thiết kế và chế tạo module huấn luyện tự động hóa

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện đề tài, dù gặp rất nhiều khó khăn nhất là về kinh phí thực hiện
nhưng cuối cùng chúng em đã hoàn thành công trình nghiên cứu khoa học đúng thời gian
 Xin gửi lời tri ân sâu sắc đến Cha mẹ của chúng em đã miệt mài lo lắng và chu cấp
kinh phí cho chúng em trong suốt 4,5 năm đại học và trong quá trình làm báo cáo
để hoàn thành tốt nghiên cứu khoa học.
 Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Th.S Trần Bích Sơn đã giúp đỡ và động
viên khích lệ chúng em trong suốt quá trình thực hiện công trình nghiên cứu khoa
học.
 Xin gửi lời cảm ơn đến các Thầy, các nhân viên trong Khoa Cơ Điện – Điện tử
trường ĐH Lạc Hồng và các bạn sinh viên đã tạo điều kiện, đóng góp ý kiến để
chúng em sớm hoàn thành Báo cáo khoa học.










MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
Trang
CHƢƠNG I: DẪN NHẬP 1

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1
1.2 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1
1.3 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 2
1.4 TẦM QUAN TRỌNG VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA ĐỀ TÀI 2
1.5 MỤC ĐÍCH VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 2
1.6 KẾT CẤU CỦA ĐỀ TÀI 3
CHƢƠNG II: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 4
2.1 GIỚI THIỆU MODULE 4
2.1.1 TRẠM 1 (Distribution Station: Trạm phân phối) 5
2.1.2 TRẠM 2 (Trạm lắp ráp: Assembly Station). 5
2.2. CHỨC NĂNG – SƠ ĐỒ HOẠT ĐÔNG CỦA CÁC TRẠM TRONG
MODULE 6
2.2.1 Trạm 1 – Trạm phân phối (Distribution station) 7
2.2.2 Trạm 2 – Trạm lắp ráp (Assembly station). 9
2.2.3 Hoạt động của Module. 10
CHƢƠNG III: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG 12
3.1 THIẾT KẾ CƠ KHÍ 12
3.1.1 TRẠM 1 – TRẠM PHÂN PHỐI. 12
3.1.1.1 Thiết kế Xylanh tách phôi khỏi ngăn chứa 12
3.1.1.2 Thiết kế cụm chuyển phôi sang trạm kế 14
3.1.2 TRẠM 2 – TRẠM LẮP RÁP 15
3.2 THIẾT KẾ ĐIỆN – KHÍ NÉN VÀ LẬP TRÌNH HỆ THỐNG. 19
3.2.1 SƠ LƢỢC VỀ PLC S7-300 CỦA SIEMENS. 19
3.2.1.1 Thiết bị điều khiển logic khả trình. 19
3.2.1.2 Các module của PLC S7-300. 20
3.2.1.3 Tổ chức bộ nhớ CPU. 24
3.2.1.4 Vòng quét chƣơng trình của PLC. 26
3.2.1.5 Cấu trúc chƣơng trình. 28
3.2.1.5.1 Lập trình tuyến tính. 28
3.2.1.5.2 Lập trình cấu trúc 28

3.2.1.5.3 Các khối OB đặc biệt 29
3.2.1.6 Ngôn ngữ lập trình 31
3.2.2 SƠ LƢỢC VỀ PLC S7-200 CỦA SIEMENS. 32
3.2.2.1 Giới thiệu PLC S7-200 32
3.2.2.2 Cấu trúc phần cứng của S7-200. 35
3.2.2.2.1 Hình dạng và cấu trúc bên ngoài. 35
3.2.2.2.2 Cấu trúc phần cứng. 36
3.2.2.3 Cấu trúc bộ nhớ. 38
3.2.2.3.1 Phân chia bộ nhớ 38
3.2.2.3.2 Vùng nhớ chƣơng trình 38
3.2.2.3.3 Vùng nhớ dữ liệu 39
3.2.2.3.4 Vùng đối tƣợng 41
3.2.2.4 Kiểu dữ liệu 41
3.2.2.5 Thiết bị lập trình 41
3.2.2.5.1 Giao diện làm việc 42
3.2.2.5.2 Các khối sử dụng trong giao diện lập trình 43
32.2.5.2.1 Khối Programe Block 43
3.2.2.5.2.2 Khối Data Block 44
3.2.2.5.2.3 Khối Symbol Table 45
3.2.2.5.2.4 Khối Comunication 45
3.2.3 TRẠM I 47
3.2.3.1 Lựa chọn thiết bị 47
3.2.3.2 Thiết kế mạch điện điều khiển. 49
2.3.3 Thiết kế mạch khí nén. 50
3.2.3.4 Lập trình trạm 1 51
3.2.4 TRẠM 2 62
3.2.4.1 Lựa chọn thiết bị. 62
3.2.4.2 Thiết kế mạch điều khiển. 63
3.2.4.3 Thiết kế mạch khí nén. 64
2.4.4 Lập trình trạm 2 65

