Bộ điều khiển ANILAM và các ứng dụng của nó trong các máy công nghệ cao

LỜI NÓI ĐẦU Viện máy IMI nghiên cứu ứng dụng Mechatronics trong các lĩnh vực công nghiệp, công nghiệp đặc biệt: thiết kế, chế tạo máy, thiết bị, dây chuyền công nghệ mới trong công nghiệp, thực hiện dịch vụ tư vấn đầu tư, chuyển giao công nghệ và các dịch vụ khoa học công nghệ khác. Trong quá trình thực tập em được thực tập tại trung tâm khuôn mẫu chính xác và nhựa kỹ thuật. Đây là một trong những trung tâm phát triển mạnh của viện, với việc áp dụng công nghệ CAD/CAM, gia công trên các máy phay CNC, máy cắt điện cực dây CNC, …vào chế tạo khuôn mẫu và các sản phẩm nhựa kỹ thuật chất lượng cao có khả năng thay thế sản phẩm nhập khẩu mang lại hiệu quả kinh tế cao. Tại tung tâm khuôn mẫu em được trung tâm tạo điều kiện cho nghiên cứu bộ điều khiển ANILAM và các ứng dụng của nó trong các máy CNC đồng thời em được tham gia vào lắp ráp máy cắt tấm kim loại Ga và Plasma CP 90200. Trong thời gian thực tập tốt nghiệp với sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo trong bộ môn, các kỹ sư trong viện, cộng với sự lỗ lực của bản thân em đã hoàn thành đợt thực tập tốt nghiệp và bản báo cáo thực tập. Tuy nhiên do thời gian tương đối ngắn trình độ chuyên môn còn hạn chế nên bản báo cáo này không tránh khỏi thiếu sót. Em mong nhận được sự góp ý của các thầy cô giáo để bản báo cáo này được hoàn thiện hơn. Cuối cùng em xin chân thành cám ơn sự hướng dẫn tận tình của thầy Phan Cung, Viện máy IMI và sự góp ý quý báu của các bạn sinh viên. Hà Nội ngày 28 tháng 1 năm 2004 Sinh viên CHƯƠNG I TỔNG QUAN Giới thiệu Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật đã góp phần giải phóng con người khỏi các công việc nặng nhọc. Công nghệ thông tin đóng vai trò rất quan trọng đối với con người trong mọi lĩnh vực, như trong thông tin liên lạc, trong ngành khoa học vũ trụ, trong công nghiệp... Chúng ta đã biết những ứng dụng rộng rãi của công nghệ thông tin trong công nghiệp. Với những nhà máy có quy mô lớn, chỉ cần một vài công nhân có thể quản lý cả một dây chuyền sản xuất. Trong những công việc đòi hỏi độ phức tạp hoặc trong môi trường làm việc độc hại con người có thể điều khiển các rô bốt thông qua chương trình cài sẵn làm thay cho họ. Một ứng dụng quan trọng nữa của công nghệ thông tin trong công nghiệp là các chương trình điều khiển các máy móc tự động như máy NC(numeric control), máy CNC(Computer numeric control). Để điều khiển các máy tự động thì có riêng một ngôn ngữ lập trình riêng cho chúng gọi là chương trình điều khiển logic (PLC- Programable logic control). Chương trình điều khiển logic(PLC) Trước đây để tạo ra một chiếc máy tự động hoặc bán tự động người ta phải xây dựng các mạch logic cứng. Để máy có một chức năng nào đó con người phải dùng rất nhiều các thiết bị điện, điện tử trung gian nhưng nhìn chung rất khó khăn vì giá thành của máy sẽ tăng lên rất cao, máy làm việc không tin cậy vì phụ thuộc vào chất lượng của các thiết bị. Ngày nay với sự trợ giúp của máy tính và các chương trình điều khiển logic(PLC) đã giảm được phần lớn các thiết bị trung gian(rơ le trung gian), do đó nâng cao độ tin cậy và giảm giá thành máy. Phụ thuộc vào đối tượng điều khiển chia chương trình điều khiển logic thành hai loại: Khi đối tượng điều khiển chưa biết rõ người ta phải dùng logic mờ(Fuzzy logic). Ví dụ như máy giặt, trọng lượng quần áo cho vào giặt là không biết trước, với chiếc máy giặt thông minh nó đưa ra những chương trình giặt