Nghiên cứu xây dựng hệ điều khiển CNC áp dụng cho máy ép viên gốm áp điện từ bột thạch anh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

ĐỖ MẠNH TÚ

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG HỆ ĐIỀU KHIỂN CNC ÁP DỤNG CHO MÁY ÉP
VIÊN GỐM ÁP ĐIỆN TỪ BỘT THẠCH ANH

Chuyên ngành: CƠ ĐIỆN TỬ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS-TS. HOÀNG VĨNH SINH

Hà Nội 05 – 2018


VIỆN SĐH-ĐHBKHN
___________________________________________________________________
LỜI CAM ĐOAN

Tôi tên là: ĐỖ MẠNH TÚ
Học viên lớp: CH2016A
Mã số học viên: CA160426
Dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. Hồng Vĩnh Sinh, tơi nhận nghiên cứu đề tài:
“Nghiên cứu xây dựng hệ điều khiển CNC áp dụng cho máy ép viên gốm áp
điện từ bột thạch anh.”
Tôi xin cam đoan, luận văn này là quá trình nghiên cứu của bản thân. Nếu có sai
sót gì tơi xin hồn toàn chịu trách nhiệm.

2


VIỆN SĐH-ĐHBKHN
___________________________________________________________________

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................ 2
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ............................................ 5
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ............................................................... 6
MỞ ĐẦU ............................................................................................................. 9
1. Lý do chọn đề tài. .......................................................................................... 9
2. Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài. ................................. 9
3. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài. ........................................ 10


Ý nghĩa khoa học của đề tài. ................................................................. 10



Ý nghĩa thực tiễn của đề tài. .................................................................. 10
TỔNG QUAN MÁY ÉP SONG ĐỘNG GỐM ÁP ĐIỆN .......... 11

1.1 Giới thiệu về viên gốm áp điện và tính chất. ................................................ 11
1.1.1

Nguồn gốc và ứng dụng của gốm áp điện .............................................. 11

1.1.2

Yêu cầu kỹ thuật ................................................................................... 12

1.2 Quy trình sản xuất gốm áp điện sử dụng công nghệ ép................................. 13
1.3 Sơ đồ động học, kết cấu và chức năng máy ép. ............................................ 14
1.3.1

Sơ đồ động học ..................................................................................... 14

1.3.2

Kết cấu máy ép ..................................................................................... 15

1.4 Các chức năng của máy ép ........................................................................... 17
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN..................................... 19
2.1 Giới thiệu về card điều khiển ADT-8960 ..................................................... 19
2.1.1

Cấu trúc phần cứng ............................................................................... 19

2.1.2

Mô tả các chức năng của card điều khiển .............................................. 31

2.1.3

Các hàm chức năng ............................................................................... 34

2.2 Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều khiển. .......................................................... 38
2.3 Sơ đồ khối các chức năng điều khiển chính ................................................. 39
2.3.1

Sơ đồ thuật tốn điều khiển cấp bột ....................................................... 39

2.3.2

Sơ đồ thuật tốn q trình ép song động ................................................ 41

2.3.3

Sơ đồ thuật toán điều khiển rung ........................................................... 43

3


VIỆN SĐH-ĐHBKHN
___________________________________________________________________
2.3.4

Sơ đồ thuật toán gắp sản phẩm .............................................................. 45

2.3.5

Sơ đồ thuật toán thực hiện quay mâm.................................................... 47

2.4 Sơ đồ điện hệ thống máy ép. ........................................................................ 48
THIẾT KẾ PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN.................................... 58
3.1 Thiết kế giao diện ........................................................................................ 58
3.2 Các mơ-đun chính........................................................................................ 59
3.3 Hệ thống phân phối bột và tối ưu quá trình đổ bột. ...................................... 60
3.4 Hệ thống lấy sản phẩm dùng robot scara ...................................................... 66

HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG ........................................................ 70
4.1 Mô tả các chức năng giao diện ..................................................................... 70
4.2 Các câu lệnh của hệ thống ........................................................................... 75
4.3 Các kết quả sản xuất và đo kiểm sản phẩm .................................................. 78
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO .................................... 80
Kết luận ............................................................................................................. 80
Hướng nghiên cứu tiếp theo. .............................................................................. 80
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................ 81

