Thiết kế và chế tạo mô hình hệ thống cấp phát vật tư trong hệ thống sản xuất tự động cim
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.66 MB, 100 trang )
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TỰ ĐỘNG (CIM) - 2017
NGÀNH: CƠ ĐIỆN TỬ
Lê Văn Thành
TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH HỆ THỐNG CẤP, PHÁT VẬT TƯ TRONG HỆ THỐNG SẢN XUẤT
Lê Trung Hưng
..
ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH HỆ
THỐNG CẤP, PHÁT VẬT TƯ TRONG HỆ
THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG (CIM)
Người hướng dẫn: PGS. TS. TRẦN XUÂN TÙY
Sinh viên thực hiện: LÊ TRUNG HƯNG
LÊ VĂN THÀNH
Số thẻ sinh viên: 101120346
101120369
Lớp: 12CDT2
Đà Nẵng, …../201…
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH: CƠ ĐIỆN TỬ
ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH HỆ
THỐNG CẤP, PHÁT VẬT TƯ TRONG HỆ
THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG (CIM)
Người hướng dẫn: PGS. TS. TRẦN XUÂN TÙY
Sinh viên thực hiện: LÊ TRUNG HƯNG
LÊ VĂN THÀNH
Số thẻ sinh viên: 101120346
101120369
Lớp: 12CDT2
Đà Nẵng, …../201…
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
I. Thông tin chung:
1. Họ và tên sinh viên: Lê Trung Hưng
2. Lớp: 12CDT2 – Số thẻ SV: 101120346
3. Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo mơ hình hệ thống cấp, phát vật tư trong hệ thống sản
xuất tự động (CIM)
4. Người hướng dẫn: Trần Xuân Tùy
Học hàm/ học vị: Phó giáo sư – Tiến sĩ
II. Nhận xét đồ án tốt nghiệp:
1. Về tính cấp thiết, sáng tạo và ứng dụng của đồ án: (điểm đánh giá tối đa là 2đ)
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
2. Về kết quả giải quyết các nội dung nhiệm vụ yêu cầu của đồ án: (điểm tối đa là 4đ)
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
3. Về hình thức, cấu trúc, bố cục của đồ án tốt nghiệp: (điểm đánh giá tối đa là 2đ)
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
4. NCKH: (nếu có bài báo khoa học hoặc ĐATN là đề tài NCKH: cộng thêm 1đ)
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
5. Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa:
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
III. Tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên: (điểm đánh giá tối đa 1đ)
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
IV. Đánh giá :
1. Điểm đánh giá:
/10
2. Đề nghị: ☐ Được bảo vệ đồ án
☐ Bổ sung để bảo vệ ☐ Không được bảo vệ
Đà Nẵng, ngày 25 tháng 5 năm 2017
Người hướng dẫn
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
I. Thông tin chung:
1. Họ và tên sinh viên: Lê Văn Thành
2. Lớp: 12CDT2 – Số thẻ SV: 101120369
3. Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo mơ hình hệ thống cấp, phát vật tư trong hệ thống sản
xuất tự động (CIM)
4. Người hướng dẫn: Trần Xuân Tùy
Học hàm/ học vị: Phó giáo sư – Tiến sĩ
II. Nhận xét đồ án tốt nghiệp:
1. Về tính cấp thiết, sáng tạo và ứng dụng của đồ án: (điểm đánh giá tối đa là 2đ)
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
2. Về kết quả giải quyết các nội dung nhiệm vụ yêu cầu của đồ án: (điểm tối đa là 4đ)
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
3. Về hình thức, cấu trúc, bố cục của đồ án tốt nghiệp: (điểm đánh giá tối đa là 2đ)
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
4. NCKH: (nếu có bài báo khoa học hoặc ĐATN là đề tài NCKH: cộng thêm 1đ)
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
5. Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa:
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
III. Tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên: (điểm đánh giá tối đa 1đ)
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
IV. Đánh giá :
1. Điểm đánh giá:
/10
2. Đề nghị: ☐ Được bảo vệ đồ án
☐ Bổ sung để bảo vệ ☐ Không được bảo vệ
Đà Nẵng, ngày 25 tháng 5 năm 2017
Người hướng dẫn
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
NHẬN XÉT PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN TỐT
NGHIỆP
I. Thông tin chung:
1. Họ và tên sinh viên: Lê Trung Hưng
2. Lớp: 12CDT2 – Số thẻ SV: 101120346
3. Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo mơ hình hệ thống cấp, phát vật tư trong hệ thống sản
xuất tự động (CIM)
