BÁO CÁO KIẾN TẬP MÔN NHẬP MÔN CƠ ĐIỆN TỬ

NỘI DUNG BÁO CÁO KIẾN TẬP
1. Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS
1.1 Giới thiệu về hệ thống.
Hệ thống sản
xuất linh hoạt FMS
(Flexible
Manufacturing
System) là một hệ
thống sản xuất được
điều khiển tự động
bằng máy tính, có
khả năng thay đổi chương trình điều khiển và sản phẩm một cách linh hoạt trong
quá trình sản xuất.Hệ thống FMS có thể tự động đặt lại cấu hình để sản xuất các
chủng loại sản phẩm khác nhau nên nó được gọi là hệ thống sản xuất linh hoạt.
Khái niệm sản xuất linh hoạt được biết đến lần đầu tiên vào năm 1965 khi công ty
British firmMolins, đưa ra sản
phẩm với tên gọi là System
24. System 24 là một hệ
thống FMS thật sự.
Tuy nhiên hệ thống này
không thể phát triển thêm
được nữa bởi khi đó công
nghệ tự động hoá và công
1 | P a g e
Nguyễn Mạnh Hùng Lớp KT. Cơ điện tử 02
Hình Mô hình thu nhỏ hệ thống FMS
BÁO CÁO NHẬP MÔN CƠ ĐIỆN TỬ
nghệ thông tin còn chưa phát triển nên không thể hỗ trợ cho sự phát triển của hệ
thống này được. Khái niệm sản xuất linh hoạt vì vậy bị quên lãng. Tuy nhiên vào
những năm 70 và đầu thập kỷ 80, cùng với sự phát triển nhảy vọt của công nghệ
thông tin và ứng dụng của công nghệ thông tin trong sản xuất mà sản xuất linh

hoạt đã phát triển trở lại với tốc độ đáng kinh ngạc. Hệ thống sản xuất linh hoạt
được sử dụng lần đầu tiên ở Mỹ để sản xuất ra ôtô và máy kéo.Như vậy, một hệ
thống sản xuất linh hoạt nói chung bao gồm có các phần sau:
- Thiết bị xử lý như các trung
tâm gia công, các trạm lắp ráp
và robot.
- Thiết bị vận chuyển nguyên
vật liệu ví dụ như robot, băng
truyền,…
- Một hệ thống truyền thông.
- Một hệ thống điều khiển bằng
máy tính.
Trong sản xuất linh hoạt, các
máy gia công tự động như tiện,
phay, khoan,…và hệ thống vận
chuyển nguyên liệu tự động giao tiếp với nhau thông qua mạng máy tính
1.2 Cấu tạo
a. Trạm điều khiển và giám sát trung tâm
• Nhiệm vụ: Giám sát và
hiển thị toàn bộ hoạt
động của hệ thống MPS.
• Bộ PLC – S7 300 sẽ
nhận tín hiệu từ các cảm
biến và xử lý điều khiển
xuống các trạm thông
2 | P a g e
Nguyễn Mạnh Hùng Lớp KT. Cơ điện tử 02
Hình 3 Sinh viên làm quen với hệ thống FMS.
Hình 4 Sinh viên kiến tập với hệ thống
BÁO CÁO NHẬP MÔN CƠ ĐIỆN TỬ

qua mạng PROFIBUS. Đồng thời màn hình HMI – TP 177A sẽ giám sát hoạt
động của hệ thống.
• Kết cấu thiết bị gồm:
- Bộ điều khiển lập trình PLC S7 300 CPU 313C – 2DP
- Dầu vào số ( DI): 16
- Đầu ra số ( DO): 16
- Bộ nhớ: 32 KB RAM
- Cổng giao tiếp: MP/PROFBUS DP
• PLC S7 300 giao tiếp với các trạm thông qua mạng PROFBUS nó sẽ nhận
các tín hiệu gửi lên từ các trạm và ra lệnh điều khiển xuống
• Màn hình giao tiếp HMI – TP 177A
- Màn hình TP 177A của hãng SIEMENS sản xuất giao tiếp với các loại PLC
của SIEMENS thông qua chuẩn MPI và PROFBUS
- Màn hình sẽ điều khiển giám sát các cảm biến của PLC trong các trạm thông
qua mạng PROFBUS cho phép hiển thị trạng thái của các cảm biến, các đầu
vào/ra, tín hiệu từ cảm biến lên
màn hình
• Máy tính điều khiển trung tâm
- Được cài đặt phần mềm điều khiển
giám sát WIN CC của hãng
SIEMENS tại đó máy tính sẽ giám
sát hoạt động của cả hệ thống
thông qua giao diện được thiết kế
bằng WIN CC. Đồng thời có điều
kiện bật trạm trong hệ thống
b. Trạm cấp phôi
Nhiệm vụ: lưu trữ và cấp phôi, cấp chi tiết cho hệ thống
Kết cấu gồm:
- Băng tải: di chuyển phôi vào/ra khỏi cơ cấu cấp phôi
- Cơ cấu cấp phôi: cấp phôi 3 loại khác nhau: màu đỏ,

