cắt foi mttt

Thiết kế hệ thống điều khiển tự động cắt phôi theo pp MTTT

Đồ án Logic SV:Dương Quốc Thắng- 20072666 Lời mở đầu Trong sự phát triển nhanh chóng của nền công nghiệp hiện đại, việc tự động hóa các quá trình sản xuất, tự động hóa máy móc, giảm thiểu lao động chân tay của con người ngày càng có vai trò quan trọng. Nú trở thành một yếu tố, một chỉ tiêu để đánh giḠsự phát triển công nghiệp của mỗi xí nghiệp, mỗi công ty và lớn hơn là của mỗi quốc gia. Hơn nữa, trong khoảng thời gian gấp rút công nghiệp hóa, hiện đại hóa ở nước ta, tự động hóa trở thành vấn đề rất quan trọng trong sản xuất và trong xó hội. Sự phát triển nhanh chúng của máy tính điện tử, công nghệ thông tin và những thành tựu của lý thuyết điều khiển tự động đó làm cơ sở và hỗ trợ phát triển tương xứng của lĩnh vực tự động hóa. Trong một chu trình làm việc, chúng ta có thể tự động hóa rất nhiều giai đoạn, gồm nhiều công đoạn hoặc ít, tùy thuộc vào trỡnh độ người thiết kế và tùy thuộc khả năng đáp ứng của máy móc. Trong đồ án môn học điều khiển logic, em được giao thiết kế hệ thống tự động cắt phôi. Nhiệm vụ của thiết kế bao gồm: + Tự động hóa điều khiển việc đưa phôi vào vị trí định trước. + Tự động hóa điều khiển việc đưa dụng cụ cắt vào dể cắt phôi, sau đó quay về vị trí ban đầu để tiếp tục một chu trình mới. Quá trình làm việc được thực hiện theo một trình tự logic, theo trình tự thời gian xác định. Do đó, để điều khiển được công việc, ta phải tổng hợp được hàm điều khiển cho hệ thống. Trong chương trình học, ta đó được học nhiều phương pháp tổng hợp hàm điều khiển như: Ma trận trạng thái, Hàm tác động, Grafcet…Ở đây, theo yêu cầu của đồ án em sử dụng phương pháp Ma trận trạng thái Qua một thời gian học tập, nghiên cứu và được sự giúp đỡ của thầy giáo THS.Nguyễn Kiên Trung em đã hoàn thành đồ án. Tuy nhiên, cũng nhiều vấn đề mà bản thân em vẫn chưa giải quyết được trọn vẹn, em mong nhận dược sự đóng góp ý kiến của các thầy để em hoàn thiện bản đồ án. Em xin chân thành cảm ơn ! 1 Đồ án Logic SV:Dương Quốc Thắng- 20072666 Chương 1: Giới thiệu chung về công nghệ 1.1 Phân tích yêu cầu công nghệ: Thiết kế hệ thống công nghệ cho hình vẽ sau: Hình 1.1 Sơ đồ mặt cắt máy cắt phôi sắt 1.2 Nguyên lí làm việc : Nhấn nút khởi động cho máy. Khi có tín hiệu khởi động m, chỉ xuất hiện 1 lần ở chu kì đầu tiên. Xuất hiện tín hiệu vào 0 a , tác động vào cơ cấu A, thực hiện di chuyển lên phía trên tạo ra tín hiệu ra + A , sau đó kẹp chặt vào thanh phôi sắt. Sau khi A thực hiện xong nhiệm vụ, thì có tín hiệu vào 0 b tác động vào xilanh B. Điều đó tạo ra tín hiệu + B , đẩy xilanh B sang bên phải. Khi đẩy đến 1 vị trí xác định xilanh B thôi không tác động, đồng thời các cảm biến tai điểm tín hiệu 1 b sẽ tác động vào cơ cấu C. C thực hiện chuyển động xuống dưới, ấn chặt phôi sắt. Khi C đến vị trí của cảm biến 1 c thực hiện 2 quá trình song song : +) Thứ nhất pittong A thực hiện chuyển động nhả − A