4


VIỆN SĐH-ĐHBKHN
___________________________________________________________________

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Các chữ viết tắt
Ký hiệu

Tiếng Anh

Tiếng Việt

BLDC

Brushless DC

Động cơ một chiều khơng chổi than

CAM

Computer-Aided Manufacturing

Gia cơng có sự trợ giúp của máy tính

CAD

Computer Aided Design

CNC

Computer Numerical Control

Máy điều khiển số

CPU

Central Processing Unit

Bộ xử lí trung tâm

DOF

Degree Of Freedom

Bậc tự do

FIFO

First-In First-Out

Vào trước ra trước

PVD

Physical Vapor Deposition

Sự kết tủa hơi vật lý

PZT

Lead zirconate titanate

Vật liệu chì titanat

5

Thiết kế dưới sự trợ giúp của máy tính


VIỆN SĐH-ĐHBKHN
___________________________________________________________________

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1-1 Minh họa tính chất vật liệu áp điện. .................................................... 11
Hình 1-2 Gốm áp điện cần phải phân cực để thể hiện hiệu ứng áp điện ............. 12
Hình 1-3 Sơ đồ khối quy trình sản xuất gốm áp điện. ......................................... 13
Hình 1-4 Sơ đồ động học máy ép thạch anh ....................................................... 14
Hình 1-5 Kết cấu máy ép (phía trước) ............................................................... 15
Hình 1-6 Kết cấu máy ép (phía sau) ................................................................... 16

Hình 2-1 Sơ đồ kết nối phần cứng của bộ điều khiển chuyển động ..................... 19
Hình 2-2 Sơ đồ chân J1 ...................................................................................... 20
Hình 2-3 Mạch J2 ............................................................................................. 24
Hình 2-4 Sơ đồ kết nối xung điều khiển .............................................................. 27
Hình 2-5 Sơ đồ kết nối với Động cơ bước........................................................... 27
Hình 2-6 Sơ đồ kết nối với động cơ servo ........................................................... 28
Hình 2-7 Sơ đồ kết nối encoder dạng Open-collect ............................................ 28
Hình 2-8 Sơ đồ kết nối encoder dạng Vi sai (Differential ouput) ........................ 28
Hình 2-9 Sơ đồ kết nối tín hiệu đầu vào.............................................................. 29
Hình 2-10 Sơ đồ mơ tả kết nối đầu vào............................................................... 30
Hình 2-11 Sơ đồ mơ tả kết nối đầu ra ................................................................. 31
Hình 2-12 Biểu đồ xung từng trục ...................................................................... 32
Hình 2-13 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy ép ............................................. 38
Hình 2-14 Sơ đồ thuật tốn đổ bột ..................................................................... 39
Hình 2-15 Sơ đồ thuật tốn ép song động........................................................... 41
Hình 2-16 Sơ đồ thuật tốn điều khiển rung ....................................................... 43
Hình 2-17 Sơ đồ thuật toán gắp và phân loại sản phẩm .................................... 45
Hình 2-18 Sơ đồ thuật tốn thực hiện quay mâm ................................................ 47
Hình 3-1 Bố cục giao diện sơ bộ ........................................................................ 59
Hình 3-2 Các mơ-đun chính của máy ép QP12................................................... 59
Hình 3-3 Hệ thống phân phối bột ....................................................................... 60
Hình 3-4 Biểu đồ phụ thuộc số vòng đổ bột và khối lượng theo từng tốc độ ....... 63

6


VIỆN SĐH-ĐHBKHN
___________________________________________________________________

Hình 3-5 Biểu đồ khối lượng bột mỗi vịng quay theo tốc độ. ............................. 64

Hình 3-6 Sơ đồ thuật tốn tính tham số đổ bột ................................................... 65
Hình 4-1 Giao diện chạy chương trình QP12 ..................................................... 70
Hình 4-2 Giao diện giám sát hệ thống ................................................................ 72
Hình 4-3: Giao diện các tham số ........................................................................ 74
Hình 4-4 Kết quả sản xuất .................................................................................. 79

