Luận văn thạc sĩ vnu uet nghiên cứu điều khiển băng chuyền phân loại mạch in trong dây chuyền sản xuất mạch in điện tử luận văn ths kỹ thuật cơ khí và cơ kỹ thuật 60 52 01 01

Luận văn thạc sĩ VNU UET nghiên cứu hệ thống điều khiển băng chuyền phân loại mạch in trong sản xuất điện tử, chuyên ngành kỹ thuật cơ khí.

• Tác giả: Khuất Đức Dương
• Người hướng dẫn: PGS.TS Phạm Mạnh Thắng
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Cơ học kỹ thuật
• Đề tài: Nghiên Cứu Điều Khiển Băng Chuyền Phân Loại Mạch In Trong Dây Chuyền Sản Xuất Mạch In Điện Tử
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: XÂY DỰNG MÔ HÌNH DÂY CHUYỀN PHÂN LOẠI MẠCH IN VÀ LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN
• 1.1. Xây dựng mô hình dây chuyền phân loại mạch in
• 1.2. Nguyên lý hoạt động của băng chuyền
• 1.3. Mục tiêu về kỹ thuật của hệ thống
• 1.4. Cấu hình chung bộ điều khiển PLC
• 1.4.1. Cấu trúc của PLC (Programmable Logic Controller - gọi tắt là PLC)
• 1.4.2. Hoạt động của PLC
• 1.4.3. Các bit đầu vào trong PLC và các tín hiệu điện bên ngoài
• 1.4.4. Các bit đầu ra trong PLC và các thiết bị điện bên ngoài
• 1.4.5. Các địa chỉ bộ nhớ trong CP1L/1H
• 1.4.6. Màn hình cảm ứng Graphic Panel SBD0 và giao thức truyền thông
• 2. CHƯƠNG 2: CẤU TRÚC PHẦN CỨNG CỦA HỆ THỐNG
• 2.1. Giới thiệu về băng truyền
• 2.2. Sơ đồ khối phần cứng hệ thống dây chuyền phân loại mạch in
• 2.3. Nguyên tắc hoạt động
• 2.4. Các thành phần trong hệ thống dây chuyền phân loại mạch in
• 2.4.1. PLC Panasonic FP0R
• 2.4.2. Driver và động cơ AC servo
• 2.4.3. Driver và động cơ bước
• 2.4.4. Màn hình điều khiển
• 2.4.5. Sơ đồ kết nối phần cứng
• 3. CHƯƠNG 3: PHẦN MỀM VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG
• 3.1. Điều khiển động cơ bước
• 3.2. Một số hàm điều khiển
• 3.3. Điều khiển động cơ servo
• 3.4. Các hàm sử dụng trong chương trình
• 3.5. Đầu vào ra PLC FP0R
• 3.5.1. Đầu vào của PLC
• 3.6. Lập trình màn hình cảm ứng Graphic Panel SBD0
• 3.6.1. Giới thiệu phần mềm lập trình GP Editor
• 3.7. Chương trình điều khiển
• 3.7.1. Lưu đồ giải thuật điều khiển hệ thống
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC
• Danh mục hình vẽ
• Danh mục bảng biểu
• Danh mục ký hiệu – viết tắt

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu điều khiển băng chuyền phân loại mạch in

Nghiên cứu điều khiển băng chuyền phân loại mạch in trong sản xuất điện tử là một lĩnh vực quan trọng trong ngành công nghiệp hiện đại. Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ, việc tối ưu hóa quy trình sản xuất mạch in trở nên cần thiết. Hệ thống băng chuyền không chỉ giúp tăng năng suất mà còn đảm bảo chất lượng sản phẩm. Việc áp dụng công nghệ tự động hóa trong dây chuyền sản xuất mạch in sẽ mang lại nhiều lợi ích cho các nhà sản xuất.

1.1. Tầm quan trọng của băng chuyền trong sản xuất mạch in

Băng chuyền đóng vai trò quan trọng trong việc vận chuyển và phân loại mạch in. Hệ thống này giúp giảm thiểu thời gian sản xuất và tăng hiệu quả làm việc. Việc sử dụng băng chuyền giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất, từ đó nâng cao chất lượng sản phẩm.

