Đồ án kỹ thuật_giao tiếp máy tính với kit
Đồ án điều khiển logic Triệu Tuyên Hoàng TĐH 3- K43 tr-ờng đại học bách khoa hà nội thiết kế môn học khoa l-ợng điều khiển logic môn tự động hoá xncn đồ án môn học Sinh viên : TRIệU TUYÊN HOàNG Lớp : Tự động hoá K43 Nhiệm vụ thiết kế Thiết kế hệ thống điều khiển máy khoan có sơ đồ nh- hình vẽ ph-ơng pháp ma trận trạng thái với mạch động lực dùng thiết bị khí nén mạch điều khiển dùng thiết bị điện Nội dung - Thiết kế sơ đồ nguyên lý - Tính chọn thiết bị điều khiển - Thiết kế sơ đồ lắp ráp Thuyết minh vẽ - qun thut minh - b¶n vÏ kü tht khỉ A0 cho sơ đồ nguyên lý lắp ráp cán bé h-íng dÉn - Đồ án điều khiển logic Triệu Tuyên Hoàng TĐH 3- K43 mơc lơc nhiƯm vơ thiÕt kÕ 02 mơc lơc 03 Tài liệu tham khảo 04 Lời nói đầu 05 Ch-ơng I: giới thiệu chung công nghệ sơ đồ công nghệ 06 nguyên lý hoạt động sơ đồ công nghệ 06 Ch-ơng II: tổng hợp hàm điều khiển tổng hợp hàm điều khiển ph-ơng pháp hàm tác động 08 1.1 xác định biến điều khiển 08 1.2 tổng hợp hàm điều khiển 09 sơ đồ nguyên lý điều khiển hệ thống 11 2.1 phần tử 11 2.2 sơ đồ nguyên lý 12 2.3 thuyết minh nguyên lý hoạt động sơ đồ 13 Ch-ơng III: Tính chọn thiết kế mạch lắp ráp Chọn thiết bị 14 chọn phần tử logic 14 chọn công tắc 15 Chọn Van phân phối 16 Chọn thiết bị chấp hành 17 chọn nút ấn 17 SƠ Đồ LắP RáP Lựa chọn vị trí lắp đặt thiết bị 17 Sơ đồ lắp ráp mạch điều khiĨn hƯ thèng 18 - Đồ án điều khiển logic Triệu Tuyên Hoàng TĐH 3- K43 Mở đầu Trong nghiệp công nghiệp hoá, đại hoá đất n-ớc, nói tiêu chí để đánh giá phát triển kinh tế quốc gia mức độ tự động hoá trình sản xuất mà tr-ớc hết suất sản xuất chất l-ợng sản phẩm làm Sự phát triển nhanh chóng máy tính điện tử , công nghệ thông tin thành tựu lý thuyết Điều khiển tự động đà làm cở sở hỗ trợ cho phát triển t-ơng xứng lĩnh vực tự động hoá n-ớc ta n-ớc chậm phát triển, nh-ng năm gần với đòi hỏi sản xuất nh- hội nhập vào kinh tế giới việc áp dụng tiến khoa học kỹ thuật mà đặc biệt tự động hoá trình sản xuất đà có b-ớc phát triển tạo sản phẩm có hàm l-ợng chất xám cao tiến tới hình thành kinh tế tri thức Ngày tự động hoá điều khiển trình sản xuất đà sâu vào ngõ nghách, vào tất khâu trình tạo sản phẩm Một nhữnh ứng dụng mà đồ án thiết kế điều khiển công nghệ khoan Tự động hoá điều khiển công nghệ khoan trình tạo lỗ thủng bề mặt vật thể có kích th-ớc chiều sâu định tr-ớc Trong công việc thiết kế, tự động hoá điều khiển đ-ợc thể qua hai trình sau: - Tự động hoá điều khiển công việc đ-a vật thể vào vị trí định tr-ớc (xác định vị trí lỗ khoan) - Tự động hoá đ-a mũi khoan vào khoan vật thể sau quay vị trí cũ đễ đảm