Luận Văn Hệ thống mps500

LỜI MỞ ĐẦU
Đề tài ‘Tự Động Hoá Sản Xuất Bằng PLC s7-300’ được thực hiện trên hệ thống MPS 500 do Festo sản xuất. Hệ thống MPS 500 là một hệ thống dây chuyền tự động sản xuất được thực tế hoá đưa vào học tập nghiên cứu và giảng dạy về tự động hóa, cơ điện tử và công nghệ cao thiết kế phù hợp với nhiều cấp độ đào tạo khác nhau: Đại học, Cao đẳng hoặc Dạy nghề .
Thông qua hệ thống này chúng ta sẽ được tìm hiểu về cách lập trình cho các cơ cấu hoạt động chính xác từ việc cấp phôi - kiểm tra – dán nhãn – gia công đến sản phẩm hoàn chỉnh. Tất cả những công đoạn này điều được gia công bởi công nghệ tự động hoá mà giải thuật và chương trình do người lập trình tự quy định. Hệ thống truyền tải dự liệu được truyền tải bởi mạng AS_I và mạng enthernet theo tiêu chuẩn công nghiệp mà trung tâm điều khiển là bộ điều khiển lập trình bằng PLC S7-300. Hệ thống được tích hợp sẵn các module chuyên dụng, được lắp đặt sẵn nên người lập trình chỉ cần khai báo và lập trình, tiết kiệm được thời gian và công sức. Tuy nhiên hệ thống vẫn còn nhiều lỗi trong quá trình hoạt động. Do hoạt động trong nhiều giờ làm sai số các động cơ hay tốc độ camera sử lý không đáp ứng được nhu cầu sử lý, tốc độ truyền không đồng bộ với màn hình giám sát. Đặc biệt thường sảy ra sử cố lỗi đối với trạm robot và các cơ cấu cảm biến vẫn còn thiếu nên khay hàng không thể mang bốn sản phẩm cùng 1 lúc.
Trong đề tài này em xin trình bày về lập trình cho hệ thống sản xuất tự động cũng như các cách thức hoạt động của cảm biến và hướng dẫn cách khai báo mạng truyền thông cho hệ thống. Trong việc lập trình, hệ thống này được lập trình theo dây chuyền nên một khi xảy ra sử cố lỗi ở 1 trạm thì trạm tiếp theo sẽ bị ngừng hoạt động đây là việc hạn chế .Trong quá trình thực hiện đề tài đã phát sinh nhiều vấn đề cần thực hiện và đề tài có thể nối mạng internet giám sát và điều khiển từ xa, truy cập qua mạng internet để tối ưu hệ thống hơn.
Mặc dù đã cố gắng thực hiện đề tài. Tuy nhiên do thời gian có hạn và do sự hạn chế nhất định trong kiến thức, cũng như kinh nghiệm nên chắc chắn sự sai sót nhỏ là không tránh khỏi rất mong được thông cảm. Hy vọng được sự đóng góp của quý thầy cô và bạn đọc để đề tài được hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn!

LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình thực hiện đề tài em xin chân thành cảm ơn thầy HÀ CHÍ KIÊN người đã tận tình hướng dẫn, hết lời động viên em trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Những định hướng và giúp đỡ nhiệt tình cùng với sự chỉ bảo tận tình của thầy trong quá trình thực hiện đề tài giúp em kịp thời khắc phục những sai lầm cơ bản và phát triển đề tài theo hướng đúng đắn, hiểu rõ hơn công việc của mình cần thực hiện. Điều này đối với em là rất quan trọng và đó cũng là niềm tin cho em tiếp tục thực hiện đề tài đi đến kết quả hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn thầy!
Cũng trong quá trình thực hiện đề tài. em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô khoa điện đã truyền đạt cho em ý tưởng để đề tài sớm hoàn thiện hơn. Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn đến ban lãnh đạo khoa đã ưu ái cho em được được hiện đề tài trên mô hình của nhà trường, đây là cơ hội cho em được kiểm nghiệm kiến thức đã học vào lập trình ứng dụng. Em xin chân thành cảm ơn!
Cuối cùng em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình và bạn bè đã động viên em thực hiện, hoàn thành đề tài này. Em xin chân thành cảm ơn!