CHƢƠNG IV: GIÁM SÁT ĐIỀU KHIỂN SCADA 75
4.1 KHÁI NIỆM SCADA 75
4.2 Thiết lập SCADA cho MODULE. 75
4.2.1 Giám sát Trạm I 76
4.2.2 Giám Sát Trạm II 87
KẾT LUẬN 97
Hƣớng Phát Triển Của Đề Tài 97
TÀI LIỆU THAM KHẢO 98
PHỤ LỤC
CÁC BÀI TẬP THỰC HÀNH VỚI HỆ THỐNG


DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2. 1: Hệ thống MPS-205 của hãng Festo 4
Hình 2. 2: Sơ đồ khối của hệ thống các trạm MPS 4
Hình 2. 3: Trạm phân phối của trường ĐH Công nghiệp TP. HCM 5
Hình 2. 4: Trạm lắp ráp của hãng Festo 5
Hình 2. 5: Mô hình thiết kế 3D 6
Hình 2. 6: Mô hình thực tế 6
Hình 2. 7: Mô hình trạm phân phối của đề tài 7
Hình 2. 8: Sơ đồ hoạt động trạm 1 8
Hình 2. 9: Trạm lắp ráp gồm 4 cụm cơ cấu chính như sau . 9
Hình 3. 1: Kích thước phôi dung trong Module 12
Hình 3. 2: Hình dạng xylanh tách phôi dung trong hệ thống. 12
Hình 3. 3: Thiết kế xilanh tách phôi 13
Hình 3. 4: Thiết kế ngăn chứa phôi 13
Hình 3. 5: Thiết kế cụm chuyển phôi Trước khi lắp ráp 14
Hình 3. 6: Hình chiếu tổng quan trạm 1 14
Hình 3. 7: Chi tiết cụm chặn phôi 15

Hình 3. 8: Gá xylanh chặn phôi hoàn chỉnh. 15
Hình 3. 9: Chi tiết cấu thành băng tải 16
Hình 3. 10: Cụm băng tải trước và sau khi hoàn thành 16
Hình 3. 11: Cơ cấu khay đựng nắp 17
Hình 3. 12: Hình ảnh Xylanh dẫn hướng (loại 2 pittong) 17
Hình 3. 13: Cơ cấu tay lấy nắp 18
Hình 3. 14: Trạm 2 tổng quát 18
Hình 3. 15: Cấu trúc bên trong của 1 PLC 19
Hình 3. 16: Sơ đồ khối và sơ đồ đấu dây của module nguồn 21
Hình 3. 17: Sơ đồ đấu dây của module 22
Hình 3. 18: Sơ đồ đấu dây của module 23
Hình 3. 19: Vòng quét CPU 27
Hình 3. 20: Vòng quét CPU 28
Hình 3. 21: Lập trình có cấu trúc 29
Hình 3. 22: STL là ngôn ngữ mạnh nhất 31
Hình 3. 23: Thông số và các đặc điểm kỹ thuật của series 22X 33
Hình 3. 24: Bảng giới thiệu các loại module mở rộng 34
Hình 3. 25: Chi tiết phần cứng PLC S7-200 36
Hình 3. 26: Mô hình tổng quát của một PLC 36
Hình 3. 27: Cấu trúc bộ nhớ của PLC 38
Hình 3. 28: Giao diện STEP7-MICROWIN 42
Hình 3. 29: Cách tạo chương trình con hay chương trình ngắt 43
Hình 3. 30: Giao diện Data Block 44
Hình 3. 31: Cửa sổ Symbol Table 45
Hình 3. 32: Cửa sổ Comunications 46
Hình 3. 33: Cửa sổ Set PG/PC interface 46
Hình 3. 34: Cửa sổ Upload/Download chương trinh xuống PLC 47
Hình 3. 35: PLC S7-300 cpu 314 2DP của hãng SIEMENS 48
Hình 3. 36: Van khí sử dụng trong trạm 48
Hình 3. 37: Mạch các nút nhấn bảng điều khiển trạm 1 49

