Mục đích nghiên cứu của luận văn là ghép nối robot với hệ thống gắp nhả sản phẩm có thể ứng dụng và phát triển trong nhà máy Samsung Display Việt Nam. Xây dựng chương trình điều khiển và truyền thông cho robot. Nghiên cứu cách kiểm tra tình trạng các tay gắp hút trên tay robot để ngăn chặn lỗi phát sinh. Mời các bạn cùng tham khảo!
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
NGUYỄN HỮU ĐẠI NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ TRUYỀN THÔNG CHO ROBOT ABB 1200 NHẰM NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG CHO QUY
TRÌNH SẢN XUẤT MÀN HÌNH ĐIỆN THOẠI
NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ
CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ
MÃ SỐ CHUYÊN NGÀNH: 8520114.01
LUẬN VĂN THẠC SĨ CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS PHẠM MẠNH THẮNG
HÀ NỘI - 2021
Trang 2LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin được cam đoan đề tài luận văn thạc sĩ:” Nghiên cứu xây dựng chương trình điều khiển và truyền thông cho robot ABB 1200 nhằm nâng cao chất lượng cho quy trình sản suất màn hình điện thoại” là một công trình của cá nhân tôi trong thời gian vừa qua và
sự giúp đỡ không nhỏ từ phía Công ty TNHH Samsung Display Việt Nam, dưới sự hướng dẫn nhiệt tình của PGS.TS Phạm Mạnh Thắng Công trình này được tài trợ một phần từ
đề tài Khoa học công nghệ cấp Đại Học Quốc Gia Hà Nội, mã số đề tài: QG.20.80
Hà Nội, ngày 29 tháng 01 năm 2021 Tác giả đề tài
Nguyễn Hữu Đại
Trang 3MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
Danh mục hình ảnh 3
Danh mục bảng biểu 6
Các từ tiếng Anh, viết tắt sử dụng trong luận văn 7
MỞ ĐẦU 8
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 10
1.1 Tổng quan về quy trình sản xuất điện thoại 10
1.2 Tổng quan về robot ABB IRB 1200 10
1.3 Nâng cao chất lượng sản xuất điện thoại khi ứng dụng robot 11
CHƯƠNG 2: CẤU TRÚC PHẦN CỨNG CỦA HỆ THỐNG 14
2.1 Yêu cầu công nghệ của hệ thống 14
2.2 Các trang thiết bị của hệ thống và nguyên lý hoạt động 15
2.2.1 Robot ABB IRB 1200 15
2.2.2 Hệ thống PLC 22
2.2.3 Hệ thống cảm biến và cơ cấu chấp hành 26
2.2.4 Truyền thông giữa PLC và Robot 36
CHƯƠNG 3: PHẦN MỀM 39
3.1 Phần mềm Robot Studio và lập trình robot ABB 39
3.1.1 Giới thiệu về phần mềm RobotStudio 39
3.1.2 Lập trình Robot ABB 41
3.2 Lập trình cho Arduino 48
3.3 Phần mềm GP Pro-EX và thiết kế giao diện 49
3.3.1 Giới thiệu phần mềm GP Pro-EX 4.09 49
3.3.2 Thiết kế giao diện 50
CHƯƠNG 4: TÍCH HỢP HỆ THỐNG HOẠT ĐỘNG 57
4.1 Cài đặt Robot ABB 57
4.1.1 Cấu hình Devide Net 57
Trang 44.1.2 Cài đặt Robot 62
4.2 Hoạt động của hệ thống 65
4.3 Kết quả của luận văn 67
4.4 Kết luận 67
TÀI LIỆU THAM KHẢO 68
PHỤ LỤC 69
Trang 5Danh mục hình ảnh
Hình 1 1 Cấu tạo màn hình Flexible OLED 10
Hình 1 2 Cánh tay robot ABB và bộ điều khiển IRC 5 11
Hình 1 3 Mô hình thiết bị 12
Hình 1 4 Cấu tạo tay gắp 12
Hình 1 5 Tay gắp lỗi gây đâm panel 13
Hình 1 6 Jig Test áp lực nhún tay gắp 13
Hình 1 7 Cách chuyển từ tín hiêu sensor đến tín hiệu Robot 13
Hình 2 1 Yêu cầu công nghệ của hệ thống 14
Hình 2 2 Sơ đồ kết nối thiết bị hệ thống 15
Hình 2 3 Bộ điều khiển IRC5 Hình 2 4 Robot ABB IRB 1200 15
Hình 2 5 Kích thước robot 17
Hình 2 6 Hướng chuyển động của các trục 17
