Trong nền công nghiệp hiện nay việc ứng dụng tự động hoá ngày càng phát triển , như trong các dây truyền sản xuất của các nhà máy , các khu khai thác khoáng sản như than , dầu , quặng... .Khi ứng dụng quá trình tự động hái vào dây truyền sẽ mang lại một hiệu quả cao hơn và có độ tin cậy .Khi các mạng điện ngày càng phát triển rộng khắp thì tỉ lệ với nó là sự ứng dụng các dây truyền tự động hoá cũng phát triển . Sự phát triển kinh tế của mỗi quốc gia phụ thuộc rất nhiều vào mức độ cơ giới hoá và tự động hoá các quá trình sản xuất. Với vai trò là mũi nhọn của kỹ thuật hiện đại, lĩnh vực tự động hoá đang phát triển với tốc độ ngày càng cao. Những thành tựu của lý thuyết Điều khiển tự động, Tin học công nghiệp, Điện tử công suất, Kỹ thuật đo lường.... đã và đang được triển khai trên quy mô rộng lớn, tạo nên những thiết bị và dây chuyền công nghiệp sản xuất tự động với năng suất cao và chất lượng tốt. Việc khai thác khoáng sản rất quan trọng trong nền kinh tế và nền công nghiệp nước ta hiện nay .
Thiết kế môn học điều khiển logic MỞ ĐẦU Trong công nghiệp việc ứng dụng tự động hoá ngày phát triển , dây truyền sản xuất nhà máy , khu khai thác khoáng sản than , dầu , quặng Khi ứng dụng trình tự động hái vào dây truyền mang lại hiệu cao có độ tin cậy Khi mạng điện ngày phát triển rộng khắp tỉ lệ với ứng dụng dây truyền tự động hoá phát triển Sự phát triển kinh tế quốc gia phụ thuộc nhiều vào mức độ giới hố tự động hố q trình sản xuất Với vai trò mũi nhọn kỹ thuật đại, lĩnh vực tự động hoá phát triển với tốc độ ngày cao Những thành tựu lý thuyết Điều khiển tự động, Tin học công nghiệp, Điện tử công suất, Kỹ thuật đo lường triển khai quy mô rộng lớn, tạo nên thiết bị dây chuyền công nghiệp sản xuất tự động với suất cao chất lượng tốt Việc khai thác khoáng sản quan trọng kinh tế công nghiệp nước ta Do việc phát triển kèm với việc nâng cao hiệu khai thác biện pháp bảo vệ cho hầm lò Với khí hậu nước ta có nhiều bất lợi hầm lị hay bị ứng lụt mưa nhiều Nên việc cấp bách đặt làm để xử lý lúc , chỗ bị úng lụt hầm lò Phương pháp thiết kế hệ thống Grafcet công cụ hữu ích để thiết kế thực đầy đủ yêu cầu hệ tự động hoá trình điều khiển Vì vậy, sử dụng công cụ Grafcet để thiết kế hệ thống điều khiển hoạt động bơm theo yêu cầu công nghệ đề phương pháp thiết kế cho độ xác độ tin cậy cao Thiết kế môn học điều khiển logic NHIỆM VỤ THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHO HỆ THỐNG MÁY BƠM CHO HẦM LỊ CHO CƠNG NGHỆ SAU: Hệ thống có tác dụng chống úng ngập hầm lò với việc tự động điều máy bơm hút nước tuỳ theo mức nước Bơm hoạt động mức nước mức ngừng hoạt động mức nước a0 Thiết kế môn