Leerplan. Bedrijfsautomatisatie

Transcriptie

1 ACE-GROEP T Centrum voor Volwassenenonderwijs Vesaliusstraat Leuven Telefoon: 016/ Fax: 016/ ace@groept.be Leerplan Graduaat Bedrijfsautomatisatie Leerplan graduaat Bedrijfsautomatisatie 1

2 Inhoudsopgave 1. Structuur van de afdeling en de lessentabel (document 8) 3 2. Beginsituatie 4 3. Doelstellingen 5 4. Leerinhouden: doel, inhoud en bibliografie 6 Eerste jaar Elektriciteit Mechanismen Industriële meettechniek Labo industriële meettechniek Pneumatische sturingen Labo pneumatische sturingen Programmeerbare logische sturingen Labo programmeerbare logische sturingen Tweede jaar Industriële regeltechniek Labo industriële regeltechniek Elektronisch sturen van motoren Labo elektronisch sturen van motoren Labo computerondersteund ontwerp Derde jaar CNC-machines Labo CNC-machines Industriële robots Labo industriële robots Flexibele productieautomatisering Labo flexibele productieautomatisering Productiebeleid Ondernemingsproject 5. Methodologische wenken Evaluatie 56 Leerplan graduaat Bedrijfsautomatisatie 2

3 Structuur van de afdeling en de lessentabel Afdeling: Categorie: Aantal weken: Duur van de lestijd: Bedrijfsautomatisatie Technisch hoger onderwijs van het korte type 40 weken 50 minuten Aantal studiejaren: 3 Aantal lestijden: Eerste jaar: Tweede jaar: Derde jaar: 320 Lessentabel: Zie bijlage. Leerplan graduaat Bedrijfsautomatisatie 3

4 Beginsituatie Worden toegelaten tot de opleiding (bron: - houders van een diploma van secundair onderwijs; - houders van een diploma van een hogere secundaire technische leergang; - houders van een brevet van het aanvullend secundair beroepsonderwijs; - houders van een diploma van voltijds hoger onderwijs. Studenten die niet in het bezit zijn van één van de bovenvermelde diploma's en die uiterlijk op 31 december van het kalenderjaar waarvoor men zich inschrijft de leeftijd van 21 jaar bereiken, worden eveneens toegelaten indien ze slagen voor een toelatingsproef. Zij nemen een voorlopige inschrijving en volgen best vanaf het begin van het academiejaar nauwgezet alle lessen. In de tweede helft van oktober (week 7 in de kalender) worden ze ondervraagd over de leerstof die tijdens de eerste 6 lesweken werd gezien. Men slaagt voor de toelatingsproef indien men een totale score van 50% of meer behaald. De voorlopige inschrijving wordt dan definitief. Is de totale score lager dan 50% dan wordt de voorlopige inschrijving geannuleerd en wordt het inschrijfgeld (uitgezonderd 25) teruggestort. Studenten die al met succes hoger of universitair onderwijs volgden kunnen voor één of meerdere opleidingsonderdelen een vrijstelling krijgen. De ervaring leert dat motivatie en doorzettingsvermogen in vrijwel alle gevallen van doorslaggevend belang zijn. Leerplan graduaat Bedrijfsautomatisatie 4

5 Doelstellingen De laatste jaren heeft de industriële automatisering een hoge vlucht genomen. Computer Aided Design (CAD), Computer Aided Manufacturing (CAM) en Computer Aided Engineering (CAE) spelen een steeds belangrijkere rol in tal van industrieën. Het modulair opgebouwd studieprogramma van het graduaat Bedrijfsautomatisatie richt zich dan ook specifiek op de automatiseringsaspecten van het ontwerpen van producten, de voorbereiding van de productie, het productieproces zelf en het beheer en het onderhoud van de betrokken systemen. Naast een grondige studie van de componenten van de productieautomatisering: systemen voor het meten van procesvariabelen (druk, temperatuur, debiet, niveau,...), pneumatische systemen en PLC's (Programmable Logic Controller), ligt het accent op de besturings- en regeltoepassingen ervan in de productieautomatisering. Ook de CAD/CAM-technologie komt uitgebreid in deze opleiding aan bod. De studenten krijgen onder meer een hands-on training met CAD-software (AutoCAD). Om de productie gecoördineerd te laten verlopen en de productiviteit te verhogen wordt bovendien steeds meer beroep gedaan op volautomatische machines en installaties. De studenten krijgen dan ook een overzicht van de meest recente ontwikkelingen op het gebied van industriële robots en CNC-machines. Bestaande productieprocessen worden geanalyseerd, door de studie van P&I diagramma's gekoppeld aan bedrijfsbezoeken, zowel op het niveau van de mechanisatie (werktuigmachines, robots, transportsystemen) als op het niveau van de informatiesystemen (stuur- en controlesystemen). In moderne productiebedrijven komen ook niet-technische aspecten zoals onderhoud, veiligheid, kwaliteit, ergonomie,... aan bod. Daarom verdienen ze ook hun plaats binnen de opleiding. Er wordt gestreefd naar een goed evenwicht tussen theorie en praktijk. Bedrijfsbezoeken, gastsprekers uit de industrie en practica in de ondernemingen laten toe de geziene leerstof in concrete bedrijfssituaties te plaatsen. Leerplan graduaat Bedrijfsautomatisatie 5

6 Leerinhouden: doel, inhoud en bibliografie Eerste jaar Elektriciteit Mechanismen Industriële meettechniek Labo industriële meettechniek Pneumatische sturingen Labo pneumatische sturingen Programmeerbare logische sturingen Labo programmeerbare logische sturingen Leerplan graduaat Bedrijfsautomatisatie 6

7 Elektriciteit 1/4 Situering in het studieprogramma Eerste jaar 60 lestijden Doel Het belangrijkste doel van dit vak is een fundamentele en degelijke basiskennis elektriciteit meegeven. In deel 1, worden de basiswetten en -begrippen verduidelijkt en hun belang d.m.v. toepassingen geïllustreerd. Integratie van de leerstof gebeurt vooral door toepassingen en praktische voorbeelden. Elektrische veiligheid en de belangrijkste veiligheidscomponenten komen aan bod. De basis van de relaisschakelingen wordt aangeleerd in het tweede deel van de cursus. In het derde deel, wordt de nadruk gelegd op het gedrag van weerstanden, spoelen en condensatoren in elektrische wisselstroomkringen. Eveneens wordt het actief, reactief en schijnbaar vermogen toegelicht en geïllustreerd en wordt het belang van de cosφ voor de verbruiker, aangetoond. Het vierde deel behandelt de driefasen wisselstroom en vormt de schakel naar de leerstof elektronisch sturen van motoren van het tweede jaar. Tevens is er aandacht voor het lezen van elektrische schema s en worden in het laatste deel van de cursus de evoluties in het energielandschap geschetst. Inhoud Situering van het vak in het automatiseringsproces. Deel 1: Gelijkstroomtheorie 1. Begrippen 1.1. Basiseigenschap van elektrische ladingen 1.2. De bouw van een stof 1.3. De elektrische spanning 1.4. De elektrische stroomsterkte 1.5. De stroomdichtheid 1.6. De spanningsbron 1.7. De wet van Ohm 1.8. Geleidbaarheid of coëducatie 1.9. De weerstand 2. Schakelingen met weerstanden 2.1. De wetten van Kerkhof Stroomwet Spanningswet Toepassingen 2.2. Basisschakelingen met weerstanden Serieschakeling Parallelschakeling Leerplan graduaat Bedrijfsautomatisatie 7