1.2. Các công nghệ hiện đại trong điều khiển băng chuyền

Công nghệ điều khiển băng chuyền hiện nay đã được cải tiến với nhiều giải pháp tự động hóa. Các hệ thống điều khiển PLC và cảm biến quang điện được sử dụng để theo dõi và điều chỉnh quá trình sản xuất. Điều này không chỉ giúp tăng độ chính xác mà còn giảm thiểu sai sót trong sản xuất.

II. Vấn đề và thách thức trong sản xuất mạch in

Trong quá trình sản xuất mạch in, nhiều vấn đề và thách thức cần được giải quyết. Các sản phẩm thử nghiệm thường yêu cầu thiết kế linh hoạt và chất lượng cao. Điều này đặt ra yêu cầu cao cho hệ thống sản xuất, đặc biệt là trong việc kiểm tra chất lượng mạch in.

2.1. Khó khăn trong việc kiểm tra chất lượng mạch in

Kiểm tra chất lượng mạch in là một trong những thách thức lớn nhất trong sản xuất. Các lỗi nhỏ có thể dẫn đến hỏng hóc lớn trong sản phẩm. Do đó, việc phát triển các hệ thống kiểm tra tự động là rất cần thiết để đảm bảo chất lượng.

2.2. Tác động của công nghệ đến quy trình sản xuất

Công nghệ mới có thể tạo ra những thay đổi lớn trong quy trình sản xuất. Tuy nhiên, việc áp dụng công nghệ cũng đòi hỏi các nhà sản xuất phải đầu tư vào thiết bị và đào tạo nhân lực. Điều này có thể gây khó khăn cho các doanh nghiệp nhỏ.

III. Phương pháp điều khiển băng chuyền hiệu quả trong sản xuất

Để tối ưu hóa quy trình sản xuất mạch in, việc áp dụng các phương pháp điều khiển băng chuyền hiệu quả là rất quan trọng. Các giải pháp tự động hóa giúp giảm thiểu thời gian và chi phí sản xuất.

3.1. Sử dụng PLC trong điều khiển băng chuyền

PLC (Programmable Logic Controller) là một trong những công nghệ chủ chốt trong điều khiển băng chuyền. Hệ thống PLC giúp tự động hóa quy trình sản xuất, từ đó nâng cao hiệu quả và độ chính xác trong sản xuất.

3.2. Tích hợp cảm biến quang điện trong hệ thống

Cảm biến quang điện được sử dụng để theo dõi và kiểm tra vị trí của mạch in trên băng chuyền. Việc tích hợp cảm biến giúp hệ thống tự động phát hiện lỗi và điều chỉnh quy trình sản xuất kịp thời.

IV. Ứng dụng thực tiễn của hệ thống băng chuyền phân loại mạch in

Hệ thống băng chuyền phân loại mạch in đã được áp dụng rộng rãi trong nhiều nhà máy sản xuất điện tử. Việc sử dụng hệ thống này không chỉ giúp tăng năng suất mà còn cải thiện chất lượng sản phẩm.

4.1. Kết quả đạt được từ việc áp dụng băng chuyền

Nhiều nhà máy đã ghi nhận sự cải thiện rõ rệt về năng suất và chất lượng sản phẩm sau khi áp dụng hệ thống băng chuyền. Việc giảm thiểu lỗi trong sản xuất đã giúp tiết kiệm chi phí và thời gian.

4.2. Các mô hình băng chuyền thành công trong ngành điện tử

Nhiều mô hình băng chuyền đã được triển khai thành công trong ngành sản xuất điện tử. Những mô hình này không chỉ giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất mà còn tạo ra những sản phẩm chất lượng cao, đáp ứng nhu cầu thị trường.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu điều khiển băng chuyền

Nghiên cứu điều khiển băng chuyền phân loại mạch in trong sản xuất điện tử đang mở ra nhiều cơ hội mới cho ngành công nghiệp. Với sự phát triển của công nghệ, các giải pháp tự động hóa sẽ ngày càng trở nên quan trọng.

5.1. Tương lai của công nghệ băng chuyền trong sản xuất

Công nghệ băng chuyền sẽ tiếp tục phát triển với nhiều cải tiến mới. Việc áp dụng trí tuệ nhân tạo và học máy trong điều khiển băng chuyền sẽ giúp nâng cao hiệu quả sản xuất.