màu đen, màu xanh
3 | P a g e
Nguyễn Mạnh Hùng Lớp KT. Cơ điện tử 02
Hình 5 Mà hình hiển thị trạm lưu trữ của hệ thống FMS
Hình 6 Động cơ bước
BÁO CÁO NHẬP MÔN CƠ ĐIỆN TỬ
- Xi lanh khí nén: kẹp, đẩy
- Cụm van điện tử: điều khiển đóng/mở xi lanh khí nén
- Bộ nguồn: cấp điệm cho hệ thống
- Bộ điều khiển lập trình PLC: điều khiển toàn bộ quá trình
- Module mở rộng, module truyền thông
- Cảm biến quang khuyếch tán: phát hiện phôi ở cuối hành trình
Hình 7 Cảm biến để nhận biết phôi
- Mạch điện tử: bộ phận đầu vào/ra PLC và điều khiển tốc độ động cơ băng tải
- Nút ấn, khóa điện, chuyển mạch: đóng ngắt, điều khiển hệ thống
Hình 8 Nút điều khiển
c. Trạm kiểm tra phôi
Nhiệm vụ là kiểm tra kích thước các chi tiết: chiều cao, màu sắc…, nhận biết phôi
theo vật liệu: kim loại, phi kim loại
Kết cấu gồm:
- Các cảm biến: + cảm biến tiệm cận: phát hiện kim loại bằng từ cảm
+ cảm biến màu: phát hiện phôi màu trắng
4 | P a g e
Nguyễn Mạnh Hùng Lớp KT. Cơ điện tử 02
BÁO CÁO NHẬP MÔN CƠ ĐIỆN TỬ
+ cảm biến quang: phát hiện tất cả các phôi
- Module bang tải 24V DC
- Module nâng hạ phôi bằng xi lanh khí nén
- Module đo lường kiểm tra chiều cao phôi
- Bộ cung cấp nguồn 24V DC

- Bộđiều khiển lập trình PLC S7 200 CPU 224
- Mạch điện từ: bộđệm cho đầu vào/ ra của PLC vàđiều khiển tốc độ động cơ
- Bảng điều khiển: + khoá điện: đóng, cắt nguồn điện
+ nút dừng khẩn cấp: cắt nguồn điện hệ thống
+ đèn báo: trạng tháo hoạt động của hệ thống
+ nút chuyển mạch
+ các nút ấn
d.Trạm gia công và phân loại
 Nhiệm vụ gia công: khoan mô phỏng phôi và kiểm tra lỗ khoan trên bàn quay
 Nhiệm vụ phân loại: phân loại sản phẩm sau khi gia công vào 3 máng trượt
Kết cấu gồm:
- Bàn xoay phân loại
gồm 6 vị trí: vận
chuyển phôi
- Băng chuyền: vận
chuyển phôi đến các
trạm
- Bộ nguồn: cung cấp
điện cho hệ thống
- Bộ điều khiển lập
trình PLC: điều
khiển toàn bộ
chương trình
- Module mở rộng
- Module truyền thông
- Mạch điện tử: truyền tải thông tin tín hiệu
- Cảm biến tiệm cận: nhận dạng phôi
- Cảm biến màu: nhận dạng phôi thông qua màu sắc
- Cảm biến quang: nhận dạng phôi
- Cơ cấu khoan gia công phôi: gia công phôi

5 | P a g e
Nguyễn Mạnh Hùng Lớp KT. Cơ điện tử 02
Hình 9 Hệ thống cơ khí trong hệ thống
BÁO CÁO NHẬP MÔN CƠ ĐIỆN TỬ
- Xi lanh khí nén, kẹp phôi: phân chia phôi
- Cụm van điện: điều khiển hệ thống
- Nút ấn, khóa điện, chuyển mạch, đèn báo: đóng ngắt điện, hệ thống đèn báo
trạng thái hoạt động
- Tay gắp khí nén: kẹp phôi
e.Trạm cánh tay khí nén
Nhiệm vụ:
- Xác định rõ đặc tính vật liệu, màu sắc của chi tiết phôi
- Lựa chọn các chi tiết phô
- Di chuyển các chi tiết phôi đến trạm tiếp theo
Kết cấu gồm:
- Module chứa phôi
- Module tay gắp phôi
- Module máng trượt
- Các loại cảm biến: từ, quang… ngoài ra còn có các xilanh vàVan solenoid xylanh
- Bộ cung cấp nguồn 24V DC
- Bộ điều khiển lập trình PLC S7 200 CPU 224
Hình 11 PLC S7 200 CPU 224
- Mạch điện từ: bộ đệm cho đầu vào/ ra của PLC và điều khiển tốc độ động cơ
- Bảng điều khiển: + khoá điện: đóng, cắt nguồn điện
6 | P a g e
Nguyễn Mạnh Hùng Lớp KT. Cơ điện tử 02
Hình 10 Bộ nguồn 24VDC
BÁO CÁO NHẬP MÔN CƠ ĐIỆN TỬ
+ nút dừng khẩn cấp: cắt nguồn điện hệ thống
+ đèn báo: trạng tháo hoạt động của hệ thống