Hình 2 7 Phạm vi làm việc của robot 18
Hình 2 8 Kết nối cho khách hàng 18
Hình 2 9 Bộ điều khiển IRC5 Compact 19
Hình 2 10 Kích thước bộ điều khiển IRC5 Compact 19
Hình 2 11 Chức năng nút bấm, công tắc trên IRC5 Compact 20
Hình 2 12 Các phần kết nối trên mặt trước IRC5 Compact 21
Hình 2 13 Các phần kết nối trên máy tính bộ điều khiển 22
Hình 2 14 Hệ thống PLC 22
Hình 2 15 CPU Q06UDV 23
Hình 2 16 Kết nối PLC với máy tính 24
Hình 2 17 Tìm PLC trong hệ thống 24
Hình 2 18 Số lượng thiết bị có thể kết nối với QJ61BT11 24
Hình 2 19 Kết nối QD77MS4 với động cơ 25
Hình 2 20 Cảm biến lực FSR 402 26
Hình 2 21 Đặc tính kỹ thuật cảm biến FSR 402 26
Hình 2 22 Động cơ servo HG-KR43B - 400W 27
Hình 2 23 Sơ đồ kết nối bộ khuếch đại với servo motor 28
Hình 2 24 Đặc tính momen của động cơ HG-KR43 29
Hình 2 25 Bộ khuếch đại MR-J4W3-444B 29
Hình 2 26 Các phần trên bộ khuếch đại 32
Hình 2 27 Động cơ băng tải 33
Hình 2 28 Các phần của biến tần 34
Hình 2 29 Sơ đồ đấu dây biến tần 34
Trang 6Hình 2 30 Sơ đồ kết nối PLC Robot 36
Hình 2 31 Các chân cắm trên DSQC378B 36
Hình 3 1 Giao diện tab Home 39
Hình 3 2 Modeling tab 39
Hình 3 3 Simulation tab 40
Hình 3 4 Controller tab 40
Hình 3 5 RAPID tab 40
Hình 3 6 Add-Ins tab 40
Hình 3 7 Lưu đồ tổng quát chương trình robot 41
Hình 3 8 Phân vùng làm việc của robot 41
Hình 3 9 Tạo điểm trong Worldzone 42
Hình 3 10 Tạo 2 điểm output cho WorldZone 42
Hình 3 11 Tạo chương trình rZone 43
Hình 3 12 Lưu đồ chương trình đưa robot về gốc 43
Hình 3 13 Lưu đồ thuật toán chương trình lấy hàng 44
Hình 3 14 Mô tả Tray 45
Hình 3 15 Lưu đồ thuật toán chương trình thả hàng 46
Hình 3 16 Lưu đồ thuật toán Arduino 48
Hình 3 17 Màn hình chính Auto 50
Hình 3 18 Cửa số cài đặt chức năng Switch Auto 50
Hình 3 19 Màn hình giao diện In Conveyor 51
Hình 3 20 Màn hình giao diện Transfer 51
Hình 3 21 Giao diện điều khiển phần Out Conveyor 52
Hình 3 22 Giao diện điều khiển phần Robot 52
Hình 3 23 Giao diện phần Vision 52
Hình 3 24 Giao diện điều khiển phần Lift In 53
Hình 3 25 Giao diện điều khiển phần Transfer 53
Hình 3 26 Giao diện điều khiển phần Lift Out 53
Hình 3 27 Trạng thái đầu vào phần In Conveyor 54
Hình 3 28 Trạng thái đầu vào phần Out Conveyor 54
Hình 3 29 Trạng thái đầu vào phần Transfer 55
Hình 3 30 Trạng thái đầu ra phần In Conveyor 55
Hình 3 31 Trạng thái đầu ra phần Out Conveyor 55
Hình 3 32 Hình ảnh Alarm thông báo khi phát sinh lỗi 56
Hình 4 1 Tạo Project mới 57
Trang 7Hình 4 2 Các lựa chọn trong Industrial Networks 57
Hình 4 3 Các lựa chọn trong Motion Events 58
Hình 4 4 Lựa chọn trong Communication 58
Hình 4 5 Cấu hình DevideNet Devide 59
Hình 4 6 Cấu hình StationNo 59
Hình 4 7 Cấu hình Baudrate 60
Hình 4 8 Cấu hình OccStation 60
Hình 4 9 Cấu hình BasicIO 60
Hình 4 10 Cấu hình CCLink 61
Hình 4 11 Thông số Station Information 61
Hình 4 12 Chọn mục Calibration 62
Hình 4 13 Các lựa chọn trong Calibration 62
Hình 4 14 Gốc của trục cần Calibration 62
Hình 4 15 Update Revolution Counters 63
Hình 4 16 Chọn Tooldata 63
Hình 4 17 Đặt tên cho Tool 63
Hình 4 18 Đặt khối lượng cho Tool 64
Hình 4 19 Chọn phương pháp cài đặt Tool 64
Hình 4 20 Chọn wobjdata 64
Hình 4 21 Đặt tên cho wobj 65
Hình 4 22 Chọn phương pháp tạo wobj 65