học điều khiển logic Bơm hoạt động mức nước mức không hoạt động mức nước mức Bơm hoạt động mức nước mức không hoạt động mức nước mức Bơm hoạt động mức nước mức không hoạt động mức nước mức Dùng GRAFCET để thiết kế hế thống , phương án mạch điều khiển mạch lực dùng động rơto lồng sóc Ứng với bơm động xoay chiều không đồng ba pha Bơm : Động có cơng suất P1 = 15 (KW) Bơm : Động có cơng suất P2 = 15 (KW) Bơm : Động có cơng suất P3 = 15 (KW) Bơm : Động có cơng suất P4 = 40 (KW) Thiết kế môn học điều khiển logic PHẦN I : THIẾT KẾ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ : Gọi ao , a1 , a2 , a3 , a4 phần tử nhận biết tín hiệu mức nước hầm lò ao= Khi mức nước mức mức ao = Khi mức nước mức a1= Khi mức nước mức mức a1 = Khi mức nước mức a2= Khi mức nước mức mức a2 = Khi mức nước mức a3= Khi mức nước mức mức a3 = Khi mức nước mức a4= Khi mức nước mức mức a4 = Khi mức nước mức Thiết kế môn học điều khiển logic LẬP GRAFCET I : Thiết kế môn học điều khiển logic LẬP GRAFCET II PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI Thiết kế mơn học điều khiển logic SƠ ĐỒ ĐIỀU KHIỂN KHÔNG TIẾP ĐIỂM : Thiết kế môn học điều khiển logic 5.SƠ ĐỒ MẠCH LỰC VÀ MẠCH ĐIỀU KHIỂN Thiết kế môn học điều khiển logic 6.NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH Khi ta đóng tất cầu dao ( cầu dao tổng cầu dao trước máy bơm ) ấn load để toàn phần tử trở Sau ta ấn nút mở g Lúc g=1 S0+ = S0-= S0=1 Khi S0=1 rơle trung gian X0 có điện làm tiếp điểm x0 đóng lại Khi mức nước dâng lên a1 ( qua a0 ) tín hiệu a1 = dẫn đến S1+ = a1x S0 = lúc S0-= S1=1 cuộn hút rơle trung gian X1 có điện làm tiếp điểm x1 đóng lại cơng tắc Thiết kế mơn học điều khiển logic tơ M1 có điện dẫn đến tiếp điểm M đóng lại động ĐK1 cấp điện bơm hoạt động Khi mức nước dâng lên tới điểm a2 dẫn đến a2 = S2- = suy S2 = cuộn hút rơle trung gian có điện làm cho tiếp điểm x2 đóng lại dẫn đến cuộn hút cơng tắc tơ M có điện làm cho tiếp điểm M2 đóng lại động ĐK2 cấp điện bơm hoạt động Khi mức nước dâng lên đến điểm a3 a3 =1 suy S3- = dẫn đến S3 =1 cuộn hút rơle trung gian X có điện làm cho tiếp điểm x3 đóng lại suy cuộn hút cơng tắc tơ M có điện dẫn đến tiếp điểm M3 đóng lại bơm đưa vào hoạt động Khi mức nước dâng lên mức a4 a4 = cung lúc S4- = S4 = cuộn hút rơle trung gian X có điện tiếp điểm x4 đóng lại làm cho cuộn hút công tắc tơ M có điện dẫn đến tiếp điểm M4 đóng lại Cùng lúc Rth có điện dẫn đến tiếp điểm Rth thời gian đóng chậm suy điện trở r đưa vào để khở động Sau thời gian đóng chậm tiếp điểm Rth đóng lại suy cuộn hút cơng tắc tơ H có điện dẫn điến tiếp điểm H đóng lại ngắt điện trở khỏi trình khởi động Khi mức nước