Thiết kế hệ thống điều khiển máy khoan 02

Thiết kế hệ thống điều khiển máy khoan

đồ án môn học

Sinh viên : TRIệU TUYÊN HOàNGLớp : Tự động hoá 3 K43

1.Nhiệm vụ thiết kế

Thiết kế hệ thống điều khiển máy khoan có sơ đồ nh hình vẽ bằng phơng pháp ma trận trạng thái với mạch động lực dùng thiết bị khí nén và mạch điều khiển dùng thiết bị điện.

2.Nội dung

- Thiết kế sơ đồ nguyên lý.- Tính chọn thiết bị điều khiển.- Thiết kế sơ đồ lắp ráp.

3.Thuyết minh và bản vẽ

- 1 quyển thuyết minh.

- 2 bản vẽ kỹ thuật khổ A0 cho sơ đồ nguyên lý và lắp ráp.

cán bộ hớng dẫn

-mục lục

Chơng I: giới thiệu chung về công nghệ

2 nguyên lý hoạt động của sơ đồ công nghệ06

Chơng II: tổng hợp hàm điều khiển

1 tổng hợp hàm điều khiển bằng phơng pháp hàm tác động081.1 xác định các biến điều khiển081.2 tổng hợp hàm điều khiển092 sơ đồ nguyên lý điều khiển hệ thống11

2 SƠ Đồ LắP RáP

1 Lựa chọn vị trí lắp đặt thiết bị17

Mở đầu

Trong sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nớc, có thể nói một trong những tiêu chí để đánh giá sự phát triển kinh tế của mỗi quốc gia là mức độ tự động hoá trong các quá trình sản xuất mà trớc hết đó là năng suất sản xuất và chất lợng sản phẩm làm ra 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 cở sở và hỗ trợ cho sự phát triển tơng xứng của lĩnh vực tự động hoá.

ở nớc ta mặc dầu là một nớc chậm phát triển, nhng những năm gần đây cùng với những đòi hỏi của sản xuất cũng nh 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 bớc phát triển mới tạo ra sản phẩm có hàm lợng chất xám cao tiến tới hình thành một nền kinh tế tri thức.

Ngày nay tự động hoá điều khiển các quá trình sản xuất đã đi sâu vào từng ngõ nghách, vào trong tất cả các khâu của quá trình tạo ra sản phẩm Một trong nhữnh ứng dụng đó mà đồ án này thiết kế là điều khiển công nghệ khoan Tự động hoá điều khiển công nghệ khoan là quá trình tạo ra một lỗ thủng trên bề mặt vật thể có kích thớc chiều sâu định trớc Trong công việc thiết kế, tự động hoá điều khiển đợc thể hiện qua hai quá trình sau:

- Tự động hoá điều khiển công việc đa vật thể vào vị trí định trớc (xác định vị trí lỗ khoan).

- Tự động hoá đa mũi khoan vào khoan vật thể sau đó quay về vị trí cũ đễ đảm bảo cho quy trình tiếp theo.

Chất lợng mũi khoan và năng suất làm việc phụ thuộc rất nhiều vào công nghệ điều khiển Quá trình làm việc đợc thực hiện theo một trật tự logic, theo trình tự thời gian xác định do đó để điều khiển đợc công nghệ ta phải tổng hợp đợc hàm điều khiển cho hệ thống Có rất nhiều phơng pháp để tổng hợp hàm điều khiển nhng ở đây ta sử dụng phơng pháp GRAPCET So với các phơng pháp khác thì phơng pháp hàm tác động có u điểm đơn giản và đảm bảo sự chính xác về tuần tự thực hiện quá trình.

Sinh viên

Công nghệ : Khoan một lỗ hai giai đoạn

Máy khoan đợc sử dụng rộng rãi trong các nhà máy cơ khí Bên cạnh các máy móc cơ khí khác nh các máy tiện, máy doa, máy bào giờng, bào xọc dần dần đợc tự động hóa theo một dây chuyền ngày càng hiện đại Các máy khoan cũng đợc tự động hoá theo dây chuyền nhằm nâng cao năng suất và giảm sự nặng nhọc cho ngời công nhân.

Trong đó công nghệ khoan một lỗ hai giai đoạn cũng đợc sử dụng trong các nhà máy cơ khí, nhà máy sửa chữa và chế tạo máy.

Trong môi trờng làm việc nặng nhọc công nghệ yêu cầu :- Khoan làm việc ổn định, chắc chắn.

- Tần số làm việc lớn.

Ch

Qu¸ tr×nh c«ng nghÖ cã thÓ bao gåm :

Qu¸ tr×nh

CÊu tróc ®iÒu khiÓn tr×nh

TÝn hiÖu vµo

- Hoàn toàn tự động

- Bán tự động

- Hoàn toàn bằng tay

Khi thiết kế hệ thống phải tính toán đến các phơng thức làm việc khác nhau để đảm bảo an toàn và xử lí kịp thời các h hỏng trong hệ thống Phải luôn có phơng án can thiệp trực tiếp của ngời vân hành đến việc dừng máy khẩn cấp Grapcep là công cụ rất hữu ích để thiết kế và thực hiện đầy đủ các yêu cầu của công nghệ tự động hoá các quá trình công nghệ kể trên.

