Đồ án Điều khiển Logic Trang Bị Điện Máy bào giường, Giúp ứng dụng của mạch điều khiển logic, các công nghệ của máy công cụ, phân tích được hoạt động của các mạch điều khiển logic và mạch điều khiển của máy công cụ, vận dụng tính toán được, lựa chọn được các thiết bị trong mạch điều khiển tuần tự và trang bị điện.
Khoa Điện Trường ĐHCN Hà Nội MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH Khoa Điện Trường ĐHCN Hà Nội LỜI NĨI ĐẦU Cùng với q trình cơng nghiệp hố đại hóa đất nước, yêu cầu tự động hoá máy sản xuất ngày cao, điều khiển linh hoạt, tiện lợi, gọn nhẹ hiệu suất sản xuất cao Mặt khác, với công nghệ thông tin công nghệ điện tử phát triển nhu cầu người ngày đòi hỏi sản phẩm sản xuất đạt độ xác độ thẩm mỹ cao Trong thời đại phân xưởng, nhà máy, xí nghiệp cắt gọt kim loại ln địi hỏi máy cắt gọt kim loại đại có khả tự động hố cao, độ xác tuyệt đối, có khả điều chỉnh tốc độ trơn, rộng phẳng, kết cấu gọn nhẹ, hiệu suất cao chi phí vận hành đảm bảo tính kinh tế Trong q trình làm đồ án, hướng dẫn tận tình thầy giáo khoa Điện đặc biệt TS Quách Đức Cường giúp đỡ chúng em việc hoàn thiện đồ án Tuy có nhiều cố gắng, song kiến thức rộng hiểu biết thực tế cịn hạn chế nên khó tránh khỏi sai sót, em mong nhận bảo Thầy Cô giáo để đồ án chúng em hồn thiện Nhóm em xin chân thành cảm ơn! Khoa Điện Trường ĐHCN Hà Nội CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ 1.KHÁI NIỆM, CẤU TẠO, PHÂN LOẠI MÁY BÀO MẶT PHẲNG 1.1 Khái quát chung máy bào giường Máy bào mặt phẳng hay gọi máy bào giường sử dụng rộng rãi Trong loại máy khí, dùng để gia cơng bề mặt chi tiết kim loại có biến dạng lớn Ngồi máy bào mặt phẳng dùng để xẻ rãnh hình T, V, én Máy bào gia công bề mặt chi tiết mức độ thô tinh khác Truyền động máy bào mặt phẳng chuyển động tịnh tiến bàn máy, bàn máy kéo động điện Chất lượng suất máy bào mặt phẳng phụ thuộc vào nhiều yếu tố tốc độ bàn máy, lực cắt, mơ men cắt dao Vì việc điều khiển động truyền động cho bàn máy quan trọng mà ta cần nghiên cứu giải Máy bào giường máy gia cơng chi tiết lớn, chiều dài bàn từ 1,5m đến 12m Tùy theo chiều dài bàn máy lực kéo phân máy bào giường thành ba loại: - Máy cỡ nhỏ: Chiều dài bàn Lb < (m), Lực kéo Fk = 30 ÷ 50 (KN) - Máy cỡ trung bình: Chiều dài bàn Lb = ÷ (m), Lực kéo Fk = 50 ÷ 70 (KN) - Máy cỡ nặng (lớn): Chiều dài bàn Lb > (m), Lực kéo Fk > 70 (KN) Khoa Điện Trường ĐHCN Hà Nội 1.2 Cấu tạo máy bào mặt phẳng Máy bào giường cấu tạo từ nhiều chi tiết phức tạp, nhiều khối khác Ở ta mô tả kết cấu bên ngồi phận chủ yếu máy Hình 1.1 Hình dáng máy bào giường * Đế máy (thân máy) Được làm gang đúc để đỡ bàn trụ máy để có khối tạo vững cho máy Đế xẻ rãnh hình chữ nhật chữ V bàn máy chuyển động dọc theo đế máy * Bàn máy Được làm gang đúc dùng để mang chi tiết gia cơng Trên bàn máy có rãnh chữ T để gá lắp chi tiết cần gia công Bàn máy kéo tịnh tiến đế máy nhờ lực kéo động truyền động * Giá chữ U Được cấu tạo từ hai trụ thép vững có dầm ngang Trong Khoa Điện Trường