MỤC LỤC
Trang
A. NỘI DUNG 1
PHẦN I: TRẠM DISTRIBUTION – TESTING
CHƯƠNG 1: TRẠM DISTRIBUTOIN 2
1.1. CẤU TRÚC PHẦN CỨNG 2
1.1.2. Các Thành Phần Cơ Khí Của Trạm . 3
1.1.2.1. Module ổ chứa dạng ống xếp 3
1.1.2.2. Module vận chuyển 4
1.1.3. Hiệu Chỉnh Cảm Biến 5
1.1.3.1. Cảm biến tiệm cận (Xylanh đẩy của Môđun ổ chứa chi tiết phối) 5
1.1.3.2. Cảm biến chùm đi qua (ổ chứa ống xếp, mức điền đầy). 6
1.1.3.3. Công tắc MICRO ( Bộ chuyển, Dẫn động lắc ). 7
1.1.3.4. Công tắc chân không ( Bộ vận chuyển, Giác Hút Chân Không ) 8
1.1.3.4. Hiệu chỉnh van tiết lưu một chiều:. 9
1.1.4. Các I/O Trong Trạm . 9
1.2. LẬP TRÌNH ỨNG DỤNG CHO TRẠM DISTRUBUTION 11
1.2.1. Sơ Đồ Giải Thuật. 11
1.2.2. Lỗi Trong Lập Trình 12
CHƯƠNG 2: TRẠM TESTING 13
2.1. CẤU TRÚC PHẦN CỨNG 13
2.1.2. Các Thành Phần Cơ Khí Của Trạm . 14
2.1.2.1. Môđun nhận dạng. 14
2.2.1.2. Môđun nâng hạ. 15
2.2.1.3. Môđun đo lường. 15
2.2.1.4. Môđun Máng Trượt Có Đệm Hơi 16
2.2.1.5. Cảm biến tiệm cận điện dung (ghi nhận, phát hiện chi tiết phôi) 16
2.2.1.6. Cảm biến khuếch tán (Ghi nhận, xác định màu sắc). 18
2.2.1.7. Cảm biến phản xạ gương (nâng hạ, vùng làm việc). 19
2.2.1.8. Cảm biến đo dịch chuyển thẳng với bộ so sánh (đo lường, đo chiều cao chi tiết phôi). 21
2.2.2. Các I/O Trong Trạm TESTING 23
2.3. LẬP TRÌNH ỨNG DỤNG CHO TRẠM TESTING 24
2.3.1. Sơ Đồ Giải Thuật. 24
2.3.2. Lỗi Trong Lập Trình 25
PHẦN II: TRẠM PROCESSING – HANDLING
CHƯƠNG 1: TRẠM PROCESSING 26
1.1. CẤU TRÚC PHẦN CỨNG 26
1.1.2. Các Thành Phần Cơ Khí Của Trạm . 27
1.1.2.1. Module bàn quay phân độ 27
1.1.2.2. Module kiểm tra. 28
1.1.3. Hiệu Chỉnh Cảm Biến 29
1.1.3.1. Cảm biến tiệm cận điện dung – bàn quay phân độ phát hiện chi tiết phôi 29
1.1.3.2. Cảm biến tiệm cận tự cảm - Bàn quay phân độ định vị trí 30
1.1.3.3. Công tắc Micro - Khoan, trục dẫn động thẳng. 31
1.1.4. Các I/O Trong Trạm . 32
1.2. LẬP TRÌNH ỨNG DỤNG CHO TRẠM PROCESSING 34
1.2.1. Sơ Đồ Giải Thuật. 34
1.2.2. Lỗi Trong Lập Trình 35
CHƯƠNG 2: TRẠM PROCESSING - HANDLING 36
2.1. LẬP TRÌNH ỨNG DỤNG CHO TRẠM HANDLING 36
2.1.1. Các I/O Trong Trạm . 37
1.2.2. Sơ Đồ Giải Thuật. 38
1.2.3. Các Lỗi Thường Gặp Trong Lập Trình 40
Phần III: TRẠM ROBOT MITSUBISHI RV-2AJ
CHƯƠNG 1: CẤU TRÚC PHẦN CỨNG ROBOT MITSUBISHI RV-2AJ. 41
1. TỔNG QUAN VỀ ROBOT MITSUBISHI RV-2AJ:. 41
1.1. PHẦN CỨNG CỦA ROBOT MITSUBISHI RV-2AJ. 41
1.1.1. Cánh tay ROBOT MITSUBISHI RV-2AJ. 41
