điều khiển công nghệ khoan bốn lỗ

Trong sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước,một trong những tiêu chí để đánh giá sự phát triển công nghiệp của mỗi quốc gia là mức độ tự động hoá trong các quá trình sản xuất.

Lời Nói Đầu

Trong sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước,một trong những tiêu chí để đánh giá sự phát triển công nghiệp của mỗi quốc gia là mức độ tự động hoá trong các quá trình sản xuất 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 cơ sở và hỗ trợ cho sự phát triển tương xứng của lĩnh vực tự động hoá.

Nước ta mặc dù còn chậm phát triển, nhưng những năm gần đây cùng với những đòi hỏi của sản xuất cũng như 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 bước phát triển mới tạo ra sản phẩm có hàm lượng chất xám cao tiến tới hình thành một nền kinh tế tri thức.

Ngày nay tự động hóa điều khiển các quá trình sản xuất đã đi sâu vào nhiều lĩnh vực,trong tất cả các khâu của quá trình sãn xuất.Một trong những

ứng dụng đó mà đồ án này thiết kế là điều khiển công nghệ khoan bốn lỗ.

Tự động hoá điều khiển công nghệ khoan là quá trình tạo ra một lỗ thủng trên bề mặt vật thể có kích thước chiều sâu định trước Trong công việc thiết

kế, tự động hoá điều khiển được thể hiện qua hai quá trình sau:

+Tự động điều khiển công việc đưa vật thể vào vị trí định trước

+Tự động đưa mũi khoan vào khoan vật thể sau đó quay về vị trí cũ để đảm bảo cho quy trình tiếp theo.

Chất lượng mũi khoan và năng suất làm việc phụ thuộc rất nhiều vào công nghệ điều khiển Quá trình làm việc được thực hiện theo một trật tự logic, theo trình tự thời gian xác định do đó để điều khiển được công nghệ ta phải tổng hợp được hàm điều khiển cho hệ thống Có rất nhiều phương pháp để tổng hợp hàm điều khiển nhưng ở đây ta sử dụng phương pháp Grafcet.

MỤC LỤC

Đề bài………3

ChươngI:Giới thiệu về công nghệ……… 4

I)Giới thiệu chung về công nghệ khoan……… 4

1)Khoan cơ khí………

II)Giới thiệu sơ đồ công nghệ khoan chuyên dùng……… 5

III)Các thiết bị điều khiển và thiết bị chấp hành……… 6

1)Van phân phối điện-khí nén 7/5/2………

2)Xylanh kép………

Chương II:Thiết kế mạch điều khiển……….……….9

I)Phương pháp Grafcet……… 9

II)Lập Grafcet cho hệ thống……… 9

1)Lập Grafcet1………

2)Chọn sơ bộ thiết bị điều khiển và chấp hành………

3)Lập Grafcet2………

4)Xác định các hàm điều khiển………

5)Mạch điều khiển………14

III.Thuyết minh hoạt động của sơ đồ……… 15

ChươngIII :Tính chọn thiết bị cho hệ thống……… ………17

I.Thiết bị chấp hành ……… 17

II Thiết bị điều khiển……….18

III )Thiết bị bảo vệ ……….22

Chương IV: Lắp ráp hệ thống ……… 23

I) Sơ đồ lắp ráp……….……… 23

II)Bảng đấu dây ………… ……… 24

Tài liệu tham khảo:……….…28

Đề bài:

I)Nhiệm vụ: thiết kế hệ thống điều khiển cho máy khoan chyên dụng cócông nghệ như ở hình vẽ dưới đây:

II)Nội dung:

1.Thiết kế sơ đồ nguyên lý

2)Tính chọn thiết bị điều khiển với công suất truyền động P=15 KW

3.Thiết kế sơ đồ lắp ráp

III)Thuyết minh và bản vẽ:

1.Một quyển thuyết minh

2.Hai bản vẽ A0 cho sơ đồ nguyên lí và sơ đồ lắp ráp

Sơ đồ công nghệ khoan 4 lỗ

CHI TIẾT

m

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ

I)Giới thiệu chung về công nghệ khoan:

1)Khoan cơ khí

Máy để khoan lỗ trên phôi kim loại và các vật liệu khác, MK còn khoanrộng các lỗ trên vật đúc, vật rèn, vật dập, doa, khoét, xoay, tiện rộng lỗ, cắtren bằng các loại dụng cụ tiêu chuẩn như mũi khoan, mũi doa,mũi khoét,

vv

Khi khoan, phôi đứng yên, mũi khoan vừa quay tròn thực hiện chuyểnđộng chính, vừa tịnh tiến đi xuống thực hiện chuyển động chạy dao Cơ cấuchạy dao có thể bằng tay hay tự động Độ chính xác gia công từ cấp 3 trởxuống Có thể phân loại MK thành: máy vạn năng, máy chuyên môn hoá vàmáy chuyên dùng MK vạn năng có: khoan đứng, khoan cần MK chuyênmôn hoá có: MK tổ hợp, MK tự động MK chuyên dùng có: MK tâm, MK

lỗ sâu và MK nhiều trục chính MK còn được chia theo cách bố trí trụcchính và số lượng trục như MK đứng, MK ngang, MK cần hướng kính, MKkhoảng cách trục chính cố định, MK một trục chính và nhiều trục chính

HÌNH MỘT MÁY KHOAN CƠ KHÍ

Cấu tạo cơ bản của một máy khoan bàn khoan di chuyển 2 chiều:

8

6

75

43

21

Thông thường,khi tiến hành khoan trên một đối tượng thì bàn khoankẹp chặt đối tượng sẽ là phần di chuyển,mũi khoan chỉ đứng tại chỗ và dichuyển theo chiều lên_xuống mỗi khi tiến hành khoan tại một vị trí.Phươngpháp này áp dụng cho các vật cần khoan có khối lượng và kích thước trungbình và nhỏ,việc di chuyển bàn khoan là thuận lợi

Tuy nhiên cũng có thể có trường hợp ngược lại,đó là chính mũi khoan

sẽ di chuyển đến những vị trí cần khoan lỗ,sau đó tự nó cũng thực hiện hànhtrình lên/xuống để khoan lỗ như như bình thường.Phương pháp này áp dụngcho những đối tượng có kích thước lớn ,cồng kềnh phức tạp việc di chuyển

nó sẽ gây khó khăn đồng thời việc di chuyển mũi khoan thuận lợi hơn

II)Giới thiệu sơ đồ công nghệ khoan chuyên dùng:

Với sơ đồ công nhệ khoan như trong đồ án này,yêu cầu đặt ra là khi cótín hiệu mở máy m và mạch điều khiển thì mũi khoan tiến hành khoan lầnlượt bốn lỗ theo trình tự :xuống /lên – sang phải – xuống/lên - đi vào –xuống /lên – sang trái – xuống/lên - đi ra

1- Thân máy 2- Động cơ dẫn động trục Z 3- Vit- đai ốc bi & bàn trượt trục Z 4- Động cơ khoan

5- Bàn máy 6- Vit- đai ốc bi & bàn trượt trục Y 7- Động cơ dẫn động trục Y 8- Vit-đai ốc bi & bàn trượt trục X 9- Động cơ dẫn động trục X 10- Con lăn đỡ

11- Đế máy

Khi tiến hành tổng hợp một hệ điều khiển theo quy trình công nghệ đãcho (có thể bằng lời nói, chữ viết, đồ thị công nghệ…) người ta biểu diễn sựhoạt động của công nghệ theo đúng tuần tự thời gian tác động của các biếnvào và ảnh hưởng của nó tới các biến ra để từ đó đưa ra một quy luật điềukhiển cho hệ thống.

Để tổng hợp mạch điều khiển cho hệ thống ta có các phương pháp sau:

+)Tổng hợp mạch điều khiển bằng phương pháp ma trận trạng thái +)Tổng hợp mạch điều khiển bằng phương pháp hàm tác động.

+)Tổng hợp mạch điều khiển bằng phương pháp phân tầng.

+)Tổng hợp mạch điều khiển bằng phương pháp Grafcet.