xuống phía dưới, với hệ thống lò xo tự nhả pittong trở lại. Khi chạm vào 0 a , pittong B thưc hiện − B , kéo ngược trở lại về bên trái. Khi pittong B đã ở vị trí 0 b sẽ phát tín hiệu + A đẩy pittong A lên trên sẵn sàng cho 1 chu trình mới. +) Thứ hai, sau khi đã giữ đúng vị trí cần xác định để cắt, thì bộ phận cắt D sẽ thực hiện. nhiệm vụ. Nó sẽ di chuyển từ điểm tín hiệu o d xuống điểm 2 Đồ án Logic SV:Dương Quốc Thắng- 20072666 tín hiệu 1 d . Như vậy máy đã làm chuyển động + D , sau khi xong, máy sẽ nhả D chuyển động lên trên theo tín hiệu ra − D , về vị trí ban đầu. Sau khi pittong D chạm vào cảm biến o d ( quá trình cắt đã hoàn thành ) và pittong A chạm cảm biến 1 a , pittong C thực hiện − C ( không kẹp thanh gỗ nữa ). Khi cảm biến 0 c nhận được tín hiệu, pittong B thực hiện + B . Đến đây quá trình được thực hiện lặp lại như cũ. Như vậy, có 4 chuyển động trong chu trình: 1 Chuyển động A: kẹp chặt sản phẩm cần gia công 2 Chuyển động B: đẩy thanh gia công vào vị trí cắt 3 Chuyển động C: Giữ chặt phôi để cắt. 4 Chuyển động D: Cắt phôi. - Dựa vào nguyên lý làm việc trên của hệ thống ta xác định các tín hiệu đầu vào và đầu ra Tín hiệu đầu vào : a0,a1: các cảm biến tại hai đầu pittong A b0,1: các cảm biến tại hai đầu pittong B c0,c1: các cảm biến tại hai đầu pittong C d0,d1: các cảm biến tại hai đầu pittong D các tín hiệu đầu ra: + A pittong A đi lên. − A pittong A đi xuống. + B xilanh B đi sang phải. − B xilanh B đi sang trái. + C pittong C đi xuống kẹp chặt − C pittong C nhả ra. + D dao cắt D cắt xuống. − D dao cắt D kéo lên. Chương 2: Tổng hợp hàm điều khiển theo phương pháp ma trận trạng thái 3 Đồ án Logic SV:Dương Quốc Thắng- 20072666 2.1 Các phương pháp tổng hợp hàm điều khiển : 2.1.1 Giới thiệu chung: Khi tiến hành tổng hợp hàm điều khiển theo trình công nghệ đã cho, ta luôn biểu diễn sự hoạt động của công nghệ theo thời gian. tại các thời điểm đó phải đảm bảo tính tuần tự của các tín hiệu điều khiển a, b, c, d và ảnh hưởng của các chuyển động tín hiệu chấp hành A, B, C, D. Để từ đó đưa ra các quy luật điều khiển cho hệ thống. khi thiết kế chủ yếu có 4 phương pháp tổng hợp hàm điều khiển : +) Phương pháp ma trận trạng thái +) Phương pháp hàm tác động +) Phương pháp phân tầng +) Phương pháp garcef 2.1.2 yêu cầu công nghệ: Tất cả các phương pháp này đều phải thoả mãn các điều kiện sau đây : +) Thực hiện đúng các quy trình công nghệ đặt ra. +) Độ tin cậy điều khiển cao. +) Đảm bảo gọn nhẹ, đơn giản, thuận tiện cho vận hành. 2.2 Trình tự các bước xây dựng cấu trúc điều khiển: 2.2.1 Xác định các tín hiệu điều khiển và các tín hiệu chấp hành: Sau khi phân tích ở trên, ta xác định được nguyên tắc hoạt động của chu trình là nguyên tắc hành trình. Vì vậy các tín hiệu điều khiển a, b, c, d sẽ xác định vị trí các pittong và dao cắt tại các vị trí tín hiệu chấp hành A, B, C, D trong mỗi 1 chu trình hoạt động. Hình 2.1 Sơ đồ đường đi của các thiết bị Quy ước