Hình 4 23 Hình ảnh Alarm Tay gắp lỗi 66
Trang 8Danh mục bảng biểu
Bảng 2 1 Các tiêu chuẩn robot đáp ứng 16
Bảng 2 2 Bảng đặc điểm robot IRB 1200 – 5/0.9 16
Bảng 2 3 Bảng các trục robot 18
Bảng 2 4 Thông số kỹ thuật IRC5 Compact 20
Bảng 2 5 Bảng giải thích ký hiệu trên IRB Compact 20
Bảng 2 6 Bảng giải thích ký hiệu trên hình 2.12 21
Bảng 2 7 Bảng giải thích ký hiệu trên hình 2.13 21
Bảng 2 8 Bảng thông số kỹ thuật bộ nguồn Q61P 23
Bảng 2 9 Bảng thống số kỹ thuật Module QJ61BT11 25
Bảng 2 10 Bảng thông số kỹ thuật Module QD77MS4 25
Bảng 2 11 Bảng tính năng cảm biến FSR 402 27
Bảng 2 12 Bảng các bộ khếch đại kết nối được với HG-KR43 27
Bảng 2 13 Bảng thông số kỹ thuật động cơ HG-KR43 28
Bảng 2 14 Bảng các loại động cơ mà bộ khếch đại MR-J4W3-444B điều khiển được 30
Bảng 2 15 Bảng tính năng của bộ khuếch đại MR-J4W3-444B 30
Bảng 2 16 Bảng thông số kỹ thuật của MR-J4W3-444B 31
Bảng 2 17 Tên các phần trên bộ khuếch đại 32
Bảng 2 18 Bảng thông số kỹ thuật biến tần FR-E720-0.1K 33
Bảng 2 19 Đặc điểm kỹ thuật Arduino Mega 35
Bảng 2 20 Bảng thông số kỹ thuật GP4402 WAW 35
Bảng 2 21 Bảng giải thích ký hiệu trên hình 2.31 36
Bảng 2 22 Bảng tên các chân cổng X8 37
Bảng 2 23 Bảng đầu vào đầu ra giũa tín hiệu PLC và Robot 37
Bảng 2 24 Bảng thông số DevideNet Lean 38
Bảng 2 25 Bảng size vào/ra data 38
Bảng 3 1 Bảng tín hiệu Robot cần cho chương trình lấy hàng 45
Bảng 3 2 Bảng tín hiệu Robot cần cho chương trình thả hàng 47
Bảng 3 3 Bảng các tín hiệu hệ thống Robot 47
Bảng 3 4 Bảng thông số kiểm tra tay gắp 49
Bảng 3 5 Bảng lỗi thiết bị 56
Bảng 4 1 Bảng kết quả kiểm tra tay gắp 66
Trang 9Các từ tiếng Anh, viết tắt sử dụng trong luận văn
Trang 10MỞ ĐẦU
Lý do chọn đề tài
Trong những năm gần đây điện thoại thông minh đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống của con người Với những tính năng và các ứng dụng điện thoại thông minh đem lại, nó đang được sử dụng vô cùng rộng rãi Cùng với đó, là các hãng sản xuất điện thoại đang ngày càng phát triển các dòng điện thoại thông minh hơn, quy mô sản xuất và quy trình sản xuất ngày càng hiện đại hơn
Ở Việt Nam, do các chính sách tốt nên đã thu hút rất nhiều nhà sản xuất điện thoại, một trong số đó có Samsung Display Trong quy trình sản xuất của mình, Samsung Display Việt Nam luôn hướng tới sự tối ưu, tự động hóa Qua đó có thể hạn chế được lỗi sản phẩm, để đến tay khách hàng là những sản phẩm tuyệt vời nhất
Việc sử dụng robot để thay thế con người trong quy trình sản xuất màn hình điện thoại là một điều tất yếu, nó hướng đến sự tối ưu trong sản xuất, nâng cao mức độ tự động hóa cho nhà máy Nhưng hiện nay trong nhà máy, còn nhiều công đoạn còn thủ công, chưa sử dụng robot, chất lượng chưa được nâng cao
Chính vì vậy tôi quyết định lựa chọn đề tài: ” Nghiên cứu xây dựng chương trình điều khiển và truyền thông cho robot ABB 1200 nhằm nâng cao chất lượng cho quy trình sản suất màn hình điện thoại”
Mục đích nghiên cứu
Ghép nối robot với hệ thống gắp nhả sản phẩm có thể ứng dụng và phát triển trong nhà máy Samsung Display Việt Nam Xây dựng chương trình điều khiển và truyền thông cho robot Nghiên cứu cách kiểm tra tình trạng các tay gắp hút trên tay robot để ngăn chặn lỗi phát sinh
Đối tượng nghiên cứu
