Servoaandrijving pick and place. Vrij technisch instituut. Langestraat Zandhoven. Mentor: Jan verboven

2010-2011

Vrij technisch instituut Langestraat 199 2240 Zandhoven

Servoaandrijving pick and place

Mentor: Jan verboven

Pick and place

Matthias Dillen/Bruno Van Thournout

Pagina 1

Vrij technisch instituut Langestraat 199 2240 Zandhoven

2010/2011 T6ET

Servo-aandrijving pick and place

Mentor Jan Verboven

Pick and place


Pagina 2

Inhoudsopgave Voorwoord Inleiding 1. Algemene werking 2. Veiligheid 2.1. Risico analyse 2.2. Noodstop 2.2.1.Basisonderdelen 2.2.2.Montage 2.2.3.Wanneer gebruik je een noodstop 2.2.4.Wat doet de noodstop 2.2.5.Machinerichtlijnen 2.2.6.Veiligheidsrelais

3. Pneumatische onderdelen 3.1. Inleiding 3.2. Kenmerken van een pneumatisch systeem 3.3. Verzorgingseenheid 3.3.1.Filter 3.3.2.Drukreduceerventiel 3.3.3.Smeertoestel 3.4. Gebruikte ventielen 3.4.1.Soorten ventielen 3.4.2.Stuurventielen 3.4.3.Verschil mono- en bistabiel 3.4.4.Blokkeerventielen 3.4.5.Stroomregelventielen 3.4.6.Drukregelventielen 3.4.7.Ventieleilanden 3.5. Persluchtcilinders 3.5.1.Enkelwerkende cilinder 3.5.2.Dubbelwerkende cilinder

Pick and place


Pagina 3

3.6. Pneumatische vacuümzuiger 3.6.1.Wat is vacuüm 3.6.2.Hoe verkrijg je vacuüm 3.6.3.Keuze van zuiger 3.6.4.Zuignappen 3.6.5.Werking zuignappen

4. Servomotoren 4.1. Inleiding 4.2. Geschiedenis van servomotoren 4.3. Gebruik 4.3.1.Voordelen 4.3.2.Eigenschappen 4.4. Massatraagheidsmoment 4.5. Algemene onderdelen en samenstelling 4.5.1.Onderdelen van servomotor 4.5.1.1. Synchrone motor 4.5.1.1.1. Principewerking 4.5.1.1.2. Koppel 4.5.1.1.3. Aanloop 4.5.1.2. Geversystemen = meetopnemer 4.5.1.3. Servoversterker 4.6. De software 4.6.1. Het bedrijfssysteem 4.6.2. Technologiefuncties 4.6.3. De PLC functies

5. PLC 5.1. Korte omschrijving 5.2. Opbouw van een PLC 5.2.1.Functionele delen in een productieproces 5.3. Hoofdzakelijke delen 5.3.1.Voedingseenheid 5.3.2. Centrale verwerkingseenheid 5.3.3. In- en uitgangsmodules 5.4. Modulaire configuratie 5.5. Algemene richtlijnen 5.6. Stroomkringen 5.6.1.Verschillende stroomkringen opgebouwde sturing 5.7. Geheugengebieden 5.8. Werking en beveiliging uitgangen

Pick and place


Pagina 4

5.9. De transsistor 5.9.1. Het transistoreffect 5.9.2. De transistor als schakelaar 5.10. Aansturen posities servo’s 5.11. Binaire codes doorgeven aan servo 5.12. Binaire codes genereren en omvormen 5.12.1. Decimaal 5.12.2. Binair 5.12.3. Omvormen binair naar decimaal

6. Handleiding posities instellen 6.1. 6.2. 6.3. 6.4. 6.5. 6.6. 6.7.

Inleiding De servo’s aansluiten Communicatie tussen pc en servosturing Eindeloopsensoren De servo starten Posities instellen Signalen voor posities

7. Elektrische en pneumatische schema’s 7.1. Inleiding 7.2. Elektrische schema’s 7.3. Pneumatische schema’s

8. PLC-programma 8.1. 8.2. 8.3. 8.4.

Inleiding I/O lijst Functiediagram Ladderdiagram

9. Besluit 10. Bronvermelding 11. Bijlagen

Pick and place


Pagina 5

Voorwoord Wij zijn laatstejaarsstudenten van de afdeling elektrische installatietechnieken in het Vrij Technisch Instituut in Zandhoven. Wij heb deze gip gekozen omdat we allebei wel zeer geïnteresseerd zijn in robotica en automatisatie. Dit kwam zeer goed uit omdat dit jaar de robotarm van de pick and place moest werken, daarom raadde de heer Verboven ons deze gip aan. De pick and place is een project van enkele jaren. We gaan deze gip samen maken. Onze bundel zal hetzelfde zijn omdat we samen aan de gip werken. We willen onze mentor de heer Verboven en de heer Van Lommel bedanken voor de hulp en tips. Ook de vakleerkracht Nederlands de heer Helsen om onze gip na te lezen en onze vrienden en familie voor al de hulp en steun.

Pick and place


Pagina 6

Inleiding Deze machine komt oorspronkelijk uit de fabriek Continental waar ze gebruikt werd om kleine onderdelen vast te grijpen en dan op een palletje te zetten (pick and place). Bij deze gip gaan we er voor zorgen dat de machine pingpongballetjes zal verplaatsen in plaats van de kleine onderdelen. Aan deze gip werd al enkele jaren gewerkt. Vorig jaar werd heel de lopende band geprogrammeerd en gemaakt. Dit jaar hebben wij de opdracht gekregen om de servo’s van de robotarm te programmeren die ervoor zorgen dat de pingpongballetjes verplaatst worden. De veiligheid is zeer belangrijk voor deze machine dus kregen we ook de opdracht om een veiligheidskring op te bouwen. Volgend jaar zal er een touch panel opgezet worden door andere leerlingen. In deze bundel wordt de algemene werking van de machine uitgelegd. Je vindt hier ook informatie over de veiligheidskring, pneumatische kring, servo-sturing en PLC. Als laatste zijn er nog de elektrische en pneumatische schema’s, de programma’s van de servo-aandrijving en de programma’s van de PLC.

Pick and place


Pagina 7

1 Algemene werking Deze pick and place is dit jaar verder uitgewerkt en kan nu pingpong balletjes verplaatsen via 2 servomotoren en een vacuüm zuiger. Hoe deze machine werkt en bestuurd wordt zal nu worden uitgelegd. Om te beginnen moet je de machine opzetten door middel van de hoofdschakelaar (zie onderstaande tekening).

Nu dat dit gebeurd is zal de pick and place zichzelf in zijn beginposities zetten. Waarschuwing: als men de machine opzet moet men zorgen en zekr weten dat er geen palletjes meer inzitten. Als dat toch het geval is kan dit tot erstige schade veroorzaken en gevaarlijke situatie creëren. Als eerste zullen alle stoppers, cilinders van de heftafel, cilinders van de lift en de cilinder met de vacuümzuiger op, naar hun startposities gaan. Als ze allemaal juist staan zal de lift zich in zijn startpositie zetten. Als dan de lift in startpositie staat zullen de servo’s ook naar hun startpositie gaan.

Pick and place


Pagina 8

Als alle startposities in orde zijn, dan zal startdrukknop 1 (zie eerste onderstaande tekening) zijn signaallampje aan en uit gaan. Hiermee geeft de pick and place aan dat je een palletje vanboven er mag inzetten (zie tweede onderstaande tekening) en dan op de bovenste startdrukknop duwen waarmee de pick and place automatisch het palletje zal afhandelen.

