Giáo trình lắp đặt, vận hành và điều khiển hệ thống cơ điện tử 2 (nghề cơ điện tử trình độ cao đẳng) trường cao đẳng nghề ninh thuận

UBND TỈNH NINH THUẬN
TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ NINH THUẬN

GIÁO TRÌNH
Mơn đun: LẮP ĐẶT, VẬN HÀNH VÀ ĐIỀU
KHIỂN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ 2
NGHỀ: CƠ ĐIỆN TỬ
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG
Ban hành kèm theo Quyết  định số:
ngày tháng
của Trường cao đẳng nghề Ninh Thuận

năm


1

Năm 2019


2

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thơng tin có thể được
phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo.
Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh
thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.


3

LỜI GIỚI THIỆU
Để thực hiện biên soạn giáo trình đào tạo nghề Điện tử cơng nghiệp ở trình
độ Cao đẳng nghề, giáo trình Lắp đặt, vận hành và bảo trì hệ thống cơ điện tử là
một trong những giáo trình môn học đào tạo chuyên ngành được biên soạn theo nội
dung chương trình khung được Bộ Lao động Thương binh Xã hội và Tổng cục Dạy
Nghề phê duyệt. Nội dung biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, tích hợp kiến thức và kỹ
năng chặt chẽ với nhau, logic.
Khi biên soạn, nhóm biên soạn đã cố gắng cập nhật những kiến thức mới có
liên quan đến nội dung chương trình đào tạo và phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội
dung lý thuyết và thực hành được biên soạn gắn với nhu cầu thực tế trong sản xuất
đồng thời có tính thực tiễn cao. Nội dung giáo trình được biên soạn với dung lượng
thời gian đào tạo 90 giờ gồm có:
MĐ12-01: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ
MĐ12-02: LẮP ĐẶT, LẬP TRÌNH, KIỂM TRA, VẬN HÀNH VÀ BẢO TRÌ MƠ
HÌNH ĐÈN GIAO THƠNG
MĐ12-03: LẮP ĐẶT, LẬP TRÌNH, KIỂM TRA, VẬN HÀNH VÀ BẢO TRÌ MƠ
HÌNH ĐĨNG NẮP SẢN PHẨM
MĐ12-04: LẮP ĐẶT, LẬP TRÌNH, KIỂM TRA, VẬN HÀNH VÀ BẢO TRÌ MƠ
HÌNH PHÂN LOẠI SẢN PHẨM
MĐ12-05: LẮP ĐẶT, LẬP TRÌNH, KIỂM TRA, VẬN HÀNH VÀ BẢO TRÌ MƠ
HÌNH CÁNH TAY ROBOT

Trong quá trình sử dụng giáo trình, tuỳ theo yêu cầu cũng như khoa học và
cơng nghệ phát triển có thể điều chỉnh thời gian và bổ sung những kiên thức mới
cho phù hợp. Trong giáo trình, chúng ta có đề ra nội dung thực tập của từng bài để
người học cũng cố và áp dụng kiến thức phù hợp với kỹ năng.
.
Ninh Thuận, ngày tháng năm 2019
Giáo viên biên soạn