Hình 3. 38:Ngõ vào cảm biến PLC trạm 1 49
Hình 3. 39: Ngõ ra PLC trạm 1 50
Hình 3. 40: Sơ đồ mạch khí nén trạm 1 50
Hình 3. 41: Lưu đồ hoạt động trạm I 52
Hình 3. 42: Màn hình khởi động S7 SIMATIC Manager 53
Hình 3. 43: Giao diện lưu project S7 SIMATIC 54
Hình 3. 44: Giao diện cấu hình phần cứng 54
Hình 3. 45: Giao diện Symbols chương trình 55
Hình 3. 46: PLC S7-200 CPU 224 62
Hình 3. 47: Xylanh dẫn hướng loại 2 pittong 63
Hình 3. 48: Ngõ vào cảm biến PLC 63
Hình 3. 49: Ngõ ra PLC 64
Hình 3. 50: Mạch khí nén của trạm 2 64
Hình 4. 2: Cửa sổ Create a new project 76
Hình 4. 1: Hộp thoại WinCC Explore 76
Hình 4. 3: Cửa sổ WinCC Explore 77
Hình 4. 4: Cửa sổ WinCC Explore 77
Hình 4. 5: Cửa sổ Add New Driver 78
Hình 4. 6: Cửa sổ WinCC Explore 78
Hình 4. 7: Cửa sổ Connection Properties 79
Hình 4. 8: Cửa sổ WinCC Explore 79
Hình 4. 9: Cửa sổ WinCC Explore 80
Hình 4. 10: Cửa sổ Tag properties 80
Hình 4. 11: Cửa sổ WinCCExplorer 81
Hình 4. 12: Cửa sổ vào New picture 81
Hình 4. 13: Cửa sổ WinCCExplorer 82
Hình 4. 14: Cửa sổ Graphics Designer 82
Hình 4. 15: Cửa sổ tạo nút nhấn 83
Hình 4. 16: Cửa sổ Button Configuration 83
Hình 4. 18: Giao diện Graphics Designer 84

Hình 4. 17: Cửa sổ Object Palatte 84
Hình 4. 20: Cửa sổ Edit Action 85
Hình 4. 19: Graphic object configuration 85
Hình 4. 21: Thư mục Assigning Parameters 86
Hình 4. 22: Cửa sổ Tag – Project 86
Hình 4. 23: Giao diện Trạm I 87
Hình 4. 24: Giao diện Trạm II 96
-1-

CHƢƠNG I: DẪN NHẬP
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong xu thế hội nhập nền kinh tế quốc tế, việc phát triển công nghiệp hóa – hiện
đại hóa luôn được Đảng và nhà nước ta đặt ưu tiên hang đầu trong lĩnh vực phát triển kinh
tế, một trong những phương châm đúng đắn và xuyên suốt trong quá trình xây dựng đất
nước ta ngày càng phát triển trong lĩnh vực công nghệ khoa học kỹ thuật cũng như nhiều
nghành lĩnh vực khác là “đi tắt đón đầu” tiếp thu những thành tựu khoa học hiện đại của
thế giới để cải tiến nền kỹ thuật nước ta, đưa nước ta ra khỏi tình trạng lạc hậu, nhất là về
khoa học công nghệ.
Nhờ chính sách đúng đắn này mà nước ta đang tiến dần, tiếp cận các công nghệ
hiện đại của thế giới từng bước cải thiện và hoàn thiện tình trạng sản xuất lạc hậu, thủ
công, năng suất kém và nhiều lĩnh vực nguy hiểm có tính chất độc hại đến đời sống người
lao động. Nâng cao dần mức sống cho người dân.
Việc tiếp thu những thành tựu khoa học kỹ thuật của thế giới cùng đi đôi với việc
phát triển tầng lớp kế thừa có tri thức về công nghệ hiện đại đồng thời cũng có trách
nhiệm phát huy, sang tạo những kỹ thuật mới góp phần phát triển nền khoa học kỹ thuật
nước nhà cũng là góp phần vào việc thúc đẩy công nghệ hiện đại đang phát triển từng
ngày từng giờ trên thế giới. Nhiều công ty đã và đang phát triển những đội ngũ thợ có tay
nghề đủ sức làm chủ các máy móc kỹ thuật tiên tiến của thế giới, các trường Đại học, Cao
đẳng, Trung cấp nghề cũng từng bước hoàn thiện việc đào tạo ra đội ngũ có kiến thức về
công nghệ hiện đại.