Phần cứng hệ thống gắp nhả sản phẩm
Robot ABB IRB1200
Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực tế
Nội dung của luận văn
Luận văn bao gồm 4 chương:
Chương 1: Tổng quan
Chương 2: Cấu trúc phần cứng của hệ thống
Chương 3: Phần mềm
Trang 11Chương 4: Tích hợp hệ thống hoạt động
Trong luận văn các kết quả được chọn lọc, phân tích, các phương án đưa ra phù hợp với hệ thống thiết bị thực tế Vì một số lý do bảo mật của công ty nên một số hình ảnh sản phẩm, hệ thống thiết bị thực tế không được trình bày
Luận văn có sử dụng các phần mềm hỗ trợ cho công việc như: RobotStudio, Work2, GP- Pro EX, Arduino, MS Office … để thực hiện đề tài
Trang 12GX-CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về quy trình sản xuất điện thoại
Hiện nay công nghệ sản xuất màn hình điện thoại rất đa dạng, có nhiều công nghệ như LCD, TFT – LCD, Super LCD, OLED(gồm Flexible OLED và Rigid OLED), AMOLED… Trong bài luận văn này tôi xin giới thiệu tổng quan về công nghệ Flexible OLED
OLED (Organic Light Emitting Diode) là một diode phát sáng (LED), trong đó lớp phát ra ánh sáng được làm bằng hợp chất hữu cơ Một màn hình OLED không yêu cầu đèn nền, do đó nó làm giảm điện năng tiêu thụ cũng như hiển thị màu đen tốt hơn và không giống như màn hình LCD Một trong những lợi thế của màn hình OLED là màu sắc sống động, góc nhìn rộng hơn, cải thiện độ sáng và hiệu quả năng lượng tốt hơn
Hình 1 1 Cấu tạo màn hình Flexible OLED
Cover Glass là lớp kính cứng bảo vệ màn hình bên ngoài cùng Circular Polarizer
là lớp phim giúp tăng khả năng nhìn ngoài trời của màn hình Transparent Encapsulation
là lớp phin trong suốt bảo vệ lớp plastic TFT bên dưới Plastic TFT backplane with OLED
là tấm Panel đã được tích hợp các diode phát quang hữu cơ, đây là thành phần cơ bản của màn hình Cuối cùng Heat Sink là lớp ngăn cản nhiệt giữa phần main điện thoại và màn hình Quy trình sản xuất điện thoại cơ bản là quá trình lắp ráp các tấm trên lại với nhau
1.2 Tổng quan về robot ABB IRB 1200
Robot ABB được sử dụng rất nhiều trong lĩnh vực sản xuất công nghiệp, thiết bị tự
động hóa, có thể lập trình điều khiển những trục của robot thông qua bộ điều khiển Robot ABB gồm 2 phần chính là bộ điều khiển và cánh tay robot
Trang 13Hình 1 2 Cánh tay robot ABB và bộ điều khiển IRC 5
Có một số loại robot ABB chính như: Foundry Plus Robots–Small and Medium( Size: IRB 140, IRB 1600, IRB 2400, IRB 4400, IRB 4450S) và Foundry Plus Robots–Large( IRB 6600RF, IRB 6620, IRB 6640, IRB 6660, IRB 6650S, IRB 7600) Loại robot ABB 6 trục như IRB 120, IRB 1200 là loại robot hiện đại của hãng công nghệ ABB thiết kế nhỏ gọn và khả năng sử dụng linh hoạt kết hợp với bộ điều khiển thông mình(Controller) Đây là loại robot được dùng nhiều nhất trong các nhà máy công nghệ sản xuất linh kiến điện tử, hay các vi mạch cần với độ chính xác rất cao
1.3 Nâng cao chất lượng sản xuất điện thoại khi ứng dụng robot
Trong các công đoạn sản màn hình điện thoại, việc di chuyển sản phẩm sau khi hết một công đoạn hầu hết được thực hiện bởi công nhân Việc này có nhiều nhược điểm Thứ nhất, tốn rất nhiều nhân công, làm tăng chi phí nhân công, giảm mức độ tự động hóa trong nhà máy Thứ hai, làm tăng thời gian sản xuất, thao tác của con người với tốc độ hạn chế và và mức độ tập trung trong thời gian dài không tốt nên ảnh hưởng đến thời gian sản xuất Thứ ba, nguy cơ mất an toàn lao động do trong dây chuyền có nhiều thiết bị tự động khác, nên thao tác của công nhân có thể có các nguy cơ mất an toàn như: bị kẹp, bị
