñeå xaùc ñònh chieàu cao phoâi.
Nguyeân taéc hoaït ñoäng döïa treân boä ño tuyeán tính (linear measurer) vôùi boä chia ñieän aùp. Moät boä phaän giaûm chaán ñöôïc gaén ôû boä ño ñeå giaûm chaán cho xy lanh naâng khi noù naâng phoâi leân. Giaù trò ño töông töï seõ ñöôïc soá hoùa thoâng qua boä so saùnh. Tín hieäu töông töï cuõng coù theå ñöôïc chuyeån ñeán PLC thoâng qua boä keát noái.
- Module baêng tröôït coù ñeäm khí: Baêng tröôït coù ñeäm khí coù nhieäm vuï chuyeån saûn phaåm qua traïm tieáp theo. Baêng tröôït coù theå chöùa 5 saûn phaåm cuøng luùc neáu nhö cöûa chaën ñoùng laïi. Ñeäm khí giaûm toái thieåu ma saùt giöõa saûn phaåm vaø beà maët baêng tröôït vaø caùc saûn phaåm tröôït cuøng vaän toác.