2.Phơng pháp Grapcet

Yêu cầu công nghệ :

• a, b, c, d là các công tắc hành trình cảm nhận vị trí của lỡi khoan.

• Hoạt động :

Khoan đi xuống với vận tốc v1 gặp ‘b’ (gặp vật liệu) giảm tốc độ khoan với vận tốc v2 Xuống gặp ‘c’ lỡi khoan nhấc lên tháo phoi chuẩn bị cho giai đoạn khoan thứ hai

Đi lên với vận tốc V1 gặp ‘a’ khoan đảo chiều đi xuống với vận tốc V1 bắt đầu giai đoạn hai Đi xuống gặp ‘c’ (gặp phôi) bắt đầu khoan xuống với vận tốc V2 Gặp ‘d’ khoan hết một lỗ khoan đ-ợc nhấc lên với vận tốc V1 Đi lên gặp ‘a’ thì dừng lại kết thúc quá trình khoan.

-§· ë tr¹ng th¸i ban ®Çu

-§i xuèng víi vËn tèc v1-§· ®i xuèng víi v©n tèc v1-§i xuèng víi vËn tèc v2

-Đã đi xuống với vận tốc v2

-Đi lên với vận tốc v1-Đã đi lên với vận tốc v1*Nhận xét :

- Nếu Grapcet chỉ có vậy khoan sẽ đi xuống găp b giảm tốc, gặp c đi lên, gặp a lặp lại quá trình trên mà không khoan 2 giai đoạn.

- Vì vậy, phải thêm 1 biến phụ nhận biết cho phép :

gặp b lần thứ nhất đi xuống với vận tốc v2 nhng gặp b lần thứ hai vẫn duy trì vận tốc cũ.

đồng thời gặp c lần thứ nhất đi lên nhng cấm đi lên lần thứ hai mà gặp c đi xuống với vận tốc v2 Chỉ khi gặp d mới đi lên.

- Gọi biến P gặp c hàm đóng và gặp d thì cắt.Từ những điều trên Grapcet 2 có thể thành lập nh sau

5.Thành lập Grapcet 2

-Ta rút ra đợc hàm đóng cắt nh sau : So+ = g + L.a

So- = X.v1

X+ = m.a.So + a.L.PX- = L.v1

V1+ = m.a.So + (c+d).X.v2 + a.L.P V1- = v2

V2+ = c.v1 + b.v1.PV2- = L.v1

L+ = (c+d).X.v2L- = So + X.v1P+ = c

P- = d

“ + “ : hàm đóng“ – “ : hàm cắt

Grapcet sử dụng các phần tử nhớ thực hiện công nghệ trên Nhng yêu cầu bài toán sử dụng phần tử tiếp điểm nên :

- Viết hàm đóng có tiếp điểm tự duy trì để nhớ

- Viết hàm cắt

Ta có sơ đồ mạch điều khiển trang sau

6.Nguyên lí hoạt động sơ đồ nh sau :

- Khi có tín hiệu sẵn sàng của So tự duy trì theo đờng 1-So-5-4-2 Tiếp điểm So98, So12 15 đóng lại sẵn sàng làm việc.

- Tại vị trí ban đầu a ấn nút mở máy m rơle trung gian X có điện

-và tự duy trì bởi tiếp điểm X1-8, X5-4 lúc này mở ra.

- Đồng thời khi đó rơle V1 có điện và tự duy trì bởi tiếp điểm V1 1-12 tiếp điểm V1 5-4 mở ra làm mất điện So.

 Khoan chạy xuống với vận tốc v1.

- Gặp b tiếp điểm V1 20-22 đang đóng nên V2 có điện và tự duy trì bởi V2 1-16 V2 có điện đồng thời tiếp điểm V2 12-10 mở ra cắt điện V1 Các rơle khác không bị ảnh hởng.

 Khoan lúc này giảm tốc độ xuống vận tốc v2 (bắt đầu quá trình khoan giai đoạn một)

- Gặp c rơle P có điện và tự duy trì bởi tiếp điểm P1-29 tiếp điểm P20-16 mở ra đồng thời P23-12 đóng lại sẵn sàng.

- Cùng lúc đó bởi các tiếp diểm V2 25-27, X2 17-28 đang đóng nên rơle L có điện tự duy trì bởi L1-28.

- Tiếp điểm X17-19, V2 19-12 đóng nên rơle V1 cũng có điện Chúng cắt V2 và X do vậy khoan chạy lên với vận tốc v1.

