Chương 1: Tổng quan Trình bày tổng quan về đề tài, đặt ra mục tiêu, giới hạn và sơ bộ nội dung nghiên cứu Chương 2: Cơ sở lý thuyết Trình bày lý thuyết và kiến thức về PLC nói chung và PLC Q series của hãng Mitsubishi nói riêng, bộ Servo và các phần có trong mô hình. Chương 3: Tính toán thiết kế và thi công mô hình Trình bày tính toán tỷ lệ hộp số điện tử, thiết kế phần điện và cơ của mô hình, lựa chọn thiết bị cho từng phần tương ứng. 2 BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Tử Đức Chương 4: Giải thuật và chương trình điều khiển Trình bày mô tả hệ thống mô hình và giải thuật điều khiển, lưu đồ hệ thống hoạt động, các phần mềm sử dụng. Chương 5: Kết quả - nhận xét - đánh giá Trình bày kết quả của quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài.
Bên cạnh đó trình bày các lỗi đã gặp trong quá trình làm đồ án và hướng giải quyết, cũng như hạn chế của quá trình nghiên cứu để từ đó có những đánh giá và rút ra những bài học kinh nghiệm áp dụng trong tương lai. Từ kết quả đạt được ở trên đưa ra so sánh giữa kết quả đạt được và mục tiêu đưa ra. Chương 6: Kết luận và hướng phát triển Từ kết quả so sánh trên đưa ra được những uu nhược điểm và hướng phát triển của đề tài sau này. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI Đề tài “Ứng dụng Pick&Place 3 trục điều khiển hệ thống lắp ráp linh kiện tự động” của nhóm giới hạn trong phạm vi: − Phạm vi nghiên cứu đề tài chỉ dừng lại ở mức mô hình, do đó các kết quả thu được chỉ đúng trong điều kiện nhất định và 1 vùng không gian tương đối nhỏ.
− Mô hình chỉ hoạt động với kho và mạch được chuẩn bị sẵn ở quá trình khoan đồng thời 2 mạch này phải được giữ cố định. Nếu thay đổi vị trí đặt sẽ dẫn đến việc gắp sai từ đó có thể dẫn đến hư hỏng mô hình. − Quá trình thực hiện đề tài nhóm chỉ trao đổi, làm việc với giáo viên hướng dẫn chưa có cơ hội tiếp xúc với máy lắp ráp linh kiện tự động trong thực tế dẫn đến một vài sai lệch của kết quả nghiên cứu đề tài so với thực tế. − Một số thành phần của lắp ráp tự động như động cơ, hệ thống điều khiển hay bộ khung còn chưa đảm bảo tiêu chuẩn công nghiệp nên số loại linh kiện có thể lắp ráp còn hạn chế và tốc độ thực hiện chưa lớn.
− Với kinh phí nằm ở mức cho phép nên việc cải tiến và nâng cấp một số khuyết điểm ở thời điểm hiện tại vẫn chưa cải thiện được. 3 BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Tử Đức CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÍ THUYÊT 2. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN MÁY LẮP RÁP LINH KIỆN TỰ ĐỘNG Từ những lúc bắt đầu, khái niệm về robot và sự phát triển tự động hóa chưa được công nhận rộng rãi trên thế giới. Bởi vì lúc đó hầu hết tất cả mọi người đều cảm thấy mơ hồ về những khái niệm công nghệ như robot tự động, dây chuyền tự động,.
Ngày nay, hầu hết các dây chuyền lắp ráp đều được tự động hóa, giúp tối ưu hóa hiệu suất sản xuất và giảm thiểu lỗi. Trong các nhà máy sản xuất hiện đại, các dây chuyền lắp ráp này thường hoạt động theo phương pháp sản xuất "khi cần thiết". CÁC YÊU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐÊN CHẤT LƯỢNG MŨI KHOAN Hình 2.1: Lỗ khoan Chất lượng của lỗ khoan phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau, bao gồm: − Tốc độ động cơ: Tốc độ động cơ của máy khoan cần phải được điều chỉnh sao cho phù hợp với vật liệu đang được chế tạo. − Áp lực: Áp lực là yếu tố quan trọng để đảm bảo chất lượng lỗ khoan.