ĐHCN Hà Nội dầm đặt động để di chuyển xà ngang lên xuống, dọc theo trục có xẻ rãnh, có trục vít nâng hạ dao động để di chuyển xà * Xà ngang Chuyển động lên xuống theo hai trụ, xà kẹp chặt gia công 23 * Các bàn dao máy Gồm hai bàn dao đứng hai bàn dao hông, trục bàn có giá đỡ dao Giá máy dịch chuyển góc để gia cơng chi tiết, khoảng dịch chuyển lớn trượt 300 mm, góc quay giá đỡ ±600 24 * Bộ phận truyền động Gồm máy điện xoay chiều, chiều chuyển động quay qua hộp truyền động truyền chuyển động cho phận máy Tóm lại: Máy bào giường cấu tạo hồn chỉnh có kết cấu chắn, gọn, đảm bảo tính kỹ thuật, kinh tế, thẩm mỹ CÁC LOẠI TRUYỀN ĐỘNG CƠ BẢN CỦA MÁY BÀO GIƯỜNG 2.1 Truyền động Truyền động bàn truyền động máy, kiểu chuyển động tịnh tiến có tính chất chu kỳ lặp lại, chu kỳ có hai hành trình hành trình thuận hành trình ngược 2.1.1 Hành trình thuận Là hành trình gia cơng chi tiết nên cịn gọi hành trình cắt gọt Ở hành trình có nhiều giai đoạn khác khởi động, ăn dao, vào chi tiết, cắt gọt ổn định, dao khỏi chi tiết Ứng với giai đoạn tốc độ yêu cầu khác Khoa Điện Trường ĐHCN Hà Nội phụ thuộc vào yếu tố chế độ cắt gọt 2.1.2 Hành trình ngược Sau kết thúc hành trình thuận, bàn máy đảo chiều bắt đầu hành trình ngược Hành trình bàn máy chạy khơng tải trở vị trí ban đầu để chuẩn bị cho chu kỳ làm việc Tốc độ bàn máy hành trình ngược thường lớn hành trình thuận (khoảng ÷ lần) để nâng cao suất làm việc máy * Yêu cầu với truyền động - Phạm vi điều chỉnh tốc độ: D = = Trong : • Vngmax : tốc độ lớn bàn máy hành trình ngược, thng Vngmax= 70ữ120 (m/ph) ã Vthmin : l tc nhỏ bàn máy hành trình thuận, thường Vthmin = 4÷6 (m/ph) - Độ trơn điều chỉnh tốc độ tỉ số hai giá trị tốc độ kề : φ= Trong ωi+1 ωi cấp tốc độ thứ i i+1 - Hệ thống truyền động hệ truyền động có đảo chiều quay làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại - Do máy bào giường có nhiệm vụ gia cơng thơ bề mặt chi tiết nên độ Khoa Điện Trường ĐHCN Hà Nội xác yêu cầu không cao, thường lấy 2% - Độ ổn định tốc độ: Tốc độ cần ổn định trường hợp gia công chi tiết, tức dao cắt cắt vào chi tiết để tránh làm sứt mẻ dao cắt chi tiết - Quá trình độ khởi động, hãm yêu cầu xảy êm, tránh va chạm truyền với tác động cực đại 2.2 Truyền động ăn dao Truyền động ăn dao làm việc có tính chất chu kỳ, hành trình kép làm việc lần thời gian truyền động ăn dao thực từ thời điểm đảo chiều từ hành trình thuận sang hành trình ngược kết thúc trước dao cắt bắt đầu vào chi tiết Phạm vi điều chỉnh lượng ăn dao D = (100÷200)/1 với lượng ăn dao cực đại đạt tới (80÷100) mm/1 hành trình kép Cơ cấu ăn dao yêu cầu làm việc với tần số lớn, đạt 1000 lần/giờ Hệ thống di chuyển đầu dao cần phải đảm bảo theo hai chiều chế độ di chuyển làm việc di chuyển nhanh Truyền động ăn dao thực nhiều hệ thống như: khí, điện khí, thủy lực, khí nén , thơng thường sử dụng rộng rãi hệ thống điện cơ, động điện hệ thống truyền động trục vít - êcu bánh - 2.3 Truyền động phụ Chuyển động phụ di chuyển nhanh xà máy, bàn dao, nâng dầu dao hành trình khơng tải Ngồi chuyển động chuyển động ăn dao máy bào giường cịn có nhiều chuyển động khác như: Khoa Điện Trường ĐHCN Hà Nội - Chuyển động chạy nhanh bàn giao, xe máy - Chuyển động nâng đầu dao hành trình ngược - Các chuyển động hút (gạt), phoi, bơm dầu, quạt mát v.v PHÂN TÍCH ĐỒ THỊ TỐC ĐỘ CỦA MÁY BÀO GIƯỜNG Hình 2.