4. Người phản biện: ..……………………..…….………..Học hàm/ học vị: ………………..
II. Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp:
Điểm Điểm
tối đa trừ
TT Các tiêu chí đánh giá
1
1a
1b
1c
1d
1e
1f
2
2a
2b
3
Sinh viên có phương pháp nghiên cứu phù hợp, giải
quyết đủ nhiệm vụ đồ án được giao
- Hiểu và vận dụng được kiến thức Toán và khoa học tự
nhiên trong vấn đề nghiên cứu
- Hiểu và vận dụng được kiến thức cơ sở và chuyên ngành
trong vấn đề nghiên cứu
- Có kỹ năng vận dụng thành thạo các phần mềm mơ phỏng,
tính tốn trong vấn đề nghiên cứu
- Có kỹ năng đọc, hiểu tài liệu bằng tiếng nước ngồi ứng
dụng trong vấn đề nghiên cứu
- Có kỹ năng làm việc nhóm, kỹ năng giải quyết vấn đề
- Đề tài có giá trị khoa học, cơng nghệ; có thể ứng dụng
thực tiễn:
Kỹ năng viết:
Điểm
cịn lại
80
15
25
10
10
10
10
- Bố cục hợp lý, lập luận rõ ràng, chặt chẽ, lời văn súc tích
20
15
- Thuyết minh đồ án khơng có lỗi chính tả, in ấn, định dạng
5
Tổng điểm đánh giá: theo thang 100
Quy về thang 10 ( lấy đến 1 số lẻ )
- Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa:
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
- Ý kiến khác:
……………………………………………………………………………………
- Đề nghị: ☐ Được bảo vệ đồ án
☐ Bổ sung để bảo vệ ☐ Không được bảo vệ
Đà Nẵng, ngày 25 tháng 5 năm 2017
Người phản biện
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
NHẬN XÉT PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN TỐT
NGHIỆP
I. Thông tin chung:
1. Họ và tên sinh viên: Lê Văn Thành
2. Lớp: 12CDT2 – Số thẻ SV: 101120369
3. Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo mơ hình hệ thống cấp, phát vật tư trong hệ thống sản
xuất tự động (CIM)
4. Người phản biện: ..……………………..…….………..Học hàm/ học vị: ………………..
II. Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp:
Điểm Điểm
tối đa trừ
TT Các tiêu chí đánh giá
1
1a
1b
1c
1d
1e
1f
2
2a
2b
3
Sinh viên có phương pháp nghiên cứu phù hợp, giải
quyết đủ nhiệm vụ đồ án được giao
- Hiểu và vận dụng được kiến thức Toán và khoa học tự
nhiên trong vấn đề nghiên cứu
- Hiểu và vận dụng được kiến thức cơ sở và chuyên ngành
trong vấn đề nghiên cứu
- Có kỹ năng vận dụng thành thạo các phần mềm mơ phỏng,
tính tốn trong vấn đề nghiên cứu
- Có kỹ năng đọc, hiểu tài liệu bằng tiếng nước ngồi ứng
dụng trong vấn đề nghiên cứu
- Có kỹ năng làm việc nhóm, kỹ năng giải quyết vấn đề
- Đề tài có giá trị khoa học, cơng nghệ; có thể ứng dụng
thực tiễn:
Kỹ năng viết:
Điểm
cịn lại
80
15
25
10
10
10
10
- Bố cục hợp lý, lập luận rõ ràng, chặt chẽ, lời văn súc tích
20
15
- Thuyết minh đồ án khơng có lỗi chính tả, in ấn, định dạng
5
Tổng điểm đánh giá: theo thang 100
Quy về thang 10 (lấy đến 1 số lẻ)
- Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa:
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
- Ý kiến khác:
……………………………………………………………………………………
- Đề nghị: ☐ Được bảo vệ đồ án
☐ Bổ sung để bảo vệ ☐ Không được bảo vệ
Đà Nẵng, ngày 25 tháng 5 năm 2017
Người phản biện
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
CÂU HỎI PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN TỐT
NGHIỆP
I.
Thông tin chung:
1. Họ và tên sinh viên: Lê Trung Hưng
2. Lớp: 12CDT2 – Số thẻ SV: 101120346
3. Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo mơ hình hệ thống cấp, phát vật tư trong hệ thống sản
xuất tự động (CIM)
4. Người phản biện: ..……………………..…….……Học hàm/ học vị: ……………
II. Các câu hỏi đề nghị sinh viên trả lời
1. ……………….……………….……..………………………………………………
……………….……………….……..……………………………………………..
2. ……………….……………….……..……………………………………………..
………………………………………………………………………………………
Đáp án: (người phản biện ghi vào khi chấm và nộp cùng với hồ sơ bảo vệ)
1. ……………….……………….……..………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
……………….……………….……..……………………………………………..
2. ……………….……………….……..……………………………………………..
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
Đà Nẵng, ngày 25 tháng 5 năm 2017
Người phản biện
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
CÂU HỎI PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN TỐT
NGHIỆP
I.
Thông tin chung:
1. Họ và tên sinh viên: Lê Văn Thành
2. Lớp: 12CDT2 – Số thẻ SV: 101120369
3. Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo mơ hình hệ thống cấp, phát vật tư trong hệ thống sản
xuất tự động (CIM)
4. Người phản biện: ..……………………..…….……Học hàm/ học vị: ……………
II. Các câu hỏi đề nghị sinh viên trả lời
1. ……………….……………….……..………………………………………………
……………….……………….……..……………………………………………..
2. ……………….……………….……..……………………………………………..
………………………………………………………………………………………
Đáp án: (người phản biện ghi vào khi chấm và nộp cùng với hồ sơ bảo vệ)
1. ……………….……………….……..………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
……………….……………….……..……………………………………………..
2. ……………….……………….……..……………………………………………..
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
Đà Nẵng, ngày 25 tháng 5 năm 2017
Người phản biện
TĨM TẮT
Thuyết minh trình bày về quy trình thiết kế, tính tốn, lựa chọn phương án chế tạo
với đề tài “Thiết kế và chế tạo mơ hình hệ thống cấp, phát vật tư trong hệ thống sản
xuất tự động (CIM)”.
Thuyết minh đồ án gồm có 4 chương:
Chương 1. Tổng quan về hệ thống CIM.
Chương 2. Thiết kế các cơ cấu.