phù hợp với trọng lượng quần áo cho vào nhằm tiết kiệm thời gian, điện, nước, xà phòng... Khi đối tượng điều khiển đã rõ ràng người ra dùng chương trình điều khiển logic thông thường(PLC). Hiện nay các máy CNC thường tích hợp luôn cả các bộ điều khiển PLC để nâng cao mức độ tự động của máy. Trên thế giới có nhiều hãng cho ra đời các loại PLC khác nhau như Anilam Simens, Fanuc, Omron, Heidenhei... kèm theo đó là các tập lệnh khác nhau để viết chương trình PLC. Bộ điều khiển Anilam Bộ điều khiển Anilam là một bộ điều khiển chuyên dụng dùng cho các máy công cụ CNC(Computer numeric control). Nó là sản phẩm của hãng Anilam(Mỹ), trên đó tích hợp cả phần điều khiển CNC(do hãng viết) và phần điều khiển PLC(dành cho người lập trình logic). Chi tiết về tập lệnh và chương trình PLC được đề cập ở chương 2 và chương 3. Hãng Anilam sản xuất các bộ điều khiển CNC chuyên dụng cho các loại máy công cụ khác nhau: Bộ điều khiển 3000M: chuyên dụng cho máy phay 3 trục(X,Y,Z) và một trục chính(S). Bộ điều khiển 5300M: chuyên dụng cho máy phay 5 trục (X, Y, Z, U, V) và một trục chính. Bộ điều khiển 6000M: chuyên dụng cho máy phay 6 trục (X, Y, Z, U, V, W) và một trục chính. Bộ điều khiển 4200T: chuyên dụng cho máy tiện 2 trục (X, Z) và một trục chính. Ngoài ra còn các bộ điều khiển chuyên dụng cho máy mài, máy xung điện cực... CHƯƠNG II GIỚI THIỆU CẤU TRÚC BỘ ĐIỀU KHIỂN ANILAM Như chúng ta đã biết về ứng dụng của máy công cụ trong công nghiệp. Đặc biệt trong lĩnh vực công nghiệp gia công chính xác thì không thể thiếu các máy công cụ nói chung và máy CNC nói riêng. Máy CNC (Computer numeric control) là máy công cụ “thông minh”, nó hoạt động dưới sự trợ giúp của máy tính và gia công các chi tiết nhờ các chương trình gia công do người thiết kế hoặc người vận hành lập trình(chương trình gia công cơ khí). Do các đặc tính ưu việt của nó nên các chi tiết được gia công với độ chính xác rất cao, đồng thời giải phóng phần lớn sức lao động, có thể sản xuất hàng loạt vì vậy giá thành sản phẩm giảm đi rất nhiều. Để cho máy hoạt động theo yêu cầu của người vận hành, trước hết phải có một bộ điều khiển CNC, sau đó phải có một kỹ sư tin học hoặc kỹ sư tự động hóa lập chương trình lôgic cho máy (dựa trên các cổng vào ra đã được tích hợp trên máy). Sau đây sẽ giới thiệu một bộ điều khiển cụ thể(trong số rất nhiều bộ điều khiển hiện hành). Bộ điều khiển Anilam của Mỹ hiện nay được sử dụng rộng rãi trong các máy CNC. 2.1 Phần cứng Hình 2.1: Cấu trúc hệ CNC Cấu trúc một hệ CNC Hình 2.1 là cấu trúc điển hình của một hệ CNC. Nó gồm có: Bộ điều khiển CNC (của hãng ANILAM), đây là bộ não của máy. Bộ truyền dẫn điều khiển động cơ(tùy thuộc vào máy cần bao nhiêu động cơ). Các thiết bị: phản hồi tốc độ (tachometer), phản hồi vị trí(encoder). Cấu trúc bộ điều khiển Anilam Hãng Anilam cho ra đời rất nhiều hệ điều khiển khác nhau dùng chuyên dụng cho các loại máy khác nhau. Ví dụ bộ điều khiển 3000M, 5000M dùng cho máy phay CNC 3 trục và 5 trục . Bộ điều khiển 4200T chuyên dụng cho máy tiện CNC. Các bộ điều khiển chuyên dụng cho máy mài CNC, máy cắt dây CNC, máy xung CNC... Tuy các hệ điều khiển khác nhau về ứng dụng nhưng chúng có phần cứng gần giống nhau, chỉ khác nhau về chương trình nạp cho máy. Hình 2.2 thể hiện một bộ điều khiển CNC cụ thể. Bộ điều khiển 4200T được dùng chuyên dụng cho máy tiện CNC. Phần cứng của máy gồm những phần chính sau: Card máy tính và các phụ kiện a, Card máy tính Đây là bộ não của máy(ký hiệu IHV-745E), nó có cấu