1.2 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Việc đào tạo, giảng dạy các môn học có kỹ thuật hiện đại như: PLC, công nghệ CAD/
CAM/ CNC … đòi hỏi các trường phải đầu tư ban đầu rất lớn và tốn kém, do đó việc tiếp
cận, nhất là được thực tập với các hệ thống mang tính hiện đại đối với sinh viên nhất là tại
những trường chưa có bề dày phát triển là điều rất khó khăn.
Việc học tập các môn học trong chương trình ngành điện công nghiệp như: Thủy lực –
khí nén, kỹ thuật lập trình PLC, module sản xuất, hệ thống điều khiển quá trình … còn
-2-

thiếu hoặc chưa hoàn thiện các bộ thí nghiệm, thiết bị thí nghiệm để sinh viên có cơ hội
được học hỏi và nâng cao hiểu biết.
Do xuất phát từ yêu cầu thực tế của Trường ĐH Lạc Hồng, và được sự động viên
khích lệ của các thầy trong khoa Cơ Điện – Điện Tử, chúng em đã thiết kế module huấn
luyện tự động hóa để phục vụ cho công tác giảng dạy những môn học trong hệ thống các
môn học của ngành Cơ điện tử - Điện công nghiệp của trường như: Thủy lực – Khí nén,
Cảm biến, mạng truyền thông,… nhóm nghiên cứu chọn đề tài nghiên cứu khoa học là:
“THIẾT KẾ CHẾ TẠO MODULE HUẤN LUYỆN TỰ ĐỘNG HÓA”.
1.3 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
Trên cơ sở hệ thống MPS – 205 stations của hãng Festo đã được chuyển giao cho
nhiều trường đại học ở nước ta như: ĐH Sư phạm kỹ thuật TP. HCM, ĐH Công nghiệp
TP. HCM… xuất phát từ thực tế tham gia quá trình học các môn MPS, mạng truyền
thông, thủy lực khí nén tại trường ĐH Lạc Hồng.
Việc tham khảo, quan sát, tìm hiểu các tài liệu có liên quan.
Nhóm thực hiện đề tài đã thiết kế xây dựng và thi công hoàn thành hệ thống dựa trên
chức năng hoạt động của hệ thống MPS – 250 của Festo
1.4 TẦM QUAN TRỌNG VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA ĐỀ TÀI
Module là một hệ thống được cấu thành từ những thiết bị, linh kiện hiện đại bao gồm
nhiều cơ cấu cơ khí, quá trình hoạt động rất quen thuộc trong lĩnh vực sản xuất, khi tìm
hiểu và vận hành hệ thống, sẽ giúp người vận hành (ở đây là sinh viên thực tập với hệ
thống) có cái nhìn toàn diện và nâng cao tầm hiểu biết, cũng như tri thức về quá trình sản

xuất, các khâu hoạt động của hệ thống gồm điện – khí nén – điện tử - máy tính.
1.5 MỤC ĐÍCH VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
“Module huấn luyện tự động hóa” được thiết kế là bộ thí nghiệm phục vụ công tác
giảng dạy các môn chuyên nghành Điện Công Nghiệp và Cơ Điện Tử như: hệ thống
MPS, thủy lực khí nén, lập trình PLC, kỹ thuật cảm biến và đo lường …
-3-