Chương 3. Trang thiết bị cho hệ thống cơ cấu
Chương 4. Ứng dụng PLC S7 – 200 và lập trình điều khiển hệ thống cấp phát vật
tư trong hệ thống sản xuất tự động.
Phụ lục chương trình điều khiển.
Mơ hình cấp, phát vật tư, hàng trong hệ thống sản xuất tự động (CIM) gồm khung
giá và cánh tay nâng lấy và cất vật tư, hàng. Khung giá gồm nhiều khoang là nơi chứa và
lưu giữ vật tư. Cánh tay có khả năng di chuyển qua lại theo trục X, di chuyển lên xuống
theo trục Y và di chuyển vào ra theo trục Z. Khi có tín hiệu điều khiển, động cơ tương
ứng được cấp điện sẽ làm quay puly, puly kéo vít me quay di chuyển cánh tay đến các vị
trí yêu cầu. Chiều chuyển động của cánh tay phụ thuộc vào chiều của điện áp đặt vào
cuộn ứng của động cơ. Trên cánh tay có gắn các cảm biến và các cơng tác hành trình
giúp cho việc dùng chính xác tại vị trí các khoang chứa và khống chế hành trình chuyển
động theo các phương.
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ
CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TT
Họ tên sinh viên
Số thẻ SV
Lớp
Ngành
1
Lê Trung Hưng
101120346
12CDT2
Cơ Điện tử
2
Lê Văn Thành
101120369
12CDT2
Cơ Điện tử
1. Tên đề tài đồ án:
THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH HỆ THỐNG CẤP, PHÁT VẬT TƯ
TRONG HỆ THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG (CIM)
2. Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện
3. Các số liệu và dữ liệu ban đầu:
- Thiết kế, tính tốn và chế tạo 1 khung giá đỡ hàng có 12 ơ hàng, 6 ô chứa vật tư
chưa đưa vào sản xuất, 6 ô chưa thành phẩm sau khi sản xuất
- Thiết kế, tính tốn và chế tạo 1 cánh tay Robot nâng hạ vật tư, hàng đến các ô
trong kho chứa.
- Sử dụng PLC S7-200 để điều khiển toàn bộ hoạt động của cánh tay Robot nâng hạ
4. Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn:
a. Phần chung:
TT
Họ tên sinh viên
Nội dung
1
Lê Trung Hưng
2
Lê Văn Thành
- Tổng quan về hệ thống cấp, phát vật tư trong hệ
thống sản xuất tự động
- Thiết kế các cơ cấu và điện
b. Phần riêng:
TT
1
Họ tên sinh viên
Lê Trung Hưng
Nội dung
- Ứng dụng PLC S7-200 và lập trình điều khiển hệ
thống cấp, phát vật tư trong hệ thống sản xuất tự
động
- Viết chương trình điều khiển cho PLC S7-226
2
Lê Văn Thành
- Trang thiết bị cho hệ thống cơ cấu, điện
- Giới thiệu về WinCC
- Thiết kế giao diện và kết nối WinCC–PLC S7-226
5. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):
a. Phần chung:
TT
1
Họ tên sinh viên
Lê Trung Hưng
2
Lê Văn Thành
Nội dung
- Bản vẽ kết cấu mơ hình – Kích thướt giấy A0
- Bản vẽ kết cấu cánh tay Robot – Kích thướt giấy
A0
b. Phần riêng:
TT
Họ tên sinh viên
1
Lê Trung Hưng
- Bản vẽ lưu đồ thuật tốn – Kích thướt giấy A0
2
Lê Văn Thành
- Bản vẽ sơ đồ động học – Kích thướt giấy A0
- Bản vẽ hệ thống điện – Kích thướt giấy A0
- Bản vẽ chế tạo chi tiết – Kích thướt giấy A0
Nội dung
6. Họ tên người hướng dẫn:
PGS.TS Trần Xuân Tùy
Phần/ Nội dung:
- Hướng dẫn và kiểm tra tồn bộ q
trình thực hiện đồ án
7. Ngày giao nhiệm vụ đồ án:
20 / 2 /2017
8. Ngày hoàn thành đồ án:
25 / 5 /2017
Đà Nẵng, ngày 25 tháng 5 năm 2017
Trưởng Bộ môn……………………….
Người hướng dẫn
LỜI NĨI ĐẦU
Trong q trình đào tạo một kỹ sư nói chung và kỹ sư Cơ Điện tử nói riêng, đồ
án tốt nghiệp bao giờ cũng là một nút thắt quan trọng giúp sinh viên có thể tổng hợp
lại những kiến thức đã học tại trường đại học và những kinh nghiệm thu được qua các
đợt thực tập để thiết kế, chế tạo một sản phẩn Cơ Điện tử cụ thể. Vì thế đồ án tốt
nghiệp chính là thước đo chính xác nhất những kiến thức và khả năng thực sự của sinh
viên có thể đáp ứng được yêu cầu đối với một người kĩ sư Cơ Điện tử.
Cùng với sự phát triển ngày càng cao của xã hội loài người, nhu cầu của con người
đối với các sản phẩm Cơ Điện tử cũng ngày càng cao hơn. Đó là thiết kế và chế tạo
các sản phẩm có sự kết hợp giữa Cơ Khí – Điện – Điện tử - Tự động hóa có tính ứng
dụng cao, phù hợp với yêu cầu thực tế đặt ra với xu hướng Công nghiệp hiện đại ngày
nay.
