Sử dụng PLC điều khiển vị trí và hành trình trong robot cấp phôi tự động

[t.lengoctu]

Download miễn phí Đề tài Sử dụng PLC điều khiển vị trí và hành trình trong robot cấp phôi tự động

MỤC LỤC
Chương 1
Tổng quan về Robot công nghiệp 3
1.1 Lịch sử phát triển 3
1.2 Phân loại rôbốt công nghiệp 4
1.2.1 Theo chủng loại, mức độ điều khiển 4
1.2.2 Phân loại tay máy theo cấu trúc sơ đồ động 4
1.3 Sơ đồ cấu trúc chức năng của Rôbot 6
1.4 Ứng dụng Rôbốt trong công nghiệp 8
1.4.1 Mục tiêu ứng dụng Rôbốt trong công nghiệp 8
1.4.2 Các bước ứng dụng Rôbốt 9
1.4.3 Các lĩnh vực ứng dụng Rôbôt trong công nghiệp 10
1.4.4 Nội dung nghiên cứu phát triển Rôbốt công nghiệp 14
Chương 2
Lý thuyết điều khiển tự động Rôbôt công nghiệp 22
2.1 Khái niệm chung về hệ thống điều khiển Rôbốt công nghiệp 22
2.1.1 Khái niệm về hệ thống điều khiển tự động 21
2.1.2 Các loại tín hiệu điều khỉên 23
2.2 Phân loại hệ thống điều khiển tự động 23
2.2.1 Hệ thống điều khiển hở 23
2.2.2 Hệ thống điều khiển kín 24
2.3 Phần tử logic trong hệ thống điều khiển tự động 26
2.3.1 Khái niệm về lôgic trạng thái 26
2.3.2 Phần tử RS-Flipfop có SET trội hơn 35
2.4 Hệ thống điều khiển dùng các bộ PLC 37
2.4.1 Giới thiệu chung về các bộ PLC 37
2.4.2 Các bộ phận cơ bản của hệ thống PLC 40
2.4.3 Cấu trúc của các bộ PLC 41
2.4.4 Cấu trúc bên trong của PLC 44
2.4.5 Ngôn ngữ lập trình cho PLC 52
2.4.6 Bộ PLC OMRON SYSMAC CPM2A 53
2.4.7 Bộ PLC LG K7M-DR30S 56

Chương 3

Kết cấu của hệ thống Điều khiển trong rôbốt cấp phôi tự động 60

3.1 Động cơ điện và điều khiển động cơ. 60
3.1.1 Ứng dụng truyền động điện 60
3.1.2 Động cơ điện một chiều 60
3.1.3 Động cơ bước 63
3.1.4 Động cơ biến tần 69
3.2 Cảm biến trong rôbốt công nghiệp 69
3.2.1 Giới thiệu chung 69
3.2.2 Các loại cảm biến 71
3.2.3 Cảm biến lực và cảm biễn xúc giác 76
3.2.4 Thiết bị quan sát (Visual System) 80
3.2.5 Các cảm biến thường gặp trong rôbốt gắp phôi tự động 83
3.3 Hệ thống vận hành khí nén trong rôbốt công nghiệp 84
3.3.1 Giới thiệu chung về hệ thống truyền động tự động trong
Rôbốt cấp phôi tự động 84
3.3.2 Các phần tử của hệ thống điều khiển khí nén
trong Rôbốt cấp phôi tự động 88
3.3.3 Cơ cấu chấp hành 103
3.4 Các mạch điều khiển khí nén trong rôbốt cấp phôi tự động 104

http://s1.luanvan.co/qYjQuXJz1boKCeiU9qAb3in9SJBEGxos/swf/2013/06/25/de_tai_su_dung_plc_dieu_khien_vi_tri_va_hanh_trinh.yBElujh46p.swf luanvanco /luan-van/de-tai-ung-dung-tren-liketly-31783/
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí

Tóm tắt nội dung tài liệu:

g c¬ b­íc phô thuéc vµo ®Æc tÝnh cña ®éng c¬, vµo ®é chÝnh x¸c chÕ t¹o... Tû sè momen vµ qu¸n tÝnh roto cã ¶nh h­ëng quyÕt ®Þnh ®Õn kh¶ n¨ng dõng ngay khi chuçi xung ®iÒu khiÓn ®· ng¾t.
3.1.4 §éng c¬ biÕn tÇn.
ViÖc ®iÒu khiÓn ®éng c¬ th«ng qua viÖc ph¸t c¸c xung ®iÒu khiÓn tõ bé ®iÒu khiÓn . §éng c¬ ®­îc ®iÒu khiÓn tèc ®é b»ng c¸ch thay ®æi tÇn sè th«ng qua bé biÕn tÇn (Inverter). §Ó thay ®æi tèc ®é cña ®éng c¬ ta thay ®æi tÇn sè th«ng qua c¸c phÝm chän trªn bÒ mÆt cña Inverter. øng víi mét tÇn sè cña Inverter ta cã mét tèc ®é cña ®éng c¬. §Ó ®¶m b¶o cho ®éng c¬ lµm viÖc an toµn trªn ®éng c¬ ng­êi ta g¾n thªm mét phanh ®iÖn tõ. Phanh nµy ®­îc nèi qua mét r¬le vµ ®­îc ®iÒu khiÓn bëi bé ®iÒu khiÓn. Khi cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn bé ®iÒu khiÓn ng¾t ®iÖn ¸p cña r¬le vµ khi ®ã dßng 220V vµo phanh bÞ c¾t (phanh më) vµ ®éng c¬ lµm viÖc. Khi hiÖu gi÷a gi¸ trÞ kho¶ng c¸ch thùc vµ gi¸ trÞ kho¶ng c¸ch cÇn ®¹t ®­îc mét gi¸ trÞ D nµo ®ã (do bé ®o thùc hiÖn) bé ®iÒu khiÓn cÊp cho r¬le mét ®iÖn ¸p vµ khi ®ã phanh ho¹t ®éng, dõng ®éng c¬ ®óng víi yªu cÇu.
3.2 C¶m biÕn trong r«bèt c«ng nghiÖp
3.2.1 Giíi thiÖu chung:
Trong tÊt c¶ c¸c hÖ thèng tù ®éng, thiÕt bÞ tiÕp nhËn th«ng tin vÒ diÔn biÕn cña m«i tr­êng vµ vÒ diÔn biÕn cña c¸c ®¹i l­îng vËt lý bªn trong hÖ thèng ®­îc gäi lµ c¶m biÕn. Kh¸i niÖm c¶m biÕn trong tiÕng viÖt ch­a thËt chÝnh x¸c víi tiÕng Anh (sensor), hay tiÕng Ph¸p ( capteur), v× nghÜa c¶m biÕn trong tiÕng ViÖt cã phÇn hÑp h¬n. C¶m biÕn ®«i khi chØ lµ c¸c trang bÞ ®¬n gi¶n d¹ng nh­ c«ng t¾c mini, c¸c c«ng t¾c hµnh tr×nh, c¸c thanh l­ìng kiªn (bimetal)...
§èi víi ng­êi sö dông, viÖc n¾m ®­îc nguyªn lý cÊu t¹o vµ c¸c ®Æc tÝnh c¬ b¶n cña c¶m biÕn lµ ®iÒu kiÖn tiªn quyÕt ®Ó ®¶m b¶o sù vËn hµnh tèt cña hÖ thèng tù ®éng. Trong c¸c hÖ thèng vËt lý, c¸c ®¹i l­îng ®iÒu khiÓn rÊt ®a d¹ng, do vËy c¸c lo¹i c¶m biÕn còng rÊt ph«ng phó.
Trong robot c«ng nghiÖp, c¸c thiÕt bÞ c¶m biÕn trang bÞ cho robot ®Ó thùc hiÖn viÖc nhËn biÕt vµ biÕn ®æi th«ng tin vÒ ho¹t ®éng cña b¶n th©n robot vµ cña m«i tr­êng, ®èi t­îng mµ robot phôc vô. Theo ph¹m vi øng dông c¸c lo¹i c¶m biÕn dïng trong kü thuËt robot cã thÓ ph©n ra hai lo¹i:
- C¶m biÕn néi tÝn hiÖu (internal sensor) ®¶m b¶o th«ng tin vÒ vÞ trÝ, vÒ vËn tèc, vÒ lùc t¸c ®éng trong c¸c bé phËn quan träng cña robot. C¸c th«ng tin nµy lµ nh÷ng tÝn hiÖu ph¶n håi phôc vô cho viÖc ®iÒu chØnh tù ®éng c¸c ho¹t ®éng robot.