- Gặp b không chuyện gì xảy ra P20-16 đã mở

- Gặp a vì các tiếp điểm L11’-11, P11-8 đang duy trì nên rơle X

-có điện và duy trì bởi X1-8 Đồng thời V1 -có điện và cắt L Khoan lại chạy xuống với vận tốc v1 (bắt đầu chu trình

- V1, L có điện các tiếp điểm thờng đóng của nó mở ra do đó cắt điện X, V1

- Đồng thời gặp d nên P mất điện. Khoan chạy lên với vận tốc v1

- Gặp a rơle So có điện và tự duy trì các tiếp điểm của nó đóng

-lại ở trạng thái sẵn sàng đợi lệnh mới.

 Kết thúc quá trình khoan một lỗ hai giai đoạn

- Điện áp định mức 220V

- Động cơ một chiều kích từ độc lập.Dòng điện định mức :

Sơ đồ nguyên lí mạch lực , mạch lực nh hình bên :

-2 Lựa chọn thiết bị

a Phần tử chấp hành

Dòng điện định mức Iđm = 9,1 A

Khi mở máy dòng điện Imm < 2,5 Iđm Dòng cực đại khi mở máy là :

-Imm = 2,5.Iđm =2,5 9,1 =22,7 (A)Ta có thể chọn công tắc tơ có các thông số thoả mãn

LoạiDòng điệnSố lợng tiếp điểm

IđmImaxThờng mởThờng đóng

UđmCS cuộn

Kích ớc

Chọn 4 công tắc tơ nh trên cho các công tắc tơ X, L, V1, V2.Từ công suất cuộn hút có thể tính đợc dòng qua cuộn hút :

Ih = P/U =10/220 = 0,05 (A)

b Phần tử điều khiển

Từ dòng cuộn hút ta có thể chọn đợc các rơle trung gian có tiếp điểm thoả mãn.

Chọn rơle trung gian :

LoạiDòng điệnSố lợng tiếp điểm

Thờng mởThờng đóng UđmCS cuộn hút

Kích ớc

c Các thiết bị bảo vệ

- Động lực

- Điều khiểnMạch động lực

Kiểu cầu chì

Dòng đm dây chảy

Dòng cắt giới hạn

Điện áp định mức

Dòng đm dây chảy

Dòng cắt giới hạn

Điện áp định mức

1 Đầu nối động lực

1 – 1RH1 – 2 – X12 – 3 – X23 – 4 – L14 – 5 – L25 – 6 – V16 – 7 – V27 – 8 – N+8 – 9 – N-9 –

2 §Çu nèi ®iÒu khiÓn

1 – A1 – 1So2 – A3 – B3 – 1§K4 – B4 – 5 – C5 – 3§K6 – C6 – 7 – D7 – 5§K8 – D8 – 9 – m9 – 10 – m10 – 11 – D11 – 12 – D12 – 6§K13 – g13 – 14 – g14 –

1 – 1’CD1’ – 5 CÇu ch× ®iÒu khiÓn

1 – 2’CD1’ –

R¬le h·m RH

1 –

1’ – 1’.1CC2 –

2’ – 7 R¬le trung gian

1 – 1’-2CC2 – 2’.CD4 – 4.X

-7 R¬le trung gian So

5 – 10§K8 – 8X9 – 9§K15 – 9So26 –

8 R¬le trung gianX

1 – 2§K2 – 2So5 – 5So6 – 6L8 – 8L17 – 5§K26 – 26So27 – 27V228 – 28P9 R¬le trung gian

1 – 1So2 – 1X6 – 6L8 – 8X10 – 10V2

9 R¬le trung gianV1

12 – 12So16 –16L18 – 6§K20 – 20P22 – 4§K24 – 24X26 – 26X

10 R¬le trung gianV2

1 – 1§K2 – 2V112 – 12So12 – 12V214 – 14L16 – 16V119 – 19X25 – 8§K11 R¬le trung gian

1 – 1V22 – 2V23 – 11L5 – 10§K

11 R¬le trung gianL

11 – 11P11’ – 21L16 – 16P21 – 2§K23 – 23P24 – 24X28 – 28So

1 – 13§K2 – 14§K

7 – 9§K9 –

2 – 2P32 – 32X

2 – 2P34 – 34V1

2 – 2X36 – 36V2

2 – V238 – 38L

-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.Nguyễn Xuân Phú, Tô Đằng - Sử dụng và sửa chữa khí cụ điện hạ áp

4.Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 1998.

5.Các CD-ROM catalogue tra cứu thiết bị khí nén và điện của các hãng

OMRON, FESTO, MITSUBISHI.

6.Bản dịch: Cẩm nang Kỹ thuật điện Tự động hoá và Tin học Công

Ngời dịch: PGS - TS Lê Văn Doanh

Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 1999.

7.Lewin, D - Logical design of switching circuits

Nhà xuất bản MacMillan, 1986.