Là một sinh viên sắp ra trường, với những nhận thức về xu hướng phát triển của
ngành Cơ Điện tử và xét năng lực của bản thân, được sự đồng ý của Thầy PGS.TS
Trần Xuân Tùy, em đã quyết định chọn đề tài “Thiết kế và chế tạo mơ hình hệ thống
cấp, phát vật tư trong hệ thống sản xuất tự động (CIM)”. Đây là hệ thống rất cần
thiết và có tính ứng dụng cao trong các nhà máy sản xuất lớn, hàng loạt.
Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH HỆ THỐNG CẤP, PHÁT
VẬT TƯ TRONG HỆ THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG (CIM)
Nội dung thuyết minh đồ án như sau:
Chương 1. Tổng quan về hệ thống CIM.
Chương 2. Thiết kế các cơ cấu.
Chương 3. Trang thiết bị cho hệ thống cơ cấu
Chương 4. Ứng dụng PLC S7 – 200 và lập trình điều khiển hệ thống cấp phát
vật tư trong hệ thống sản xuất tự động
Phụ lục chương trình điều khiển.
Trong quá trình thực hiện đồ án, dù đã cố gắng rất nhiều song kiến thức còn hạn
chế, kinh nghiệm còn chưa sâu sắc nên chắc chắn em khơng tránh khỏi sai sót. Kính
mong được nhiều sự đóng góp của các thầy, cơ để em có thể hồn thiện hơn đề tài này.
I
LỜI CẢM ƠN
Ngày nay cùng với sự phát triển không ngừng trong mọi lĩnh vực, ngành Cơ Khí
nói chung và ngành Cơ Điện tử nói riêng là một trong những ngành phát triển mạnh
với nhiều thay đổi về kỹ thuật, công nghệ cũng như về chất lượng. Để đạt được điều
đó địi hỏi người cán bộ kỹ thuật ngồi trình độ chun mơn của mình cịn cần phải có
một tư duy sáng tạo, đi sâu nghiên cứu để tận dụng hết khả năng của mình.
Qua 5 năm học tại khoa Cơ Khí - Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng, dưới sự giúp đỡ
tận tình của các Thầy, Cơ giáo cũng như sự nỗ lực của bản thân, chúng em đã tích lũy
cho mình một số kiến thức để có thể tham gia vào đội ngũ những người làm công tác
kỹ thuật sau này. Và thước đo của kiến thức đó là đồ án tốt nghiệp này. Đó thực sự là
một thử thách lớn đối với một sinh viên như em khi chưa từng giải quyết một khối
lượng công việc lớn như thế.
Hoàn thành đồ án tốt nghiệp là lần thử thách đầu tiên với cơng việc thiết kế, tính tốn
phức tạp và gặp rất nhiều vướng mắc và khó khăn khi chế tạo. Tuy nhiên được sự
hướng dẫn tận tình của các thầy giáo hướng dẫn đã giúp chúng em hoàn thành đồ án
này. Nhưng với kiến thức hạn hẹp của mình, đồng thời chưa có kinh nghiệm trong tính
tốn cũng như chế tạo trong thực tế, nên đồ án thể hiện khơng tránh khỏi những sai
sót. Chúng em kính mong tiếp tục được sự chỉ bảo của các Thầy, Cơ để chúng em
hồn thiện kiến thức hơn nữa.
Xin cảm ơn gia đình, người thân và bạn bè đã động viên và giúp đỡ chúng em
trong suốt quá trình thực hiện đồ án này.
Cuối cùng, chúng em xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cơ giáo trong khoa Cơ Khí
- Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng, đặc biệt là các Thầy PGS.TS Trần Xuân Tùy đã trực
tiếp hướng dẫn chúng em trong đề tài tốt nghiệp này.
Đà Nẵng, ngày 25 tháng 5 năm 2017
Nhóm SV thực hiện đồ án
Lê Trung Hưng
Lê Văn Thành
II
CAM ĐOAN
Chúng em xin cam đoan đây là đồ án được thực hiện độc lập bởi nhóm chúng em.
Nội dung trong đồ án được chúng em thực hiện dưới sự hướng dẫn trực tiếp của thầy
PGS.TS Trần Xuân Tùy. Mọi tài liệu, số liệu tham khảo trong đồ án có nguồn gốc và
được trích dẫn rõ ràng tên tác giả, tên cơng trình. Các kết quả trong q trình thực hiện
đồ án đều do chúng em tìm hiểu, phân tích một cách trung thực và khách quan. Mọi
sao chép không hợp lệ, vi phạm quy chế đào tạo chúng em xin chịu hồn tồn mọi
trách nhiệm.