Áp lực quá thấp sẽ làm cho mũi khoan không thể cắt được vật liệu, trong khi áp lực quá cao có thể gây ra hư hỏng trên bề mặt vật liệu. − Độ chính xác của máy: Độ chính xác của máy khoan cũng ảnh hưởng đến chất lượng lỗ khoan. Máy khoan và lắp ráp linh kiện ic chính xác được chế tạo với độ chính xác cao sẽ tạo ra các lỗ khoan chính xác và đồng đều hơn. 4 BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Tử Đức − Kỹ thuật gia công: Kỹ thuật gia công là yếu tố quan trọng nhất trong việc đảm bảo chất lượng lỗ khoan đòi hỏi người vận hành cần phải có kinh nghiệm và kỹ năng.
− Ngoài ra phần cơ khí như việc đặt máy ở vị trí bằng phẳng, cũng như xây dựng phần khung, đế lắp ráp linh kiện cũng phải thật chính xác thì kết quả cuối cùng cho ra mới thật sự chuẩn xác. Các công nghệ lắp ráp hiện nay. Công nghệ nạp linh kiện tự động (Automated Component Placement): là quy trình tự động hóa việc đặt và gắn các linh kiện điện tử lên bo mạch PCB. Cụ thể trong quá trình này, các máy nạp linh kiện tự động được sử dụng để nhận biết, chọn lọc và đặt các linh kiện điện tử như: Vi mạch, vi xử lý, chip bán dẫn,.
lên vị trí cụ thể trên PCB với độ chính xác cao và hạn chế lỗi sai đến mức thấp nhất. Một số ứng dụng của công nghệ nạp linh kiện tự động trong dây chuyền lắp ráp linh kiện điện tử là: − Đảm bảo linh kiện được đặt chính xác trên bản mạch điện tử. − Tự động hóa một số thao tác thủ công, lặp đi lặp lại. − Cải thiện tốc độ của dây chuyền lắp ráp.
Công nghệ gắn kết bề mặt (SMT) là một phương pháp chế tạo bản mạch phổ biến hiện nay, được sử dụng trong các nhà máy, dây chuyền lắp ráp linh kiện điện tử tự động hoặc bán tự động. Cụ thể, SMT sẽ thực hiện gắn linh kiện lên bản mạch in PCB bằng phương pháp hàn chì. Thông thường, doanh nghiệp sẽ sử dụng công nghệ SMT để gắn kết các thiết bị như: diode, điện trở, tụ điện,. Một số ứng dụng của công nghệ gắn kết bề mặt SMT trong dây chuyền lắp ráp linh kiện điện tử là: − Gắn các thành phần nhỏ lên cả hai mặt của bản mạch PCB.
− Cung cấp khả năng tự động hóa trong dây chuyền lắp ráp linh kiện điện tử. Công nghệ hàn xuyên lỗ (THT) là công nghệ giúp gắn xuyên chân các linh kiện điện tử qua lỗ được khoan trước trên bản mạch PCB. Tuy nhiên, hạn chế của THT là đường kính lỗ xuyên lớn, dẫn đến mật độ linh kiện được gắn trên tấm PCB thấp. Ứng dụng của hàn xuyên lỗ THT trong dây chuyền lắp ráp linh kiện điện tử là: 5 BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Tử Đức − Gắn kết các thiết bị, linh kiện có khối lượng và kích thước lớn.