Pick and place


Pagina 9

Als de pick and place het palletje heeft afgehandeld zal de tweede startdrukknop (zie eerste onderstaande tekening) zijn signaallampje aan en uit gaan waarmee de pick and place aangeeft dat het palletje staat te wachten om er uit gehaald te worden (zie tweede onderstaande tekening).

Pick and place


Pagina 10

Als men dan op de tweede startdrukknop duwt zal het palletje er uit komen (zie onderstaande tekening).

We hebben ook 2 noodstoppen (voor èèn er van zie onderstaande tekening)

Pick and place


Pagina 11

We hebben ook nog een “sturing uit” drukknop (zie onderstaande tekening), maar in plaats van onze 2 noodstoppen die hardwarematig (door 2 contactoren(redundantie)) en softwarematig de machine stoppen, zal de drukknop “sturing uit” de machine enkel softwarematig stoppen)

Men kan de pick and place terug in werking laten gaan nadat men op “sturing uit” heeft geduwt door: eerst de 2 startdrukknoppen tegelijk in te duwen en als men die ingedrukt houd en dan op “sturing uit” nog is duwt zal de machine terug naar zijn beginposities gaan. Zoals al is vermeld moet voor het opstarten van de pick and place alle palletjes er uit zijn.

Pick and place


Pagina 12

Veiligheid

Pick and place


Pagina 13

2.1 Risico analyse (Geschreven door Bruno Van thournout) De fabrikant (wij dus) heeft de plicht om een risico analyse uit te voeren om na te gaan welke risico’s voor de machine gelden. Een risicoanalyse bestaat uit volgende stappen: 

Het bepalen van de gebruikslimiet van de machine



Het identificeren van de risico’s



Het bepalen van de grootte van de risico’s en dat gebeurd door 2 factoren: o

o

De waarschijnlijkheid (Ws) dat letsels voorkomen, en dit kan opgedeeld worden in: 

Waarschijnlijkheid dat een gevaarlijke situatie plaats vind (Wi)



Blootstelling van mensen aan de potentiële gevaarlijke situatie (Wp)



Mogelijkheid tot afwenden (A)

De ernst van de letsels (E)



Het evalueren van de risico’s



Het analyseren van de maatregelen tot risicobeperking

Pick and place


Pagina 14

Nu gaan we de risicoanalyse uitvoeren:

Als we dit nu volgen dan komen we uit op: 1. E mate van verwonding is E2: dit is het gevolg van de servo’s die op zo een snelheid en met zo een kracht werken dat als je geraakt wordt dat het zeer ernstige verwondingen zal opleveren. 2. Wp frequentie van blootstelling aan gevaar is Wp2: het hoofd deel van de machine zijn de servo’s die praktisch heel de tijd aan het werken zijn, dus altijd een gevaar vormen. 3. A mogelijkheid tot het afwenden van het gevaar (afhankelijk van de snelheid en frequentie waarmee het gevaarbrengende deel beweegt en de afstand tot de gevaren zone) is A1: men kan de servo’s en eventueel andere bewegende delen van de pick and place afwenden omdat je ondanks de hoge snelheid van bepaalde onderdelen toch altijd eventjes de kans hebt om die af te wenden.

Pick and place


Pagina 15

Als we dit nu gebruiken en in onderstaande tabel uitlezen komen we uit op B3:

B3 houdt in dat men redundantie moet gebruiken bij de beveiliging zoals we hebben gedaan met onze noodstoprelais en 2 contactoren. Bij B3 moet er ook zelfcontrole van de functies zijn. We hebben dit gerealiseerd door hulpcontacten van de beveiligings schakelaars naar de plc te brengen. Hiermee kunnen we dus fouten detecteren en de plc zijn programma stoppen moest er een fout optreden.

Pick and place


Pagina 16

2.2 De noodstop (Geschreven door Matthias Dillen)

2.2.1 Basisonderdelen van de noodstop 1. Rode(verplicht) bedieningskop De soorten die het meeste voorkomen zijn:   

Vuistslagdrukknop: drukken - trekken voor ontgrendelen. Vuistslagdrukknop: draaien voor ontgrendeling. Vuistslagdrukknop: ontgrendelen met sleutel

De veiligste zou de noodstop zijn met sleutel: Als de noodstop wordt ingedrukt kunnen er geen onbevoegden de noodstop terug uittrekken. Dus moet eerst de verantwoordelijke van de machine komen nakijken of alles in orde is en dan met zijn sleutel de noodstop ontgrendelen. Maar omdat we niet op een fabriek zitten gebruiken we de noodstop met draaien om te ontgrendelen. Een sleutel kunnen we alleen maar verliezen.

2. Het lichaam Heeft als doel de bedieningskop en schakelcontact(en) met elkaar te verbinden en ze dan ook vast te zetten aan de gele plaat, behuizing.

3. Het schakelcontact -Is meestal een normaal gesloten contact zodat we draadbreuk kunnen detecteren. -Er mogen maximaal 3 schakelcontacten naast en op elkaar gemonteerd worden. Dit is om de bedrijfszekerheid te garanderen. -Het veiligste is om 2 NC-contacten te gebruiken. Bv.: 1 voor L1 en het 2de voor N, als dan 1 contact defect is zal het andere de kring nog onderbreken bij het ingaan van de noodstop (zie schema op volgende pagina). Een derde NO-contact kan je eventueel gebruiken voor een lampje te laten branden als de noodtop ingedrukt werd. 4. Gele(verplicht) achtergrond met de vermelding “noodstop”.

Pick and place


Pagina 17

2.2.2 Montage Dit gebeurt op een hoogte tussen 0,6 en 1,9 meter. 1. De bedieningskop wordt aangebracht in de voorziene opening van de gele plaat, behuizing. De inbouwmaten zijn gestandaardiseerd op 16 en 22 mm. 2. Nu wordt het lichaam op de achterzijde van de bedieningskop geplaatst. 3. De bedieningskop en het lichaam worden vast gezet d.m.v. enkele schroeven. 4. Nu kunnen de schakelcontacten op het lichaam gemonteerd worden.

2.2.3 Wanneer gebruik je een noodstop? Wanneer de aanwezigheid van een noodstop het risico op ernstige ongevallen sterk vermindert, dan is die verplicht en moet die altijd beschikbaar zijn en functioneren.

2.2.4 Wat doet de noodstop? Na bediening van de noodstop schakelen de normaal gesloten contacten uit waardoor de installatie ook zal uitschakelen. Nadat de noodstop ontgrendeld is mag de machine niet vanzelf starten, anders zou dit zeer gevaarlijk zijn.

2.2.5 Machinerichtlijnen noodstop  



 

De noodstopfunctie moet altijd beschikbaar zijn en functioneren in elke bedrijfstoestand. Het noodstopcommando moet een hogere prioriteit hebben dan andere commando’s. Het ontgrendelen van de noodstopschakelaar mag op zich niet resulteren in een commando voor een nieuwe start. De noodstopwerking is ofwel van categorie 0 (directe onderbreking van de voeding) of categorie 1 (gecontroleerde stop: de voeding wordt niet onderbroken om een gecontroleerde stopprocedure van de machine toe te laten, waarna het vermogen wordt afgeschakeld). Een noodstop mag je niet aansluiten als input op een PLC, tenzij het een “fail-save PLC met redundantie inputs” is. De noodstop moet goed bereikbaar zijn, tussen 0,6 en 1,9 meter.