Trần Văn Linh


4

MỤC LỤC
LỜI GIỚI THIỆU............................................................................................................... 4
BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ.........................................7
1. Hệ thống cơ khí...........................................................................................................7
2. Hệ thống điện – điện tử...............................................................................................7
BÀI 2: LẮP ĐẶT, LẬP TRÌNH, KIỂM TRA, VẬN HÀNH VÀ BẢO TRÌ MƠ HÌNH
ĐÈN GIAO THƠNG........................................................................................................10
1. Cấu trúc hệ thống đèn giao thơng..............................................................................10
2. Giải thích về hệ thống điều khiển..............................................................................11
2.1. Bộ điều khiển sử dụng VĐK...............................................................................12
2.2. Bộ điều khiển sử dụng PLC................................................................................12
3. Thiết kế phần cứng....................................................................................................13
4. Lập trình điều khiển..................................................................................................13
5. Kết nối và vận hành.................................................................................................16
BÀI 3: LẮP ĐẶT, LẬP TRÌNH, KIỂM TRA, VẬN HÀNH VÀ BẢO TRÌ MƠ HÌNH
ĐĨNG NẮP SẢN PHẨM................................................................................................17
1. Cấu trúc mơ hình.......................................................................................................17
2. Thiết kế phần cứng....................................................................................................17
3. Lập trình điều khiển..................................................................................................18
4. Kết nối và vận hành..................................................................................................21
BÀI 4: LẮP ĐẶT, LẬP TRÌNH, KIỂM TRA, VẬN HÀNH VÀ BẢO TRÌ MƠ HÌNH
PHÂN LOẠI SẢN PHẨM...............................................................................................27
1. Cấu trúc mơ hình.......................................................................................................27
2. Thiết kế phần cứng....................................................................................................27
3. Lập trình điều khiển..................................................................................................29

4. Kết nối và vận hành...................................................................................................32
BÀI 5: LẮP ĐẶT, LẬP TRÌNH, KIỂM TRA, VẬN HÀNH VÀ BẢO TRÌ MƠ HÌNH
CÁNH TAY ROBOT.......................................................................................................38
1. Cấu trúc mơ hình (ROBOT STATION)....................................................................38
1.1. hệ thống điều khiển:............................................................................................38
1.2. Cơ cấu chấp hành:...............................................................................................38
2.Thiết kế phần cứng:....................................................................................................39
3. Lập trình điều khiển:.................................................................................................40
4. Kết nối và vận hành...................................................................................................51


5

LỜI GIỚI THIỆU
Để thực hiện biên soạn giáo trình đào tạo nghề Điện tử cơng nghiệp ở trình
độ Cao đẳng nghề, giáo trình Lắp đặt, vận hành và bảo trì các hệ thống cơ điện
tử là một trong những giáo trình mơ đun đào tạo chun ngành được biên soạn
theo nội dung chương trình khung được Bộ Lao động Thương binh Xã hội và Tổng
cục Dạy Nghề phê duyệt. Nội dung biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, tích hợp kiến
thức và kỹ năng chặt chẽ với nhau, logíc.
Khi biên soạn, nhóm biên soạn đã cố gắng cập nhật những kiến thức mới có
liên quan đến nội dung chương trình đào tạo và phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội
dung lý thuyết và thực hành được biên soạn gắn với nhu cầu thực tế trong sản xuất
đồng thời có tính thực tiễn cao.
Nội dung giáo trình được biên soạn với dung lượng thời gian đào tạo 90 giờ
gồm có:
MĐ32 -01: Khái niệm chung về Hệ thống cơ điện tử
MĐ32 -02: Lắp đặt, lập trình, kiểm tra, vận hành và bảo trì mơ hình đèn giao thơng
MĐ32-03: Lắp đặt, lập trình, kiểm tra, vận hành và bảo trì mơ hình đóng nắp sản phẩm.
MĐ32 -04: Lắp đặt, lập trình, kiểm tra, vận hành và bảo trì mơ hình phân loại sản phẩm.

MĐ32 -05: Lắp đặt, lập trình, kiểm tra, vận hành và bảo trì mơ hình cánh tay robơt.

Trong q trình sử dụng giáo trình, tuỳ theo yêu cầu cũng như khoa học và
cơng nghệ phát triển có thể điều chỉnh thời gian và bổ sung những kiên thức mới
cho phù hợp. Trong giáo trình, chúng tơi có đề ra nội dung thực tập của từng bài để
người học củng cố và áp dụng kiến thức phù hợp với kỹ năng.
Ninh Thuận, ngày tháng năm 2019
Giáo viên biên soạn

Trần Văn Linh


6

CHƯƠNG TRÌNH MƠ ĐUN
LẮP ĐẶT, VẬN HÀNH VÀ BẢO TRÌ CÁC HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ
Mã số của mô đun: MĐ 39
Thời gian mô đun: 90h;