Nhóm SV thực hiện đồ án
Lê Trung Hưng
Lê Văn Thành
III
MỤC LỤC
Tóm tắt
Lời nói đầu ..................................................................................................................... I
Lời cảm ơn .................................................................................................................... II
Cam đoan..................................................................................................................... III
Mục lục ........................................................................................................................ IV
Danh sách các bảng, hình vẽ .....................................................................................VII
Danh sách các ký hiệu, chữ viết tắt ........................................................................... IX
Mở đầu ............................................................................................................................1
Chương 1: Tổng quan về hệ thống cấp, phát vật tư trong hệ thống sản xuất tự
động (CIM) .....................................................................................................................3
1.1. Các khái niệm cơ bản về CIM. ..............................................................................3
1.1.1. Định nghĩa CIM. ................................................................................................3
1.1.2. Các thành phần cơ bản của CIM. ......................................................................4
1.2. Hệ thống cấp, phát vật tư và hệ thống xuất nhập ...............................................8
1.2.1. Hệ thống cấp, phát vật tư. ..................................................................................8
1.2.1.1. Thành phần của hệ thống cấp, phát vật tư. .................................................8
1.2.1.2. Các loại hệ thống cấp, phát vật tư. .............................................................9
1.2.1.2.1. Dạng giá cần cẩu. ....................................................................................9
1.2.1.2.2. Dạng cần cẩu cầu ...................................................................................10
1.2.1.2.3. Dạng giá trọng lực. ................................................................................10
1.2.1.3. Tìm hiểu hệ thống lấy cất hàng hóa tự động AS&RS .............................11
1.3. Hệ thống điều khiển..............................................................................................13
1.3.1. Bộ điều khiển logic khả lập trình PLC trong các hệ thống CIM .....................13
Chương 2: Thiết kế các cơ cấu và điện ......................................................................17
2.1. Mơ hình kho cấp phát vật tư, hàng tự động.......................................................17
2.2. Khung giá đỡ hàng ...............................................................................................18
2.3. Robot ......................................................................................................................19
2.3.1 Tính tốn cơ cấu dẫn hướng cho các trục: ........................................................19
2.3.1.1. Phương án dẫn hướng bằng cặp trục trơn: ...............................................19
2.3.1.2. Phương án dẫn hướng bằng sống trượt dạng mang cá: ............................20
2.3.1.3. Phương án dẫn hướng bằng thanh trượt bi chữ U: ...................................20
2.3.1.4. Phương án dẫn hướng bằng cặp thanh trượt đuôi én:...............................21
2.3.2. Chọn cơ cấu truyền động .................................................................................22
IV
2.3.2.1. Phương án dùng vít me đai ốc thường......................................................22
2.3.2.2. Phương án dùng vít me đai ốc bi ..............................................................23
2.3.2.3. Phương án dùng đai răng ..........................................................................25
2.3.2.4. Phương án dùng xích ................................................................................26
2.3.3 Cơ cấu di chuyển theo trục X ..........................................................................27
2.3.3.1. Cấu tạo ......................................................................................................27
2.3.3.2. Tính tốn gần đúng trục ............................................................................27
2.3.3.3. Kiểm nghiệm độn bền .............................................................................28
2.3.4. Cơ cấu di chuyển theo trục Y .........................................................................29
2.3.4.1. Cấu tạo ......................................................................................................29
2.3.4.2. Tính tốn sức bền vật liệu của trục dẫn hướng .......................................29
2.3.4.2.1. Tính tốn trục gần đúng .........................................................................29
2.3.4.2.2. Kiểm nghiệm độ bền. ............................................................................30
2.3.5. Bộ phận truyền động vít me ............................................................................30
2.3.5.1. Chọn vít me ..............................................................................................30
2.3.5.2. Chọn các thơng số của bộ truyền..............................................................31
2.3.5.3. Chọn động cơ...........................................................................................33
2.4. Phần điện ..............................................................................................................37
2.4.1. Vỏ tủ ................................................................................................................37
2.4.2. Bảng điều khiển ...............................................................................................38
2.4.3. Sơ đồ nguyên lý mạch lực và mạch điều khiển ...............................................39
Chương 3: Trang thiết bị cho hệ thống cơ cấu và điện ............................................41
3.1 Động cơ điện ...........................................................................................................41
3.1.1. Động cơ điện một chiều...................................................................................41
3.1.2. Chọn động cơ cho cơ cấu dẫn động các trục ...................................................43
3.2. Thanh trượt tròn .................................................................................................46
3.3. Thanh trượt bi chữ U. .........................................................................................47
3.4. Vitme T-12. ...........................................................................................................47
3.5. Gối đỡ tích hợp bạc đạn cho vitme. ...................................................................48
3.6. Bát đỡ thanh trượt tròn SH ................................................................................50
3.7. Bi trượt thanh trượt tròn SCS. ..........................................................................51
3.8. Relay trung gian. .................................................................................................53
3.9. Cảm biến vật cản hồng ngoại ..............................................................................54
3.10. Cơng tắc hành trình: ..........................................................................................54
3.11. Mạch nguồn .........................................................................................................55
V
Chương 4: Ứng dụng PLC S7-200 và lập trình điều khiển hệ thống cấp, phát vật
tư trong hệ thống sản xuất tự động ............................................................................56
4.1. Tổng quan họ PLC Siemens ...............................................................................56
4.2. PLC SIMATIC S7-200 CPU 226: ......................................................................58
4.2.1. Cấu trúc phần cứng: ........................................................................................58
4.2.2. Cổng truyền thông: .........................................................................................60
4.2.3. CPU S7-226 ....................................................................................................61
4.2.4. Thực hiện chương trình. ..................................................................................62
4.2.5. Cấu trúc chương trình. ....................................................................................63
4.2.6. Các vùng nhờ của S7-200. ..............................................................................64
4.3. Giới thiệu ngơn ngữ lập trình S7-200 .................................................................65
4.3.1. Các phương pháp lập trình ..............................................................................65
4.4. Giới thiệu về Wincc ..............................................................................................67
4.4.1. Đặc điểm. ........................................................................................................68
4.4.2. Tầm quan trọng của Wincc trong hệ thống tự động hóa. ................................69
4.4.3. Các mơ đun của sản phẩm. ..............................................................................69
4.5. Mô tả công nghệ ....................................................................................................70
4.6. Phân cổng vào ra cho PLC ..................................................................................71
4.6.1. Liệt kê các cổng vào ra PLC............................................................................71
4.6.2. Phân cổng vào ra theo trình tự tác động ..........................................................71
4.7. Lưu đồ thuật toán .................................................................................................73
4.8. Lưu đồ thuật tốn nhập, xuất vật tư...................................................................75
4.9. Mơ phỏng ...............................................................................................................76
Kết luận ........................................................................................................................78
Tài liệu tham khảo .......................................................................................................79
Phụ lục 1 ......................................................... Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.
