A Guide for ABB RobotStudio

| Kích thước: 12,228 Kb

Phần bên dưới chỉ hiển thị một số trang ngẫu nhiên trong tài liệu. Bạn tải về để xem bản đầy đủ

Trường ĐHBK Hà NộiBộ môn Máy và ma sát Bé m«n M¸y vµ ma s¸t

Lời nói đầu

Cùng với sự phát triển của khoa học và kĩ thuật, ngành điều khiển học và tự động hoá đã có những bước tiến quan trọng. Quá trình đó góp phần không nhỏ vào việc tăng năng suất lao động, giảm giá thành, tăng chất lượng và độ đồng đều về chất lượng, đồng thời tạo điều kiện cải thiện môi trường làm việc của con người, đặc biệt trong mét sè công việc có độ an toàn lao động thấp hoặc có tính độc hại cao. Ngày nay, các khái niệm " dây chuyền sản xuất tự động" hay "robot" - " người máy" - tay máy" đã trở nên quen thuộc đối với mọi người.

Tiến bộ công nghệ trong những năm gần đây đó dẫn đến sự phát triển thiết bị điều khiển logic lập trình (PLC) và tạo ra mét cuộc cách mạng trong lĩnh vực điều khiển ROBOT. Vì vậy việc áp dụng PLC vào điều khiển robot là không thể thiếu trong nền công nghiệp hiện đại.

chúng em là những sinh viên nhận dồ án tốt nghiệp với nhiệm vụ:

- Ứng dông PLC điều khiển ROBOT công nghiệp

Được sự chỉ bảo và giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn, thầy giáo duyệt và các thầy cô giáo bộ môn máy và ma sát học, với sự nỗ lực cố gắng của các thành viên trong nhóm và sù chia sẻ đóng góp ý kiến của bạn bè cùng lớp, chúng em cơ bản đã hoàn thiện nhiệm vụ được giao. Song, trong quá trình làm đồ án, do trình độ còn hạn chế vì vậy không thể tránh khỏi những thiếu sót, khuyết điểm, chúng em mong nhận được sự chỉ bảo góp ý và bổ xung ý kiến của thầy cô để bản đồ án của chúng em được hoàn chỉnh và đầy đủ hơn.

một lần nữa chúng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn, thầy giáo duyệt, cùng các thầy cô trong bộ môn máy và ma sát học đã giúp đỡ và tạo điều kiện để chúng em hoàn thành bản đồ án tốt nghiệp này.

Hà Nội, ngày…. tháng.. … năm ……..

Đồ án tốt nghiệpLớp Líp MTCT06

Trường ĐHBK Hà NộiBộ môn Máy và ma sát Bé m«n M¸y vµ ma s¸t

Phần A: Tổng quan về rôbốt công nghiệp

Chương 1

Các khái niệm cơ bản và phân loại rôbốt

I. Lịch sử phát triển

Tõ thời cổ xưa con người đã mong muốn tạo ra những vật giống mình để bắt chúng phục vụ mình nhưng phải thoả mãn ba nguyên tắc cơ bản sau:

- Robot không được xúc phạm con người và không gây tổn hại cho con người.

- Hoạt động của robot phải tuân theo các quy tắc do con người đặt ra, quy tắc này không vi phạm nguyên tắc thứ nhất.

- Mét robot phải bảo vệ sự sống của mình nhưng không vi phạm hai nguyên tắc trên.

Các nguyên tắc trên trở thành nền tảng cho việc thiết kế robot, tõ sù hư cấu này khoa học viễn tưởng robot được giới kỹ thuật hình dung như chiếc máy đặc biệt để thay thế mình trong mét sè công việc lặp đi lặp lại, nhàm chán, nặng nhọc, vận chuyển, lắp ráp, trong môi trường khắc nghiệt như ngoài khoảng không vò trô, trong lòng đất, lò phản ứng hạt nhân…

Sản phẩm đầu tiên có tên gọi người máy công nghiệp là verstran của công ty Mỹ, cũng vào khoảng thời gian này Mỹ xuất hiện một loại người máy unimate - 1900 dùng đầu tiên trong kĩ nghệ ôtô, tiếp theo Mỹ và các nước khác cũng bắt đầu sản xuất ra người máy công nghiệp như Anh, Thuỵ Điển, Nhật, Đức, Italia… Cùng theo bản quyền của Mỹ các nước trên thế giới đã chạy đua sản xuất robot công nghiệp nằm 1967 trường đại học tổng hợp

Đồ án tốt nghiệpLớp Líp MTCT06

Trường ĐHBK Hà NộiBộ môn Máy và ma sát Bé m«n M¸y vµ ma s¸t

stanford Mỹ đã hoàn thành người máy hoạt động theo mắt và tay, có khả năng định hướng và nhận biết bằng bàn kẹp năm 1974 công ty cineinnati của Mỹ đã đưa ra người máy điều khiển bằng máy tính gọi là người máy T3 người máy này có thể nâng được vật có khối lượng 40kg và vật nâng chuyển trên băng tải. Vào những năm 80 do áp dụng rộng rãi các tiến bộ kỹ thuật như vi xử lý và tin học, người máy gia tăng và giá thành cũng giảm.

1. Robot công nghiệp và các ứng dụng

Kỹ thuật tự động hoá (TĐH) đã đạt tới trình độ rất cao như trong công nghiệp sản xuất kỹ thuật điện tử, kỹ thuật điều khiển tự động trong đó có sử dụng máy tính.

- tự động hoá cũng được hình t hành dưới dạng thiết bị hoặc dây chuyền chuyên môn hoá theo đối tượng nó áp dụng cho sản xuất hàng k hối với khối lượng lớn các sản phẩm cùng loại.

- tự động hoá khả trình được ứng dụng chủ yếu trong sản xuất hàng loại vừa, nhỏ đáp ứng phần lớn nhu cầu sử dụng. Sản phẩm công nghiệp dạng này có thể lập trình hàng loạt để thay đổi chủng loại sản phẩm.

- tự động hoá linh hoạt là dạng phát triển của TĐH khả trình nó thích hợp với công nghệ sản xuất với kỹ thuật điều khiển bằng máy tính, có thể thay đổi đối tượng sản xuất mà không cần sù can thiệp của con người. TĐH linh hoạt được biểu diễn dưới 2 dạng tế bào sản xuất linh hoạt và hệ thống linh hoạt.

- Hai đặc trưng cơ bản của robot công nghiệp:

+ Thiết bị vạn năng được tự động hoá theo chương trình và có thể lập trình lại để đáp ứng một cách linh hoạt khéo léo các nhiệm vụ khác.

+ Được ứng dụng trong những trường hợp mang tính công nghiệp đặc trưng nh xếp dỡ nguyên vật liệu, láp ráp…

Đồ án tốt nghiệpLớp Líp MTCT06

Trường ĐHBK Hà NộiBộ môn Máy và ma sát Bé m«n M¸y vµ ma s¸t

- Định nghĩa robot công nghiệp

Robot công nghiệp là tay máy tự động được đạt cố định hoặc di động bao gồm thiết bị dạng tay máy có số bậc tự do hoạt động và thiết bị điều khiển theo chương trình, có thể tái lập trình để hoàn thành các chức năng hoạt động và điều khiển trong quá trình sản xuất.

2. Ứng dông robot công nghiệp

1/ Mét trong các lĩnh vực đó là kỹ nghệ đúc. Thường trong các phân xưởng đúc công việc rất đa dạng, điều kiện làm việc nóng bức, bụi bặm, mặt hành luôn luôn thay đổi…

2/ Trong ngành gia công áp lực điều kiện làm việc cũng khá nặng nề, dễ gây mệt mỏi nhất là ở trong các phân xưởng rèn dập nên đòi hỏi sớm áp dụng robot công nghiệp.

3/ Trong ngành hàn và nhiệt luyện bao gồm nhiều công việc nặng nhọc, độc hại và ở nhiệt độ cao. Do vậy ngành này còng nhanh chóng ứng dụng robot công nghiệp.