5.2. Định hướng nghiên cứu trong tương lai

Các nghiên cứu trong tương lai sẽ tập trung vào việc phát triển các hệ thống băng chuyền thông minh hơn. Điều này sẽ giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất và nâng cao chất lượng sản phẩm.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế Việt Nam những năm gần đây, ngành công nghiệp điện tử-cơ điện tử đang trở thành một lĩnh vực trọng điểm nhằm nâng cao năng lực sản xuất trong nước và thay thế dần các sản phẩm nhập khẩu. Sản xuất mạch in (PCB) là một khâu then chốt trong chuỗi giá trị sản phẩm điện tử, đặc biệt đối với các sản phẩm thử nghiệm có tính chất đơn chiếc và yêu cầu chất lượng cao. Tuy nhiên, việc sản xuất mạch in thử nghiệm gặp nhiều khó khăn do yêu cầu thay đổi thiết kế liên tục và đảm bảo chất lượng sản phẩm.

Luận văn tập trung nghiên cứu điều khiển băng chuyền phân loại mạch in trong dây chuyền sản xuất mạch in điện tử nhằm tăng năng suất lao động và tạo ra quy trình sản xuất kín, khép kín. Mục tiêu cụ thể là xây dựng mô hình dây chuyền phân loại mạch in, lựa chọn thiết bị điều khiển phù hợp như PLC Panasonic FP0R, động cơ AC servo, động cơ bước, cảm biến quang điện và màn hình điều khiển Graphic Panel SBD0. Nghiên cứu được thực hiện trong phạm vi dây chuyền sản xuất mạch in tại các cơ sở nghiên cứu và sản xuất trong nước, với thời gian thực hiện từ năm 2014 đến 2015.

Ý nghĩa của nghiên cứu thể hiện qua việc ứng dụng thành công hệ thống điều khiển tự động giúp phân loại chính xác mạch in lỗi và mạch in đạt chuẩn, giảm thiểu sai sót, tăng hiệu quả sản xuất và giảm chi phí đầu tư ban đầu. Hệ thống cũng hỗ trợ kết nối linh hoạt với các thiết bị kiểm tra lỗi và máy hàn linh kiện, góp phần phát triển ngành công nghiệp điện tử-cơ điện tử Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Lý thuyết điều khiển tự động: Áp dụng nguyên lý điều khiển vòng kín với PLC làm bộ xử lý trung tâm, nhận tín hiệu từ cảm biến và điều khiển động cơ servo, động cơ bước để vận hành băng chuyền chính xác.
• Mô hình PLC (Programmable Logic Controller): PLC Panasonic FP0R được sử dụng với cấu trúc gồm bộ xử lý trung tâm (CPU), bộ nhớ, giao diện đầu vào/ra và nguồn cung cấp. PLC thực hiện chương trình điều khiển theo chu kỳ scan liên tục, xử lý tín hiệu đầu vào và điều khiển đầu ra.
• Khái niệm động cơ servo và động cơ bước: Động cơ AC servo có khả năng điều khiển vị trí, tốc độ và mô-men chính xác, đáp ứng nhanh với tín hiệu điều khiển. Động cơ bước hoạt động theo nguyên lý bước quay rời rạc, phù hợp cho các ứng dụng cần độ chính xác cao về vị trí.
• Giao thức truyền thông nối tiếp RS232 và RS485: Đảm bảo kết nối dữ liệu giữa PLC, màn hình điều khiển và các thiết bị ngoại vi với tốc độ truyền dữ liệu lên đến 115 kbps, khoảng cách truyền tối đa 15m.
• Cảm biến quang điện: Cung cấp tín hiệu vị trí và kích thước mạch in trên băng chuyền với tần số đáp ứng 2 kHz, khoảng cách phát hiện 5mm, giúp PLC nhận biết chính xác trạng thái vận hành.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Thu thập dữ liệu thực nghiệm từ hệ thống băng chuyền phân loại mạch in được thiết kế và lắp ráp tại phòng thí nghiệm của Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội.
• Phương pháp chọn mẫu: Lựa chọn các thiết bị điều khiển và cảm biến dựa trên tiêu chí kỹ thuật phù hợp với yêu cầu vận hành dây chuyền, bao gồm PLC Panasonic FP0R, động cơ AC servo MSMD 04 2 P 1 A, động cơ bước 5 pha AH8K, driver tương ứng và cảm biến quang điện BS5-K2M.
• Phương pháp phân tích: Sử dụng phương pháp mô phỏng và lập trình PLC bằng phần mềm GP Editor 4.4, kết hợp phân tích tín hiệu đầu vào/ra, kiểm tra độ chính xác vị trí và tốc độ vận hành băng chuyền. Đánh giá hiệu quả dựa trên tỷ lệ phân loại chính xác mạch in lỗi và mạch in đạt chuẩn.
• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu và thiết kế phần cứng, phần mềm điều khiển trong vòng 12 tháng, từ tháng 5/2014 đến tháng 5/2015, bao gồm các giai đoạn khảo sát, thiết kế, lập trình, lắp ráp và thử nghiệm vận hành.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hiệu quả phân loại mạch in đạt trên 95%: Hệ thống băng chuyền phân loại mạch in tự động kết hợp với máy kiểm tra lỗi giúp phân loại chính xác mạch in lỗi và mạch in đạt chuẩn với tỷ lệ thành công trên 95%, giảm thiểu sai sót so với phương pháp thủ công.
2. Tốc độ vận hành băng chuyền ổn định ở 4500 vòng/phút: Động cơ AC servo MSMD 04 2 P 1 A vận hành băng chuyền với tốc độ tối đa 4500 vòng/phút, đáp ứng yêu cầu tăng năng suất sản xuất mà vẫn đảm bảo độ chính xác vị trí nhờ tín hiệu hồi tiếp từ encoder tuyệt đối.
3. Độ chính xác vị trí băng chuyền đạt ±0.1 mm: Sử dụng cảm biến quang điện BS5-K2M và động cơ bước 5 pha AH8K với driver KR-5MC giúp điều khiển vị trí băng chuyền chính xác đến ±0.1 mm, đảm bảo mạch in được vận chuyển đúng vị trí để kiểm tra và phân loại.
4. Tích hợp giao tiếp RS232/RS485 ổn định với tỷ lệ lỗi truyền dữ liệu dưới 0.5%: Giao thức truyền thông nối tiếp RS232 và RS485 được sử dụng để kết nối PLC với màn hình điều khiển và các thiết bị ngoại vi, đảm bảo truyền dữ liệu ổn định với tỷ lệ lỗi rất thấp, hỗ trợ vận hành liên tục.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính giúp hệ thống đạt hiệu quả cao là việc lựa chọn thiết bị điều khiển và cảm biến phù hợp với yêu cầu kỹ thuật của dây chuyền sản xuất mạch in. PLC Panasonic FP0R với khả năng xử lý nhanh và bộ nhớ lớn cho phép lập trình các thuật toán điều khiển phức tạp, đồng thời hỗ trợ nhiều điểm vào ra và giao tiếp đa dạng. Động cơ AC servo và động cơ bước được thiết kế đặc biệt để đáp ứng yêu cầu về tốc độ và độ chính xác cao, giúp băng chuyền vận hành linh hoạt trong cả hai chế độ tự động và bằng tay.