Pick and place


Pagina 18

2.2.6 Veiligheidsrelais Doel: Zorgt voor een bedrijfszekere werking van de veiligheidskring door toepassing van redundantie, zelfbewaking en het in ruststand houden (fail-safe) van de installatie bij het verschijnen van een defect. We zullen gebruik maken van de veiligheidsrelais “XPSAC5121” van Telemecanique. Werking: Als je 1 van de 2 noodstoppen indrukt zullen de contacten K1 en K2 uitschakelen. De noodstoprelais maakt gebruik van redundantie d.w.z. dat als er 1 contact blijft hangen/defect is dat het contact erachter de kring nog zal onderbreken. De noodstoprelais die wij gebruiken heeft 6 contacten en kan dus maximum 3 draden onderbreken (2 contacten/draad). Er zijn dus ook 3 uitgangen waar je hulpcontactoren kan aanhangen om grote vermogens te onderbreken. Door gebruik te maken van 2 of 3 contactoren heb je nog eens redundantie maar dan met de contactoren.

Pick and place


Pagina 19

Pneumatica

Pick and place


Pagina 20

3 Pneumatische onderdelen (Geschreven door Matthias Dillen)

3.1 Inleiding In de machine zitten vele pneumatische onderdelen die ervoor zorgen dat de machine kan geautomatiseerd worden.

3.2 Kenmerken van een pneumatisch systeem      

Lucht kan je samen drukken Lage werkdrukken Snelheden van 20m/s tot 30m/s Snelheid van zuigers is beperkt tot 1m/s Geen terugloopleidingen nodig Snelheidsregeling is niet nauwkeurig bij veranderlijke belasting

3.3 Verzorgingseenheid of FRL-eenheid Is een combinatie van de filter, reduceerventiel en smeertoestel. FRL: F=Filter R=Regulator L=Lubricator Door dit onderdeel te gebruiken zal je de levensduur aanzienlijk verlengen voor alle onderdelen in de installatie.

Pick and place


Pagina 21

3.3.1 De filter Bestaat uit 6 basisdelen: 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Huis met aansluitpoorten Opvangreservoir Geleidingsketel Filterelement Keerschot Aftap van condensaat

Werking: In elke filter probeert men de grote onzuiverheden en het condensaat af te scheiden en daarna wordt de perslucht door 1 of meerdere zeven geleid. Als de perslucht door de ingang van de filter gaat dan zal de perslucht, door de vorm van de filter, een roterende beweging maken en de grote onreinheden zullen tegen de rand worden geslingerd. Deze komen dan in het reservoir onderaan de filter. Boven het reservoir is een scheidingsplaat aangebracht zodat de lucht niet in aanraking komt met het water in het reservoir anders zou de perslucht het water meevoeren. Vervolgens gaat de perslucht door een filterelement van sinterbrons. Dit element heeft een doorlaat van 20µm zodat de kleine stofdeeltjes worden tegengehouden. De perslucht kan er gemakkelijk door en zal weinig weerstand ondervinden.

Pick and place


Pagina 22

3.3.2 Het drukreduceerventiel Om de druk van de persketel te verlagen tot een werkdruk kunnen we het drukreduceerventiel gebruiken om de gewenste waarde te bekomen. Het drukreduceerventiel kan je best op laagste waarde instellen waarmee de pneumatische onderdelen mee werken. Een hogere druk gebruiken is mogelijk maar dit is nutteloos en kost meer geld. Werking: Als de secundaire druk groter is dan de primaire druk dan zal het membraam naar beneden gedrukt worden, hierdoor wordt de primaire kant afgesloten. Omdat het membraam op de stoter met klepschotel is bevestigd zal deze extra naar beneden gedrukt worden omdat de dempingsveer zich gaat ontspannen. Hierdoor wordt de opening van de primaire druk kleiner met als gevolg een grotere drukval op de primaire kant. Als de druk veel te hoog wordt aan de primaire kant dan wordt het membraam ook zeer hard ingedrukt. Dit heeft als gevolg dat de boring in de veerschotel vrijkomt, de overtollige lucht zal dan via de ontluchting naar buiten gaan. Als de primaire druk groter is dan de secundaire druk dan zal de regelveer ontspannen, hierdoor zal het membraam, de stoter en klepschotel stijgen. Door de stijging zal de opening groter worden en de drukval kleiner. De dempingsveer zorgt ervoor dat de klep dezelfde beweging van het membraam volgt en dat er geen trillingen optreden.

Pick and place


Pagina 23

3.3.3 Het smeertoestel Dit wordt ook een nevelsmeerapparaat genoemd omdat de smeerolie onder nevelvorm met de perslucht wordt meegenomen naar de ventielen en de cilinder. Hierdoor worden de onderdelen gesmeerd. De werking steunt op de wet van Bernoulli. Wanneer een vloeistof of gas door een horizontale leiding stroomt, vermindert de statische druk naarmate de snelheid toeneemt.. Je hebt 2 soorten: 1. Normale nevelsmeerapparaat: Dit verwekt een grove nevel. De snelheidstoename wordt verkregen door een vernauwing in de leiding. Door een boring drukt de perslucht op de olie. Hierdoor wordt de olie uit het reservoir omhoog geduwd naar de druppelkamer via de afstelnaald. De druppelkamer staat in verbinding met de venturi waarin de olie fijn wordt verstoven en met de lucht wordt meegevoerd.

2. Het micronevelsmeerapparaat: Dit verwekt een zeer fijne nevel. De lucht verandert snel van richting waardoor de grotere druppels in het reservoir terugvallen en dus alleen de kleinere druppels naar de appraten worden gevoerd.

Pick and place


Pagina 24

3.4 Ventielen Ventielen zijn pneumatische schakelelementen die gebruikt worden om de pneumatische kring te sturen. Je kan ze vergelijken met een schakelaar in een elektrische kring. Ventielen kunnen niet alleen schakelen maar ook bv. de snelheid regelen van de perslucht.

3.4.1 Gebruikte ventielen Stuurventielen:  

5/2 ventielen: 5 aansluitpoorten en 2 standen 5/3 ventielen: 5 aansluitpoorten en 3 standen

Blokkeerventielen: 

Terugslagventiel

Stroomregelventielen  

Smoorventiel Snelheidsregelventiel

Drukregelventielen 

Drukreduceerventiel

Pick and place


Pagina 25

3.4.2 Stuurventielen Stuurventielen zorgen ervoor dat de perslucht een bepaalde weg volgt. Om ze te sturen gebruiken ze een schuif die verschillende poorten met elkaar verbind. Onderdelen    

Het huis De schuif Afdichtingen tussen het huis en de schuif Bedieningsorganen

Wordt gekenmerkt door    

Het aantal aansluitpoorten Het aantal schakelposities of standen De bediening De doorlaatcapaciteit

Ze worden aangeduid door 2 cijfers: het eerste bepaalt het aantal poorten, het tweede cijfer duid het aantal standen aan. Bv. een 3/2 ventiel: 3 poorten en 2 standen.

3.4.3 Verschil tussen monostabiele ventielen en bistabiele ventielen Een monostabiel ventiel moet altijd bedient blijven, als hij niet meer bedient wordt gaat hij terug naar zijn ruststand. Een bistabiel ventiel blijft na bediening in de stand staan zoals hij tijdens de bediening stond.

3.4.4 Blokkeerventielen 

Terugslagventiel: Een terugslagventiel laat de lucht vrij door in 1 richting en spert ze in de andere richting.