bảo cho quy trình Chất l-ợng mũi khoan suất làm việc phụ thuộc nhiều vào công nghệ điều khiển Quá trình làm việc đ-ợc thực theo trật tự logic, theo trình tự thời gian xác định để điều khiển đ-ợc công nghệ ta phải tổng hợp đ-ợc hàm điều khiển cho hệ thống Có nhiều ph-ơng pháp để tổng hợp hàm điều khiển nh-ng ta sử dụng ph-ơng pháp GRAPCET So với ph-ơng pháp khác ph-ơng pháp hàm tác động có -u điểm đơn giản đảm bảo xác thực trình Sinh viên - §å án điều khiển logic Triệu Tuyên Hoàng TĐH 3- K43 Ch-ơng I : Giới thiệu công nghệ Công nghệ : Khoan lỗ hai giai đoạn Máy khoan đ-ợc sử dụng rộng rÃi nhà máy khí Bên cạnh máy móc khí khác nh- máy tiện, máy doa, máy bào gi-ờng, bào xọc đ-ợc tự động hóa theo dây chuyền ngày đại Các máy khoan đ-ợc tự động hoá theo dây chuyền nhằm nâng cao suất giảm nặng nhọc cho ng-ời công nhân Trong công nghệ khoan lỗ hai giai đoạn đ-ợc sử dụng nhà máy khí, nhà máy sửa chữa chế tạo máy Trong môi tr-ờng làm việc nặng nhọc công nghệ yêu cầu : - Khoan làm việc ổn định, chắn - Tần số làm việc lớn - Đồ án điều khiển logic Triệu Tuyên Hoàng TĐH 3- K43 Ch-¬ng II : ThiÕt kÕ Theo ph-¬ng pHáp Grapcet Grapcet - công cụ để mô tả mạch trình tự công nghiệp Trong dây chuyền sản xuất công nghiệp, thiết bị máy móc th-ờng hoạt động theo trình tự lôgic chặt chẽ nhằm đảm bảo chất l-ợng sản phẩm, an toàn cho ng-ời thiết bị Cấu trúc làm việc trình tự dây chuyền đà đ-a yêu cầu cho điều khiển điều khiển hoạt động chặt chẽ thống dây chuyền đồng thời gợi ý cho ta phân nhóm lôgic automat trình tự tập hợp máy móc thuật toán Ta có sơ đồ khối : Tín hiệu vào Cấu trúc điều khiển trình tự Quá trình - Đồ án điều khiển logic Triệu Tuyên Hoàng TĐH 3- K43 -Quá trình công nghệ bao gồm : - Hoàn toàn tự động - Bán tự động - Hoàn toàn tay Khi thiết kế hệ thống phải tính toán đến ph-ơng thức làm việc khác để đảm bảo an toàn xử lí kịp thời h- hỏng hệ thống Phải có ph-ơng án can thiệp trực tiếp ng-ời vân hành đến việc dừng máy khẩn cấp Grapcep công cụ hữu ích để thiết kế thực đầy đủ yêu cầu công nghệ tự động hoá trình công nghệ kể - §å án điều khiển logic Triệu Tuyên Hoàng TĐH 3- K43 -2.Ph-ơng pháp Grapcet Yêu cầu công nghệ : a, b, c, d công tắc hành trình cảm nhận vị trí l-ỡi khoan Hoạt ®éng : Khoan ®i xng víi vËn tèc v1 gỈp b (gặp vật liệu) giảm tốc độ khoan với vận tốc v2 Xuống gặp c lưỡi khoan nhấc lên tháo phoi chuẩn bị cho giai đoạn khoan thứ hai Đi lên với vận tốc V1 gặp a khoan đảo chiều xuống với vận tốc V1 bắt đầu giai đoạn hai Đi xuống gặp c (gặp phôi) bắt đầu khoan xng víi vËn tèc V2 GỈp ‘d’ khoan hÕt lỗ khoan nhấc lên với vận tốc V1 Đi lên gặp a dừng lại kết