8 De gemengde schakeling Praktische toepassing op het schakelen van weerstanden 3. Elektrische begrippen 3.1. Vermogen 3.2. Elektrische energie 3.3. Rendement 4. Veiligheid 4.1. Doel 4.2. De differentieelschakelaar 4.3. De automaat 4.4. Soorten en toepassingen 4.5. AREI en veiligheid 4.6. Netten en aarding 5. Condensatoren en spoelen 5.1. De condensator 5.2. De condensator bij gelijkspanning 5.3. De capaciteit van een condensator 5.4. Wiskundige uitdrukking voor laadstroom 5.5. De tijdsconstante van een RC-keten 5.6. Het laadproces in detail 5.7. Ontladen van een condensator 5.8. Universele laad- en ontlaadcurve 5.9. Toepassingen: schakelen van condensatoren Impulsbedrijf Technologie van condensatoren Spoelen Zelfinductiespanning Laden en ontladen Deel 2: Relaisschakelingen 1. Basisbegrippen 2. Soorten (motorrelais, veiligheidsrelais, tijd- en speciale relais) 3. Basis van relaisschakelingen 4. Schema-analyse relaisschakelingen Deel 3: Wisselspanning en wisselstroom 1. Basisbegrippen 1.1. Gemiddelde waarde en effectieve waarde 1.2. Vectordiagram 1.3. f, ω,t, φ 2. Enkelvoudige kringen 2.1. Weerstand 2.2. Spoel 2.3. Condensator 2.4. Combinatie weerstand, spoel en condensator Leerplan graduaat Bedrijfsautomatisatie 8

9 Elektriciteit 3/4 3. Serieschakeling 3.1. Serieschakeling van RLC 3.2. Toepassingen 4. Parallelschakeling 4.1. Parallelschakeling van RLC 4.2. Toepassingen 5. Gemengde kringen 5.1. Uitwerking van een gemengde kring met een vectordiagram 5.2. Complexe rekenwijze bij gemengde kringen 5.3. Toepassingen 6. Vermogen in wisselstroom 6.1. Definitie 6.2. Actief vermogen 6.3. Reactief vermogen 6.4. Schijnbaar vermogen 6.5. Actief, reactief en schijnbaar vermogen voor inductieve kringen 6.6. Algemene formules 6.7. De arbeidsfactor 6.8. Verbeteren van de arbeidsfactor 6.9. Toepassingen Deel 4: Driefasen spanningen en stromen 1. Onderlinge verbinding van de fasen 2. Interconnecties tussen driefasen spanningsbronnen en driefasen belastingen 3. Verbeten van de arbeidsfactor bij driefasen symmetrische belasting 4. Toepassingen Deel 5: Studie en analyse van elektrische schema s Deel 6: Energie Cursustekst-Handboek Cursustekst Leerplan graduaat Bedrijfsautomatisatie 9

10 Mechanismen 1/3 Situering in het studieprogramma Eerste jaar 40 lestijden Doel Het doel van de cursus Mechanismen is kennis te hebben over de belangrijkste mechanische wetten in functie van de toepasbaarheid in de automatisering. Bij ieder mechanisch ontwerp gekoppeld aan een regel- of besturingsprobleem heeft de ontwerper te maken met zowel de analyse van de krachtenwerking, van de bewegingen en van het dynamisch gedrag. Een praktijkgerichte benadering van de kinematica, de statica en de dynamica vormen de basis van de cursus. Tevens worden enkele typische mechanismen behandeld die in de automatisering vaak voorkomen. Inhoud 1. Kinematica 1.1. Samenstellen en ontbinden van bewegingen Samenstellen van eenparige rechtlijnige bewegingen Een beweging ontbinden in twee eenparige rechtlijnige bewegingen Samenstellen en ontbinden van twee rechtlijnige bewegingen De horizontale worp De schuine worp Oefeningen 1.2. Beweging van lichamen De beweging van een star lichaam Splitsing van een vlakke beweging in een translatie en rotatie Ogenblikkelijke rotatiepool Voorbeelden Oefeningen 2. Statica 2.1. Samenstelling van samenlopende krachten Samenstellen van samenlopende krachten in een vlak Samenstellen van samenlopende krachten in de ruimte Oefeningen 2.2. Momenten en koppels van krachten Moment van een kracht ten opzichte van een punt Moment van een kracht ten opzichte van een as Moment van een kracht in de ruimte Oefeningen 2.3. Samenstellen van willekeurige krachten Samenstellen van willekeurige coplanaire krachten Samenstellen van van willekeurige niet- coplanaire krachten Oefeningen Leerplan graduaat Bedrijfsautomatisatie 10

11 Mechanismen 2/ Evenwicht van lichamen Vrij en gebonden lichaam Evenwichtsvoorwaarden van lichamen Tweedimensionale verbindingen Evenwicht in een vlak Evenwicht door wrijvingskrachten Driedimensionale verbindingen Evenwicht in de ruimte Oefeningen 3. Dynamica 3.1. Dynamica van een lichaam Stoffelijk punt- star lichaam Wetten van Newton Traagheidskracht Evenwichtsvergelijking van d Alembert Voorbeelden Oefeningen 3.2. Centripetale kracht De normaalversnelling Centripetale of middelpuntzoekende kracht Centrifugale of middelpuntvliedende kracht Voorbeelden Oefeningen 3.3. Rotatie van een lichaam Normaal en tangentiële versnelling Moment en hoekversnelling Massatraagheidsmoment van een lichaam Traagheidskoppel Evenwichtsvergelijking van d Alembert bij rotatie Voorbeelden Oefeningen 4. Arbeid, vermogen en rendement 4.1. Arbeid 4.2. Vermogen 4.3. Rendement 4.4. Voorbeeld 4.5. Oefeningen 5. Energie 5.1. Energievormen 5.2. Mechnaische energie 5.3. Energieomzetting 5.4. Energievergelijking 5.5. Voorbeelden 5.6. Oefeningen Leerplan graduaat Bedrijfsautomatisatie 11

12 Mechanismen 3/3 6. Impuls- krachtstoot 6.1. De begrippen impuls en krachtstoot 6.2. Voorbeelden 6.3. Behoud van impuls 6.4. Centrale botsing 6.5. Oefeningen 7. Begrippen uit de sterkteleer Handboek Theoretische mechanica M. Lemmens Uitgeverij: Wolters Plantyn ISBN: Leerplan graduaat Bedrijfsautomatisatie 12