Giúp sinh viên và giáo viên thực tập có điều kiện thực hành trên hệ thống, tiếp cận
được các thiết bị công nghiệp hiện đại (cảm biến, PLC…)
Module dựa trên hệ thống MPS-205 của hãng Festo, hệ thống của hãng Festo trên thị
trường có giá thành cao rất nhiều. “Module huấn luyện tự động hóa” nguyên lý hoạt động
như nhau, tiết kiệm được chi phí và đảm bảo được quá trình vận hành để phục vụ cho
công tác giảng dạy những môn học trong hệ thống các môn học của nghành Điện Công
Nghiệp và Cơ Điện Tử trong nhà trường.
1.6 KẾT CẤU CỦA ĐỀ TÀI
Trong đề tài này bao gồm các nội dung sau:
 Giới thiệu khái quát đề tài
 Giới thiệu Module
 Chức năng và Sơ đồ hoạt động của từng trạm
 Thiết kế thi công hệ thống
 Thiết kế phần cơ khí
 Thiết kế phần điện – khí nén, lập trình hệ thống

-4-

CHƢƠNG II: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
2.1 GIỚI THIỆU MODULE
Đề tài dựa trên hệ thống MPS – 205 Stations của hãng FESTO đã được chuyển
giao cho nhiều trường ở nước ta (đề tài tham khảo hệ thống MPS đã được chuyển giao
cho trường ĐH Công nghiệp TP. HCM). Mục đích của hệ thống MPS của hãng Festo
dùng trong việc giảng dạy các môn học như: Lập trình PLC (PLC của Simens), mạng
PLC, Robot công nghiệp, mạng truyền thông công nghiệp, …
Hệ thống MPS của Festo được thiết kế với 5 trạm hoạt động tuần tự, mỗi trạm
được điều khiển bởi một PLC S7-300 của hãng Siemens (tức là có 5 PLC cho 5 trạm).

Hình 2. 1: Hệ thống MPS-205 của hãng Festo
MÁY TÍNH
DISTRIBUTION
STATION
(PHÂN PHỐI)
TESTING
STATION
(KIỂM TRA)
ASSEMBLY
STATION
(LẮP RÁP)
FLUIDIC
MUSCLE PRESS
STATION
SORTING

STATION
(PHÂN LOẠI)
Hình 2. 2: Sơ đồ khối của hệ thống các trạm MPS
Trong hệ thống MPS của Festo có một chức năng nhiệm vụ riêng, tuy nhiên trong
đề tài chỉ cập nhật đến 2 trạm là các trạm sử dụng và thực tập thường xuyên đó là các
trạm: Phân phối và Lắp ráp (Assembly Station).
Vì vậy nhóm thực hiện chỉ đi vào phần thiết kế - điều khiển 2 trạm chính trong đề
tài “Module huấn luyện tự động hóa”.
-5-

2.1.1 TRẠM 1 (Distribution Station: Trạm phân phối)
 Chức năng:
 Tách phôi (Workpiece) ra khỏi ngăn chứa.
 Vận chuyển các workpiece bằng thiết bị quay có gắn giác hút.

Hình 2. 3: Trạm phân phối của trường ĐH Công nghiệp TP. HCM
2.1.2 TRẠM 2 (Trạm lắp ráp: Assembly Station).
 Chức năng:
 Băng chuyền vận chuyển phôi đến tay chặn.
 Lắp ráp (đóng) nắp vào phôi.
 Chuyển workpiece sang trạm kế tiếp.

Hình 2. 4: Trạm lắp ráp của hãng Festo
-6-

2.2. CHỨC NĂNG – SƠ ĐỒ HOẠT ĐÔNG CỦA CÁC TRẠM TRONG MODULE

Hình 2. 5: Mô hình thiết kế 3D

Hình 2. 6: Mô hình thực tế

-7-

2.2.1 Trạm 1 – Trạm phân phối (Distribution station)
Theo như kết cấu của hệ thống MPS – 205 station của Festo thì trạm 1 sẽ là trạm phân
phối (Distribution) với nhiệm vụ sau:
 Tách phôi từ ổ chứa.
 Vận chuyển Workpiece sang trạm kế.
Đây là trạm đầu tiên trong hệ thống MPS – 205 Stations của hãng Festo và cũng là
trạm đầu tiên trong Module huấn luyện. Trạm sẽ hoạt động khi nhấn Start và có phôi
trong ngăn chứa, do cảm biến tiệm cận (phát hiện kim loại) phát hiện.
Việc chuyển phôi sang trạm kế sẽ dung 1 ổ quay (dung xylanh quay) ở đầu mút có
gắn một giác hút chân không (Vacuum Generator) với sự hoạt động của công tắc hành
trình.