va chạm…Và tiềm ẩn nguy cơ gây lỗi sản phẩm: do bề mặt màn hình Flexible OLED rất yếu có thể phát sinh lỗi nếu công nhân thực hiện sai thao tác, hay dùng lực quá mạnh, hay
va chạm màn hình với các thiết bị khác
Với việc áp dụng robot tại các điểm lấy sản phẩm này giúp cắt giảm được sức lao động của con người, giảm thời gian sản xuất, giảm được nguy cơ gây lỗi chất lượng Trong nội dung luận văn này tôi xin trình bày việc áp dụng robot ABB IRB 1200 vào việc gắp hàng vào tray thành phẩm như sau:
Trang 14Hình 1 3 Mô hình thiết bị
Băng tải để cấp panel thành phẩm đến vị trí robot Unit Unloader dùng để cung cấp Tray trống và nhận panel từ robot và out ra công đoạn tiếp theo Robot ABB để gắp hàng từ băng tải thả vào Tray Cảm biến lực dùng để kiểm tra tình trạng tay gắp
Tuy nhiên cũng có vấn đề phát sinh lỗi chất lượng khi ứng dụng robot vào quá trình sản xuất Tay robot được gắn các tay gắp có đường hút chân không để hút panel Cấu tạo tay gắp như sau:
Hình 1 4 Cấu tạo tay gắp
Trong đó đầu tay gắp là nơi nhận nguồn khí chân không Thân tay gắp có lò xo giúp tay gắp có thể nhún đàn hồi Pad hút được làm bằng cao su mềm để không làm ảnh hưởng đến bề mặt panel Vậy trong quá trình sản xuất tay gắp có thể các lỗi liên quan đến kẹt không thể nhún đàn hồi Khi robot gắp panel sẽ gây đâm lên bề mặt panel
Trang 15Hình 1 5 Tay gắp lỗi gây đâm panel
Để phát hiện ra vấn đề này, tránh gây ra lỗi hàng loạt, tôi đưa ra ý tưởng kiểm tra như sau:
Hình 1 6 Jig Test áp lực nhún tay gắp
Sau khi robot gắp được 8 panel, sẽ di chuyển đến Jig Test và down xuống, các sensor lực FSR
Hình 1 7 Cách chuyển từ tín hiêu sensor đến tín hiệu Robot
Panel Đâm
Tay gắp lỗi không nhún
đàn hồi được
FSR 402
FSR 402
FSR 402
FSR 402
Trang 16CHƯƠNG 2: CẤU TRÚC PHẦN CỨNG CỦA HỆ THỐNG 2.1 Yêu cầu công nghệ của hệ thống
Hình 2 1 Yêu cầu công nghệ của hệ thống
Start
Băng tải chuyển panel đến
vị trí Unload( phía cuối)
Robot tiến hành kiểm tra
đủ panel N
Y
Y
Xử lý thiết bị Y
NY
Trang 17Sơ đồ kết nối phần cứng của hệ thống
Hình 2 2 Sơ đồ kết nối thiết bị hệ thống
Các thiết bị đƣợc liên kết với nhau thành 1 hệ thống trong đó PLC đóng vai trò là
một bộ điều khiển trung tâm
2.2 Các trang thiết bị của hệ thống và nguyên lý hoạt động
2.2.1 Robot ABB IRB 1200
Sử dụng robot ABB IRB 1200 5/0.9
Hình 2 3 Bộ điều khiển IRC5 Hình 2 4 Robot ABB IRB 1200
Trang 18Robot đảm bảo các yêu cầu của tiêu chuẩn sau:
Bảng 2 1 Các tiêu chuẩn robot đáp ứng
EN ISO 12100 An toàn của máy móc - Nguyên tắc chung để thiết kế - Đánh giá
rủi ro và giảm thiểu rủi ro
EN ISO 13849-1 An toàn máy móc, các bộ phận liên quan đến an toàn của hệ thống
điều khiển -Phần 1: Nguyên tắc chung khi thiết kế
EN ISO 13850 An toàn máy móc - Dừng khẩn cấp - Nguyên tắc thiết kế
EN ISO 10218-1 Robot cho môi trường công nghiệp - Yêu cầu an toàn -Phần 1
EN ISO 14644-1 Đảm bảo yêu cầu của phòng sạch
EN ISO 13732-1 Công thái học của môi trường nhiệt - Phần 1