+ nút chuyển mạch
+ các nút ấn
g. Trạm Robot
Nhiệm vụ: -Xác định đặc tính của phôi
- Lắp ráp để tạo ra thành phẩm
- Lưu giữ
- Di chuyển phôi đến trạm tiếp theo
Kết cấu gồm:
+ Robot 6 bậc tự do
+ Bộ điều khiển robot
+ Cơ cấu kẹp các loại phôi
+ Xylanh kẹp các loại phôi
+ Bộ ổn định áp suất
+ Cảm biến các loại: quang,…
+ Bộ nguồn cung cấp 24VDC
+ Phụ kiện kết nối
h. Trạm lưu trữ
Nhiệm vụ: Lưu trữ phôi theo màu sắc và vật liệu
Kết cấu gồm:
+ Cơ cấu băng tải
+ Cơ cấu gạt phôi
+ Bộ ổn định áp suất
+ Xylanh gạt phôi, giữ phôi
+ Van solenoid cho xylanh gạt phôi, giữ phôi
7 | P a g e
Nguyễn Mạnh Hùng Lớp KT. Cơ điện tử 02
Hình 12 Màn hình điều khiến trạm lưu trữ.
BÁO CÁO NHẬP MÔN CƠ ĐIỆN TỬ
+ Cảm biến các loại
+ Bộ nguồn cung cấp 24VDC, 2A

+ PLC S7-300 CPU 313C + Cáp
+ Domino kết nối IN/OUT PLC
+ Phụ kiện kết nối
1.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống
Khi hệ thống khởi động các băng tải hoạt động . Pittong đàu tiên sẽ hoạt động
và đẩy vật gia công vào băng tải 1 , băng tải 1 đưa vật gia công vào vành quay đê
gia công . Trên đường di chuyển trên băng tải có 1 sensor màu , sensor này sẽ gửi
tính chất của vật liệu gia công đó về bộ xử lí trung tâm. Sau đó bộ xử lí trung tâm
sẽ đưa ra lệnh để điều khiển bàn xoay tới vị trí máy gia công cần thiệt cho vật gia
công đo, qua các lệnh của CPU các máy công cụ sẽ gia công theo tính chất của vật
gia công.
Sau khi gia công, bàn xoay sẽ đưa vật gia công đến vị trí robot và robot gắp
vật gia công rôinhả vào băng truyền 2. Trên băng truyền 2 có 3 sensor và dưới 3
sensor có 3 pittong đẩy vật gia công xuốn buồng chứa sản phẩm. Khi vật gia công
đi qua sensor thứu nhất là sensor màu, hệ băng truyền sẽ dừng lại, sensor tiến
hành kiểm tra tính chất của vật liệu gia công và gửi về CPU, CPU xử lí tín hiệu vật
gia công rồi đưa ra tính chất của vật gia công .
Sau đó nếu vật gia công không thỏa mãn tính chất nào đó thì CPU sẽ ra lệnh
cho pittong đẩy vật gia công xuống buồng sản phẩm, nếu không thì hệ thống băng
truyền sẽ tiếp tục hoạt động và đến các sensor sau. Sau quá trình như thế hệ thống
sẽ gia công được sản phẩm và tiến hành phân loại nó theo các tính chất.
1.4 Phạm vi ứng dụng
8 | P a g e
Nguyễn Mạnh Hùng Lớp KT. Cơ điện tử 02
BÁO CÁO NHẬP MÔN CƠ ĐIỆN TỬ
Vì giá thành đầu tư ban đầu lớn nên chỉ nhừng tập đoàn và công ty có vốn đầu tư lớn .
1.5 Phân tích các tính năng và thành phần hợp thành cơ bản của hệ
thống.
a. Hệ thống cơ khí
• Hệ thống cơ khí này bao gồm hệ thống băng tải, cơ cấu gắp của robot, cơ

cấu chuyển động của các máy công cụ, hệ thống quay của vành xoay vật gia
công
• Hệ thống băng tải được dẫn động bởi động cơ cuốn.
• Cơ cấu robot gồm cánh tay gắp cơ cấu di chuyển ngang và cơ cấu di chuyển
đứng. Toàn bộ hệ thống này được dẫn động bởi các pittong ( 3 pittong khí )
• Hệ thống xoay được gắn với 1 động cơ servo nên nó có thể được đieèu
chỉnh các góc quay một cách chính xác.
b. Hệ thống thủy lực, khí nén
9 | P a g e
Nguyễn Mạnh Hùng Lớp KT. Cơ điện tử 02
BÁO CÁO NHẬP MÔN CƠ ĐIỆN TỬ
• Hệ thống này khí nén
được cung cấp nguồn khí
bởi 1 máy bớm lốp xe máy
và toàn bộ được dẫn qua
các máy đo áp suất.
• Pittong khí nén có 2 đầu
dẫn khí được nối van điện
khí, van điện khí này sẽ
điều khiển pittong này đẩy
hay kéo.
• Toàn bộ hệ thống khí được
dẫn bởi các dây dẫn khí
c. Hệ thống điện – điện tử
 Hệ thống van điện khí
Van này sử dụng hệ thống đóng mở khí nén bằng nguyên lí từ trường .Khi có
điện vào hệ thống điện từ thì nó sẽ chuyển thành tác dụng lực từ. Lực từ này làm
chuyển động của van và van có thể mở hoặc đóng tùy theo cách bố trí hệ thống.
 Động cơ Sevor:
Động cơ servo điều khiển bàn xoay và các băng truyền có nguyên lý và cấu tạo