4/ Ngành gia công và lắp ráp thường sử dụng robot vào các việc tháo lắp phôi và sản phẩm trong các máy gia công bánh răng, máy khoan, máy tiện bán tự động…

3. Cấu trúc cơ bản của robot công nghiệp

- Robot công nghiệp được cấu hình bởi các yếu tố sau:

+ Tay máy là cơ cấu cơ khí gồm các khâu khớp chúng hình thành cánh tay để tạo các chuyển động cơ bản, cổ tay tạo nên sự khéo léo linh hoạt, bàn tay hoàn thành thao tác trên đối tượng.

+ Cơ cấu chấp hành tạo chuyển động cho các khâu cổ tay máy, động cơ là nguồn động lực của các cơ cấu chấp hành.

Đồ án tốt nghiệpLớp Líp MTCT06

Trường ĐHBK Hà NộiBộ môn Máy và ma sát Bé m«n M¸y vµ ma s¸t

+ Hệ thống cảm biến gồm các cảm biến và các thiết bị chuyển đổi tín hiệu cần thiết khác, các robot cần hệ thống cảm biến trong để nhận biết trạng thái của bản thân, các cơ cấu của robot và các cảm biến ngoài để nhận biết trạng thái của môi trường.

+ Hệ thống điều khiển hiện nay thường là máy tính để giám sát và điều khiển hoạt động của robot.

* Kết cấu tay máy

Tay máy là phần cơ sở quyết định khả năng làm việc của RBCN đó là thiết bị đảm bảo cho robot khả năng làm việc nh nâng hạ vật. Ban đầu người ta chế tạo tay máy phỏng sinh tay người còn hiện nay tay máy rất đa dạng và nhiều loại khác xa tay người tuy nhiên vẫn sử dụng thuật ngữ nh vai, cánh tay, cổ tay, bàn tay và khớp để chỉ các bé phận của nã.

Trong thiết kế tay máy người ta quan tấn đến các thông số ảnh hưởng khả năng làm việ.

- Sức nâng, độ cứng vững lực kẹp của tay.

- Tầm với của vùg làm việc.

- Khả năng định vị, định hướng phần công tác.

Chóng có đặc điểm chung sau:

Kết cấu gồm các khâu được nối với nhau bằng các khớp để hình thành một chuối động học hở các khớp chủ yếu là khớp quay và khớp trượt quỳ theo cách bố chí mà các khớp có thể tạo ra tay máy có toạ độ đề các, độ trục tạo độ cầu SCARA và kiểu tay người.

Phần công tác là phần trực tiếp tác động lên đối tượng làm việc.

Đồ án tốt nghiệpLớp Líp MTCT06

Trường ĐHBK Hà NộiBộ môn Máy và ma sát Bé m«n M¸y vµ ma s¸t

Môi trường:

Phần công tác

Cảm biến giám sát trạng thái hệ thống

- Đối tượng

- Nhiệt độ

- Lực, mômen

II. Phân loại rôbôt công nghiệp

1. Mét sè định nghĩa.

Viện nghiên cứu Robôt Hoa Kì đưa ra mét định nghĩa về Rôbôt nh sau:

“Rôbôt là mọt tay máy nhiều chức năng, thay đổi được chương trình hoạt động dùng để di chuyển vật liệu, chi tiết máy, dông cụ hoặc dùng cho những công việc đặc biệt thông qua những chuyển động khác nhau đã được lập trình nhằm mục đích hoàn thành những nhiệm vụ đã dạng Định nghĩa robot còn được Mikell P.Grôveer, một nhà nghiên cứu hàng đầu trong lĩnh vực robot, mở rộng hơn như sau:

“Rôbôt công nghiệp là những máy, thiết bị tổng hợp hơn hoạt động theo chương trình có những đặc điểm nhất định tương tự như ở con người”.

Định nghĩa của M.P.Groover, mét nhà nghiên cứu hangf đầu trong lĩnh vực robot, mở rộng nhờ nh sau:

“Robot công nghiệp là những máy, thiết bị tông hợp hoạt động theo chương trình có những đặc điểm nhất định tương tự như ở con người”

Định nghĩa của M. P. Groover không dùng lại ở tay máy mà mở rộng ra cho nhiều đối tượng khác có nhưng đặc tính tương tự như ở con người là suy nghĩ, có khả năng đưa ra quyết định và có thể nhìm thấy hoặc cảm nhận được sự vật hay đối tượng mà nó phải thao tác hoặc xử lý. Theo Artobolevski I.I.,

Đồ án tốt nghiệpLớp Líp MTCT06

Trường ĐHBK Hà NộiBộ môn Máy và ma sát Bé m«n M¸y vµ ma s¸t

Vorobiov M. V. Và các nhà nghiên cứu thuộc trường phái khối SEV trước đây thì phát biểu rằng:

“ Robot công nghiệp là những máy hoạt động đượ điều kiện theo chương trình để thực hiện việc thay đổi vị trí của những đối tượng thao tác khác nhau với mục đích tự động hoá các quá trình sản xuất. ”

Sù thống nhất trong tất cả các định nghĩa nêu trên ở đặc điểm “điều khiển thoe chương trình”. Đặc điểm này của robot được thực hiện nhờ sù ra đời của những bộ vị cử lý (microprocessors) và các vị mạch tích hợp chuyên dùng được gọi là “chịp” trong những năm 70.

Không lâu sau khi xuất hiện robot được điều khiển theo chương trình người ta đã thực hiện được những robot tự hành. Hơn nữa, với những bước phát triểm nhanh chóng của kỹ thuật vị điện tử và tin học, hiên nay người ta đã sáng tạo ra nhiều robot có cảm xúc và có khả năng xử lý thông tin. Do đó định nghĩa robot còng có những thay đổi bổ sung.

theo giáo sư Sitegu Watanabe (Đại Học Tổng Hợp TOKYO) thì mét robot công nghiệp phải thoả mãn 5 yếu tố sau:

- Có khả năng thay đổi chuyển dộng.

- Có khả năng cảm nhạn được đối tượng thao tác.

- Có số bạc chuyển động (bậch tự do) cao.

- Có khả năng thích nghi với môi trường hoạt động.

- Có khả năng hoạt động tương hỗ với đối tượng bê ngoài.

Theo giáo sứ Masahiro Mái (Việc Công Nghiệp TOKYO) thì robot công nghiệp phải có các đặc điểm sau:

- Có khả năng thay đổi chuyển động.

Đồ án tốt nghiệpLớp Líp MTCT06

Trường ĐHBK Hà NộiBộ môn Máy và ma sát Bé m«n M¸y vµ ma s¸t

- Có khả năng xử lý thông tin (biết suy nghĩ).

- Có tính vạn năng.

- Có những đặc điểm của người và máy.

tõ những khác biệt trong định nghĩa về robot, căn cú vào tính linh hoạt của những hệ thống sản xuất có áp dụng robot. P. J. Mc Kerrow, mét nhà nghiên cứu về robot của Óc đã đưa ra mét định nghĩa ở góc độ khác. Theo ông, RôBốt là 1 loại máy có thể lập trình để thực hiện những công việc đa dạng tương tự như một máy tính, là một mạch điện tử có thể lập tình để thực hiện những công việc đa dạng.

Các Rôbốt đóng góp và sự phát triển công nghiệp dưới dạng khác nhau: Tiết kiệm sức người, tăng năng suất lao động, nâng coa chất lượng sản phẩm và an toàn lao động và giải phóng con người khỏi những công việc cực nhọc và tẻ nhạt. Tất nhiên, trong tương lại còn nhiều vấn đề nẩy sinh khi rôbốt ngày càng thay thế các hoạt động của con người, những trong việc đem lại lợi Ých cho con người, khám phá vô trô, khai thác các nguồn lợi đại dương, rôbốt đã thuật sự làm cho cuộc sống của chúng ta tốt đẹp hơn.

