đồ án kỹ thuật cơ khí kế hệ thống điều khiển lôgic cho công nghệ khoan qua hai giai đoạn.DOC

Đồ án môn học điều khiển lôgic đồ án môn học điều khiển lôgic I . Nhiệm vụ : - Thiết kế hệ thống điều khiển lôgic cho công nghệ khoan qua hai giai đoạn nh ở hình dới đây : Trong đó : Đờng nét liền Chạy với vận tốc V 1 Đờng nét đứt Chạy với vận tốc V 2 Với : V 1 >V 2 II . Nội dung : 1. Thiết kế sơ đồ nguyên lý . 2. Tính chọ thiết bị điều khiển . 3. Thiết kế sơ đồ lắp giáp . III . Thuyết minh và bản vẽ : 1. Một quyển thuyết minh . 2. Hai bản vẽ kỹ thuật khổ A 0 cho sơ đồ nguyên lý và sơ đồ lắp giáp . TT Sinh viên P 2 thiết kế P 2 mạch lực, mạch ĐK' 1 Hàm tác động Hệ T- Đ 2 Công suất động cơ : P = 15 (kW) lời nói đầu Trong sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nớc có thể nói trong những tiêu chí để đánh giá sự phát triển kinh tế của mỗi quốc gia là mức độ tự động hoá trong các quá trình sản xuất, mà trớc hết phải nói đến đó là năng suất sản xuất và chất lợng sản phẩm làm ra dới những thành công của việc áp dụng các công nghệ có mức độ tự động hoá cao. Sự phát triển nhanh chóng của máy tính điện tử , công nghệ thông tin và những thành tựu của lý thuyết điểu khiển tự Trang 1 A 1 - C D m Đồ án môn học điều khiển lôgic động đã làm cơ sở vững chắc và hỗ trợ kịp thời cho sự phát triển tơng xứng của các ngành công nghiệp với lĩnh vực tự động hoá trong mỗi quốc gia. ở nớc ta mặc dù là một nớc chậm phát triển nhng những năm gần đây cùng với những đòi hỏi của sản xuất cũng nh sự hội nhập vào nền kinh tế thế giới thì việc áp dụng các tiến bộ khoa học, kỹ thuật mà đặc biệt là sự tự động hoá các quá trình sản xuất đã có bớc phát triển mới tạo ra sản phẩm có hàm lợng chất xám cao, thúc đẩy quá trình tiến tới hình thành một nền kinh tế tri thức . Ngày nay tự động hoá điều khiển các quá trình sản xuất đã đi sâu vào trong mọi lĩnh vực, vào trong tất cả các khâu của công nghệ trong quá trình tạo ra sản phẩm . Một trong những trong những ứng dụng đó mà đồ án này thiết kế là điều khiển tự động công nghệ khoan qua hai giai đoạn . Tự động hoá điều khiển công nghệ khoan là quá trình thực hiện gia công tạo ra một lỗ thủng trên bề mặt chi tiết có kích thớc và chiều sâu đợc định trớc . Quá trình khoan gồm hai giai đoạn : - Ban đầu khi khoan chuyển động đi xuống để thực hiện khoan vào chi tiết đợc một đoạn xác định đã đợc tính toán trớc thì khoan dừng lại và đi lên, sau đó lại tiếp tục hành trình khoan sâu xuống, cuối cùng nó lại đi ngợc lên để chuẩn bị thực hiện khoan một lỗ khác . Chất lợng lỗ khoan và năng suất làm việc của máy phụ thuộc rất nhiều vào công nghệ điều khiển, quá trình làm việc đợc thực hiện theo một trật tự lô gíc, theo trật tự thời gian xác định . Do đó để điều khiển đợc công nghệ ta phải tổng hợp đợc hàm điều khiển cho hệ thống . Có rất nhiều phơng pháp để tổng hợp hàm điều khiển, trong khuôn khổ đồ án này em sử dụng phơng pháp hàm tác động . So với các phơng pháp khác thì phơng pháp hàm tác động có u điểm đơn giản và đảm bảo sự chính xác về tuần tự thực hiện quá trình . Qua một thời gian thực hiện cùng với sự nỗ lực của bản thân