So sánh với các nghiên cứu trong ngành sản xuất tự động hóa, kết quả này tương đồng với các hệ thống băng chuyền phân loại mạch in hiện đại trên thế giới, đồng thời phù hợp với điều kiện kỹ thuật và kinh tế của các cơ sở sản xuất trong nước. Việc tích hợp cảm biến quang điện và giao tiếp truyền thông nối tiếp giúp giảm thiểu lỗi vận hành và tăng tính ổn định của hệ thống.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ tỷ lệ phân loại chính xác theo thời gian vận hành và bảng so sánh tốc độ vận hành băng chuyền trong các chế độ điều khiển khác nhau, giúp minh họa rõ ràng hiệu quả của hệ thống.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai mở rộng hệ thống băng chuyền tự động tại các cơ sở sản xuất mạch in trong nước: Đề xuất các đơn vị sản xuất đầu tư lắp đặt hệ thống điều khiển băng chuyền phân loại mạch in tự động nhằm nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm trong vòng 12 tháng tới.
2. Nâng cấp phần mềm điều khiển PLC để tích hợp thêm chức năng giám sát từ xa: Phát triển phần mềm điều khiển PLC kết nối với hệ thống mạng để giám sát và điều khiển từ xa, giảm thiểu thời gian bảo trì và tăng tính linh hoạt, dự kiến hoàn thành trong 6 tháng.
3. Đào tạo nhân lực vận hành và bảo trì hệ thống tự động hóa: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu cho kỹ thuật viên về lập trình PLC, vận hành động cơ servo và cảm biến quang điện nhằm đảm bảo vận hành hiệu quả, thời gian đào tạo dự kiến 3 tháng.
4. Tăng cường nghiên cứu phát triển các cảm biến và thiết bị điều khiển mới: Khuyến khích nghiên cứu ứng dụng các loại cảm biến có độ nhạy cao hơn và động cơ servo thế hệ mới để nâng cao độ chính xác và tốc độ vận hành băng chuyền trong tương lai.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các kỹ sư và chuyên gia tự động hóa trong ngành sản xuất điện tử: Luận văn cung cấp kiến thức chuyên sâu về thiết kế và điều khiển băng chuyền phân loại mạch in, giúp họ áp dụng vào thực tế sản xuất.
2. Các nhà quản lý và lãnh đạo doanh nghiệp sản xuất mạch in: Tham khảo để hiểu rõ lợi ích và hiệu quả của việc đầu tư hệ thống tự động hóa, từ đó đưa ra quyết định chiến lược phù hợp.
3. Sinh viên và nghiên cứu sinh ngành Cơ khí kỹ thuật, Tự động hóa: Tài liệu tham khảo quý giá về ứng dụng PLC, động cơ servo, động cơ bước và cảm biến trong dây chuyền sản xuất thực tế.
4. Các nhà phát triển phần mềm điều khiển công nghiệp: Học hỏi về lập trình PLC, giao tiếp truyền thông RS232/RS485 và thiết kế giao diện người-máy (HMI) trong môi trường công nghiệp.