trúc giống như main của máy tính PC. Trên card này gồm chip Vi Xử Lý Pentium 166MHz MMX và chip set ALI. DRAM của IHV-745E là 8MB. b, Ổ cứng Ổ cứng của bộ điều khiển dùng để lưu trữ các chương trình CNC, chương trình PLC và chương trình gia công của máy. Dung lượng tối thiểu của bộ điều khiển 4200T là 2,1G. Card DSP Card DSP là thành phần rất quan trọng và không thể thiếu được của các bộ điều khiển ANILAM. Đây cũng là bộ phận để phân biệt các bộ điều khiển dùng cho các máy chuyên dụng khác nhau. Chức năng chính của card DSP là thu nhận các tín hiệu phản hồi vị trí của các trục thông qua encoder. Sau đó nó sẽ kết hợp với card máy tính và các thuật toán của người lập trình để nội suy. Và cũng chính nó đưa ra các tín hiệu để điều khiển các trục sao cho máy vận hành đúng công nghệ. Hình 2.2: Bộ điều khiển 4200T - ANILAM Có thể lấy một ví dụ như sau: Giả sử người công nhân cần phay một hình tròn với một bán kính nào đó, người đó chỉ cần đưa một câu lệnh vào chương trình. Khi đó card DSP sẽ kết hợp với card máy tính vi phân đường tròn cần gia công thành nhiều cung tròn rất nhỏ (thực chất là các đoạn thẳng vô cùng bé). Sau đó card DSP sẽ xuất tín hiệu để điều khiển các động cơ tiến bàn của các trục X, Z chuyển động đồng thời theo các đoạn thẳng đó. Đồng thời tín hiệu phản hồi vị trí(đưa từ encoder về gắn ở động cơ) được đưa về card DSP. Card DSP lại tiếp tục nội suy để đưa ra tín hiệu điều khiển động cơ. Quá trình cứ tiếp diễn như vậy cho đến khi gia công xong chi tiết. Nhờ vòng phản hồi vị trí mà sai số trong quá trình gia công không đáng kể(cỡ mm). Động cơ và truyền dẫn Động cơ và truyền dẫn là cơ cấu chấp hành của máy CNC. Truyền dẫn là bộ điều khiển động cơ. Nó sẽ nhận tín hiệu điều khiển từ card DSP, sau đó tín hiệu này sẽ được so sánh với tín hiệu phản hồi tốc độ và điều khiển động cơ chạy theo một tốc độ tuỳ ý người vận hành. Động cơ được dùng trong máy CNC là động cơ servo, tức là nó có gắn encoder để phản hồi vị trí và tachomet để phản hồi tốc độ. Tín hiệu phản hồi vị trí được đưa về card DSP để nội suy. Còn tín hiệu phản hồi tốc độ được đưa về truyền dẫn. Bản thân động cơ sẽ dịch chuyển các trục tiến bàn theo đúng chương trình gia công. CAN I/O CAN I/O là cổng vào ra logic(input, ouput). CAN I/O giúp cho kỹ sư lập trình PLC có thể điều khiển các phần điện công nghệ như tưới nguội, thay dao, bôi trơn... một cách tự động. Mỗi CAN I/O có 10 đầu vào, 6 đầu ra số(Digital) và 1 đầu vào tương tự(ADC). Bộ điều khiển ANILAM có 2 CAN I/O, nhưng có thể mở rộng tối đa 4 CAN I/O nữa khi cần thiết. 2.1.2.5 Ngoại vi và các thiết bị phụ trợ Ngoài các bộ phận chính bộ điều khiển ANILAM còn có các ngoại vi như: Bàn phím để người vận hành lập trình ngay trên máy. Màn hình phẳng 14 inch. Ổ mềm để người vận hành nạp chương trình gia công nếu lập trình trên máy PC, hoặc nạp chương trình PLC cho máy. Cổng RS 232 để truyền dữ liệu khi cần. Panel điều khiển máy. Cổng kết nối mạng khi có nhiều máy CNC nối mạng với nhau. Phần mềm Phần mềm CNC là toàn bộ các chương trình được viết để cho một hệ điều khiển CNC có thể hoạt động một cách hiệu quả. Hãng ANILAM cung cấp cho người dùng 2 loại phần mềm sau: Phần mềm offline(offline software) Đây là phần mềm cung cấp cho người thiết kế hoặc những người lập chương trình gia công. Người thiết kế sau khi thiết kế ra bản vẽ có thể dùng phần mềm này để chuyển bản vẽ sang chương trình gia công, chạy mô phỏng... hoặc lập trình gia công nếu chi tiết cần gia công đơn giản. Phần mềm này