EN IEC 61000-6-4 EMC, Phát xạ chung
EN IEC 61000-6-2 EMC, Miễn dịch chung
EN IEC 60974-1 Thiết bị hàn hồ quang - Phần 1: Nguồn điện hàn
EN IEC 60974-10 Thiết bị hàn hồ quang - Phần 10: Yêu cầu EMC
EN IEC 60204-1 An toàn máy móc - Thiết bị điện của máy móc - Phần 1 Yêu cầu
chung IEC 61340-5-1:2010 Bảo vệ các thiết bị điện tử khỏi hiện tượng tĩnh điện
- Yêu câu chung IEC 60529 Mức độ bảo vệ được cung cấp bởi vỏ (mã IP)
EN 614-1 An toàn của máy móc - Nguyên tắc thiết kế tiện dụng - Phần 1:
Thuật ngữ và nguyên tắc chung
EN 574 An toàn của máy móc - Thiết bị điều khiển bằng hai tay - Chức
năng các khía cạnh - Nguyên tắc thiết kế ANSI/RIA R15.06 Yêu cầu an toàn đối với robot công nghiệp và hệ thống robot ANSI/UL 1740 Tiêu chuẩn an toàn cho robot và thiết bị robot
ANSI/ESD
S20.20:2007
Bảo vệ các bộ phận điện và điện tử, các cụm lắp ráp và Thiết bị (Không bao gồm Thiết bị nổ được kích hoạt bằng điện) Các đặc điểm chính
Bảng 2 2 Bảng đặc điểm robot IRB 1200 – 5/0.9
Trang 19Kích thước chân đế 210mm * 210 mm
Giao diện khách hàng Tùy chọn, có thể dùng Flex pedant
Trang 21A: 10 tín hiệu chờ
B: 4 đường khí
C: cổng Ethernet
D: Nút nhả phanh robot
Bộ điều khiển IRC5 Compact
Bộ điều khiển IRC5 Compact chứa các thiết bị điện tử để điều khiển động cơ các trục robot và các thiết bị ngoại vi khác IRC5 Compact có thiết kế theo dạng module và được chia làm 2 loại: module truyền động và module điều khiển
Bộ điều khiển cũng chứa phần mềm hệ thống, RobotWare-OS, bao gồm tất cả các chức năng cơ bản để vận hành và lập trình
Hình 2 9 Bộ điều khiển IRC5 Compact
IRC5 Compact có thể sử dụng cho các dòng robot như sau: IRB 120, IRB 140, IRB 360,IRB 910SC, IRB 1200, IRB 1410, IRB 1600
Kích thước
Hình 2 10 Kích thước bộ điều khiển IRC5 Compact
Trang 22Nút bấm và công tắc trên mặt trước bộ điều khiển
Bảng 2 5 Bảng giải thích ký hiệu trên IRB Compact
B Nút nhấn nhả phanh chỉ dành riêng cho IRB 120
Trang 23Kết nối trên IRC5 Compact
Bảng 2 6 Bảng giải thích ký hiệu trên hình 2.12
B XS.1 Kết nối tín hiệu với Robot
Hình 2 12 Các phần kết nối trên mặt trước IRC5 Compact
Kết nối với phần máy tính trên bộ điều khiển
Bảng 2 7 Bảng giải thích ký hiệu trên hình 2.13
tiếp từ máy tính tới robot X3 LAN1 kết nối với Flex Pedant
X4 LAN2 kết nối với Ethernet khác Có thể kết nối với bộ điều khiển
của thiết bị chấp hành: máy hàn, camera
X5 LAN3 kết nối với Ethernet khác
X6 WAN kết nối với WAN nhà máy Chỉ sử dụng các địa chỉ IP trong
dải sau:
• 192.168.125.0 - 255
Trang 24Hình 2 14 Hệ thống PLC
Trang 25 Bộ nguồn Q61P
Thông số kỹ thuật
Bảng 2 8 Bảng thông số kỹ thuật bộ nguồn Q61P
264VAC)
Công suất biểu kiến tối đa đầu vào 120VA
Trang 26Hình 2 18 Số lượng thiết bị có thể kết nối với QJ61BT11
Trang 27Thông số kỹ thuật
Bảng 2 9 Bảng thống số kỹ thuật Module QJ61BT11
Thanh ghi (RWw): 2048 điểm Thanh ghi (RWr): 2048 điểm
Hình 2 19 Kết nối QD77MS4 với động cơ
Kết nối SSCNET III / H giúp giảm hệ thống dây điện, cho phép kết nối lên đến
100 m giữa các trạm và dễ dàng hỗ trợ cài đặt vị trí tuyệt đối Các điểm giới hạn âm, giới hạn dương, gốc được đấu vào bộ khuếch đại giúp tiết kiệm dây
Bảng 2 10 Bảng thông số kỹ thuật Module QD77MS4
QD77MS4
Phương pháp kết nối với bộ khuếch
đại
SSCNET III / H