Câu hỏi thường gặp

1. PLC là gì và tại sao chọn PLC Panasonic FP0R?
   PLC (Programmable Logic Controller) là bộ điều khiển logic lập trình dùng trong tự động hóa công nghiệp. Panasonic FP0R được chọn vì có cấu hình nhỏ gọn, khả năng xử lý nhanh, bộ nhớ lớn và hỗ trợ nhiều điểm vào ra, phù hợp với yêu cầu điều khiển băng chuyền phân loại mạch in.

2. Động cơ AC servo và động cơ bước khác nhau như thế nào?
   Động cơ AC servo điều khiển vị trí và tốc độ liên tục với độ chính xác cao, thích hợp cho các ứng dụng cần đáp ứng nhanh. Động cơ bước quay theo từng bước rời rạc, có độ chính xác vị trí cao nhưng tốc độ thấp hơn, phù hợp cho các vị trí cố định.

3. Giao tiếp RS232 và RS485 có ưu điểm gì trong hệ thống?
   RS232 đơn giản, dễ sử dụng cho kết nối điểm-điểm với khoảng cách tối đa 15m. RS485 hỗ trợ kết nối đa điểm, khoảng cách xa hơn và khả năng chống nhiễu tốt, phù hợp cho môi trường công nghiệp nhiều thiết bị.

4. Cảm biến quang điện có vai trò gì trong băng chuyền?
   Cảm biến quang điện cung cấp tín hiệu vị trí và kích thước mạch in trên băng chuyền, giúp PLC nhận biết chính xác trạng thái vận hành và điều khiển động cơ để vận chuyển mạch in đúng vị trí.

5. Làm thế nào để đảm bảo độ chính xác vận hành của băng chuyền?
   Độ chính xác được đảm bảo nhờ sử dụng động cơ servo có encoder hồi tiếp vị trí, động cơ bước điều khiển vị trí chính xác, kết hợp với cảm biến quang điện và lập trình điều khiển PLC chính xác theo thuật toán đã thiết kế.

Kết luận

• Nghiên cứu đã xây dựng thành công mô hình băng chuyền phân loại mạch in tự động với hiệu quả phân loại trên 95%.
• Lựa chọn và ứng dụng PLC Panasonic FP0R, động cơ AC servo, động cơ bước và cảm biến quang điện phù hợp với yêu cầu kỹ thuật và kinh tế.
• Hệ thống điều khiển vận hành ổn định với tốc độ băng chuyền tối đa 4500 vòng/phút và độ chính xác vị trí ±0.1 mm.
• Giao tiếp truyền thông RS232/RS485 đảm bảo truyền dữ liệu ổn định, hỗ trợ kết nối linh hoạt với các thiết bị ngoại vi.
• Đề xuất triển khai ứng dụng rộng rãi, nâng cấp phần mềm và đào tạo nhân lực để phát huy tối đa hiệu quả hệ thống.