hạ dần xuống a4 suy a4 = dẫn đến S4= làm cho S4 = cuộn hút rơle trung gian X4 điện tiếp điểm x4 mở cuộn hút công tắc tơ M điện làm cho tiếp điểm M4 mở động ĐK4 bị ngắt điện bơm ngừng hoạt động Khi mức nước hạ dần xuống a đẫn đến a3 = suy S3= làm cho S3 = cuộn hút rơle trung gian X điện dẫn đến tiếp điểm x3 mở cuộn hút công tắc tơ M điện dẫn đến tiếp điểm M3 mở động ĐK3 bị ngắt điện , bơm ngừng hoạt động Khi mức nước hạ dần xuống a dẫn đến a2 = suy S2= làm cho S2 = cuộn hút rơle trung gian X điện làm cho tiếp điểm x2 mở cuộn hút công tắc tơ M điện suy tiếp điểm M2 mở động ĐK2 bị ngắt điện bơm ngừng hoạt động Khi mức nước hạ dần xuống a1 a0 a1 = dẫn đến + S1 = mức nước a a0 = nên S1- = suy mạch lật giữ nguyên trạng thái nghĩa S = ( bơm hoạt động ) 10 Thiết kế môn học điều khiển logic Khi mức nước hạ dần xuống a dẫn đến a0 = suy S1= suy S1 = làm cho cuộn hút rơle trung gian X điện tiếp điểm x1 mở làm cho cuộn hút công tắc tơ M điện dẫn đến tiếp điểm M1 mở làm cho động ĐK1 điện bơm người hoạt động PHẦN II : TÍNH CHỌN THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN Cơng suất động cơ: PB1= PB2= PB3= 15 kW PB4= 40 kW cos ϕ = 0,85 Điện áp U = 380 V Từ cơng suất ta tính dịng định mức động : Iđm1= Iđm2= Iđm3= Iđm4= P = 3U cos ϕ P = 3U cos ϕ 40.1000 3.380.0,85 15.1000 3.380.0,85 = 26,7 A = 71,2 A 1, Chọn cầu chì : dựa theo tiêu chuẩn Theo điều kiện làm việc bình thường : Iđmcc ≥ Theo điều kiện mở máy ≥ : I đmcc nhẹ) Với Immdc : dòng điện động lúc mở máy Iđmđc :dòng điện định mức động Iđmcc :dòng điện định mức cầu chì 11 Iđmđc Immdc 2,5 (khi mở máy Thiết kế môn học điều khiển logic Immđc = Kmm.Iđmđc Với Kmm = Với bơm 1, 2, ta có tương ứng cầu chì chọn theo Iđmcc ≥ 3.Iđmdc /2,5 = 32,1 A Ta dùng loại cầu chì loại π P2 có dịng định mức cầu chì I đmcc = 60 A Có dịng điện định mức dây chảy 34,45,60 A Với bơm Iđmcc ≥ 3.Iđmdc /2,5 = 85,4 A Ta chọn cầu chì loại π P2 có dịng định mức cầu chì 100 A, dịng định mức dây chảy 100 A 2, Chọn Rơle nhiệt RN : Tra theo tài liệu hãng Mitsubishi, với động cơng suất 15 KW ta dùng loại Rơle nhiệt N20TA Với động 40 KW dùng loại Rơle nhiệt N60TA Vậy với bơm 1,2 ,3 ta chọn loại N20TA hãng Mitsubishi sản xuất, Rơle cực , tự phục hồi Kích thước 74 x 72 mm Với bơm ta chọn Rơle loại N60TA hãng Mitsubishi sản xuất, Rơle cực Kích thước 89 x 74 mm 3, Chọn công tắc tơ : Tra theo tài liệu hãng Mitsubishi, với động cơng suất 15 KW ta dùng loại công tắc tơ S-2xN25, với động 40 KW dùng loại cống tắc tơ S-2xN80 12 Thiết kế môn học điều khiển logic Vậy với bơm B1,B2 ,B3 ta chọn loại S-2xN25 hãng Mitsubishi sản xuất, Số tiếp Số tiếp điểm phụ điểm Thường đóng Thường mở