2. Phân loại Rôbốt.

- Trong công nghiệp người ta sử dụng những đặc điểm khác nhau cơ bản nhất để giúp cho việc nhận biết được dễ dàng. Có 4 yếu tố chính để phân loại rôbốt như sau: (1) theo bé diều khiển, (4) theo nguồn dẫn động.

2.1. Phân loại theo dạng hình học của không gian hoạt động.

Để dịch chuyển khâu tác động cuối của rôbốt đến vị trí của đối tượng thao tác được cho trước trong không gian lam việc cần phải có 3 bậc chuyển động chuyển dới hay chuyển động định vị (thường dùng khớp tịnh tiến và khớp quay lại 5). Những Rôbốt công nghiệp thực tế thường không sử dụng

Đồ án tốt nghiệpLớp Líp MTCT06

Trường ĐHBK Hà NộiBộ môn Máy và ma sát Bé m«n M¸y vµ ma s¸t

qua 4 bậc chuển động chuyển dời (không kể chuyển động kẹp của tay gắp) và thông thường với 3 bậc chuyển động là đủ, rất Ýt khi sử dụng đến 4 bậc chuyển động định vị. Tại viện máy thuộc viện hàn lâm khoa học liên bang nga người ta đã tổng kết hàng trăm kết cấu động học của các rôbốt sử dụng 4 bậc chuyển động định vị.

Rôbốt được phân loại theo sù phối hợp giữa 3 trục chuyển động cơ bản rồi sau đó được bổ sung để mở rộng thêm bậc chuyển động nhằm tăng thêm độ linh hoạt. Vừng giới hạn tầm hoạt động của rôbốt được gọi là không gian làm việc.

2.2. Phân loại theo thế hệ.

Theo quá trình phát triển của rbot, ta có thể chia ra các mức độ sau đây:

+ Robot thế hệ thứ nhất.

Bao gồm các dạng robot hoạt động lắp lại theo chu trình không thay đổi (playback robots), theo chương trình định trước. Chương trình ở đây cũng có hai dạng: Chương trình “cứng” khang thay đổi được những điều khiển bằng hệ thống cam và điều khiển với chương trình có thể thay đổi theo yêu cầu công nghệ của môi trường sử dụng nhờ các panel điều khiển hoặc máy tính.

Đặc điểm:

- Sử dụng tônge hợp các cơ cấu cam với công tắ giới hành trình

- Điều khiển vòng hở

- có thể sử dụng băng từ hoặc đục lỗ đưa chương trình vào bộ điêu khiển, tuy nhiên loại này không thể thay đổi chương tình được.

- Sử dụng phá biến trong công nghệ gắp - đặt (pick and place)

+ Robot hệ thứ hai

Đồ án tốt nghiệpLớp Líp MTCT06

Trường ĐHBK Hà NộiBộ môn Máy và ma sát Bé m«n M¸y vµ ma s¸t

Trong trường hợp này robot được trạng bị các bộ phận cảm biến (sensors) có phép cung cấp tín hiệu phản hồi trở lại hệ thống điều khiển về trạng thái, vị trí không gian của robot cũng như những thông tin về môi trường bên ngoài như trạng thái, vị trí của đối tượng thao tá, của máy công nghệ mà robot phối hợp, nhiệt độ của môi trường v.v... Giúp cho bộ điều khiển có thể lựa chọn những thuật toán thích hơph để điều khiển robot thực hiện những thao tác sử lý phù hợp. Nói cách khác, đây cũng là robot điều khiển theo chương trình nhưng có thể tự điều chỉnh hoạt động thích ứng với những thay đổi của môi trường thao tác. Dạng robot với trình độ điều khiển này còn được gọi là robot được điều khiển thích nghi cấp thấp.

Robot thế hệ này bao gồm các robot sử dụng cảm biển trong điều khiển (sensor – controlled robots) cho phép tạo được những vòng điều khiển kín kiểu servo.

Đặc điểm:

- Điều khiển vòng kín các chuyển động của tay máy.

- Có thể tù ra quyết định lựa chọn trương trình đáp ứng dựa trên tín hiệu phản hồi từ cảm biến nhờ các trương trình đã được cài đặc từ trước.

- Hoạt động của robot có thể lập trình được nhờ các công cụ như bàn phím, panel điều khiển.

+ Robot thế hệ thứ ba.

Đây là dạng phát triển cao nhất của robot tự cảm nhận. Các robot ở đây được trang bị những thuật toán xử lý các phản xạ logic thích nghi theo những thông tin và tác động của môi trường lên chúng, nhờ đó robot biết phải làm gì để hoàn thành được công việc đã được đặt ra cho chóng. Hiện nay còng đã có nhiều công bố về những thành tựu trong lĩnh vực điều khiển này trong các

Đồ án tốt nghiệpLớp Líp MTCT06

Trường ĐHBK Hà NộiBộ môn Máy và ma sát Bé m«n M¸y vµ ma s¸t

phòng thí nghiệm và được đưa ra thị trường dưới dạng những robot giải trí có hình dạng của các động vật máy.

Robot thế hệ này bao gồm các robot được trang bị hệ thống thu nhất hình ảnh trong điều khiển (Vision – controlled robots), cho phép nhìn thấy và nhận dạng các đối tượng thao tác.

Đặc điểm:

- Có những đặc điểm nh loại trên và điều khiển hoạt động trên cơ sở xử lý thông tin thu nhận được từ hệ thống thu nhận hình ảnh (vision systems – camera).

- Có khả năng nhận dạng ở mức độ thấp nh phân biệt các đối tượng có hình dạng và kích thược khá khác biệt nhau.

+ Robot thế hệ thứ tư

Bao gồm các robot sử dụng thuật toán và cơ chế điều khiển thích nghi (adaptively controlled robots) được trang bị bước đầu khả năng lựa chọn các đáp ứng tuân theo mét mô hình tính toán xác định trước nhằm tạo ra những ứng sử phù hợp với điều kiển của môi trường thao tác.

Đặc điểm:

- Có những đặc điểm tương tự như thế hệ thứ hai và thứ ba, có khả năng tự động lựa chọn trương trình hoạt động và lập trình lại cho các hoạt đọng dựa trên các tín hiệu thu nhận được từ cảm biến.

- Bé diều khiển phải có bé nhí tương đối lớn để giải các bài toán tối ưu với điều kiển biên không được xác đinh trước. Kết quả của bài toán tối ưu với điều kiển biện không được xác định trước. kết quả của bài toán sẽ là một tập hợp các tín hiệu điều khiển các đáp ứng của robot.

+ Robot thế hệ thứ năm

Đồ án tốt nghiệpLớp Líp MTCT06

Trường ĐHBK Hà NộiBộ môn Máy và ma sát Bé m«n M¸y vµ ma s¸t

Là tập hợp những robot được trang bị trí tuệ nhân tạo (artificially intelligent robot)

Đặc điểm:

- Robot được trang bị các kỹ thuật của trí tuệ nhận tạo như nhận dạng tiếng nói, hình ảnh, xác định khoảng cách, cảm nhận đối tượng qua tiếp xúc, v.v... đề ra quyết định và giải quyết các vấn đề hoặc nhiệm vụ đặt ra cho nã.

- Robot được trang bị Nẻuon có khả năng tự học.

- Robot được trang bị cá thuật toán dạng Neuron Fuzzy logic để tù suy nghĩ và ra quyết định cho các ứng sử tương thích với những tín hiệu nhận được từ môi trường theo những thuật toán tối ưu mét hay nhiều mục tiêu đòng thời.

Hiện nay trong linh vực giải trí, nhiều dạng robot thế hệ này đang được phát triển như robot Aibo – chó cho robot của hãng Sony robot đi trên hai chân và khiêu vũ được của hãng honda.

