Mô hình được sản xuất theo tiêu chuẩn chất lượng ISO 9001:2008, tiêu chuẩn môi trường ISO 14001:2004. Mô hình được thiết kể để có thể điều khiển bằng tay tại chỗ hoặc dùng PLC để điều khiển, phục vụ cho công tác nghiên cứu và học tập của giáo viên và học sinh các trường dạy nghề.
Đặc điểm của mô hình
- Hệ động cơ bước 2 trục chuyển động
- Điều khiển vị trí dẫn động trục
- Điều kiển trực tiếp bằng động cơ bước
- Bộ phận giữ vật mẫu 6 hàng, 8 cột chia làm 2 phía
- Thao tác được ở những vị trí hẹp
- Thiết bị khí nén sử dụng của SMC - Nhật Bản
Các thiết bị chính trên mô hình
- 01 Bàn lắp đặt thiết bị
- 02 Bộ phận dẫn động trục sử dụng vitme
- 04 Công tắc hành trình cuối
- 01 Bộ chuyển động quay góc 0 - 90 - 180 độ
- 02 Bộ điều khiển động cơ bước
- Máy nén khí: công suất 350W, điện áp hoạt động 220VAC/50Hz, độ ồn40dB, thể tích bình 6l
Nguyên lý của mô hình
Vật được thả vào ống nạp liệu, sau đó cụm xi lanh quay tay sẽ kẹp và đưa vật đến các ngăn chứa ở hai bên theo thứ tự xác định Các tọa độ của các ngăn này được lưu trữ trong bộ nhớ PLC Động cơ ở hai trục X, Y sẽ di chuyển vật đến các ngăn theo tọa độ đã lưu cho đến khi các ngăn lưu trữ đầy.
Panel điều khiển của mô hình
ERROR WHISTLE AUTO/MAN ROTATE +/- PUSH PICK
Hình 1.2 – Panel điều khiển của mô hình
+ AUTO/MAN: Công tắc chuyển đổi chế độ điều khiển tự động hoặc bằng tay + ROTATE +/-: Điều khiển xi lanh tay quay
+ PUSH: Điều khiển xi lanh đẩy tay gắp
+ ERROR/WHISTLE: Còi báo lỗi
+ Auto/Man: Đèn báo chế độ Auto
2 Hướng dẫn sử dụng mô hình
An toàn
- Học sinh chỉ được làm việc trên mô hình dưới sự giám sát của giáo viên.
- Nắm vững các thông số của từng phần tử và tất cả các chú ý về an toàn
- Các thao tác về điện chỉ được thực hiện khi nguồn điện đã được ngắt.
- Sử dụng điện áp từ 180 ~ 230VAC /50Hz
- Khi có bất kỳ nguy hiểm nào xảy ra ngay lập tức ấn nút dừng khẩn EMERGENCY trên panel điều khiển
- Khi mô hình đang hoạt động không có bất cứ sửa chữa hay thao tác nào về điện trên mô hình.
An toàn về khí nén
- Không được vượt quá áp suất cho phép 0.4 Mpa trên thang chia áp suất. Nên dùng ở áp suất 0.2 Mpa.
- Không được bật nguồn khí nén trước khi lắp các ống nối khí
- Không được tháo đường ống dẫn khí khi có áp suất
Khi bật nguồn công tắc khí nén, cần phải chú ý cẩn thận vì các xy lanh có thể di chuyển ra hoặc co vào ngay lập tức.
Lắp đặt
Các yêu cầu cơ bản
Để hệ thống hoạt động hiệu quả nhất, cần tuân thủ các yêu cầu về kích thước và không gian làm việc như được mô tả trong Hình 2.1.
- Hệ thống phải được đặt trên một nền bằng phẳng
- Trong vùng lân cận không có tiếng ồn, độ rung
- Môi trường làm việc sạch sẽ, khô ráo, nhiệt độ từ 16 ~ 30 0 C.
Việc cung cấp điện cho mô hình tuân theo yêu cầu sau đây:
- Điện áp cung cấp cho mô hình: 180 ~ 230VAC /50Hz
- Công suất làm việc tối đa: 600VA
Yêu cầu về khí nén
Sau khi kết nối nguồn khí nén với bộ lọc điều áp, hãy mở van dẫn khí vào bộ lọc điều áp trên mô hình Tiếp theo, sử dụng núm chỉnh điều áp để điều chỉnh áp suất về mức 0.2 Mpa.