thúc trình khoan - Đồ án điều khiển logic Triệu Tuyên Hoàng TĐH 3- K43 3.Tín hiệu vào, trạng thái Tín hiệu vào : Các cảm biến vị trí a, b, c, d Tín hiệu : X : trạng thái xuống L : trạng thái lên V1 : chạy xng víi vËn tèc v1 V2 : ch¹y xng víi vận tốc v2 4.Thành lập Grapcet -Xác lập trạng thái ban đầu -Trạng thái ban đầu -Đà trạng thái ban đầu -Đi xuống với vận tốc v1 -Đà ®i xng víi v©n tèc v1 - Đồ án điều khiển logic Triệu Tuyên Hoàng TĐH 3- K43 Đi xuống với vận tốc v2 -Đà xuống với vận tốc v2 -Đi lên với vận tốc v1 -Đà lên với vận tốc v1 *Nhận xét : - NÕu Grapcet chØ cã vËy khoan sÏ ®i xuống găp b giảm tốc, gặp c lên, gặp a lặp lại trình mà không khoan giai đoạn - Vì vậy, phải thêm biến phụ nhận biết cho phép : gặp b lần thứ xuống với vận tốc v2 nh-ng gặp b lần thứ hai trì vận tốc cũ đồng thời gặp c lần thứ lên nh-ng cấm lên lần thứ hai mà gặp c xng víi vËn tèc v2 ChØ gỈp d míi lên - Gọi biến P gặp c hàm đóng gặp d cắt Từ điều Grapcet cã thĨ thµnh lËp nh- sau - §å án điều khiển logic Triệu Tuyên Hoàng TĐH 3- K43 -5.Thµnh lËp Grapcet 10 - Đồ án điều khiển logic Triệu Tuyên Hoàng TĐH 3- K43 -Grapcet sử dụng phần tử nhớ thực công nghệ Nh-ng yêu cầu toán sử dụng phần tử tiếp điểm nên : - Viết hàm đóng có tiếp điểm tự trì để nhớ - Viết hàm cắt Ta có sơ đồ mạch điều khiển trang sau 12 - Đồ án điều khiển logic Triệu Tuyên Hoàng TĐH 3- K43 -6.Nguyên lí hoạt động sơ đồ nh- sau : - Khi có tín hiệu sẵn sàng So tự trì theo đ-ờng 1-So-54-2 Tiếp điểm So98, So12 15 đóng lại sẵn sàng làm việc - Tại vị trí ban đầu a ấn nút mở máy m rơle trung gian X có điện tự trì tiếp điểm X1-8, X5-4 lúc mở - Đồng thời rơle V1 có điện tự trì tiếp điểm V1 1-12 tiếp điểm V1 5-4 mở làm điện So Khoan chạy xuống với vận tốc v1 - Gặp b tiếp điểm V1 20-22 đóng nên V2 có điện tự trì V2 1-16 V2 có ®iƯn ®ång thêi tiÕp ®iĨm V2 12-10 më c¾t điện V1 Các rơle khác không bị ảnh h-ởng Khoan lúc giảm tốc độ xuống vận tốc v2 (bắt đầu trình khoan giai đoạn một) - Gặp c rơle P có điện tự trì tiÕp ®iĨm P1-29 tiÕp ®iĨm P20-16 më ®ång thêi P23-12 đóng lại sẵn sàng - Cùng lúc tiếp diểm V2 25-27, X2 17-28 đóng nên rơle L có điện tự trì L1-28 13 - Đồ án điều khiển logic Triệu Tuyên Hoàng TĐH 3- K43 TiÕp ®iĨm X17-19, V2 19-12 đóng nên rơle V1 có điện Chúng cắt V2 X khoan chạy lên với vận tốc v1 - Gặp b không chuyện xảy P20-16 đà mở - Gặp a tiếp điểm L11-11, P11-8 trì nên rơle X có điện trì X1-8 Đồng thời V1 có điện cắt L Khoan lại chạy xuống với vận tốc v1 (bắt đầu chu trình thứ hai) - Gặp b P20-16 đà mở rơle V2 có điện Khoan tiếp tục chạy xuống với vận tốc v1 - Đến gặp c V2 25-27 mở nên rơle L điện - Vì