Hình 2. 7: Mô hình trạm phân phối của đề tài
Trạm phân phối gồm 2 cụm chính như sau:
(1) Cụm chứa phôi; (2) Cụm chuyển phôi; (3) Cảm biến áp suất.
 Nhiệm vụ chính của từng cụm cơ cấu.
- Cụm chứa phôi: có nhiệm vụ chứa phôi và đẩy phôi ra khỏi khay chứa phôi khi cảm biến
tiệm cận phát hiện có phôi trong ngăn chứa.
- Cụm chuyển phôi: có nhiệm vụ chuyển phôi từ trạm này sang trạm khác.
 Hoạt động của trạm 1 – trạm phân phối.
-8-

- Cảm biến tiệm cận xác định có workpiece trong ngăn chứa.
- Xylanh tác động kép tách workpiece ra, vị trí của piston được giám sát bởi các cảm
biến hành trình nam châm.
- Giác hút chân không ở vị trí trên, bên phía trạm 1 sẽ vận chuyển workpiece đến
trạm kế.
 Trạng thái hoạt động.

- Ngăn chứa có Workpiece
 Trạng thái bắt đầu
- Xilanh đẩy ở vị trí sẵn sàng.
- Xylanh trượt ở vị trí ngăn chứa workpiece.
- Xylanh xoay có giác hút chân không ở ở vị trí trên.
 Hoạt động
- Khi nhấn nút Start và trạm ở trạng thái hoạt động, Xylanh xoay có giác hút
chân không xoay 

sang trạm 2.
- Xylanh đẩy workpiece ra khỏi ngăn chứa
- Xylanh xoay có giác hút chân không xoay 

sang bên workpiece .
- Giác hút chân không hút workpiece.
- Xylanh xoay 

sang trạm 2.
- Giác hút chân không nhả workpiece ra.
- Xylanh xoay có giác hút chân không xoay về phía trạm phân phối và kết
thúc chu kỳ hoạt động.
START
Xylanh giác hút
chân không xoay 90
độ qua trạm 2
Xylanh đẩy
workpiece
Xylanh giác hút
chân không xoay
180 độ về trạm

phân phối
Giác hút chân
không hút
workpiece
Xylanh giác hút
chân không xoay
180 độ qua trạm 2
Giác hút chân
không nhả
workpiece
Xylanh giác hút
chân không xoay
180 độ về trạm
phân phối
Chuẩn bị chu trình
tiếp theo

Hình 2. 8: Sơ đồ hoạt động trạm 1
-9-

2.2.2 Trạm 2 – Trạm lắp ráp (Assembly station).
Đây là trạm thứ 2 trong hệ thống với nhiệm vụ như sau:
o Phát hiện workpiece đến và lắp ráp workpiece ( đậy nắp cho phôi)
4
1
2
3

Hình 2. 9: Trạm lắp ráp gồm 4 cụm cơ cấu chính như sau .
(1) Cụm cơ cấu chặn phôi; (2) Cụm băng tải; (3) Cụm chứa nắp; (4) Cụm chuyển và

lắp ráp.
 Nhiệm vụ chính của từng cụm cơ cấu.
o Cụm cơ cấu chặn phôi gồm: 1 xilanh xoay 

, 1 tay chặn.
 Có nhiệm vụ chặn phôi để tiến hành khâu lắp ráp.
o Cụm băng tải gồm: rulo, ổ bi, động cơ.
 Có nhiệm vụ di chuyển phôi từ vị trí này sang vị trí khác
o Cụm chứa nắp có nhiệm vụ chứa nắp để lắp ráp cho phôi.
o Cụm chuyển và lắp ráp gồm: 2 xilanh 2 ti, 1 giác hút chân không
 Hoạt động của trạm 2 – trạm lắp ráp:
-10-