1.1.2. Cấu Trúc Của Robot RV – 2AJ. 44
1.1.3. Cấu Trúc Bên Trong Của Các Trục. 47
1.1.4. Các Ngõ Vào/Ra Trên Cánh Tay Máy. 49
1.2. CÁC THÀNH PHẦN CỦA TAY MÁY. 51
1.2.1. Tay Máy:. 51
1.2.2. Bộ Van Solenoid 52
1.2.3. Cáp Đầu Vào 54
1.2.4. Ống Xoắn 54
1.3. Bộ Tay Gắp Điều Khiển Bằng Khí Nén 55
CHƯƠNG 2: BỘ ĐIỀU KHIỂN KHIỂN ROBOT MITSUBISHI RV-2AJ VÀ PHƯƠNG PHÁP LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN BẰNG TAY. 58
2. TÌM TOẠ ĐỘ VÀ DẠY TOẠ ĐỘ CHO ROBOT MITSUBISHI RV-2AJ. 58
2.1. GIỚI THIỆU THIẾT BỊ 58
2.1.1. Giới Thiệu Bộ Điều Khiển 58
2.1.2. Các Chức Năng Trên CPU Model CR1-571:. 61
2.1.3. Teaching BOX R28TB 64
2.2. ĐẶT LẠI TỌA ĐỘ GÓC 67
2.2.1. Nhập Lại Toạ Độ Gốc. 70
2.2.2. Xác Định Tọa Độ Vị Trí Cánh Tay Robot. 71
2.2.2.1. Dạy Vị Trí Cho Robot. 71
a. Di Chuyển Theo Toạ Độ Khớp_JOINT. 72
b. Di Chuyển Theo Toạ Độ Tuyệt Đối_XYZ. 74
2.3. CÁC VỊ TRÍ TOẠ ĐỘ ĐÃ THIẾT LẬP:. 78
CHƯƠNG 3: NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH ROBOT MELFA –BASIC 4 82
3.1. NHÓM LỆNH VỀ CHƯƠNG TRÌNH 82
3.2. NHÓM LỆNH ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ VÀ CHUYỂN ĐỘNG 88
3.3. NHÓM LỆNH ĐIỀU KHIỂN GRIPPER 93
3.4. NHÓM LỆNH ĐIỀU KHIỂN NGÕ VÀO/RA (IN/OUT). 94
CHƯƠNG 4: LẬP TRÌNH COSIMIR ROBOT MITSUBISHI RV-2AJ. 95
4.1. GIỚI THIỆU 95
4.2. HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG CƠ BẢN 96
4.2.1. Hướng Dẫn Trên Phần Mềm . 96
4.2.2.Giao Diện Các Cửa Sổ Trong Chương Trình:. 98
4.2.2.1. JOINT Coordinates. 100
4.2.2.2. World Coordinates. 101
4.2.2.3. Teach-In 101
4.2.2.4. Inputs/Outputs. 102
4.2.2.5. Controller Selection 102
4.2.3. Minh Hoạ Tạo Một Mẫu Mô Hình WORKCELL. 103
4.3. KẾT NỐI MÁY TÍNH VỚI BỘ ĐIỀU KHIỂN ROBOT. 110
4.3.1. Thiết Lập Chế Độ Giao Tiếp Với Máy Tính 110
4.3.2. Lập Trình Ứng Dụng Với ROBOT MITSUBISHI RV-2AJ. 115
4.3.2.1. Các I/O Trên Trạm . 115
4.3.2.2. Các I/O Trên Bảng Điều Khiển:. 116
4.3.2.3. Các I/O Truyền Thông:. 116
4.3.2.4. Sơ Đồ Giải Thuật Chương Trình:. 117
4.3.2.5. Lỗi trong lập trình 120
PHẦN IV: TRẠM ASRS
CHƯƠNG 1: CẤU TRÚC PHẦN CỨNG TRẠM ASRS. 121
1.1. CẤU TRÚC PHẦN CỨNG 121
1.1.1. Các I/O Của Trạm . 121
1.1.1.1. Các I/O trên trạm . 121
1.1.1.2. I/O trên bản điều khiển 124
1.1.1.3. I/O truyền thông. 124
1.1.1.4. Cách xác định các vị trí home trạm ASRS. 125
1.1.2. Encoder. 126
1.1.2.1. Vị trí và chức năng. 126
1.1.2.2. Phương pháp xác định vị trí bằng tổng số xung. 127