các tín hiệu tại vị trí cảm biến 0 a 1 a , 0 b 1 b , 0 c 1 c , 0 d 1 d sẽ điều khiển các quá trình sau : +) 0 a thì pittong A chuyển động lên trên kẹp chặt phôi sắt. +) 1 a thì pittong A chuyển động xuống dưới nhả phôi sắt. 4 Đồ án Logic SV:Dương Quốc Thắng- 20072666 +) 0 b thì xilanh B chuyển động đẩy phôi sắt.sang phải đẩy phôi sắt. +) 1 b thì xilanh B chuyển động xuống phôi sắt sang trái. +) 0 c thì pittong C chuyển động xuống dưới kẹp chặt tâm phôi sắt. +) 1 c thì xilanh C chuyển động lên trên nhả phôi sắt. +) 0 d thì dao cắt D chuyển động xuống dưới cắt phôi sắt. +) 1 d thì dao cắt D chuyển động lên trên sau khi cắt song phôi sắt. 2.2.2 Sử dụng phương pháp ma trận trạng thái: Hình 2.2 Lưu đồ của bài toán sử dụng ma trận trạng thái Các cơ cấu đi ra: + A pittong A đi lên. − A pittong A đi xuống. + B xilanh B đi sang phải. − B xilanh B đi sang trái. + C pittong C đi xuống kẹp chặt − C pittong C nhả ra. + D dao cắt D cắt xuống. − D dao cắt D kéo lên. Trạng thái điều khiển công nghệ có dạng −+−+−+−+ DDCCBBAA ddccbbaa 10101010 Hình 2.3 Graph chuyển trạng thái 5 Đồ án Logic SV:Dương Quốc Thắng- 20072666 Vì biến đầu vào có 8 biến trạng thái nên việc tổng hợp hết sức khó khăn, ta rút gon xuống còn 4 biến, để cho hàm đơn giản với giá trị : −+−+−+−+ DDCCBBAA abcd Với a = 1 = 1 a , a = 0 = 0 a , b = 1 = 1 b , b= 0 = 0 b c = 1 = 1 c , c= 0 = 0 c d = 1 = 1 d , d= 0 = 0 d Ta có grap chuyển trạng thái như sau : Hình 2.4 Graph chuyển trạng thái đã rút gọn biến đầu vào 6 Đồ án Logic SV:Dương Quốc Thắng- 20072666 Hình 2.5 Bảng chuyển trạng thái Hình 2.6 Rút gọn bảng chuyển trạng thái Ta chọn biến trung gian X với bảng giá trị của X X=1 X=0 (1) + (2) + (3) + (4) + (5) + (6) (7) + (8) 7 Đồ án Logic SV:Dương Quốc Thắng- 20072666 Bảng cácnô dành cho biến trung gian X =>X= + X.a Bảng các nô cho biến A + => A + = Bảng các nô cho biến − A => − A =a.b.c Bảng các nô cho biến + B => + B =a Bảng các nô cho biến − B => − B = b Bảng các nô cho biến + C 8 Đồ án Logic SV:Dương Quốc Thắng- 20072666 => + C =b Bảng các nô cho biến − C => − C = .a. Bảng các nô cho biến + D =>D + = .c + X.a.c Bảng các nô cho biến − D => − D = d Như vậy, từ quá trình biến đổi, ta có hàm điều khiển của toàn bộ các biến ra như sau: X= + X.a a=(a 1 + a).a 0 A + = b=(b 1 + b).b 0 A - =a.b.c c=(c 1 + c).c 0 B + =a d=(d 1 + d).d 0 B - = b 9 Đồ án Logic SV:Dương Quốc Thắng- 20072666 C + =b C - = .c. D + = .c + X.a.c D - = d Chương 3: Sơ đồ nguyên lý mạch lực và mạch điều khiển 3.1 sơ đồ nguyên lý mạch lực Hình 3.1 sơ đồ nguyên lý mạch lực 3.2 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển 10 . nhả phôi sắt. +) 0 d thì dao cắt D chuyển động xuống dưới cắt phôi sắt. +) 1 d thì dao cắt D chuyển động lên trên sau khi cắt song phôi sắt. 2.2.2 Sử dụng. trái. + C pittong C đi xuống kẹp chặt − C pittong C nhả ra. + D dao cắt D cắt xuống. − D dao cắt D kéo lên. Chương 2: Tổng hợp hàm điều khiển theo phương pháp