được cài trên máy tính PC. Phần mềm CNC(CNC software) Phần mềm CNC gồm các thuật toán nội suy, các chương trình tạo nên giao diện giữa người vận hành và máy. Đồng thời với các chi tiết không quá phức tạp người vận hành có thể lập trình gia công ngay trên máy. Phần mềm này được cài đặt trực tiếp trên máy CNC. Để máy hoạt động được thì không thể thiếu được phần mềm CNC. Tất cả các chương trình gia công, chương trình PLC đều chạy trên nền của phần mềm CNC. Chương trình gia công Chương trình gia công là tập hợp các câu lệnh hoặc khối lệnh do người thiết kế hoặc người vận hành lập để tạo ra một chi tiết cụ thể. Với một chương trình gia công có thể thực hiện nhiều nguyên công khác nhau. Chương trình gia công có đặc điểm là dễ viết, dễ sửa chữa và dễ hiểu. Chương trình điều khiển lôgic Chương trình điều khiển logic hay còn gọi là chương trình PLC (Programable logic control) là chương trình do người lắp ráp máy CNC viết. Chương trình này cùng với chương trình CNC làm cho máy công cụ trở nên hoàn thiện hơn, mức độ tự động hóa cao. Chương trình PLC sẽ điều khiển các công nghệ phụ trợ cho máy, nhưng nếu thiếu nó máy sẽ hoạt động kém hiệu quả, không linh hoạt và không kinh tế. Có thể lấy ví dụ như sau: Giả sử một máy tiện CNC có đài dao gồm 10 dao, một chi tiết cần phải gia công bằng 6 dao cụ khác nhau. Với máy tiện CNC không có chương trình PLC chỉ có thể sử dụng 1 dao cụ(vì không thể thay dao được) thì người vận hành mỗi lần gia công chi tiết phải dừng lại để gá dao 6 lần sẽ làm giảm năng xuất của máy nên giá thành sản phẩm cũng tăng theo. Ngoài ra chương trình PLC còn điều khiển các quá trình công nghệ khác như bôi trơn tự động, tưới nguội tự động... Chính vì tầm quan trọng của chương trình CNC nên chúng ta sẽ dành hẳn một mục để giới thiệu về các tập lệnh của bộ điều khiển ANILAM dành cho chương trình PLC(Bộ điều khiển ANILAM gọi ngôn ngữ lập trình PLC của mình là IPI - Integral programmable intelligence). Tập lệnh và cách lập trình với IPI Giới thiệu Chương trình IPI thực hiện nhiệm vụ thông qua phần cứng là các cổng vào ra CAN I/O và các thanh ghi. Ký hiệu đầu vào/ ra Mỗi bộ điều khiển CNC của ANILAM có hai cổng vào ra I/O nhưng có thể mở rộng tối đa thành 6 cổng vào ra. Trên mỗi cổng vào ra đều có 6 đầu ra và 10 đầu vào số, 1 đầu vào tương tự và nguồn 24VDC. Đầu vào được định nghĩa như sau: Xn:b, trong đó: X : chỉ ra đó là đầu vào n : chỉ ra đó là node nào (n nằm trong khoảng 0 -> 5) b : chỉ ra đó là đầu vào số mấy trong 10 đầu vào (b từ 0->9) Đầu ra được định nghĩa như sau: Yn:b, trong đó: Y : chỉ ra đó là đầu ra n : chỉ ra đó là node nào (n nằm trong khoảng 0 -> 5) b : chỉ ra đó là đầu ra số mấy trong đầu ra(b từ 0->5) Các thanh ghi Chương trình PLC (IPI) sẽ sử dụng 2 loại thanh ghi là: Thanh ghi logic : Chỉ ghi trạng thái đúng hoặc sai(true/false). Thanh ghi số(numeric) cho phép chương trình PLC thực hiện đếm, định thời gian và thực hiện các phép toán. Các thanh ghi đa chức năng Thanh ghi đa chức năng là các thanh ghi dùng cho mục đích chung. Có 256 thanh ghi đa chức năng được chương trình IPI định nghĩa từ M0 đến M255. Các thanh ghi đa chức năng từ M0 đến M63 được nhà sản xuất định nghĩa trước và được dùng cho các mục đích đặc biệt. Các thanh ghi đa chức năng từ M64 đến M255 được dùng cho người lập trình IPI để lưu trạng thái hoặc trị số của một biến. Thanh ghi Gán nhãn Mục đích(purpose) M0 SPINDLE Đúng (true) khi trục chính có thể chạy M1 POSN Đúng (true) khi CNC vào đúng vị trí M2 Không sử