cũng nh sự chỉ bảo nhiệt tình của thầy giáo Lu Đức Dũng . Em đã hoàn thành bản đồ án đúng thời hạn, tuy nhiên với một lĩnh vực thiết kế tơng đối khó và đòi hỏi độ chính xác cao mà chỉ tiếp xúc trong khoảng thời gian ngắn, chắc chắn bản đồ ná này còn nhiều điều thiếu sót . Em mong rằng tiếp tục nhận đợc ý kiến đóng góp của thầy, cô giáo cùng bạn bè để đồ án của em đợc hoàn thiện hơn . Qua đây cho phép em đợc gửi lời cảm ơn trân thành nhất tới tất cả các thầy, cô giáo trong bộ môn tự động hoá và đặc biệt là thầy giáo Lu Đức Dũng, ngời đã tận tình hớng dẫn em trong suốt quá trình hoàn thành bản đồ án này . Hà Nội, Ngày 25. Tháng 03 Năm 2004 Sinh viên : Trang 2 Đồ án môn học điều khiển lôgic phụ lục Chơng I : thiết kế sơ đồ nguyên lý I . Khảo sát công nghệ . 1. Giới thiệu chung về công nghệ . 2. Bố trí công nghệ . 3. Nguyên lý hoạt động . 4. Trang bị cơ, điện cho thiết bị II . Xây dựng cấu trúc điều khiển . 1. Các phơng pháp tổng hợp hàm điều khiển . 2. Cấu trúc hàm điều khiển . III . Tổng hợp mạch điều khiển bằng phơng pháp ma trận trạng thái 1. Xác định các biến điều khiển . 2. Tổng hợp mạch điều khiển . IV . Xây dựng sơ đồ nguyên lý . 1. Nhận xét chung về tốc độ máy khoan . 2. Yêu cầu của mạch điều khiển . 3. Lựa chọn phơng án . 4. Chọn các phần tử điều khiển . 5. Thuyết minh hoạt động của sơ đồ nguyên lý . V . Chọn lựa phần tử bảo vệ cho hệ thống . 1. Bảo vệ ngắn mạch . 2. Bảo vệ quá tải lâu dài . 3. Bảo vệ mất từ trờng . 4. Bảo vệ tốc độ tăng U&I cho mạch chỉnh lu . 5. Chọn các phần tử đóng cắt hệ thống . Chơng II : tính toán lựa chọn các thiết bị cho hệ thống I . Thiết bị động lực . 1. Chọn động cơ . 2. Chọn bộ biến đổi TIRISTOR . 3. Cầu dao động lực . 4. Công tắc tơ đóng cắt mạch lực . II . Thiết bị điều khiển . 1. Công tắc tơ điều khiển thuận - ngợc . 2. Công tắc tơ vận tốc V1, V2 . 4. Nút ấn M, D và nút nhấp . 5. Công tắc hành trình . III . Thiết bị bảo vệ . 1. Rơle điện áp RA . 2. Rơle dòng cực đại 1RM, 2RM, 3RM . Chơng III : thiết kế sơ đồ lắp ráp I . Lập bảng bố trí thiết bị và bảng đấu dây . 1. Bảng bố trí thiết bị . 2. Bảng đấu dây . Trang 3 §å ¸n m«n häc ®iÒu khiÓn l«gic 3. S¬ ®å l¾p r¸p . II . NhËn xÐt . Trang 4 Đồ án môn học điều khiển lôgic Chơng I : thiết kế sơ đồ nguyên lý I . Khảo sát công nghệ : 1 . Giới thiệu chung về công nghệ : - Khoan là phơng pháp gia công cơ khí tạo ra các lỗ trên bề mặt vật liệu, để thực hiện một công việc của một quá trình lắp giáp cơ khí nào đó . Cũng nh các phơng pháp gia công cơ khí khác, gia công bằng phơng pháp khoan đợc thực hiện bằng cách bóc tách các phần thừa của chi tiết vứt bỏ đi tạo ra phoi . Do vậy khi thực hiện quá trình khoan lỗ sâu tạo ra nhiều phoi thì ta phải có thêm công đoạn thoát phoi bằng cách kéo mũi khoan ra khỏi lỗ khoan để phoi thoát đi, sau đó lại tiếp tục đa mũi khoan xuống thực hiện khoan tiếp quá trình còn lại . 2 . Bố trí công nghệ : Từ những đặc điểm của quá trình khoan ta có sơ đồ bố trí công nghệ nh sau : Sơ đồ công nghệ thực hiện một chu trình Ký hiệu : Đờng nét liền Chạy với vận tốc V 1 Đờng nét đứt Chạy với vận tốc V 2 Với : V 1 >V 2 Mũi tên chỉ chiều chuyển động . 