(Lý thuyết: 15h; Thực hành: 72h; KT: 3h)

I. Vị trí, tính chất của mơ đun:
Mơ đun này học sau các mơn học: An tồn lao động; Vật liệu điện; Đo
lường điện; Mạch điện; Cài đặt và thử nghiệm các hệ thống điều khiển với PLC;
Thiết lập cấu hình và lập trình điều khiển PLC trong hệ thống tự động; Lắp đặt, lập
trình, kiểm tra, vận hành và bảo trì các hệ thống cơ điện tử; Lắp đặt và kiểm tra hệ
thống điều khiển khí nén và thủy lực.
Là mô đun bắt buộc trong đào tạo nghề cơ điện tử.
II. Mục tiêu mô đun:
* Về kiến thức:

- Hiểu được Cấu trúc của một hệ thống CĐT
- Mô phỏng được các hệ thống CĐT căn bản
- Phân tích được nguyên lý làm việc của các hệ thống CĐT căn bản
* Về kỹ năng:
- Cân chỉnh được các hệ thống CĐT theo yêu cầu đề ra
- Lắp được các các hệ thống CĐT ứng dụng trong công nghiệp;
- Kiểm tra sửa chữa đạt yêu cầu về thời gian với độ chính xác;
- Thay thế các linh kiện, bộ phận trong các hệ thống CĐT hư hỏng.
* Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:
- Tự giác, tích cực, chủ động và hợp tác trong học tập.


7

III. Nội dung mô đun:
1. Nội dung tổng quát và phân bổ thời gian:

Tiết
STT PPC
T
1
2
3
4
5

T
S

L

T

T
H

K
T

Ghi chú

2

2

 

 

 

16

2

14

 

 

16

2

13

1

 

28

4

23

1

 

28

5

22

1

 

Tổng: 90 15

72

3

 

NỘI DUNG GIẢNG DẠY

Bài 1: Khái niệm chung về Hệ
thống cơ điện tử
Bài 2: Lắp đặt, lập trình, kiểm
3-18 tra, vận hành và bảo trì mơ hình
đèn giao thơng
Bài 3: Lắp đặt, lập trình, kiểm
19tra, vận hành và bảo trì mơ hình
34
đóng nắp sản phẩm.
Bài 4: Lắp đặt, lập trình, kiểm
35tra, vận hành và bảo trì mơ hình
62
phân loại sản phẩm.
Bài 5: Lắp đặt, lập trình, kiểm
63tra, vận hành và bảo trì mơ hình
90
cánh tay robơt.
1-2

 

8

BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ
MĐ 39 - 1
Mục tiêu của bài:
- Nhận thức được tầm quan trọng hệ thống sản xuất linh hoạt đối với sản xuất
hiện đại
- Coi trọng công nghệ thông tin và tự động hóa trong nền sản xuất tiên tiến
- Phân tích được cấu trúc của MPS
- Nhận diện được các hệ thống MPS
Nội dung của bài:
1. Hệ thống cơ khí
Trong quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá của
đất nước, Đảng và Nhà nước ta đã chủ trương đầu tư
phát triển các ngành khoa học có hàm lượng tri thức
cao, với vai trò quan trọng của mình tự động hóa được
xem là một trong những lónh vực chủ đạo nhận được sự
quan tâm đó.
Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, tự động
hoá ngày nay không chỉ gói gọn ở mỗi một ngành
như cơ khí, điện, điện tử, tin học… Mà là sự kết hợp hài
hoà của tất cả các ngành trên. Chính sự kết hợp hài
hòa đó tự động hóa đã đạt được nhiều thành tựu cao.
Để giúp cho người học sau khi đã cơ bản hòan tất
các môn học chuyên ngành có thể tiếp cận với một
hệ thống sản xuất tự động ngay từ khi còn ngồi trên
ghế nhà trường, hãng Festo (Đức) đã chế tạo ra mô
hình trạm MPS (Modular Production System). Trạm MPS là

