thiết kế môn học điều khiển logic

thiết kế môn học điều khiển logic

Thiết kế môn học: điều khiển lôgic Thầy giáo hớng dẫn: Lu Đức Dũng Thiết kế môn học: điều khiển lôgic I. Nhiệm vụ : thiết kế hệ thống điều khiển cho công nghệ vẽ ở hình dới đây: Trong đó : Đờng nét liền ______ với tốc độ V 1 Đờng nét đứt . với tốc độ V 2 I. Nội dung 1. Thiết kế sơ đồ nguyên lí 2. Tính chọn thiết bị điều khiển 3. Thiết kế sơ đồ lắp ráp II. Thuyết minh và bản vẽ 4. Một quyển thuyết minh 5. Hai bản vẽ kỹ thuật khổ A 0 cho sơ đồ nguyên lý, lắp ráp Yêu cầu thiết kế: III. Phơng pháp thiết kế : Phân tầng Phơng pháp điều khiển, mạch lực : Động cơ một chiều, phần tử không tiếp điểm 1 L SS m A B C D XX C Thiết kế môn học: điều khiển lôgic Thầy giáo hớng dẫn: Lu Đức Dũng Lời mở đầu Trong sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nớc, có thể nói một 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 đó là năng suất sản xuất và chất lợng sản phẩm làm ra. Sự phát triển rất nhanh chóng của máy tính điện tử , công nghệ thông tin và những thành tựu của lý thuyết Điều khiển tự động đã làm cở sở và hỗ trợ cho sự phát triển tơng xứng của lĩnh vực tự động hoá. ở nớc ta mặc dầu 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 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 từng ngõ nghách, vào trong tất cả các khâu của quá trình tạo ra sản phẩm. Một trong nhữnh ứng dụng đó mà đồ án này thiết kế là điều khiển công nghệ khoan. Tự động hoá điều khiển công nghệ khoan là quá trình tạo ra một lỗ thủng trên bề mặt vật thể có kích thớc chiều sâu định trớc. Trong công việc thiết kế, tự động hoá điều khiển đợc thể hiện qua hai quá trình sau: - Tự động hoá điều khiển công việc đa vật thể vào vị trí định trớc (xác định vị trí lỗ khoan). - Tự động hoá đa mũi khoan vào khoan vật thể sau đó quay về vị trí cũ đễ đảm bảo cho quy trình tiếp theo. Chất lợng mũi khoan và năng suất làm việc phụ thuộc rất nhiều vào công nghệ điều khiển. Quá trình làm việc đợc thực hiện theo một trật tự logic, theo trình 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 nhng ở đây ta sử dụng phơng pháp ma trận trạng thái. So với các phơng pháp khác thì phơng pháp ma trận trạng thái có u điểm đơn giản và dễ hiệu chỉnh. 2 Thiết kế môn học: điều khiển lôgic Thầy giáo hớng dẫn: Lu Đức Dũng MụC LụC trang Chơng 1: Giới thiệu công nghệ 4 Chơng 2: Xây dựng sơ đồ nguyên lý 12 Chơng 3: Tính chọn các thiết bị 16 Chơng 4: Sơ đồ lắp ráp và bảng đấu dây 19 3 Thiết kế môn học: điều khiển lôgic Thầy giáo hớng dẫn: Lu Đức Dũng Chơng 1: giới thiệu công nghệ Công nghệ khoan một lỗ hai giai đoạn đợc sử dụng rộng rãi trong các nhà máy cơ khí cùng với các máy cơ khí khác nh máy tiện , máy bào , máy doa I. Mô tả và phân tích công nghệ Mục đích của đồ án là xây dựng cấu trúc điều khiển chuyển động lên xuống với