13 Industriële meettechniek 1/2 Situering in het studieprogramma Eerste jaar 40 lestijden Doel Het doel van deze module is de studenten vertrouwd te maken met de eigenschappen, de mogelijkheden en de beperkingen van enkele in de industrie frequent voorkomende meetinstrumenten en technieken voor het meten van fysische grootheden. Specifieke aandachtspunten worden onderstreept. Verder wordt voldoende aandacht gevestigd op de noodzaak voor een zorgvuldige omgang met meetresultaten. Inhoud 1. Eenheden en foutendiscussie 1.1. Inleiding 1.2. Eenheden 1.3. Dimensie 1.4. Foutendiscussie 1.5. Bepaling van meetresultaten met hun nauwkeurigheid uit metingen 1.6. Presentatie van meetresultaten 1.7. Oefeningen 2. Meting van toestandsgrootheden m.b.v. het rekstrookje 2.1. Inleiding 2.2. Rek 2.3. Rekstrookjes 2.4. Keuze van rekstrookjes 2.5. Opnemers met rekstrookjes 2.6. Oefeningen 3. Meting van de druk in een vloeistof en een gas 3.1. Inleiding 3.2. Eenheden 3.3. Beschouwingen over druk 3.4. Drukmeting 3.5. Met vloeistof gevulde drukverschilmeters 3.6. Drukmeters op basis van elastische vervorming 3.7. Drukmeters gebaseerd op elektrische effecten 3.8. Oefeningen Leerplan graduaat Bedrijfsautomatisatie 13

14 Industriële meettechniek 2/2 4. Meting van niveau 4.1. Inleiding 4.2. Inhoud van vaten 4.3. Meting met peilstok en meetlint 4.4. Meting met vlotter 4.5. Meting met verdringer 4.6. Meting op basis van mechanische en akoestische trillingen 4.7. Meting d.m.v. thermische en optische stralingsverschijnselen 4.8. Meting op basis van elektrische en elektronische verschijnselen 4.9. Meting op basis van gewichtsbepaling Oefeningen 5. Meting van doorstromende hoeveelheid 5.1. Inleiding 5.2. Volumemeters met vaste meetkamer 5.3. Volumemeters met verdringing 5.4. Snelheidsmeters 5.5. Drukverschil doorstromingsmeters 5.6. Stromingsmeters met veranderlijke doorsnede 5.7. Vortexmeters 5.8. Oefeningen 6. Meting van temperatuur 6.1. Inleiding 6.2. Gas-, druk- en spanningsthermometer 6.3. Vloeistofuitzettingsthermometers 6.4. Metaaluitzettingsthermometers 6.5. Elektrische thermometers 6.6. Oefeningen Cursustekst-Handboek Leerboek Fysische Meettechniek A.H.C. van Maldegem, C.J. van Beekum Uitgeverij: Stam Techniek Leerplan graduaat Bedrijfsautomatisatie 14

15 Labo industriële meettechniek 1/1 Situering in het studieprogramma Eerste jaar 40 lestijden Doel Het doel van dit labo is tweeërlei. Enerzijds biedt het uitvoeren van deze proeven de mogelijkheid tot het verwerven van praktische vaardigheden die toepasbaar zijn in concrete situaties. Anderzijds kan men dit als een unieke gelegenheid beschouwen om zijn manier van verslaggeving bij te schaven met daarbij grote aandacht voor de voorstelling van meetresultaten vergezeld van zinvolle conclusies. Inhoud Deel 1: Meetproeven die worden uitgevoerd in het practicum van ACE-GROEP T 1. Positieve temperatuurscoëfficiënt 2. Negatieve temperatuurscoëfficiënt 3. Weerstandsmeetmethoden 4. Radioactiviteit: stralingsmeting 5. De oscilloscoop 6. Thermokoppels Deel 2: Meetproeven die worden uitgevoerd bij ACTA (Antwerps Centrum voor Toegepaste Automatiseringstechniek) 1. Meting van druk in vloeistof en gas 2. Meting van niveau 3. Meting van doorstromende hoeveelheid 4. Meting van temperatuur Cursustekst-Handboek Practicumtekst Leerboek Fysische Meettechniek A.H.C. van Maldegem, C.J. van Beekum Uitgeverij: Stam Techniek Leerplan graduaat Bedrijfsautomatisatie 15

16 Pneumatische sturingen 1/2 Situering in het studieprogramma Eerste jaar 40 lestijden Doel Door de stormachtige ontwikkeling van de automatisering is ook het belang van de pneumatiek enorm toegenomen. Dit voornamelijk omdat pneumatische aandrijvingen zeer rendabel en flexibel toepasbaar zijn. De eenvoud en de flexibiliteit van elektronische sturingen verdringen traag maar zeker pneumatische informatieverwerking. In bepaalde omstandigheden zijn pneumatische sturingen echter nog steeds de meest aangewezen oplossing. Het doel van deze module is de studenten een overzicht te geven van de pneumatische apparatuur en de toepasbaarheid hiervan. Deze kennis is noodzakelijk om in een tweede deel betrouwbare pneumatische en elektropneumatische sturingen te ontwerpen. Inhoud Deel 1: Inleiding in de pneumatiek 1. Inleiding 1.1. Kenmerken van perslucht 1.2. Economische aspecten 1.3. Natuurkundige principes 2. Persluchtproductie 2.1. Compressoren 2.2. Belangrijke punten bij de aanschaf van een compressorinstallatie 3. Persluchtverdeling 3.1. Bepalen van de leidingdiameter 3.2. Aanleg van persluchtleidingen 4. Conditionering van perslucht 4.1. Begrippen 4.2. Conditionering aan de compressorinstallatie 4.3. Conditionering aan de machines Filters Drukregelaars Smeertoestellen Drogers Veilig opstartventielen 5. Cilinders 5.1. Enkelwerkende cilinders 5.2. Dubbelwerkende cilinders 5.3. Dimensioneren van cilinders Leerplan graduaat Bedrijfsautomatisatie 16

17 Pneumatische sturingen 2/2 6. Ventielen 6.1. Stuurventielen 6.2. Blokkeerventielen 6.3. Drukregelventielen 6.4. Stroomregelventielen 7. Pneumatische en elektrische magneetschakelaars 8. Druk- en vacuumschakelaars Deel 2: Besturingstechniek 1. Inleiding 1.1. Begrippen 1.2. Energievormen voor arbeids- en besturingsgedeelte 1.3. Kenmerken van verschillende soorten besturingen 1.4. Weergave van bewegingen en schakelstanden 1.5. Het uitwerken van besturingsproblemen 2. Pneumatische besturingen 2.1. Het tekenen van pneumatische schema s 2.2. Pneumatische basisschakelingen 2.3. Mogelijkheden voor het oplossen van schakelproblemen 2.4. Het ontwerpen van wegafhankelijke programmabesturingen 2.5. Schakelingen voor besturingen met geheugens 3. Elektropneumatische besturingen Sensoren Deel 3: Basisprincipe Hydraulica Cursustekst-Handboek Inleiding in de pneumatiek Uitgeverij: Festo Didactic Besturingstechniek 1: Basisschakelingen van de pneumatiek en de elektropneumatiek J.P. Hasebrink R. Kobler Uitgeverij: Festo Didactic Leerplan graduaat Bedrijfsautomatisatie 17

