ĐIỀU KHIỂN LOGIC

ĐIỀU KHIỂN LOGIC

Đồ án điều khiển logic THIẾT KẾ MÔN HỌCmôn điều khiển logic' title='giáo trình môn điều khiển logic'>điều khiển logic THIẾT KẾ MÔN HỌC: ĐIỀU KHIỂN LOGIC I. Nhiệm vụ: thiết kế hệ thống điều khiển cho công nghệ ở hình vẽ dưới đây: II. Nội dung: 1. Thiết kế sơ đồ nguyên lí 2. Tính chọn thiết bị điều khiển 3. Thiết kế sơ đồ lắp ráp III. Thuyết minh và bản vẽ 1. Một quyển thuyết minh 2. Hai bản vẽ A 2 cho sơ đồ nguyên lí và sơ đồ lắp ráp TT Họ tên sinh viên Phương pháp thiết kế Phương án mạch lực, điều khiển 1 Nguyễn Công Hoàng Grapcet Điện-Điện 2 Nguyễn Công Hoàng 1 Đồ án điều khiển logic MỤC LỤC Nguyễn Công Hoàng 2 Đồ án điều khiển logic LỜI NÓI ĐẦU Trong sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa ngày nay có càng nhiều các nhà máy xí nghiệp nổi lên với các thiết bị hiện đại, các quá trình tự động hóa, các dây chuyền với độ chính xác theo yêu cầu. Từ đó thì nhiệm vụ của nhà thiết kế trong đó có các kỹ sư tự động hóa là ngày càng cần thiết. Đối với các quy trình công nghệ đã nói ở trên thì vai trò của các cảm biến là rất quan trọng. Dựa trên sự tác động của các cảm biến và việc đóng mở các van là một trong những đặc điểm nổi bật của điều khiển logic. Cũng từ đó mà có thể thấy điều khiển logic xuất hiện trong rất nhiều các quy trình công nghệ, có mặt ở mọi nơi trong nhà máy. Nhiệm vụ thiết kế dựa trên kiến thức điều khiển logic là việc làm không thể thiếu. Trong nhiều nhà máy lớn hiện nay, ví dụ như nhà máy xi măng thì các khâu sử dụng cân định lượng ngày càng được yêu cầu cao hơn. Trong đồ án này em xin trình bày về thiết kế cân định lượng trong các nhà máy. Mặc dù đã rất cố gắng, tuy nhiên đây là lần đầu tiên em làm đồ án điều khiển logic do đó khó tránh khỏi những sai sót. Em mong các thầy góp ý để đồ án này ngày càng hoàn thiện hơn Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của thầy: Phan Cung đã giúp em hoàn thành đồ án này. Sinh Viên Nguyễn Công Hoàng Nguyễn Công Hoàng 3 Đồ án điều khiển logic Chương 1: TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ Các van A, B, C là các van đóng mở cho nguyên liệu từ buồng trên trút xuống buồng dưới. Buồng phía dưới nhận nhiên liệu trong một giới hạn cho phép nhờ cảm biến khối lượng d1. Khi nhiên liệu đã đủ ở các buồng D, E, F thì các van D, E, F sẽ được điều khiển mở ra, nhiên liệu trút xuống buồng trộn và được trộn đều nhờ động cơ quay M. Động cơ M quay sau một thời gian sẽ dừng lại. Cuối cùng cửa xả G được điều khiển mở ra để trút nhiên liệu đã trộn đi tới quá trình tiếp theo. Và khi nhiên liệu đã hết, cửa xả G đóng lại, khi đó cửa A mở ra quay lại chu trình ban đầu. Trong quy trình công nghệ này thì vật liệu trên các thùng chứa A, B, C và các thùng chứa phía dưới D, E, Fcó khối lượng tương đối lớn. Còn ở thùng chứa dưới cùng thì bằng tổng các thùng chứa phía trên nên phải chịu trọng tải rất lớn. Do vậy thì công suất của động cơ điều khiển mở đóng cửa G là lớn hơn cả. Bên cạnh đó thì công suất của động cơ M trộn vật liệu là