Giáo trình hệ thống sản xuất linh hoạt tham khảo

1

UBND TỈNH NINH THUẬN
TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ NINH THUẬN

GIÁO TRÌNH
MƠ ĐUN:

HỆ THỐNG SẢN XUẤT
LINH HOẠT MPS

NGHỀ: CƠ ĐIỆN TỬ
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG
Ban hành kèm theo Quyết định số:

ngày

Trường cao đẳng nghề Ninh Thuận

Năm 2019

tháng năm 2019 của


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 Cơ điện tử ở trình độ Cao
Đẳng Nghề, giáo trình Hệ thống sản xuất linh hoạt MPS 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 120 giờ
gồm có:
Bài 1: Tổng quan về hệ thống MPS
Bài 2: Tự động hóa trong sản xuất
Bài 3: Hệ thống phần cứng trong MPS
Bài 4: Phần mềm và hệ thống điều khiển MPS
Bài 5: Lập trình điều khiển hệ thống bằng PLC
Bài 6: Điều khiển trạm cấp phôi hệ thống MPS
Bài 7: Điều khiển trạm gia công hệ thống MPS
Bài 8: Điều khiển trạm vận chuyển hệ thống MPS
Bài 9: Điều khiển trạm phân loại hệ thống MPS
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 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
Tham gia biên soạn
1. Chủ biên:
2.


4

MỤC LỤC
TRANG

Bài 1: Tổng quan về MPS

5

Bài 2: Tự động hóa trong sản xuất

9

Bài 3: Hệ thống phần cứng trong MPS

18

Bài 4: Phần mềm và hệ thống điều khiển MPS

31

Bài 5: Lập trình điều khiển hệ thống bằng PLC

48

Bài 6: Điều khiển trạm cấp phôi hệ thống MPS

58

Bài 7: Điều khiển trạm gia công hệ thống MPS

69

Bài 8: Điều khiển trạm vận chuyển hệ thống MPS

81

Bài 9: Điều khiển trạm phân loại hệ thống MPS

92

TÀI LIỆU THAM KHẢO

103


5

MƠ ĐUN: HỆ THỐNG SẢN XUẤT LINH HOẠT MPS
Mã mơ đun: MĐ32
Mục tiêu:
* Về kiến thức:
- Mô tả được, nguyên lý, cơ cấu hoạt động của hệ thống sản xuất có cấu trúc modul;
- Trang bị cho học sinh những kiến thức cơ bản nhất về kỹ thuật điều khiển linh hoạt: Các

hiểu biết về hệ thống MPS, logic điều khiển, phương pháp lắp đặt, thiết lập hệ thống
MPS
* Về kỹ năng:
Học sinh cần đạt được kỹ năng lập phương trình điều khiển, thiết lập được các hệ thống
điều khiển MPS khác nhau.
* Về thái độ:
Tự giác, tích cực, chủ động và hợp tác trong học tập.
Nội dung:

Số
TT

Tên bài

1 Bài 1: Tổng quan về MPS
2 Bài 2: Tự động hóa trong sản xuất
3 Bài 3: Hệ thống phần cứng trong
MPS
4 Bài 4: Phần mềm và hệ thống điều
khiển MPS
5 Bài 5: Lập trình điều khiển hệ thống
bằng PLC
6 Bài 6: Điều khiển trạm cấp phôi hệ
thống MPS
7 Bài 7: Điều khiển trạm gia công hệ
thống MPS
8 Bài 8: Điều khiển trạm vận chuyển
hệ thống MPS
9 Bài 9: Điều khiển trạm phân loại hệ
thống MPS

Cộng:

Tổng
số
2
2

Thời gian
Lý
Thực
thuyết hành
2
2

Kiểm
tra*

8

4

4

8

4

4

20

4

15

1

20

4

15

1

20

4

15

1

20

3

16

1

20

3

16

1

120

30

85

5


6

BÀI 1
TỔNG QUAN HỆ THỐNG MPS
Mã bài: MĐ32-1
Mục tiêu của bài:
- Nhận thức được tầm quan trọng hệ thống sản xuất linh hoạt đối với sản xuất hiện đại
- Coi trọng cơng nghệ thơng 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:
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…


7


8

MỘT SỐ QUI ĐỊNH KHI SỬ DỤNG HỆ THỐNG MPS
1. Sinh viên chỉ được sử dụng hệ thống khi có sự cho phép của giáo viên.
2. Đọc kỹ tài liệu hướng dẫn trước khi sử dụng.
3. Chỉ được phép kết nối hoặc ngắt dây nối tín hiệu khi nguồn điện đã tắt.
4. Chỉ sử dụng điện áp tối đa lên đến 24V.
5. Chỉ được sử dụng nguồn khí có áp suất tối đa là 8bar.

6. Chỉ bật nguồn cấp khí khi việc kết nối các thiết bị khí nén đã hoàn tất.
7. Luôn theo dõi hệ thống khi nguồn cấp khí đã được bật.
8. Không được dùng tay di chuyển bất kỳ vật gì gần robot khi robot hoạt động.
9. Cuối quá trình hoạt động tay gắp của robot không được giữ phôi.