18 Labo pneumatische sturingen 1/1 Situering in het studieprogramma Eerste jaar 40 lestijden Doel De werking en toepassingen van de verschillende ventielen en basisschakelingen worden stap voor stap uitgelegd. Vervolgens ontwerpen de studenten zelf verschillende basisschakelingen en testen deze uit op de schakelborden. Men wordt vertrouwd gemaakt met het simulatieprogramma PneuSim om ontwerpen te evalueren. Tot slot wordt de studenten aangeleerd hoe men volgorde op verschillende manieren kan implementeren, waarna meer concrete problemen uit de praktijk bestudeerd worden. Inhoud 1. Basisschakelingen /2-, 3/2-, 4/2-, 5/2-, 3/3-, 4/3- en 5/3-ventielen 1.2. Snelheidsregelventiel 1.3. Tijdsventiel 1.4. Impulsvormer 1.5. Snelontluchting 1.6. Switch 1.7. Noodstop 2. PneuSim 2.1. Basisschakelingen uittesten 3. Volgordeschakelingen 3.1. Toepassing Toepassing 15a: cyclus met 2 cilinders 3.3. Toepassing 15b: cyclus met 3 cilinders 3.4. Toepassing 16a: boorcyclus met 2 cilinders 3.5. Toepassing 16b: cyclus met 3 cilinders 4. Toepassingen in de praktijk Bibliografie Practicumtekst Leerplan graduaat Bedrijfsautomatisatie 18

19 Programmeerbare logische sturingen 1/3 Situering in het studieprogramma Eerste jaar 40 lestijden Doel De PLC (Programmable Logic Controller) is onmisbaar geworden in de wereld van de industriële automatisering, waar hij wordt ingezet voor de besturing van machines, van assemblagelijnen en van allerhande processen. Daarom is het van essentieel belang een degelijke kennis bij te brengen van de PLC als onmisbare schakel in de automatiseringspiramide. Het is de bedoeling van deze module om een inzicht te verschaffen in de fundamentele werking van de PLC. Hierbij wordt getracht deze werking uit te leggen los van een bepaalde type PLC. Daarom wordt in de theorie gewerkt met Booleaanse vergelijkingen of met een fictieve bevelenset, die wel zo goed mogelijk weergeeft wat het desbetreffende bevel uitvoert. Dankzij deze algemene inzichten zal het voor de student geen probleem stellen om met eender welk merk van PLC te beginnen werken. Inhoud Situering van plc in automatisering Aan te passen 1. Definitie van automatiseren 1.1. Mechanisatie en automatisering 1.2. Waarom automatiseren? 1.3. Processen en systemen 1.4. Analyse en synthese 2. Systematische procesanalyse 2.1. Procesbeschrijving en algoritme 2.2. Het stappendiagram 2.3. Het organigram 2.4. Het besturingsschema 3. Booleaanse bewerkingen 3.1. De EN-bewerking 3.2. De OF-bewerking 3.3. De EXOF-bewerking 3.4. De logische ontkenning 3.5. Combinaties van logische bewerkingen 3.6. Booleaanse algebra 3.7. Het Karnaughdiagramma 4. Procesbesturing 4.1. Sensoren en actuatoren 4.2. Relaisschakelingen 4.3. De PLC 4.4. Procescomputers Leerplan graduaat Bedrijfsautomatisatie 19

20 Programmeerbare logische sturingen 2/3 5. Opbouw van een PLC 5.1. Het geheugen 5.2. De centrale verwerkingseenheid 5.3. De in- en uitgangen 5.4. Communicatie 6. Werking van een PLC 6.1. PLC programma-instructies 6.2. De accumulator 6.3. Het PLC-programma 6.4. De adressering bij een PLC 6.5. Programmeren van een PLC 7. Veel gebruikte PLC-programmeertalen 7.1. Het ladderdiagram 7.2. Programmeren met functieblokken 7.3. PLC-code en Booleaanse vergelijkingen 7.4. Grafcet voor sequentiële besturingen 7.5. Enkele veel gebruikte basisstructuren in Grafcet 8. Logische besturingsfuncties 8.1. De SET-instructie 8.2. De logische EN 8.3. De logische OF 8.4. De logische NOT 8.5. Het gebruik van haakjes 8.6. De S/R-instructie 8.7. Flankdetectie 8.8. De shift-instructie 8.9. De exclusieve OF De lege instructie 9. Tijd- en telfuncties 9.1. Tijdfuncties Opkomvertraging Afvalvertraging Pulsgenerator 9.2. Telfuncties 10. Rekenen met een PLC Een register of woord Woordinstructies Diverse operanden bij woordinstructies Enkele programmavoorbeelden Leerplan graduaat Bedrijfsautomatisatie 20

21 Programmeerbare logische sturingen 3/3 11. Sequentiesturing met de PLC Basisstructuur Initialisatie van een sequencer Beëindigen van een sequencer Enkele tips Opbouw van een sequencer met rekenkundige instructies 12. Bijzondere PLC-functies De spronginstructie Het schuifregister Tijdskanalen 13. Inbouwen en aansluiten van een PLC Elektrische aansluiting van een PLC Aansluiten van in- en uitgangen Aarding De I/O-lijst Elektrische kast voor inbouw van de PLC 14. Documenteren en uittesten van PLC-programma s PLC-documentatie Uittesten van een PLC-programma 15. Keuze van een PLC Cursustekst-Handboek Cursustekst Leerplan graduaat Bedrijfsautomatisatie 21

22 Labo programmeerbare logische sturingen 1/2 Situering in het studieprogramma Eerste jaar 60 lestijden Doel Het is de bedoeling dat de student aan het einde van het labo op het niveau van een Junior PLCprogrammeur staat. Het labo voorziet in een aantal sessies programmeeroefeningen waar de studenten in de praktijk kunnen kennismaken met een PLC. Zij leren er onder andere programmeren in de STEP 7-taal van Siemens, een taal die erop gericht is op een gestructureerde manier besturingsprogramma s te implementeren. Inhoud 1. Kennismaking met de S7-300 PLC en de STEP 7-taal 1.1. Aanmaken van een project 1.2. Programmatie in OB1 2. Afvraag- en aanstuurinstructies 2.1. A- en O-instructies 2.2. =-, S- en R-instructies 3. Tijdsfuncties 3.1. Opkomvertraging 3.2. Afvalvertraging 4. Impulsgenerator 4.1. Oefening op Blinker 5. Telfuncties 5.1. Oefening: karretje links en rechts 6. Woordverwerking en databouwstenen 6.1. Oefening op duimwielschakelaars 7. Functiebouwstenen 7.1. Gestructureerd programmeren 8. Schuifregisters 8.1. Oefening op transportbaan flesjes 9. Stappendiagramma 9.1. Oefening boorkopsturing 10. Kennismaking met de Omron PLC Bedrijfsbezoek en bedrijfspracticum bij Omron Leerplan graduaat Bedrijfsautomatisatie 22

23 Labo programmeerbare logische sturingen 2/2 11. Programmeertips 12. CIP-oefening: stand-by 13. CIP-oefening: reinigingssequentie Cursustekst-Handboek Labotekst Leerplan graduaat Bedrijfsautomatisatie 23

24 Leerinhouden: doel, inhoud en bibliografie Tweede jaar Industriële regeltechniek Labo industriële regeltechniek Elektronisch sturen van motoren Labo elektronisch sturen van motoren Labo computerondersteund ontwerp Leerplan graduaat Bedrijfsautomatisatie 24