− Ứng dụng trong lĩnh vực điện tử quân sự với độ chính xác cao. − Hoạt động ổn định trong các môi trường làm việc khắc nghiệt, nhiệt độ cao.2: Máy lắp ráp linh kiện điện tử công ty YAMAZEN Nhật Bản Hình 2.3: Máy lắp ráp chip Intel 2. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PLC 2. Tổng quan về PLC Định nghĩa: PLC (Programmable Logic Controller) là thiết bị điều khiển logic khả trình, thuộc loại điều khiển bán dẫn tự động theo chương trình người dùng.
Đây là thiết bị cho phép lập trình để thực hiện các thuật toán điều khiển logic. [13] Nguyên lí hoạt động: CPU điều khiển các hoạt động ở bên trong PLC. Bộ xử lí trung tâm có nhiệm vụ đọc và kiểm tra chương trình được chứa trong bộ nhớ và sau đó sẽ thực hiện thứ tự của từng lệnh ở trong chương trình và đóng hay ngắt các đầu ra.4: Cấu trúc cơ bản của một hệ thống PLC − Bộ xử lý trung tâm: Đây là phần quan trọng nhất của PLC, nơi chương trình điều khiển được thực hiện. Nó xử lý các tín hiệu từ các khối vào và tạo ra các tín hiệu điều khiển cho các khối ra.
− Khối vào (Module input, Analog input): Đây là phần của PLC nhận các tín hiệu đầu vào từ cảm biến, công tắc và các thiết bị ngoại vi khác. − Khối ra (Module output, Analog output): Đây là phần của PLC gửi các tín hiệu điều khiển đến các thiết bị ngoại vi như động cơ, van điều khiển hoặc các thiết bị khác. Đặc điểm của PLC Ưu điểm: − Giảm số lượng dây nối và công suất tiêu thụ. − Khả năng lập trình rộng, ngôn ngữ lập trình dễ học.
− Gọn nhẹ, dễ dàng tích hợp vào các hệ thống. 7 BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Tử Đức − Số lượng tiếp điểm nội trong chương trình không hạn chế. − Thời gian xử lý chương trình nhanh, tăng cao tốc độ sản xuất. − Được thiết kế tương thích với chuẩn công nghiệp, có khả năng kết nối với các thiết bị khác như: máy tính, module mở rộng, … tạo thành mạng công nghiệp hoặc kết nối với Internet dễ dàng.
− Các phần mềm hỗ trợ lập trình, giám sát được thiết kế trực quan, chuyên nghiệp, dễ tiếp cận. − Được thiết kế để làm việc trong môi trường công nghiệp, có khả năng chống nhiễu, chịu ẩm, … − Số lượng Counter, Timer rất lớn, PLC còn hỗ trợ nhiều khối hàm có chức năng chuyên dụng như: phát xung tốc độ cao, bộ đếm tốc độ cao, bộ điều khiển PID, v. [13] Nhược điểm: − Giá thành cao: PLC là thiết bị công nghệ cao, tự động hóa cao, do đó giá trị của nó sẽ cao hơn nhiều so với các loại thiết bị rơ le On/Off thông thường. − Phải có phần mềm lập trình tương ứng từng loại: các loại PLC được hãng thiết kế riêng vì thế chúng sẽ có sự khác biệt trong khâu lập trình hệ thống.
− Đòi hỏi trình độ chuyên môn cao của người lập trình: hầu hết những người sử dụng được PLC phải được đào tạo rất bài bản. Họ cần nắm vững các kiến thức liên quan đến từng loại PLC của từng hãng khác nhau, vì mỗi hãng có thể có cách lập trình, cấu hình và vận hành khác nhau. Vai trò của PLC PLC có vai trò quan trọng trong việc xử lí tín hiệu đầu vào, thực hiện các phép tính logic và đưa ra các tín hiệu đầu ra để điều khiển các thiết bị trong hệ thống tự động. Các vai trò cụ thể của PLC bao gồm: − Thu thập tín hiệu đầu vào: PLC thu thập các tín hiệu đầu vào từ các cảm biến và các thiết bị đầu vào khác trong hệ thống tự động.