7


VIỆN SĐH-ĐHBKHN
___________________________________________________________________

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Thông số vật liệu gốm áp điện. ............................................................ 12
Bảng 1.2 Chức năng máy ép............................................................................... 17
Bảng 2.1 Danh sách chức năng mạch J1 ............................................................ 20
Bảng 2.2 Danh sách chức năng mạch J2 ............................................................ 25
Bảng 2.3 Các hàm chức năng............................................................................. 34
Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật ................................................................................ 60
Bảng 3.2 Kết quả đo kiểm tra ............................................................................. 61
Bảng 3.3 Khối lượng bột thực tế sau mỗi lần đổ bột ........................................... 62
Bảng 3.4 Khối lượng bột trung bình trên mỗi vòng quay theo từng tốc độ .......... 63
Bảng 4.1 Mơ tả giao diện chạy chương trình. ..................................................... 70
Bảng 4.2 Kết quả sản xuất.................................................................................. 78

8


VIỆN SĐH-ĐHBKHN
___________________________________________________________________

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài.
“Nghiên cứu xây dựng hệ điều khiển CNC áp dụng cho máy ép viên gốm áp điện
từ bột thạch anh.”
Trong cuộc cách mạng khoa học công nghệ hiện nay, ngành Khoa học Vật liệu
nói chung và Vật liệu Điện tử nói riêng đóng một vai trị quan trọng. Trong q trình
phát triển của mình, ngành Vật liệu Điện tử đã đóng góp rất lớn cho sự phát triển
chung trên thế giới, tạo ra những sản phẩm chất lượng cao, có nhiều ứng dụng, đặc
biệt là chế tạo ra những vật liệu cho các ngành kỹ thuật mũi nhọn như điện tử, hàng
không, du hành vũ trụ, năng lượng nguyên tử...v.v. Trong những năm gần đây, đã có
nhiều cơng trình nghiên cứu cơng bố các tính chất vật lý mới hết sức lý thú của các
hệ vật liệu khác nhau, mở ra những triển vọng ứng dụng to lớn của các hiệu ứng điện
- từ - quang, trong số đó có vật liệu áp điện.
Cùng với sự phát triển của khoa học và kỹ thuật các sản phẩm gốm áp điện ngày
càng trở nên phong phú, đa dạng và đang được sử dụng trong lĩnh vực kinh tế, khoa
học kỹ thuật, quân sự…
Hiện nay, quy trình cơng nghệ sản xuất viên gốm áp điện trong nước chủ yếu là
thủ công, đơn cử như các bước ép bột thạch anh, từ khâu xác định chính xác lượng
bột, đổ bột vào khuôn, ép bằng máy ép thủy lực, lấy sản phẩm ra, và kiểm tra sản
phẩm. Vì vậy mà năng suất khơng cao, phụ thuộc vào sức người. Hơn thế nữa, hạt
bụi thạch anh (nguyên liệu làm ra viên gốm áp điện) gây tác động xấu đến sức khỏe
con người khi tiếp xúc hoặc hít phải.
Như vậy nhu cầu thực tế đặt ra là làm sao để tự động hóa q trình sản xuất viên
gốm áp điện.
Xuất phát từ nhu cầu thực tế đó, đề tài được lựa chọn để có thể xây dựng một hệ
thống điều khiển CNC ứng dụng cho máy ép viên gốm áp điện từ bột thạch anh.
2. Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài.
Mục đích của đề tài là xây dựng được một bộ điều khiển CNC ứng dụng điều
khiển máy ép thạch anh để tạo ra được viên gốm áp điện có các thơng số đạt yêu cầu

về hình thức, và đồng đều về chất lượng.

