TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: “Mơ q trình tự động hóa hệ thống sản xuất bình chứa khí hóa lỏng LPG” Giáo viên hướng dẫn Sinh viên thực Lớp Khóa : ThS Phạm Thế : Minh Vũ Duy Trường Đào Đình Xoa : Cơ điện tử : 46 Hà Nội - 05/2010  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  DÂY CHUYỀN SX BÌNH CHỨA LPG MỤC LỤC  LỜI NĨI ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM .5 1.1.1 1.1.2 1.1.3 1.1.4 1.1.5 1.1.6 1.2 QUY TRÌNH SẢN XUẤT BÌNH CHỨA KHÍ HĨA LỎNG 13 1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.3 Giới thiệu Công ty Cổ phần Thiết bị Thực phẩm 13 Sơ lược quy trình 14 Quy trình sản xuất bình chứa khí hóa lỏng 18 ĐẶC ĐIỂM HỆ THỐNG SẢN XUẤT .55 1.3.1 1.3.2 1.4 LPG Bình chịu áp lực Hàn hồ quang chìm lớp khí bảo vệ (GMAW) Hàn hồ quang chìm lớp thuốc bảo vệ (SAW) CIM PLC 10 Đặc điểm 55 Một số phương hướng nâng cao suất lao động .57 CƠ SỞ VÀ MỤC TIÊU TỰ ĐỘNG HÓA .58 1.4.1 1.4.2 Cơ sở tự động hóa 58 Mục tiêu tự động hóa .59 CHƯƠNG 2.1 TỰ ĐỘNG HÓA Q TRÌNH SẢN XUẤT .61 TỰ ĐỘNG HĨA CÁC CÔNG ĐOẠN SẢN XUẤT 61 2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.1.4 2.1.5 2.1.6 2.1.7 2.1.8 2.1.9 2.1.10 2.1.11 2.1.12 2.1.13 2.1.14 2.1.15 2.1.16 Dập phôi tròn 61 Dập chữ nửa .61 Dập vuốt nửa nửa 65 Xén bavia nửa nửa .67 Dập hình tay xách chân đế 69 Dập chữ chìm tay xách 71 Lốc tròn tay xách chân đế 73 Dập cửa tay xách .74 Dập uốn R tay xách 75 Dập sơ móc tay cầm .77 Dập hồn thiện móc tay cầm .78 Dập sơ R chân đế 80 Dập hoàn thiện chân đế .81 Tiện nút ren 83 Hàn nút vào nửa 84 Hàn chân đế vào nửa 85 CƠ ĐIỆN TỬ 46  Vũ Duy Trường  Đào Đình Xoa  Mục lục  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  DÂY CHUYỀN SX BÌNH CHỨA LPG 2.1.17 Hàn chu vi 87 2.2 HỆ THỐNG CUNG CẤP PHÔI LIỆU .89 2.2.1 2.2.2 2.3 Thiết bị hỗ trợ cung cấp phôi liệu .89 Hệ thống dòng vật liệu .90 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 101 2.3.1 2.3.2 Thành phần hệ thống điều khiển 101 Ngơn ngữ lập trình 104 CHƯƠNG 3.1 MÔ PHỎNG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT 105 3.1.1 3.1.2 3.2 MÔ PHỎNG HỆ THỐNG SẢN XUẤT 105 Phần mềm AUTOMGEN .105 Mô dây chuyền sản xuất .108 MÔ PHỎNG RÔ BỐT 112 3.2.1 3.2.2 Phần mềm RobotStudio 112 Mô công đoạn xén bavia chi tiết nửa 114 KẾT LUẬN 123 PHỤ LỤC .125 TÀI LIỆU THAM KHẢO .126 CƠ ĐIỆN TỬ 46  Vũ Duy Trường  Đào Đình Xoa  Mục lục  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  CƠ ĐIỆN TỬ 46 DÂY CHUYỀN SX BÌNH CHỨA LPG  