25 Industriële regeltechniek 1/5 Situering in het studieprogramma Tweede jaar 80 lestijden Doel De module is tweeledig en heeft tot doel de studenten een grondig inzicht te verschaffen in de regeltechniek. Met behulp van praktische voorbeelden worden de verschillende functies, die in een gesloten regelsysteem voorkomen, logisch afgeleid en gedefinieerd. Ook de technologie van regelkringen komt vroeg aan bod. Zo zal men kennismaken met standaardsignalen, regelaars, actuatoren en omvormers. De dynamische parameters van een proces of regelaar worden in een eerste deel van de cursus vooral bepaald door een stapantwoord. Hiertoe wordt het gedrag van de P-, PI-, PD- en PIDregelaars en processen eerst in een open kring behandeld. In een tweede deel van de cursus wordt aan de behandelde onderwerpen een wiskundige ondersteuning toegevoegd. Belangrijkst blijft echter een fysisch inzicht te verwerven in de invloed van de verschillende regelacties. Het effect van het veranderen van parameters op het dynamisch gedrag moet door de technicus kunnen voorspeld worden. Het geheel wordt afgesloten met het optimaliseren van regelkringen en een reeks praktische afstelprocedures. Inhoud 1. Situering in de automatisering 2. Het begrip regelen 2.1. Niveauregeling van Heron 2.2. Niveauregeling door een persoon 2.3. Eenvoudige centrale verwarming 2.4. Centrale verwarming met vierwegskraan 2.5. Elektronische aan/uit-regeling 2.6. Servosysteem, volgsysteem 2.7. Toerentalregeling met gelijkstroommotor 2.8. Elektronisch gestuurde temperatuurregeling 3. Opbouw van regelkringen 3.1. Regelkring met modulen 3.2. Blokschema met gestandaardiseerde regelkring 3.3. Functies van een regelkring 3.4. Open en gesloten regelsystemen 3.5. Soorten regelingen 3.6. Tegengesteld werkende regelaars 3.7. Continue regelaar versus aan/uit-regelaar 3.8. Gedrag van regelkringen 3.9. Regelkringen in industriële processen Controlezaal Internationale benamingen Leerplan graduaat Bedrijfsautomatisatie 25

26 Industriële regeltechniek 2/5 4. Technologie van regelkringen 4.1. Standaardsignalen 4.2. Soorten standaardwaarden 4.3. Pneumatische regelaar 4.4. Hydraulische regelaar 4.5. Elektronische regelaar 4.6. Signaalomvormers 4.7. Regelklep 4.8. Corrigerend orgaan 4.9. Klepaandrijvingen Soorten kleppen Overzicht corrigerende organen 5. Eigenschappen van processen 5.1. Statisch gedrag van een proces 5.2. Standaardwaarde 5.3. Dynamisch onderzoek van een proces 5.4. Zelfregelende en niet-zelfregelende processen 5.5. Proces met code 5.6. Stapresponsie van een nulde-orde-, eerste-orde- en tweede-orde-proces 5.7. Orde van grootte van dode tijden en tijdconstanten 5.8. Stapresponsie met oscillerend karakter 5.9. Stapresponsie van een niet-zelfregelend proces Opnemen van het stapantwoord van een proces Regelbaarheid van processen Aanpassen van de regelaar aan het proces Procesgrootheden en hun eenheden 6. Aan/uit-regelkringen 6.1. Aan/uit-regelkring met bimetaal 6.2. Drukregeling in waterleiding 6.3. Niveauregeling in een opslagtank 6.4. Drukregeling in het vat van een luchtcompressor 6.5. Spanningsregeling in een auto 6.6. Elektronische aan/uit-regelaar 6.7. Aan/uit-regelaar bij een eerste-orde-proces 6.8. Amplitude en periode bij aan/uit-regeling 6.9. Belang van hysteresis Aan/uit-regelaar met hysteresis Aan/uit-regelaar met hysteresis en dode tijd Amplitude en periode bij aan/uit-regelaar met hysteresis Aan/uit-regelaar bij proces van hogere orde Vergelijking aan/uit-regelaar met proportionele regelaar Leerplan graduaat Bedrijfsautomatisatie 26

27 Industriële regeltechniek 3/5 7. P- en PI-regelaar in open kring 7.1. Proportionele regelaar 7.2. Procentuele proportionele band 7.3. Verband tussen versterking en proportionele band 7.4. Proportionele regelaar met voorinstelling 7.5. Stapantwoord bij een P-regelaar 7.6. Instelknoppen voor de P-regelactie 7.7. Integrerende regelaar 7.8. Stapantwoord van een I-regelaar 7.9. Formules voor de I-regelaar Integratietijd Ti Integraalvoorstelling van de I-regelaar PI-regelaar Maatgetal voor de I-actie in een PI-regelaar Genormaliseerde formules voor de PI-regelaar 8. PD- en PID-regelaar in open kring 8.1. Snelheid waarmee een grootheid veranderd 8.2. Differentiërende regelaar 8.3. PD-regelaar en stapsprong 8.4. PD-regelaar en lineaire afwijking 8.5. PD-regelaar met voorinstelling voor P-regelaar 8.6. Genormaliseerde formules van de PD-regelaar 8.7. PID-regelaar en stapsprong 8.8. PID-regelaar en lineaire afwijking 8.9. PID-regelaar en oscillerende afwijking Overzicht continue regelaars 9. Regelaar en proces in gesloten kring 9.1. Statische instelling van P-regelaar en proces 9.2. Berekening van de statische instelling afwijking 9.3. Dynamische responsies van regelaar-proces 9.4. Dynamische responsies van regelaar-proces 9.5. Wisselwerking van proces en regelaar 9.6. Stapresponsie van P-regelaar en proces 9.7. P-regelaar en proces Verstellen van gewenste waarde Storingsantwoord 9.8. I-regelaar en proces Verstellen van gewenste waarde Storingsantwoord 9.9. PI-regelaar en proces Verstellen van gewenste waarde Storingsantwoord PD-regelaar en proces Storingsantwoord PID-regelaar en proces Storingsantwoord Praktisch meten van een gesloten kring Effect van instelknoppen op het systeem Leerplan graduaat Bedrijfsautomatisatie 27

28 Industriële regeltechniek 4/5 10. Optimaliseren van regelkringen Oscilleren van regelaar en proces Optimaal uitregelen Relatie soort regelaar en type proces Criteria voor de kwaliteit van het uitregelen Instelparameters van regelaar en proces Ontleding van opgenomen stapantwoorden Instelwaarden en stapantwoorden op een storing 11. Instelregels Instelregels als de procesparameters gekend zijn Instelregels als de procesparameters niet gekend zijn Instelregels van niet-zelfregelende processen Afregelprocedure van Taylor Probeer- en vervangmethode Afregelvoorstellen volgens Leeds & Northrup Instelvoorschriften van Foxboro Instelvoorschriften volgens Pressler Instelvoorschriften volgens Schafer Instelvoorschriften voor processen zonder zelfregeling Instelvoorschriften voor processen van hogere orde 12. Blokschema Basisbegrippen Oorzaak en gevolg bij een fysisch stelsel Blokschema Dynamisch gedrag van een fysisch stelsel Samenwerking van signalen Serie- en parallel geschakelde blokken Regelaar Proces 13. Basis overdrachtsfuncties Versterker Integrator Differentiator Dode tijd 14. Sinusresponsie Sinusresponsie Soorten frequentiediagrammen Berekenen van de sinusresponsie uit de overdrachtfunctie Sinusresponsie van de elementaire overdrachtfuncties Sinusresponsie van een eerste-orde-proces Sinusresponsie van een tweede-orde-proces Sinusresponsie van in serie geschakelde blokken 15. Stabiliteit Open kring Stabiliteit van een regelkring Leerplan graduaat Bedrijfsautomatisatie 28