- Cảm biến quang phản xạ ở đầu băng tải phát hiện workpiece đến đồng thời phát tín
hiệu cho băng tải chạy.
- Cảm biến tiệm cận ở trên tay chặn phát hiện workpice phát tín tiệu kích hoạt cụm
lắp ráp hoạt động.
- Xylanh có gắn giác hút chân không sẽ đi xuống khay đựng nắp và hút nắp lên (cảm
biến áp suất sẽ xuất tín hiệu khi áp suất bằng hoặc lớn hơn áp suất cài đặt).
- Xylanh ngang sẽ đưa xylanh giác hút chân không ra vị trí băng tải.
- Xylanh giác hút chân không đi xuống ráp nắp vào workpiece.
2.2.3 Hoạt động của Module.
Hoạt động Module là quá trình hoạt động linh hoạt, mỗi khâu, mỗi trạm sẽ hoạt
động riêng lẽ dựa theo quá trình sản xuất trong công nghiệp, mỗi công nhân, nhân viên
làm những công việc riêng tại mỗi truyền mỗi khâu riêng, nhưng những công việc họ làm
đều đưa đến hoàn thành sản phẩm cuối cùng.
Module huấn luyện tự động hóa có thể điều khiển hoạt động riêng rẽ từng trạm và
hoạt động liên hoàn giữa các trạm tạo thành một dây chuyền sản xuất rất dễ tìm thấy trong
việc sản xuất theo công nghiệp. Vì sản phẩm của sản phẩm trước sẽ là nguyên liệu đầu
vào của khâu sau, do đó trong hoạt động sản xuất, các khâu trước sẽ hoạt động trước và

dừng trước, còn các khâu sau sẽ hoạt động sau và dừng sau. Ngoài ra, cũng phải có điều
kiện hoạt động, nếu khâu trước không hoạt động, không có sản phẩm thì khâu sau cũng sẽ
không hoạt động, do không có nguyên liệu đầu vào.
Chính vì những lí do trên, “Module huấn luyện tự động hóa” cũng hoạt động tương
tự như trong công nghiệp.
 Trạm đầu tiên sẽ hoạt động với điều kiện sau:
o Có phôi trong ngăn chứa.
o Giác hút đang ở trạm 2
o Không có phôi bên trạm 2
o Nhận được nút tác động khởi động hệ thống (START)
 Trạm 2 sẽ hoạt động với điều kiện sau:
o Có phôi ở đầu băng tải
-11-

o Các điều kiện ban đầu được thỏa mãn ( cụm lắp ráp ở vị trí trên và bên phía
cụm chứa nắp)
o Nhận được nút tác động (START)
Như vậy, dựa vào điều kiện hoạt động của từng trạm, người lập trình hệ thống có
thể dễ dàng lập trình một dây chuyền sản xuất, mà các khâu, các bộ phận sẽ hoạt động
một cách nhịp nhàng và độc lập. Đây chính là phương pháp hoạt động chủ yếu trong sản
xuất công nghiệp hiện nay.
Từ những hoạt động riêng lẻ của từng trạm, ta tiến hành liên kết với các điều kiện
như trên, ta có sơ đồ chức năng hoạt động của Module.

-12-

CHƢƠNG III: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG
Mô hình được thiết kế bằng phần mềm Autocad 2007.
3.1 THIẾT KẾ CƠ KHÍ
3.1.1 TRẠM 1 – TRẠM PHÂN PHỐI.
Trạm 1 với nhiệm vụ tách phôi ra khỏi ngăn chứa và vận chuyển phôi sang trạm
kế, phôi được chế tạo bằng vật liệu nhôm, có kích thước hình dáng như sau:

Hình 3. 1: Kích thước phôi dung trong Module
3.1.1.1 Thiết kế Xylanh tách phôi khỏi ngăn chứa
Xylanh tách phôi khỏi ngăn chứa được sử dụng là xylanh chống xoay một cốt hình vuông,
hành trình 60mm.