Đồ thị tốc độ chu kì Phân tích: + Giai đoạn 1: Giả thiết bàn máy đầu hành trình thuận tăng tốc đến tốc độ V1(tốc độ vào dao) khoảng thời gian t1 + Giai đoạn 2: tăng tốc từ V đến tốc độ cắt gọt V2 khoảng thời gian t2 Trong thời gian bàn máy chuyển động với tốc độ V2 để gia công chi tiết + Giai đoạn : giảm tốc độ từ V xuống V1 khoảng thời gian t3 Bàn máy sơ giảm tốc đến tốc độ V1, dao đưa khỏi chi tiết tốc độ bàn V1 + Giai đoạn 4: đảo chiều chuyển động máy, máy từ tốc độ thuận V đảo chiều chuyển động tăng tới tốc độ ngược V khoảng thời gian t4, thực hành trình khơng tải, đưa bàn máy vị trí ban đầu Khoa Điện Trường ĐHCN Hà Nội + Giai đoạn 5: giảm tốc độ ngược từ V3 V1 khoảng thời gian t5 Gần hết hành trình ngược bàn máy giảm tốc độ sơ đến V 1, đảo chiều sang hành trình thuận, thực chu kỳ khác Qua việc phân chia giai đoạn hoạt động ta mô tả công nghệ máy bào giường sau: Sau ấn nút khởi động, máy bảo giường chuyển động theo hành trình thuận với tốc độ nhỏ V1, giai đoạn kéo dài từ A tới B Kết thúc giai đoạn cần phải tăng tốc cho bàn máy chuyển động theo hành trình thuận với tốc độ cắt gọt V2>V1, giai đoạn kéo dài từ B tới C Đến C sau cắt gọt chi tiết xong máy giảm tốc từ V2 xuống V1 chuấn bị cho trình đảo chiều, giai đoạn kéo dài từ C tới D Trong trình đảo chiều để tăng suất, ta điều khiển cho bàn máy chạy với tốc độ V3 >V2 >V1 Bản máy chuyển động ngược gặp A bắt đầu giảm tốc từ V3 xuống V1, tiếp tốc độ giảm bắt đầu chu kỳ làm việc Khi có tín hiệu dừng máy, máy dừng đầu hành trình thuận đầu hành trình ngược 10 Khoa Điện Trường ĐHCN Hà Nội Hình 3.4 PLC Mitsubishi FX3U 16M 3.6 Cơng tắc hành trình Hãng sản xuất Omron Mã sản phẩm WLCA12-2-TS Loại cần Điều chỉnh độ dài, góc 90 Tốc độ tác động 1mm/s – 1m/s Kích thước 103,4 to 167,4x40x67 3.7 Nút nhấn Nút nhấn có đèn, loại phẳng, nhấn nhả Mã sản phẩm Màu Tiếp điểm 23 Nguồn cấp Hãng Khoa Điện Trường ĐHCN Hà Nội YW1L-MF2E10Q4G XANH NO 24VDC IDEC YW1L-MF2E10Q4R ĐỎ NO 24VDC IDEC YW1L-MF2E10Q4Y VÀNG NO 24VDC IDEC 3.8 Rơ le trung gian Do Rơle trung gian tiếp điểm chúng lắp mạch điều khiển nên ta chọn Rơle trung gian dịng khơng có 10A áp 220A chiều Mã sản phẩm MY4AC Loại chân 14 chân dẹt Tiếp điểm 220VAC/24VDC Dòng điện 5A Số tiếp điểm NO, NC 24 Khoa Điện Trường ĐHCN Hà Nội CHƯƠNG MÔ PHỎNG VÀ KẾT LUẬN 4.1 Chương trình điều khiển 4.1.1 Bảng địa vào/ra *Input : *Output : 25 Khoa Điện Trường ĐHCN Hà Nội 4.1.2 Chương trình điều khiển 26 Khoa Điện Trường ĐHCN Hà Nội 27 Khoa Điện Trường ĐHCN Hà Nội 28 Khoa Điện Trường ĐHCN Hà Nội 4.2.Mơ Hình 4.1 Giao diện mô Các thông số cần cài đặt biến tần Tham số Nội dung tham