Next steps: Triển khai thực tế tại các cơ sở sản xuất, phát triển phần mềm giám sát từ xa và nghiên cứu cải tiến thiết bị điều khiển.

Call to action: Các doanh nghiệp và cơ sở nghiên cứu trong ngành điện tử-cơ điện tử nên cân nhắc áp dụng hệ thống băng chuyền phân loại mạch in tự động để nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ  KHUẤT ĐƢ́C DƢƠNG NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN BĂNG CHUYỀN PHÂN LOẠI MẠCH IN TRONG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT MẠCH IN ĐIỆN TỬ LUẬN VĂN THẠC SĨ CƠ HỌC KỸ THUẬT Hà Nội - 2015 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ   KHUẤT ĐƢ́C DƢƠNG NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN BĂNG CHUYỀN PHÂN LOẠI MẠCH IN TRONG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT MẠCH IN ĐIỆN TỬ NGÀNH: CƠ HỌC KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: CƠ HỌC KỸ THUẬT MÃ SỐ: 60.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ CƠ HỌC KỸ THUẬT Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS Pha ̣m Ma ̣nh Thắ ng Hà Nội - 2015 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] MỤC LỤC MỞ ĐẦU. XÂY DỰNG MÔ HÌNH DÂY CHUYỀN PHÂN LOẠI MẠCH IN VÀ LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN .1 Xây dựng mô hình dây chuyền phân loại mạch in .1 Mô hiǹ h dây chuyề n .2 Các chức năng chính .2 Nguyên lý hoa ̣t đô ̣ng của băng chuyề n.3 Mục tiêu về kỹ thuật của hệ thống .4 Cấ u hin ̀ h chung bô ̣ điề u khiể n PLC.1 Cấu trúc của PLC (Programmable Logic Controller - gọi tắt là PLC): .2 Hoạt động của PLC .3 Các bit đầu vào trong PLC và các tín hiệu điện bên ngoài .4 Các bit đầu ra trong PLC và các thiết bị điện bên ngoài .5 Các địa chỉ bộ nhớ trong CP1L/1H .5 Màn hình cảm ứng Graphic Panel SBD0 và giao thức truyền thông. Đặc điểm: GP 2480 SBD0 .2 Kích thƣớc. Thông số kỹ thuật .4 Mô tả các phần .5 Giới thiệu giao thức truyền thông nối tiếp.6 Chuẩn giao tiếp RS232 .7 Chuẩn giao tiếp RS485 .6 Động cơ AC servo .2 Nguyên lý hoạt động .3 Các đặc tính của động cơ servo .2 Nguyên lý hoạt động .8 Cảm biến quang điê ̣n .2 Thông số kỹ thuâ ̣t .3 Sơ đồ ngõ ra điề u khiể n.

24 CHƢƠNG 2: CẤU TRÚC PHẦN CỨNG CỦA HỆ THỐNG.1 Giới thiệu về băng truyền. 26 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.2 Sơ đồ khối phần cứng hệ thống dây chuyền phân loại mạch in .3 Nguyên tác hoạt động .4 Các thành phần trong hệ thống dây chuyền phân loại mạch in. PLC Panasonic FP0R .2 Driver và động cơ AC servo .3 Driver và động cơ bƣớc .4 Màn hình điều khiển .7 Sơ đồ kết nối phần cứng. 37 CHƢƠNG 3: PHẦN MỀM VÀ CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN HÊ ̣ THỐNG.1 Điều khiển động cơ bƣớc .2 Một số hàm điều khiển .2 Điều khiển động cơ servo .2 Các hàm sử dụng trong chƣơng trình .3 Đầu vào ra PLC FP0R .1 Đầu vào của PLC .4 Lập trình màn hình cảm ứng Graphic Panel SBD0 .1 Giới thiệu phần mềm lập trình GP Editor 4.4 Chƣơng trình điều khiển .5 Lƣu đồ giải thuật điều khiển hệ thống.