29 Industriële regeltechniek 5/5 Cursustekst-Handboek Regeltechniek 1 J. Hay Uitgeverij: Die Keure Regeltechniek 2 J. Roelants Uitgeverij: Die Keure Bibliografie Fundamenten van de regeltechniek C. Clercx Uitgeverij: Plantijn Leerplan graduaat Bedrijfsautomatisatie 29

30 Labo industriële regeltechniek 1/2 Situering in het studieprogramma Tweede jaar 80 lestijden Doel De studenten via simulatie en/of gebruik van een ingebouwde PID-regelaar in een PLC, proefondervindelijk de theorie doen toetsen en de regelaars leren implementeren en leren afstellenin een regelkring. Verder worden de praktische vaardigheden bijgebracht om een regelaar geïntegreerd in een PLC-programma te gebruiken. Inhoud 1. Studie van de stapresponsie en parameters van eerste en tweede orde processen zonder en met dode tijd met het simulatieprogramma van Die Keure 2. Studie van de aan/uit-regelaar in een gesloten kring met eerste en tweede orde processen zonder en met dode tijd met het simulatieprogramma van Die Keure 3. Programmeren van een aan/uit-regelaar zonder en met hysteresis (ook regelbaar) in Step 7 4. Studie van de stapresponsies en parameters van de verschillende analoge regelaars met het simulatieprogramma van Die Keure 5. Analoge ingangen en uitgangen gebruiken van een S7 PLC 5.1. Inlezen en aansturen 5.2. Herschalen 6. De softwarematig ingebouwde PID-regelaar (bibliotheeksoftware) van een S7 PLC configureren als P-, I-, D-, PI-, PD- en PID-regelaar 7. Studie van de verschillende soorten regelaars in een gesloten kring met de verschillende processen met het simulatieprogramma van Die Keure 8. Regeling van een condensatorspanning met de PID-regelaar van een S7 PLC voor een eerste en een tweede orde netwerk (de dode tijd kan in de S7 geprogrammeerd worden) 9. Experimenteren met de afstelregels voor regelaars Leerplan graduaat Bedrijfsautomatisatie 30

31 Labo industriële regeltechniek 2/2 Cursustekst-Handboek Practicumboek Regeltechniek 1 J. Hay Uitgeverij: Die Keure Bibliografie Simatic S7 Programmeren Uitgeverij: Siemens Institute Regeltechniek 2 J. Roelants Uitgeverij: Die Keure Fundamenten van de regeltechniek C. Clercx Uitgeverij: Plantijn Leerplan graduaat Bedrijfsautomatisatie 31

32 Elektronisch sturen van motoren 1/2 Situering in het studieprogramma Tweede jaar 40 lestijden Doel Na voldoende basiskennis in de fundamentele eigenschappen, karakteristieken en toepassingen van de meest gebruikte motoren in een automatiseringsproces, komen de sturingen aan bod komen. Het nut, de opbouw en principiële werking van de frequentieregelaar wordt besproken. De nadruk wordt gelegd op inzicht in de stuurschakelingen. De schakelcomponenten worden besproken, evenals varianten als softstarters. Belangrijke fenomenen gerelateerd aan de frequentieregelaar (zoals EMC, normen, rendement,..) vormen eveneens een onderdeel van de cursus. Inhoud Situering van het vak binnen de automatisering Deel 1: De driefasige asynchrone motor 1. Inleiding Algemeenheden Sturen of regelen? Overzicht motoren/generatoren 2. Introductiehoofdstuk 2.1. Schematisch overzicht van de wisselstroommachines 2.2. Het driefasig net 3. Normalisatie 3.1. Basisprincipe 3.2. Voorkomende aansluitingen bij driefasige machines 3.3. Wikkelingen bij collectorloze wisselstroommachines 3.4. Bepalen van de draaizin 3.5. Overzicht van het gebruik van hoofdletters 4. De driefasige asynchrone motor 4.1. Inleiding 4.2. Opbouw 4.3. De driefasige asynchrone motor bij netbedrijf 4.4. Werking van de driefasige asynchrone motor 4.5. Karakteristieken van de asynchrone motor 4.6. Lastkoppelkromme 4.7. Aanloop van de asynchroonmotor: versnellingskoppel, aanlooptijd 4.8. Snelheidsgedrag in het normaal werkingsgebied 4.9. De sleepringmotor Rendement en verlies Toerentalregeling Leerplan graduaat Bedrijfsautomatisatie 32

33 4.12. Motorgegevens Synchrone motoren Servomotoren DC- motoren Deel 2: Frequentie- omvormers 1. Inleiding 1.1. Het basisschema van de frequentie- omvormers 1.2. Vermogencomponenten 2. Gelijkrichters met dioden 2.1. Inductief belaste gelijkrichter 2.2. Driefasen brugschakeling 3. Gestuurde gelijkrichters 1.1. Enkelzijdige eenfase- schakeling: ohms belast (E1- mutator) 1.2. Ohms inductief belaste E1- mutator 1.3. Volgestuurde B2- mutator, ohms- inductief belast 1.4. Volgestuurde driefasen- thyristorbrug, ohms belast (B6- mutator) 4. Tussenkring 4.1. Hakkers 4.2. De geschakelde voeding 5. Omvormers 5.1. Principe 5.2. Transistors 5.3. Pulsbreedtemodulatie 5.4. Uitdieping pulsbreedtemodulatie Deel 3: Uitdieping 1. EMC (Electromagnetic compatibility) 2. Softstarters 3. Elektronische schakelcomponenten (MCT, IGCT, MOSFET, IGBT, toekomst?) 4. Selecteren en dimensioneren van elektrische aandrijvingen 5. CE- en machinerichtlijn 6. Rendement van inductiemachines 7. Energie- efficiënty van elektrische motoren 8. Servomotoren en lineaire motoren Cursustekst-Handboek Cursustekst Leerplan graduaat Bedrijfsautomatisatie 33

34 Labo elektronisch sturen van motoren 1/2 Situering in het studieprogramma Tweede jaar 40 lestijden Doel Tijdens de praktische sessies wordt er aandacht besteed aan de werking van de asynchrone motor en de frequentieregelaar. Aanloopmethoden, karakteristieken interpreteren, verschillende meetmethoden gebruiken, belasten en remmen komen ondermeer aan bod. Eveneens worden schakelingen met vermogencomponenten bestudeerd, uitgemeten en uitgevoerd. Inhoud 1. De asynchrone motor 1.1. Algemeenheden 1.2. Opgave 1.3. Aanloop met ster- driehoekschakelaar 1.4. Aanloop met rotorweesrtand 1.5. Bepalen van nullastverliezen en mechanische verliezen 1.6. Kortsluitproef 2. Frequentiesturing van een 3-fasige kooiankermotor met simovert frequentieregelaar 2.1. Schakeling 2.2. Bedrijfsinstellingen 2.3. Bedieningsmogelijkheden 2.4. Opgaven 3. Gelijkrichting 3.1. Doelstelling 3.2. Algemeen 3.3. De enkelzijdige gelijkrichting 3.4. De dubbelzijdige gelijkrichting 3.5. Bediening scoop 4. DC- en AC-sturing bij een thyristor 5. Faze- aansnijding bij een triaccircuit fasige gelijkrichting met resistieve en inductieve belasting 6.1. Doel 6.2. Benodigdheden 6.3. Schema 6.4. Werkwijze 6.5. Meting 6.6. Besluit Leerplan graduaat Bedrijfsautomatisatie 34