Một mạch điều khiển tổng hợp phải thoả mãn các điều kiện sau :

+)Thực hiện đúng quy trình và tiến trình công nghệ đã được đặt ra

+)Có độ tin cậy điều khiển cao

+)Đảm bảo gọn nhẹ, đơn giản và thuận tiện cho việc vận hành

+)Có tính kinh tế và đáp ứng về mặt kỹ thuật

Với yêu cầu của đề tài,ta tiến bằng phương pháp Grafcet

III)Các thiết bị điều khiển và thiết bị chấp hành

1)Van phân phối điện-khí nén 7/5/2(7lỗ vào/ra,5đường ống và 2trạng thái )

Đây là loại van dùng để phân phối khí nén vào xilanh mục đích đảochiều chuyển động của Xylanh.Nguyên lí làm việc:

-Nếu ta cấp điện cho van sao cho =1,A+=0,dưới tác dụng của cuộn hút kéo trục của van dịch chuyển sang trái làm cho S=E=0

A Nếu ta cấp điện cho van sao cho A-=0,A+=1,dưới tác dụng của cuộn hútA+ kéo trục của van dịch chuyển sang trái làm cho S=E=0

S=P=1







Van chuyển trạng thái từ “0” lên “1”

Nếu A-=0,A+=0 =>S=0,S=1:Trạng thái “1” được duy trì

Kí hiệu của van điện/khí nén 7/5/2 trên sơ đồ:

1- Thân van 2- Hệ thống ngăn xếp E:Cửa xả

A+,A-:Cửa vào,cung cấp tín hiệu điều khiển (dòng điện)vào điều khiển

S,S-:Cửa ra,cung cấp tín hiệu ra(dong khí nén) P:Nguồn cung cấp khí nén

2)Xylanh kép:

a)Cấu tạo :gồm 2 thành phần chính

+)Xylanh:là ống trụ tròn dài,làm bằng vật liệu chịu lực tốt,chứa pitton bêntrong,trên thân Xylanh có 2 lỗ vào/ra của dòng khí nén để ghép nối với vanđiều khiển

+)Pitton:Là một thanh trụ đặc làm bằng vật liệu chịu lực,đặt đồng trục vớiXylanh,có thể di chuyển tịnh tiến trong Xylanh tùy thuộc áp lực dòng khí tácdụng vào má nào của Gioăng pitton

b)Nguyên lí hoạt động:

Nếu cho khí nén vào cửa 4 của Xylanh,dưới tác dụng của áp suất khínén pitton chuyển động sang phải mang theo cầu Xylanh và phụ tải chuyểnđộng sang phải

Muốn đổi chiều chuyển động của Pitton ta cắt nguồn khí cấp vào cửa 4đồng thời cấp nguồn khí vào cửa 5 thì dưới tác dụng của khí nén pitton lúcnày lại chuyển động theo chiều ngược lài từ phải qua trái

Xylanh kép có nhũng ưu điểm so với Xylanh đơn:

+)Công suất lớn,chiều dài hành trình dài hơn(có thể lên tới 2 m)

+)Điều khiển tự động bằng điện với cả 2 chiều chuyển động

+)Ứng dụng trong những hệ thống nhỏ và trung bình

ChươngII: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN

I)Phương pháp Grafcet

Công nghệ của một máy hay của một nhóm máy thường làm việctheo tuần tự thời gian từ trạng thái đầu tiên cho đến trạng thái cuối cùng theomột chu kỳ lặp đi lặp lại và để chuyển trạng thái làm việc thường có những

tác nhân kích thích.Phương pháp Grafcet (Graphe Fonctionel de Commande

Etape Transitions) là công cụ mô tả bằng hình học cho phép biểu diễn hoạt

động của một hệ thống tuần tự là đồ hình chức năng cho phép mô tả cáctrạng thái làm việc (hành vi làm việc, các tác nhân kích thích) và biểu diễnquá trình điều khiển với các trạng thái chuyển biến từ trạng thái này sangtrạng thái khác (hướng chuyển trạng thái) Grafcet cho một quá trình luôn làmột đồ hình khép kính từ trạng thái đầu đến trạng thái cuối

II)Lập Grafcet cho hệ thống

1)Lập Grafcet1:

2)Chọn sơ bộ thiết bị điều khiển và chấp hành:

_Chọn thiết bị chấp hành để điều khiển quá trình chuyển động 3 bậc tự docủa máy khoan là các Xylanh kép:

+)Xylanh X1điều khiển quá trình chuyển động lên/xuống của đầu mũi khoan+)Xylanh X2 điều khiển quá trình chuyển động sang phải/trái của mũi khoan+) Xylanh X3điều khiển quá trình chuyển động đi vào /ra của đầu mũi khoanTrong đó các xylanh được cấp nguồn khí nén bởi các van phân phốiĐiện_khí nén 7/5/2 áp suất thích hợp:

_Chọn thiết bị diều khiển mạch lực:

Dùng các cặp cảm biến (công tắc) hành trình :a0,a1,b0,b1,c0,c1,trong đó

+) a0 để điều khiển quá trình chuyển động xuống của đầu mũi khoan

+ )a1 để điều khiển quá trình chuyển động lên của đầu mũi khoan

+) b0 để điều khiển quá trình chuyển động sang phải của đầu mũi khoan+) b1 để điều khiển quá trình chuyển động sang trái của đầu mũi khoan

+) c0 để điều khiển quá trình chuyển động vào trong của đầu mũi khoan+) c1 để điều khiển quá trình chuyển động ra ngoài của đầu mũi khoan

3)Lập Grafcet2 :

4)Xác định các hàm điều khiển dựa vào Grafcet trên:

Từ GRAFCET2 ta thành lập được các hàm điều khiển như sau:

+

0 0 6

0 d 0 c 0 0 6 1 -

4

S =a b c S

f(S )=f (S ).f (S )=S S =a b c S SS

5)Hiệu chỉnh mạch điều khiển:

*Xác định các hàm điều khiển sau khi đã hiệu chỉnh:

Từ Grafcet2 sau hiệu chỉnh,thành lập được các hàm điều khiển như sau:

4

S =a b c S

f(S )=f (S ).f (S )=S S =a b c S SS

Khi thực hiện sơ đồ điều khiển ta có một số hiệu chỉnh sau:

+)Cần sử dụng thêm các Rơle(Công tắc tơ) trung gian cho các công tắchành trình a0,b0,c0,b1,c1

+)Bỏ qua được trạng thái S0,sau trạng thái S6 hệ thống làm việc với S1 ngay

5)Mạch lực và mạch điều khiển:

a)Mạch lực với thiết bị chấp hành là Xylanh khí nén:

III.Thuyết minh hoạt động của sơ đồ:

1)Hoạt động:

Ở trạng thái ban đầu sau khi đóng 2 cầu dao CD,rơle điện áp RA kiểmtra điện áp nguồn,nếu đủ trị số cho phép thì tiếp điểm RA(5-7) đóng lại cấpđiện cho mạch điều khiển cho phép hệ thống làm việc

Ấn nút mở máy M để bắt đầu quá trình làm việc,lúc này cảm biến vị trí

a0,b0,c0 đã đóng do máy đang ở vị trí chuẩn bị.Cuộn hút của công tắc tơ S1

có điện -> các tiếp điểm S1(101-103)trên mạch động lực đóng lại Van khínén V1 khởi động tác động đến Xylanh X1 để máy thực hiện hành trình đixuống A+

Quá trình A+ diễn ra thì a0 bị ngắt,b0 và c0 vẫn được duy trì

Kết thúc quá trình đi xuống A+,a1 được tác động đóng lại (đồng thời b0 và

c0 được đóng từ trước)nên S2 có điện->các tiếp điểm S2(105-107)trên mạchđộng lực đóng lại->Tác động đến Xylanh để máy thực hiện hành trình đixuống A-

Quá trình A- diễn ra thì a1 bị ngắt,b0 và c0 vẫn được đóng

Kết thúc quá trình đi lên A-,a0 được tác động đóng lại (đồng thời b0 và c0

được duy trì từ trước)nên S3 có điện->các tiếp điểm S3(109-111)trên mạchđộng lực đóng lại->Tác động đến Xylanh để máy thực hiện hành trình đisang phải B+

Quá trình B+ diễn ra thì b0 bị ngắt,a0 và c0 vẫn được đóng

Kết thúc quá trình đi sang phải B+,b1 được tác động đóng lại (đồng thời b0

và c0 được đóng từ trước)nên S1 có điện->các tiếp điểm S1(101-103)trênmạch động lực đóng lại->Tác động đến Xylanh để máy thực hiện hành trình

đi xuống A+ lần thức hai

Quá trình A+ lần thứ hai diễn ra thì a0 bị ngắt,b1 và c0 vẫn được duy trì Kết thúc quá trình đi xuống A+ lần hai,a1 được tác động đóng lại (đồngthời b1 và c0 được duy trì từ trước)nên S2 có điện ->các tiếp điểm S2(105-107)trên mạch động lực đóng lại->Tác động đến Xylanh để máy thực hiệnhành trình đi lên A- lần thứ hai