được trình bày ở hệ thống robot
 Hệ thống CPUsử dụng bộ điều khiển PLC logic
Hệ thống này gồm các bảng mạch điẹn tử : mạch xử lí tín hiệu sensor, mạch
tạo xung, mạch công suất… toàn bộ mạch được xử lí bởi bộ vi xử lí PIC
d. Hệ thống thông tin, giám sát
 Hệ thống bình đo khí áp: cho biết áp xuất trên các ống dẫn khí.
 Hệ thống sensor
10 | P a g e
Nguyễn Mạnh Hùng Lớp KT. Cơ điện tử 02
Hình 13 Hệ thống bơm khí nén
BÁO CÁO NHẬP MÔN CƠ ĐIỆN TỬ
Hình 14 Sensor khuếch tán
Gồm 4 sensor , 2 sensor màu, 1 sensor từ , 1 sensor quang. Các sensor này
hoạt động theo các hiệu ứng vật lý. Các tín hiệu hình ảnh , màu sắc , ánh sáng ,
từ…được tính rồi chuyển thành các tín hiệu điện, các tín hiệu điện này được nối
với mạch xử lí loại bỏ nhiễu sau đó nó trả về bộ sử lí trung tâm là các tí hiệu phù
hợp cho công tác xử lí và đưa ra các lệnh điều khiển các cơ cấu chấp hành khác.
e. Hệ thống điều khiển
Hệ thống điều khiển bao gồm hiệu thống điều khiển bằng tay thiết kế dưới
dạng nút tròn điều khiển và hệ thống đièu khiển bằng máy tính được kết nối vào bộ
xử lí CPU trung tâm . Ngôn ngữ lập trình điều khiển có thể là hợp ngữ Assembly,
ngôn ngữ C, C++, hay có thể là ngôn ngữ lệnh, chương trình. Tùy thuộc vào cấu
trúc phức tạp của hệ thống mà ta có thể chọn ngôn ngữ phù hơp. Nhưng thường là
sử dụng ngôn ngữ lệnh điều khiển trực tiếp trên máy tính.
1.6 Các bước vận hành hệ thống.
Bước 1: Bộ phận nhập dữ liệu, lập trình, định dạng vị trí, hình dạng, quỹ đạo
chuyển động.
Bước 2: Thông qua hệ thống chấp hành trong cơ điện tử, tích hợp trong một sản
phẩm cơ khí: hệ thống cơ khí, hệ thống điện-điện tử, hệ thống điều khiển, hệ thống
thủy khí, hệ thống vi cơ điện tử.

Bước 3:Đến các hệ thông thông tin, giám sát trong Cơ Điện Tử : Các thiết bị cảm
nhận và đáp ứng theo các kích thích của các đại lượng không điện và chuyển thành
các đại lượng điện, các thông tin của các đại lượng này được truyền về hệ thống đo
lường điều khiển, giúp nhận dạng, đánh giá và điều khiển mọi biến trạng thái của
đối tượng. Các thiết bị giám sát điển hình như : cảm biến (sensor), camera giám
sát, các bộ chuyển đổi tín hiệu số.
11 | P a g e
Nguyễn Mạnh Hùng Lớp KT. Cơ điện tử 02
BÁO CÁO NHẬP MÔN CƠ ĐIỆN TỬ
Bước 4 : Điều khiển trong Cơ Điện Tử thưc hiện bài toán can thiệp vào đối tượng
điều khiển để hiệu chỉnh, để biến đổi sao cho nó có được chất lượng mong muốn.
Bước 5 : Bộ phận thực hiện sử lí đầu ra cho sản phẩm.
12 | P a g e
Nguyễn Mạnh Hùng Lớp KT. Cơ điện tử 02
BÁO CÁO NHẬP MÔN CƠ ĐIỆN TỬ
2. Hệ thống robot công nghiệp
2.1 Giới thiệu về hệ thống robot công nghiệp.
Hình 15 Robot hàn công nghiệp
Robot hàn công nghiệp tích hợp hệ thống cơ khí, điện tử và tự động hóa, chạy theo
một chương trình người vận hành lập trình sẵn. Người vận hành dùng hộp điều khiển dẫn
dắt robot đến những vị trí mà nó phải đến trong quá trình làm việc, rồi lưu lại những vị trí
này trong máy tính của hệ thống điều khiển robot. Đến lúc làm việc, robot chạy theo đúng
hướng đi mà nó đã được lập trình từ trước.
Khác với con người, robot làm việc liên tục không ngứng nghỉ. Robot không có chế
độ nghỉ phép, không cần ăn trưa, không đòi hỏi tăng lương. Robot có sức mạnh hơn con
người gấp nhiều lần và làm việc vô cùng chính xác. Robot làm việc được ở những nơi nguy
hiểm, độc hại mà con người không thể đến được. Một hạn chế trong việc ứng dụng robot
vào sản xuất là chúng ta cần có kiến thức để sử dụng, vận hành và phải trả những chi phí tốn
kém trong việc bảo dưỡng, cũng như sửa chữa nó .
2.2 Cấu tạo