Vũ Duy Trường  Đào Đình Xoa  Mục lục  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  CƠ ĐIỆN TỬ 46 DÂY CHUYỀN SX BÌNH CHỨA LPG  Vũ Duy Trường  Đào Đình Xoa  Mục lục  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  CƠ ĐIỆN TỬ 46 DÂY CHUYỀN SX BÌNH CHỨA LPG  Vũ Duy Trường  Đào Đình Xoa  CHƯƠNG TỔNG QUAN ĐỀ TÀI CƠ ĐIỆN TỬ 46  DÂY CHUYỀN SX BÌNH CHỨA LPG Vũ Duy Trường  Đào Đình Xoa  CHƯƠNG TỔNG QUAN ĐỀ TÀI DÂY CHUYỀN SX BÌNH CHỨA LPG Sử dụng phần mềm RobotStudio để mô rô bốt tháo lắp phôi công đoạn xén bavia CƠ ĐIỆN TỬ 46  Vũ Duy Trường  Đào Đình Xoa  CHƯƠNG TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 DÂY CHUYỀN SX BÌNH CHỨA LPG MỘT SỐ KHÁI NIỆM 1.1.1 LPG LPG từ viết tắt Liquefied Petroleum Gas, hỗn hợp hydrocarbon nhẹ, thể khí LPG tồn thiên nhiên giếng dầu giếng gas sản xuất nhà máy lọc dầu Thành phần LPG Propane (C3H8) Butane (C4H10), không màu, không mùi, khơng vị khơng có độc tố LPG lỏng chứa nhiều lượng không gian nhỏ hóa nên cháy tốt Mỗi kilogram gas cung cấp khoảng 12000 kcal lượng LPG loại nhiên liệu thơng dụng tính đa thân thiện với mơi trường Nó dễ dàng chuyển đổi sang thể lỏng việc tăng áp suất thích hợp giảm nhiệt độ để dễ tồn trữ vận chuyển Nó chuyển động chất lỏng lại đốt cháy thể khí Việc sản sinh chất NOx, khí độc tạp chất q trình cháy thấp cách khác thường làm cho LPG trở thành nguồn nhiên liệu thân thiện với mơi trường giới [9] 1.1.2 Bình chịu áp lực Bình chịu áp lực (High Pressure Cylinder) thiết bị dùng để tiến hành trình nhiệt học, hoá học, để chia chuyên chở mơi chất có áp suất lớn áp suất khí (TCVN 6153:1996) Bình chứa khí hố lỏng LPG loại 12 kg Công ty Cổ phần Thiết bị Thực phẩm chế tạo (Hình 1.1.1) có thơng số sau: Bảng Thơng số kỹ thuật bình chứa LPG CƠ ĐIỆN TỬ 46  Vũ Duy Trường  Đào Đình Xoa  CHƯƠNG TỔNG QUAN ĐỀ TÀI DÂY CHUYỀN SX BÌNH CHỨA LPG + MAG (Metal Active Gas) - khí “hoạt hóa” hàn thép thường, thép hợp kim thấp, thường CO2, Argon có trộn thêm O2, đơi H2 Khí hoạt hóa có số oxy hóa lớn Hình 1.1.2 Sơ đồ hàn GMAW [14] GMAW sử dụng hồ quang thiết lập dây điện cực nóng chảy cấp tự động vào chi tiết hàn (Hình 1.1.2) Hồ quang bảo vệ dòng khí trơ khí có tính khử Sự cháy hồ quang trì nhờ hiệu chỉnh đặc tính điện hồ quang Chiều dài hồ quang cường độ dòng điện hàn trì tự động tốc độ hàn góc điện cực trì thợ hàn Nhiệm vụ khí bảo vệ hàn GMA tạo khí có tính trơ khử để ngăn chặn khí có hại từ khơng khí vào vũng hàn Đồng thời khí bảo vệ đảm nhiệm vai