số Giá trị mặc định/ Đơn vị P3 Cấp truy cập người sử dụng 0: Người sử dụng chọn danh sách số 1: Mức chuẩn 2: Mức mở rộng 3: Mức chuyên dụng 4: Mức phục vụ P4 Bộ lọc thông số 0: Tất thông số 1: Thông số Inverter 2: Thông số Động 4: Hiển thị thông số tốc độ 5: Thông số lắp đặt/kỹ thuật 29 Khoa Điện P5 P10 P100 P304 P305 P307 P308 P309 P310 P311 P700 P701 Trường ĐHCN Hà Nội 7: Những lệnh, I/O nhị phân 8: ADC DAC 10: Kênh điểm cài đặt 12: Điều khiển đặc trưng 13: Điều khiển động 20: Kết nối 21: Báo lỗi/Cảnh báo/Giám sát 22: Điều khiển kĩ thuật (ví dụ PID) Lựa chọn cách điều khiển biến tần hoạt động 21: Hiển thị tần số 25: Hiển thị điện áp đầu 26: Hiển thị điện áp DC Bus 27: Hiển thị dịng điện đầu Thơng số đặt nhanh 0: Chạy biến tần 1: Chạy nhanh 30: Giá trị nhà sản xuất (xem P970) - Khi chạy biến tần phải đặt P10=0 - Khi muốn đặt nhanh đặt P10=1 Đơn vị công suất hoạt động Châu Âu/Bắc Mỹ 0: Công suất kW, f=50 Hz 1: Công suất Hp, f=60 Hz 2: Công suất kW, f=60 Hz Điện áp định mức động Dòng điện định mức động Công suất định mức động Cosφ động Hiệu suất định mức động Tần số định mức động 12 – 650 Hz Tôc độ đinh mức động – 40000 v/ph Lựa chọn nguồn điều khiển 0: Giá trị nhà máy 1: Hoạt động từ BOP 2: Điều khiển từ đầu vào tương tự SDP Chức ngõ vào số 0: Đầu số khơng kích hoạt 1: ON / OFF 2: ON quay ngược / OFF1 3: OFF2 - Dừng từ từ 30 21 0 380 V 31,28 A 14kW 0.8 0,85 50Hz 960Rpm 12 Khoa Điện P702 Trường ĐHCN Hà Nội 4: OFF3 – Dừng nhanh (xem P1135) 9: Nhận biết lỗi 10: Jog phải 11: Jog trái 12: Quay ngược tần số 13: Tăng tần số 14: Giảm tần số 15: Chọn tần số cố định (xem P1001) 16: Chọn tần số cố định + ON (xem P1001) 17: Chọn tàn số cố định từ đén theo mã nhị phân (xem P1001) 25: Kích hoạt điện trở thắng DC (xem P1230 đến P1233) 29: Đóng mở bên ngồi 99: Kích hoạt cài đặt thơng số BICO Chức ngõ vào số - Xem chi tiết P701 15 P703 Chức ngõ vào số - Xem chi tiết P701 P704 Chức ngõ vào số 17 Xem chi tiết P701 Lựa chọn điểm đặt tần số 0: Khơng có điểm đặt 1: Điều khiển tần số tang giảm từ BOP 2: Điểm đặt tương tự (chiết áp) 3: Làm việc theo tần số cố định 4: Làm việc theo cổng USS BOP link 5: Làm việc theo cổng USS COM link 6: Làm việc theo CB COM link Tần số cố định (TẠI V1) Hz Có loại làm việc với tần số cố định 1: Lựa chọn trực tiếp 2: Lựa chọ trực tiếp + lệnh ON 3: Lựa chọn nhị phân + lệnh ON Nếu: - Lựa chọn trực tiếp đặt P701 ÷ P703 =15 - Lựa chọn trực tiếp + lệnh ON đặt P701 ÷ P706 =16 P1000 P1001 16 31 Khoa Điện Trường ĐHCN Hà Nội - Lựa chọn mã nhị phân +lệnh ON đặt P701 ÷ P706 =17 P1002 Tần số cố định - Xem chi tiết P1001 (TẠI V2) Hz P1003 Tần số cố định - Xem chi tiết P1001 (TẠI V3) Hz P1080 Tần số nhỏ động cơ: – 650 Hz - Đặt tần số nhỏ động Động chạy với giá trị tần số nhỏ Có tác dụng cho chiều Hz P1082 Tần số nhỏ động cơ: – 650 Hz Đặt tần số lớ động Động chạy với giá trị tần số lớn Có tác dụng cho chiều Thời gian tăng tốc: – 650s - Thời gian để động tăng từ tốc độ lên tốc độ mới/xuống 50 Hz P1120 