13 | P a g e
Nguyễn Mạnh Hùng Lớp KT. Cơ điện tử 02
BÁO CÁO NHẬP MÔN CƠ ĐIỆN TỬ
a. Thông số kỹ thuật
Cấu trúc robot Sáu trục tự do
Số trục 6
Tải trọng cho phép 13.2 lb (6 kg)
Tầm với 1.4m
Khả năng tinh chỉnh robot ± .003 in. (±0.08 mm)
Hệ thống motor AC Servo Motor
Công suất motor 2600W



Tầm hoạt động

Tay
Góc quay ±170° ±50° **
Góc quay tay dưới -155°~ +90°
Góc quay tay trên -170°~ +190°

Khớp
Góc quay khớp ±180°
Độ uốn cong -50°~ +230°
Độ xoắn khớp nối ±360°


Tốc độ và góc quay
tối đa của robot trên
6 trục

Tay
Góc quay 210°/sec
Góc quay tay dưới 210°/sec
Góc quay tay trên 210°/sec

Khớp
Góc quay khớp 420°/sec
Độ uốn cong 420°/sec
Độ xoắn khớp nối 620°/sec
Nhiệt độ môi trường làm việc 0°~ 45°C 20 ~ 80%RH
Trọng lượng robot 353 lb (16 kg)
Phương thức lắp đặt robot Trên sàn, treo trên trầ
BỘ ĐIỀU KHIỂN AX21
Hệ thống
điều
khiển
robot
Hệ thống dạy
Chức năng
hiệu chỉnh
Sao chép, Cắt & dán ,
Hệ thống
motor
Động cơ
AC Servo
Chức năng dời
Song song , hình trụ,
hình đối xứng
6 trục điều

khiển
Tối đa 54
trục
Bộ nhớ
Bộ nhớ lưu trữ
Compact
Flash
Card
Chương trình
hàn
Hàn ngắn mạch, Hàn
bấm
Cắt Plasma, hàn bằng
tay,hàn xung trên xung
Khả năng lưu
trữ
160,000
lệnh dạy
14 | P a g e
Nguyễn Mạnh Hùng Lớp KT. Cơ điện tử 02
BÁO CÁO NHẬP MÔN CƠ ĐIỆN TỬ
Số chương
trình
9999
Chức năng an
toàn
Chế độ khóa an toàn
Bộ nhớ mở
rộng
Thẻ

Compact
Flash
(CF card)
Ngôn ngữ
Hổ trợ 5
ngôn ngữ
Tín hiệu
vào / ra
của PLC
để lập
trình cho
hệ thống
Cổng ra /vào
của robot
Ra 4 /
vào 7
Điện áp vào
3pha, AC200V***+10%,
15%
Cổng ra vào
rơle
Bộ rơ le
điều
khiển
(32in /out
có thể mở
rộng 64)
Hệ thống cơ bản gồm 3 phần :
• Cánh tay robot (Manipulator)
Cơ cấu cơ khí ROBOT gồm 6 khâu động

, 6 khớp tạo ra một cơ cấu gồm 6 bậc tự do.
Ở 6 khớp là 6 động cơ servo với các kích
thước và công xuất khác nhau.
• Bộ điều khiển AX21 ( Controller AX21)
Bộ điều khiển gồm CPU AX21 với các
cổng ra là hộp điều khiển bang tay( Teach
pendant) và hộp thuật toán ( Operation
Box).
• Thiết bị hàn hồ quang
Thiết bị hàn bao gồm : súng hàn được
gắn vào khâu cuối của cánh tay robot, bộ
phận điều khiển khí hàn, nguồn hàn DTC-
DM350, bình khí hàn và hệ thống dây hàn.
2.3 Nguyên lý hoạt động của robot hàn công nghiệp
15 | P a g e
Nguyễn Mạnh Hùng Lớp KT. Cơ điện tử 02
Hình 16 Robot hàn công nghiệp
BÁO CÁO NHẬP MÔN CƠ ĐIỆN TỬ
 Nguồn hàn phải cung cấp dòng điện điều khiển được với điện áp thích hợp cho quá
trình hàn. Thường là 10-35V và 5-100A.
 Sùng hàn dùng để đưa điện cực đến mối hàn, truyền dòng điện hàn vào điện cực và tạo
ra lớp cách ly quanh mối hàn. Có nhiều kiểu sùng hàn khác nhau, tùy theo quá trình
hàn, dòng hàn, kích thước điện cực và chất cách ly
 Robot sử dụng hai hệ tọa độ :
- Descartes : robot di chuyển tịnh tiến theo các trục x,y,z.
- Tọa độ cực : chuyển động quay.
 Điểm khác nhau cơ bản
- Descartes : Các bộ phân robot chuyển động phối hợp với nhau
- Tọa độ cực : tưng trục, từng bộ phận với các góc xoay khác nhau.
 Cơ cấu 6 bậc tự do