- C¶m biÕn ngo¹i tÝn hiÖu ( external sensor) cung cÊp th«ng tin vÒ ®èi t¸c vµ m«i tr­êng lµm viÖc phôc vô cho viÖc nhËn d¹ng c¸c vËt xung quanh, thùc hiÖn di chuyÓn hoÆc thao t¸c trong kh«ng gian lµm viÖc. §Ó lµm ®­îc viÖc ®ã, cÇn cã c¸c lo¹i c¶m biÕn tÝn hiÖu xa, c¶m biÕn tÝn hiÖu gÇn, c¶m biÕn “ Xóc gi¸c” vµ c¶m biÕn “ thÞ gi¸c” ... §Ó thùc hiÖn nhiÖm vô c¸c lo¹i c¶m biÕn néi tÝn hiÖu vµ ngo¹i tÝn hiÖu nãi trªn, cã thÓ dïng nhiÒu kiÓu c¶m biÕn th«ng dông hoÆc chuyªn dông. C¸c kiÓu c¶m biÕn th«ng dông kh«ng chØ dïng cho kü thuËt robot mµ cßn dïng nhiÒu trong c¸c thiÕt bÞ kü thuËt kh¸c. Cã nhiÒu tµi liÖu kü thuËt vÒ c¸c kiÓu c¶m biÕn nµy.
Tuú theo c¸c d¹ng tÝn hiÖu cÇn nhËn biÕt mµ ph©n thµnh c¸c kiÓu c¶m biÕn kh¸c nhau:
C¶m biÕn lùc, vËn tèc, gia tèc, vÞ trÝ, ¸p suÊt, l­u l­îng, nhiÖt ®é...
Tuú theo c¸ch thøc nhËn tÝn hiÖu l¹i ph©n ra c¸c kiÓu kh¸c nhau. VÝ dô: còng lµ c¶m biÕn vÞ trÝ nh­ng cã kiÓu c¶m øng, kiÓu ®iÖn dung, kiÓu ®iÖn trë, kiÓu ®iÖn quang...
3.2.2 C¸c lo¹i c¶m biÕn.
3.2.2.1. C¶m biÕn vÞ trÝ
C¶m biÕn vÞ trÝ ®Æc ®iÓm, nh­ tªn gäi cña chóng, ®­îc dïng ®Ó gi¸m s¸t vÞ trÝ tøc thêi cña c¸c c¬ cÊu. Tuú theo d¹ng chuyÓn ®éng cÇn quan t©m mµ vÞ trÝ cã thÓ ®­îc tÝnh theo ®¬n vÞ dµi hay ®¬n vÞ gãc. Nhê c¸c chuyÓn ®æi c¬ khÝ cÇn thiÕt cã thÓ dïng sensor ®o gãc ®Ó ®o chiÒu dµi vµ ng­îc lai. C¸c sensor ®o chiÒu dµi cã thÓ lµ biÕn trë, biÕn thÕ vi sai, encoder th¼ng. §Ó ®o gãc quay cã c¸c lo¹i sensor ®o gãc, nh­ biÕn trë quay, encoder gãc,resolver.
Encoder lµ lo¹i th­íc ®o vÞ trÝ theo kiÓu sè, trong ®ã to¹ ®é ®­îc m· ho¸ theo hÖ nhÞ ph©n. Tuú theo ®¬n vÞ ®o, chóng ta cã encoder th¼ng (linear encoder) hay encoder gãc (rotary encoder). Hai lo¹i nµy gièng nhau vÒ nguyªn lý lµm viÖc, chØ kh¸c nhau ë chç c¸c v¹ch ®­îc kh¾c theo ®­êng th¼ng hay theo vßng trßn. Theo ph­¬ng ph¸p m· ho¸, cã 2 lo¹i encoder lµ tuyÖt ®èi (absolute) hay gia sè (incremental).
Th­íc ®o vÞ trÝ kiÓu gia sè cã 1 hoÆc 2 ®Üa quang, ®­îc kh¾c c¸c vïng trong vµ ®ôc xen kÏ nhau. NÕu dïng mét ®Üa th× nã ®­îc g¾n víi trôc quay. NÕu dïng 2 ®Üa th× mét ®Üa g¾n víi truc quay, cßn ®Üa kia cè ®Þnh. Mét phÝa cña ®Üa ®Æt nguån s¸ng phÝa ®èi diÖn ®Æt trôc 3 “con m¾t ®iÖn” ®Ó thu tÝn hiÖu cña tõng vßng trßn. T¹i mét vÞ trÝ nhÊt ®Þnh cña ®Üa, vïng nµo cho tia s¸ng ®i qua sÏ ®­îc m· ho¸ lµ 1, vïng nµo ng¨n tia s¸ng sÏ ®­îc m· ho¸ lµ 0. Sè vïng s¸ng tèi trªn ®Üa quyÕt ®Þnh ®é ph©n gi¶i cña encoder.