V1 18-16 có điện nên V2 có điện tự trì V2 1-16 Có V2 V1 bị cắt V210-12 Khoan tiếp tục chạy xuống với vận tốc v2 - Gặp d V2 25-27, X27-28 đóng nên rơle L có ®iƯn - T-¬ng tù r¬le V1 cã ®iƯn 14 - Đồ án điều khiển logic Triệu Tuyên Hoàng TĐH 3- K43 V1, L có điện tiÕp ®iĨm th-êng ®ãng cđa nã më ®ã cắt điện X, V1 - Đồng thời gặp d nên P điện Khoan chạy lên với vận tốc v1 - Gặp a rơle So có điện tự trì tiếp điểm đóng lại trạng thái sẵn sàng đợi lệnh Kết thúc trình khoan lỗ hai giai đoạn 15 - Đồ án điều khiển logic Triệu Tuyên Hoàng TĐH 3- K43 Ch-¬ng III : S¬ då mạch lực Lựa chọn thiết bị Mạch lực - Công suất động 2KW - Điện áp định mức 220V - Động chiều kích từ độc lập Dòng điện định mức : Iđm = Pđm/Uđm = 2.103/220 =9,1 A - Đối với động công suất nhỏ sử dụng ph-ơng pháp mở máy trực tiếp không cần qua ddiện trở hàn chế - Đối với mạch bảo vệ ta chọn ph-ơng án bảop vệ cầu chì đơn giản rẻ tiền - Khi đảo chiều thực hÃm ng-ợc tất điện trở tham gia mạch phần ứng theo nguyên tắc dòng điện rơle dòng điện cực đại RH 16 - Đồ án điều khiển logic Triệu Tuyên Hoàng TĐH 3- K43 -Sơ đồ nguyên lí mạch lực , mạch lực nh- hình bên : 17 - Đồ án điều khiển logic Triệu Tuyên Hoàng TĐH 3- K43 -2 Lùa chän thiÕt bị a Phần tử chấp hành Dòng điện định mức Iđm = 9,1 A Khi mở máy dòng điện Imm < 2,5 Iđm Dòng cực đại mở máy : Imm = 2,5.Iđm =2,5 9,1 =22,7 (A) Ta chọn công tắc tơ có thông số thoả mÃn Loại Dòng điện Iđm Imax Số l-ợng tiÕp ®iĨm Th-êng më U®m KÝch cn Th-êng ®ãng CS th-íc d©y K1-0021 15 60 220 10 200x128 Chän công tắc tơ nh- cho công tắc tơ X, L, V1, V2 Từ công suất cuộn hút tính đ-ợc dòng qua cuộn hút : Ih = P/U =10/220 = 0,05 (A) b Phần tử điều khiển Từ dòng cuộn hút ta chọn đ-ợc rơle trung gian có tiếp điểm thoả mÃn 18 - Đồ án điều khiển logic Triệu Tuyên Hoàng TĐH 3- K43 -Chọn rơle trung gian : Loại Dòng điện Số l-ợng tiếp điểm Uđm Th-ờng mở RH101 hót 220 th-íc Th-êng ®ãng CS cuộn Kích 92x128 c Các thiết bị bảo vệ Bảo vệ cầu chì ta chọn cầu chì : - Động lực - Điều khiển Mạch động lực Kiểu cầu Dòng đm Dòng cắt Điện áp Kích th-ớc chung chì dây chảy giới hạn định mức HH 15 8000 220 A B C 91 16 25 Cầu chì kiểu ống nên đứt an toàn Mạch điều khiển Kiểu cầu Dòng đm Dòng cắt Điện áp Kích th-ớc chung chì dây chảy giới hạn định mức HH 1200 220 A B C 91 16 25 Chọn rơle dòng ®iƯn cùc ®¹i 19 - Đồ án điều khiển logic Triệu Tuyên Hoàng TĐH 3- K43 -Bảng đấu dây lập nh- sau : STT Tên thiết bị Điểm nối 1RH Đầu nối động lùc §L 1– – X1 2– – X2 3– – L1 4– – L2 5– – V1 6– – V2 7– – N+ 8– – N9– 20 - Đồ án điều khiển logic Triệu Tuyên Hoàng TĐH 3- K43 -STT Tên thiết bị Điểm nối 1A Đầu nối