Nhật Bản là đất nước có số lượng robot sử sông trong công nghiệp nhiều nhất thế giới. Người Nhật có quan niệm khá khác biệt về robot so với các nước công nghiệp phảt triển. Theo hiệp hồi robot Nhật – JJRA (Japanese Robot Associasion), robot được chia thành sáu loại, theo mức đọ thông minh như sau:

1) Robot hoạt động nhờ người điều khiển trực tiếp từ động tác, bằng pendant hay panel điều khiển.

2) Rôbôt hoạt động c theo chu trình cố định (fixed sequence robots)

3) Robot hoạt đông theo chu trình thay đổi được (variable sequence robots): người điều khiển có thể dễ dàng chỉnh sửa trinh tù hoạt động.

Đồ án tốt nghiệpLớp Líp MTCT06

Trường ĐHBK Hà NộiBộ môn Máy và ma sát Bé m«n M¸y vµ ma s¸t

1) Robot hoạt động theo chương trình và lặp lại chương trình (playback robots): ngươi điều khiển có thể lạp trình cho robot tong chế độ huấn luyện (teaching mode).

2) Robot điều khiển theo chương trình sè (numerically contralled robots)

3) Robot thông minh (intelligent robots): robot có thể hiểu, nhận biết và tương tác với môi trường xung quanh.

2.3. Phân loại theo bộ điều khiển

1) Robot gắp - đặt

Robot này thương nhỏ và sử dụng nguồn dẫn động khí nén. Bộ điều khiển phổ biến là bộ điều khiển lập trình (PLC0) để thực hiện điều khiển vòng hở. Robot hoạt động căn cứ vào các tín hiều phản hồi từ các tiếp điểm giới hạn hành trình cơ khí đặt trên các trục của tay máy.

2) Robot đường dẫn liên tô

Rôbôt loại này sử dụng bộ điều khiển servo thực hiện điều khiển còng kín. Hệ thống điều khiển liên tục là hệ thống trong đó robot được lập trình theo mọtt đường chính xác. Trong hệ thống điều khiển này, đường dẫn được biểu diễn bằng một loại các điểm rời rạc gần nhau và được lưu vào bé nhí robot, sau đó robot sẽ thực hiện lại chính xác đường dẫn đó.

2.4. Phân loại theo nguồn dẫn động.

1) Robot dùng nguòn cấp điện

Nguồn cấp điện cho robot thường là DC để điều khiển động cơ DC. hệ thống dùng nguồn AC cùng được chuyển đổi sang DC. Các đông cơ sử dụng thường là động cơ bước, động cơ DC servo, động cơ AC servo. Robot loại này có thể thiết kế gọn, chạy êm, định vị rất chính xá. các ứng dụng phổ biến là robot sơn, hàn.

Đồ án tốt nghiệpLớp Líp MTCT06

Trường ĐHBK Hà NộiBộ môn Máy và ma sát Bé m«n M¸y vµ ma s¸t

2) Robot dùng nguồn khí nén

Hệ thống cần được trang bị máy nén, bình chứa khí và động cơ kéo máy nén. Robot loại này thường được sử dụng trong các ứng dụng co tải trọng nhở có tay máy là các xi – lạnh khí nén thự hiện chuyển động thẳng và chuyển động quay. Do khí nén là lưu chất nén được nên robot loại này thường đwocj sử dụng trong các thao tác gắp đặt không cần độ chính xác cao.

3) Robot dùng nguồn thuỷ lực.

Nguồn thuỷ lực sử dụng lưu chất không nén được là dầu Ðp. hệ thống cần trang bị bơm để tạo áp lực dầu. Robot loại này được sử dụng trong các ứng dụng có tải trọng lớn.

Ngoài những cách phân loại nêu trên, bảng dưới đây cung cấp thêm thông tin để phân loại tay máy và robot một cách chí tiết hơn.

Bảng 1: Bảng tóm tắt các yếu tố phân loại robot.

Dấu hiệu phân loại	Tên gọi của tay máy
Theo sè bậc chuyển độn (Kể cả bậc chuyển động dời của cả tay máy)	- Có hai, ba hoặc nhiều hơn ở dạng: * Không di chuyển * Tô chuyển dời
Theo số lượng tay máy	Mét, hai hoặc nhiều tay máy được điều khiển đồng thời: * Có nguồn dãn động và điều khiển riêng. * có nguồn dẫn rộng riêng và được điều khiển chung. * có chung nguồn dẫn động. * Tù di chuyển.
Theo tải trong nâng của tay máy	* Loại siêu nhẹ. * Loại nhẹ. * Loại trung. * Loại nặng.

Đồ án tốt nghiệpLớp Líp MTCT06

Trường ĐHBK Hà NộiBộ môn Máy và ma sát Bé m«n M¸y vµ ma s¸t

	* Loại siêu nặng.
theo nguồn dẫn động của các cơ cấu chấp hành	* Khí nén. * Thuỷ lực. * Cơ điện. * Hỗn hợp.
Theo hệ thống điều khiển theo nguyên lý điều khiển	Với điều khiển chương trình: * Theo chu kì. * Theo vị trí. * Theo chu vi. * Hỗn hợp. Với điều khiển theo cảm nhận: * Điều khiển không thích nghi. * Điều khiển thích nghi. Với trí tuệ nhân tạo.
Theo sè robot được điều khiển đồng thời	* Điều khiển riêng rẽ * Điều khiển theo nhóm.
Theo độ chính xác	* Gồm các mức chính xác 0.1.23.
Theo kiều bảo hiểm	* Kiều thông thường. * Kiểu phòng bôi. * Kiều phòng nhiệt. * Kiều phòng nổ.

Chương 2

Động học tay máy và lập tình quỹ đạo chuyển động

Theo quan điểm động học tay máy có thể được biểu diễn bằng một chuỗi động hở gồm các khâu liên kết với nhau bằng các khớp trượt, mỗi đầu của khớp được đặt lên thân còn đầu kia nối với phần công tác phải được định vị và định hướng chính xác trong không gian động học tay máy ta giải hai lớp bài toán.

- Bài toán thuật căn cứ vào các biến khớp để xác định vùng làm việc của phần công tác và mô tả vùng chuyển động của phần công tác trong vùng làm việc của nã.

Đồ án tốt nghiệpLớp Líp MTCT06

Trường ĐHBK Hà NộiBộ môn Máy và ma sát Bé m«n M¸y vµ ma s¸t

+ Tiếp quay vật theo R21 để nó trùng với hệ 0 - x2y2z2

Phép quay nói trên là quay vật quanh hệ toạ độ hiện thời (2.6) còng có thể liên tiếp thực hiện phép quay quanh hệ toạ độ ban đầu. Trong trường hợp này, các phép quay luôn luôn được thực hiện với hệ toạ độ cố định hình (2.7) có thể hình dung quá trình quay theo các bước sau.

Ban đầu có hai hệ 0 - x0y0y0 và 0 - x1y1z1 lệch phương nhau theo ma trận R10

- Quay hệ 0 - x0y0z0 và 0 - x1y1z1 tương ứng ma trận quay R01.

- Quay hệ 0 - x1y1z1 theo R21 để nhận được 0 - x2y2z2

- Bù phép quay ở bước 1 bằng phép quay ngược R10

Quá trình trên được thể hiện bởi biểu thức sau:

R20 = R10R01R21R10

Đồ án tốt nghiệpLớp Líp MTCT06

Trường ĐHBK Hà NộiBộ môn Máy và ma sát Bé m«n M¸y vµ ma s¸t

Lập trình thử công là phương pháp đơn giản nhất và thích hợp với các loại ronot không được trang thiết bị trợ động, không tind hiệu phản hồi.

- Lập trình ngoại tuyến (off - line programming) không tiến hành trực tiếp trên thiết bị robot mà tiến hành gián tiếp trên máy tính để thựuc hiện việc trao đổi thông tin giữa người và robot phải dùng đến ngôn ngữ mà cả hai hiểu được, sau đây là mét sè phương pháp và ngôn ngữ lập trình.

