Trong sự nghiệp công nghiệ p hoá, hi ện đại hoá đất nước, có thể nói m ột trong nhữ ng tiêu chí để đánh giá sự phát tri ển kinh tế c ủa m ỗi qu ốc gia là mứ c độ t ự động hoá trong các quá trình sản xuất mà trước hết đó là năng suất sản xu ất và ch ất l ượng s ản ph ẩ m làm ra. Sự phát tri ển rất nhanh chóng c ủa máy tính điện tử , công nghệ thông tin và nhữ ng thành t ự u của lý thuyết Đ iều khiển tự động đã làm c ở s ở và h ỗ trợ cho sự phát tri ển t ương x ứ ng c ủa lĩnh v ự c tự động hoá. ở n ước ta m ặc dầu là m ột nước ch ậm phát triển, như ng nhữ ng n ăm gần đ ây cùng với nh ữ ng đòi h ỏi của sản xuất cũng nh ư s ự h ội nh ập vào nền kinh tế thế giới thì vi ệc áp d ụng các ti ế n bộ khoa h ọc kỹ thu ật mà đặc bi ệt là sự t ự động hoá các quá trình s ản xu ất đã có b ước phát tri ển m ới t ạo ra s ản phẩm có hàm lượng chất xám cao ti ến tới hình thành m ột nền kinh t ế tri thức.
z ĐỒ ÁN MÔN HỌC Thiết kế hệ thống điều khiển máy khoan có sơ đồ hình vẽ phương pháp ma trận trạng thái với mạch động lực dùng thiết bị khí nén mạch điều khiển dùng thiết bị điện Giáo viên hướng dẫn : Sinh viên thực : TRIỆU TUYÊN HOÀNG Đồ án điều khiển logic TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI KHOA NĂNG LƯỢNG BỘ MÔN TỰ ĐỘNG HỐ XNCN THIẾT KẾ MƠN HỌC ĐIỀU KHIỂN LOGIC ĐỒ ÁN MÔN HỌC Sinh viên Lớp : : TRIỆU TUYÊN HỒNG Tự động hố K43 NHIỆM VỤ THIẾT KẾ Thiết kế hệ thống điều khiển máy khoan có sơ đồ hình vẽ phương 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 VÀ BẢN VẼ - thuyết minh - vẽ kỹ thuật khổ A0 cho sơ đồ nguyên lý lắp ráp CÁN BỘ HƯỚNG DẪN MỤC LỤC nhiệm vụ thiết kế 02 mục lục 03 Tài liệu tham khảo 04 Lời nói đầu 05 - Đồ án điều khiển logic Chương I: giới thiệu chung công nghệ sơ đồ công nghệ 06 nguyên lý hoạt động sơ đồ công nghệ 06 Chương II: tổng hợp hàm điều khiển tổng hợp hàm điều khiển phương 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 Chương 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 khiển hệ thống 18 MỞ ĐẦU Trong nghiệp cơng nghiệp hố, đại hố đất nước, nói tiêu chí để đánh giá phát triển kinh tế quốc gia mức độ tự động hoá q trình sản xuất mà trước hết suất sản xuất chất lượng sản phẩm làm Sự phát triển nhanh chóng máy tính điện tử , công nghệ thông tin thành tựu - Đồ án điều khiển logic lý thuyết Điều khiển tự động làm cở sở hỗ trợ cho phát triển tương xứng lĩnh vực tự động hoá nước ta nước chậm phát triển, năm gần với đòi hỏi sản xuất hội nhập vào kinh tế giới việc áp dụng tiến khoa học kỹ thuật mà đặc biệt tự động hố q trình sản xuất có bước phát triển tạo sản phẩm có hàm lượng chất xám cao tiến tới hình thành kinh tế tri thức Ngày tự động hoá điều khiển trình sản xuất 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 hố điều khiển cơng nghệ khoan trình tạo lỗ thủng bề mặt vật thể có kích thước chiều sâu định trước Trong cơng việc thiết kế, tự động hố điều khiển thể qua hai trình sau: - Tự động hố điều khiển cơng việc đưa vật thể vào vị trí định trước (xác định vị trí lỗ khoan) - Tự động hoá đưa mũi khoan vào khoan vật thể sau quay vị trí cũ đễ đảm bảo cho quy trình Chất lượng mũi khoan suất làm việc phụ thuộc nhiều vào cơng nghệ điều khiển Q trình làm việc thực theo trật tự logic, theo trình tự thời gian xác định để điều khiển cơng nghệ ta phải tổng hợp hàm điều khiển cho hệ thống Có nhiều phương pháp để tổng hợp hàm điều khiển ta sử dụng phương pháp GRAPCET So với phương pháp khác phương pháp hàm tác động có ưu điểm đơn giản đảm bảo xác thực trình Sinh viên CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU CƠNG NGHỆ Cơng nghệ : Khoan lỗ hai giai đoạn - Đồ án điều khiển logic Máy khoan sử dụng rộng rãi nhà máy khí Bên cạnh máy móc khí khác máy tiện, máy doa, máy bào giường, bào xọc tự động hóa theo dây chuyền ngày đại Các máy khoan tự động hoá theo dây chuyền nhằm nâng cao suất giảm nặng nhọc cho người cơng nhân Trong cơng nghệ khoan lỗ hai giai đoạn sử dụng nhà máy khí, nhà máy sửa chữa chế tạo máy Trong môi trường làm việc nặng nhọc công nghệ yêu cầu : - Khoan làm việc ổn định, chắn - Tần số làm việc lớn CHƯƠNG II : THIẾT KẾ THEO PHƯƠNG PHÁP GRAPCET - Đồ án điều khiển logic Grapcet - cơng cụ để mơ tả mạch trình tự công nghiệp Trong dây chuyền sản xuất công nghiệp, thiết bị máy móc thường hoạt động theo trình tự lôgic chặt chẽ nhằm đảm bảo chất lượng sản phẩm, an toàn cho người thiết bị Cấu trúc làm việc trình tự dây chuyền đưa yêu cầu cho điều khiển điều khiển hoạt động chặt chẽ thống dây chuyền đồng thời gợi ý cho ta phân nhóm lơgic automat trình tự tập hợp máy móc thuật tốn Ta có sơ đồ khối : Tín hiệu vào Cấu trúc điều khiển trình tự Q trình Q trình cơng nghệ bao gồm : - Hoàn toàn tự động - Đồ án điều khiển logic - Bán tự động - Hoàn toàn tay Khi thiết kế hệ thống phải tính tốn đến phương thức làm việc khác để đảm bảo an tồn xử lí kịp thời hư hỏng hệ thống Phải có phương án can thiệp trực tiếp người vân hành đến việc dừng máy khẩn cấp Grapcep cơng cụ hữu ích để thiết kế thực đầy đủ yêu cầu công nghệ tự động hố q trình cơng nghệ kể 2.Phương pháp Grapcet - Đồ án điều khiển logic Yêu cầu công nghệ : a, b, c, d cơng tắc hành trình cảm nhận vị trí lưỡi khoan Hoạt động : Khoan xuống với vận tốc v1 gặp ‘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 xuống với vận tốc V2 Gặp ‘d’ khoan hết lỗ khoan nhấc lên với vận tốc V1 Đi lên gặp ‘a’ dừng lại kết thúc trình khoan - Đồ án điều khiển logic 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 xuống với vận tốc v1 V2 : chạy xuống với vận tốc v2 4.Thành lập Grapcet -Xác lập trạng thái ban đầu -Trạng thái ban đầu -Đã trạng thái ban đầu -Đi xuống với vận tốc v1 -Đã xuống với vân tốc v1 - Đồ án điều khiển logic -Đi xuống với vận tốc v2 -Đã xuống với vận tốc v2 -Đi lên với vận tốc v1 -Đã lên với vận tốc v1 *Nhận xét : - Nếu Grapcet có khoan xuống găp b giảm tốc, gặp c lên, gặp a lặp lại trình mà khơng khoan giai đoạn - Vì vậy, phải thêm biến phụ nhận biết cho phép : gặp b lần thứ xuống với vận tốc v2 gặp b lần thứ hai trì vận tốc cũ đồng thời gặp c lần thứ lên cấm lên lần thứ hai mà gặp c xuống với vận tốc v2 Chỉ gặp d lên - Gọi biến P gặp c hàm đóng gặp d cắt Từ điều Grapcet thành lập sau - Đồ án điều khiển logic 6.Nguyên lí hoạt động sơ đồ sau : - Khi có tín hiệu sẵn sàng So tự trì theo đường 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 điện đồng thời tiếp điểm V2 12-10 mở cắt điện V1 Các rơle khác không bị ảnh hưởng Khoan lúc giảm tốc độ xuống vận tốc v2 (bắt đầu trình khoan giai đoạn một) - Gặp c rơle P có điện tự trì tiếp điểm P1-29 tiếp điểm P20-16 mở đồng thời P23-12 đóng lại sẵn sàng 13 - Đồ án điều khiển logic - Cùng lúc tiếp diểm V2 25-27, X2 17-28 đóng nên rơle L có điện tự trì L1-28 - Tiếp điểm X17-19, V2 19-12 đóng nên rơle V1 có điện Chúng cắt V2 X khoan chạy lên với vận tốc v1 - Gặp b khơng chuyện xảy P20-16 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 mở rơle V2 khơng thể có điện Khoan tiếp tục chạy xuống với vận tốc v1 - Đến gặp c V2 25-27 mở nên rơle L khơng có 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 điện 14 - Đồ án điều khiển logic - Tương tự rơle V1 có điện - V1, L có điện tiếp điểm thường đóng mở 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 CHƯƠNG