điều khiĨn §K – 1So 2–A 3–B – 1§K 4–B 4– 5–C – 3§K 6–C 6– 7–D – 5§K 8–D 8– 9–m 9– 10 – m 10 – 11 – D 11 – 12 – D 12 – 6§K 13 – g 13 – 14 – g 14 – 21 - Đồ án điều khiển logic Triệu Tuyên Hoàng TĐH 3- K43 -STT Tªn thiÕt bị Cầu dao Điểm nối N+ CD Cầu chì động lực 1CC Cầu chì điều khiển 2CC 1’CD 1’ – – 2’CD 1’ – 1– R¬le h·m 1’ – 1’.1CC 2– RH 2’ – R¬le trung gian So – 1’-2CC – 2’.CD – 4.X 22 - Đồ án điều khiển logic Triệu Tuyên Hoàng TĐH 3- K43 STT Tên thiết bị Rơle trung gian Điểm nối – 10§K – 8X – 9§K So 15 9So 26 2ĐK Rơle trung gian – 2So – 5So X – 6L – 8L 17 – 5§K 26 – 26So 27 – 27V2 28 – 28P R¬le trung gian V1 – 1So – 1X – 6L – 8X 10 – 10V2 23 - Đồ án điều khiển logic Triệu Tuyên Hoàng TĐH 3- K43 STT Tên thiết bị Rơle trung gian §iĨm nèi 12 – 12So 16 –16L 18 – 6§K V1 20 – 20P 22 – 4§K 24 – 24X 26 26X 1ĐK 10 Rơle trung gian – 2V1 12 – 12So V2 12 – 12V2 14 – 14L 16 – 16V1 19 – 19X 25 8ĐK 11 Rơle trung gian L 1V2 – 2V2 – 11L – 10§K 24 - Đồ án điều khiển logic Triệu Tuyên Hoàng T§H 3- K43 -STT Tên thiết bị Điểm nèi 11 – 11P R¬le trung gian 11’ – 21L L 11 16 – 16P 21 – 2§K 23 – 23P 24 – 24X 28 – 28So 12 – 13§K g 13 Nót Ên – 14§K Nót më máy 9ĐK m 14 Công tắc tơ X 15 Công tắc tơ V1 16 Công tắc tơ V2 17 Công tắc tơ L 2P 32 – 32X – 2P 34 – 34V1 – 2X 36 – 36V2 – V2 38 – 38L 25 - Đồ án điều khiển logic Triệu Tuyên Hoàng T§H 3- K43 Tµi liƯu tham khảo PGS - TS Nguyễn Trọng Thuần - Điều khiển logic ứng dụng Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 2000 Trịnh Đình Đề, Võ Trí An - Điều khiển tự động truyền động điện Nhà xuất Đại học Trung học chuyên nghiệp, Hà Nội 1986 Nguyễn Xuân Phú, Tô Đằng - Sử dụng sửa chữa khí cụ điện hạ áp Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 1998 Các CD-ROM catalogue tra cứu thiết bị khí nén điện hÃng OMRON, FESTO, MITSUBISHI Bản dịch: Cẩm nang Kỹ thuật điện Tự động hoá Tin học Công nghiệp Ng-ời dịch: PGS - TS Lê Văn Doanh Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hµ Néi 1999 Lewin, D - Logical design of switching circuits Nhà xuất MacMillan, 1986 26 - ... động hoá điều khiển trình sản xuất đà sâu vào ngõ nghách, vào tất khâu trình tạo sản phẩm Một nhữnh ứng dụng mà đồ án thiết kế điều khiển công nghệ khoan Tự động hoá điều khiển công nghệ khoan. .. chung công nghệ sơ đồ công nghệ 06 nguyên lý hoạt động sơ đồ công nghệ 06 Ch-ơng II: tổng hợp hàm điều khiển tổng hợp hàm điều khiển ph-ơng pháp hàm tác động 08 1.1 xác định biến điều khiển 08 1.2... hành 17 chọn nút ấn 17 SƠ Đồ LắP RáP Lựa chọn vị trí lắp đặt thiết bị 17 Sơ đồ lắp ráp mạch điều khiển hệ thống 18 - Đồ án điều khiển logic Triệu Tuyên Hoàng