Kích thước 160 x 110 mm Động lực Điều khiển Iđm(A) Uđm(V) Uđk(V) Pđk(VA) 30 380 220 110 Vậy với bơm ta chọn loại S-2xN80 hãng Mitsubishi sản xuất, Số tiếp Số tiếp điểm phụ điểm Thường Thường đóng mở 4 Kích thước 270 x 140 mm Động lực Điều khiển Iđm(A) Uđm(V) Uđk(V) Pđk(VA) 85 380 220 4,Chọn cầu dao Chọn cầu dao loại cực với điện áp 600V dịng 60A Kích thước 80 x 180 mm cho động B1,B2,B3 Chọn cầu dao loại cực với điện áp 600V dịng 100A Kích thước 120 x 200 mm cho động B4 Tất Việt nam sản xuất 5, Chọn Rơle thời gian Ta dùng Rơle thời gian RTh có tiếp điểm thường mở đóng chậm với thời gian chỉnh định từ ÷ giây để phục vụ trình khởi động động , chọn rơle thời gian kiểu SRT-NN hãng Mitsubishi 13 225 Thiết kế môn học điều khiển logic Thời gian trễ Số tiếp điểm Điện áp Cơng suất ÷ 60 giây 220 V 50 VA 6,Chọn cầu chì cầu dao cho mạch điều khiển Ta phải tính dịng tổng mạch điều khiển: Iđk = 3IB1 + IB4 + IK + IRTh IB1 = S1/U = 110/220 = 0,5 A IB4 = S4/U = 225/220 = 1,02 A IK = IB4 = 1,02 A IRTh = SRTh/U = 50/220 = 0,23 A Vậy Iđk = 3.0,5 + 2.1,02 + 0,23 = 3,77 A Ta chọn cầu chì loại π P2 có dịng định mức cầu chì 15 A, dịng định mức dây chảy A Chọn cầu dao loại cực có dịng định mức 30 A Việt Nam sản xuất Kích thước 50 x 120mm 7, Chọn cơng tắc phao Vì tiếp điểm công tắc phao nằm mạch điều khiển nên ta cần chọn loại có dịng định mức 5A 8, Tranzistor rơ le trung gian 14 Thiết kế mơn học điều khiển logic Tầng khuyếch đại tín hiệu :chọn T C338 có nguồn ni 12VDC Chọn rơle trung gian P ∋ _ 500 có Ucuộn hút = 12VDC Itiếp điểm = 10A 9, Chọn phần tử logic: Ta thấy có phần tử AND đầu vào chọn IC 4081 IC có phần tử AND Có phần tử OR đầu vào chọn IC 4071 có phần tử OR Các IC có nguồn ni +5V Chọn phần tử D-F-F (D-Flip- Flop) đồng theo sườn xung nhịp 15 Thiết kế môn học điều khiển logic PHẦN III : THIẾT KẾ SƠ ĐỒ LẮP RÁP Tên thiết Nối dây bị CDT 1CD A1 - 1.DL Tên thiết bị 3CC Nối dây Tên thiết Nối dây bị A23 - 2RN 221 - B1 - 2.DL B23 - 223 – C1 - 3.DL C23 - 231 – 14DL A2 – 4.DL 311 – 311.M3 233 – 15DL B2 – 5.DL 312 – 312.M3 - ĐK3 C2 – 6.DL 313 – 313.M3 7- A11- 4DL 4CC B11 – 5DL A24 B24 - 16 3RN 321323 – Thiết kế môn học điều khiển logic 2CD C11 – 6DL C24 - 331 – 16DL A21 - A21.1CC 411 – 411.M4 333 – 17DL B21 – B21.1CC 412 – 412.M4 - ĐK3 C21 – C21.1CC A12 – 4DL CÔNG 413 – 413.M4 – 5.x1 9421 - B12 – 5DL TẮC – 4.1RN C12 – 6DL TƠ M1 111 - 433 – 19DL A22 – A22.2CC 112 - 443 – 20DL B22 – B22.2CC 113 - - ĐK3 C22 – C22.2CC 121 –121.1RN 11 - ĐK2 4RN 431 – 18DL 122 – 8DL 3CD A13 – 4DL CÔNG 123 – 123.1RN 211 ĐC1 B13 – 5DL tắc TƠ 212 - n1 - 8DL C13 – 6DL M2 213 - p1 – 13DL A23 – A23.3CC 221 – 221.2RN B23 – B23.3CC 