dụng M3 PWRFAIL Đúng khi nguồn có nguồn +24VDC M4 FEED CNC đang chạy ở chế độ ăn dao M5 SVOFF Đúng khi bộ điều khiển động cơ các trục không hoạt động(off) M6 ESTOP Đúng khi nút emegency-stop trên panel điều khiển máy đang tác động M7 Không sử dụng M8 CARRY M9 TRUE Luôn luôn đúng trong suốt vòng quét của chương trình IPI M10 FALSE Luôn luôn sai trong suốt vòng quét của chương trình IPI M11 Không sử dụng M12 TCFINACK Nhận được khi quá trình thay dao cụ kết thúc M13 HOME Đúng khi trục Z hoặc các trục tiến bàn X, Y ở vị trí home(vị trí ban đầu) M14 SPLOOP Đúng khi trục chính ở chế độ điều khiển vòng kín M15 RUN Đúng khi CNC ở chế độ chạy tự động(chạy chương trình gia công) M16 MAN Đúng khi CNC ở chế độ chạy bằng tay M17 MFLAG Đúng khi nhận được một mã Mcode mới( ví dụ M3, M4, M5...) M18 MCODE Mã Mcode(ví dụ M3 là quay trục chính theo chiều thuận) M19 SFLAG Đúng khi nhận được một mã Scode mới(ví dụ S300, S500...) M20 SCODE Mã Scode(ví dụ S300 thì trục chính sẽ quay với tốc độ 300vòng/phút) M21 TCFINACK Đúng khi nhận được một mã thay dao(Tcode) M22 TCODE Mã Tcode M23 HFLAG Đúng khi CNC nhận được một mã Hcode mới M24 HCODE Mã Hcode M25 Dự trữ M26 TMACEND M27 ZMACHPOS Vị trí của trục Z đang tính đơn vị là micron M28 ZEROSPD Cờ này cho biết tốc độ của trục chính có bằng không hay không M29 ATSPD Cờ này cho biết tốc độ của trục chính lớn hơn 0 M30 Dự trữ M31 Dự trữ M32 XMIT Đúng khi chương trình IPI chấp nhận dữ liệu của CNC M33 FINISH Đúng khi các mã M, S, T hoặc H kết thúc M34 SVOFLT Đúng khi bộ điều khiển động cơ bị lỗi M35 FHOLD Đúng khi chế độ ăn dao bị cấm M36 TCHGFIN Kết thúc thay dao M37 XSTOP Set true khi dừng chuyển động, set false để khôi phục chuyển động của các trục M38 XHOLD Set true khi dừng chuyển động, ấn phím start để khôi phục chuyển động của các trục M39 MSG Hiển thị các thông báo tới màn hình CNC M40 Dự trữ M41 SPDANOV Cấm trục chính hoạt động M42 MREGRAN Hiển thị các thanh ghi trên màn hình CNC M43 SPDGRCH Dải hoạt động của hộp số trục chính(4 dải) M44 CNCERR CNC bị lỗi M45 Không sử dụng M46 KEYMASK Được sử dụng bởi trình IPI để lấy bit mặt nạ của một số phím trên panel máy M47 SPIN100 Giữ tốc độ trục chính là 100% M48 SPDRPM Chạy trục chính với tốc độ tuỳ ý M49 SPDDIR Điều khiển trục chính quay thuận hoặc ngợc(3:quay thuận; 4:quay ngược) M50 HOMING Chỉ ra các trục Z, X, Y đang chạy home hay không M51 LNFDLIM Chạy các trục X, Y, Z với các tốc độ ăn dao tuỳ ý M52 ROFDLIM Chạy các trục X, Y, Z với các tốc độ ăn dao tuỳ ý(tốc độ quay) M53 SPDVOLT Điện áp ra điều khiển trục chính( SPDVOLT=50 thì điện áp điều khiển trục chính=0,05V) M54 CMDRPM M55 HWSTOP Set thanh ghi này để cấm tay quay hoạt động M56 AUTOINH Set thanh ghi này lên 1 cấm CNC hoạt động ở chế độ AUTO M57 FEED100 Set thanh ghi này lên 1 giữ tốc độ của tất cả các trục chạy ở tốc độ 100% M58 XSTART Khởi động ngoài, hoạt động giông như phím START trên panel điều khiển M59 TOOLNUM Kích hoạt dao cụ tương ứng với giá trị đặt vào thanh ghi M60 TLOBINO Dùng để thay dao ngẫu nhiên(ít dùng) M61 M19FLAG Chọn mode hoạt động của trục chính là 1 chiều, 2 chiều hoặc hỗn hợp M62 M19END M63 SPRSTOP Bảng 2.3: thanh ghi đa chức năng M0 -> M63 Các thanh ghi timer Có 64 thanh ghi dành cho các bộ timer (T0 -> T63). Thời gian của bộ timer được biểu diễn bởi hệ 10(ví dụ TON 10 -> sau 1second thì bộ timer sẽ kích hoạt). Tập lệnh STT Lệnh Cú pháp Chức năng Ví dụ 1 LD LD[element] Tải(load) giá trị trạng thái của element vào thanh ghi hiện hành. Nếu giá