lớn nhất và không yêu cầu phải thay đổi tốc độ và cũng không yêu cầu đảo chiều tốc độ. Các động cơ đóng mở A, B, C được gắn vào các công tắc hành trình a, b, c để điều khiển. Đây là các động cơ một chiều có đảo chiều. Trong chu trình hoạt động thì động cơ khi đi hết hành trình sẽ có công tắc tự ngắt hoạt động của động cơ và ta không cần quan tâm khi nào động cơ này hết hoạt động chỉ quan tâm thời điểm bắt đầu hoạt động và quan tâm đến chiều hoạt động của nó mà thôi. Các cảm biến khối lượng được gắn trên các thùng chứa D, E, F. Cảm biến này hoạt động khi khối lượng vật liệu trong bình đủ giá trị đã định trước và nó về giá trị không khi mà vật liệu đã trút hoàn toàn xuống bình G. Cũng giống như động cơ A thì các động cơ đóng mở D, E, Fcũng là hoạt động hai chiều và ta chỉ quan tâm tới thời điểm động cơ bắt đầu hoạt động và chiều của động cơ. Công tắc hành trình g gắn với động cơ G bằng 0 khi cửa G đã đóng hoàn toàn, và bằng 1 khi cửa đó mở ra. Ta cũng không quan tâm tới thời điểm nào động cơ G đi hết hành trình, chỉ quan tâm thời điểm bắt đầu quay và chiều quay của nó. Ta quy ước là chiều thuận là chiều làm mở cửa G còn chiều nghịch là chiều làm đóng cửa G. Thời điểm quay nghịch được đặt trong role thời gian do người điều hành quy định. Cửa G mở ra khi mà động cơ M đã hoàn thành công việc trộn của mình. Nguyễn Công Hoàng 4 Đồ án điều khiển logic Chương 2 : PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ Có rất nhiều phương pháp thiết kế khác nhau để tổng hợp bài toán logic đó là phương pháp ma trận trạng thái, phương pháp Grafcet, phương pháp hàm tác động và phương pháp phân tầng. Phương pháp thiết kế được lựa chọn ở đây là phương pháp Grafcet. 2.1 .Nội dung phương pháp Grafcet Grafcet là một đồ hình chức năng cho phép mô tả các trạng thái làm việc của hệ thống và biểu diễn quá trình điều khiển với các trạng thái chuyển biến từ trạng thái này sang trạng thái khác,đó là một Grafcet định hướng và được xác định bởi các phần tử sau: G :={E,T,A,M} Với: •E := {E 1 , E 2 ,E 3 …E m } :tập hữu hạn các trạng thái (giai đoạn) của hệ thống,được biểu diễn bằng các hình vuông. •T := { T 1 , T 2 ,T 3 …T i } :tập hữu hạn các chuyển trạng thái,được biểu diễn bằng các dấu gạch ngang “-“ •A := { a 1 ,a 2 ,a 3 ….a n } :tập các cung định hướng nối giữa một trạng thái với một chuyển hoặc giữa một chuyển với một trạng thái. •M := {m 1 ,m 2 ,m 3 ….m m } :tập các giá trị (0,1).Nếu m i =1 thì trạng thái thứ i là hoạt động,nếu m i =0 thì trạng thái thứ i không hoạt động. Grafcet của một quá trình luôn là một đồ hình khép kín từ trạng thái đầu đến trạng thái cuối và từ trạng thái cuối đến trạng thái đầu.Mỗi một trạng thái không tự xuất hiện và cũng không tự mất đi nếu không có tác nhân kích thích. Trong quá trình sản xuất công nghiệp,các thiết bị máy móc thường được hoạt động theo một trình tự logic chặt chẽ nhằm đảm bảo chất lượng sản phẩm và an toàn cho người sử dụng và thiết bị.Và Grafcet là một công cụ rất hữu ích để thiết kế và thực hiện đầy đủ các