Nh vây khi các ngôn ngữ chương trình là ngôn ngữ tường minh (explicit languanges) cho phép người truyền tín hiện cho máy công tác để thao tác công việc cần thiết.

Nh vậy khi lập trình ngoại tuyến đều dùng đến ngôn ngữ lập trình.

+ Mức bình thường dùng ngôn ngữ tường minh (explicit languanges)

+ Mức ca dùng ngôn ngữ không tương minh (implicit language)

- Ngôn ngữ robot chuyên dông.

Những ngôn ngữ lập trình này được xây dựng mét ngôn ngữ mới cú pháp và ngữ nghĩa các ngôn ngữ này phải rất đơn giản.

- Ngôn ngữ phảt triển

Ngôn ngữ này tạo ra các thư viên robot cho mét ngôn ngữ lẩp trình bậc cao đã có sẵn. Những ngôn ngữ lập trình robot này được xây dựng bằng cách dựa trên cá ngôn ngữ lập trình bậc cao thông dụng và thêm vào một thư viện các thủ tục về hàm đặc biệt dùng cho robot.

2. Nhiệm vụ lập trình điều khiển robot:

2.1. Lập trình điều khiển robot công nghiệp.

Khi robot thực hiện mét quy trình công nghệ nào đó quỹ đạo trong hành trình này thường cho biết hệ tạo độ đề các X0, Y0, Z0 cố định ở một vị trí mà

Đồ án tốt nghiệpLớp Líp MTCT06

Trường ĐHBK Hà NộiBộ môn Máy và ma sát Bé m«n M¸y vµ ma s¸t

(3.142)

Trong đó:

V(lq) = 1 - cos (l, q)

C(lq) = cos[lq]; S(lq) = sin(lq)

C(lq) = cos(lq); Sin(lq) = sin (lq)

lÎ [0, 1]

Ma trận RA mô tả sù quay ở vị trí tại các điểm i góc quay q

Quay vectơ hướng tới aA ma trận RB(1) mô tả sù quay vị trí tại điểm (i+1) góc quay vectơ hướng tới aB thay (3.139), (3.140), (3.141), (3.142) ta có:

(3.143)

Với:

Đồ án tốt nghiệpLớp Líp MTCT06

Trường ĐHBK Hà NộiBộ môn Máy và ma sát Bé m«n M¸y vµ ma s¸t

Sau khi thay vào 3. 162 sẽ nhận được biểu thức xác định Qij(t) như vậy Qij(t) phụ thuộc vào khoảng thời gian ui, vào các giá trị biến khớp của vận tốc và gia tốc tại các điểm tựa để tăng năng suất tay máy phải thực hiện quỹ đạo dịch chuyển với thời gian ngắn nhất. Có thể đặt bài toán tối ưu chọn khoảng thời gian ui sao cho tổng thời gian T là min trong phạm vi giới hạn về vận tốc, gia tốc và lực suy rộng. Làm mục tiêu T = åuiÞmin(3. 1650 (3.1650

Giới hạn về vận tốc:

[Qy''(t)] £ V1

j = 1, 2, 3, ... N

i = 1, 2, 3, ... n - 1

Giới hạn về vận tốc:

qij£ vj

j = 1, 2, 3, ... N

i = 1, 2, 3, ... n - 1

Giới hạn về lực

[Fmin] < Fj

j = 1, 2, 3, ... n

Trong đó v, Ai và Fi là các giá trị giới hạn về vận tốc và lực suy rộng đối với khớp động thứ J.

Các điều kiện giới hạn nêu trên có thể được viết chi tiết hơn như sau giới hạn về vận tốc.

Lấy vi phân biểu thức (3.162) và đặt Qij''(ti) = wij (3.166) (3.166)

Q' ' (ti+1) = wij + 1 (3. 1670 (3.1670

Đồ án tốt nghiệpLớp Líp MTCT06

Trường ĐHBK Hà NộiBộ môn Máy và ma sát Bé m«n M¸y vµ ma s¸t

Đây là dạng ứng dụng đơn giản nhất của RBCN, trong đó thiết bị công nghệ phục vụ bởi mét hay các robot để tự động hoá các công việc phục vụ.

Trong gia công cắt gọt, robot phục vụ việc vận chuyển phôi và sản phẩm, đưa phôi vào thiết bị gá kẹp và tháo sản phẩm sau khi gia công, đảo phôi, xếp sản phẩm vào giá.

Trong sản xuất đục, robot có nhiệm vụ lắp, dỡ khuôn, trót vật liệu. Có những trường hợp.

Như khi hàn, sơn robot đồng thời là thiết bị công nghệ, nghĩa là nó trực tiếp điều khiển mỏ hàn hay đầy phun sơn.

Hình 6.1.

a) Sơ đồ máy công cụ có lắp robot kiểu PTM - Ol. 01

Đồ án tốt nghiệpLớp Líp MTCT06

Trường ĐHBK Hà NộiBộ môn Máy và ma sát Bé m«n M¸y vµ ma s¸t

Với cách bố trí được trình bày trên hình 2.1(b), khi công tắc mở, điện áp được cung cấp cho đầu vào của PLC, khi công tắc đóng điện áp vào sụt đến giá trị thấp. Các mức logic là:

Không có chi tiết: 1

Có chi tiết: 0

Thuật ngữ công tắc giới hạn được sử dụng cho công tắc chuyên dùng để phát hiện sự có mặt của chi tiết chuyển động. Công tắc này có thể được vận hành bằng cam, trục lăn, hoặc đòn bẩy. Hình 2.2. minh hoạ mét sè ví dụ. Cam (hình 2.2(c) có thể quay với vận tốc không đổi và đóng mở công tắc theo khoảng thời gian nhất định.

Hình 2.2. Công tắc giới hạn được vận hành bằng

(a) đòn bẩy; (b) con lăn; (c) cam

2. Công tắc gián tiếp

Các công tắc gián tiếp được sử dụng để phát hiện sự hiện hữu của vật thể mà không tiếp xúc với vật thể đó. Công tắc này có nhiều dạng, mét sè chỉ phù hợp với các vật thể kim loại.

Đồ án tốt nghiệpLớp Líp MTCT06

Trường ĐHBK Hà NộiBộ môn Máy và ma sát Bé m«n M¸y vµ ma s¸t

diễn chỉ bằng mét ký hiệu, bất kể thiết bị được nối kết với ngõ ra. Các chương trình sau sẽ giới thiệu thêm về ký hiệu.

Hình 4.4. Các ký hiệu cơ bản

Để giải thích cách vẽ nấc sơ đồ thang, có thể xét trường hợp cấp điện cho thiết bị xuất, chẳng hạn động cơ, tuỳ thuộc vào công tắc khởi động thường mở. Ngõ vào là công tắc và ngõ ra là động cơ. Hình 4. 5 với ký hiệu của (a) Mitsubishi, (b) Siemens, (c) allen Bradley, (d) Telemecanique dùng cho các địa chỉ, hình 4,6(a) cho thấy nấc của chương trình thang có ngõ vào ở địa chỉ X 400 và ngõ ra ở địa chỉ Y 430. Khi nối các ngõ vào và các ngõ ra với PLC các thiết bị liên quan phải được kết nối với thiết bị đầu cuối nhập và xuất có địa chỉ này.