59 CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ ĐA ̣T ĐƢỢC. 60 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Danh mục hình vẽ Hình 1.1 Mô hình dây chuyề n .2 Nguyên lý ghép kết hợp sản suất .3 Nguyên lý kiể m tra lỗi ma ̣ch in .4 Sơ đồ cấu trúc cơ bản của một bộ PLC .5 Lƣu đồ thƣ̣c hiê ̣n trong PLC .6 Các bít đầu vào .7 Các bit đầu ra và thiết bị điện bên ngoài .8 Ký hiệu địa chỉ dạng Bit .9 Kích thƣớc Graphic Panel SBD0.10 Mô tả các phần của Graphic Panel SBD0 .11 Cổng giao tiếp RS 232 .12 Sơ đồ chân cable tín hiệu RS232 .13 Hình ảnh của động cơ AC servo đƣợc bán trên thị trƣờng .14 Stator của động cơ servo.15 Encoder tuyệt đối .16 Encoder loại số gia .17 Nguyên lý hoạt động của động cơ servo .18 Cấu tạo động cơ bƣớc.19 Điều khiển động cơ bƣớc bằng xung .20 Sơ đồ điề u khiể n ngõ ra .22 Chế đô ̣ hoa ̣t đô ̣ng .1 Nguyên lý ghép dòng mạch in.2 Nguyên lý kiểm tra lỗi mạch in .3 Sơ đồ điều khiển của băng chuyền .4 Chế độ điều khiển bằng tay .6 Lƣu đồ giải thuật điều khiển .7 PLC FP0R – C32 CT .8 Động cơ và driver servo sử dụng trong băng chuyền .9 Động cơ bƣớc 5 pha AH8K .10 Driver động cơ bƣớc ngũ giác KR-5MC .11 Màn hình điều khiển GP-2480 .12 Cảm biến quang sử dụng trong băng chuyền .14 Sơ đồ lắp đặt khối nguồn. 37 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.17 Rơ-le cách ly .18 Sơ đồ kết nối driver secvo .19 Servo CN X5 - PLC. Error! Bookmark not defined.21 Kết nối step driver KR – 5MC .22 Kế t nố i PLC .2 Hàm đếm tốc độ cao F166 .3 Hàm phát xung .4 Hàm phát xung PWM F170 .5 Biểu đồ thời gian hàm Timer .6 Ví dụ về hàm Timer .7 Sơ đồ điều khiển của băng chuyền .8 Code điều khiển .9 Khởi tạo Project .10 Thiết lập loại PLC .11 Thiết lập các tham số cơ bản .12 Màn hình khởi động GP Editor .13 Kết nối GP với máy tính .14 Khai báo cổng truyền thông nối tiếp .15 Khai báo tốc độ truyền và dữ liệu bit .16 Quá trình truyền tải dữ liệu .17 Màn hình GP sau khi đã nạp code .1 Sơ đồ tổ ng thể ma ̣ch điề u khiể n .2 Driver đô ̣ng cơ Servo và driver động cơ bƣớc .3 Thiế t bi ̣băng chuyề n.

62 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Danh mục bảng biểu Bảng 2.1 Đặc điểm kỹ thuật của Graphic Panel SBD0 .2 Thông số kỹ thuật của Graphic Panel SBD0 .3 Chức năng các chân cổng COM 9 .4 Các thông số của RS485 .1 Tham số của hàm Timer.2 Các hàm sử dụng trong chƣơng trình. 48 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] DANH MỤC KÝ HIỆU – VIẾT TẮT Ký hiệu Ý nghĩa PLC Bộ điều khiển logic lập trình – Programable logic controller PCB Mạch in – Printed Circuit Board GP Graphic Panel LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] LỜI CẢM ƠN Trƣớc tiên, em xin gửi lời tri ân sâu sắc nhất tới thầy giáo hƣớng dẫn PGS. Phạm Mạnh Thắng, thầy đã không quản khó khăn vất vả, tận tình chỉ bảo, giúp đỡ em hoàn thành luận văn này. Em cũng gửi lời cảm ơn sâu sắc tới các thầy cô trong bộ môn đã hết sức nhiệt tình hƣớng dẫn và giúp đỡ em trong quá trình làm luận văn.

Em xin chân thành cảm ơn sự quan tâm của nhà trƣờng và các thầy cô trong khoa Cơ học kỹ thuật và Tự động hóa đã tận tình dìu dắt, tạo điều kiện tốt nhất cho chúng em trong suốt thời gian học tập tại trƣờng. Sau cùng, em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình và bạn bè đã luôn ủng hộ, động viên giúp em hoàn thành luận văn tốt nghiệp. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 14 tháng 05 năm 2014 Sinh viên Khuất Đức Dƣơng LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] LỜI CAM ĐOAN Luâ ̣n văn tốt nghiệp là kết quả, kiến thức mà em đã thu nhận đƣợc trong quá trình rèn luyện, học tập tại trƣờng. Em xin cam đoan luâ ̣n văn đƣợc hoàn thành bằng quá trình học tập, nghiên cứu, tích lũy và nỗ lực của bản thân em.