10 giây (s) P1121 Thời gian tăng tốc: – 650s 10 giây (s) - Thời gian để động giảm từ tốc độ lên tốc độ mới/xuống P1135 P1230 P1232 P1233 P3900 Thời gian dừng nhanh Cho phép hãm DC Dòng điện hãm DC Thời gian hãm DC Kết thúc cài đặt nhanh 0: Khơng tính tốn 1: Bắt đàu cài đặt nhanh với Reset Factory 2: Bắt đầu cài đặt nhanh 3: Bắt đầu cài đặt nhanh cho thông số động giây (s) 100 0 Bảng 1.1.1.1.1.1 Bảng cài đặt thông số cho biến tần Trong ta cần ý đến thơng số : P700=1; P1000=3; P701=12; P702=15; P703=16; P704=17; P1001=10Hz; P1002=20Hz; P1003=30Hz 32 Khoa Điện Trường ĐHCN Hà Nội Mô tả hệ thống: Khí ấn nút START (ban đầu cơng tắc hành trình A phải tác động) động Chạy thuận với tốc độ v1 đến công tắc hành trình vị trí B tác động động tiếp tục chạy thuận với tốc độ v2 Đến điểm C lại chạy thuận với tốc độ v1 đến điểm D Đến điểm D động đảo chiều chạy ngược với tốc độ v3 cơng tắc hành trình B tác động chạy chậm lại với tốc độ v1 Đến điểm A bắt đầu lại chu trình - Khí ấn nút STOP động chạy ngược với tốc độ v1 để vị trí A - Khi ấn nút EMG động dừng lại ấn nút STOP để động vị trí A - Khi có cố hai cơng tắc hành trình tác động động dừng lại báo lỗi, ấn nút STOP để vị trí A 33 Khoa Điện Trường ĐHCN Hà Nội 4.4 Kết luận hướng phát triển Sau thực đồ án ĐIỀU KHIỂN LOGIC VÀ TRANG BỊ ĐIỆN giúp nhóm em hiểu ứng dụng mạch điều khiển logic, công nghệ máy công cụ, phân tích hoạt động mạch điều khiển logic mạch điều khiển máy công cụ, vận dụng tính tốn được, lựa chọn thiết bị mạch điều khiển trang bị điện Ngồi cịn hình thành kỹ thiết kế mạch điều khiển logic, mạch động lực ,đánh giá tình trạng hoạt động mạch điều khiển lơ gíc từ đưa giải pháp sửa chữa, bảo trì chỉnh định mạch điều khiển lơ gíc, đảm bảo trình tự yêu cầu kỹ thuật Làm việc nhóm giúp chúng em trao đổi hồn thành cơng việc tốt Đề tài giải đươc vấn đề sau: - Xây dựng thành cơng mơ hình tự động ổn định nhiệt độ đầu cho bình đốt nóng trực tiếp - Giúp cho trình diễn ổn định theo yêu cầu người dùng - Có thể cảnh báo nguy hiểm có cố xảy - Giá thành vật liệu phải Vì điều kiện thời gian, kinh phí kiến thức có hạn, đề tài dừng lại việc nghiên cứu xây dựng mơ hình thực nghiệm nên cịn nhiều mặt hạn chế: - Các thiết bị sử dụng mơ hình thiết bị đại trà dễ kiếm độ bền thấp, làm thực tế cần sử dụng thiết bị có độ bền cao - So với thiết bị nhà sản xuất lớn tính xác cịn chưa cao - Tính ổn định tồn hệ thống cịn chưa cao Đề xuất hướng phát triển đồ án Để hệ thống hoạt động đạt hiệu tốt cần: 34 Khoa Điện Trường ĐHCN Hà Nội - Khắc phục mặt hạn chế tồn đọng - Nâng cao độ xác - Đảm bảo tính ổn định hệ thống Trên định hướng mà nhóm tác giả muốn đề xuất để phát triển đề tài Để hoàn thiện định hướng trên, cần có đầu tư thời gian, kiến thức cơng sức Vì vậy, nhóm tác giả mong nhận giúp đỡ đóng góp Thầy giáo Một lần nữa, nhóm em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến giáo viên hướng dẫn TS Quách Đức Cường giao đề tài cho chúng em, chúc thầy mạnh khỏe thành công 35