yêu cầu của hệ tự động hóa các quá trình công nghệ kể trên. 2.2 .Xác định các trạng thái vào,ra • Tín hiệu vào :các cảm biến vị trí a,b,c,d1,e1,f1,d2,e2,f2,g • Tín hiệu ra : - 0 :trạng thái ban đầu - 1: trạng thái mở cửa bình A S1 - 2: trạng thái mở của bình B S2 - 3: trạng thái mở của bình C S3 - 4: trạng thái đóng cửa bìnhA S4 - 5:trạng thái đóng cửa bình B S5 - 6: trạng thái đóng cửa bìnhCS6 - 7: trạng thái đóng cửa bìnhDS7 Nguyễn Công Hoàng 5 Đồ án điều khiển logic - 8:trạng thái đóng cửa bình ES8 - 9:trạng thái đóng cửa bình FS9 - 10 : trạng thái đóng cửa 3 bình D,E,F và động cơ M quay trộn liệu - 11 : trạng thái động cơ M dừng quay sau thời gian t1 và thùng G mở cửa xả liệu sau - 12 : trạng thái thùng G đóng cửa sau thời gian t2 xả liệu xong 2.3 .Thành lập Grafcet • Grafcet 1 :Mô tả các trạng thái trong quá trình cân băng. • Grafcet 2 :Sử dụng các biến vào,ra,trạng thái để biểu diễn lại theo Grafcet 1. Nguyễn Công Hoàng 6 Đồ án điều khiển logic Nguyễn Công Hoàng 7 A b S12 a g S1 S6 d2 c f1 S0 e1 e2 f2 S3 d1 S2 S4 S7 S9 S8 S5 S10 S11 m h t1 G G A t2 F D E M B C B C GRAFCET II : Đồ án điều khiển logic 2.4.Tổng hợp hàm điều khiển S 0 = (g + h + S 0 ).( ́ S 1 + ́ S 2 + ́ S 3 ) S 1 = (S 0 .m + S 1 ). ́ S 4 S 2 = (S 0 .m + S 2 ). ́ S 5 S 3 = (S 0 .m + S 3 ). ́ S 6 S 4 = (S 1 .d 1 + S 4 ). ́ S 7 S 5 = (S 2 .e 1 + S 5 ). ́ S 8 S 6 = (S 3 .f 1 + S 6 ). ́ S 9 S 7 = (S 4 .a + S 7 ). ́ S 10 S 8 = (S 5 .b + S 8 ). ́ S 10 S 9 = (S 6 .c + S 9 ). ́ S 10 S 10 = (d 2 .S 7 .e 2 .S 8 .f 2 .S 9 + S 10 ). ́ S 11 S 11 = (S 10 .t 1 + S 11 ). ́ S 12 Nguyễn Công Hoàng 8 Đồ án điều khiển logic S 12 = (S 11 .t 2 + S 12 ). ́ S 0 Nguyễn Công Hoàng 9 Đồ án điều khiển logic 2.5.Sơ đồ rơ le tiếp điểm S12 Rth2 S0 S12 S11 Rth2 Rth1 S8 e2e2 S8S7 S10 S11 d2 S10 S10 S11 S12 Rth1 S11 S6 S9 S10 c S9 S5 S8 S10 b S8 S4 S7 S10 a S7 S3 S6 S9 f1 S6 S2 S5 S8 e1 S5 S1 S4 S7 d1 S4 S3 m S6 S3 S0 S0 S2 S5 m S2 S1 m S4 S1 S0 S3 S0 S0 g h S1 S2 Nguyễn Công Hoàng 10 [...]... 22mm,25mm,30mm Nguyễn Công Hoàng 29 Đồ án điều khiển logic Chương 5: XÂY DỰNG SƠ ĐỒ LẮP RÁP VÀ NỐI DÂY Nguyễn Công Hoàng 30 Đồ án điều khiển logic Nguyễn Công Hoàng 31 Đồ án điều khiển logic Nguyễn Công Hoàng 32 Đồ án điều khiển logic Nguyễn Công Hoàng 33 Đồ án điều khiển logic Nguyễn Công Hoàng 34 Đồ án điều khiển logic KẾT LUẬN Với những kiến thức đã học trong môn điều khiển logic, em đã dùngphuơng pháp ma... 21 Đồ án điều khiển logic 4.3 Lựa chọn phần tử điều khiển 4.3.1 Nút ấn Chọn loại nút ấn có đèn YW1L của IDEC (Nhật Bản) dùng cho mở máy động cơ Thông số kỹ thuật : • Có thể sử dụng tối đa 2 cặp tiếp điểm • Dải điện áp rộng :6VDC-240VAC/DC • Sử dụng đèn LED hoặc đèn sợi đốt • Độ bền cao,cách điện ở IP65 mặt trước Nguyễn Công Hoàng 22 Đồ án điều khiển logic Nguyễn Công Hoàng 23 Đồ án điều khiển logic 4.3.2...