Trong luâ ̣n văn này em có sử dụng một số tài liệu, datasheet và một số trang web đều đƣợc đƣa ra ở phần Tài liệu tham khảo. Hà Nội, ngày 15 tháng 03 năm 2015 Sinh viên Khuấ t Đƣ́c Dƣơng LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] MỞ ĐẦU Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài: Những năm gần đây cùng sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế nƣớc ta đã đặt ra một vấn đề thời sự và cấp bách. Đó là việc nghiên cứu, chế tạo các sản phẩm điện tử-cơ điện tử mang thƣơng hiệu Việt Nam nhằm từng bƣớc thay thế các sản phẩm nhập ngoại. Trong quá trình thiết kế và phát triển các sản phẩm điện tử-cơ điện tử, các cơ sở nghiên cứu đang phải đối mặt với nhiều khó khăn và một trong số đó là việc sản xuất mạch in cho các sản phẩm thử nghiệm.

Lý do chính là các sản phẩm thử nghiệm chỉ mang tính chất đơn chiếc và thƣờng phải thay đổi trong thiết kế trong khi yêu cầu về chất lƣợng mạch in vẫn phải đƣợc đảm bảo. Với dây chuyền sản xuất mạch in quy mô phòng thí nghiệm, những yêu cầu đặt ra cho sản phẩm thử nghiệm sẽ hoàn toàn đƣợc đáp ứng. Không những thế, với chi phí đầu tƣ ban đầu không lớn, việc ứng dụng dây chuyền sản xuất mạch in trong thực tế và phát triển các sản phẩm điện tử-cơ điện tử Việt Nam là một giải pháp đúng cho các cơ sở nghiên cứu, các phòng thí nghiệm, hay các đơn vị sản suất mạch in trong nƣớc. Suất phát từ những yêu cầu thực tế nhƣ vậy đề tài đặt ra mục tiêu: “NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN BĂNG CHUYỀN PHÂN LOẠI MẠCH IN TRONG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT MẠCH IN ĐIỆN TỬ”.

Nội dung của đề tài, các vấn đề cần giải quyết: Nghiên cứu cấu hình vi xử lý PLC của Panasonic và lựa chọn các modul thích hợp ứng dụng trong đề tài. Nghiên cứu đặc tính kỹ thuật các loại động cơ Servo, động cơ bƣớc nhằm ứng dụng trong đề tài. Thiết kế chế tạo phần cứng của thiết bị. Xây dựng phần mềm điều khiển cho PLC, Servo driver và modul truyền thông với các thiết bị ngoại vi khác.

Lắp ráp thiết bị và vận hành thiết bị theo đúng yêu cầu đặt ra. LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 2 CHƢƠNG 1. XÂY DỰNG MÔ HÌNH DÂY CHUYỀN PHÂN LOẠI MẠCH IN VÀ LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN 1.1 Xây dựng mô hình dây chuyền phân loại mạch in Những năm gần đây cùng sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế nƣớc ta đã đặt ra một vấn đề thời sự và cấp bách. Đó là việc nghiên cứu, chế tạo các sản phẩm điện tử-cơ điện tử mang thƣơng hiệu Việt Nam nhằm từng bƣớc thay thế các sản phẩm nhập ngoại và đặc biệt các sản phẩm côn g nghê ̣ cao , sản phẩm thông minh , tƣ̣ đô ̣ng hóa đang là một nhu cầu b ức thiết.

Tuy nhiên để sản x uấ t đƣơ ̣c nhƣ̃ng sản phẩ m nhƣ vâ ̣y ngành công nghê ̣ chế ta ̣o ma ̣ch in cũng song song phát triể n để đáp ƣ́ng nhu cầ u sản xuấ t các thiế t bị máy móc thông minh. Tƣ̀ nhu cầ u đó em xâ y dƣ̣ng mô hin ̀ h dây chuyền phân loa ̣i ma ̣ch in nhằ m góp phầ n tăng năng suấ t lao đô ̣ng và ta ̣o ra quy trình kín trong sản xuấ t ma ̣ch in PCB.