Hình 4.5. Các kiểu ký hiệu (a) Mitsubishi, (b) Siemens, (c) Allen Bradley; (d) Telememcanique

III Các hàm logic

Có nhiều tình huống điều khiển đòi hỏi các hoạt động phải được thực thi khi xuất hiện tổ hợp điều kiện xác định Đối với máy khoan tự động (hình 11(a)) điều kiện để kích hoạt động cơ máy khoan là khi công tắc giới hạn

Đồ án tốt nghiệpLớp Líp MTCT06

Trường ĐHBK Hà NộiBộ môn Máy và ma sát Bé m«n M¸y vµ ma s¸t

minh hoạ cổng NOT trong đó ngõ ra xuất hiện khi không có ngõ vào và khi có ngõ vào sẽ không có ngõ ra. Cổng này đôi khi còn được gọi là bộ đảo. Bảng chân trị của cổng này nh sau:

Ngõ vào	Ngõ ra
0	1
1	0

Hình 4. 15 trình bày hệ thống cổng NOT trên sơ đồ thang. Các tiếp điểm ngõ vào A được trình bày ký hiệu thường đóng. Ngõ vào A mắc nối tiếp với ngõ ra 0. Khi không có tín hiệu vào đến ngõ A, các tiếp điểm đóng và có tín hiệu ra. Khi có tín hiệu vào đến ngõ vào A, các tiếp điểm mở và không có tín hiệu ra. Hình 4. 16 trình bày cổng NOT theo ký hiệu địa chỉ của (a) Mitsubishi, 9b) Siemens; (c) Telemecanique

Hình 4.16. Cổng NOT (a) Mitsubishi, 9b) Siemens; (c) Telemecanique

Ví dụ về hệ thống điều khiển cổng NOT là loại đèn bật sáng khi trời tối nghĩa là tín hiệu ra xuất hiện khi không có ánh sáng vào bộ cảm biến ánh sáng.

4. NAND

Giả sử cổng NOT được bố trí sau cổng AND (hình 4.17(a)). Hệ quả là cổng NOT sẽ đảo ngược mọi tín hiệu ra tõ cổng AND. một cách bố trí khác còng cho kết quả tương tự, là đặt cổng NOT trên từng ngõ vào, và tiếp theo là cổng OR (hình 4.17(b)). Bảng chân trị chung cho hai trường hợp này nh sau:

Các ngõ vào		Ngõ ra
A	B

Đồ án tốt nghiệpLớp Líp MTCT06

Trường ĐHBK Hà NộiBộ môn Máy và ma sát Bé m«n M¸y vµ ma s¸t

Hình 4.27. Sơ đồ thang của mạch đóng – ngắt động cơ, với các đèn tín hiệu

Khi X 400 được đóng tạm thời, y 430 được cấp công suất và các tiếp điểm của Y 430 đóng. Điều này dẫn đến tình trạng khoá, đồng thời ngắt mạch Y 431 và đóng mạch Y 432. Để ngắt mạch động cơ, X 401 phải được nhấn hở mạch. Các tiếp điểm trên nấc thứ hai đóng. Do đó, Y 431 đóng và Y 432 ngắt.

8. Mạch nhiều ngõ ra.

Với các sơ đò thang, có thể có nhiều ngõ ra được nối kết với mọt tiếp điểm. Hình 4. 28 minh hoạ hệ thống này với cùng chương trình thang nhưng theo cách ký hiệu của Mitsubishi và Siemes. Các ngõ ra Y 430, Y 431 và Y 432 được cấp công suất khi đóng các tiếp điểm X 400, X401, và X 402 theo thứ tự. Trước khi X 400 đóng, không có ngõ ra được cấp nguồn. Khi X 400 đóng, Y 430 được cấp công suất. Sau đó, khi X 401 đóng, Y 431 được cấp công suất. Cuối cùng, khi X402 đóng, y 432 được cấp công suất.

Hình 4.28. mạch nhiều ngõ ra.

IV. Nhập chương trình thang.

Mỗi thang ngang trên thang biểu diễn một lệnh trong chương trình sẽ được PLC sử dụng. Toàn bộ thang tạo thành chương trình hoàn chính. Hiện có nhiều phương pháp nhập chương trình vào thiết bị đầu cuối. Bất kể phương pháp đượ sử dụng để nhập chương triònh vào thiết bị lập trình đầu cuối hoặc máy Ýnh. tín hiệu ra đến bé nhí của PLC phải có dạng thích hợp để bộ vị xử

Đồ án tốt nghiệpLớp Líp MTCT06

Trường ĐHBK Hà NộiBộ môn Máy và ma sát Bé m«n M¸y vµ ma s¸t

1 ngõ ra hình thang nếu ngõ vào lớn hơn hoặc bằng 1. Ngõ vào phủ định định được biểu diễn bằng vòng tròn nhỏ trên ngõ vào, ngõ ra phủ định được biểu diễn bằng vòng nhỏ trên ngõ ra (Hình 4.51)

Hình 4.51. (a) Ngõ vào phủ định (b) Ngõ ra phủ định

Để minh hoạ sơ đồ này và quan hệ cua sơ đồ với sơ đồ than hãy xét công OR trên hình 4. 52 khi các ngõ vào A hoặc B là 1, sẽ có ngõ ra.

Hình 4.52. Minh họa sơ đồ thang và sơ đồ khối hàm tương đương

Hình 4.53. Minh họa sơ đồ thang và khối hàm tương đương theo ký hiệu của Siemens. Khối = được sử dụng để biểu thị ngõ ra của hệ thống.

Hình 4.53. Sơ đồ thang và sơ đồ khối hàm tương đương

Đồ án tốt nghiệpLớp Líp MTCT06

Trường ĐHBK Hà NộiBộ môn Máy và ma sát Bé m«n M¸y vµ ma s¸t

DO B

END B Hình 10.1. Chuỗi

Chuỗi có thể được diễn dịch thành chương trình thanh theo minh hoạ trên hình 10.2. Khi có tín hiệu vào khởi động, ngõ ra A hoạt động. Khi A hoàn tất, A vận hành ngõ vào B cào ngõ ra B xuất hiện.

Hình 10.2. Chuỗi

3. Điều kiện

Hình 10.3. Minh hoạ lưu đồ đối với trường hợp A hoặc b sẽ xảy ra nếu xuất hiện điều kiên X với giá trị Có hoặc Không. Thuật giải mã tình bày trường hợp này gồm các tõ IF- THEN – ELSE – ENDIF.

IF X

THEN

BEGIN A

DO A

ELSE

BEGIN B

DO B

END B

ENDIF X

Đồ án tốt nghiệpLớp Líp MTCT06

Trường ĐHBK Hà NộiBộ môn Máy và ma sát Bé m«n M¸y vµ ma s¸t

Điều kiện có thể được biểu diễn bằng sơ đồ thanh trên hình 10.4. Khi xuất hiện tín hiêu vào khởi động, ngõ ra là A khi có tín hiệu vào đến X, ngươc lại ngõ ra là B.

4. Vòng lặp

Vòng lặp là sự lặp lại thành phần nào đó trong chương trình, thành phần này sẽ được lặp lại nếu điều kiện nào đó chiếm ưu thế. Hình 10. 5 minh hoạ sự biểu diễn vòng lặp bằng lưu đồ. Khi điều kiện X trở thành hiện thực, chuối B theo A xuất hiện và được lặp qua A và B không xảy ra. Theo thuật giải mã điều này có thể được biểu diễn bằng các tõ WHILE – DO – END WHILE:

WHILE X

BEGIN A

DO A

BEGIN B

DO B

END B

ENDWHILE X

Hình 10. 6 (a) minh họa cách biểu diễn điều này bằng sơ đồ thang và sử dụng rơ le nội.

bộ đếm có thể được sử dụng ở vị trí vòng lặp được lắp lại với số lần xá định, nhận xùn tín hiệu vào mỗi lần vòng lặp xảy ra và dùng chuối vòng lặp khi hoàn tất số vòng lặp được yêu cầu (Hình 10. 6 (b)).