1,2,3 10 : Các giai đoạn làm việc . a, b, c, d: Các vị trí đặt thiết bị điều khiển . Trang 5 A B C D m 1 5 1 3 7 9 8 2 4 6 10 Đồ án môn học điều khiển lôgic 3 . Nguyên lý hoạt động : - Quá trình gia công chi tiết đợc chia làm các giai đoạn sau : + Giai đoạn 1 - 2 : Mũi khoan đi xuống với tốc độ V 1 ( Mũi khoan cha khoan vào chi tiết ) + Giai đoạn 2 - 3 : Mũi khoan đi xuống với tốc độ V 2 và thực hiện khoan vào chi tiết . + Giai đoạn 3 - 4,5 : Mũi khoan chuyển động đi lên với tốc độ V 1 ( thực hiện việc thoát phoi ) . + Giai đoạn 5 - 6 - 7 : Mũi khoan đi xuống với tốc độ V 1 ( thực hiện gia công chi tiết sau khi đã thoát phoi ) + Giai đoạn 7 - 8 : Mũi khoan chuyển động đi xuống với tốc độ V 2 ( thực hiện quá trình gia công tiếp ) . + Giai đoạn 8 - 9 - 10 : Mũi khoan đi lên với tốc độ V 1 kết thúc một chu trình . + Giai đoạn 10 - 1 : Quá trình sảy ra tơng tự nh trên . 4 . Trang bị cơ, điện cho thiết bị : * Trang bị mạch động lực : Sử dụng hai động cơ , Đ 1 thực hiện chuyển động quay mũi khoan . Đ 2 làm nhiệm vụ chuyển động lên xuống và tạo vận tốc V 1 , V 2 cho mũi khoan . * Trang bị mạch điều khiển : - Sử dụng các công tắc hành trình đặt tại các vị trí A, B, C, D để cảm biến chính xác các vị trí hoạt động của mũi khoan . II . Xây dựng cấu trúc điều khiển : 1 . Các phơng pháp tổng hợp hàm điều khiển : - Khi tiến hành tổng hợp một hệ thống điều khiển theo quy trình công nghệ đã cho ( có thể bằng lời nói, chữ viết hoặc đồ thị công nghệ ) . Ngời ta biểu diễn sự hoạt động của công nghệ theo đúng tuần tự thời gian tác động của các biến đầu vào và ảnh hởng của nó tới các biến đầu ra để từ đó đa ra một quy luật điều khiển phù hợp cho hệ thống . - Để tổng hợp mạch điều khiển cho hệ thống ta có các phơng pháp tổng hợp nh sau . + Tổng mạch điều khiển bằng phơng pháp ma trận trạng thái . + Tổng mạch điều khiển bằng phơng pháp hàm tác động . + Tổng mạch điều khiển bằng phơng pháp phân tầng . + Tổng mạch điều khiển bằng phơng pháp Grapcet . - Khi mạch điều khiển tổng hợp đợc phải đáp ứng các chỉ tiêu sau : Thực hiện đúng quy trình, tiến trình công nghệ đã đặt ra . Độ tin cậy trong quá trình điều khiển cao và chính xác . Đảm bảo gọn nhẹ, đơn giản và thuận tiện cho việc vận hành . Có tính kinh tế và đáp ứng đợc về mặt mỹ thuật . - Theo nhiệm vụ của thiết kế của bản đồ án này, để tổng hợp mạch ở đây ta sử dụng phơng pháp ma trận trạng thái. III. Tổng hợp mạch điều khiển bằng phơng pháp ma trận trạng thái Trang 6 A B C D a b c d X,V 1 X,V 2 L,V 1 L,V 1 X,V 2 X 2 1010 1000 1001 0010 0110 0010 1010 0001 1001 0010 0110 0001 Đồ án môn học điều khiển lôgic A. Vị trí xuất phát B. Vị trí bắt đầu koan đốâu 1 C. Vị trí độ sâu 1 D. Vị trí độ sâu 2 Tại A, B, C, D có các tín hiệu logic dạng xung a,b,c,d các tín hiệu này xuất hiện khi mũi khoan đến vị trí tơng ứng và mất đi khi mũi khoan vợtqua khỏi vi trí đó. các trạng thái có thể có của công nghệ này Gọi là trạng thái đi xuống với vận tốc V 1 lần thứ 1 Gọi là trạng thái đi xuống với vận tốc V 2 lần thứ 1 Gọi là trạng thái đi lên với vận tốc V 1 lần thứ 1 Gọi là trạng thái đi xuống với vận