- Robot chuyển động dọc theo 3 trục va xoay quanh 3 trục
 Robot chỉ có thể thực hiện được 3 dạng đường.
- Đường thẳng : cần 2 điểm xác định.
- Cung tròn : cẩn 3 điểm xác định.
- Đường cong: cần 2 điểm xác định, chạy từ điểm này đến điểm kia do nhà sản xuất
lập trình.
 Phạm vi hoạt động
- Bán kính : 0.5m
- Vươn xa nhất : 1.4m
 Mỏ hàn cách vật hàn 2mm đến 4mm
 Lập trình
Tùy theo hình dạng vật cần hàn, mà người vận hành chia thành các mối hàn theo lập
trình cho robot di chuyển theo các dạng cung tròn, các đường thẳng và các đường
cong. Điều khiển trực tiếp cho robot đến các điểm cần thiết vạch lên quỹ đạo hàn,
copy tọa độ đầu trùng tọa độ cuối, sau đó lưu vào bộ nhớ, kiểm tra lại và tiến hành cho
robot chạy tự động. Quy trình hàn tự động được thực hiện và lặp lại.
2.4 Phạm vi ứng dụng
- Ứng dụng cho các quy trình hàn: hàn hồ quang, hàn lase, hàn điểm, v.v của các nhà
máy sản xuất vật dụng cơ khí, nơi mà quy trình hàn được lặp đi lặp lại một cách liên
tục.
16 | P a g e
Nguyễn Mạnh Hùng Lớp KT. Cơ điện tử 02
BÁO CÁO NHẬP MÔN CƠ ĐIỆN TỬ

Hàn hồ quang Hàn lase Hàn điểm
- Robot hàn sẽ hoạt động trong tất cả các điều kiện khắc nghiệt, đòi hỏi độ chính xác
cao,
2.5 Phân tích các tính năng và thành phần cơ bản hợp thành hệ
thống.
a. Hệ thống cơ khí

2
Mô hình của robot AII – V6
17 | P a g e
Nguyễn Mạnh Hùng Lớp KT. Cơ điện tử 02
BÁO CÁO NHẬP MÔN CƠ ĐIỆN TỬ
Hình chiếu bằng Hình chiếu đứng
của robot hàn của robot hàn
Qua hình ta thấy giới hạn của điểm hàn trên mặt phẳng nằm ngang là
đường cong P-point Working Range. Trong đó bán kính đường tròn lớp 1402
mm, đường tròn nhỏ 399mm và góc quay giới hạn là -170 : +170
Cũng tương tự như chiếu bằng ta có giới hạn của điểm hàn trên mặt phẳng
đứng là đường cong P-point Working Range trên hình vẽ.
b. Hệ thống điện – điện tử
Hệ thống điện – điện tử bao gồm hệ xử lý CPU AX21, hộp điều khiển
bằng tay, bộ nạp chương trình , các động cơ servo tạo chuyển động cho cơ cấu,
bộ điều khiển nguồn hàn DTC-DM350 , hệ thống điều khiển súng hàn và khí hàn
cùng với các dây nối.
 Động cơ Servo
Hình 17 Động cơ Servor
Động cơ servo là thiết bị được điều khiển bằng chu trình kín . Từ tín hiệu
hồi tiếp vận tốc, vị trí , hệ thống điều khiển số sẽ điều khiển hoạt động của một
18 | P a g e
Nguyễn Mạnh Hùng Lớp KT. Cơ điện tử 02
BÁO CÁO NHẬP MÔN CƠ ĐIỆN TỬ
động cơ sẻvo. Với lý do nêu trên nên sensor đo vị trí hoặc tốc độ là các
bộ phận cần thiết phải tích hợp cho một động cơ ser vo. Sensor của động cơ
này thường dùng là sensor encoder sử dụng một led phát tín hiệu và thiết bị thu
để đếm góc quay của động cơ. Cấu tạo của động cơ cơ bản như sau :
Hình 18 Cấu tạo của động cơ Servo
 Hệ thống điều khiển súng hàn và khí hàn

Hệ thống này có tác dụng nhận lệnh từ CPU và thực thi lệnh điều khiển
súng hàn và lượng khí cung cấp cho súng hàn trong quá trình làm việc tự động
của robot.
 Hệ điều khiển nguồn hàn DTC-DM350
Bộ điều khiển này nhận lệnh điều khiển từ CPU và thực thư lệnh , bộ điều
khiển này có tác dụng điều khiển công suất máy hàn
 Hệ thống CPU AX21
Hệ thống CPU AX21, bộ điều khiển bằng tay và bộ nạp chương trình CPU
là nơi quan trọng nhất của hệ thống điện- điện tử, là nơi trung tâm xử lí mọi hoạt
động của hệ thống .
CPU AX21 gồm phần trung tâm là bộ PLC tích hợp chip vi điều khiển PIC.
Ngoài ra còn có các mạnh điện tử như: mạch công suất , mạch tạo xung cho
điều khiển các động cơ, mạch biến tần , mạch xử lí tín hiệu vào từ bộ điều khiển
bằng tay và bộ nạp chương trình.
19 | P a g e
Nguyễn Mạnh Hùng Lớp KT. Cơ điện tử 02
BÁO CÁO NHẬP MÔN CƠ ĐIỆN TỬ
c. Hệ thống điều
khiển
Hệ thống
bao gồm CPU
điều khiển , tay
máy điều khiển
bằng các lệnh và
thuật toán điều
khiển.
d. Hệ thống
giám sát
Hệ thống
bao gồm các

