Chuong 1-Nguyen Tac Xay Dung He TDH.pdf

Nguyen Tac Xay Dung He TDH

Chức năng, yêu cầu, mục tiêu tự động điều khiển Tăng năng suất, đổi mới sản phẩm.

Tác động lên nhiều khâu của dây chuyền sản xuất.

Tác động lên nhiều phương án sản xuất.Nâng cao khả năng phát triển sản xuất.

chức năng của mạch tự động

Thông tin - giao tiếp (HMI).

– Giao tiếp giữa người và máy – Các thiết bị giao tiếp, hiện thị:

Nút nhấn, công tắc, chuyển mạch, không chế chỉ huy Bàn phím

Màn hình điều khiển, giám sát

Hiển thị bằng LED, còi, màn hình tinh thể lỏng LCD

– Tự động điều khiển theo chương trình đặt trước (NC, CNC).

– Tự động điều khiển dây chuyền công nghệ.

ổn định thông số.

– Các thông số của hệ thống như điện áp, dòng điện, nhiệt độ, công suất có thể bị thay đổi trong quá trình điều khiển Khi các thông số này thay đổi có thể sẽ ảnh hưởng đến công nghệ, do vậy cần thiết kế hệ điều khiển để ổn định chúng.

Yêu cầu của mạch tự động

Yêu cầu về kĩ thuật

– Đáp ứng chế độ làm việc của thiết bị điện – Đảm bảo các sai số tĩnh và động của hệ thống – Đảm bảo độ tác động nhanh và chính xác.

– Có chỉ tiêu năng lượng cao (hiệu suất, cosϕ cao) – Phù hợp với điều kiện môi trường.

Điều khiển đơn giản, hoạt động tin cậy

– Tối thiểu hoá số lượng các thiết bị điều khiển – Các thiết bị động lực phải có tính lắp lẫn – Các thiết bị điều khiển có sự đồng nhất hoá.

– Tối thiểu các thao tác điều khiển đối với người vận hành.

Dễ dàng phát hiện và kiểm tra sự cố

– Đây là một yêu cầu cần thiết đối với một hệ thống điều khiển.

– Trong một hệ thống điều khiển phức tạp, thường chia ra thành nhiều nhóm chức năng, mỗi nhóm chức năng đều được thiết kế các tín hiệu giám sát và báo sự cố (báo lỗi).

Tác động chính xác ở điều kiện bình thường và sự cố.

– Cần đảm bảo tốt sự vận hành bình thường của hệ điều khiển.– Cần có các mạch bảo vệ hệ thống khi xảy ra sự cố, tránh đổ vỡ

toàn bộ hệ thống.

– Cần khắc phục các mạch giả trong khi vận hành xảy ra sự cố.

Thuận tiện cho lắp đặt, sửa chữa, vận hành

– Đối với các hệ thống điều khiển phức tạp, cần chia nhỏ thành cácmôdule Các môdule này phải được kết nối với nhau dễ dàng.– Các môdule cần có các kí hiệu đầu dây, hoặc cầu đấu, giắc cắm

đặc biệt.

– Khi thiết kế hệ thống cần tính đến khả năng mở rộng, do đókhông gian thiết kế lắp đặt phải thuận lợi.

– Các thiết bị điều khiển hoặc môdule điều khiển cần có tính năng lắp lẫn, dễ dàng tháo rời trong trường hợp cần bảo dưỡng tại các trung tâm sửa chữa.

Linh hoạt và thuận tiện khi điều khiển

– Linh hoạt trong chuyển đổi các chế độ làm việc – Bố trí hợp lí các thiết bị điều khiển

Kích thước, giá thành phải hợp lí.

– Kích thước thiết kế cần phù hợp với không gian lắp đặt – Giảm thiểu các chi tiết bộ phận không cần thiết.

– Tận dụng những thiết bị, chi tiết phù hợp với yêu cầu điều khiển để giảm giá thành nhưng vẫn đáp ứng được chỉ tiêu chất lượng.

An toàn trong thiết kế và vận hành.

– Yếu tố an toàn luôn được đề cập đến trong quá trình thiết kế hệ thống.

– Luôn có các thiết bị phòng chống cháy nổ cho các thiết bị động lực, các van bán dẫn công suất.

– Các thiết bị điều khiển cần có các mạch chống nhiễu vô tuyến, nhiễu điện từ trong môi trường công nghiệp – Các quy phạm về an toàn trong sử dụng khai thác thiết

bị điện, thiết bị điều khiển cần được xét tới khi thiết kế lắp đặt hệ thống.

Cấu trúc của hệ tự động hoá

Thể hiện bằng kí hiệu

– Ví dụ: Rơle: R1, Cầu dao: CD1

áptômát: AT1, Cầu chì: CC1

Côngtắctơ thuận: T Côngtắctơ ngược: N – Số thứ tự mối nối hoặc nút: 1, 2, 3, 4

Bố trí linh kiện thiết bị trên bản vẽ

– Phân cột trên bản vẽ, các thiết bị thường được bố trí theo cột.

– Các thiết bị thường được vẽ theo nhóm chức năng, ví dụ nhóm các rơle, nhóm các côngtắctơ, nhóm các áptômát – Đối với các tập bản vẽ, thường được đánh số trang, mối liên hệ về điện giữa các trang phải được kí hiệu rõ ràng,

Tạo lập sơ đồ nối dây giữa các khu vực.Nối dây từng khu vực (nhóm thiết bị).