T¹i thêi ®iÓm b¾t ®Çu lµm viÖc, hÖ thèng ph¶i ®­îc quy kh«ng b»ng c¸ch quay lç s¸t vßng trßn thø 2 tíi vÞ trÝ ®èi diÖn nguån s¸ng ®Ó con m¾t thø 3 nh×n thÊy tia s¸ng. Khi hÖ thèng b¾t ®Çu lµm viÖc, mét bé xö lý sÏ ®Õm sè lÇn con m¾t ngoµi cïng nh×n thÊy tia s¸ng, tõ ®ã tÝnh ra gãc mµ ®Üa ph¶i quay. ChiÒu quay cña ®Üa ®­îc nhËn biÕt nhê sù phèi hîp tÝn hiÖu cña 2 vßng: nÕu ®Üa quay theo chiÒu kim ®ång hå th× m¾t ngoµi cïng nh×n thÊy tia s¸ng tr­íc m¾t thø hai vµ ng­îc l¹i. C¨n cø vµo chiÒu quay mµ gia sè sÏ ®­îc céng hoÆc trõ vµo tæng sè.
H×nh 3-6 : S¬ ®å nguyªn lý cña th­íc ®o vÞ trÝ theo gia sè.
Th­íc ®o vÞ trÝ tuyÖt ®èi cã mét ®Üa quang, trªn ®ã cã nhiÒu vßng trßn ®ång t©m. Mçi vßng chøa c¸c vïng trong vµ ®ôc xen kÏ nhau. Sè vßng trßn quyÕt ®Þnh ®é ph©n gi¶i cña encoder. NÕu sè vßng trßn lµ c«ng suÊt th× sè phÇn mµ mét vßng trßn cã thÓ ®­îc chia ra b»ng 2n, gãc nhá nhÊt mµ encoder ph©n biÖt ®­îc lµ 360°/2n. VÝ dô nÕu sè vßng lµ n = 4 th× sè phÇn chia cña vßng trßn lµ 24 = 16, encoder sÏ ph©n biÖt ®­îc gãc quay 360°/16 = 22,5°. NÕu n = 8 th× gãc ®ã lµ 360°/4096 = 0.088°.
H×nh 3-7 : S¬ ®å nguyªn lý cña th­íc ®o vÞ trÝ tuyÖt ®èi
Resolver kh«ng ph¸t tÝn hiÖu nh­ encoder mµ ph¸t ra tÝn hiÖu t­¬ng tù ®¹i diÖn cho vÞ trÝ cña ®èi t­îng ®o. Nh×n vÎ ngoµi nã gièng ®éng c¬ ®iÖn nh­ng nguyªn lý lµm viÖc cña nã gièng biÕn thÕ nhiÒu h¬n. Cuén d©y rotor ®­îc cÊp ®iÖn ¸p DC th«ng qua c¸c vµnh dÉn ®iÖn.
§iÖn ¸p cung cÊp cho rotor d¹ng h×nh sin, d¹ng Vsinwt, tÇn sè trong kho¶ng 0,4¸10 kHz. Stator cña resolver cã 2 cuén d©y, ®Æt lÖch nhau 90°, cßn trªn cuén d©y kia cã ®iÖn ¸p Vsinwt.sinq. Râ rµng gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ra phô thuéc gãc q gi÷a rotor vµ stator. TÝn hiÖu ph¶n håi a cña gãc quay ®­îc cung cÊp cho 2 cuén d©y qua hµm sina vµ cosa, sau khi nh©n víi tÝn hiÖu ®Çu vµo vµ céng ®¹i sè ®­îc tÝn hiÖu ra lµ Vsinwt.sin(q-a). TÝn hiÖu nµy ®­îc khuÕch ®¹i vµ göi tíi khèi ®ång bé, ®¶m b¶o gi¸ trÞ cña nã lph¶i tØ lÖ víi sin(q-a). NÕu cã sai lÖch, tÝn hiÖu nµy ®­îc bï bëi thiÕt bÞ bï. Sau ®ã, tÝn hiÖu ®­îc tÝch ph©n. M¹ch ph¶n håi cã bé t¹o dao ®«ng, chuyÓn ®æi ®iÖn ¸p thµnh tÇn sè, vµ khèi ®Õm xung. Gi¸ trÞ a ®¹i diÖn cho gãc quay q.
H×nh 3-8 : S¬ ®å nguyªn lý lµm viÖc vµ xö lý tÝn hiÖu cña resolver.
3.2.2.2 C¶m biÕn vÞ trÝ kiÓu biÕn ¸p:
C¶m biÕn kiÎu nµy ho¹t ®éng theo nguyªn lý cña mét biÕn ¸p sai ®éng ( differential transfomer): lâi tõ chuyÓn ®éng t­¬ng ®èi víi hai cuén d©y cè ®Þnh vµ lµm viÖc thay ®æi dßng c¶m øng gi÷a chóng.
Roto cã mét cuén d©y, cßn stato cã mét hoÆc mét vµi cuén d©y c¶m øng ®ång bé.
G...