các vận tốc khác nhau của công nghệ khoan hai giai đoạn. Theo công nghệ yêu cầu: Sau khi ấn nút mở máy động cơ sẽ làm mũi khoan đi xuống với vận tốc v1, hành trình này kéo dài từ A B. Khi mũi khoan đến B (gặp vật liệu) cần giảm tốc độ khoan xuống vận tốc v2 để khoan vật liệu tiếp. Khi gặp C lỡi khoan nhấc lên tháo phoi chuẩn bị cho giai đoạn khoan thứ hai. Quá trình đi lên đợc bắt đầu với vận tốc V1,quá trình kéo dài từ C A. Khi gặp A khoan đảo chiều đi xuống với vận tốc V1 bắt đầu giai đoạn hai. Khi gặp C(gặp phôi) bắt đầu khoan xuống với vận tốc V2 cho đến khi gặp D 4 L SS m A B C D XX C Thiết kế môn học: điều khiển lôgic Thầy giáo hớng dẫn: Lu Đức Dũng khoan hết một lỗ khoan đợc nhấc lên với vận tốc V1 . Đi lên gặp A thì dừng lại kết thúc quá trình khoan. Sau khi kết thúc một chu kì mũi khoan sẽ tự động dừng lại ở đầu quá trình đi xuống của chu kì mới Muốn thực hiện các lần khoan tiếp theo phải ấn nút mở máy. Muốn dừng hoàn toàn trạng thái làm việc của hệ thống thì ấn nút dừng, dừng ở vị trí A; tức là đầu hành trình thuận. Từ việc mô tả yêu cầu công nghệ ở trên ta thấy rằng việc thực hiện có thể sử dụng điều khiển theo nguyên tắc hành trình. Bằng việc đặt tại các vị trí A, B, C, D các cảm biến vị trí, thực tế là sử dụng các côngtăctơ hành trình, ta sẽ thực hiện đợc trình tự đóng cắt mạch điều khiển một cách hợp lý, đáp ứng đợc yêu cầu công nghệ. Ngoài việc cơ bản dùng nguyên tắc hành trình để điều khiển ta có thể sử dụng thêm các nguyên tắc điều khiển khác, nh : nguyên tắc thời gian, nguyên tắc dòng điện để có thể hoàn thiện cấu trúc điều khiển. Chi tiết việc thiết kế cấu trúc mạch điều khiển và cấu trúc mạch lực sẽ đợc trình bày dới đây. II. Trình tự các b ớc xây dựng cấu trúc điều khiển. Theo yêu cầu của đề tài, dới đây xin trình bày việc tổng hợp mạch điều khiển bằng phơng pháp trạng thái 1. Xác định các tín hiệu điều khiển & các tín hiệu chấp hành. Từ phân tích ở trên, ta đã xác định nguyên tắc điều khiển chuyển động lên xuống của khoan máy là nguyên tắc hành trình. Vì vậy, các tín hiệu điều khiển a, b, c ,d xác nhận vị trí của mũi khoan tại A, B, C, D trong mỗi chu kỳ chuyển động lên xuống. Quy ớc các trạng thái của các tín hiệu điều khiển nh sau: + a =1: Nếu mũi khoan qua A & ra lệnh điều khiển mũi khoan đi xuống với vận tốc V 1 (nếu mũi khoan đang đứng yên tại A). + a =0: Khi mũi khoan rời khỏi A. + b =1: Xác nhận mũi khoan ở tại B. Ra lệnh mũi khoan tiếp tục chuyển động xuống với V 2 nếu trớc đó mũi khoan chuyển động xuống với V 1 ; còn ra lệnh 5 Thiết kế môn học: điều khiển lôgic Thầy giáo hớng dẫn: Lu Đức Dũng cho mũi khoan đảo chiều đi xuống với vận tốc V 1 , nếu trớc đó mũi khoan đang chuyển động lên với vận tốc V 1 . + b =0: Khi mũi khoan rời khỏi vị trí B. + c =1: Xác nhận mũi khoan qua C. Ra lệnh cho mũi khoan tăng tốc từ V 2 