một công cụ dạy học được xem là lý tưởng nhất, hệ
thống gồm có 9 trạm, nó là một quá trình sản xuất
gia công có tính chất liên tục, từ việc cấp phôi, gia
công, lắp ráp đến phân lọai sản phẩm, gắn liền với
quá trình sản xuất trong thực tế. Trạm MPS là sự kết
hợp hài hoà giữa điện, điện tử, cơ khí, tin học, thuỷ lực,
khí nén, và kỹ thuật lập trình PLC, mô phỏng bằng
phần mềm Cosimir, giám sát hệ thống sản xuất bằng
phầm mềm WinCC…


9

2. Hệ thống điện – điện tử
Trên thực tế sự gắn kết hữu cơ nhiều công nghệ trong một sản phẩm đã có
từlâu trước cả khi khái niệm “cơ điện tử” mà các chun gia Nhật đưa ra. Ví dụ
cơng nghiệp hàng không, công nghiệp vũ trụ và công nghiệp quốc phòng đã cho ra
các sản phẩm như máy bay, tên lửa có điều khiển, tàu ngầm trinh sát khơng người
lái hàng thập kỷ nay. Các sản phẩm này được tích hợp một cách hữu cơ các cơng
nghệ cơ, điện, điện tử, máy tính, điều khiển, cảm biến cơ cấu chấp hành và là
những sản phẩm cơ điện tử cao cấp cỡ lớn cả về chức năng và giá thành phục vụ
cho những mảng thị trường đặc chủng. Do tính đặc thù của các sản phẩm này mà
các kỹ năng liên kết các cơng nghệ của nó đã khơng được phổ cập trong một thời
gian dài. Ta có thể nhận thấy với sự phát triển của khoa học công nghệ nhất là công
nghệ vi xử lý _xu thế phát triển của cơ điện tử đã và đang chuyển dần từ các sản
phẩm cơ điện tử cao cấp (máy bay, tên lửa...) đến các sản phẩm cơ điện tử công
nghiệp (ôtô, camera, robot gia đình...). Người Nhật đã đi tiên phong trong hướng
này và đã cho ra đời khái niệm “cơ điện tử” vào cuối những năm 60 đầu năm 70
của thế kỷ 20. Đây thực sự là một công nghệ làm thay đổi thế giới. Tuy nhiên các
sản phẩm cơ điện tử cơng nghiệp chừng mực nào đó cịn có nhiều thách thức cao

hơn so với các sản phẩm của cơng nghệ hàng khơng do nó khơng phải là sản phẩm
của một ngành chuyên dụng. Cơ điện tử công nghiệp phải đối mặt với sự cạnh
tranh gay gắt của thị trường sản phẩm chế tạo hàng loạt, như chu kỳ đổi mới sản
phẩm ngắn, giá cả cạnh tranh và thời gian đưa ra thị trường phải nhanh. Do vậy, cơ
điện tử cơng nghiệp khơng chỉ đơn thuần có tư duy thiết kế hệ thống mà phải có cả
tư duy thiết kế hướng sản phẩm.
* Xu thế thứ hai là sự chuyển dịch thay thế các chức năng, nguyên lý và thiết
kế cơ khí sang các giải pháp phần mềm được thể hiện trong các hệ nhúng ở các sản
phảm cơ điện tử. Xu thế chuyển các chức năng cơ khí vào phần mềm đã được
khẳng định qua tỷ lệ giữa phần cơ/phần cứng/phần mềm trong việc phát triển các
sản phẩm cơ điện tử. 15 năm trước đây, tỷ lệ này là 60/25/15.
Vào năm 1998, tỷ lệ này còn 30/15/55 và hiện nay tỷ lệ phần mềm còn cao
hơn. Hiện nay, phần mềm tạo nên sự linh hoạt và độ tự do lớn trong thiết kế các
sản phẩm cơ điện tử. Phần lớn phần mềm được thể hiện trong các chíp phần cứng,
do vậy ta hiểu thiết kế phần mềm ở đây là sự thiết kế phối hợp cứng/mềm
(hardware/software co-design). Tuy nhiên, hiện nay đã xuất hiện nhiều công nghệ
cho phép tạo ra các chíp cứng chuyên dụng trên cơ sở lập trình phần mềm như