35 Labo elektronisch sturen van motoren 2/2 7. Parametreren frequentieregelaar Cursustekst-Handboek Labotekst Leerplan graduaat Bedrijfsautomatisatie 35

36 Labo computerondersteund ontwerp 1/3 Situering in het studieprogramma Tweede jaar 80 lestijden Doel Het doel van de module Computerondersteund ontwerp is de student vertrouwd maken met het concept van computer ontwerpen. Het gebruik van computer ondersteund ontwerpen als automatisatie tool in ontwerp fase staat centraal, alsook het gebruik van het ontwerp in CAD/CAMtechnieken (CNC-machines in het derde studiejaar). Er wordt ook aandacht besteed aan flexible ontwerpen door gebruik te maken van parametrisch design en product families. Tijdens de cursus wordt er een voorwerp volledig in 3D uitgewerkt waarna de 2D tekeningen gemaakt worden. Na het vervolledigen van deze module zal de student in staat zijn om een eenvoudig voorwerp te modelleren in Solid Edge, de 2D tekeningen hiervoor te creëren en hoe dit ontwerp flexibel gemaakt kan worden. Het gebruikte programma is Solid Edge. Inhoud Deel 1: 2-Dimensionaal ontwerpen 1. Inleiding in technisch tekenen 1.1. Basis teken regels 1.2. formaten/normen/lijnsoorten 1.3. Projectie methodes 1.4. Aanzichten 2. Maataanduidingen 2.1. Algemene regels voor maataanduidingen 2.2. Soorten maataanduidingen 3. 2D tekeningen in Solid Edge Deel 2: 3-Dimensionaal ontwerpen 4. Onderdeel ontwerp 1.1. Basis Onderdeel ontwerp operaties, Extrusie & omwenteling 1.2. Afschuining, afronding van vlakken 1.3. Sketch based ontwerpen 1.4. Dunne wand ontwerpen 1.5. Surface desing 1.6. Spuitgiet ontwerpen 1.7. Families van een part maken 1.8. Gebruik van parameters in Part design Leerplan graduaat Bedrijfsautomatisatie 36

37 Labo computerondersteund ontwerp 1/3 5. Samenstellingen 5.1. Assembly samenbouwen 5.2. Sheet metal assemblies 5.3. Exploded view van een samenstelling 5.4. Familie van assemblies 6. Andere ontwerpen in Solid Edge 6.1. Las ontwerpen 6.2. Kabel routing in Solid Edge Cursustekst-Handboek Cursustekst Leerplan graduaat Bedrijfsautomatisatie 37

38 Leerinhouden: doel, inhoud en bibliografie Derde jaar CNC-machines Labo CNC-machines Industriële robots Labo industriële robots Flexibele productieautomatisering Labo flexibele productieautomatisering Productiebeleid Ondernemingsproject Leerplan graduaat Bedrijfsautomatisatie 38

39 CNC-machines 1/2 Situering in het studieprogramma Derde jaar 40 lestijden Doel Numeriek bestuurde productiemiddelen worden op ruime schaal toegepast. Onderwerpen die aan de orde komen zijn: opbouw en werking van CNC-machines, bewerkingscentra, besturingen, aandrijvingen en meetsystemen. Vervolgens wordt een inleiding tot de verspaningstechnologie gegeven en wordt ingegaan op de programmering van CNC-machines, zowel bij het draaien als bij het frezen. Tevens wordt aandacht besteed aan de koppeling met CAD. Dit wordt in het practicum concreet toegepast door het uitwerken van projecten waarbij er stukken moeten geprogrammeerd en gefabriceerd worden voor een NC-draaibank, een NC-freesmachine en een CAM-sturing van een freesmachine. Tot slot worden er enkele sessies in bedrijven georganiseerd waarbij CAM-pakketten en de integratie van CNC-machines met robots en andere periferie, zowel theoretisch als praktisch belicht worden. Inhoud 1. Situering van het vak in de automatisering 2. NC-productiemachines 2.1. Coördinatensystemen en assennomenclatuur 2.2. Voorbeelden van enkele NC-machines 3. Besturingssystemen 3.1. Hoofdkenmerken 3.2. Hoofdfuncties van de besturing 3.3. Sledeaandrijvingen 3.4. Positiemeetsystemen 4. Toepassingen van computer besturing 4.1. CNC-draaimachines 4.2. CNC-freesmachines 4.3. Bewerkingscentra 4.4. CNC-meetmachines 5. CNC-werkstukprogrammering 5.1. Vormen van werkstukprogrammering 5.2. Handprogrammeren 5.3. Computerprogrammeren 5.4. Werkplaatsprogrammering 5.5. Programmeren met G-codes voor CNC-freesmachines 5.6. Programmeren met G-codes voor CNC-draaibanken Leerplan graduaat Bedrijfsautomatisatie 39

40 CNC-machines 2/2 6. Snijgereedschappen 6.1. De snijgereedschappen 6.2. Wisselplaten en hun ISO-codes 6.3. Coatings 6.4. Snijgegevens 7. Invoering van NC-gereedschapswerktuigen 7.1. Het vooronderzoek 7.2. De voorbereidingsfase 7.3. De operationele fase 8. Veiligheid Cursustekst-Handboek Flexibele Productie Automatisering Deel 1: Numerieke Besturing Prof.Ir. L.N. Reijers, Ir. H.J.L.M. de Haas Uitgeverij: Technische Uitgeverij De Vey Mestdagh Leerplan graduaat Bedrijfsautomatisatie 40

41 Labo CNC-machines 1/2 Situering in het studieprogramma Derde jaar 40 lestijden Doel Computer bestuurde productiemiddelen worden op ruime schaal toegepast. Onderwerpen die aan de orde komen zijn: opbouw en werking van CNC-machines, bewerkingscentra, besturingen, aandrijvingen en meetsystemen. Vervolgens wordt een inleiding tot de verspaningstechnologie gegeven en wordt ingegaan op de programmering van CNC-machines, zowel bij het draaien als bij het frezen. Tevens wordt aandacht besteed aan de koppeling met CAD. Dit wordt in het practicum concreet toegepast door het uitwerken van projecten waarbij er stukken moeten geprogrammeerd en gefabriceerd worden voor een NC-draaibank, een NC-freesmachine en een CAM-sturing van een freesmachine. Tot slot worden er enkele sessies in bedrijven georganiseerd waarbij CAM-pakketten en de integratie van CNC-machines met robots en andere periferie, zowel theoretisch als praktisch belicht worden. Inhoud 1. CNC-draaien 1.1. De commando s 1.2. Praktische oefening 2. CNC-frezen 2.1. De commando s 2.2. Praktische oefening 3. Programmeren met een dialoogsturing 3.1. Vergelijking van de dialoogsturing met de conventionele sturing 3.2. Grondslagen van het programmeren 3.3. Punt-, lijn- en vlakbewerkingen 3.4. Praktische oefening 4. Externe labs 4.1. VDAB Diest: CNC draaien en frezen 4.2. MAZAK Haasrode Leerplan graduaat Bedrijfsautomatisatie 41