1.1.2.3. Phương pháp xác định vị trí bằng phần mềm. 128
a. Các phím điều khiển bằng tay:. 130
b. Các vị trí đã thiết lập. 131
1.1.3. Động Cơ Servo 132
1.1.3.1. Động cơ servo trong trạm ASRS của FESTO 132
CHƯƠNG 2: LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN ỨNG DỤNG TRẠM ASRS. 133
2.1. HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG COUNTER ĐẾM XUNG TỐC ĐỘ CAO:. 133
2.1.1. Hàm Đọc Xung Tốc Độ Cao (HSC):. 137
2.1.2 Hướng Dẫn Khai Báo Cấu Hình ENTHERNET. 139
2.2. SƠ ĐỒ GIẢI THUẬT. 143
2.2.1. Sơ Đồ Giải Thuật Gắp Hàng Vào Kho 143
2.2.2. Sơ Đồ Giải Thuật Gắp Hàng Trả Về Khay. 144
2.2.3. Các Sự Cố Lỗi Và Khắc Phục Lỗi Trong Lập Trình 146
2.3. CÁCH VẬN HÀNH TRẠM ASRS. 147
PHẦN V: TRẠM HANDLING – SORTING
CHƯƠNG 1: TRẠM HANDLING 148
1.1. CẤU TRÚC PHẦN CỨNG 148
1.1.1. Các Thành Phần Cơ Khí Của Trạm . 149
1.1.2. Cảm Biến Khuếch Tán (Giá giữ phôi - phát hiện chi tiết phôi) 151
1.1.3. Cảm Biến Khuếch Tán (Tay kẹp - xác minh màu sắc). 152
1.1.4. Cảm Biến Tiệm Cận điện dung – Trên Trục Tịnh Tiến 153
1.1.5. Cảm Biến Tiệm Cận điện dung - Xy Lanh Nâng Hạ. 154
1.1.5. Các I/O Trong Trạm . 155
1.2. LẬP TRÌNH ỨNG DỤNG CHO TRẠM HANDLING 156
1.2.1. Sơ Đồ Giải Thuật. 156
1.2.2. Các Lỗi Thường Gặp Trong Lập Trình 157
CHƯƠNG 2: TRẠM SORTING 158
2.1. CẤU TRÚC PHẦN CỨNG 158
2.1.1. Các Thành Phần Cơ Khí Của Trạm . 158
2.1.2. Các Cảm Biến Khuếch Cảm Xạ. 160
2.1.2.1. cảm biến khuếch tán – dùng phát hiện tất cả các phôi 160
2.1.2.2. Cảm biến khuếch tán cảm xạ màu– phát hiện màu đỏ và kim loại 160
2.1.2.2. Cảm biến tiệm cận điện cảm – phát hiện kim loại 161
2.2. LẬP TRÌNH ỨNG DỤNG CHO TRẠM SORFTING 163
2.2.1. Sơ Đồ Giải Thuật. 163
PHẦN VI: TRẠM CONVEYOR
CHƯƠNG 1: TRẠM CONVEYOR 165
1.1. GIỚI THIỆU CHUNG 165
1.1.1. Cấu Trúc Của Hệ Thống. 166
1.1.1.1. Hệ thống băng tải 166
1.1.1.2. Hệ thống Pittong. 166
1.1.1.3. Động cơ dẫn động băng tải chuyển động. 167
1.1.2. Cơ Cấu Cảm Biến 167
1.1.2.1. Cảm biến quang – xác định phôi hàng trên khay. 168
1.1.2.2. Cảm biến tiệm cận – báo có khay hàng. 168
1.1.2.3. Cảm biến tiệm cận – báo đầy khay hàng. 168
1.1.2.4. Cảm biến tiệm cận – báo tắc khay hàng. 169
1.3. MẠNG AS_I 169
1.3.1.Khái niệm . 169
1.3.2. Đặc Điểm Của Mạng AS_I 170
1.3.3. Các Thành Phần Trong Mạng AS_I 172
1.3.4. Module CP 342-2 173
1.3.5. Hướng Dẫn Khai Báo Địa Chỉ Cho Hệ Thống MPS 500 176
1.4. MẠNG ENTHERNET TRONG HỆ THỐNG MPS500 177