Pick and place


Pagina 26



Snelontluchtingsventiel: Maakt het mogelijk om een cilinder veel sneller te ontluchten omdat dit ventiel vlak bij de cilinder staat moet de lucht een veel kleinere aftand afleggen. Het is aangeraden om geluidsdempers te gebruiken omdat dit veel lawaai maakt.

Pick and place


Pagina 27

3.4.5 Stroomregelventielen 

Smoorventiel: Dit kan je vergelijken met een regelbare weerstand bij een elektrische kring. Je kan regelen hoe snel de perslucht door het ventiel gaat.



Snelheidsregelventiel: Is een combinatie van een smoorventiel en een terugslagventiel die parallel staan. In de ene richting kan je de snelheid instellen en in de andere richting kan de perslucht langs het terugslagventiel op normale snelheid doorgaan.

3.4.6 Drukregelventielen  

Drukreduceerventiel: Zie blz. 3. Veiligheidsventiel: Wordt gebruikt om de druk in de stroomloop te beperken. Bestaat uit de volgende onderdelen:

1. 2. 3. 4. 5.

Instelschroef Huis Drukveer Klepzitting Klepschotel

De werking: Als de druk groter wordt dan de ingestelde druk, dan zal de klepschotel van de klepzitting gelicht worden en wordt de lucht afgeblazen in de atmosfeer. Als de druk kleiner wordt, dan wordt de klepschotel op de klepzitting gedrukt door de drukveer. Met de instelschroef kan je de gewenste druk instellen.

Pick and place


Pagina 28

3.4.7 Ventieleilanden en ventielbatterijen Als je een aantal ventielen naast elkaar wil monteren dan kan je gebruik maken van ventielbatterijen. Dit wordt gebruikt om de kostprijs te verminderen omdat er een centrale persluchttoevoer wordt voorzien. Een ventieleiland kan je hiermee vergelijken maar dit heeft dan andere commandokabels zodat we de ventielen kunnen aansturen met een PLC. Onze machine maakt gebruik van de ventieleilanden. Deze worden elektropneumatisch bediend.

3.5 Persluchtcilinders Dit zijn pneumatische toestellen die de energie van de binnenkomende perslucht omvormt naar een rechtlijnige mechanische beweging.

3.5.1 Enkelwerkende cilinder Deze heeft 1 aansluiting waar je perslucht kan opzetten en 1 uitgang voor de ontluchting. Binnenin is er nog een terugslagveer? Werking: Als er perslucht op de ingang wordt gezet dan zal de cilinder uitgaan. Als de perslucht wegvalt dan zorgt de veer ervoor dan de cilinder automatisch terug ingaat.

3.5.2 Dubbelwerkende cilinder Deze heeft 2 ingangen voor perslucht maar als er op 1 perslucht staat dan zal de 2de dienen om te ontluchten. Dit gaat ook omgekeerd dus als de perslucht wegvalt dan zal er eerst aan de andere kant perslucht moeten zijn om de cilinder terug in te laten gaan. Deze gebruiken we in onze machine.

Pick and place


Pagina 29

3.6 Pneumatische vacuümzuiger 3.6.1 Wat is vacuüm?

Je hebt 2 betekenissen: 1. In de natuurkunde betekent het een materievrije ruimte. 2. Bij de techniek (bij ons dus) noemen we het een ruimte met lagere druk dan de druk van de buitenlucht. Je kan ook het woord onderdruk gebruiken. Dit wil dus zeggen als de druk lager is dan 1,013 bar ( de atmosferische druk )dan kan je spreken van onderdruk of vacuüm.

3.6.2 Hoe verkrijg je vacuüm? Je verkrijgt vacuüm als je binnen een volume de druk verlaagt zodat de atmosferische druk een mogelijke energiebron wordt. Je kan dit op verschillende manieren realiseren: 1. Met een vacuümpomp: Je kan deze vergelijken met de werking van een compressor. Aan de kant waar je normaal perslucht verkrijgt wordt de lucht weggeblazen. De kant waar je normaal de lucht aanzuigt wordt dan de vacuümzuiger, hier sluit je dan bijvoorbeeld een darm aan die ergens vacuüm moet maken. Je kan het nog eenvoudiger vergelijken met een stofzuiger. Langs de darm,buis zuig je de lucht aan en langs de achterkant van de stofzuiger blaas je de lucht weg die werd aangezogen. Deze pompen worden meestaal gebruikt om een zeer grote zuigkracht op te wekken. Dit gaan we dus niet gebruiken om pingpongballetjes op te zuigen.

Pick and place


Pagina 30

2. Met een vacuümgenerator: De werking is gebaseerd op het principe van venturi: Als perslucht door een vernauwing stroomt dan zal er een onderdruk ontstaan vlak achter die vernauwing. Als achter die vernauwing een leiding wordt aangesloten kan die leiding een kleine zuigkracht hebben. Dit kan dan gecombineerd worden met bijvoorbeeld een zuignap om kleine onderdelen vast te grijpen met vacuüm. Dit kan bij vele machines goedkoper uitkomen dan een vacuümpomp te gebruiken. Dit zullen we bij onze machine gebruiken om de pingpongballetjes vast te grijpen. Vacuüm

Persluchtingang

Persluchtuitgang

Voordelen vacuümgenerator:    

Je kan een hoog vacuümbereik verkrijgen bij een lage volumestroom. Weinig onderhoud nodig. Kostprijs ligt veel lager dan vacuümpompen. Compact en weegt niet veel.

3.6.3 Keuze van zuiger

We zullen gebruik maken van type “M/58112/09” van Norgren aangezien we die in het school hadden liggen.   

Deze kan een onderdruk leveren van -870 mbar. Er kan op de perslucht ingang maximum 8 bar gezet worden. Voor een optimale werking is 5 bar aangeraden. Werkt bij temperaturen van minimum -20°C en maximum 150°C

Pick and place


Pagina 31

3.6.4 Zuignappen Vacuüm wordt meestal gebruikt bij het heffen en verplaatsen van voorwerpen. Om dit te kunnen doen heb je natuurlijk iets nodig dat zich goed kan vastzetten. Dus gebruiken we een zuignap. Het voorwerp dat je wil vastgrijpen met de zuignap (en natuurlijk vacuüm) moet aan enkele voorwaarden voldoen:  

De beste grijpkracht krijg je bij een vlakke oppervlakte, licht bollend gaat nog zolang er geen lucht onder de zuignap kan. Het oppervlak mag niet te ruw of luchtdoorlatend zijn.

Een pingpongballetje voldoet aan deze eisen dus kunnen we een zuignap gebruiken.

3.6.5 Hoe werkt een zuignap? Door de lucht weg te halen onder de zuignap zal er een drukverschil ontstaan ten opzichte van de druk rond de zuignap. Hierdoor drukt de omgevingsdruk het pingpongballetje tegen de zuignap aan en blijft het vast zitten tot dat de perslucht wordt uitgezet.