10

công nghệ PSoC (Programmable System on Chip) của hãng CypressMicroSystem
mà trong hội nghị này có nhiều báo cáo đề cập đến.
* Xu thế thứ ba là sự chuyển dịch từ phương pháp tiếp cận trên cơ sở phối
ghép hệ thống nhỏ sang phương pháp tiếp cận hệ thống lớn toàn cục.
Phần lớn các sản phẩm cơ điện tử hiện nay được phát triển trên cơ sở phối ghép
các hệ thống nhỏ thành hệ thống tích hợp. Bản chất của phương pháp này là từng
hệ nhỏ (cơ khí, điện tử, phần mềm...) được thiết kế độc lập nhưng chú trọng đến
việc phối ghép với các hệ thống con còn lại. Một khi các phương thức phối ghép đã
được xác định thì mỗi hệ thống con được thiết kế độc lập theo các phương pháp

truyền thống của mình. Với cách tiếp cận này thì khơng thực sự cần thiết phát triển
một cơng nghệ thiết kế mới để đạt đưọc các tính năng vượt trội mà sự kết hợp liên
ngành mang lại. Trong khi đó những giá trị gia tăng, những chức năng ưu việt của
cơ điện tử lại xuất phát từ sự gắn kết hữu cơ giữa các công nghệ. Do vậy, nhu cầu
tất yếu và cũng là một xu thế phát triển của cơ điện tử hiện nay là tìm ra được các
cơ sở khoa học, mơ hình và cơng cụ để có thể mơ hình hố, phân tích, tổng hợp,
mơ phỏng và chế thử các hệ thống liên kết đa công nghệ. Điều này sẽ tạo cho cơ
điện tử một sự phát triển nhảy vọt, có cơ sở khoa học chắc chắn, các sản phẩm cơ
điện tử sẽ được thiết kế theo phương pháp từ trên xuống (topdown) khác với cách
thiết kế đi từ dưới lên (bottom – up) đang phổ biến hiện nay.
* Xu thế thứ 4 là cơ điện tử ngày càng mở rộng, gắn kết với các công nghệ
mới khác và đi từ vĩ mô sang thế giới vi mơ:
Ngồi các sản phẩm và hệ thống cơ điện tử thông thường, ta thấy đã xuất
hiện nhiều sản phẩm vi cơ điện MEMS (MicroElectromechanical Microelectronic
Systems) và đang nghe nhiều đến lĩnh vực công nghệ cao Nano NEMS (Nano
Electromechanical - Nanomechotronic Systems). Trong khi cơ điện tử thông
thường và vi cơ điện MEMS dựa trên cơ sở khoa học của cơ học và lý thuyết điện
từ trường, thì cơng nghệ Nano NEMS dựa trên cơ sở khoa học của cơ lượng tử và
đi sâu vào thế giới vi mô phân tử. Công nghệ Nano hứa hẹn nhiều kết quả và ứng
dụng phi thường nhưng còn rất nhiều thách thức đòi hỏi nhiều thời gian và đầu tư.
Với bản chất gắn kết nhiều công nghệ cao trong một sản phẩm, cơ điện tử ngày
càng tích hợp


11

BÀI 2: LẮP ĐẶT, LẬP TRÌNH, KIỂM TRA, VẬN HÀNH VÀ BẢO TRÌ MƠ
HÌNH ĐÈN GIAO THƠNG
MĐ 39- 2
Mục tiêu của bài:

- Trình bày được nguyên lý hoạt động của trạm gia cơng hệ thống mơ hình đèn
giao thơng và phương pháp điều khiển.
Yêu cầu:
- Vẽ được sơ đồ kết nối phần cứng của hệ thống.
- Lập trình cho mơ hình hoạt động chính xác, an tồn.
Nội dung bài
1. Cấu trúc hệ thống đèn giao thông
Cách làm mô hình đèn giao thơng đặt ngay ngã tư đường