Đồ án tốt nghiệpLớp Líp MTCT06

Trường ĐHBK Hà NộiBộ môn Máy và ma sát Bé m«n M¸y vµ ma s¸t

Hình 10.6. Vòng lặp

5. Điều khiển nhiệt độ

Xét tác vụ sử dụng PLC làm bộ điều khiển đóng – ngắt thiết bị cấp nhiệt để diều khiẻn nhiệt độ. Thiết bị cấp nhiệt hoạt động khi nhiệt độ thấp hơn giá trị yêu càu và dõng khi nhiệt độ bằng hoặc trên giá trị yêu cầu. Thuật toán cơ bản có thể được đề nghị là:

IF nhiệt độ thấp hơn giá trị xác lập

THEN

DO mở thiêt bị cấp nhiệt

ELSE

DO căts thiết bị cấp nhiệt

ENDIF

Bé cảm biến nhiệt độ có thể là cặp nhiệt ngẫu, thermistor hoặc vị mạch tích hợp. Khi được nối vào mạch thích hợp bộ cảm biến sẽ cung cấp tín hiệu điện áp tương ứng với nhiệt độ yêu cầu, bằng cách sử dụng bé khuếch đại thuật toán. kết quả tín hiệu ngõ ra cao khi nhiệt độ trên nhiệt độ yêu cầu và tín hiệu ngõ ra thấp hơn khi nhiệt đọ dưới nhiệt độ trên yêu cầu. Nh vậy, khi nhiệt độ hạ từ nhiệt độ trên nhiệt độ yêu cầu xuống nhiệt độ yêu cầu, tín hiệu chuyển từ giá trị cao đến thấp. Sự chuyển tiếp này có thể được sử dụng làm

Đồ án tốt nghiệpLớp Líp MTCT06

Trường ĐHBK Hà NộiBộ môn Máy và ma sát Bé m«n M¸y vµ ma s¸t

tín hiệu đối với PLC. PLC có thể được lập trình để cung cấp tien hiệu ra khi có tín hiệu vào thấp và tín hiệu ra này được dùng dể dóng mạch thiết bị cấp nhiệt.

Hình 10.7. Minh hoạ cách bố trí khả dụng vào chương trình thang của mitsubishi. Ngõ vào tõ bé khuếch đại thuật toán phải được nối với cổng nhạp có địa chỉ X400. Cổng vào này có các tiếp điểm thường đóng

Hình 10.7. Sù điều khiển nhiệt độ.

Khi tín hiệu vào cao, các tiếp điểm mở. Tín hiểu ra được lấy từ cổng ra có địa chỉ Y430. từ đó có tín hiệu ra khi tín hiệu vào thấp và không có tín hiệu ra khi tín hiệu vào cao.

Hình 10.8. Nhập chương tình theo đồ thị

Hình 10.8. Minh hoạc thứ tự phím được nhà lập trình đồ thị sử dụng để nhập chương trình được nêu trên hình 10.7.

Đồ án tốt nghiệpLớp Líp MTCT06

Trường ĐHBK Hà NộiBộ môn Máy và ma sát Bé m«n M¸y vµ ma s¸t

Hình 10.9. Sù điều khiển nhiệt độ

Bạn có thể khảo sát tác vụ điều khiển nhiệt độ phức tạp hơn, dùng cho hệ thống cấp nhiệt chính trong nhà (hình 10.11). Bồn nấu nước chính được điều khiển tự động để cung cấp nươc nóng trong các lò sưởi và thùng nước nóng cấp cho các vòi nước trong nhà. các động cơ bơm

Hình 10.10. Chương trình của Allen Bradey

Hình 10.11. Hệ thống cấp nhiệt chính

Được đóng mạch để bơm nước nóng từ bồn nấu nước đến mét trong hai hoặc cả hai hệ thống trên, tuỳ theo các bộ cảm biến nhiệt độ phòng và nhiệt độ thùng nước nóng cho các thiết bị máy sưởi hoặc thùng nước nóng cần cấp nhiệt. toàn bộ hệ thống này được điều khiển bằng đồng hồ sao cho hệ thống chỉvận hành trong khoảng thời gian nhất định tong ngày. Phương pháp sử dụng PCL được minh hoạ trên hình 10. 12 (Mitsubishi) và hình 10. 13 (Siemens)

Đồ án tốt nghiệpLớp Líp MTCT06

Trường ĐHBK Hà NộiBộ môn Máy và ma sát Bé m«n M¸y vµ ma s¸t

Hình 10.12. hệ thống cấp nhiệt chính

Bồn nấu nước ngõ ra YU 430/Q2. 0 đóng mạch nếu X 400/I0. 0 và X 401/ I 1. 0 và 402/ I 0. 2 hoặc X 403/I. 0. 3 /I. 0. 3 đóng mạch. Điều này có nghĩa là nếu đồng hồ được đóng mạch, và bộ cảm biến độ bồn nấu nươc cung cấp tín hiệu vào đóng mạch, và bộ cảm biến nhiệt độ phòng hoặc các bộ cảm biến nhiệt độ nước cung cấp các tín hiệu vào động mạch. Vấn có động cơ M1 ngõ ra Y 430/Q2. 1 được mở nếu bồn nấu nước Y 430/Q2. 0 là mở và nếu bộ cảm biến nhiệt độ X 402 /I0. 2 cung cấp tín hiệu hiệu ra mở. Bơm có động cơ M2 ngõ ra Y 430/ Q 2. 2 được đóng mạch nếu bồn nấu nước Y 430/ Q 2. 2 được đóng mạch và nếu bộ cảm biến nhiệt độ nược cung cấop tín hiệu vào đóng mạch.

Xét các tác vụ liên quan đến các vạn điều khiển hướng. Các van điều khiển hướng được xác định theo sô công vào số vị trí

Hình 10.14. Van 4/ 2

Đồ án tốt nghiệpLớp Líp MTCT06

Trường ĐHBK Hà NộiBộ môn Máy và ma sát Bé m«n M¸y vµ ma s¸t

Điều khiển chóng. Hình 10. 14 minh hoặc van 4/ 2 khi nhấn nút bấm, cổng A nối kêt với T (ký hiệu lỗ thông với khí quyết hoặc đường hiệu nguồn cung cấo áp suất). Do đó việc nhấn nút này cho phép không khí hoặc chất lỏng thuỷ lực lưu thông tõ P đến B và thông với khí quyết hoặc được trả về thùng chứa qua nối kết A với T. Khi nhả nút bấm, lò xo đày các nối kêt này đến trạng thái được chỉ định trong hộp được lắp với lò xo đó. Lúc này cổng b được nối với cổng T và công p với A. Không khí hoặc chgất lỏng thuỷ lực thông tõ P đến A và thông với khí quyết hoặc được trả về thùng chứa qua B.

Hãy xét chuyển động theo chu kỳ của piston trong cylindẻ. Điều này có thể định kỳ đẩy các chỉ tiết gia công vào vị trí trong máy công cụ, tương tự nhưng lệch pha với cách bố trí được sử dụng để lấy chi tiết hoàn chỉnh ra khái máy.

Hình 10.15. Chuyển động piston theo chu kỳ

Hãy quan sát hai đồng hò định gìơ nếu xác lập 10s, Khi đón các tiếp điểm khởi động X 400 đồng hồ định giờ T 450 khởi động, đồng thời có tín hiệu ra tõ Y 430. Ngõ ra Y 431 là mét trong các solenoid được sử dụng để kích hoạt van. Khi được cấo năng lượng, Y 431 tạo ra áp suất P tác dụng vào đầu bên phải của cylindẻ và phái bên trái cylinder được nối với lỗ thông khí quyển. Do đó píton di chuyển về bên trái. Sau 10s các tiếp điểm thường mở T 450 đóng và cá tiếp điểm thường đóng T 450 mở. Điều này ngăn chặn ngõ ra Y430. Khi đó nguồn áp suất P tác dụng vào phái bên trái piston và phía bên phải được nối kết với lỗ thông khí quyển. Lúc này piston di chuyển về bên

Đồ án tốt nghiệpLớp Líp MTCT06

Trường ĐHBK Hà NộiBộ môn Máy và ma sát Bé m«n M¸y vµ ma s¸t

phải. Sau 10s các tiếp điểm thường đóng T 451 sẽ mở, làm cho các tiếp điểm thường đóng T 450 đóng, nhờ đó Y 431 được cấp năng lượng. Từ đây chuối sẽ lặp lại.