Pick and place


Pagina 32

Servo-motor

Pick and place


Pagina 33

4 Servomotor

(Geschreven door Bruno Van Thournout)

4.1 Inleiding De stijgende vraag naar automatisatie, waarbij beweging uitgebreider en ingewikkelder worden. Daarom hebben we nood aan sterke ontwikkeling van servomotoren. Een servomotor (afgekort servo) is een motor om automatisch een mechanisch systeem te regelen, zonder directe mechanische verbinding. Er zijn 3 basis types: AC servomotoren DC servomotoren AC borstelloze servomotoren

4.2 De geschiedenis van de servomotoren Vroeger waren motoren redelijk duur, dus rustte men de machines uit met 1 krachtbron. Deze zette een aantal assen en transmissies in beweging. Dan begon de vooruitgang of evolutie bij wijze van spreken van motoren. Vooral bij de grootste servomotoren gaat de vooruitgang het snelste. De eerste grote stap werd gezet toen men het onderscheid begon te maken tussen hoofd- en nevenaandrijving. De eerste servomotoren werden al direct opgemerkt door hun bijzonder voordelige en goede eigenschappen. Na een tijd door de vooruitgang kregen de servomotoren ook uitgebreidere functies waardoor men ze nog sneller ging ontwikkelen. De ontwikkeling gebeurde snel en doelgericht met als gevolg meer kan doen dan gewone regelopdrachten. Servo-aandrijvingen houden zich vooral bezig met het positioneren in machines en met de beweging van robotten. Tegenwoordig worden ze ook veel gebruikt voor het aandrijven van drukpersen, transportsystemen, snijmachines, ... waarbij precies positioneren en gelijktijdig werken van assen en of systemen vereist is. Hierbij vormen de meetomvormer, de motor met overbrenger en het mechanische overbrengingselement een aanvullend systeem.

Pick and place


Pagina 34

4.3 Waarom een servomotor gebruiken Ze zijn ideaal voor een betere, nauwkeurige en snellere productie. Men kan hierdoor de kwaliteit van een product enorm verhogen zonder de productie tijd te vertragen.

4.3.1 Voordelen   

goede prestatie langere levensduur door voorkomen van hoge stroomstoten en overbelasting hoge thermische belastbaarheid door aangepaste koeling en goede warmte geleiding

4.3.2 Eigenschappen   

hoog toerental nauwkeurigheid door regelbare voedingsspanning en door het gebruik van een synchrone motor kleine aanlooptijd kleine massatraagheidsmoment, waardoor er een snellere aanloop is

4.4 Aan moderne servomotoren stelt men volgende eisen     

toerental van 0,01 tot 10 000 toeren per minuut groot aanloopkoppel tot 500 Nm (bij ons 2,7 Nm) hoge belastbaarheid door mechanische weerstand en constante werking precisie en herhaalbaarheid hoge ip-beschermingsgraad (bij ons ip 65: 6= stofvrij en 5= sproeidicht)

De eisen die men dus stelt aan de dynamiek, dus het gedrag in de tijd van de aandrijving komen voort uit de steeds sneller wordende processen. De precisie is van groot belang omdat anders de paletiseermachine niet naar behoren kan werken.

Pick and place


Pagina 35

4.5 Algemene onderdelen en samenstellingen Men kan bij de servomotor 3 grote onderdelen onderscheiden:   

de servomotor zelf de meetopnemer een elektronisch stuurgedeelte

Het toerental en de positie van de motoras worden door het geversysteem waargenomen en aan de sturing doorgegeven. Deze bestaat uit een meetomvormer, die op zijn beurt de geleverde gegevens van de meetopnemer naar een positieregelaar en een snelheidsregelaar overbrengt. Een frequentie zet deze gegevens om naar de motor zelf. Als aandrijving komen er verschillende types motoren in aanmerking:    

synchrone motoren met permanente magneet borstelloze gelijkstroom motoren gelijkstroom motoren met permanente magneet stappenmotor

Het grootste kenmerk van de servo-aandrijving is de feedback van de rotorpositie door middel van de meetopnemer op de motoras. Men onderscheidt verschillende meetopnemers:       

Pick and place

enkelvoudige of meervoudige toerentelling resolver met enkelvoudige of meervoudige toerentelling met feedback van gegevensopslag resolver met enkelvoudige of meervoudige toerentelling zonder feedback van gegevensopslag incrementele meting van sinussignalen absolute meting van EnDat interface encoder met 1V signalen encoder met blokvormige signalen van 5V


Pagina 36

4.7 Synchrone motor als servomotor 4.7.1 Synchrone motor Wat betreft motoren zelf, kan men vaststellen dat vooral de synchrone en asynchrone motoren veel worden gebruikt en de gelijkstroommotoren en de stappenmotoren vooral bij specifieke toepassingen gebruikt.

Pick and place


Pagina 37

Wij gebruiken de permanent bekrachtigde synchrone AC-servomotor, die roterend en lineair is. De synchrone motor is omwille van zijn typische eigenschappen één van de belangrijkste elektrische machines. De naam is ontleend aan het belangrijkste kenmerk van de motor: aangesloten op een net met onveranderlijke frequentie kan het slechts werken met één vaste rotatie frequentie, namelijk: de synchrone rotatiefrequentie. Constructief is de synchrone motor gelijk met de synchrone generator maar zijn toepassingsgebied is niet zo algemeen. Driefasige synchrone motoren komen voor bij grote vermogens bv.: het aandrijven van pompen. De enorm grote vermogens zoals die voorkomen bij synchrone generatoren zijn onbestaand voor de uitvoering van synchrone motoren.

4.7.2 principewerking

Willen we de motor aanlopen door hem aan te sluiten op een driefasenet, dan stellen we vast dat in de getekende stand (zie bovenstaand figuur) de motor de neiging heeft om aan te lopen in de zin van a. De statornoordpool stoot de rotornoordpool af en trekt de rotorzuidpool aan. Een halve periode later echter zijn de statorpolen omgepoold en heeft de rotor de neiging om aan te lopen in de zin van a'. De rototatiefrequentie van het statordraaiveld en de massatraagheid van de rotor zijn er de oorzaak van dat de rotor blijft stilstaan en dat de motor niet aanloopt. Een eerste eigenschap is dan ook dat het niet vanzelf aanloopt. Geven we echter aan de rotor vooraf een rotoatiefrequentie gelijk aan de rotatiefrequentie van het statordraaiveld en in dezelfde zin, dan blijven de statorpolen en de rotorpolen aantrekken. De rotor draait met dezelfde frequentie als het statordraaiveld. We zeggen dus dat de rotor synchroon draait met het statordraaiveld. De frequentie wordt bepaald door de formule: f = n . p Bij constante netfrequentie zal dus ook de rotatiefrequentie van de motor constant zijn.

Pick and place


Pagina 38

Bij een onbelaste synchrone motor valt de aslijn van de statorpolen principieel samen met de aslijn van de rotorpolen. Naarmate de belasting toeneemt, zullen de aslijnen van de rotor polen meer en meer verschuiven tegenover de aslijn van de statorpolen. Dit kan natuurlijk niet onbeperkt. Bij overbelasting haakt de rotor af en is de synchrone werking verstoord. We zeggen dat de motor “uit pas” raakt. Dit “uit pas” geraken heeft statorstroomstoten tot gevolg. Dit moet uiteraard vermeden worden. De synchroon motor mag dus niet overbelast worden.

Uit de principewerking leiden we dus verder af: 

dat de rotor hetzelfde aantal polen moet bezitten als het statordraaiveld



dat tegenover elke statornoordpool in werking een rotorzuidpool staat

Pick and place


Pagina 39

4.7.3 Het koppel Praktisch gesteld valt bij de nullast werking de aslijn van de statorpolen bijna met de aslijn van de rotorpolen. Naarmate de motor belast wordt, blijven de rotorpolen achter op de polen van het statordraaiveld. Hoe groter de belasting, hoe groter ook de naijlingshoek α van de rotorpolen.