Quá trình đi lên A- diễn ra thì a1 bị ngắt,b1 và c0 vẫn được duy trì Kết thúc quá trình đi lên lần hai A-,a0 được tác động đóng lại (đồng thời b1

và c0 được đóng từ trước)nên S4 có điện->các tiếp điểm S4(113-115)trênmạch động lực đóng lại->Tác động đến Xylanh để máy thực hiện hành trình

động lực đóng lại->Tác động đến Xylanh để máy thực hiện hành trình đixuống A+ lần thứ ba.

Quá trình A+ diễn ra thì a0 bị ngắt,b1 và c1 vẫn được duy trì

Kết thúc quá trình đi xuống A+,a1 được tác động đóng lại (đồng thời b1 và

c1 được duy trì từ trước)nên S2 có điện->các tiếp điểm S2(105-107)trênmạch động lực đóng lại->Tác động đến Xylanh để máy thực hiện hành trình

đi lên A- lần thứ ba

Quá trình A- diễn ra thì a1 bị ngắt,b1 và c1 vẫn được duy trì

Kết thúc quá trình đi lên A- lần thứ ba,a0 được tác động đóng lại (đồngthời b1 và c1 được duy trì từ trước)nên S5 có điện->các tiếp điểm S5(117-119)trên mạch động lực đóng lại->Tác động đến Xylanh để máy thực hiệnhành trình đi sang trái B-

Quá trình sang trái B- diễn ra thì b1 bị ngắt,a0 và c1 vẫn được duy trì Kết thúc quá trình sang trái B-,b0 được tác động đóng lại (đồng thời a0 và

c1 được duy trì từ trước)nên S1 có điện->các tiếp điểm S1(101-103)trênmạch động lực đóng lại->Tác động đến Xylanh để máy thực hiện hành trình

đi xuống A+ lần thứ tư

Quá trình A+ diễn ra thì a0 bị ngắt,b0 và c1 vẫn được duy trì

Kết thúc quá trình đi xuống A+,a1 được tác động đóng lại (đồng thời b0 và

c1 được duy trì từ trước)nên S2 có điện->các tiếp điểm S2(105-107)trênmạch động lực đóng lại->Tác động đến Xylanh để máy thực hiện hành trình

đi lên A- lần thứ tư

Quá trình A- diễn ra thì a1 bị ngắt,b0 và c1 vẫn được duy trì

Kết thúc quá trình đi lên A- lần 4,a0 được tác động đóng lại (đồng thời b0

và c1 được duy trì từ trước)nên S6 có điện->các tiếp điểm S6(121-123)trênmạch động lực đóng lại->Tác động đến Xylanh để máy thực hiện hành trình

đi từ trong ra

Quá trình C- diễn ra thì c1 bị ngắt,a0 và b0 vẫn được duy trì

Kết thúc quá trình đi ra C- lần,c0 được tác động đóng lại (đồng thời b0 và a0

được duy trì từ trước)nên S1 có điện->các tiếp điểm S1(101-103)trên mạchđộng lực đóng lại->Tác động đến Xylanh để máy thực hiện lặp lai toàn bộquá trình bắt đầu từ A+ lần thứ nhất

ChươngIII :TÍNH CHỌN THIẾT BỊ CHO HỆ THỐNG

I.Thiết bị chấp hành :

Trong cơ cấu truyền động, ta sẽ sử dụng thiết bị chấp hành là Xylanh khí

nén Series MB của hãng SMC với các thông số kỹ thuật như sau:

Kiểu tác động 2 chiều

Áp suất thành xylanh 1,5Mpa

Áp suất cực đại 1,0Mpa

Áp suất cực tiểu 0,05Mpa

Nhiệt độ môi chất -10°C- 70°C

Tốc độ piston 50-1000mm/s

Chiều dài hành trình (trong series) 32,40,50,63,100,125(mm)

II Thiết bị điều khiển:

1) Công tắc tơ và Rơle trung gian S 1 ,S 2 , S 3 , S 4 , S 5, S 6 ,

1Rtr,2Rtr,3Rtr,4Rtr,5Rtr