Xét tác vụ gồm ba piston A, B và C lần lượt hoạt độngtheo thứ tự, A tiến về bên phải, A tiến về bên trái, B tiến về bên phải, B tiến về bên trái, C tiến về bên phải, C tiến về bên trái (chuối này thường được viết là A +, A -, B +, B -,C+, C-) hình 10. 6 (a) minh hoạ các van các hình 10. 6 (c) và (c) là các chương trình thang có thể được sử dụng gồm các đồng hồ định giờ. Một phương pháp thay thế là sử dụng thanh ghi dịch chuyển.

X 400/I0. 0 là công tắc khởi động, khi đóng sẽ có tín hiệu ra tõ Y 430/ Q 2. 0 và đồng hồ định giờ T 450/ T0 khởi động. Công tắc khởi động bị khoá do tiến hiệu ra này. Piston A di chuyển sang phải. SAu thời gian xác lập, K = 4 các tiếp điểm thường đóng của đồng hồ định giờ T 450/ rơ le nội F 0. 0 mở, ngắt mạch Y 430/ Q 2. 0 cấp nguồn cho Y 431/ Q 2. 1 và khởi động hồ định giờ t 450/ rơ le nội F 0. 0 bị khoá, do đó tín hiệu ra của các linh kiện này vẫn tiếp tục cho đến hết thời gian xác lập. khi đó, các tiếp điển này vẫn tiếp tục cho đến hết thời gian xác lập. Khi đó, các tiếp điểm thường mở của đồng hồi định giờ T452/ T 2 piston B di chuyển sang phải. Mỗi nấc tiếp thoe sẽ kích hoạt solenoid kế tiếp. Do đó, tuần tự từng ngõ ra được cấp năng lượng.

Đồ án tốt nghiệpLớp Líp MTCT06

Trường ĐHBK Hà NộiBộ môn Máy và ma sát Bé m«n M¸y vµ ma s¸t

Đồ án tốt nghiệpLớp Líp MTCT06

Trường ĐHBK Hà NộiBộ môn Máy và ma sát Bé m«n M¸y vµ ma s¸t

Thứ tự lệnh của chương trình nêu trên, theo định dạng của mitsubshi như sau:

ANI

X 400

Y 430

T 450

T431

T432

T433

T434

Khởi động công tắc

Đồ án tốt nghiệpLớp Líp MTCT06

Trường ĐHBK Hà NộiBộ môn Máy và ma sát Bé m«n M¸y vµ ma s¸t

ANI

T435

OUT

ANI

T 430

T 450

T450

T431

T451

Piston di chuyển sang phải

Đồng hồ định giờ T 450 khởi động

ANI

OUT

T 432

T452

T432

T451

Piston A di chuyển sang trái

Đồng hồ định giờ T 451 khởi động

ANI

OUT

T 451

T 432

T 452

T 432

T 452

Piston B di chuyển sang phải

Đồng hồi định giờ T 452 khởi động

ANI

OUT

T 452

T 433

T453

T433

T453

Piston B di chuyển sang trái

Đồng hồi định giờ T 453 khởi động

ANI

OUT

T453

T 434

T 454

T434

T454

Piston C di chuyển sang phải

Đồng hồi định giờ T 454 khởi động

ANI

OUT

T 454

T435

T455

T435

Piston C di chuyển sang phải

Đồ án tốt nghiệpLớp Líp MTCT06

Trường ĐHBK Hà NộiBộ môn Máy và ma sát Bé m«n M¸y vµ ma s¸t

OUT

T455

Đồng hồi định giờ T 455 khởi động

II. Áp dông PLC điều khiển rôbôt Hamo

1. Sơ đồ về rôbôt Hamo

Rôbôt hamo là rôbôt được thiết kế với nhiệm vụ dịch chuyển một vật từ vị trí này sang vị trí khác với độ chính xác dựa vào hệ thống điều khiển rôbôt lập trình được PLC. Hamo là loaii rôbôt tạo độ vuông góc với không gian thao tác hình hộp chữ nhật gồm các phương.

- Ngang X X

- Dọc Y Y

- Lên, xuống Z Z

- Quay

Trong đó các phương: Y, Z dịch chuyển bởi pittông – xilanh khí nén, còn lại X chuyển động bằng động cơ và được điều khiển bởi Interver. Vậy ở đây quy ước đặt:

Start: Khởi động

Là cửa vào 000. 00 Start dùng để khởi động rôbôt Hamo chạy theo các cửa ra sau:

010.00: Đổi tốc độ động cơ.

010.01: Động cơ chạy thuận.

010.02: Phanh của đông cơ.

3 cửa ra trên được chạy theo phương X.

010.03: Điều khiển van để xi – lanh dịch chuyển theo phương Y.

Đồ án tốt nghiệpLớp Líp MTCT06

Trường ĐHBK Hà NộiBộ môn Máy và ma sát Bé m«n M¸y vµ ma s¸t

010.04: Điều khiển van để xi – lanh dịch chuyển theo phương Z.

010.05: Điều khiển van cho đầu kẹp quay xuống.

010: 06: Điều khiển van cho đầu kẹp quay lên.

010.07: Động cơ chạy ngược.

2. Chương trình PLC điều khiển rôbôt Hamo.

Rôbôt Hamo chạy theo mét chương trình như sau:

Sau khi nhạn lệnh khởi động Start 000.00. Tay máy chạy thuận với tốc độ cao theo phương X (010. 00 = 1), tới cuối hành trình phanh của động cơ hoạt động làm động cơ giảm xuống tốc độ thấp (010. 00 – 0) Giai đoạn này diễn ra trong 2s, hết giai đoạn tay máy. Nghỉ 1s. tõ giây thứ 3 đến giây thứ 10, tay máy thực hiện các bước nh sau:

- Tõ giây thứ 3 đến giây thứ 10 máy chạy theo phương Y (010. 03 = 1) đồng thời đầu kẹp dịch chuyển theo phương Z tõ giây thứ 4 đến giây thứ 9 (010. 04 = 1). Trong thời gian này xilanh hút điều khiển cho đầu kẹp quay xuống và 010. 05 = 1. Sau 1 giây 010. 05 – 0 và 010. 06 – 1. Mét giây sau đầu kẹp quay lên và 010. 06 = 0. lúc này xilanh ngõng hút và tay máy tự động quay về vị trí trên phương Y. lúc này 010. 03 = 0 và 010. 07 = 1. Phanh của đông cơ hoạt động và 010. 02 = 1. Cửa ra chạy ngược của động cơ hoạt động đồng thời và 010. 00 = 1. Động cơ chạy ngược về vị trí ban đầu. Nh vậy là kết thúc mét quá trình hoạt động của Hamo. Để tiếp tục mét chu kỳ tiếp theo ta nhấn nút Start.

* Nhân xét:

Với chương trình trên Hamo được điều khiển bởi PLC theo biểu đồ thời gian. Mặc dù chương trình là đơn giản nhưng sau khi lắp đặt thì Hamo chạy theo chương trình định trước. Nh vậy từ chương trình này mở ra triển vọng

Đồ án tốt nghiệpLớp Líp MTCT06

Trường ĐHBK Hà NộiBộ môn Máy và ma sát Bé m«n M¸y vµ ma s¸t

cho việc sử dụng PLC cho điều khiển rôbôt Hamo nói riêng và RBCN nói chung. Ta có thể viết các chương trình phức tạp hơn nếu thêm vào những sensor trên các hành trình.

Đồ án tốt nghiệpLớp Líp MTCT06

Trường ĐHBK Hà NộiBộ môn Máy và ma sát Bé m«n M¸y vµ ma s¸t

MỤC LỤC

Lời nói đầu 1

Phần A: Tổng quan về rôbốt công nghiệp 2

Chương 1 2

Các khái niệm cơ bản và phân loại rôbốt 2

I. Lịch sử phát triển 2

II. Phân loại rôbôt công nghiệp 6

Chương 2 15

Động học tay máy và lập tình quỹ đạo chuyển động 15

I. Cấu trúc cơ cấu tay máy: 16