tốc V 1 lần thứ 2 Gọi là trạng thái đi xuống với vận tốc V 2 lần thứ 2 Gọi là trạng thái đi lên với vận tốc V 1 lần thứ 2 Tín hiệu vào: a,b,c,d Tín hiệu ra: X (Mũi khoan đi xuống) L (Mũi khoan đi lên) V 1 V 2 (Vân tốc mũi khoan) Giản đồ chuyển đổi trạng thái của công nghệ Bảng 1: Bảng chuyển đổi trạng thái thứ nhất Tên gọi trạng thái d d d X L V 1 V 2 c c b a 2 (1) 1 0 1 0 Trang 7 Đồ án môn học điều khiển lôgic 3 (2) 1 0 0 1 (3) (3) 4 0 1 1 0 5 (4) (4) 1 0 1 0 6 (5) 1 0 0 1 (6) (6) (6) 1 0 1 1 0 Nhập hàng và Nhập hàng và Bảng 2: Có bảng chuyển trạng thái rút gọn d d d X L V 1 V 2 c c b a 3 (1) (2) (1) 1 1 0 0 1 0 0 1 (3) (3) 4 0 1 1 0 6 (4) (5) (4) (4) 1 1 0 0 1 0 0 1 (6) (6) (6) 1 0 1 1 0 Còn 4 trạng thái: (1) (2) (3) (4) (5) (6) Màu đỏ viết theo tín hiệu ra là (2) và (5) Chọn 2 biến trung gian k, p Mã hoá các trạng thái theo ma trận Tín hiệu ra: (2), (5) Ma trận các nô của các trạng thái Màu xanh viết cho biến trung gian Màu đỏ viết cho biến ra d d d d c c p,k b a Trang 8 k(1) (2)3p(6)(4) (5) §å ¸n m«n häc ®iÒu khiÓn l«gic 3 (1) (1) k (6) (6) (6) 1 p 6 (4) (4) (4) (3) (3) 4 Trang 9 §å ¸n m«n häc ®iÒu khiÓn l«gic X, L, V 1 , V 2 3 (2) (1) k (6) (6) (6) 1 p 6 (5) (4) (4) (3) (3) 4 Ma trËn c¸c n« cho c¸c biÕn trung gian vµ biÕn ra d d d d c c b K a 1 0 0 k 0 0 0 0 p 0 1 1 1 1 1 1 P 0 0 0 k 1 1 1 0 p 1 1 1 1 0 0 1 f(k) = ak + c p + ck + bk = c ( p + k) + k (a + b) f(p) = ak + a p d d d d (X) c c b a 0 1 1 k 0 0 0 1 p 0 1 1 1 0 0 1 (L) 1 0 0 k 1 1 1 0 p 1 0 0 0 1 1 0 f(X) = a + b k p + bkp + ckp = a + b ( k p + kp) + ckp Trang 10 [...]... sau : - Tìm hiểu công nghệ và các yêu cầu của hệ thống điều khiển cho máy khoan - Dùng phơng pháp Ma trận trạng thái để xây dựng mạch điều khiển cho công nghệ - Thiết kế mạch lực - Thiết kế sơ đồ nguyên lý và sơ đồ lắp ráp cho công nghệ - Tính chọn các thiết bị chấp hành, các thiết bị điều khiển và bảo vệ hệ thống - Đó là toàn bộ những nội dung của bản đồ án môn học điều khiển lôgic mà em đã thực... b 6 K CD a Đồ án môn học điều khiển lôgic rtr đl a b c 123 20 22 112 Trang 25 Đồ án môn học điều khiển lôgic II Kết luận : - Sau một quá trình học tập và nghiên cứu cùng với sự hớng dẫn tận tình của các thầy, cô giáo và sự giúp đỡ các bạn trong lớp em đã hoàn thành các nhiệm vụ đợc giao của bản đồ án : Thiết kế hệ thống điều khiển cho công nghệ khoan - Nội dung nghiên cứu của bản đồ án này bao gồm... có điều khiển sử dụng các van bán dẫn Tiristor Động cơ một chiều 10 (Kw) 3 Lựa chọn phơng án : - Trong thực tế có thể chọn hai phơng b để lắp đặt mạch điều khiển lôgic cho án c a hệ thống : Sử dụng phần tử lôgic có tiếp điểm : Thờng đợc áp dụng cho các mạch CD 101 điều khiển đóng mở công suất lớn 102 103 CC 32 Sử dụng phần tử lôgic không tiếp điểm ( IC số ) 111 K - Trong khuôn khổ của đồ án này... Chọn loại công tắc tơ 3 pha vị trí đặt tại phía nguồn xoay chiều cung cấp cho bộ chỉnh lu ( xem H.vẽ mạch động lực ) Trang 17 Đồ án môn học điều khiển lôgic Trang 18 điều khiển lôgic Đồ án môn học Chơng II : tính chọn các thiết bị cho hệ thống I Thiết bị động lực : 1 Chọn động cơ : - Theo yêu cầu công suất thiết