9


VIỆN SĐH-ĐHBKHN
___________________________________________________________________

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu chủ yếu của đề tài là card điều khiển chuyển
động (Motion card ADT-8960) của hãng ADTECH kết hợp với nghiên cứu quy trình
cơng nghệ ép viên gốm áp điện từ bột thạch anh . Từ đó có thể đưa ra phương án lập
trình điều khiển tối ưu cho quá trình ép thạch anh.
3. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài.
 Ý nghĩa khoa học của đề tài.
Nghiên cứu sâu hơn về bộ điều khiển chuyển động là cơ sở để chủ động phát triển
các máy tự động, đặc chủng, thay đổi chức năng máy linh hoạt, phù hợp với nhiều
loại máy móc thiết bị mới, đáp ứng đa dạng nhu cầu tự động hóa sản xuất.
Đề tài nghiên cứu này cung cấp những kiến thức tổng quan về bộ điều khiển chuyển
động, cấu trúc phần cứng và phần mềm của bộ điều khiển.
Các kết quả nghiên cứu mang ý nghĩa khoa học:
 Xây dựng được cấu trúc của hệ thống điều khiển sử dụng motion card.
 Xây dựng phần mềm điều khiển QP-12 cho máy ép gốm áp điện.
 Xây dựng quy trình cấp bột tự động: xây dựng thuật toán đổ bột.
 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài.
Việc nghiên cứu bộ điều khiển chuyển động, mở ra cho chúng ta thêm một cơng cụ
để có thể điều khiển, tích hợp các cơ cấu máy móc trong một dây chuyền sản xuất tự
động hóa.
Hiểu được cấu trúc bộ điều khiển chuyển động, là cơ sở để phát huy hết khả năng
của thiết bị này, cũng như hỗ trợ cho người lập trình có cái nhìn tổng quát hơn, can
thiệp sâu hơn, mở rộng khả năng tích hợp cho thiết bị, máy móc.

Các kết quả mang tính thực tiễn:
 Bộ điều khiển máy ép viên gốm áp điện từ bột thạch anh.
 Tích hợp robot Scara 4 DOF cho quá trình gắp và sắp xếp sản phẩm.
 Xây dựng thuật tốn cho q trình đổ bột.
 Đưa ra chương trình mẫu để tạo ra sản phẩm ép gốm áp điện.

10


VIỆN SĐH-ĐHBKHN
___________________________________________________________________

TỔNG QUAN MÁY ÉP SONG ĐỘNG GỐM ÁP ĐIỆN
1.1

Giới thiệu về viên gốm áp điện và tính chất.

1.1.1 Nguồn gốc và ứng dụng của gốm áp điện
Được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống điều khiển chuyển động siêu chính xác,
hiệu ứng áp điện cung cấp giải pháp tổng thể kết hợp của sự ổn định, chính xác, đáp
ứng và độ phân giải cao.
Hiệu ứng áp điện – chuyển hóa điện năng thành cơ năng và ngược lại – là hiệu ứng
của các vật liệu tự nhiên như thạch anh…, tuy nhiên, vật liệu gốm sắt điện đa tinh thể,
như chì zirconat titanat (PZT)… cần phải phân cực để trở thành vật liệu áp điện. Gốm
áp điện được ứng dụng nhiều trong các cơ cấu chấp hành, cảm biến…
Thuật ngữ "piezo" có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp có nghĩa là áp lực. Năm 1880,
Jacques và Pierre Curie đã phát hiện ra năng lượng điện có thể được tạo ra bằng cách
tác dụng áp lực vào các tinh thể thạch anh; hiện tượng này được gọi là "hiệu ứng áp
điện". Sau đó, họ xác định chắc chắn rằng khi tiếp xúc với năng lượng điện, vật liệu
áp điện sẽ thay đổi hình dạng. Họ đã đặt tên hiện tượng này là "hiệu ứng áp điện

ngược".

Hình 1-1 Minh họa tính chất vật liệu áp điện.
Vật liệu áp điện được sử dụng để chuyển đổi năng lượng điện sang năng lượng cơ
học, và ngược lại. Chuyển động chính xác khi áp một điện trường vào một vật liệu
áp điện là nền tảng quan trọng cho điều khiển vị trí siêu chính xác (nanopositioning).
Các cơ cấu chấp hành hay thiết bị truyền động bằng cách sử dụng hiệu ứng áp điện
đã được thương mại hóa sau đó.