III : SƠ DỒ 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 cơng suất nhỏ sử dụng phương pháp mở máy trực tiếp không cần qua ddiện trở hàn chế - Đối với mạch bảo vệ ta chọn phương án bảop vệ cầu chì đơn giản rẻ tiền - Khi đảo chiều thực hãm ngược 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 Sơ đồ nguyên lí mạch lực , mạch lực hình bên : 17 - Đồ án điều khiển logic Lựa chọn thiết 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 cơng tắc tơ có thơng số thoả mãn Loại Dịng điện Iđm Imax Số lượng tiếp điểm Thường Uđm 15 60 thước dây mở K∏1-0021 Kích cuộn Thường đóng CS 220 10 200x128 Chọn công tắc tơ cho công tắc tơ X, L, V1, V2 Từ cơng suất cuộn hút tính dịng qua cuộn hút : Ih = P/U =10/220 = 0,05 (A) 18 - Đồ án điều khiển logic b Phần tử điều khiển Từ dòng cuộn hút ta chọn rơle trung gian có tiếp điểm thoả mãn Chọn rơle trung gian : Loại Dòng điện Số lượng tiếp điểm Thường Uđm CS cuộn Kích hút thước Thường đóng 92x128 mở RH101 4 220 c Các thiết bị bảo vệ Bảo vệ cầu chì ta chọn cầu chì : - Động lực - Điều khiển Mạch động lực Kiểu cầu Dịng đm Dịng cắt Điện áp Kích thước chung chì dây chảy giới hạn định mức H∏H 15 8000 220 A B C 91 16 25 Cầu chì kiểu ống nên đứt an toàn Mạch điều khiển 19 - Đồ án điều khiển logic Kiểu cầu Dịng đm Dịng cắt Điện áp Kích thước chung chì dây chảy giới hạn định mức H∏H 1200 220 A B C 91 16 25 Chọn rơle dịng điện cực đại Bảng đấu dây lập sau : STT Tên thiết bị Điểm nối 20 - Đồ án điều khiển logic – 1RH Đầu nối động lực ĐL 1– – X1 2– – X2 3– – L1 4– – L2 5– – V1 6– – V2 7– – N+ 8– – N9– STT Tên thiết bị Điểm nối 21 - Đồ án điều khiển logic 1–A Đầu nối điều khiển ĐK – 1So 2–A 3–B – 1ĐK 4–B 4– 5–C – 3ĐK 6–C 6– 7–D – 5ĐK 8–D 8– 9–m 9– 10 – m 10 – 11 – D 11 – 12 – D 12 – 6ĐK 13 – g 13 – 14 – g 14 – 22 - Đồ án điều khiển logic STT Tên thiết bị + Điểm nối 1–N Cầu dao 1’ – 2– CD Cầu chì động lực 1CC Cầu chì điều khiển 2CC 2’ – – 1’CD 1’ – – 2’CD 1’ – 1– Rơle hãm 1’ – 1’.1CC 2– RH Rơle trung gian So 2’ – – 1’-2CC – 2’.CD – 4.X 23 - Đồ án điều khiển logic STT Tên thiết bị Rơle trung gian Điểm nối – 10ĐK – 8X – 9ĐK So 15 – 9So 26 – – 2ĐK Rơle trung gian – 2So – 5So X – 6L – 8L 17 – 5ĐK 26 – 26So 27 – 27V2 28 – 28P Rơle trung gian V1 – 1So – 1X – 6L – 8X 10 – 10V2 24 - Đồ án điều khiển logic STT Tên thiết bị Rơle trung gian Điểm nối 12 – 12So 16 –16L 18 – 6ĐK V1 20 – 20P 22 – 4ĐK 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 – 1V2 – 2V2 25 - Đồ án điều khiển logic L – 11L – 10ĐK STT Tên thiết bị Điểm nối 11 – 11P Rơle trung gian 11’ – 21L L 11 16 – 16P 21 – 2ĐK 23 – 23P 24 – 24X 28 – 28So 12 – 13ĐK g 13 Nút ấn – 14ĐK Nút mở máy – 9ĐK m 14 Công tắc tơ X 15 Công tắc tơ V1 16 Công tắc tơ V2 9– – 2P 32 – 32X – 2P 34 – 34V1 – 2X 36 – 36V2 26 - Đồ án điều khiển logic 17 Công tắc tơ L – V2 38 – 38L TÀI LIỆU 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 hố Tin học Cơng nghiệp Người dịch: PGS - TS Lê Văn Doanh Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 1999 Lewin, D - Logical design of switching circuits Nhà xuất MacMillan, 1986 27 - ... VỤ THIẾT KẾ Thiết kế hệ thống điều khiển máy khoan có sơ đồ hình vẽ phương 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. .. điều khiển công nghệ ta phải tổng hợp hàm điều khiển cho hệ thống Có nhiều phương pháp để tổng hợp hàm điều khiển ta sử dụng phương pháp GRAPCET So với phương pháp khác phương pháp hàm tác động... ứng dụng mà đồ án thiết kế điều khiển cơng nghệ khoan Tự động hố điều khiển cơng nghệ khoan q trình tạo lỗ thủng bề mặt vật thể có kích thước chiều sâu định trước Trong công việc thiết kế, tự động