Khoảng cách tối đa giữa 2 trạm 100m
Hệ thống điều khiển Điều khiển PTP( điểm đến điểm), điều khiển tốc
Trang 28độ, điều khiển chuyển đổi tốc độ/vị trí, điều khiển chuyển đổi vị trí /tốc độ, điều khiển đồng bộ, điều khiển CAM, điều khiển momen, điều khiển chặt-vừa
2.2.3 Hệ thống cảm biến và cơ cấu chấp hành
Cấu tạo vùng hoạt động gồm 4 lớp: Rear ahesive ( dùng để dán vào bề mặt nền), Conductor( Lớp dẫn điện), Spacer( Khoảng không), FSR Layer( Lớp FSR)
Hình 2 21 Đặc tính kỹ thuật cảm biến FSR 402
Trang 29Ý nghĩa các ký tự trong tên gọi: “HG-KR” là loại quán tính thấp, công suất nhỏ, “4”
là loại công suất 0.4 kW, “3” là loại tốc độ 3000 vòng/phút, “B” là loại có phanh điện từ Phanh điện từ đƣợc cung cấp để ngăn chặn sự cố rơi khi mất điện hoặc xảy ra báo động trong quá trình truyền động thẳng đứng hoặc để giữ trục ở điểm dừng Khi vận hành động cơ servo, nguồn đƣợc cấp cho phanh điện từ để nhả phanh Tắt nguồn sẽ bật phanh điện từ
Kết nối với bộ khuếch đại
Bảng 2 12 Bảng các bộ khếch đại kết nối được với HG-KR43
encoder
Encoder
Trang 30HG-KR43
MR-J4-40A MR-J4-40A-RJ MR-J4-40B MR-J4-40B-RJ MR-J4-40B-RJ010 MR-J4-40B-RJ020 MR-J4-40GF MR-J4-40GF-RJ
MR-J4-40A1 MR-J4-40A1-RJ MR-J4-40B1 MR-J4-40B1-RJ MR-J4-40B1-RJ020 MR-J4-40GF1 MR-J4-40GF1-RJ
MR-J4W2-44B MR-J4W2-77B MR-J4W2-1010B
444B
MR-J4W3-Hình 2 23 Sơ đồ kết nối bộ khuếch đại với servo motor
Có thể sử dụng 1 trong số các loại dây trên: PWS1CBL_M-A1-L, PWS1CBL_M-A2-L, MR-PWS1CBL_M-A1-H, MR-PWS1CBL_M-A2-H
MR-Thông số kỹ thuật
Bảng 2 13 Bảng thông số kỹ thuật động cơ HG-KR43
Momen định mức ( chế độ chạy liên tục) 1.3 N*m
Nhiệt độ xung quanh khi làm việc 0 °C đến 40 °C (không đóng băng)
Độ ẩm môi trường xung quanh khi làm việc 10 % đến 80 %
Trang 31Hình 2 24 Đặc tính momen của động cơ HG-KR43
Đường đậm: khi điện áp cấp vào bộ khuếch đại là 3 pha 200VAC hoặc 1 pha 230 VAC Đường mảnh: khi điện áp cấp vào bộ khuếch đại là 1 pha 200VAC Đường đứt: khi điện áp cấp vào bộ khuếch đại là 1 pha 100VAC
Bộ khuếch đại MR-J4W3-444B
Hình 2 25 Bộ khuếch đại MR-J4W3-444B
Bộ khuếch đại servo đa trục MELSERVO-J4 kế thừa hiệu suất cao, các chức năng tinh vi đồng thời đảm bảo tiết kiệm không gian, giảm hệ thống dây điện và tiết kiệm năng lượng Bộ khuếch đại được kết nối với module QD77MS4 và nhận lệnh trực tiếp từ bộ điều khiển để điều khiển động cơ
Một số loại động cơ mà MR-J4W3-444B có thể điều khiển được
Trang 32Bảng 2 14 Bảng các loại động cơ mà bộ khếch đại MR-J4W3-444B điều khiển được
Rotary servo motor
Linear servo motor Direct drive motor
TM-RFM002C20 TM-RFM004C20 TM-RG2M002C30 TM-RU2M002C30 TM-RG2M004E30 TM-RU2M004E30 TM-RG2M009G30 TM-RU2M009G30 Một số tính năng của bộ khuếch đại MR-J4W3-444B
Bảng 2 15 Bảng tính năng của bộ khuếch đại MR-J4W3-444B
Encoder độ phân giải cao Được sử dụng với động cơ quay dòng MELSERVO-J4
với độ phân giải 4194304 xung/vòng Phát hiện vị trí tuyệt đối
hưởng trục Khi tải được gắn vào trục động cơ servo, sự cộng hưởng bởi lực xoắn trục trong quá trình truyền động có thể tạo
ra rung động cơ học ở tần số cao Bộ lọc triệt tiêu cộng hưởng trục ngăn chặn rung động
Bộ lọc thích ứng II Khi phát hiện cộng hưởng cơ học sẽ tự động đặt các đặc
tính của bộ lọc để triệt tiêu rung động cơ học