1.4.1 Hướng Dẫn Khai Báo Cấu Hình ENTHERNET. 177
CHƯƠNG 2: MẠNG GIAO TIẾP VÀ LẬP TRÌNH ỨNG DỤNG TRONG HỆ THỐNG MPS 500 182
2.1. MẠNG GIAO TIẾP TRONG HỆ THỐNG MPS 500 182
2.1.1. CONVEYOR STATION 1 - Trạm DISTRIBUTION – TESTING 182
2.1.1.1. Kết nối AS_I 182
2.1.1.2. Khai báo enthernet. 182
2.1.1.3. I/O conveyor station 1 – trạm distribution – testing. 183
2.1.2. CONVEYOR STATION 2 - TRẠM PROCESSING – HANDLING 184
2.1.2.1. Kết nối AS_I 184
2.1.2.2. Khai báo enthernet. 184
2.1.2.3. I/O Conveyor Station 2 – trạm Processing – Handling. 185
2.1.3. CONVEYOR STATION 3 - VISION SYSTEM . 186
2.1.3.1. Kết nối AS_I 186
2.1.3.2. Khai báo enthernet. 187
2.1.3.3. I/O conveyor station 3 - trạm vision system . 187
2.1.4. CONVEYOR STATION 4 - ROBOT ASSEMBLY. 188
2.1.4.1. Kết nối AS_I 188
2.1.4.2. Khai báo enthernet. 189
2.1.4.3. I/O conveyor station 4 - trạm robot assembly. 189
2.1.5. CONVEYOR STATION 5 - ASRS. 190
2.1.5.1. Kết nối AS_I 190
2.1.5.2. Khai báo enthernet. 190
2.1.5.3. I/O conveyor station 5 - trạm ASRS. 191
2.1.6. CONVEYOR STATION 6 – HANDLING – SORFTING 191
2.1.6.1. Kết nối AS_I 191
2.1.6.2. Khai báo enthernet. 192
2.1.6.3. I/O conveyor station 6 - trạm handling – sorfting. 193
2.2. LẬP TRÌNH ỨNG DỤNG CHO TRẠM CONVEYOR 194
2.2.1. Sơ Đồ Giải Thuật tổng quát cả hệ thống. 194
2.2.1.1. Sơ Đồ Giải Thuật trạm 1 – trạm distribution – testing. 196
2.2.1.2. Sơ Đồ Giải Thuật trạm 2 - Processing-handling. 197
2.2.1.3. Sơ Đồ Giải Thuật trạm 3 - trạm vision system . 198
2.2.1.4. Sơ Đồ Giải Thuật trạm 4 – Trạm Robot assembly. 199
2.2.1.5. Sơ Đồ Giải Thuật trạm 5 – trạm ASRS. 200
2.2.1.6. Sơ Đồ Giải Thuật trạm 6 – trạm Handling - Sorting. 201
2.2.1.7. Lỗi trong lập trình 202
B. KẾT LUẬN 203
C. HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 203
PHỤ LỤC 205
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH 2 - ThS Nguyễn Tấn Đời - ThS Tạ Văn Phương – ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật.
[2] Lập trình PLC S7-300 - K.Sư Trần Văn Hiếu - Trường TCN KTCN Hùng Vương.
[3] TECHWARE_MPS_500 – FESTO.
[4] MPS500_MANUAL_VISION_A003 - FESTO.
[5] SIMATIC FUNCTION MODULES FM 351 INSTALLATION AND PARAMETER ASSIGNMENT – SIEMENS – 2007.
[6] SIMATIC HMIWINCC V6.2 SP2 WINCC WEB NAVIGATOR - DOCUMENTATION SYSTEM MANUAL – SIEMENS – 2007.
CÁC TRANG WEB ĐÃ THAM KHẢO
[1] diendandanvoc.com.vn
[2] PLCVietnam.com
[3] Webdien.com
[4] www.festo.com/didactic