VI
DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ
❖ Các bảng:
- Bảng 2.1. Bảng chú thích các kí hiệu trên hộp điều khiển
-
Bảng 4.1. Bảng chú thích các chân trên cổng kết nối RS232:
Bảng 4.2. Liệt kê đầu vào PLC
Bảng 4.3. Liệt kê đầu ra PLC.
-
Bảng 4.4. Đầu vào
-
Bảng 4.5. Đầu ra
❖ Các hình:
- Hình 1.1: Mơ hình hệ thống CIM
-
Hình 1.2: Mơ hình cấp phát vật tư
Hình 1.3. Các sơ đồ của các kho chứa tự động có dạng giá cần cẩu .
Hình 1.4. Các sơ đồ của các kho chứa tự động có dạng cần cẩu cầu.
-
Hình 1.5. Kho chứa tự động có dạng giá trọng lực.
Hình 1.6. Các ngăn chứa hàng của hệ thống ASRS
-
Hình 1.7: Pallet
Hình 1.6. Chức năng của PLC
Hình 2.1. Mơ hình kho hàng
Hình 2.2. Giá đỡ hàng, vật tư
Hình 2.3: Dẫn hướng bằng cặp trục trơn
Hình 2.4: Dẫn hướng bằng sống trượt dạng mang cá
Hình 2.5: Thanh trượt bi chữ U
Hình 2.6: Thanh trượt đi én
Hình 2.7: Cơ cấu dùng vít me
-
Hình 2.8: Vít me đai ốc thường
Hình 2.9 : Vít me đai ốc bi
Hình 2.10: Các kiểu hồi bi trong vít me đai ốc bi
Hình 2.11: Truyền động bằng đai răng
Hình 2.12: Truyền động bằng xích
Hình 2.13. Cấu tạo bộ phận di chuyển theo trục X
Hình 2.14. Cấu tạo bộ phận di chuyển theo trục Y
Hình 2.15a. Cơ cấu di chuyển xe nâng
Hình 2.15b. Cơ cấu di chuyển xe nâng
Hình 2.16a. Cơ cấu lấy trả hàng
VII
-
Hình 2.16b. Cơ cấu lấy trả hàng
-
Hình 2.17. Mơ hình hồn thiện trên Solid works
-
Hình 2.18. Mơ hình hồn thiện trên thực tế
Hình 2.19. Vỏ tủ điện
Hình 2.20. Hộp điều khiển
-
Hình 2.21. Sơ đồ nguyên lý mạch lực
Hình 2.22. Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển
Hình 3.1. Cấu tạo động cơ 1 chiều
-
Hình 3.2. Cấu tạo của stato
-
Hình 3.3. Cấu tạo của Rơto
-
Hình 3.4. Ngun lý làm việc động cơ điện 1 chiều
Hình 3.5. Động cơ điện một chiều LT37GB30-385
-
Hình 3.6. Động cơ điện một chiều LT25GB45
Hình 3.7. Thanh trượt trịn
Hình 3.8. Thanh trượt bi chữ U
-
Hình 3.9. Vitme thường T-12
Hình 3.10. Bạc đạn gối KFL08
-
Hình 3.11. Bát đỡ SK16 tích hợp bạc đạn
Hình 3.12. Bát đỡ thanh trượt trịn SH12
Hình 3.13. Bi trượt thanh trượt trịn SCS
Hình 3.14. Rơ le trung gian
Hình 3.15 Cảm biến vật cản hồng ngoại E3F – DS30C4
Hình 3.16. Cơng tắc hành trình
Hình 3.17. Nguồn tổ ong
Hình 4.1: PLC của hãng Siemens
Hình 4.2 Cấu trúc cơ bản của PLC.
-
Hình 4.3 Sơ đồ các cơng vào ra của PLC.
Hình 4.4. Truyền thơng trong S7-200.
Hình 4.5 CPU 226
Hình 4.6: Vịng qt (scan) trong S7-200
Hình 4.7: Cấu trúc chương trình
Hình 4.8 Giao diện Wincc
Hình 4.9. Giao diện điều khiển và giám sát của mơ hình trên Wincc
VIII
DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
❖ CHỮ VIẾT TẮT:
-
CIM (Computerize Integrate Manufacturing ) : hệ thống sản xuất tích hợp
-
CASA (The Computer and Automated Systems Association) : hiệp hội máy tính
-
và hệ thống tự động
SME (Society of Manufacturing Engineers): hiệp hội kỹ sư sư sản xuất
CAQC (Computer Aided Quality Control): Hệ thống kiểm tra chất lượng có sự
trợ giúp của máy tính
-
CM (Cellular Manufacturing): tế bào gia cơng
CAPP (Computer Aided Process Planning): lập trình cơng nghệ có sự trợ giúp
của máy tính
-
AS&RS (Automated Storage & Retrieval System): hệ thống cất lấy hàng hóa tự
động
PLC (Programmable Logic Controller): bộ điều khiển chương trình logic
-
IX
Thiết kế và chế tạo mơ hình hệ thống cấp, phát vật tư trong hệ thống sản xuất tự động ( CIM )
MỞ ĐẦU
Hệ thống sản xuất tích hợp CIM (Computer Intergrade Manufacturing) là hệ thống
sản xuất tiên tiến nhất hiện nay và đang ngày càng được ứng dụng rộng rãi trên thế
giới.