Bộ lọc thông thấp Ngăn chặn cộng hưởng tần số cao xảy ra khi đáp ứng
của hệ thống servo tăng lên
Bộ lọc Robust Chức năng này cung cấp phản ứng nhiễu tốt hơn trong
trường hợp mức phản hồi thấp mà tỷ lệ quán tính tải trên động cơ cao
Kiểm soát chống rung
nhẹ Loại bỏ rung động ± 1 xung tạo ra khi dừng động cơ servo Điều chỉnh tự động Tự động điều chỉnh độ khuếch đại đến giá trị tối ưu nếu
Trang 33tải tác động lên trục động cơ servo thay đổi Chọn tín hiệu đầu ra Các chân xuất thiết bị đầu ra, bao gồm ALM (Sự cố) và
INP (Vị trí đặt), có thể được gán cho một số chân nhất định của đầu nối CN3
Tín hiệu đầu ra cưỡng
bức Tín hiệu đầu ra có thể được tắt / mở độc lập với trạng thái servo Sử dụng chức năng này để kiểm tra dây tín
hiệu đầu ra và các chức năng khác
Chế độ kiểm tra vận hành Vận hành JOG, định vị, vận hành không có động cơ,
đầu ra cưỡng bức DO
Sử dụng chương trình MR Configurator2 cho chức năng này
MR Configurator2 Sử dụng phần mềm MR Configurator2 để thực hiện cài
đặt thông số, vận hành thử nghiệm, giám sát và các hoạt động khác
Hệ thống Linear Servo Có thể cấu hình khi sử dụng cùng linear motor và linear
encoder Direct drive servo Có thể cấu hình cho hệ thống Direct drive servo
AC, 50 Hz/60 Hz Nguồn cấp
điều khiển
Điện áp dao động cho phép 1pha 170 V AC đến 264 V AC
Phương pháp điều khiển Điều khiển sóng sin PWM, điều khiển
dòng Chu kì giao tiếp SSCNET III/H 0.222 ms, 0.444 ms, 0.888 ms
Trang 34Các phần trên bộ khuếch đại Bảng 2 17 Tên các phần trên bộ khuếch đại
Hình 2 26 Các phần trên bộ khuếch đại
Vị trí Tên/Ứng dụng
1 Hiển thị trạng thái và Alarm
2 Công tắc xoay lựa chọn trục (SW1) Đƣợc sử dụng để đặt
số trục của bộ khuếch đại servo
3 1: Chế độ vận hành thử 2,3,4: Vô hiệu hóa điều khiển trục
5,6: Công tắc cài đặt số trục phụ
14 Đầu nối tín hiệu STO (CN8)
15 Kết nối cáp SSCNET III (CN1A)
16 Kết nối cáp SSCNET III (CN1B)
17 Kết nối encoder động cơ A (CN2A)
18 Kết nối encoder động cơ B (CN2B)
19 Kết nối encoder động cơ C (CN2C)
20 Kết nối pin ( CN4)
Trang 35 Động cơ băng tải S9I40GTHC-E
Tên gọi: S9I40GTHC-E Trong đó, “S” nhà sản xuất SPG, “9” kích cỡ 90mm, “I” Induction Motor, “40” công suất 40W, “G” là loại trục Gear, “T” là điện áp 3 pha 220V,
“H” là loại Gear heavy impact, E là loại có phanh điện từ
Hình 2 27 Động cơ băng tải
Trang 36Hình 2 28 Các phần của biến tần
Hình 2 29 Sơ đồ đấu dây biến tần
Trang 37 Mạch Arduino Mega 2560
Các Đặc Điểm Kỹ Thuật
Bảng 2 19 Đặc điểm kỹ thuật Arduino Mega
SPI, I2C và USART
Nhiệt độ môi trường hoạt động 0 đến 50 °C
Cổng truyền thống Serial ( COM1) RS-232C
Cổng truyền thống Serial ( COM2) RS-422 / 485
Khoảng cách dưới 3m
Trang 38USB (mini-B) Phù hợp với USB 2.0 loại B-mini
Khoảng cách dưới 3m
PLC
2.2.4 Truyền thông giữa PLC và Robot
Sử dụng Board DSQC378B DSQC378B cung cấp giao diện giữa CC Link Bus( PLC) và DevideNet Lean( Robot) Robot được coi là một thiết bị thông minh của CCLink PLC CCLink có thể kết nối mở rộng 64 trạm, vậy ta có thể kết nối nhiều Robot với PLC Mỗi Robot sẽ chiếm 4 trạm
Hình 2 30 Sơ đồ kết nối PLC Robot Bảng 2 21 Bảng giải thích ký hiệu trên hình 2.31
B Bộ điều khiển Robot 1
C Bộ điều khiển Robot 2
D Bộ điều khiển Robot 3
Hình 2 31 Các chân cắm trên DSQC378B