Hình 3. 2: Hình dạng xylanh tách phôi dung trong hệ thống.
-13-

Mục đích chính cũng là để tách phôi ra khỏi ngăn chứa không bị cấn khi xylanh
thực hiện hành trình quay về. Hành trình của Linearway là 200mm đáp ứng được hành
trình ra về của xylanh.
1

3
2
(a)
(b)

Hình 3. 3: Thiết kế xilanh tách phôi
(a). Trước khi lắp ráp
(1) Thanh lineway; (2) Xilanh chống xoay; (3) Đế gá xilanh.
(b) Xilanh tách phôi hoàn chỉnh.
 Ngăn chứa phôi.
Ngăn chứa phôi được sử dụng bằng 2 thanh nhôm chữ V ghép lại với nhau
hình ống chứa phôi.
2
3
1
(a) (b)

Hình 3. 4: Thiết kế ngăn chứa phôi
(a) Trước khi lắp ráp
(1) Đế nhựa; (2) Ngăn chứa; (3) Xilanh tách phôi.
(b) Xilanh tách phôi hoàn chỉnh.
-14-

3.1.1.2 Thiết kế cụm chuyển phôi sang trạm kế.
Cụm vận chuyển phôi sang trạm kế được thiết kế gồm: 1 xylanh xoay 

, cơ cấu
xoay có chức năng luôn luôn hướng giác hút chân không xuống dưới một góc 

.

Cơ cấu truyền động giúp giác hút chân không luôn hướng xuống một góc 

điều
này giúp thuận tiện trong việc chuyển phôi từ trạm này sang trạm khác 1 cách dễ dàng.
Giác hút chân không là yếu tố quan trọng trong việc phân phối phôi.

1
2
3
4
(a)
(b)

Hình 3. 5: Thiết kế cụm chuyển phôi Trước khi lắp ráp
(1) Xilanh xoay 180 độ; (2) dây sin; (3) Tay xoay; (4) giác hút chân không.
(b) Cụm chuyển phôi hoàn chỉnh
Sau khi lắp đặt các cơ cấu trong trạm 1 ta có hình tổng quan trạm 1 như sau:

Hình 3. 6: Hình chiếu tổng quan trạm 1
-15-

3.1.2 TRẠM 2 – TRẠM LẮP RÁP
Trạm 2 có nhiệm vụ là khi có phôi ngõ vào sẽ thực hiện việc lắp ráp (đóng nắp), và
vận chuyển phôi sang trạm kế, việc lắp ráp sẽ được thực hiện bởi cụm lắp ráp có giác hút
chân không. Được kết cấu tương tự như hệ thống MPS của Festo.
Xylanh chặn phôi là loại xylanh xoay 90 độ, trên đầu xoay có gá tay chặn, trên tay
chặn có 1 cảm biến khi có phôi sẽ phát tín hiệu cho cụm lắp ráp làm việc.
 Tay chặn phôi
(a)
(b) (c)

Hình 3. 7: Chi tiết cụm chặn phôi
(a) Đế gá xylanh; (b) Xylanh xoay 90 độ; (c) Tay chặn.

Hình 3. 8: Gá xylanh chặn phôi hoàn chỉnh.
-16-

 Thiết kế băng tải.
Băng tải được thiết kế có kích thước là 250 x 34 x 32, sử dụng động cơ giảm
tốc, tốc độ ổn định, moment lớn, vận tốc thấp khoảng 100 vòng/phút.
Thành băng tải 2 bên được gá bằng 2 thanh chắn giúp phôi không chệch hướng
hoặc rơi ra ngoài khi chạy trên băng tải.
Băng tải được cố định bằng 4 đế đỡ được làm từ nhôm, việc sử dụng nhôm
khối dễ gia công, độ bền và thẩm mỹ cao.

Hình 3. 9: Chi tiết cấu thành băng tải



Hình 3. 10: Cụm băng tải trước và sau khi hoàn thành

-17-

 Khay chứa nắp.
Khay chứa nắp được chế tạo bằng nhôm, dễ gia công, mang tính thẩm mỹ cao.
Khay chứa được thiết kế nghiêng xuống một góc 

tạo độ dốc cho nắp trượt xuống.
1
2

3
(a) (b)

Hình 3. 11: Cơ cấu khay đựng nắp
(a). thiết kế lắp ráp:
(1) Thanh trụ gá, (2) Khay chứa nắp, (3) Bệ đỡ.
(b). Cơ cấu hoàn chỉnh.
 Cụm lắp ráp.
Cụm cơ cấu tay lấy nắp gồm 2 xylanh dẫn hướng (loại 2 ti)

Hình 3. 12: Hình ảnh Xylanh dẫn hướng (loại 2 pittong)
Xylanh nằm ngang có nhiệm vụ đưa xylanh có giác hút chân không.