11


VIỆN SĐH-ĐHBKHN
___________________________________________________________________

Hình 1-2 Gốm áp điện cần phải phân cực để thể hiện hiệu ứng áp điện
1.1.2 Yêu cầu kỹ thuật
-

Tạo được hình dáng, kích thước theo u cầu:

-

Đạt được lực ép tối ưu, và đồng đều trên toàn bộ thể tích viên gốm.

-

Đảm bảo khối lượng sản phẩm viên gốm ứng với kích thước và hình dáng trong
điều kiện môi trường cho phép.

-

Sau khi ép với lượng bột 4.10 ± 0.02 (g) với lực ép 2000 +500 (kg) ra kích thước viên
gốm đường kính 11.7±0.1 (mm) chiều cao 7.70+0.15 (mm).

-

Thông số vật liệu gốm áp điện: theo tiêu chuẩn của nhà sản xuất.

Bảng 1.1 Thông số vật liệu gốm áp điện.
STT Thơng số kĩ thuật vật liệu chế tạo

Kí hiệu Đơn vị

VAD5

1

Khối lượng riêng

r

g/ cm3

≥ 7,3

2

Độ hút nước

w

%

≤ 0,1

4

Tang góc mất mát điện mơi (f=800Hz) tgd

10-3

≤ 2,5

12


VIỆN SĐH-ĐHBKHN
___________________________________________________________________

5

Hệ số liên kết điện cơ

Kp

6

Mô đun áp điện

d31

10-12 m/v

7

Hằng số áp điện điện áp

g31

10-3 m2/C 10

8

Hằng số tần số

Np

Hz.m

2000

9

Độ bền nén

d

106 N/m2

450

10

Hệ số phẩm chất cơ học

Qm

11

Nhiệt độ Curie

Tc

1.2

≥ 0,52
150

50
oC

305

Quy trình sản xuất gốm áp điện sử dụng cơng nghệ ép

Ép tạo hình sản phẩm là q trình động lực cơ học vào vật liệu để liên kết các phần
tử vật thể ở dạng hạt phân tán với nhau thành những phần tử có hình dáng kích thước
và khối lượng xác định theo yêu cầu công nghệ.
Đối với sản phẩm là viên gốm áp điện việc ép tạo hình là cần thiết, để đat được các

thơng số kích thước theo yêu cầu, phục vụ cho các quá trình xử lý tiếp theo trong dây
chuyền công nghệ (thiêu kết, mài …).

Hình 1-3 Sơ đồ khối quy trình sản xuất gốm áp điện.
Mơ tả quy trình sản xuất gốm áp điện:

13


VIỆN SĐH-ĐHBKHN
___________________________________________________________________

Những viên gốm áp điện được sản xuất từ nguyên liệu dạng hạt bằng máy ép.
Những viên gốm này được sản xuất đúng với kích thước, hình dáng, có tính đến sự
co ngót do thiêu kết, hoặc bù lượng dư gia cơng (ngun cơng mài), để đạt được độ
chính xác cần thiết. Vật liệu gốm thiêu kết là cứng và có thể được chế tác thủ cơng
hoặc tự động, nếu cần thiết. Quá trình phủ bề mặt được sử dụng để mạ một lớp kim
loại lên các nguyên tố áp điện và quá trình bốc bay (PVD) được sử dụng để có các
lớp mỏng kim loại. Các sản phẩm sau khi thiêu kết và mạ lớp kim loại được phân cực,
và thể hiện tính chất cần thiết của vật liệu áp điện.
1.3

Sơ đồ động học, kết cấu và chức năng máy ép.

1.3.1 Sơ đồ động học

Hình 1-4 Sơ đồ động học máy ép thạch anh
Mô tả sơ đồ động:
Động cơ III truyền chuyển động qua bộ truyền đai răng, quay bộ khn cối đến
vị trí làm việc để đổ bột, sau đó được rung làm đều bột trong khn cối, và chạy đến

vị trí để ép. Trong q trình ép, động cơ I, II, đồng thời tạo ra lực ép song động, ép

14


VIỆN SĐH-ĐHBKHN
___________________________________________________________________

bột khô trong khuôn thành sản phẩm. Tiếp đến, khi ép xong thì trục R quay đến vị trí
gắp sản phẩm ra khỏi bộ khuôn cối.
Robot Scara thực hiện gắp và sắp xếp các sản phẩm vào khay đựng sản phẩm. Các
mạch điều khiển động cơ, robot được kết nối với khối điều khiển và được kết nối với
một máy tính trung tâm để xử lý các dữ liệu.
1.3.2 Kết cấu máy ép