Bij verwaarlozing van de weerstand van de statorwikkeling, zal het koppel dat door de motor is ontwikkeld sinusvormig verlopen overeenkomstig met de naijlingshoek α.

Het maximumkoppel Tmax wordt bereikt bij α = 90°. Bij een hogere belasting haken de rotorpolen af, vermits geen enkele hoekwaarde toelaat een koppel te ontwikkelen dat vereist is voor deze hogere belasting. De waarde van het maximumkoppel berekent men met de formule:

Xs: synchrone reactantie van de motor (Xs = Xst + Xr) Uit deze formule blijkt dat men om een zo groot mogelijk koppel te ontwikkelen, de machine moet overbekrachtigen. Men kan ook (eventueel tegelijkertijd) de luchtspleet vergroten om de ankerreactie (Xa) te verminderen. Wordt om één of andere reden het koppel van de motor plotseling veranderd, dan moet en overeenstemmende verandering van de hoek α plaatsvinden. Door de massatraagheid (al eerder besproken) van de machine kan dit niet plotseling gebeuren waardoor er slingeringen optreden.

Pick and place


Pagina 40

4.7.4 Aanlopen Een synchrone motor loopt niet vanzelf aan. Om het aanhaken mogelijk te maken moet de rotor op één of andere manier op snelheid gebracht worden. Om dit te verkrijgen gebruiken we de volgende hulpmiddelen:   

Pick and place

aanloop met hulpmotor (gelijkstroommotor of asynchrone motor) aanloop als asynchrone motor aanloop via een voedingsnet met regelbare frequentie


Pagina 41

4.8 Meetopnemers 4.8.1 Geversysteem = meetopnemer Aan de hand van een geversysteem zal een motor kunnen bepalen onder welke hoek hij staat en met welk toerental de motor op het moment ronddraait. Ook kan men hierdoor een vooraf bepaalde afstand gaan afleggen en kan men de motor terug laten gaan naar een beginpositie. Men kan deze geversystemen op alle soorten servomotoren. Ze worden meestal op het einde van de motor geplaatst en worden mee bevestigd aan de as van de rotor. Geversystemen worden ook wel meetopnemers genoemd. Verschillende soorten:       

Pick and place

Resolver AC-tachogenerator DC-tachogenerator Incrementele encoders met sin/cos-kanalen Absolute gever Incrementele gever Absolute encoder Hiperface


Pagina 42

4.8.2 Resolver Dit type van meetopnemer zit in de 2 servomotoren van onze gip. Voor die reden bespreek ik enkel dit geversysteem/meetopnemer. Dit soort systeem wordt meer gebruikt dan de tachogeneratoren omdat men hier niet alleen de snelheid, maar ook de exacte hoekpositie ( ) van de stappenmotor kan bepalen. Op de rotor is een spoel geplaatst die via een opgewekt magnetisch veld een spanning zal opwekken in de 2 statorwikkelingen van de resolver zelf. Door de 2 opgewekte spanningen met elkaar te vergelijken kun je bepalen onder welke hoek de rotor staat en door het aantal pulsen te tellen kan men het toerental vinden. De resolver bestaat dus uit 2 functiemodules:  

De transformator: stator (1) (U1 en U2) De draaitransformator: rotor (2) (Ur)

Pick and place


Pagina 43

4.9

Servoversterker

De servoversterker regelt het toerental en de koppel van de servomotor. Ook zal de servoversterker de berekeningen uitvoeren voor de afstand die de rotor nog moet afleggen en onder welke hoek de rotor moet komen te staan. Dit doet hij aan de hand van de gegevens van 1 van de gebruikte geversystemen (bij ons de “Resolver”). Servoversterkers kunnen analoog of digitaal worden uitgevoerd maar dit gebeurt meestal digitaal omdat de digitale systemen een aantal voordelen hebben tegenover de analoge:         

Verouderingsbestendig Vrij van drift Eenvoudige communicatie Rekenkundige acties eenvoudig en snel uitvoerbaar Regelorgaan (bus)interface I/O Technologiefuncties Koppelregeling

4.10 De software van de servosturing De software zorgt voor de algemene sturing en controle van de servomotor zelf. De gegevens die door de resolver worden voorzien worden hierdoor ook verwerkt. Door deze software te verbinden met een programmeertoestel (= computer) kan men parameters instellen ( bv.: snelheid, afstand, hoekpositie, …) en programma’s maken die dan worden uitgevoerd door de servomotor.

Pick and place


Pagina 44

5 PLC

(Geschreven door Bruno Van Thournout) Een PLC vindt vooral zijn toepassing in de industrie. In de industrie zijn er veel machines die een reeks van handelingen moeten verrichten en dit volledig autonoom en volgens een bepaalde volgorde. Dit wil zeggen dat de juiste bewegingen op het juiste moment moeten worden aangestuurd. Daarvoor gebruiken we de PLC.

5.1 Korte omschrijving De PLC is een elektronisch apparaat dat in staat is om machines te automatiseren. PLC staat voor: Programmeble Logic Controller of in het Nederlands: Programmeerbare Logische Sturing Via een programma dat je zelf moet “schrijven” kan je de ingangssignalen tot de gewenste uitgangssignalen gaan programmeren, vandaar “Programmable”. In het programma kan je door middel van logische functie de ingangssignalen verwerken naar de gewenste uitgangssignalen, vandaar “Logic”. Het eigenlijke doel van de PLC is het aansturen van machines of processen, vandaar “Controller”.

5.2 Opbouw 5.2.1 Functionele delen ineen productieproces   

het ingangsdeel het verwerkingsdeel het uitgangsdeel

Pick and place


Pagina 45







Het ingangsdeel omvat het gedeelte van de binnenkomende signalen (ingangen of inputs). Deze signalen kunnen starten stopsignalen zijn: door de mens zelf bediend of automatisch binnenkomende signalen, afkomstig van sensoren (bv.: drukknop, optische sensor, …). Het verwerkingsdeel (centrale verwerkingseenheid of cpu) verwerkt deze binnengekomen signalen volgens een bepaald programma, logisch per instructie. Dat betekent dat het verwerkingsdeel over een microprocessor beschikt die de verschillende instructies van het programma cyclisch verwerkt. Het resultaat van deze verwerking worst naar het uitgangsdeel gestuurd. Het uitgangsdeel omvat het gedeelte van de buitengaande signalen (uitgangen of outputs). Deze signalen kunnen al dan niet uitwendige componenten activeren (bv.: signaallampje, contactor of relais, …).

5.3 Hoofdzakelijke delen   

Een voedingseenheid Een centrale verwerkingseenheid of cpu Een aantal in- en uitgangsmodules of periferiebouwgroepen

5.3.1 Voedingseenheid De voedingseenheid is noodzakelijk wanneer op de cpu geen 24V DC spanning ter beschikking is. De voeding wordt enerzijds gebruikt voor het voeden van de cpu en anderzijds om de signaalgevers aan de ingangen van de PLC aan te sluiten.

5.3.2 Centrale verwerkingseenheid De centrale verwerkingseenheid of cpu is het brein van de plc. Het bewerkt het sturingsprogramma. Bij spanningsuitval verzekert een buffer- of back-up batterij de geheugeninhoud. Het sturingsprogramma kan ook in een externe geheugenmodule geplaatst worden.

5.3.3 In- en uitgangsmodules Het aantal in- en uitgangmodules of periferiebouwgroepen verwerken de informatie tussen de signaalgevers en de cpu. Onder periferiebouwgroepen verstaan we vooral de digitale en analoge ingangs- en uitgangsbouwgroepen, maar dat kunnen ook tijdsbouwgroepen, tellerbouwgroepen, … zijn.

Pick and place


Pagina 46

5.4 Werking en beveiliging van de uitgangen van een PLC Bij een PLC wordt het uitgangssignaal gegenereerd door transistors. Als deze uitgang wordt aangesloten op bv een spoeltje (= inductieve belasting) van een contactor (zoals in onze GIP) dan moet er een blus element (bv.: vrijloopdiode) over dit spoeltje te komen staan. Als dit niet wordt gedaan dan zal bij het uitschakelen van het spoeltje de gegenereerde inductiestroom de uitgang van de PLC beschadigen. Als er nu zoals vooraf vermeld een bluselement over het spoeltje komt te staan zal dit de inductiestroom van het spoeltje opvangen en zal de uitgang van de PLC niet beschadigd worden.

Pick and place


Pagina 47

5.5 De transistor

De transistor is eigenlijk een combinatie van 2 halfgeleider dioden. Het bestaat dus daarom uit 3 opeenvolgende lagen halfgeleider materiaal. Bevindt het blokje P-materiaal zich tussen 2 blokjes N-halfgeleidermateriaal, dan spreekt men van een NPN-transistor. Wordt een blokje N-halfgeleidermateriaal omringd door 2 blokjes P-materiaal, dan spreekt men van een PNP-transistor. Bij een transistor zowel PNP als NPN zijn er 3 aansluitpunten: emitter (E) basis (B) en collector (C). Een kleine stroom (= stuurstroom) die in de basis loopt, stuurt een veel grotere collectorstroom.

Pick and place


Pagina 48

5.5.1 Het transistoreffect

Het transistoreffect (zowel voor PNP als NPN) veroorzaakt volgende regels:   

Collector moet positiever zijn als de emitter De B-E-overgang en de B-C-overgang gedragen zich als dioden, onder normale omstandigheden is de B-E-diode in geleiding en de B-C-diode in sper Elke transistor heeft maximale waarden voor IC, IB en UCE, worden deze maximumwaarden overschreden, dan wordt de transistor blijvend beschadigd

Pick and place


Pagina 49

5.5.2 De transistor als schakelaar

In de PLC wordt de transistor als schakelaar gebruikt. Deze werkt al een contact en kan bij wijze van spreken open of dicht zijn. Dit wil zeggen in een PLC dat het een 1 (=24V) en een 0 (=0V) kan genereren en uitsturen als uitgangsignaal.

Met een transistor als schakelaar moeten we met de volgende zaken rekening houden:  



Gebruik een zodanige weerstand zodat er basisstroom in overvloed is Wanneer de belasting om een onbekende reden negatiever wordt dan de massa (bv wanneer die vanuit een wisselspanning wordt gevoed), dan moet er een diode in serie met de collector worden geplaatst om te voorkomen dat de C-B-overgang gaat geleiden tijdens het negatieve deel van een periode.$ Bij een inductieve belasting moeten we de transistor beschermen door middel van een blus elementje (bv.: vrijloopdiode) over de inductieve belasting te plaatsen (zie onderstaande figuur)

Pick and place


Pagina 50

5.6 Aansturen posities servo’s

In de servosturing hebben we een parallelkaart ingestoken die heeft als voordeel dat de servoposities gemakkelijker zijn aan te sturen door middel van binaire codes. Dit gebeurt door een 25 pins aansluiting (zie tek.) waarmee alle functies te bedienen zijn.

Pick and place


Pagina 51



Jog mode: hiermee kan je de motor op gewenste snelheid en koppel positief of negatief laten draaien handmatig door middel van op die inputs een 1 signaal te geven. De bedoeling hiervan is om de motor in bepaalde posities te zetten tijdens het programmeren van de gewenste posities (zie handleiding).



Input signal: hier kunnen we een binair signaal (bv.: 0010) laten binnenkomen. Als je dan op de start input een 1 signaal zet zal de motor naar de gevraagde positie gaan.



Status message: deze geeft een binaire code als outputsignaal om aan te geven dat de servo motor de gevraagde handeling heeft gedaan.

5.7 Hoe binaire codes doorgeven aan de servo

Op de parallelkaart staat een 25 pins aansluiting. Op deze sluiten we een kabel aan met een 25 pins stekker die naar een 25 pins interface gaat. Hierop hebben we kabels aangesloten die naar de ingangen (output van de servosturing) en de uitgangen (input van de servosturing) gaan.

Binnen in de PLC is er een programma geschreven dat binaire codes kan genereren (dit wordt verder besproken in het onderdeel van de programma bespreking van de PLC).

Pick and place


Pagina 52

5.8 Binaire codes genereren en omvormen In PLC toepassingen werkt men met een binair signaal. Dit wil zeggen dat het signaal slechts 2 (bi) toestanden kent: 0 en dat is uit en 1 en dat is aan. Het digitaal signaal verloopt dus discontinu, dit wil zeggen dat het maar een beperkt aantal gescheiden niveaus bezit (in dit geval slechts 2 (0 en 1) want het is digitaal). Digitale signalen zijn beperkt te reproduceren. Computer en of PLC programma’s worden binair opgeslagen. Hierdoor kunnen ze onbeperkt gekopieerd worden zonder kwaliteitsverlies. In ons programma hebben we maar een beperkt aantal posities van de servo nodig dus ook maar een beperkt aantal binaire codes. We maken hiervoor gebruik van 4 bits.

  

We spreken van een bit als er maar 1 binair cijfer is (0 of 1). We spreken van een byte als er een combinatie van 8 bits is. We spreken van een word als er 16 bits of 2 bytes aanwezig zijn.

5.8.1 Decimaal Het decimaal stelsel is een 10-delig stelsel waarbij dus 10 symbolen worden gebruikt (0-9), dit aantal noemt men het grondtal van het stelsel. Een decimaal getal wordt gevormd door een aantal symbolen(cijfers) achter elkaar te plaatsen. Deze cijfercombinatie is niet willekeurig gekozen. Elke plaats stelt een andere waarde voor. Bv.: decimaal getal 159 1= honderdtal

5= tiental

9= eenheden

5.8.2 Binair (Bi= 2) In het binair stelsel is het grondtal 2, dit wil zeggen dat een binair cijfer slechts 2 verschillende waarden kan aannemen, namelijk: 0 en 1. In de digitale techniek worden deze cijfers voorgesteld door sterk van elkaar te onderscheiden spanningsniveaus bv.: 0=0V 1=5V. Bij PLC toepassingen wordt bij logisch 1 meestal 24 V gebruikt en bij logisch 0 normaal 0 V. Het voordeel van dit systeem is dat er nooit onzekerheid bestaat over de toestand van het signaal. Wanneer de spanning bv 20 V is zal het signaal nog altijd als logisch 1 herkend worden. Het meest rechtse cijfer van een binair getal is de minst belangrijke bit, deze bit wordt aangeduid met de afkorting LSB (Least Significant Bit). Het vertegenwoordigt de laagste waarde (0 of 1). Het meest linkse cijfer van een binair getal is de belangrijkste bit, deze bit wordt ook aangeduid met de afkorting MSB (Most Significant Bit). Het vertegenwoordigt de hoogste waarde, deze waarde is uiteraard afhankelijk van het aantal bits.