Hình 2.1
Ngày nay, mơ hình đèn tín hiệu giao thơng với 3 màu xanh – vàng – đỏ đã
được áp dụng cho hầu hết các nước trên thế giới, bộ đèn tín hiệu giao thơng dừng
và di chuyển. Đèn đường là một thiết bị quan trọng, không những an tồn cho các
phương tiện mà cịn giúp giảm ùn tắc giao thông vào giờ cao điểm.  Với việc tạo
dựng một mô hình đèn giao thơng ngã tư  giúp ta hình dung được tồn bộ phương
tiện  trên sa bàn được thiết kế . 
Mơ hình đèn giao thơng là một trong những mơ hình thực hành có tính thực
tế cao. Giúp sinh viên thực hành đầy đủ các bài có tính thực tế như thực hành lập
trình đèn giao thơng ngã tư, ngã sáu từ lập trình cơ bản đến nâng cao, và lập trình


12

thực tiễn. Mơ hình đèn giao thơng được thiết kế với đầy đủ tính năng của hệ thống
điều khiển đèn tín hiệu giao thơng trong thực tế.
Sau khi mơ hình đã hồn thiện chúng ta cần trang trí để bổ sung ánh sáng
làm cho mơ hình thêm sinh động hơn cùng với cột đèn mơ hình và những chiếc
đèn led .
2. Giải thích về hệ thống điều khiển
* Để bắt tay vào làm , chúng ta cần chuẩn bị vài thứ :  Bìa cứng , kích thước

tùy ý nhưng tối thiểu là 62x49cm , giấy A4 , máy in , 1 mạch điều khiển Arduino,
dây điện dài tầm hơn nữa mét . Chuẩn bị 12 cái đèn LED với 3 màu chia đều xanh
– đỏ – vàng . Một công tắc , thước, bút chì , dao cắt giấy bìa cứng , súng bắn keo ,
băng keo dính, mỏ hàn và chỉ hàn.
Thiết kế bộ phận bên dưới sa bàn theo hình hợp

Hình 2.2
Bạn có thể thiết kế chiếc hộp theo ý tưởng riêng của mình hoặc sử dụng mẫu
trong bài viết này (với đơn vị đo là cm) hoặc sử dụng một hộp sẵn có trong gia
đình. Nếu sử dụng mẫu trong hình bên dưới thì bạn chỉ cần cắt đầy đủ theo các
đường liền và gấp lại theo đường nét đứt.


13

2.1. Bộ điều khiển sử dụng VĐK

Hình 2.3
Để hàn các LED đúng vị trí thì bạn cần phải sử dụng mẫu PDF này, in ra rồi
dán vào hộp giấy carton và tạo ra các lỗ giống như trên hình đã đánh dấu. Tiếp
theo, bạn cần đặt đúng màu vào các lỗ và tiến hành hàn với sự trợ giúp của phần
mềm mô phỏng sơ đồ mạch điện Fritzing.
2.2. Bộ điều khiển sử dụng PLC


14

3. Thiết kế phần cứng

Hình 2.4

Cơng việc tiếp theo là cắt một tấm bìa khổ 28.5cm x 19.5cm rồi dán một bản
in giấy màu lên nó để được mơ hình ngã tư giống như hình chụp bên dưới. Bạn sử
dụng hai tập tin này để in ra bản mẫu, gồm Crossing roads.pdf và Straight road.pdf.
Để cố định vị trí các con đường, cũng như vị trí các đèn LED thì bạn nên sử dụng
keo dán hoặc keo nóng. Cuối cùng là in các đường thẳng và dán nó vào bên dưới
nắp hộp.
Hồn thành mặt bên ngồi của hộp