42 Labo CNC-machines 2/2 Cursustekst-Handboek Labotekst Handleiding bij de NC-machines Bibliografie Flexibele Productie Automatisering Deel 1: Numerieke Besturing Prof.Ir. L.N. Reijers, Ir. H.J.L.M. de Haas Uitgeverij: Technische Uitgeverij De Vey Mestdagh Leerplan graduaat Bedrijfsautomatisatie 42

43 Industriële robots 1/3 Situering in het studieprogramma Derde jaar 40 lestijden Doel Een brede basiskennis van de industriële robots is onontbeerlijk bij het realiseren van vele automatiseringsprojecten. Enerzijds is de technische opbouw van computergestuurde industriële robots zeer vergelijkbaar met deze van andere NC-machines. Bij het behandelen van de diverse subsystemen wordt daarom telkens gewezen op deze analogie zodat de student in staat is zijn technische kennis ook op andere numerieke machines toe te passen. Anderzijds wordt ook ingegaan op de factoren die meespelen bij het al dan niet kiezen van een robotsysteem voor een bepaalde applicatie. De student zal dan in staat zijn het gebruik van een industriële robot in een automatiseringsproject te verantwoorden. Inhoud Deel 1: Industriële robots 9. Plaats en opbouw van de industriële robot 9.1. Inleiding Historiek Definities manipulatoren Diverse productiesystemen en toepassingen van de robot 9.2. Opbouw van een industriële robot 10. Kinematisch systeem van de robot Kinematica van de armen Vrijheidsgraden F Analyse kinematisch model Kinematische basisvormen Kinematica van de pols en de grijper Opbouw van de pols en het grijpermechanisme Aan de robot toegevoegde vrijheidsgraden Translatie Rotatie Combinatie translatie en rotatie 11. Effector van de industriële robot Inleiding Subsystemen van de mechanische grijper Kinematica van de grijper Aandrijving en koppelingssysteem van de grijper Arbeidssysteem Besturingssysteem Herkennings- en hulpsysteem Aspecten bij het ontwerpen van een grijper Eisenpakket opstellen Concipiëren, ontwerpen en uitwerken Leerplan graduaat Bedrijfsautomatisatie 43

44 Industriële robots 2/3 12. Besturingssysteem Inleiding Mechanische besturing Pneumatische, hydraulische en elektromechanische besturingen Elektronische besturingen: PLC en microprocessor Coördinatentransformatie Besturingen voor hanteermachines Volgordebesturing Punt-tot-punt besturing Numerieke en niet-numerieke punt-tot-punt besturing Baanbesturing Quasi-baanbesturing 13. Aandrijfsysteem van de robot Inleiding Pneumatische aandrijving Hydraulische aandrijving Elektrische aandrijving Aandrijvingen voor industriële manipulatoren Aandrijvingen voor robots: servokring, permanent magneetmotoren, gelijkstroomvoedingen, synchrone draaistroommotoren Toepassingen Elektrische versus hydraulische aandrijving 14. Weg- en hoekmeetsysteem van de industriële robot Open en gesloten besturingen Registratie van de positie Directe en indirecte meting Analoge en digitale registratie Absoluut en incrementeel nulpunt Digitaal absolute systemen versus digitaal incrementele meetsystemen Analoog absolute en cyclisch absolute systemen Analoge meetsystemen Direct-analoog-absoluut wegmeetsysteem Direct-analoog-cyclisch-absoluut hoekmeetsysteem Direct-analoog-cyclisch-absoluut wegmeetsysteem 15. Programmering van de industriële robot Inleiding On-line programmering (intern) Handprogrammering Play-back Master-slave Teach-in Akoestisch Off-line programmering (extern) Hybride methode M.b.v. interactieve on-line componenten Impliciete en expliciete programmering Toepassingsgebieden en moeilijkheden Programmeersysteem Karakteristieken van een goede programmeertaal Leerplan graduaat Bedrijfsautomatisatie 44

45 Industriële robots 3/ Structuur van programmeertalen De instructieset: geometrische instructies, programmabesturingsinstructies, controleinstructies, communicatie Programmabesturing Voorbeelden van programmeertalen Deel 2: Industriële robots: integratie in een FMS 1. Inleiding: flexibiliteitsaspecten 1.1. Vormen van flexibiliteit 1.2. Productgroep 1.3. De programmering van de robot 1.4. Procesbesturing 1.5. Inzetbaarheid 2. Robots in een FMS 2.1. Selectie van de robot 2.2. Eisen van de periferie Toevoersysteem Afvoersysteem 2.3. Productie-eisen Beperkingen Mogelijkheden 2.4. Gereedschapseisen 2.5. Toleranties en variaties Toegestane afwijking Optredende variaties Conclusie 2.6. Sturingssystemen Robot als master cel PLC als celcontroller PC als celcontroller 3. Criteria voor de layout van een FMS 3.1. Alleenstaande hanteerinrichting voor een machine Industriële manipulatoren Industriële robots 3.2. Geïntegreerde hanteerinrichtingen Trommellader Zwenkarmlader 3.3. Portaalrobots 3.4. Robotbeperkingen en mogelijkheden 3.5. Plaats en vorm van de grijpers Cursustekst-Handboek Cursustekst Flexibele Productie Automatisering Deel 2: Industriële Robots Prof.Ir. L.N. Reijers, Ir. H.J.L.M. de Haas Uitgeverij: Technische Uitgeverij De Vey Mestdagh Leerplan graduaat Bedrijfsautomatisatie 45

46 Labo industriële robots 1/2 Situering in het studieprogramma Derde jaar 40 lestijden Doel De studenten gaan naar het Flanders Automation and Robotcenter (FLARC) in Vilvoorde waar zij, m.b.v. een aantal instructeurs, vertrouwd zullen worden met het daadwerkelijk programmeren van diverse industriële robots. Zowel de problemen als de voordelen van on-line programmeren in een productieomgeving zullen persoonlijk ervaren worden. Men zal in staat zijn zelfstandig diverse robots te programmeren. Verder wordt bij FLARC een operationele FMS-cel bestudeerd waarbij de voordelen van een portaalconstructie geïllustreerd worden. Tenslotte zal een bedrijfsbezoek bij ABB te Sterrebeek de toekomstig afgestudeerden een beeld scheppen van wat men als klant zoal van een robotconstructeur kan verwachten. Waar en waar niet kan ik een beroep op de constructeur doen, welk onderhoudscontract is voor mij het voordeligst, Inhoud Deel 1: FLARC Vilvoorde 1. De ABB-robots 1.1. Bespreking en uitleg over de beschikbare industriële robots S4- en S4C-sturing Veiligheidsmaatregelen in de werkplaats i.v.m. de robots Bespreking beschikbare ABB-robots 1.2. Demonstratie en uitleg over de bestanddelen van de robotinstallaties 1.3. Praktijkoefeningen Robot laten bewegen naar enkele punten in de ruimte Robot laten bewegen in een cirkelbaan Verplaatsen van een voorwerp d.m.v. een grijper Lassen met een robot 2. De FMS-verspaningscel 2.1. Bespreken van de verschillende componenten van de cel Portaalrobot: Felsomat CNC-draaibank: gereedschappen CNC-freesmachine: gereedschappen 2.2. Praktijkopdracht Programmeren van de portaalrobot Leerplan graduaat Bedrijfsautomatisatie 46