Khái niệm về CIM tiến sĩ Joseph Harrington đưa ra vào những năm 1973. Mặc dù
khái niệm của ông về CIM chưa được hoàn chỉnh, ngày nay danh từ CIM đã trở nên
rất quen thuộc trong cách nói về sản xuất. CIM đã trở thành chiến lược nền tảng của
tích hợp các thiết bị và hệ thống sản xuất thơng qua các máy tính hoặc các bộ vi xử lý
tự động.
So với các hệ thống sản xuất truyền thống, CIM có nhiều ưu điểm vượt trội hơn
hẳn. Hệ thống CIM không những làm tăng năng suất và chất lượng sản phẩm, hạ giá
thành của sản phẩm mà còn có khả năng linh hoạt cao, đáp ứng được những thay đổi
nhanh chóng của thị trường.
Trong nội dung đồ án tốt nghiệp của sinh viên ngành Cơ Điện tử, với sự hướng dẫn
tận tình của các thầy hướng dẫn PGS.TS. Trần Xuân Tùy bộ môn Cơ Điện tử, trường
Đại học Bách khoa Đà Nẵng. Chúng em đã chọn đề tài “Thiết kế và chế tạo mơ hình
hệ thống cấp, phát vật tư trong hệ thống sản xuất tự động (CIM)” phù hợp với khả
năng cũng như thời gian thực hiện.
Để thực hiện đề tài, trước hết chúng em đã nghiên cứu, khảo sát về các hệ thống
CIM đã và đang được ứng dụng, sau đó lựa chọn hệ thống phù hợp để thiết kế và chế
tạo. Quá trình thiết kế, chế tạo cơ khí và q trình thiết kế hệ thống điều khiển được
tiến hành đồng thời. Đồ án được chia làm 3 chương, mỗi chương được tách ra các
phần nhỏ hơn, đồng thời có kèm theo phụ lục về các bản vẽ và phụ lục về chương trình
điều khiển.
Thuyết minh đồ án gồm có 4 chương:
Chương 1. Tổng quan về hệ thống CIM.
Chương 2. Thiết kế các cơ cấu.
Chương 3. Trang thiết bị cho hệ thống cơ cấu
Chương 4. Ứng dụng PLC S7 – 200 và lập trình điều khiển hệ thống cấp phát
vật tư trong hệ thống sản xuất tự động
Phụ lục chương trình điều khiển.
SVTH: Lê Trung Hưng, Lê Văn Thành – GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy
Trang 1
Thiết kế và chế tạo mơ hình hệ thống cấp, phát vật tư trong hệ thống sản xuất tự động ( CIM )
Sau thời gian thực hiện, đề tài đã hoàn thành kết quả bước đầu đã đạt được những
thành công nhất định.
Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn Cơ Điện tử đã giúp đỡ
chúng em trong quá trình thực hiện đề tài. Đặc biệt là các thầy PGS.TS. Trần Xuân
Tùy đã tâm huyết hướng dẫn chúng em. Chúng em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ
của các cán bộ Viện Công nghệ Cơ khí và Tự động hóa, xưởng cơ khí bộ mơn Cơng
nghệ Chế tạo máy, khoa Cơ khí, trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng đã giúp đỡ chúng
em hoàn thành đề tài.
Đà Nẵng, ngày 25 tháng 5 năm 2017
Nhóm SV thực hiện đồ án
Lê Trung Hưng
Lê Văn Thành
SVTH: Lê Trung Hưng, Lê Văn Thành – GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy
Trang 2
Thiết kế và chế tạo mơ hình hệ thống cấp, phát vật tư trong hệ thống sản xuất tự động ( CIM )
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CẤP, PHÁT VẬT TƯ
TRONG HỆ THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG (CIM)
1.1. Các khái niệm cơ bản về CIM.
1.1.1. Định nghĩa CIM.
CIM (Computerize Integrate Manufacturing ). Là hệ thống sản xuất tích hợp có sự
trợ giúp của máy tính. Có nhiều định nghĩa khác nhau về CIM và các định nghĩa đó lại
có nhiều ý nghĩa khác nhau, tùy thuộc vào mục đích ứng dụng của nó. Sau đây là một
vài định nghĩa về CIM.
Hình 1.1: Mơ hình hệ thống CIM
Hiệp hội máy tính và hệ thống tự động CASA (The Computer and Automated
Systems Association) của hội những nhà sản xuất SME (Society of Manufacturing
Engineers) định nghĩa: CIM là một hệ thống tích hợp có khả năng cung cấp sự trợ giúp
của máy tính cho tất cả các chức năng thương mại, bao gồm các hoạt động từ khâu tiếp
nhận đơn đặt hàng cho đến cung cấp sản phẩm của một nhà máy sản xuất.