trị mới của element là giá trị số, nó được chuyển sang trạng thái 0 hoặc 1(những giá trị khác không). Tải bất kỳ giá trị nào đã tồn tại trong thanh ghi hiện hành vào thanh ghi trước đó. LD X1:1 ; tải trạng thái(hoặc giá trị số) của X1:1 vào thanh ghi hiện hành. 2 OUT OUT[element] Ghi giá trị trong thanh ghi hiện hành tới thanh ghi xác định. Chỉ có các thanh ghi đa chức năng mới nhận được giá trị số, tấ cả các thanh ghi khác biến thành trạng thái. OUT Y1:0 ; trạng thái của thanh ghi hiện hành được gửi tới đầu ra Y 1: 0. 3 LDI LDI[element] Tải(load) giá trị trạng thái đảo của element vào thanh ghi hiện hành. Nếu giá trị hiện hành của thanh ghi đã được khởi tạo, nó sẽ được chuyển vào thanh ghi trước đó. Nếu giá trị mới của element là giá trị số, nó được chuyển sang trạng thái 0 hoặc 1(những giá trị khác không). LDI X0:2 4 MOV MOV[element][element] Kết hợp đọc và xuất tới một toán hạng. Thanh ghi hiện hành và thanh ghi trước đó không được sử dụng MOV X0:2 Y0:5 trạng thái của Y0:2 giống trạng thái của X0:2 5 MVA MVA[element][element] Ghi giá trị của giá trị tương tự(Ananalog) tại một được chọn vào thanh ghi đa chức năng. Chỉ có 1 đầu vào tương tự tại 1 nút. 6 RD RD[element] Tải giá trị của element vào thanh ghi hiện hành. Copy tất cả các giá trị đã tồn tại trong thanh ghi hiện hành vào thanh ghi trước đó. Nếu element là số nó được tải vào dưới dạng số. Nếu element là trạng thái nó được vào dưới dạng trạng thái. RD T20 7 AND AND[element] Thực hiện phép VÀ logic giữa giá trị trong thanh ghi hiện hành và giá trị mới element. Kết quả đợc lưu lại trong thanh ghi hiện hành. Thanh ghi trứơc đó không bị ảnh hứởng. LD (X0:5 OR Y0:5) AND (M100 OR X0:9) 8 ANI ANI[element] Thực hiện phép VÀ logic giữa giá trị trong thanh ghi hiện hành và giá trị đảo mới của element. Kết quả được lưu lại trong thanh ghi hiện hành. Thanh ghi trước đó không bị ảnh hưởng. LD (X0:2 OR Y1:0) ANI X0:3 9 OR OR[element] Thực hiện phép HOẶC logic giữa giá trị mới element và trạng thái trong thanh ghi hiện hành. Kết quả lưu trong thanh ghi hiện hành, thanh ghi trước đó không bị ảnh hưởng. LD X1:0 OR X1:5 10 ORI ORI[element] Thực hiện phép HOẶC logic giữa giá trị đảo mới của element và trạng thái trong thanh ghi hiện hành. Kết quả lưu trong thanh ghi hiện hành, thanh ghi trước đó không bị ảnh hưởng. LD X1:0 ORI X1:5 OUT M55 11 ANB ANB[element] Thực hiện phép VÀ logic giữa giá trị trong thanh ghi trước đó, giá trị trong thanh ghi hiện hành và giá trị mới của element. LD ( X1:0 OR T20 ) OR X1:2 LD ( M100 OR X1:5 ) OR M125 ANB M70 12 ORB ORB[element] Thực hiện phép HOẶC logic giữa giá trị trong thanh ghi trước đó, giá trị trong thanh ghi hiện hành và giá trị mới của element. LD ( X1:0 OR M100 ) AND X0:5 LD ( X1:2 AND M50 ) AND X0:7 ORB ( T20 AND X1:5 ) 13 SET SET[element] Nếu giá trị của thanh ghi hiện hành là TRUE, thì nó được copy vào thanh ghi của element mới. Nếu giá trị của thanh ghi hiện hành là FALSE, không có hành động nào xảy ra. Lệnh này dùng để chốt giá trị mới của element luôn mang giá trị TRUE trong các vòng quét tiếp theo của chương trình PLC. Nếu dùng lệnh MOV hoặc lệnh RES ở vòng quét tiếp theo của chơng trình có thể xoá được trạng thái của thanh ghi hiện hành. LD X0:2 SET Y1:0 Khi X0:2 là TRUE thì trạng thái của Y1:0 được giữ ở trạng thái TRUE cho đến khi xuất hiện lệnh RESET Y1:0 14 RES RES[element] Lệnh này nhằm reset element mới về trạng thái FALSE. Nếu giá trị trong thanh ghi hiện hành là TRUE, thì trạng thái FALSE được