Beckhoff solutions for rail-guided vehicle - Giải pháp Beckhoff thiết kế hệ thống robot cấp liệu tự động chạy trên ray

Máy tính nhúng CX5000 điều khiển robot chạy trên đường ray dẫn hướng

Công ty TNHH hàn Huaheng có trụ sở đặt tại Côn Sơn, Giang Tô, Trung Quốc, chuyên về phát triển, sản xuất và bán hàng các thiết bị hàn. Chuỗi sản phẩm của công ty trải dài từ dụng cụ cơ khí cho tới các giải pháp robot hàn thông minh và máy hàn tự động. Với sự pháttriển của dây chuyền sản xuất mới dựa trên cơ sở của một chiếc xe chạy trên đường ray dẫn hướng, Huaheng đã góp phần quan trọng để tự động hóa sản xuất trong ngành công nghiệp cơ khí của Trung Quốc.

Ngày nay, cầu trục vẫn được sử dụng rộng rãi cho các phương tiện di chuyển trong nhà máy trong các ngành công nghiệp cơ khí của Trung Quốc. Tuy nhiên, yêu cầu sản xuất ngày càng tăng khiến cho nhu cầu tự động hóa trong sản xuất tăng cao để đáp ứng được các yêu cầu trên. Kunshan Huaheng nhận thấy điều này và trong tháng 4 năm 2010 đã giới thiệu một hệ thống xe chạy trên thanh ray dẫn hướng (RGV – Rail-Guided Vehicle) cùng với việc thay đổi điểm đến tự động theo yêu cầu, kết hợp với một trạm robot, đã tạo nên một dây chuyền sản xuất linh hoạt. Các khu vực hàn kết cấu tại nhà máy sản xuất Sany Lingang đã và đang sử dụng dây chuyền sản xuất này. Cho tới nay đã có hơn 20 dây chuyền sản xuất RGV đã hoạt động tại Sany.

Hệ điều khiển nào làm nên hệ thống tự hóa RGV? Kiến trúc Huaheng đã dựa trên các thành phần tự động hóa của Beckhoff: nhà máy được trang bị các thiết bị như máy tính bảng (Panel PC), máy tính nhúng (Embedded PC) và phần mềm tự động TwinCAT cho hệ điều khiển phía trên, các thành phần I/O dùng để giao tiếp với các thiết bị cảm biến và cơ cấu chấp hành cũng như các bộ driver servo. Dây chuyền sản xuất tự động về cơ bản bao gồm đường ray, các RGV như các phương tiện vận tải, một trạm robot, một hệ thống IO điều khiển phân tán và hệ điều khiển cấp cao.

Hệ thống RGV gọn nhẹ, di chuyển ở tốc độ cao ( lên tới 20m/phút ), sự ổn định tuyệt vời trong khi di chuyển cũng như định vị độ chính xác cao (< 1mm) và nó có thể tải và bốc dỡ hoàn toàn tự động. Bộ điều khiển robot được kết nối tới hệ thống MES và gửi thông tin của phôi thép đang sản xuất trong suốt quá trình sản xuất.

Dây chuyền sản xuất hoàn toàn tự động cơ bản bao gồm 5 thành phần: thanh ray, xe chạy trên thanh ray, một trạm robot, một hệ thống điều khiển phân tán và bộ điều khiển cấp cao.

Máy tính nhúng CX5010: hiệu suất cao, giao diện phong phú.

Máy tính nhúng CX5010 với phần mềm TwinCAT cấp độ điều khiển chuyển động NC PTP (Point-To-Point) xử lý tất cả các chức năng điều khiển của xe chạy trên thanh ray dẫn hướng. “ Chúng tôi chọn CX5010 do hiệu suất của nó, bên cạnh đó là do thiết kế nhỏ gọn. Còn một lợi thế vô cùng quan trọng đó là hệ thống bus truyền thông của Beckhoff hỗ trợ nhiều chuẩn khác nhau như CANopen và PROFIBUS do đó tương thích với hầu hết các thiết bị của chúng tôi.”- Wang Wei, người đứng đầu nhóm tự động hàn điện tại Kunshan Huaheng. Ngoài ra, các kỹ sư phát triển từ Huaheng đánh giá cao các chức năng và thư viện trong phần mềm TwinCAT. “Kể từ khi nhiều yêu cầu điều khiển không thể được thực hiện trên một bộ điều khiển tiêu chuẩn, việc lập trình bổ sung là cần thiết, chúng tôi tiết kiệm được nhiều thời gian hơn khi sử dụng các mô-đun bổ sung trong thư viện phần mềm của TwinCAT” – Li Fang, kỹ sư điện tại Kunshang Huaheng.