Pick and place


Pagina 53

5.9.3 Omvormen binair naar decimaal Bv.: 0111 0+4+2+1= 7

Pick and place

(binair) (decimaal)


Pagina 54

Handleiding posities instellen

Pick and place


Pagina 55

6 Handleiding posities instellen (geschreven door Matthias Dillen) 6.1 Inleiding In deze handleiding vind je een korte en eenvoudige beschrijving om de servo’s aan te sluiten, servo’s te starten, posities instellen, parameters instellen.

6.2 De servo’s aansluiten De voeding van 400V wordt aangesloten op de aansluitschroeven onderaan de servosturing.

De voeding van de sturing (24V) wordt aangesloten op de klemmenstrook X1 van de sturing (klem 1 + en 2 -). Om af te takken naar de 2de sturing kan je gebruik maken van klem 5 + en 6-.

Pick and place


Pagina 56

6.3 Communicatie tussen pc en servosturing Hiervoor heb je een d-sub kabel met aan de ene kant 9 pin vrouwelijk en aan de andere kant 15 pin mannelijk. Deze kabel wordt aangesloten volgens dit schema:

Nu kan je de computer en servosturing met elkaar verbinden. Als je nu de software start en je drukt op scan drives dan zal de software normaal gezien de servosturing moeten vinden.

6.4 Eindeloopsensors Dit is zeer belangrijk voor de veiligheid van de machine, als je deze niet aansluit en je stelt een positie fout in dan kan het zijn dat de robotarm gewoon uit de machine vliegt. Deze sensoren worden aangesloten op klemmenstrook x3 klem 2 en 3. Op klem 9 wordt de 0V aangesloten anders gaat het niet werken. Op klem 1 wordt de referentiesensor aangesloten.

Pick and place


Pagina 57

Deze sensors moeten ook worden ingesteld in de software. Dit doe je als volgt: Druk vanboven op drive functions. In de lijst druk je op drive limitations en daarna op position limits.

Daarna krijg je dit scherm:

Om de sensors in te schakelen duid je het bolletje active aan naast “Monitoring the travel range limit switch”. Daarna kan je ook aanduiden welke soort sensor je gebruikt, NO of NC.

Pick and place


Pagina 58

6.5 De servo starten Om de servo te kunnen starten moet je een positieve flank geven op klem 4 van x1. Dit kan ingesteld worden in de PLC.

6.6 Posities instellen Om posities in te stellen gebruik je het volgende in de software: Druk op drive functions, dan op operating modes en daarna op primary operating mode.

Pick and place


Pagina 59

Nu krijg je normaal dit scherm.

Je kan op elk block nummer (0-63) een positie instellen. Om de servo op een positie te zetten die je wil instellen gebruik je de jog inputs van de parallelkaart. (input 9 OF 10, niet tegelijk want dan stuur je tegelijk 2 richtingen aan wat niet goed is voor de servo.

Pick and place


Pagina 60

Als je de servo op de positie hebt gezet die je wil dan druk je op teach in, nu heb je een eerste positie ingesteld. Dit kan je nog eens doen voor maximum 64 verschillende posities. Je kan ook de snelheid aanpassen (velocity) en de acceleratie. Als je de snelheid of acceleratie te hoog hebt staan dan zal je een melding krijgen op de display van de sturing en in de software. Je kan de limiet van die melding hoger zetten bv. op 3000rpm dan kan je een maximale snelheid hebben van 2999rpm. De limiet stel je in door gebruik te maken van parameters:

Hier kan je elke parameter instellen die je nodig hebt bv. jog velocity (snelheid van jog mode), position velocity (snelheid van veranderen van posities) etc. Een lijst van parameters kan je vinden bij de help files van de software.

Pick and place


Pagina 61

6.7 Signalen voor posities Om de servo te “zeggen” naar welke positie hij moet gaan gebruik je input 1-6.

Bv.(kan verschillen in de software):

De ingangen werken binair. input 1 = positie block 0 input2 = positie block 1 input3 =positie block 2 input 4 = positie block 3 input 5 = positie block 4 input6 = positie block 5 input 1+2 = positie block 6 input 1+3 = positie block 7 input 1+4 = positie block 8 input 1+5 = positie Block 9 Er moet ook altijd een 0V signal zijn op input 13.

Pick and place


Pagina 62

Om te weten in welke positie de servo staat zijn er ook nog binaire uitgangen (output 14-19). Bv: ( kan verschillen in de software): Als positie block 6 bereikt is dan zal output 14 en 15 een signaal geven. Als positie block 8 bereikt is dan zal output 14 en 17 een signaal geven. Deze uitgangen kan je gebruiken voor een signaal aan de PLC te geven dat een positie bereikt is en dat hij de volgende binaire code geeft aan de input.

Pick and place


Pagina 63

7 Elektrische schema’s 7.1 Inleiding De elektrische schema’s zijn gemaakt met het tekenprogramma See electrical CADdy++. Deze schema’s bevatten de bekabeling van de machine. De sturing van de machine wordt vooral bepaald door het plc-programma en de sturing van de servomotoren. De pneumatische schema’s zijn gemaakt met het tekenprogramma SMC PneuDraw 2.5. Deze schema’s bevatten de verbindingen tussen de ventieleilanden en de cilinders/vacuümzuiger.

Pick and place


Pagina 64

7.2 Elektrische schema’s

Pick and place


Pagina 65

Pick and place


Pagina 66

Pick and place


Pagina 67

Pick and place


Pagina 68

Pick and place


Pagina 69

Pick and place


Pagina 70

Pick and place


Pagina 71

Pick and place


Pagina 72

Pick and place


Pagina 73

Pick and place


Pagina 74

Pick and place


Pagina 75

Pick and place


Pagina 76

Pick and place


Pagina 77

Pick and place


Pagina 78

Pick and place


Pagina 79

Pick and place


Pagina 80

Pick and place


Pagina 81

Pick and place


Pagina 82

Pick and place


Pagina 83

Pick and place


Pagina 84

Pick and place


Pagina 85

Pick and place


Pagina 86

Pick and place


Pagina 87

Pick and place


Pagina 88

Pick and place


Pagina 89

Pick and place


Pagina 90

Pick and place


Pagina 91

Pick and place


Pagina 92

Pick and place


Pagina 93

Pick and place


Pagina 94

Pick and place


Pagina 95

Pick and place


Pagina 96

Pick and place


Pagina 97

7.3 Pneumatische schema’s

Pick and place


Pagina 98

Pick and place


Pagina 99

Pick and place


Pagina 100

Pick and place


Pagina 101

Pick and place


Pagina 102

Pick and place


Pagina 103

Pick and place


Pagina 104

Pick and place


Pagina 105

Pick and place


Pagina 106

Pick and place


Pagina 107

Pick and place


Pagina 108

Pick and place


Pagina 109

Pick and place


Pagina 110

Pick and place


Pagina 111

Pick and place


Pagina 112

Pick and place


Pagina 113

Pick and place


Pagina 114

Pick and place


Pagina 115

Pick and place


Pagina 116

Pick and place


Pagina 117

Pick and place


Pagina 118

Pick and place


Pagina 119

Pick and place


Pagina 120

Pick and place


Pagina 121

Pick and place


Pagina 122

Pick and place


Pagina 123

Pick and place


Pagina 124

Pick and place


Pagina 125

Pick and place


Pagina 126

Pick and place


Pagina 127

Pick and place


Pagina 128

Pick and place


Pagina 129

Servoaandrijving pick and place. Vrij technisch instituut. Langestraat Zandhoven. Mentor: Jan verboven

Recommend Documents