Đồ án điều khiển logic Nguyễn Công Hoàng 11 Đồ án điều khiển logic Chương 3: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ ĐIỀU KHIỂN 3.1 Mạch lực A B C 121 122 CD 123 2RM 1RM 132 131 M 141 123 M 142 M 143 M 151 153 152 Kd Kd Rkd Rkd Rkd 161 Nguyễn Công Hoàng 12 Đồ án điều khiển logic P Q CC CC Stop 101 3 TA 2 5 7 1RM 2RM 103 h NA S0 S4 104 105 TA NB B 106... hiển thị :LED Đặc điểm :Reset bằng tay Kích thước :96 x 96 mm Nguyễn Công Hoàng 19 Đồ án điều khiển logic Nguyễn Công Hoàng 20 Đồ án điều khiển logic 4.2.3 Bảo vệ ngắn mạch mạch điều khiển Mạch điểu khiển dùng các khí cụ đóng cắt một chiều nên thực hiện bảo vệ ngắn mạch bằng cầu chì CC Lựa chọn cầu chì cần đảm bảo các điều kiện : • Quan hệ điện áp :UCC>Ulưới=220VDC • Quan hệ dòng điện :ICC>k.Imax với (k... Rth2 S0 S12 87 89 Rth2 91 Nguyễn Công Hoàng S10 S12 13 Đồ án điều khiển logic S10 M 93 M 95 Rth3 Kd 97 Rth3 S1 99 S4 101 S2 103 S5 105 S3 107 S6 109 S7 111 S10 113 S8 115 S10 117 S9 119 S10 121 S11 123 S12 125 Nguyễn Công Hoàng TA NA TB NB TC NC TD ND TE NE TF NF Gm Gd 14 Đồ án điều khiển logic 3.2 Thuyết minh sơ đồ nguyên lý và mạch điều khiển - Bắt đầu chu trình làm việc : -Ấn h ,lúc đó rơ le S0(11-2)... Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy … đã tận tình giúp đỡ em trong khi làm đồ án này Nguyễn Công Hoàng 35 Đồ án điều khiển logic Tài liệu tham khảo 1 PGS - TS Nguyễn Trọng Thuần - Điều khiển logic và ứng dụng Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 2000 2 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 3 Các CD-ROM catalogue... không có điện đưa vào mạch điều khiển Khi xảy ra sự cố ngắn mạch thì cầu chì có tác dụng ngắt nguồn điện đưa vào mạch và đưa vào hệ thống Khi xảy ra ngắn mạch ở động cơ thì các role 1RM hoặc 2RM sẽ tác động làm cho tiếp điểm thường đóng tự phục hồi 1RM(3-5) hoặc 2RM(5-7) mở ra ngắt nguồn điện đưa từ lưới vào mạch điều khiển và mạch lực Nguyễn Công Hoàng 15 Đồ án điều khiển logic Chương 4: LỰA CHỌN THIẾT... tự động với dây chuyến sản xuất lớn thì vẫn áp dụng những ứng dụng của môn điều khiển logic Từ đó cho thấy vai trò quan trọng của những thiết bị logic không chỉ là điện điện mà còn là khí nén nữa Chúng ngày càng được áp dụng một cách rộng rãi yêu cầu các kỹ sư ra trường phải có kiến thức nhất định về nó để có thể dễ dàng điều khiển các quá trình sản xuất đồng thời thiết kế ra các hệ thống ngày càng... mạch lực với lưới điện Cầu dao được chọn có : • Điện áp :U1CD>UđmL=380 V • Dòng :I1CD>Ingan_mach=17,7 A Do đó chọn cầu dao CD loại :CADIVI 60A_600V Nguyễn Công Hoàng 24 Đồ án điều khiển logic Nguyễn Công Hoàng 25 Đồ án điều khiển logic 4.3.3 Công tắc hành trình Công tắc hành trình a, b, c, d1, d2, e1, e2, f1, f2, g là các công tắc thực hiện chức năng đóng mở mạch điện và được đặt trên đường hoạt động... Phụ kiện :2N0 + 2NC Nguyễn Công Hoàng 28 Đồ án điều khiển logic 4.4 Lựa chọn phần tử chấp hành 4.4.1 Công tắc tơ Công tắc tơ chọn có ICCT>Ingan_mach=17,7 A Chọn loại công tắc tơ LS Contactor GMC-22 có các thông số sau : • Công suất định mức :11kW • Dòng điện định mức :22A • Điện áp định mức : 220VAC-690VAC,tần số 50/60Hz • Số cực :3 cực • Điện áp điều khiển :24VAC-DC,110VAC,220VAC,380VAC • Phụ kiện