Một xe chạy trên thanh ray dẫn hướng sử dụng trang nhà máy Sany Lingang

Công nghệ điều khiển chuyển động: động lực cao và định vị chính xác

Kunshan Huaheng sử dụng bộ driver servo AX5000 và mô-tơ servo AM3000 từ Beckhoff cho điều khiển chuyển động. Giải pháp này đảm bảo việc di chuyển nhanh và định vị chính xác cho các RGV trên các ray chính và các nhánh cũng như xoay trên trục Z, thay thế các mô-đun định vị truyền thống và bộ điều khiển NC. “Các trạm xe được tự do lựa chọn. Chúng được cấu hình trong RGV mà không cần phải thay đổi chương trình” – Wang Wei giải thích. Ngoài ra các RGV được trang bị các mô-đun giao tiếp Profibus Master/Slave  EL6731, được kết nối 2 máy quét mã vạch gắn trên robot. Cho phép, chúng đọc mã vạch dán trên ray chính và các nhánh rồi cho phép robot điều chỉnh nhanh chóng vị trí điểm dừng, trong trường hợp có trượt sai số giữa các bánh xe và đường ray.

Máy tính nhúng và EtherCAT nằm ở “trái tim” của nền tảng điều khiển

Dây chuyền sản xuất cũng được điều khiển thông qua một máy tính nhúng. Thông qua các I/O, hê thống điều khiển phát hiện các tín hiệu yêu cầu của các vị trí robot hàn, các tín hiệu thực thi của những đầu kẹp thủy lực và tín hiệu “sẵn sàng” của phôi. Ngoài ra, nó kiểm soát việc bốc dỡ của xe. Máy tính nhúng CX5020 như “trái tim” của nền tảng điều khiển. Các tín hiệu của bộ cấp liệu và vị trí được thu thập từ các mô-đun giao tiếp EtherCAT. Đối với mỗi vị trí, một coupler EK1100 EtherCAT được sử dụng, nó được kết nối với CX5020 thông qua EtherCAT. “Việc sử dụng EtherCAT làm hệ truyền thông đem lại rất nhiều lợi ích cho chúng tôi như: ngoài việc phát hiện tín hiệu nhanh hơn, chúng tôi có thời gian của một chu kỳ ngắn hơn. Ngoài ra hệ thống dây điện được đơn giản hóa bởi chúng tôi có thể sử dụng cáp chuẩn CAT5, làm giảm đáng kể về chi phí lắp đặt” – Liu Xiaolan nói, kỹ sư điện tại Kunshan Huaheng. “Hơn nữa, nhờ giao tiếp không dây giữa các bộ điều khiển RGV và CX5020 thông qua bộ điều khiển WLAN Beckhoff CU8890, các dây chuyền sản xuất riêng biệt có thể giao tiếp với nhau một cách dễ dàng.”

Người viết TBE.VN - Đại lý phân phối BECKHOFF tại Việt Nam

Nếu bạn có nhu cầu tư vấn, khảo sát và thực hiện dự án tương tự, đừng ngần ngại liên hệ với chúng tôi tại: 
Công ty TNHH SX TM XNK & DV THIÊN BẢO
824/21, Sư Vạn Hạnh Nối Dài, Phường 13, Quận 10, TPHCM.
Email:          info@tbe.vn­
Website:     www.tbe.vn
Điện thoại: (84) (08) 6682 9938
Fax:            (84) (08) 6261 1448
Hotline: 0909 536 696 (Mr.Bảo)