trò sau: mồi hồ quang dễ dàng hồ quang cháy ổn định, tác động đến kiểu chuyển dịch kim loại hồ quang hàn, ảnh hưởng đến độ ngấu tiết diện ngang mối hàn, tốc độ hàn, tẩy bề mặt biên đường hàn Q trình GMAW thực tự động bán tự động (Hình 1.1.3) Các trang bị gồm có: súng hàn, cấp dây hàn, điều khiển, nguồn điện hàn, van giảm áp, trang bị cần thiết cho dây điện cực (giá đỡ cuộn dây, contact tip, ống dẫn hướng), cáp điện đường dẫn khí bảo vệ, nước làm nguội Phương pháp sử dụng rộng rãi cho công việc hàn nhờ vào ưu điểm suất cao, giá thành thấp, lượng hàn thấp, biến dạng nhiệt, hàn hầu hết kim loại, dễ tự động hóa CƠ ĐIỆN TỬ 46  Vũ Duy Trường  Đào Đình Xoa  CHƯƠNG  MÔ PHỎNG HỆ THỐNG SẢN XUẤT DÂY CHUYỀN SX BÌNH CHỨA LPG Virtual FlexPendant Đây mơ hình đồ họa FlexPendant thực hỗ trợ VirtualRobot Về bản, tất thực FlexPendant thật thực Virtual FlexPendant Do thiết bị hữu ích sử dụng để hướng dẫn đào tạo Upload Download Tồn chương trình truyền tới hệ thống thực tế mà không cần phiên dịch Đặc tính đặc biệt có nhờ công nghệ Rô bốt ảo ABB Rapid Editor Với tính Rapid Editor mới, RobotStudio trở thành mơi trường phát triển tích hợp (Integrated Development Environment – IDE) Bộ soạn thảo hỗ trợ tính thơng thường cú pháp màu, tìm kiếm thay thế, Intel-license Gỡ lỗi Nhờ việc RobotStudio có hỗ trợ gỡ rối RAPID mà tạo điểm dừng chương trình RAPID chạy liên tục xác định nguyên nhân lỗi WatchWindows thể biến số lựa chọn RAPID gỡ lỗi EventManager Sử dụng EventManager mơ hành động có kiện định xảy VSTA VSTA (Visual Studio Tools for Applications) tạo khả tùy biến mở rộng khả RobotStudio Sử dụng chương trình bổ sung gọi VSTA, tạo lệnh lập trình C# Visual Basic, NET mà tạo kiện mô VirtualTime Sử dụng VirtualTime để ước tính chu kỳ hoạt động thực tế chương trình rơ bốt bao gồm lệnh logic 3.2.2 Mô công đoạn xén bavia chi tiết nửa Các hệ tọa độ sử dụng phần mềm RobotStudio (Hình 3.2.3) bao gồm: CƠ ĐIỆN TỬ 46  Vũ Duy Trường  Đào Đình Xoa  117 CHƯƠNG  MÔ PHỎNG HỆ THỐNG SẢN XUẤT DÂY CHUYỀN SX BÌNH CHỨA LPG + World coordinates – hệ tọa độ chung + Base coordinates – hệ tọa độ sở rô bốt hay cấu máy + Tool Centre Point (TCP) – điểm tác động cuối + User coordinates – hệ tọa độ người dùng định nghĩa + Object coordinates – hệ tọa độ nằm đối tượng làm việc rô bốt Hình 3.2.3 Hệ trục tọa độ [22] Các bước để thiết lập mơ hình:  Tạo trạm gia cơng trạm lắp ráp có sử dụng rơ bốt (Hình 3.2.4) Hình 3.2.4 New Station  Lựa chọn loại rô bốt cần