9

BÀI 2

TỰ ĐỘNG HỐ TRONG SẢN XUẤT
Mã bài: MĐ32-2

Mục tiêu của bài:
- Ý thức về vai trò và ý nghĩa của tự động hóa trong nền sản xuất hiện đại
- Phân tích các kiểu hệ thống tự động
Nội dung của bài:
1. Chức năng: Trạm Lắp ráp làm việc liên kết với trạm Robot và có chức
năng cung cấp linh kiện (thân xilanh, piston, lò xo và nắp) cho trạm Robot
lắp ráp thành một xilanh hoàn chỉnh.

2.

Trạm Robot bao gồm các module sau:
-Module ổ chứa lò xo (spring magazine module)
-Module ổ chứa nắp (cap magazine module)
-Module băng trượt (slide module)
-Module chứa piston(pallet module)
-Bàn lắp thiết bị (profile plate)
-Module bảng điều khiển và board mạch PLC (control console and PLC

board module)

3.

Vai trò một số module chính của trạm Robot:


10

-

Module ổ chứa lò xo: Xy lanh tác động kép đẩy lò xo ra khỏi ổ trên một
khe trượt. Một công tắc hành trình phát hiện lò xo đã được đẩy ra để
chuẩn bị cho quá trình lắp ráp.


11

-

Module ổ chứa nắp: Xy lanh tác động kép đẩy nắp ra khỏi ổ trên một khe
trượt.

Cảm biến quang phát hiện nắp đã được đẩy ra để chuẩn bị cho quá trình lắp
ráp.

-Module palett: Chứa các piston

-Module trượt: Dùng để vận chuyển hoặc cất giữ Workpiece.

12

3. Sơ đồ kết nối CPU S7-300:


13

5. Sơ đồ mạch điện Panel điều khiển:


14

6.

Sơ đồ ngõ vào cảm biến:


15

7. Sơ đồ mạch đièn hiển thị:


16

8. Sơ đồ ngõ ra cơ cấu chấp hành:


17

9. Sơ đồ mạch điện _ khí nén:


18

BAØI 3

HỆ THỐNG PHẦN CỨNG TRONG MPS
Mã bài: MĐ32-3

Mục tiêu của bài:
- Hiểu được cấu trúc phần cứng trong hệ thống MPS
- Liệt kê được các danh mục phần cứng cần thiết trong hệ thống
Nội dung của bài:
1. Chức năng:
-Xác định tính chất vật liệu của phôi
(workpiece material characteristics)
-Xác định chiều cao của phôi
(workpiece height)
-Loại các phôi không đạt
-Chuyển các phôi đạt tiêu chuẩn
(standard workpiece) tới trạm tiếp theo
4. Trạm kiểm tra bao gồm các module
sau: -Module cảm biến (sensor
module) -Module nâng (lifting module)
-Module đo lường (measuring module)
-Module băng trượt (slide module)
-Module bảng điều khiển và board mạch PLC (control console and PLC
board module)
-Bàn lắp thiết bị (profile plate)

2. Vai trò một số module chính của trạm kiểm tra:
- Module nhận biết phôi :
Vật liệu và màu sắc của phôi được nhận biết bằng hai cảm biến: +Cảm
biến quang (optoelectronics sensor) (Part_AV) xác định có phôi. +Cảm
biến tiệm cận điện dung (capacitive proximity sensor) (B2) xác định
phôi là kim loại hay phi kim.


19

- Module nâng:
+Khi phôi là kim lọai,
phôi sẽ được nâng lên bằng
bộ nâng để kiểm tra.
+Cơ cấu nâng gồm một
xylanh không có trục và
một xylanh chuyên dùng
để đẩy phôi ra.
+Các ống dẫn khí nén
(plastic tubing) cung cấp
khí cho xylanh và dây dẫn
điện (cho van điện) nằm
chung trong cáp dẫn.
+Cuối hành trình của xylanh nâng được nhận biết bằng tiệm cận nam
chaâm (magnetic proximity sensor) (1B1, 1B2).


20

- Module đo lường:

Bộ đo gồm một cảm biến nhận
tín hiệu dạng tương tự (B5) để xác
định chiều cao phôi. Nguyên tắc
hoạt động dựa trên bộ đo tuyến
tính (linear measurer) với bộ chia
điện áp. Một bộ phận giảm chấn
được gắn ở bộ đo để giảm chấn
cho xy lanh nâng khi nó nâng phôi
lên. Giá trị đo tương tự sẽ được số
hóa thông qua bộ so sánh. Tín hiệu
tương tự cũng có thể được chuyển
đến PLC thông qua bộ kết nối.
- Module băng trượt có đệm khí:

Băng trượt có đệm khí có nhiệm vụ chuyển sản phẩm qua trạm tiếp
theo. Băng trượt có thể chứa 5 sản phẩm cùng lúc nếu như cửa chặn đóng
lại. Đệm khí giảm tối thiểu ma sát giữa sản phẩm và bề mặt băng trượt và
các sản phẩm trượt cùng vận tốc.