Hình 1-5 Kết cấu máy ép (phía trước)
A: Hệ thống robot Scara (gắp và đưa sản phẩm ra khỏi khn đến vị trí cân, và vị
trí khay đựng sản phẩm).
B: Vị trí đặt khay chứa sản phẩm sau khi ép và cân điện tử.
C: Vị ví chứa linh kiện thiết bị điện, điều khiển hệ thống.
D: Hệ thống dẫn động trục ép.

15


VIỆN SĐH-ĐHBKHN
___________________________________________________________________

Hình 1-6 Kết cấu máy ép (phía sau)
E, I: Hệ thống trục ép song động.

F: Hệ thống rung cối (rung, làm đều bột sau khi bột được đổ vào lịng khn cối).
G: Động cơ AC servo điều khiển mâm xoay đến đúng vị trí cần thiết.
H: Hệ thống cấp bột vào lịng khn cối, được điều khiển bằng động cơ.
J: Cảm biến lực (đo lực ép tác động lên bộ khuôn chày).
L: Bộ khuôn chày.
N: Bộ khuôn cối (Bột sẽ được đưa vào lịng khn cối).
M: Hệ thống định vị mâm xoay (Mâm được động cơ servo quay đúng vị trí, dùng
xylanh khí nén để đẩy chốt định vị mâm xoay).

16


VIỆN SĐH-ĐHBKHN
___________________________________________________________________

1.4

Các chức năng của máy ép

Bảng 1.2 Chức năng máy ép
STT

Chức năng

Yêu cầu kỹ thuật
- Tốc độ phân phối từ 1-5 giây/sản phẩm.

1

Phân phối bột tự động

- Độ chính xác: 0.005 g.
- Liên kết với phần mềm điều khiển có hệ
thống bù khối lượng theo độ ẩm.
- Bộ phận rung khn ép theo u cầu cơng

2

Bộ phận rung

nghệ có tần số rung từ 10Hz đến 200Hz (điều
chỉnh được 8 mức).
- Cân chính xác: dải cân 1gram đến 20gram,

3

Cân sản phẩm

độ phân giải: 0.001 gram; sai số đảm bảo
±0.005 gram

4

Cảm biến đo lực ép

5

Ép song động

- Lực ép có thể điều chỉnh 0-75KN

- Độ phân giải lực: 5N
- Tốc độ đầu ép khi làm việc có thể điều chỉnh
được từ 0-300mm/phút cho từng chày ép.
- Tốc độ robot gắp sản phẩm: 3-5 giây/ sản

6

Hệ thống tự động sắp xếp
sản phẩm vào khay.

phẩm
- Tốc độ lấy sản phẩm: 1-3 giây/sản phẩm.
- Có hệ thống cảnh báo hết khay.

7

Giám sát q trình hoạt
động, thông báo lỗi.

- Liên tục giám sát hệ thống, cảnh báo lỗi và
thực hiện các chức năng an toàn cần thiết
(dừng hệ thống).

Hệ thống phần mềm quản - Quản lý toàn bộ hệ thống: sắp xếp, thay đổi
8

lý toàn bộ hệ thống sản tham số, kiểm soát lỗi các thiết bị có trong hệ
xuất tự động

thống.

17


VIỆN SĐH-ĐHBKHN
___________________________________________________________________

- Cho phép lập trình thay đổi các tham số như:
tốc độ, khối lượng nguyên liệu, sắp xếp sản
phẩm, tần số rung,
- Có câu lệnh để chạy từng phần hay chạy tồn
bộ hệ thống
- Có cơ chế chuẩn đốn lỗi thơng qua I/O
(kiểm sốt cảm biến và các cổng điều khiển)
9

Hệ thống bảo vệ khi quá Khi các động cơ bị q tải thì tín hiệu từ driver
tải

sẽ được bộ điều khiển thu nhận và xử lý.