– Theo họ linh kiện

– Theo chức năng phục vụ của nhóm linh kiện

Dây động lực và điều khiển

– Dây dẫn phải đảm bảo được mức độ an toàn khi vận hành.

Chịu được dòng điện Iđmcủa phụ tải.Chịu được độ bền cơ.

Mầu sắc dây phù hợp với yêu cầu.

– Dây động lực có thể là thanh cái, hoặc cáp điện Các đầu nối cần có đầu cốt (hoặc kẹp cáp kiểu làn sóng) – Dây điều khiển thường là dây đồng mềm gồm nhiều sợi

nhỏ, có vỏ bọc cách điện.

– Các đầu cốt nối dây cần được đánh số theo bản vẽ nguyên lí, các số này thường được in trên các ghen nhựa.

– Trong một số trường hợp đặc biệt cần chống cháy, dây dẫn thường được bọc nhựa đặc biệt, làm chậm quá trình cháy, có đặc tính ngăn chặn sự phát triển của lửa, hạn chế khói và các chất khí gây ăn mòn và độc hại.

Bố trí dây trong tủ điện

– Thường được đi theo hai chiều nằm ngang hoặc thẳng đứng.

– Các nhóm dây cùng chức năng thường được bó bằng dây rút nhựa mềm, mầu đen hoặc trắng.

– Các dây dẫn trong tủ điện cần được đặt trong máng dây có sẻ rãnh hoặc ống đi dây.

– Các dây dẫn đi ra thành tủ hoặc cửa tủ, cần có độ võng thích hợp và được cuốn gọn gàng.

Nối dây giữa bảng mạch và nối ra ngoài

– Nối dây giữa các bảng mạch trong tủ điện thường sử dụng cầu đấu kết hợp với các giắc cắm.

– Nối dây giữa các bo mạch điều khiển thường sử dụng giắc cắm tín hiệu, có thể dưới dạng sợi rời, có thể dưới dạng cáp tín hiệu.

– Để nối dây ra ngoài, thường dùng cầu đấu hoặc nối trực tiếp lên thanh cái Các cầu đấu này thường được bố trí gần chỗ cho dây ra hoặc cho dây vào.

– Khi có nhiều tủ nối với nhau, thì các dây ra và vào phải được bố trí nối tiếp nhau, tránh đi dây lòng vòng.

Bố trí bo mạch điều khiển

– Các bo mạch in phải đ−ợc lắp trên khung gá cách điện với tủ.

– Các bo mạch in có thể đ−ợc đổ nhựa trong để cố định linh kiện và cố định vào khung gá.

– Do số l−ợng dây điều khiển nhiều, nên ta cần có biện pháp để phân biệt, tránh nhầm lẫn khi thay thế.

– Vị trí lắp đặt các bo mạch điều khiển phải ở vị trí thuận lợi, để dễ dàng hiệu chỉnh và thay thế.

các nguyên tắc cơ bản khi thiết kế hệ tự động

Trong điều khiển tự động truyền động điện Trong điều khiển các quá trình tuần tự

Trong điều khiển các quá trình liên tục

Trong điều khiển tự động truyền động điện

– Trong điều khiển tự động truyền động điện thường xảy ra các quátrình khởi động, hãm và đảo chiều quay Để làm được điều này, có thể dựa vào bốn nguyên tắc sau:

Nguyên tắc thời gian

Nguyên tắc thời gian

– Khi khởi động đóng toàn bộ điện trở mở máy, rồi dựa vào cácmốc thời gian t1, t2và t3để cắt từng cấp điện trở.

Nguyên tắc tốc độ

– Khi khởi động đóng toàn bộ điện trở mở máy, rồi dựa vào cácmốc tốc độ ω1, ω2và ω3để cắt từng cấp điện trở.

Nguyên tắc dòng điện

– Khi khởi động đóng toàn bộ điện trở mở máy, rồi dựa vào việcgiảm dòng điện khởi động đến I2 để cắt từng cấp điện trở.

Nguyên tắc hành trình

– Là nguyên tắc điều khiển tự động dựa trên hành trình chuyểnđộng của hệ truyền động điện.

điều khiển các quá trình tuần tự

Dựa vào bài toán công nghệ, phân tích yêu cầu điều khiển.

Sử dụng các công cụ phân tích như mạng SFC (Sequential Function Chart) cho các bài toán tuần tự.

Chuyển đổi sang các mạch điều khiển sửdụng linh kiện rời, hoặc các thiết bị lậpchương trình, như: vi điều khiển, PLC, LOGO!

điều khiển các quá trình liên tục

Xác định, nắm chắc đặc điểm và mô hình hoá đối tượng điều khiển.

Xác định yêu cầu về chất lượng điều chỉnh, mức độ sai số, độ quá điều chỉnh

Lựa chọn phương pháp điều khiển và bộ

Mạch bảo vệ quá dòng điện cực đại Mạch bảo vệ quá dòng điện cực tiểu Mạch bảo vệ quá tải.

Mạch bảo vệ hành trình.

Mạch bảo vệ quá trình khởi động Mạch liên động điện và liên động cơ Mạch phanh hãm điện từ

M¹ch b¶o vÖ qu¸ t¶i

Mạch bảo vệ quá trình khởi động