- Đảm bảo hệ thống áp suất khí làm việc ổn định ở 0.2 Mpa
Lắp đặt
Để hệ thống hoạt động hiệu quả, cần kết nối điện và cấp vật mẫu vào ống nạp liệu trái và phải sau khi đảm bảo các yêu cầu an toàn Mô hình nên được đặt trong phòng có nguồn điện được bảo vệ bằng các thiết bị chống dòng rò, cao áp, thấp áp, quá tải và ngắn mạch nhằm tăng cường độ an toàn.
Kiểm tra vận hành thử
Trước khi vận hành mô hình đọc các chú ý sau đây:
1 Do sự cố trong vận chuyển các trang thiết bị, có thể có một số cơ cấu cơ khí bị xê dịch và phải điều chỉnh lại trong trong lần đầu tiên vận hành Trước khi bắt đầu, hãy lắp chắc chắn lại các cơ cấu
2 Kiểm tra xem đã có vật mẫu trong hai ống nạp liệu chưa
3 Tắt attomat bảo vệ và nhấn vào nút dừng khẩn trên panel điều khiển. Sau đó mới nối điện vào cầu đấu đầu vào của mô hình.
4 Nếu có bất kỳ điều chỉnh nào về điện phải thực hiện, hãy ngắt kết nối điện cung cấp
Trình tự kiểm tra vận hành thử
1 Bật attomat dưới panel điện
2 Nhả nút EMERGENCY để cấp điện cho mô hình Đèn báo nguồn trên panel điều khiển sẽ sáng.
4 Kiểm tra chuyển động của xi lanh tay quay khi vặn chuyển mạchROTATE +/-, kiểm tra xi lanh tay gắp khi vặn chuyển mạch PUSH và PICK.
Vận hành mô hình
Chuẩn bị
Module điều khiển được sử dụng để Demo mô hình là module CPU226.
Hình 2.3 – Tín hiệu vào ra kết nối tới PLC trên mặt Panel mô hình
Hình 2.4 – Sơ đồ kết nối PLC tới Panel điều khiển
Sau khi hoàn tất kết nối, cần sử dụng đồng hồ đo để kiểm tra lại, đảm bảo rằng các tín hiệu vào và ra trên PLC đã được kết nối chính xác với các tín hiệu trên mô hình mà không gặp bất kỳ sự cố nào.
Dùng cab DB25 kết nối giữa PLC và mô hình nên siết ốc để đảm bảo sự liên kết là chắc chắn.
Sau khi kết nối và kiểm tra sự kết nối tiến hành bật ap tô mát và mở núm dùng khẩn ở trạng thái On.
Tiến hành chạy Demo
Bật công tắc gạt ở chế độ Manual, sau đó tiến hành thao tác cánh tay Robot bằng các công tắc gạt:
+ Rotate: Công tắc 2 trạng thái +/- tương ứng với quay trái, quay phải. Tương ứng với 2 trạng thái này là các tín hiệu từ cảm biến đưa về I0.2 và I0.3.
Công tắc 2 trạng thái Push cho phép điều khiển tay kẹp một cách dễ dàng; khi bật sang bên phải, tay kẹp sẽ được đẩy ra, và khi gạt sang bên trái, tay kẹp sẽ thu về Trong trạng thái tích cực, công tắc này phát tín hiệu I0.4.
Công tắc 2 trạng thái được sử dụng để điều khiển thao tác gắp và nhả vật Khi tay kẹp thực hiện thao tác gắp, tín hiệu từ cảm biến sẽ được gửi về với giá trị I0.5.
Với 3 phím chức này người vận hành có thể thực hiện các thao tác để gắp và nhả quà về một vị trí nào đó trên giá chứa quà.
Chương trình hoạt động ở chế độ Auto chỉ dừng lại ở mức độ Demo, do đó thuật toán điều khiển không thể phát triển vượt ra ngoài giới hạn nhất định Đối tượng được điều khiển bao gồm các cơ cấu tay gắp và hai động cơ bước, hoạt động trên hành trình của trục X và trục Y.
Trên các cơ cấu quay, đẩy và gắp, tín hiệu cảm biến cung cấp thông tin về trạng thái hoạt động của chúng Động cơ bước được sử dụng cho trục X và trục Y, với tín hiệu điều khiển là xung, cho thấy phương thức điều khiển hở Hai tín hiệu cảm biến trên trục X và Y giúp xác định điểm gốc cho cơ cấu điều khiển vị trí.