18


VIỆN SĐH-ĐHBKHN
___________________________________________________________________

THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
2.1

Giới thiệu về card điều khiển ADT-8960

2.1.1 Cấu trúc phần cứng

Hình 2-1 Sơ đồ kết nối phần cứng của bộ điều khiển chuyển động
Phần cứng của motion card được kết nối với hai mạch ADT-9162 được mô tả như
phần sau:

19


VIỆN SĐH-ĐHBKHN
___________________________________________________________________

Mạch kết nối J1:

Hình 2-2 Sơ đồ chân J1
Bảng 2.1 Danh sách chức năng mạch J1
Số chân

Ký hiệu

Mô tả chức năng

1

PUCOM0

Đầu vào điện áp chung

2

XPU+/CW+

Tín hiệu xung X +

3

XPU-/CW-

Tín hiệu xung X -

20


VIỆN SĐH-ĐHBKHN
___________________________________________________________________

4

XDR+/CCW+

Tín hiệu hướng X +

5

XDR-/CCW-

Tín hiệu hướng X -

6

YPU+/CW+

Tín hiệu xung Y +

7

YPU-/CW-

Tín hiệu xung Y -

8

YDR+/CCW+

Tín hiệu hướng Y +

9

YDR-/CCW-

Tín hiệu hướng Y -

10

PUCOM1

Dùng cho các đầu vào đơn

11

ZPU+/CW+

Tín hiệu xung Z +

12

ZPU-/CW-

Tín hiệu xung Z -

13

ZDR+/CCW+

Tín hiệu hướng Z +

14

ZDR-/CCW-

Tín hiệu hướng Z -

15

APU+/CW+

Tín hiệu xung A +

16

APU-/CW-

Tín hiệu xung A -

17

ADR+/CCW+

Tín hiệu hướng A +

18

ADR-/CCW-

Tín hiệu hướng A -

19

PUCOM2

Dùng cho các đầu vào đơn.

20

BPU+/CW+

Tín hiệu xung B +

21

BPU-/CW-

Tín hiệu xung B -

22

BDR+/CCW+

Tín hiệu hướng B +

23

BDR-/CCW-

Tín hiệu hướng B -

24

CPU+/CW+

Tín hiệu xung C +

25

CPU-/CW-

Tín hiệu xung C -

26

CDR+/CCW+

Tín hiệu hướng C +

27

CDR-/CCW-

Tín hiệu hướng C -

21


VIỆN SĐH-ĐHBKHN
___________________________________________________________________

28

INCOM1

29

IN0(XLMT+)

30

IN1(XLMT-)

31

IN2(XSTOP0)

32

IN3(XSTOP1)

33

IN4(YLMT+)

34

IN5(YMT-)

35

IN6(YSTOP0)

36

IN7(YSTOP1)

37

IN8(ZLMT+)

38

IN9(ZLMT-)

39

IN10(ZSTOP0)

40

IN11(ZSTOP1)

41

INCOM2

IN0-11, có thể coi như một đầu vào thường.
Tín hiệu giới hạn hành trình chiều dương của trụcX, có
thể coi như một đầu vào thường.
Tín hiệu giới hạn hành trình âm của trục X, có thể coi
như một đầu vào thường.
Tín hiệu gốc 0 trục X, có thể coi như một đầu vào
thường.
Tín hiệu STOP1 trục X, có thể coi như một đầu vào
thường.
Tín hiệu giới hạn hành trình chiều dương của trục Y,
có thể coi như một đầu vào thường.
Tín hiệu giới hạn hành trình chiều âm của trục Y có thể
coi như một đầu vào thường.
Tín hiệu gốc 0 trục Y, có thể coi như một đầu vào
thường.
Tín hiệu STOP1 trục Y, có thể coi như một đầu vào

thường.
Tín hiệu giới hạn hành trình chiều dương của trục Z, có
thể coi như một đầu vào thường.
Tín hiệu giới hạn hành trình chiều âm của trục Z, có thể
coi như một đầu vào thường.
Tín hiệu gốc 0 trục Z, có thể coi như một đầu vào
thường.
Tín hiệu STOP1 trục Z, có thể coi như một đầu vào
thường.
Cổng đầu vào chung cho IN12-23