Hình 2.5
4. Lập trình điều khiển
Đèn giao thông là là loại đèn quen thuộc đối với mỗi chúng a khi tham gia
giao thơng. Nó giúp phân luồng hiệu quả qua hệ thống đèn báo gồm 3 màu:


15

Xanh, đỏ, vàng. Đối với các bạn học khối ngành kĩ thuật thì việc mơ phỏng hệ
thống đèn giao thơng trở nên khá quen thuộc. Để mô phỏng đèn giao thông ngã
tư, người ta sử dụng Arduino để điều khiển các đèn led. Dưới đây là mơ hình
của đèn giao thơng ngã tư sử dụng Arduino. 
Mơ hình gồm 4 cột đèn, mỗi cột gồm 1 led 7 tahnh để hiện số đếm ngược và 3
màu đỏ, vàng, xanh.
Nguyên lí hoạt động:
Hai cột đối diện nhau sẽ chạy giống nhau: cùng thời gian và màu đèn.
Thời gian đèn đỏ  bằng tổng thời gian đèn xanh va đèn vàng. (đỏ = xanh +
vàng). Có 2 nút để cài đặt thời gian của đèn vàng và đèn xanh.
 
Sơ Đồ Ngn Lí Hoạt Động:

Hình 2.6. Sơ Đồ Ngun Lí Hoạt Động Của Mơ Hình Đèn Giao Thông

16

Hình 2.7. Lưu Đồ Thuật Tốn Của Mơ Hình Đèn Giao Thông

5. Kết nối và vận hành


17

Hình 2.7. Mạch In 3D Của Mơ Hình Đèn Giao Thơng

Hình 2.8


18

BÀI 3: LẮP ĐẶT, LẬP TRÌNH, KIỂM TRA, VẬN HÀNH VÀ BẢO TRÌ MƠ
HÌNH ĐĨNG NẮP SẢN PHẨM
MĐ 39 - 3
Mục tiêu của bài:
- Trình bày được nguyên lý hoạt động của trạm gia cơng hệ thống mơ hình đèn
giao thông và phương pháp điều khiển.
Yêu cầu:
- Vẽ được sơ đồ kết nối phần cứng của hệ thống.
- Lập trình cho mơ hình hoạt động chính xác, an tồn.
Nội dung bài
1. Cấu trúc mơ hình
-Tách rời (separate out) phôi (workpiece) ra khỏi ngăn

chứa (stack magaqzine module)
-Vận chuyển (transfer) các phôi sang trạm kế bằng
thiết bị tay quay (rotary drive) có gắn giác hút (suction
cup).
Trạm đóng nắp sản phẩm có các modul sau:
-Ngăn chứa (stack magazine
module)
-Module vận chuyển (changer
module)
-Module đẩy phôi (trolley)
-Bảng điều khiển (control
console)
-Board mạch PLC (PLC board)
-Bàn lắp thiết bị (profile
plate)

2. Thiết kế phần cứng
-Module ngăn chứa phôi:
Tách phôi ra khỏi ngăn chứa bằng xy lanh tác động
kép (double acting cylinder), xy lanh này đẩy phôi dưới


19

cùng của ngăn chứa ra vị trí để chuẩn bị vận chuyển.
Các phôi trong ngăn chứa hình tròn được nhận biết
bằng cảm biến quang thu phát độc lập (optoelectronic
sensor) (B4). Vị trí của phôi đẩy ra được nhận biết bằng
cảm biến tiệm can nam châm (magnetic proximity sensor)
(1B1, 1B2).