dùng từ thư viện phần mềm (Hình 3.2.5) CƠ ĐIỆN TỬ 46  Vũ Duy Trường  Đào Đình Xoa  118 CHƯƠNG  MÔ PHỎNG HỆ THỐNG SẢN XUẤT DÂY CHUYỀN SX BÌNH CHỨA LPG Hình 3.2.5 Chọn rơ bốt cần sử dụng  Nhập thành phần khác trạm dụng cụ, băng tải, máy gia công, pallet, … từ thư viện mở phần mềm (các chi tiết có sẵn hay người dùng tự định nghĩa) (Hình 3.2.6) Hình 3.2.6 Nhập liệu từ thư viện Sau nhập xong thành phần cần thiết cần xếp lại vị trí cho chúng để phù hợp với yêu cầu trạm (Hình 3.2.7) CƠ ĐIỆN TỬ 46  Vũ Duy Trường  Đào Đình Xoa  119 CHƯƠNG  MÔ PHỎNG HỆ THỐNG SẢN XUẤT DÂY CHUYỀN SX BÌNH CHỨA LPG Hình 3.2.7 Bố trí trạm gia công  Khai báo đối tượng làm việc (Workobject) dụng cụ (Tooldata) rơ bốt (Hình 3.2.8, 3.2.9) Hình 3.2.8 Thiết lập đối tượng làm việc Hình 3.2.9 Thiết lập dụng cụ cho rô bốt  Thiết lập tín hiệu vào/ (Inputs/ Outputs) cho kiện (Event) xảy trạm gia công nhờ công cụ Event Manager I/O Simulator có tab Simulation (Hình 3.2.10) CƠ ĐIỆN TỬ 46  Vũ Duy Trường  Đào Đình Xoa  120 CHƯƠNG  MƠ PHỎNG HỆ THỐNG SẢN XUẤT DÂY CHUYỀN SX BÌNH CHỨA LPG Hình 3.2.10 Cửa sổ quản lý kiện  Sử dụng công cụ Jog Joint, Jog Linear Jog Reorient mục Freehand để dẫn dắt bàn tay nắm bắt tới vị phù hợp với yêu cầu nhiệm vụ đặt (Hình 3.2.11, 3.2.12) Các vị (Target) sở để lập đường di chuyển cho rơ bốt bước sau Hình 3.2.11 Di chuyển tịnh tiến bàn tay nắm bắt CƠ ĐIỆN TỬ 46  Vũ Duy Trường  Đào Đình Xoa  121 CHƯƠNG  MÔ PHỎNG HỆ THỐNG SẢN XUẤT DÂY CHUYỀN SX BÌNH CHỨA LPG Hình 3.2.12 Xoay bàn tay nắm bắt Đối với vị bàn tay nắm bắt lựa chọn phương án khác cho khâu rô bốt, giúp rô bốt tiếp cận với đối tượng làm việc cách thuận tiện, tránh vật cản đường cơng cụ Configurations (Hình 3.2.13) Hình 3.2.13 Cửa sổ Configurations CƠ ĐIỆN TỬ 46  Vũ Duy Trường  Đào Đình Xoa  122 CHƯƠNG  MƠ PHỎNG HỆ THỐNG SẢN XUẤT Cfg1(0,0,0,0) DÂY CHUYỀN SX BÌNH CHỨA LPG Cfg7(2,0,2,0) Hình 3.2.14 Các tư khác rô bốt Các vị rô bốt tạo phương pháp “dạy học” cho rô bốt Rô bốt lưu lại vị chọn nhờ cơng cụ Teach Target có menu Target (Hình 3.2.15) Ngồi ra, ta tạo Target cách khác tạo Target theo tọa độ xác (Create Target), theo vị trí khâu rơ bốt (Create Jointtarget) Hình 3.2.15 Tạo Target Nhờ khả thể tất vị bàn tay nắm bắt đường di chuyển rơ bốt quan sát không gian thao tác rô bốt để chỉnh sửa chưa hợp lý (Hình 3.2.16) CƠ ĐIỆN TỬ 46  Vũ Duy Trường  Đào Đình Xoa  123 CHƯƠNG  MƠ PHỎNG HỆ THỐNG SẢN XUẤT DÂY CHUYỀN SX BÌNH CHỨA LPG Hình 3.2.16 Hiển thị tồn vị trí bàn