sensor cảm biến
định vị được
trang bị trong các động cơ servo để định vị trí góc quay được của động cơ qua
đó đưa tín hiệu về bộ xử lí của động cơ.
2.6 Các bước vận
hành hệ thống.
Bước 1: lắp các chi tiết cần
hàn vào vị trí hàn.
Bước 2: mở robot hàn , mở
nguồn hàn.
Bước 3: chọn chế độ hàn
gồm chế độ hàn bằng điều
khiển hay chế độ hàn chương
trình tự động.
Bước 4: để máy chạy theo chương trình hoặc điều khiển các lệnh hàn bằng tay.
20 | P a g e
Nguyễn Mạnh Hùng Lớp KT. Cơ điện tử 02
HÌnh 19 Màn hình điều khiển
Hình 0 Robot hàn
BÁO CÁO NHẬP MÔN CƠ ĐIỆN TỬ
3. Hệ thống sản xuất tích hợp CIM
3.1 Vài nét về hệ thống sản xuất tích hợp có trợ giúp máy tính CIM.
Hệ thống sản xuất
tích hợp – CIM
(Computer
Integrated
Manufacturing) là
hệ thống sản xuất tự
động hiện đại. Hệ
thống CIM đang

được ứng dụng ngày
càng phổ biến trong
các nước phát triển
do hiệu quả của nó
đem lại. Tuy nhiên,
ứng dụng CIM vào
sản xuất ở Việt Nam thì vẫn còn hạn chế.
Hình 21 Hệ thống CIM
21 | P a g e
Nguyễn Mạnh Hùng Lớp KT. Cơ điện tử 02
Hình 21 Hệ thống CIM
BÁO CÁO NHẬP MÔN CƠ ĐIỆN TỬ
CIM là một nhà máy sản xuất tự động hóa toàn phần, nơi mà tất cả các quá trình sản xuất
được tích hợp và được điều khiển bởi máy tính. CIM quản lý tự động thông qua sự tích hợp
các phân hệ: CAD, CAM, CAP, CAPP; Các tế bào gia công (CN, CNC, DNC); Hệ thống
cấp liệu; Hệ thống lắp ráp linh hoạt; Hệ thống mạng LAN nội bộ liên kết các thành phần
trong hệ thống và mạng Internet; Hệ thống kiểm tra và các thành phần khác…
3.2 Cấu tạo của hệ thống
Một hệ thống CIM có thể được xem tạo thành từ các phân hệ sau:
- CAD, CAM,CAP, CAPP.
- Các tế bào gia công.
- Hệ thống cấp liệu.
- Hệ thống lắp ráp linh hoạt.
- Hệ thống mạng LAN nội bộ
liên kết các thành phần
trong hệ thống.
- Hệ
thống kiểm tra và các thành phần khác.
Hệ thống MiniCIM ở phòng thí
nghiệm của trường đại học Bách

Khoa Hà Nội
với mục tiêu phục vụ giảng dạy
bao gồm các phần tử sau:
- Hai máy gia công CNC (1
máy phay - khoan và 1 máy tiện).
- Hai robot thực hiện các chức
năng lắp ráp và cấp phôi.
22 | P a g e
Nguyễn Mạnh Hùng Lớp KT. Cơ điện tử 02
Hình 22 Hệ thống CIM thu nhỏ
Hình 2 Sensor
Hình 2 Bộ điều khiển PLC
BÁO CÁO NHẬP MÔN CƠ ĐIỆN TỬ
- Máy tính chủ được nối mạng
Ethernet và phần mềm CIMSoft
cùng với các
máy tính cá nhân khác cho phép
điều khiển và quản lí toàn bộ hệ
thống.
- Băng tải dùng cho các Pallet.
- Hệ thống chứa và lấy phôi tự
động.
- Bộ điều khiển logic khả lập
trình PLC.
3.3 Phạm vi ứng dụng, lợi ích và hướng phát triển của hệ thống CIM.
a. Phạm vi ứng dụng
- CIM tham gia vào môi trường sản xuất công nghiệp: điều khiển robot, lắp ráp,
gia công, sơn phủ đánh bóng, gia công hàn, kiểm soát chất lượng sản phẩm,
đóng gói, vận chuyển và phân phát hàng hoá.
Hình 26 CIM