Từ các yếu tố trên mà giải thuật điều khiển đơn thuần chỉ là sử dụng chức năng phát xung tín hiệu cao PTO trong module CPU 226.
Trong phần cứng, cấu hình Driver Leadership được thiết lập ở chế độ dòng 1 A với số xung trên một vòng quay là 2000 Hệ vitme sử dụng trong mô hình có tỷ lệ 1:5, cho phép một vòng quay vitme di chuyển cơ cấu với khoảng cách 5 mm.
Để dịch chuyển 1mm, cần phát ra 400 xung Do đó, chúng ta sẽ sử dụng hai chân phát xung của PLC là Q0.0 và Q0.1 để điều khiển chuyển động cho hai trục X và Y.
Thuật toán điều khiển sử dụng chương trình ngắt để phát 400 xung, tương ứng với 1 mm, nhằm xác định tọa độ của vật cần được đặt lên giá đựng quà.
Sơ đồ thuật toán chương trình điều khiển ở chế độ Auto:
Một số yêu cầu cần bổ sung cho chương trình điều khiển ở chế độ Auto:
- Khi hệ thống đang làm việc ở chế độ Manual Yêu cầu chuyển sang chế độ Auto sẽ xảy ra các trường hợp sau:
TH1: Chưa có quà nào trên giá.
TH2: Giá đã chứa đầy quà.
TH3: Đã có quà được xếp trên giá nhưng chưa xếp kín hết các vị trí.
Để thực hiện thao tác, cần đưa cơ cấu tay gắp về vị trí thích hợp bằng các phím chức năng trong chế độ Manual cho cả 3 trường hợp Trong trường hợp TH1 và TH2, chỉ cần đưa cơ cấu về vị trí để thao tác bằng tay Riêng đối với TH3, cần chờ cho chế độ Auto hoàn tất trước khi đưa cơ cấu về vị trí thích hợp để thao tác bằng tay.
Khi chuyển sang chế độ Auto, nếu trong khoảng thời gian cho phép không có quà trên ống nạp, cần yêu cầu đưa cơ cấu về gốc và phát tín hiệu còi báo Để hoạt động trong chế độ Auto, cần thực hiện đấu nối theo hình vẽ 2.4, sau đó nạp chương trình cho PLC, bật PLC ở chế độ Run, và cuối cùng mở công tắc gạt sang chế độ Auto.
Bảo trì
Kiểm tra hàng ngày
- Kiểm tra để chắc chắc là mô hình luôn làm việc với hiệu suất tốt nhất.
- Kiểm tra để thấy rằng không có thành phần nào bị lỏng lẻo, hay sai vị trí
- Bảo đảm đủ điện áp và vật mẫu để trạm làm việc
Kiểm tra, bảo trì định kỳ
- Kiểm tra các ốc và các vít trong trường hợp lỏng hoặc lung lay
- Làm sạch hệ thống (2 tháng/lần): Dùng 1 miếng vải sạch để lau chùi mô hình Không sử dụng vật để lại sợi, cồn, dung môi và hợp chất Flo.
Các hiện tượng sai hỏng thường gặp
Bảng dưới đây liệt kê các hiện tượng sai hỏng thường gặp ở mô hình, cùng với nguyên nhân và giải pháp khắc phục cho từng hiện tượng.
STT Hiện tượng Nguyên nhân Giải pháp
1 Mô hình không làm việc khi vặn bất kỳ 1 chuyển mạch nào.
- Mô hình đã bị ngắt kết nối hoặc phòng không có điện
- Nút EMERGENCY đã bị khoá.
- Cấp điện vào mô hình hoặc cấp điện vào phòng.
- Đóng attomat dưới panel điện
2 Còi báo lỗi kêu - Không có vật mẫu trong ống nạp liệu
- Động cơ chạy quá hành trình của vitme
- Các khay chứa vật đã bị đầy
- Nạp vật vào ống nạp liệu
- Kiểm tra công tắc hành trình nào tác động để xác định vị trí lỗi của trục vitme
- Lấy bớt vật ra khỏi khay chứa vật
Lưu ý: Sau khi khắc phục xong các lỗi, vặn chuyển mạch AUTO/MAN về vị trí giữa để reset còi báo lỗi
3 Có điện vào mô hình, vận hành đầy đủ theo trình tự nhưng mô hình không làm việc
- PLC không có chương trình
- Chương trình PLC ở chế độ STOP
- Đưa chương trình vào PLC
- Thay đổi chế độ STOP sang chế độ RUN