kẹp  Tạo đường di chuyển (Path) rô bốt không gian dựa vị chọn trước cho rô bốt bước Chọn Empty Path để thiết lập đường di chuyển  Lập trình cho rô bốt thực theo thao tác yêu cầu (Hình 3.2.17) Hình 3.2.17 Cửa sổ hỗ trợ lập trình Phần mềm RobotStudio có ưu điểm lập trình khả tự động tạo đoạn mã lập trình chuẩn cho đường di chuyển thiết lập CƠ ĐIỆN TỬ 46  Vũ Duy Trường  Đào Đình Xoa  124 CHƯƠNG  MÔ PHỎNG HỆ THỐNG SẢN XUẤT DÂY CHUYỀN SX BÌNH CHỨA LPG (Hình 3.2.18) Trong tab Offline chọn Synchronize to VC Với cửa sổ chọn Path cần tạo mã chương trình chọn OK Hình 3.2.18 Tạo chương trình điều khiển rơ bốt Trong cửa sổ soạn thảo chương trình rơ bốt, thấy đoạn mã chương trình vừa tạo viết theo thủ tục, cấu trúc chương trình ngơn ngữ lập trình RAPID, từ khai báo biến số, số đến chương trình (Hình 3.2.19) Chương trình hồn tồn thực thi mà khơng cần phải chỉnh sửa thêm Nhưng để có chương trình hoàn thiện, chạy theo yêu cầu thiết kế thực tế đặt cần phải viết thêm câu lệnh hay thay đổi vài thông số cho phù hợp theo ngơn ngữ lập trình RAPID Hình 3.2.19 Chương trình điều khiển rơ bốt CƠ ĐIỆN TỬ 46  Vũ Duy Trường  Đào Đình Xoa  125  KẾT LUẬN  CƠ ĐIỆN TỬ 46 DÂY CHUYỀN SX BÌNH CHỨA LPG  Vũ Duy Trường  Đào Đình Xoa  126  PHỤ LỤC  CƠ ĐIỆN TỬ 46 DÂY CHUYỀN SX BÌNH CHỨA LPG  Vũ Duy Trường  Đào Đình Xoa  127  TÀI LIỆU THAM KHẢO  CƠ ĐIỆN TỬ 46 DÂY CHUYỀN SX BÌNH CHỨA LPG  Vũ Duy Trường  Đào Đình Xoa  128  TÀI LIỆU THAM KHẢO  DÂY CHUYỀN SX BÌNH CHỨA LPG [20] www.anver.com [21] www.colchester-harrison.com [22] www.globalrobots.com CƠ ĐIỆN TỬ 46  Vũ Duy Trường  Đào Đình Xoa  129  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  CƠ ĐIỆN TỬ 46 DÂY CHUYỀN SX BÌNH CHỨA LPG  Vũ Duy Trường  Đào Đình Xoa  ĐATN  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  DÂY CHUYỀN SX BÌNH CHỨA LPG  CƠ ĐIỆN TỬ 46  CƠ ĐIỆN TỬ 46  Vũ Duy Trường  Đào Đình Xoa  ĐATN ... .61 TỰ ĐỘNG HĨA CÁC CÔNG ĐOẠN SẢN XUẤT 61 2. 1.1 2. 1 .2 2.1 .3 2. 1 .4 2. 1.5 2. 1.6 2. 1.7 2. 1.8 2. 1.9 2. 1.10 2. 1.11 2. 1. 12 2.1. 13 2. 1. 14 2. 1.15 2. 1.16 Dập phơi tròn 61 Dập chữ nửa... lao động .57 CƠ SỞ VÀ MỤC TIÊU TỰ ĐỘNG HÓA .58 1 .4. 1 1 .4. 2 Cơ sở tự động hóa 58 Mục tiêu tự động hóa .59 CHƯƠNG 2. 1 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT .61 TỰ ĐỘNG... 1.1 .2 1.1 .3 1.1 .4 1.1.5 1.1.6 1 .2 QUY TRÌNH SẢN XUẤT BÌNH CHỨA KHÍ HĨA LỎNG 13 1 .2. 1 1 .2. 2 1 .2 .3 1 .3 Giới thiệu Công ty Cổ phần Thiết bị Thực phẩm 13 Sơ lược quy trình 14 Quy