SVTH: Lê Trung Hưng, Lê Văn Thành – GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy
Trang 3
Thiết kế và chế tạo mơ hình hệ thống cấp, phát vật tư trong hệ thống sản xuất tự động ( CIM )
Cơng ty máy tính của Mĩ IBM cho rằng: CIM là một ứng dụng, có khả năng cung
cấp cơ sở nhận thức cho việc tích hợp dịng thơng tin của thiết kế sản phẩm, của kế
hoạch sản xuất, của việc thiết lập và điều khiển các nguyên công.
Hãng SIMENS của Đức lại cho rằng: CIM không phải là một sản phẩm hoàn thiện
mà là một chiến lược và là một khái niệm để đạt các mục đích thị trường của một nhà
máy.
1.1.2. Các thành phần cơ bản của CIM.
CIM là một công nghệ tiên tiến để quản lý cơng ty sản xuất thơng qua dịng thơng
tin. Cơng nghệ thơng tin là một cơng cụ tích hợp rất mạnh và là cơ sở hạ tầng để đạt
mục đích trong một xí nghiệp tích hợp. Trong thế giới hiện nay cơng nghệ thơng tin
đóng vai trị quyết định trong quản lý xí nghiệp. Đồng thời sự phát triển của các tiêu
chuẩn liên kết đã có ảnh hưởng lớn đến CIM và đã mở đường cho việc tích hợp hóa.
Các cơng nghệ tích hợp trong CIM rất đa dạng và bao gồm nhiều lĩnh vực công
nghệ phức tạp khác nhau. Tuy nhiên ở đây chỉ đề cập đến một số công nghệ tiên tiến
của CIM.
Tự động hóa văn phịng: Đó là việc tự động hóa các q trình của văn phịng bằng
các cơng nghệ thích hợp. Nó có thể được xem như một máy tính mà từ đó hầu hết các
tài liệu văn phòng được truyền đi các mạng để nối kết tất cả các thiết bị sản xuất và
các công nghệ của một cơng ty nào đó bằng các hệ thống thơng tin quản lý.
Tự động hóa văn phịng cho phép:
-
Tạo ra nhiều thơng tin thương mại.
Quay vịng nhanh các tư liệu thương mại.
Giảm sai số trong quản lý.
-
Giảm mặt bằng làm việc.
Phục vụ khách hàng tốt hơn
Khả năng ra quyết định tốt hơn.
Giảm số nhân viên văn phòng.
Nâng cao trình độ của nhân viên văn phịng.
Thiết kế có sự trợ giúp của máy tính CAD:
-
Nâng cao năng suất và giảm thời gian thiết kế sản phẩm.
Giảm thời gian thiết kế dụng cụ và đồ gá được 12 ÷ 25%.
-
Nâng cao chất lượng thiết kế, do đó nâng cao được chất lượng sản phẩm.
Tạo ra được tài liệu có chất lượng cao.
SVTH: Lê Trung Hưng, Lê Văn Thành – GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy
Trang 4
Thiết kế và chế tạo mơ hình hệ thống cấp, phát vật tư trong hệ thống sản xuất tự động ( CIM )
-
Loại trừ được các công việc lặp lại.
Tiết kiệm thời gian và giảm giá thành khi chế tạo sản phẩm mới.
-
Tiêu chuẩn hóa tốt hơn.
Hồn thiện giao diện giữa thiết kế và sản xuất.
Giảm thời gian trả lời kết quả đấu thầu.
Máy điều khiển số CNC: Máy điều khiển số CNC là thiết bị có khả năng gia cơng
chi tiết theo một chương trình lập sẵn cho mọi kích thước mong muốn và theo một quy
trình cơng nghệ đã lập sẵn. Các máy CNC được trang bị màn hình và bàn phím, do đó
việc viết và diễn giải chương trình có thể được thực hiện trực tiếp trên máy. Các máy
CNC cho phép loại trừ ảnh hưởng của công nhân và nâng cao chất lượng sản phẩm.
Các máy CNC được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau như: Gia cơng, làm sạch,
đánh bóng, kiểm tra, nén ép, rèn hoặc dập.
Sản xuất có sự trợ giúp của máy tính CAM: Cho phép thực hiện nhiều dạng
ngun cơng khác nhau khi thay đổi chương trình điều khiển. CAM có thể kết hợp với
các dạng công nghệ khác như CAD, NC, cơ sở dữ liệu và thiết bị kiểm tra chất lượng
để tạo thành những phần tử chính của CIM. Hệ thống CAM có thể bao gồm: Robot,
các máy NC và FMS. Ưu điểm của hệ thống CAM là:
-
Tăng năng suất lao động.
Nâng cao chất lượng sản phẩm.
-
Giảm diện tích sản xuất.
Đáp ứng nhu cầu của khách hàng nhanh hơn.
Cải thiện điều kiện làm việc của công nhân và loại trừ những điều kiện làm việc
nguy hiểm.
Kiểm tra chất lượng có sự trợ giúp của máy tính: Bao gồm q trình giám sát và
quá trình đo kiểm tra sản phẩm. Hệ thống kiểm tra chất lượng có sự trợ giúp của máy
tính CAQC (Computer Aided Quality Control) cho phép:
-
Giảm thời gian giám sát q trình sản xuất.
Giảm chi phí gián tiếp cho các giám sát viên.
Giảm chi phí tương đối để đạt chất lượng sản phẩm xuống 50 ÷ 90%.
Nâng cao chất lượng sản phẩm.
Giảm công việc lặp lại trong quá trình kiểm tra chất lượng sản phẩm.
Cải thiện điều kiện làm việc.
SVTH: Lê Trung Hưng, Lê Văn Thành – GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy
Trang 5