lên V 1 và chuyển động đi lên, nếu trớc đó mũi khoan chuyển động xuống với V 2 ; còn nếu trớc đó đang chuyển động lên với V 1 thì tiếp tục duy trì trạng thái cũ.Ra lệnh cho mũi khoan chuyển động xuống với vận tốc V 2 nếu trớc đó chuyển động xuống với vận tốc V 1 . + c =0: Khi mũi khoan rời khỏi C. + d=1: Xác nhận mũi khoan ở tại D. Ra lệnh cho mũi khoan chuyển động đi lên với V 1 . + d =0: Khi mũi khoan rời khỏi D. Nh vậy, các tín hiệu a, b, c, d là các tín hiệu xung. Các tín hiệu chấp hành (tín hiệu ra) là: L,X, V 1 , V 2 . Trong đó: L _ là tín hiệu chấp hành đóng tiếp điểm để mũi khoan chuyển động đi lên . X _ là tín hiệu chấp hành đóng tiếp điểm để mũi khoan chuyển động đi xuống. V 1 _ là tín hiệu chấp hành đóng tiếp điểm để mũi khoan chuyển động với vận tốc V 1 . V 2 _ là tín hiệu chấp hành đóng tiếp điểm để mũi khoan chuyển động với vận tốc V 2 . Các tín hiệu chấp hành sẽ xuất hiện khi một tổ hợp nhất định của các tín hiệu điều khiển tác động nhằm điều khiển mũi khoan chạy đúng ý đồ thiết kế. 2. Xác định các trạng thái có thể có của hệ thống. Từ công nghệ ta thấy các trạng thái có thể có của hệ thống trong một chu kỳ nh sau: S 1 : là trạng thái mũi khoan đi xuống với vận tốc V 1 từ A B. S 2 : là trạng thái mũi khoan đi xuống với vận tốc V 2 từ B C. S 3 : là trạng thái mũi khoan đi lên với vận tốc V 1 từ C B. S 4 : là trạng thái mũi khoan đi xuống với vận tốc V 1 từ B C. S 5 : là trạng thái mũi khoan đi xuống với vận tốc V 2 từ C D. S 6 : là trạng thái mũi khoan đi lên với vận tốc V 1 từ D C. 6 Thiết kế môn học: điều khiển lôgic Thầy giáo hớng dẫn: Lu Đức Dũng S 7 : là trạng thái mũi khoan đi lên với vận tốc V 1 từ C B. S 8 : là trạng thái mũi khoan đi lên với vận tốc V 1 từ BA. 3. Lập lu đồ chuyển trạng thái. Ký hiệu: 21 VXLV abcd Từ hoạt động của hệ thống ta mô tả trạng thái của hệ thống bằng lu đồ chuyển trạng thái trong mỗi chu kỳ hoạt động nh sau: Từ Graphcep trạng thái trên ta có bảng trạng thái MI nh sau: TT Vào Ra 0 0 0 0 0001 0 0 1 1 0010 0 1 1 0 0100 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1000 X L V 1 V 2 (1) 2 <1> 1 0 1 0 (2) 3 <2> 1 0 0 1 (3) <3> 4 0 1 1 0 (4) 5 <4> 1 0 1 0 (5) 6 <5> 1 0 0 1 (6) <6> 7 0 1 1 0 (7) <7> 8 0 1 1 0 (8) <8> 1 0 1 1 0 7 1 6 1010 1000 8 0110 0100 7 0110 0010 0110 0001 3 0110 0010 2 1001 0100 4 1010 0100 5 1001 0010 Thiết kế môn học: điều khiển lôgic Thầy giáo hớng dẫn: Lu Đức Dũng Theo điều kiện nhập hàng thì hai hàng có thể nhập lại thành một hàng khi trên cùng một cột chúng có cùng kí hiệu.Do đó ta có thể nhập hàng 1với hàng 2,hàng 4với hàng 5,hàng 6với hàng 7 với hàng 8. Vì vậy ta có bảng trạng thái rút gọn nh sau: TT Vào d c b a (1) 3 <2> <1> (2) <3> 4 (3) 6 <5> <4> (4) <6> <7> <8> 1 Chọn biến trung gian : ta có : 42 min == N s suy ra s min =2 chọn hai biến trung gian là p và q <1><2> <6><7><8> <3> <4><5> q Từ đó ta có bảng sau: TT Vào d c b a (1) 3 <2> <1> (2) <3> 4 (3) 6 <5> <4> (4) <6> <7> <8> 1 Viết hàm cho các biến : Hàm của q: 8 p q p Thiết kế môn học: điều khiển lôgic Thầy giáo hớng dẫn: Lu Đức Dũng Vào d c b a 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 cpcbqcbpacbcbqaqf ++=++= )()()( Tơng tự với p ta có bảng sau: Vào d c b a 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 qbpacqbapapf +=+=)( Hàm đối với X : d c b a 1 1 0 1 1 0 0 0 Từ bảng trên ta có: apqbqpbaXf +++=)( Hàm đối với L : 9 p q p q q p Thiết kế môn học: điều khiển lôgic Thầy giáo hớng dẫn: Lu Đức Dũng Vào d c b a 0 0 1 0 0 1 1 1 Từ bảng trên ta có hàm: qpqpLf +=)( Hàm đối với V 1 : Vào d c b a 0 1 1 0 1 1 1 1 Từ bảng trên ta có : LbpaqpqpbpaVf ++=+++=)( 1 Hàm đối với V 2 : Vào d c b a 1 0 0 1 0 0 0 0 Từ bảng trên ta có: bpqpbVf +=)( 2 Từ các hàm trên ta có đợc sơ đồ tổ chức dới đây: 10 q p q p q p [...]... Đối với D không ảnh hởng đến sơ đồ cấu trúc nên ta không cần hiệu chỉnh Vậy sơ đồ cấu trúc điều khiển đợc hiệu chỉnh lại nh sau: 11 Thiết kế môn học: điều khiển lôgic Thầy giáo hớng dẫn: Lu Đức Dũng Chơng II Xây dựng sơ đồ nguyên lý Quá trình tổng hợp mạch điều khiển ở chơng I đã đa ra đợc một cấu trúc điều khiển về cơ bản đã đáp ứng đợc yêu cầu của công nghệ Tuy vậy, nếu đem ngay cấu trúc này vào... Đình Thắng 21 Thiết kế môn học: điều khiển lôgic Thầy giáo hớng dẫn: Lu Đức Dũng Tài liệu tham khảo 1 Trịnh Đình Đề, Võ Trí An - Điều khiển tự động truyền động điện Nhà xuất bản Đại học và Trung học chuyên nghiệp, Hà Nội 1986 2 Nguyễn Xuân Phú, Tô Đằng - Sử dụng và sửa chữa khí cụ điện hạ áp 3 Sổ tay khí cụ điện và máy điện-Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật 4 Các CD-ROM catalogue tra cứu thiết bị khí nén... 10.ĐL Thiết kế môn học: điều khiển lôgic Thầy giáo hớng dẫn: Lu Đức Dũng Lời cảm ơn Việc hoàn thành các đồ án là rất quan trọng đối với sinh viên,nó giúp cho mỗi sinh viên tiếp cận với các vấn đề thực tế sau khi đã đợc trang bị các kiến thức về lí thuyết Đồ án này khi hoàn thành đã giúp em hiểu rõ hơn về lí thuyết , đồng thời làm quen với các vấn đề thực tế khi thiết kế hệ điều khiển tự động cho một thiết. .. sơ đồ nguyên lý mạch động lực & mạch điều khiển Xem hình vẽ H3.2 2 Thuyết minh hoạt động của sơ đồ Sơ đồ đã tổng hợp thực hiện điều khiển chuyển động lên xuống của một máy khoan Hết một hành trình mũi khoan sẽ tự động dừng lại ở đầu hành trình xuống Muốn làm tiếp một hành trình thì phải nhấn lại nút mở máy M Hoạt động của sơ đồ nh sau: 13 Thiết kế môn học: điều khiển lôgic Thầy giáo hớng dẫn: Lu Đức... rơ-le trung gian 1RTr ữ 6RTr đều có cuộn hút mắc vào điện áp 220V và tiếp điểm của nó đóng cắt dòng cấp cho các công tắc tơ điều khiển mạch lực Vì vậy ta chọn theo dòng định mức qua cuộn hút của các công tắc tơ mà nó điều khiển Chọn loại RH101 có các thông số: 17 Thiết kế môn học: điều khiển lôgic Số lợng tiếp điểm Thờng đóng Điện áp Uđm, V 4 Côngsuất dòng cuộn hút, điện W đm,A Thờng mở 4 Thầy giáo hớng... áp điều khiển định mức và dòng Dùng loại KY 121 do LX chế tạo có I = 12A; U = 220V;1 chiều ;1nút bấm ; Iđóng,mở máy=60 A; Iliên tuc=15 A ; Icản=0,4 A kích thớc102 x 78 mm 5 Chọn các công tắc hành trình Chọn công tắc hành trình theo điện áp điều khiển định mức và dòng định mức mà nó đóng cắt Dùng loại KA-500 có các thông số: Iđm = 10A Iđóng gh=75 A ; Uđm =220V Icăt gh=1,5 A 18 Thiết kế môn học: điều. .. tải ngắn hạn, dài hạn ) Để hoàn thiện mạch điều khiển ta sẽ bổ xung thêm vào cấu trúc điều khiển đã có một số mạch phụ trợ phục vụ mục đích bảo vệ và nâng cao độ tin cậy của sơ đồ I Các mạch bảo vệ 1 Bảo vệ ngắn mạch Ta đã biết dòng ngắn mạch lớn hơn nhiều lần dòng điện bình thờng, gây các tác hại to lớn là làm hỏng dộng cơ, các thiết bị điều khiển Yêu cầu của thiết bị bảo vệ là phải tác động cắt nhanh... RM thì mạch mới làm việc đợc + RA là rơ-le điện áp thấp có tác dụng bảo vệ cực tiểu và bảo vệ không + RTT để bảo vệ mất từ trờng cuộn kích từ 15 Thiết kế môn học: điều khiển lôgic Thầy giáo hớng dẫn: Lu Đức Dũng Chơng III Tính chọn các thiết bị I Chọn các thiết bị mạch lực 1 Chọn động cơ: Với yêu cầu dùng động cơ một chiều, ta chọn loại động cơ một chiều kích từ song song loại A-41, có các thông số... thì hệ thống không thể hoạt động không theo ý muốn của ngời vận hành 12 Thiết kế môn học: điều khiển lôgic Thầy giáo hớng dẫn: Lu Đức Dũng Để thực hiện bảo vệ cực tiểu hoặc bảo vệ điểm không, ta sử dụng rơ-le điện áp thấp kiểu điện từ Cuộn dây của rơ-le đợc mắc vào điện áp lới, còn tiếp điểm của nó đóng nguồn cung cấp cho mạch điều khiển động cơ 4.Bảo vệ mất từ trờng :Đối với động cơ một chiều kích từ... đại - Khi đảo chiều thực hiện hãm ngợc bằng tất cả các điện trở tham gia trong mạch phần ứng theo nguyên tắc dòng điện bởi rơle dòng điện cực đại RH.Còn khi kết thúc một quá trình dùng hãm động năng để hãm cho động cơ dừng 16 Thiết kế môn học: điều khiển lôgic Thầy giáo hớng dẫn: Lu Đức Dũng 2 Chọn cơ cấu phục vụ mạch lực a Cầu dao: Chọn cầu dao cách li 2cực loại P31 của Liên Xô cũ chế tạo có các thông . Thiết kế môn học: điều khiển lôgic Thầy giáo hớng dẫn: Lu Đức Dũng Thiết kế môn học: điều khiển lôgic I. Nhiệm vụ : thiết kế hệ thống điều khiển cho công nghệ vẽ ở hình. ráp Yêu cầu thiết kế: III. Phơng pháp thiết kế : Phân tầng Phơng pháp điều khiển, mạch lực : Động cơ một chiều, phần tử không tiếp điểm 1 L SS m A B C D XX C Thiết kế môn học: điều khiển lôgic. cấu trúc điều khiển đợc hiệu chỉnh lại nh sau: 11 Thiết kế môn học: điều khiển lôgic Thầy giáo hớng dẫn: Lu Đức Dũng Chơng II Xây dựng sơ đồ nguyên lý Quá trình tổng hợp mạch điều khiển ở chơng