copy vào thanh ghi của element mới. Nếu giá trị trong thanh ghi hiện hành là FALSE, không có hành động nào xảy ra. Dùng lệnh MOV hoặc lệnh SET để đặt trạng thái của thanh ghi hiện hành lên trạng thái TRUE trong vòng quét tiếp theo của chương trình. LD X0:3 RES Y1:0 15 CTL/CTR Kích hoạt : CTL[element] không kích hoạt : CTR[element] Sử dụng theo cặp. CTL thực hiện logic VÀ element xác định với tất cả các chỉ dẫn tiếp theo cho tới khi nó không được kích hoạt nữa. CTR sẽ huỷ các chỉ dẫn CTL đã kích hoạt. CTL M95 MOV M100 Y:0:2 MOV X1:5 M75 CTR 16 DEC DEC[element] Trong tất cả các vòng quét của chương trình PLC, mà giá trị trong thanh ghi hiện hành là TRUE, giá trị số mới của element sẽ giảm đi một đơn vị. LD X0:2 DEC M80 17 INC INC[element] Trong tất cả các vòng quét của chương trình PLC, mà giá trị trong thanh ghi hiện hành là TRUE, giá trị số mới của element sẽ tăng lên một đơn vị. LD X0:2 INC M80 18 RST RST[element] Khởi tạo lại các chỉ dẫn. Khởi tạo lại bộ timer nếu trạng thái của thanh ghi hiện hành là TRUE. RST T1 19 NOP Không có hành động nào đượcthực hiện. Lệnh này nhằm làm tăng thời gian thực hiện chương trình(tăng thời gian của một vòng quét). 20 INV INV[element] Đảo giá trị của element. Đảo giá trị của thanh ghi hiện hành khi không có element nào xác định. Nếu giá trị được chuyển là số, nó được chuyển sang trạng thái trước khi đảo giá trị. INV Y0:4 Đảo trạng thái của Y0:4 21 IF/ELS/ /EDF IF : Mở đầu khối lệnh có điều kiện. CNC sẽ thực hiện các lệnh được chỉ dẫn nếu trạng thái của thanh ghi hiện hành là TRUE. ELS : Nếu trạng thái của thanh ghi hiện hành là FALSE thì chương trình sẽ bỏ qua khối lệnh IF và thực hiện các lệnh sau ELS. EDF : Kết thúc của khối lệnh IF - ELS. 22 CLP/EJP CLP : Mở đầu khối lệnh có điều kiện. Thực hiện các lệnh ngay sau CLP nếu trạng thái của thanh ghi hiện hành là FALSE. Nhảy tới chỉ dẫn EJP nếu trạng thái của thanh ghi hiện hành là TRUE. EJP : Kết thúc lệnh nhảy có điều kiện. 23 OKBD Dùng để xuất ra một mã của bàn phím tới CNC. CNC sẽ biên dịch các mã này tương ứng như khi người vận hành ấn một phím trên panel điều khiển. 24 OTI LD Xn:b OTI Yn:b Xuất ra đầu output một tín hiệu cho đến khi có tác động của đầu vào thì ngừng. 25 OWI LD Xn:b OWI Yn:b Ngay lập tức xuất ra đầu output một tín hiệu khi có tác động của đầu vào. CHƯƠNG III MÁY CẮT TẤM KIM LOẠI GA VÀ PLASMA CP 90200 I. Tổng quan Máy cắt tấm kim loại điều khiển CNC là một dạng máy công cụ chuyên dùng để cắt các tấm kim loại theo hình dạng bất kỳ bằng cách sử dụng năng lượng dạng nhiệt năng. Nguồn nhiệt có thể dùng là nguồn hồ quang Plasma hay nguồn nhiệt hoá học sinh ra trong phản ứng cháy của nhiên liệu (khí gas hay khí Acetylen) trong Oxy. Nhờ sử dụng năng lượng dạng nhiệt, nên các máy cắt kim loại tấm có thể cắt được những tấm kim loại có chiều dầy rất lớn: tới 100mm khi cắt bằng hồ quang Plasma, tới 250 mm khi sử dụng nguồn nhiệt hoá học (khi cắt gas). Việc chuyển động của mỏ cắt để nhận được biên dạng hình học bất kỳ của phôi tấm được thực hiện nhờ bộ điều khiển CNC (Computer Numeric Control). Đồng thời nhờ bộ điều khiển CNC có khả năng giao tiếp với nguồn thông tin bên ngoài như cổng nối ghép RS232 hay ổ đĩa mền nên việc thay đổi biên dạng cắt trở nên rất linh hoạt và nhang chóng, rất thuận tiện trong sản xuất tự động và quản lý chất lượng sản phẩm theo chuẩn ISO. Trên thế giới việc sử dụng máy cắt kim loại tấm điều khiển CNC đã trở nên phổ biến trong tất cả các ngành công nghiệp như sản xuất kết cấu thép, xây dựng cầu đường…Đặc biệt trong ngành công nghiệp đóng tàu, máy cắt kim loại tấm đóng vai trò như là một thiết bị chính trong việc đóng mới vỏ tàu. Nó loại bỏ quy trình hạ liệu và phóng dạng vỏ tàu theo phương pháp truyền thống(đo đạc và lấy dấu trên tấm phôi) mà sử dụng những kỹ thuật hiện đại như Autoship; Autocad; và các phần mềm CAM cho việc lập trình để cắt vật liệu. Chính vì thế, nó đã nâng cao được độ chính xác và năng suất trong công việc. Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghiệp đóng tàu, nhu cầu về những máy cẵt kim loại tấm cỡ lớn (có bề rộng cắt lớn hơn 6m) ngày càng cấp thiết. Vì vậy, việc sản xuất và cung cấp các máy cắt kim loại tấm, điều khiển CNC đang trở thành mục tiêu chiến lược, dài hạn của các hãng sản xuất máy công cụ nổi tiếng, như hãng KOIKE (Nhật Bản),hãng AMADA (Nhật bản), hãng FARLEY (Mỹ), hãng SHARP (Pháp) v..v. Bên cạnh đó, các công ty chuyên sản xuất bộ điều khiển CNC đang có những quan tâm sâu sắc đến các sản phẩm CNC dùng máy cho máy cắt kim loại tấm bằng các sản phẩm CNC chuyển dùng như: Hãng ANILAM (Mỹ), HAIDENHEIN (CHLB Đức), HITACHI (Nhật Bản), FANUC (Nhật Bản), FAGO (Tây Ban Nha) vv. Vì vậy các sản phẩm máy cắt kim loại tấm điều khiển CNC ngày càng trở nên hoàn thiện và có tính cạnh tranh cao. II. Máy cắt Ga và Plasma CP90200 1. Sơ đồ nguyên lý 2. Cấu tạo và ứng dụng Máy cắt tấm kim loại Ga và Plasma CP 90200 bao gồm 3 đầu cắt Ga và một đầu cắt Plasma. Khi cắt bằng Ga sử dụng hệ thống điều khiển khoảng cách bằng động cơ điện (động cơ trục X, động cơ trục Y) và cơ khí cho phép thao tác điều khiển lên xuống một cách dễ dàng. Khi cắt bằng Plasma sử dụng hệ thống xác định chiều cao tự động điện, đảm bảo khoảng cách hồ quang luôn không đổi trong quá trình cắt. Bộ ly hợp ma sát trong hệ thống điều khiển khoảng cách đảm bảo an toàn cho các động cơ khi đầu cắt gặp các sự cố như: va chạm giữa đầu cắt với tấm kim loại cong vênh khi cắt. Bộ chân tỳ cơ khí đảm bảo khoảng cách từ đầu cắt tới phôi không đổi, khắc phục được sự cố cong vênh của tấm kim loại khi cắt, đảm bảo quá trình cắt ổn định. Kiểu dáng máy và màn hình điều khiển mang tính mỹ thuật công nghiệp cao. Truyền động giữa hai bên đường ray được sử dụng truyền động trục cơ khí cho phép hai bên chuyển động đồng nhất, êm ái. Máy có Cabin điều khiển tạo tiện lợi cho người vận hành. Ưu điểm của thế hệ máy này là: biên dạng chi tiết cắt được lập trình mềm nên rất linh hoạt trong sản xuất, nó phù hợp với mọi loại hình sản xuất ,từ sản xuất đơn chiếc, sản xuất loạt nhỏ,đến sản xuất loạt lớn. Độ chính xác theo yêu cầu cao ; Thay đổi biên dạng chi tiết cắt linh hoạt,dễ dàng; Dễ dàng tạo ra được ngân hàng dữ liệu các chi tiết cắt; Dễ dàng xắp xếp hình tối ưu, tiết kiệm được vật liệu; Dễ cơ khí hoá, tự động hoá. Chất lượng vết cắt và năng suất cao ,không phụ thuộc tay nghề . Năng suất cắt cao; Nhược điểm: Đòi hỏi có đội ngũ cán bộ kỹ thuật cao,cập nhật thường xuyên với những thay đổi của công nghệ tin hoc, giá thành cao. KẾT LUẬN Sau thời gian thực tập tốt nghiệp tại Viện máy IMI với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo Phan Cung và các kỹ sư, công nhân trong Viện máy IMI em đã hoàn thành được đợt thực tập tốt nghiệp do nhà trường đề ra. Trong thời gian thực tập tại Viện máy IMI, Viện đã tạo điều kiện thuận lợi cho em tìm hiểu một số công nghệ và ứng dụng các công nghệ đó vào trong các máy sản xuất qua đó em đã học hỏi được nhiều điều mà một sinh viên cần có trước khi ra trường.