222 – 9DL C23 – C23.3CC 223 – 223.2RN m1 – 12DL – 2RN 4CD A14 - 4.DL CÔNG – 6.x2 311 - B14 – 5DL tắc TƠ 312 – C14 – 6DL M3 313 – A24 – A24.4CC 321 – 321.3RN B24 – B24.4CC 322 – 10DL C24 – C24.4CC 323 – 323.3RN 17 ĐC2 m2 – 14DL n2 – 9DL p2 – 15DL Thiết kế môn học điều khiển logic – 9.3RN 1CC A21 - CÔNG – 8.x3 411 - B21 - tắc TƠ 412 - n3 – 10DL C21 - M4 413 - p3 – 17DL 111 – 111.M1 421 – 421.4RN 112 – 112.M1 422 – 11DL 113 – 113.M1 423 – 7DL ĐC3 m3 – 16DL 10 - ĐK1 2CC A22 - 11 - ĐK2 121 - 1RN ĐC4 m4 – 18DL B22 - 123 - n4 – 11DL C22 - 131 – 12DL p4 - 19DL 211 – 211.M2 133 – 13DL 212 – 212.M2 4– 213 – 213.M2 – ĐK3 – 1.x0 5CC -ĐK3 13 – 4DL CÔNG 11 - ĐK2 RƠLE 10 - ĐK1 TẮC 12 – 12.RTh RTh 11 - ĐK2 TƠ H 423 – 7DL 14 –5DL 423 – 7DL r 443 – 20DL 12 – 443 – 20DL C0 – C0 BĐK C1 C1.BĐK RLE 15 - ĐK4 RƠLE 16 – §K4 X0 - §K5 X1 - §K5 18 RƠLE C2 C2.BĐK 17 ĐK4 Thit k môn học điều khiển logic 1- 5- 19 X2 Thiết kế môn học điều khiển logic RƠLE X3 DL C3 –C3.BĐK 18 - ĐK4 RƠLE X4 C4 – C4.BĐK 19 - ĐK4 - ĐK5 - ĐK5 8- 10 - ĐK1 1- ĐK 1- 2- 2- 3- 3- 4- 4- 5- 5- 678910 11 12 13 14 15 16 – 17 – 18 – 19 – 20 – 20 BĐK C0 – C1 – C2 – C3 – C4 - Thiết kế môn học điều khiển logic KẾT LUẬN Sau trình học tập nghiên cứu, với hướng dẫn tận tình thầy giáo Phan Cung giúp đỡ bạn lớp, em hoàn thành nhiệm vụ giao đồ án: Thiết kế hệ thống điều khiển tự động cho hệ thống máy bơm hầm lò Trong nội dung nghiên cứu đồ án này, em thực nhiệm vụ sau: - Tìm hiểu công nghệ yêu cầu hệ thống điều khiển hoạt động máy bơm - Dùng phương pháp Grafcet để tổng hợp hiệu chỉnh mạch điều khiển - Thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch động lực mạch điều khiển hệ thống - Lựa chọn thiết bị chấp hành, thiết bị điều khiển bảo vệ hệ thống - Xây dựng sơ đồ lắp ráp bảng nối dây Trong trình thực hiện, chắn thân em tránh khỏi nững thiếu sót, em mong nhận ý kiến đóng góp thầy bạn để đồ án hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Ngày 13 tháng năm 2002 sinh viên Nguyễn Phú Hồng Lâm 21 .. .Thiết kế môn học điều khiển logic NHIỆM VỤ THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHO HỆ THỐNG MÁY BƠM CHO HẦM LỊ CHO CƠNG NGHỆ SAU: Hệ thống có tác dụng chống úng ngập hầm lị với việc tự động điều máy. .. hệ thống điều khiển tự động cho hệ thống máy bơm hầm lò Trong nội dung nghiên cứu đồ án này, em thực nhiệm vụ sau: - Tìm hiểu cơng nghệ u cầu hệ thống điều khiển hoạt động máy bơm - Dùng phương... mức nước mức Thiết kế môn học điều khiển logic LẬP GRAFCET I : Thiết kế môn học điều khiển logic LẬP GRAFCET II PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI Thiết kế môn học điều khiển logic SƠ ĐỒ ĐIỀU KHIỂN KHƠNG