- CIM tham gia vào các quá trình công nghệ: thiết kế và sản xuất có trợ giúp
máy tính (CAD/CAM). Lập kế hoạch sản xuất và quy trình công nghệ có trợ
giúp của máy tính (Computer Aided Process Planning/ Computer Aided
Engineering (CAPP/CAE).
23 | P a g e
Nguyễn Mạnh Hùng Lớp KT. Cơ điện tử 02
BÁO CÁO NHẬP MÔN CƠ ĐIỆN TỬ
- CIM bao gồm mạng và các hệ thống: các phần cứng và phần mềm truyền
thông trong nhà máy, quản lý thông tin dữ liệu bao gồm cả việc thu thập, lưu
trữ và truy xuất dữ liệ
- CIM tham gia vào việc cải thiện không ngừng các quá trình sản xuất: lập kế
hoạch và kiểm soát nguyên liệu đầu vào, các hệ thống theo dõi và kiểm soát
chất lượng, các kỹ thuật và phương
pháp thanh tra giám sát như lập kế
hoạch và quản lý nguồn lực sản
xuất, lập kế hoạch và quản lý nguồn
lực công ty, kiểm tra chất lượng
toàn bộ và phương thức sản xuất
đáp ứng kịp thời sự thay đổi nhanh
chóng của các chủng loại sản
phẩm.
b. Lợi ích trong sản xuất
- Nhanh chóng cho ra đời sản phẩm mới kể từ lúc nhận đơn đặt hàng.
- Giảm 15 – 30% giá thành thiết kế
- Giảm 30 – 60% thời gian chế tạo chi tiết
- Tăng năng suất lao động lên tới 40 – 70%
- Nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm được 20 – 50% phế phẩm
- Quản lý vật tư hàng hóa sát thực tế hơn
- Tăng khả năng cạnh tranh của sản phẩm và đáp ứng nhu cầu của thị trường
- Hoàn thiện được phương pháp thiết kế sản phẩm nhờ ứng dụng các gói phần

mềm CAD, CAM, Cimastron, Cata, Unigraphic, Proengineer, MEC, CAPP,
CAE… trong đó các phân hệ này cho phép tính toán rất nhanh nhiều vấn đề
cụ thể: giải bài toán thiết kế, thẩm định… trong đó phần tử hữu hạn cho phép
tính toán nhanh gấp 30 lần so với tính toán thông thường để xác định ứng
xuất tại từng điểm nhờ vậy mà hoàn thiện kết cấu cho sản phẩm nhanh hơn.
c. Hướng phát triển trong tương lai
- Để thúc đẩy sự phát triển của CIM cũng như thúc đẩy sự phát triển của sản
xuất một số hướng nghiên cứu về CIM đang được nhiều nhà khoa học tiến
hành như sau:
- Hợp lí hoá CIM và chiến lược quản lí CIM: Đảm bảo cho các nhà quản lý
nắmvững các nguyên tắc ứng dụng CIM trong môi trường sản xuất của
mình.
24 | P a g e
Nguyễn Mạnh Hùng Lớp KT. Cơ điện tử 02
Hình 27 Hệ thống CIM
BÁO CÁO NHẬP MÔN CƠ ĐIỆN TỬ
- Nhà máy tích hợp CIM với các ranh giới địa lí trên phạm vi toàn cầu: Cấu
trúc và mô hình hoá các nhà máy tích hợp được nghiên cứu trên cơ sở hợp
tác và liên kết toàn cầu về quản lí và chia sẻ dữ liệu.
- Mạng liên kết của CIM: Nghiên cứu các ứng dụng mạng trên phạm vi rộng
vàInternet cho CIM, tăng cường sự trao đổi thông tin bằng dữ liệu tích hợp,
mốiquan hệ giữa khách hàng và nhà cung cấp, các dữ liệu về quản lí trong
hệ thống
- CIM.
- Công cụ và công nghệ tiên tiến cho
việc ứng dụng CIM: Nghiên cứu về
ứng dụng robot trong sản xuất, nâng
cao tính tự động hoá trong sản xuất,
ứng dụng trí tuệnhân tạo.
- Mô hình hệ thống sản xuất: Tích hợp

các mô hình thông tin với các mô
hình chức năng của CIM, mô hình
mô phỏng tích hợp của CIM và các
hệ thống thiết kế của CIM.
- Ứng dụng trí tuệ nhân tạo như logic mờ, mạng nơron tích hợp và trong các
hệthống sản xuất
3.4 Quy trình sản xuất của CIM
a. Lập kế hoạch sản xuất
Quy trình sản xuất của một hệ thống CIM trong sản xuất:
- Lập kế hoạch sản xuất
- Thiết kế sản phẩm
- Lập quy trình sản xuất
- Lập trình cho các trạm gia công
- Thiết bị sản xuất
- Hệ thống vận chuyển-tích trữ
- Hệ thống kiểm tra
- Tiếp thị, phân phối sản phẩm
Khi nhận được đơn đặt hàng trực tiếp hay qua các phương tiện giao tiếp
(internet) cùng với chiến lược phát triển sản phẩm, CIM quản lý bằng phần mềm
chuyên biệt (CIMSOFT) nó liên tục được truyền đi tới các phân hệ quản lý, điều
khiển hệ thống. Dựa trên kế hoạch này các phân hệ tự động cập nhật, xử lý thông
tin để đảm bảo sự hoạt động nhịp nhàng, lưu loát cho toàn hệ thống. Vì vậy, việc
25 | P a g e
Nguyễn Mạnh Hùng Lớp KT. Cơ điện tử 02
Hình 28 Cánh tay robot
BÁO CÁO NHẬP MÔN CƠ ĐIỆN TỬ