22


VIỆN SĐH-ĐHBKHN
___________________________________________________________________

Tín hiệu giới hạn hành trình chiều dương của trục A,

42

IN12(ALMT+)

43

IN13(ALMT-)

44

IN14(ASTOP0)

45

IN15(ASTOP1)

46

IN16(BLMT+)

47

IN17(BLMT-)

48

IN18(BSTOP0)

49

IN19(BSTOP1)

50

IN20(CLMT+)

51

IN21(CLMT-)

52

IN22(CSTOP0)

53

IN23(CSTOP1)

54

OUTCOM1

OUT0-OUT7 cổng chung

55

OUT0

Đầu ra.

có thể coi như một đầu vào thường.
Tín hiệu giới hạn hành trình chiều âm của trục A có thể
coi như một đầu vào thường.
Tín hiệu gốc 0 trụcA, có thể coi như một đầu vào
thường.
Tín hiệu STOP1 trục A, có thể coi như một đầu vào
thường.
Tín hiệu giới hạn hành trình chiều dương của trục B, có
thể coi như một đầu vào thường.
Tín hiệu giới hạn hành trình chiều âm của trục B có thể
coi như một đầu vào thường.

Tín hiệu gốc 0 trụcB, có thể coi như một đầu vào
thường.
Tín hiệu STOP1 trục B, có thể coi như một đầu vào
thường.
Tín hiệu giới hạn hành trình chiều dương của trục C, có
thể coi như một đầu vào thường.
Tín hiệu giới hạn hành trình chiều âm của trục C có thể
coi như một đầu vào thường.
Tín hiệu gốc 0 trụcC, có thể coi như một đầu vào
thường.
Tín hiệu STOP1 trục C, có thể coi như một đầu vào
thường.

23


VIỆN SĐH-ĐHBKHN
___________________________________________________________________

56

OUT1

57

OUT2

58

OUT3

59

OUT4

60

OUT5

61

OUT6

62

OUT7

Mạch J2:

Hình 2-3 Mạch J2

24


VIỆN SĐH-ĐHBKHN
___________________________________________________________________

Bảng 2.2 Danh sách chức năng mạch J2
Số chân

Ký hiệu

Mơ tả chức năng

1

XECA+

Tín hiệu đầu vào pha A+ encoder trục X

2

XECA-

Tín hiệu đầu vào pha A – encoder trục X

3

XECB+

Tín hiệu đầu vào pha B + encoder trục X

4

XECB-

Tín hiệu đầu vào pha B – encoder trục X

5

YECA+

Tín hiệu đầu vào pha A+ encoder trục Y

6

YECA-

Tín hiệu đầu vào pha A- encoder trục Y

7

YECB+

Tín hiệu đầu vào pha B + encoder trục Y

8

YECB-

Tín hiệu đầu vào pha B – encoder trục Y

9

ZECA+

Tín hiệu đầu vào pha A+ encoder trục Z

10

ZECA-

Tín hiệu đầu vào pha A – encoder trục Z

11

ZECB+

Tín hiệu đầu vào pha B + encoder trục Z

12

ZECB-

Tín hiệu đầu vào pha B – encoder trục Z

13

AECA+

Tín hiệu đầu vào pha A+ encoder trục A

14

AECA-

Tín hiệu đầu vào pha A – encoder trục A

15

AECB+

Tín hiệu đầu vào pha B + encoder trục A

16

AECB-

Tín hiệu đầu vào pha B – encoder trục A

17

BECA+

Tín hiệu đầu vào pha A+ encoder trục B

18

BECA-

Tín hiệu đầu vào pha A – encoder trục B

19

BECB+

Tín hiệu đầu vào pha B + encoder trục B

20

BECB-

Tín hiệu đầu vào pha B – encoder trục B

21

CECA+

Tín hiệu đầu vào pha A+ encoder trục C

22

CECA-

Tín hiệu đầu vào pha A – encoder trục C

23

CECB+

Tín hiệu đầu vào pha B + encoder trục C

24

CECB-

Tín hiệu đầu vào pha B – encoder trục C

25