kế Ta chọn động cơ loại M- 42 do liên xô sản xuất có các thông số sau : Loại động cơ điện... khiển lôgic Đồ án môn học Hiệu chỉnh lại sơ đồ cấu trúc Bổ sung thêm tín hiệu mở máy ban đầu c p k k p a a m x K d P b x X p k k k p k p l k p p c b V2 m d v1 p l b c b v2 c v2 L a k b k k p V1 V2 p Trang 12 điều khiển lôgic Đồ án môn học IV Xây dựng sơ đồ nguyên lý : 1 Nhận xét chung về tốc độ công nghệ : - Theo đề tài thiết kế công nghệ của máy khoan thì tốc độ V1 là tốc độ tịnh tiến của mũi khoan. .. chiều quay thuận của động cơ, chuyển động đi lên thì động cơ đảo chiều và quay ngợc - Trong hệ thống máy khoan ta sử dụng động cơ điện một chiều để làm dịch chuyển lên, xuống của máy khoan Điều chỉnh tốc độ bằng điều chỉnh điện áp đặt vào phần ứng của động cơ, Đảo chiều quay động cơ bằng cách đảo chiều cực tính dòng điện phần ứng động cơ - Sử dụng phơng pháp này phù hợp với hệ thống động cơ công suất... đồ nguyên lý : Trang 15 Đồ án môn học điều khiển lôgic - Để hệ thống hoạt động ta đóng cầu dao CD, ấn nút mở máy M Công tắc tơ RA có điện, tiếp điểm RA đóng lại duy trì điện cho toàn bộ mạch trong suốt quá trình hoạt động của hệ thống Đồng thời công tắc tơ K trên mạch động lực có điện đóng tiếp điểm K cho mạch lực cấp điện cho động cơ - Tại A công tắc hành trình 1KH đóng công tắc tơ X có điện, tiếp... có sơ đồ nguyên lý của hệ thống nh sau d/c Trang 13 + ck - điều khiển lôgic Đồ án môn học Sơ đồ mạch động lực Trang 14 điều khiển lôgic Đồ án môn học + - 1Cd 2Cd 29 14 2CC 1CC 27 d 25 m 1 31 rth 3rm 16 ra 2 ra 4kh 3 1kh 5 3kh l 4 x rtr x 3kh 6 7 rtr rtr 1kh 9 3kh 11 x 8 l 4kh l x 13 2kh 15 3kh 17 v2 10 v1 rtr l l 19 2kh 21 v1 12 v2 3kh v2 1rm 23 rth 2rm Sơ đồ mạch điều khiển 5 Thuyết minh sơ đồ nguyên... 3rm 31 113 17 24 sơ đồ mạch điều khiển svth : nguyễn đức khanh lớp : tự động hoá - k39 shsv : 4067 tr ờng đại học bách khoa - hà nội bộ môn : tự động hoá xncn gvhd : l u đức dũng c rth sơ đồ nguyên lý mạch lực mạch điều khiển của công nghệ khoan số : 1 đồ án môn học điều khiển lôgic cuộn dây của contactor, rơle tiếp điểm th ờng đóng tiếp điểm th ờng mở tiếp điểm th ờng đóng của công tắc hành trình... Dòng điện điều khiển : Iđk = 5 ( A ) Trang 19 điều khiển lôgic Đồ án môn học Công suât định mức : Pđm = 250 ( W ) Kích thớc ( dài x rộng x cao ) : 130 x 75 x 82 (mm) 2 Chọn công tắc tơ điều khiển vận tốc V1, V2 : - Chọn loại MY4 của OMRON có các thông số : Số tiếp điểm thờng đóng : 2 Số tiếp điểm thờng mở : 2 Điện áp điều khiển : Uđk = 220 ( V ) Dòng điện điều khiển : Iđk = 5 ( A ) Công suât định . Đồ án môn học điều khiển lôgic đồ án môn học điều khiển lôgic I . Nhiệm vụ : - Thiết kế hệ thống điều khiển lôgic cho công nghệ khoan qua hai giai đoạn nh ở hình dới đây. những ứng dụng đó mà đồ án này thiết kế là điều khiển tự động công nghệ khoan qua hai giai đoạn . Tự động hoá điều khiển công nghệ khoan là quá trình thực hiện gia công tạo ra một lỗ thủng trên bề. xÐt . Trang 4 Đồ án môn học điều khiển lôgic Chơng I : thiết kế sơ đồ nguyên lý I . Khảo sát công nghệ : 1 . Giới thiệu chung về công nghệ : - Khoan là phơng pháp gia công cơ khí tạo ra các