- Module vận chuyển:
Là một thiết bị sử dụng
khí nén. Phôi được nhặt bằng
giác hút và vận chuyển
bằng thiết bị quay. Góc quay
có thể điều chỉnh từ 0 đến
1800 bằng cách sử dụng thiết
bị cơ khí để cản lại. Vị trí cuối
được phát hiện bằng công
tắc hành trình (limitted sensor)
(3S1, 3S2).
3. Lập trình điều khiển
- Điều kiện họat động:
+ Cảm biến quang thu phát độc lập (B4) nhận biết có
phôi trong ngăn chứa +Cảm biến thu tín hiệu hồng ngoại
(IP_FI) nhận biết trạm 2 không bận +Người dùng nhấn
nút Start (S1)
- Quy trình họat động:
Nhấn nút Start:
+ Tay quay quay sang trạm 2
+ Piston đẩy phôi ra khỏi ngăn chứa
+ Tay quay quay về trạm 1
+ Giác hút hút phôi
+ Tay quay quay sang trạm 2 đồng thời piston đẩy
phôi rút về
+ Giác hút nhả phôi
+ Tay quay quay về trạm 1, kết thúc chu trình Nhấn
nút Stop: Hệ thống ngừng họat động
Nhấn nút Reset:

20

+ Piston ở vị trí ngòai
+ Giác hút nhả phôi
+ Tay quay ở trạm 1
Thể hiện dưới dạng ký hiệu:
Piston đẩy phôi (A):
A+: Piston rút vào (phôi bị đẩy ra)
A-: Piston đi ra
Tay quay (B):
B+: Tay quay quay sang trạm 2
B-: Tay quay quay về trạm 1
Giác hút (C):
C+: Giác hút hút phôi
C-: Giác hút nhả phôi
Chu trình:
Start + X1 Y1(B+) -> X2(Y1 3S2) Y2(A+) ->X3(Y2)

Kí
Địa
hiệu chỉ

Mức logic ở
trạng
thái bình
thường

1B2

I0.1

0

1B1

I0.2

0

2B1

I0.3

Chức năng
Cảm biến tiệm cận nam châm, báo hiện tại
piston đang ở vị trí bên ngồi
(phôi chưa được đẩy ra)
Cảm biến tiệm cận nam châm, báo hiện tại
piston đang ở bên trong (phôi đã được
đẩy ra)

0

Cảm biến áp suất chân khơng. Cho biết đủ
áp suất chân không để hút phôi
Công tắc hành trình điện cơ. Cho biết tay
quay đang ở trạm 1

3S1

I0.4

0

3S2

I0.5

0

Cơng tắc hành trình điện cơ. Cho biết tay
quay đang ở trạm 2.


21

B4

I0.6

IP_FI I0.7
S1
S2
S3
S4

1

0

I1.0
I1.1
I1.2
I1.3

0
1
0
0

1Y1 Q0.0

0

2Y1 Q0.1

0

2Y2 Q0.2

0

3Y1 Q0.3

0

3Y2 Q0.4

0

H1
H2

Q1.0
Q1.1

0
0

H3

Q1.2

0

Cảm biến quang thu phát độc lập. Cho biết
phôi có trong ngăn chứa
Cảm biến quang thu tín hiệu hồng
ngoại
nhận biết trạm 2 đang bận
Nút nhấn Start
Nút nhấn Stop
Công tắc chọn chế độ
Nút nhấn Reset
Cuộn dây của 1V1, điều khiển
xylanh đẩy
phoâi từ ngăn chứa. Khi bị tác động
thì
phôi sẽ bị đẩy ra khỏi ngăn chứa

Cuộn dây của 2V1, điều khiển giác
hút.
Khi bị tác động thì giác hút sẽ hút
phoâi
Cuộn dây của 2V1, điều khiển giác
hút.
Khi bị tác động thì khơng khí sẽ tràn
vào
cửa U của giác hút để đẩy phoâi ra
khỏi
giác hút
Cuộn dây của 3V1, điều khiển động
cơ tay
quay. Khi bị tác động thì tay quay
sẽ quay
về trạm 1
Cuộn dây của 3V1, điều khiển động
cơ tay
quay. Khi bị tác động thì tay quay
sẽ quay
sang trạm 2
Đèn báo trạng thái Start
Đèn báo trạng thái Reset
Đèn báo có phôi trong ngăn
chứa


22

4. Kết nối và vận hành

Sơ đồ kết nối CPU S7-300:


23

Sơ đồ mạch điện Panel điều khiển:


24

Sơ đồ mạch cảm biến: