Luận Văn Đề Tài: điều khiển logic " Hệ thống điều khiển tự động cân bằng định lượng " Đồ án điều khiển logic: “Hệ thống điều khiển tự động cân băng định lượng” Sinh viên: Nguyễn Huy Hiệp – Lớp TĐH2-K52 Page 1 THIẾT KẾ MÔN HỌC: ĐIỀU KHIỂN LOGIC I. Nhiệm vụ: thiết kế hệ thống điều khiển cho công nghệ ở hình vẽ dưới đây: II. Nội dung: 1. Thiết kế sơ đồ nguyên lí 2. Tính chọn thiết bị điều khiển 3. Thiết kế sơ đồ lắp ráp III. Thuyết minh và bản vẽ 1. Một quyển thuyết minh 2. Hai bản vẽ A 0 cho sơ đồ nguyên lí và sơ đồ lắp ráp GVHD : Nguyễn Trí Cường. TT Họ tên sinh viên Phương pháp thiết kế Phương án mạch lực, điều khiển 1 Phan Hòa Dương Ma trận Trạng thái Điện – Điện 2 Nông Ích Đôn Grapcet Điện – Điện 3 Hồ Anh Tuấn Hàm tác động Điện – Điện 4 Nguyễn Huy Hiệp Grapcet Khí nén – Điện Đồ án điều khiển logic: “Hệ thống điều khiển tự động cân băng định lượng” Sinh viên: Nguyễn Huy Hiệp – Lớp TĐH2-K52 Page 1 THIẾT KẾ MÔN HỌC: ĐIỀU KHIỂN LOGIC I. Nhiệm vụ: thiết kế hệ thống điều khiển cho công nghệ ở hình vẽ dưới đây: II. Nội dung: 1. Thiết kế sơ đồ nguyên lí 2. Tính chọn thiết bị điều khiển 3. Thiết kế sơ đồ lắp ráp III. Thuyết minh và bản vẽ 1. Một quyển thuyết minh 2. Hai bản vẽ A 0 cho sơ đồ nguyên lí và sơ đồ lắp ráp GVHD : Nguyễn Trí Cường. TT Họ tên sinh viên Phương pháp thiết kế Phương án mạch lực, điều khiển 1 Phan Hòa Dương Ma trận Trạng thái Điện – Điện 2 Nông Ích Đôn Grapcet Điện – Điện 3 Hồ Anh Tuấn Hàm tác động Điện – Điện 4 Nguyễn Huy Hiệp Grapcet Khí nén – Điện Đồ án điều khiển logic: “Hệ thống điều khiển tự động cân băng định lượng” Sinh viên: Nguyễn Huy Hiệp – Lớp TĐH2-K52 Page 1 THIẾT KẾ MÔN HỌC: ĐIỀU KHIỂN LOGIC I. Nhiệm vụ: thiết kế hệ thống điều khiển cho công nghệ ở hình vẽ dưới đây: II. Nội dung: 1. Thiết kế sơ đồ nguyên lí 2. Tính chọn thiết bị điều khiển 3. Thiết kế sơ đồ lắp ráp III. Thuyết minh và bản vẽ 1. Một quyển thuyết minh 2. Hai bản vẽ A 0 cho sơ đồ nguyên lí và sơ đồ lắp ráp GVHD : Nguyễn Trí Cường. TT Họ tên sinh viên Phương pháp thiết kế Phương án mạch lực, điều khiển 1 Phan Hòa Dương Ma trận Trạng thái Điện – Điện 2 Nông Ích Đôn Grapcet Điện – Điện 3 Hồ Anh Tuấn Hàm tác động Điện – Điện 4 Nguyễn Huy Hiệp Grapcet Khí nén – Điện Đồ án điều khiển logic: “Hệ thống điều khiển tự động cân băng định lượng” Sinh viên: Nguyễn Huy Hiệp – Lớp TĐH2-K52 Page 2 MỤC LỤC Nội dung Trang MỞ ĐẦU 3 Phần I Tìm hiểu yêu cầu công nghệ 4 Phần II Xây dựng sơ đồ logic, sơ đồ nguyên lý 6 Phần III Tính toán & lựa chọn thiết bị 11 Phần IV Thiết kế sơ đồ lắp ráp và sơ đồ đấu dây 17 KẾT LUẬN 18 Phụ lục Tài liệu tham khảo 19 Luận Văn Đề Tài: điều khiển logic " Hệ thống điều khiển tự động cân bằng định lượng " Đồ án điều khiển logic: “Hệ thống điều khiển tự động cân băng định lượng” Sinh viên: Nguyễn Huy Hiệp – Lớp TĐH2-K52 Page 3 MỞ ĐẦU Tự động hóa là một trong những ngành mũi nhọn để thúc đẩy tiến trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Cùng sự phát triển nhanh và mạnh của công nghệ thông tin, của máy tính điện tử, kết hợp với lý thuyết điều khiển tự động và các lĩnh vực khác đã làm nên những bước đi mới cho lĩnh vực tự động hóa quá trình sản xuất, nâng cao sản lượng và chất lượng sản phẩm. Hiện nay tất cả các ngành đều hướng đến sử dụng hoàn toàn bằng máy móc, tự động hóa toàn bộ quy trình sản xuất vốn dùng nhiều nhân công. Vì vậy tự động hóa càng đóng vai trò quan trọng. Một trong những ứng dụng quan trọng trong công nghiệp là đề tài của đồ án em đang thực hiện: “ Thiết kế hệ thống tự động cân băng định lượng để trộn liệu”. Để thực hiện đề tài này, về mặt lý thuyết có nhiều phương pháp như: Ma trận trạng thái, Hàm tác động,… Nhưng trong đồ án này sử dụng tổng hợp hàm điều khiển bằng phương pháp Grapcet, bởi nó có ưu điểm đơn giản và chính xác về mặt tuần tự các công đoạn của quá trình. Với lý thuyết được học trên lớp, cùng sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy Nguyễn Trí Cường, đồng thời có sự giúp đỡ của các bạn trên lớp, em đã hoàn thành đồ án đúng thời hạn. Tuy nhiên với thời gian ngắn, và kiến thức của em còn rất hạn chế, nên đồ án còn nhiều thiếu sót. Em rất mong nhận được sự chỉ bảo của thầy để đồ án được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn thầy ! Hà Nội, ngày 20 tháng 12 năm 2010 Sinh viên thực hiện Nguyễn Huy Hiệp Đồ án điều khiển logic: “Hệ thống điều khiển tự động cân băng định lượng” Sinh viên: Nguyễn Huy Hiệp – Lớp TĐH2-K52 Page 4 PHẦN I TÌM HIỂU YÊU CẦU CÔNG NGHỆ 1. Sơ đồ công nghệ: 2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cân băng định lượng: Cân định lượng là một loại cân được điều khiển tự động dùng trong nhiều ngành công nghiệp ở các lĩnh vực khác nhau như : hóa chất, xây dựng, ximăng,… Cân định lượng dùng để pha chế các loại vật liệu khác nhau với liều lượng được đặt trước, sau đó được trộn đều để tiếp tục cho khâu kế tiếp. Ở sơ đồ công nghệ trên ta sử dụng 3 phễu tạo thanh 3 tầng có nhiệm vụ khác nhau. Tầng thứ nhất chứa vật liệu, tầng thứ hai sử dụng để cân định lượng vật liệu, tầng thứ ba có nhiệm vụ trộn đều các vật liệu.Trên thực tế quy trình trên có thể mở rộng cho hệ thống không chỉ với 3 phễu vật liệu mà còn nhiều hơn. Quy trình hoạt động chính: Ban đầu vật liệu được chứa ở các bình chứa A, B, C. Khi có tín hiệu điều khiển mở cửa các bình chứa tầng 1 sẽ trút vật liệu xuống các phễu D, E, F. Vật liệu được trút cho tới khi các cảm biến d1, e1, f1 có tín hiệu để đóng các bình A, B, C lại. Sau khi các bình này đã đóng lại, đồng thời có đủ các tín hiệu d2, e2, f2, các phễu D, E, F sẽ được mở để xả vật liệu xuống phễu G. Ở đây diễn ra quá trình trộn vật liệu nhờ vào việc Đồ án điều khiển logic: “Hệ thống điều khiển tự động cân băng định lượng” Sinh viên: Nguyễn Huy Hiệp – Lớp TĐH2-K52 Page 4 PHẦN I TÌM HIỂU YÊU CẦU CÔNG NGHỆ 1. Sơ đồ công nghệ: 2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cân băng định lượng: Cân định lượng là một loại cân được điều khiển tự động dùng trong nhiều ngành công nghiệp ở các lĩnh vực khác nhau như : hóa chất, xây dựng, ximăng,… Cân định lượng dùng để pha chế các loại vật liệu khác nhau với liều lượng được đặt trước, sau đó được trộn đều để tiếp tục cho khâu kế tiếp. Ở sơ đồ công nghệ trên ta sử dụng 3 phễu tạo thanh 3 tầng có nhiệm vụ khác nhau. Tầng thứ nhất chứa vật liệu, tầng thứ hai sử dụng để cân định lượng vật liệu, tầng thứ ba có nhiệm vụ trộn đều các vật liệu.Trên thực tế quy trình trên có thể mở rộng cho hệ thống không chỉ với 3 phễu vật liệu mà còn nhiều hơn. Quy trình hoạt động chính: Ban đầu vật liệu được chứa ở các bình chứa A, B, C. Khi có tín hiệu điều khiển mở cửa các bình chứa tầng 1 sẽ trút vật liệu xuống các phễu D, E, F. Vật liệu được trút cho tới khi các cảm biến d1, e1, f1 có tín hiệu để đóng các bình A, B, C lại. Sau khi các bình này đã đóng lại, đồng thời có đủ các tín hiệu d2, e2, f2, các phễu D, E, F sẽ được mở để xả vật liệu xuống phễu G. Ở đây diễn ra quá trình trộn vật liệu nhờ vào việc Đồ án điều khiển logic: “Hệ thống điều khiển tự động cân băng định lượng” Sinh viên: Nguyễn Huy Hiệp – Lớp TĐH2-K52 Page 4 PHẦN I TÌM HIỂU YÊU CẦU CÔNG NGHỆ 1. Sơ đồ công nghệ: 2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cân băng định lượng: Cân định lượng là một loại cân được điều khiển tự động dùng trong nhiều ngành công nghiệp ở các lĩnh vực khác nhau như : hóa chất, xây dựng, ximăng,… Cân định lượng dùng để pha chế các loại vật liệu khác nhau với liều lượng được đặt trước, sau đó được trộn đều để tiếp tục cho khâu kế tiếp. Ở sơ đồ công nghệ trên ta sử dụng 3 phễu tạo thanh 3 tầng có nhiệm vụ khác nhau. Tầng thứ nhất chứa vật liệu, tầng thứ hai sử dụng để cân định lượng vật liệu, tầng thứ ba có nhiệm vụ trộn đều các vật liệu.Trên thực tế quy trình trên có thể mở rộng cho hệ thống không chỉ với 3 phễu vật liệu mà còn nhiều hơn. Quy trình hoạt động chính: Ban đầu vật liệu được chứa ở các bình chứa A, B, C. Khi có tín hiệu điều khiển mở cửa các bình chứa tầng 1 sẽ trút vật liệu xuống các phễu D, E, F. Vật liệu được trút cho tới khi các cảm biến d1, e1, f1 có tín hiệu để đóng các bình A, B, C lại. Sau khi các bình này đã đóng lại, đồng thời có đủ các tín hiệu d2, e2, f2, các phễu D, E, F sẽ được mở để xả vật liệu xuống phễu G. Ở đây diễn ra quá trình trộn vật liệu nhờ vào việc Đồ án điều khiển logic: “Hệ thống điều khiển tự động cân băng định lượng” Sinh viên: Nguyễn Huy Hiệp – Lớp TĐH2-K52 Page 5 điều khiển động cơ M. Sau một thời gian trộn t1, động cơ M dừng và máng G mở cửa xả liệu đã trộn ra ngoài. Sau thời gian t2, nguyên liệu được trút hết ra ngoài, máng G đóng lại, có tín hiệu g và quy trình trộn liệu của một mẻ trộn kết thúc và tiếp tục cho mẻ trộn liệu tiếp theo bắt đầu lại từ đầu. Để đơn giản trong quá trình xây dựng hàm logic điều khiển ở phần sau, và do 3 quá trình A-D-G, B-E-G, C-F-G là độc lập nhau nên ta chỉ xét hàm điều khiển cho 1 nhánh A-D-G, các nhánh còn lại tương tự. Đồ án điều khiển logic: “Hệ thống điều khiển tự động cân băng định lượng” Sinh viên: Nguyễn Huy Hiệp – Lớp TĐH2-K52 Page 6 PHẦN II XÂY DỰNG SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ & SƠ ĐỒ LOGIC 1. Nội dung sơ lược của phương pháp Grapcet: Grapcet là một đồ hình chức năng cho phép mô tả các trạng thái làm việc của hệ thống và biểu diễn quá trình điều khiển với các trạng thái chuyển biến từ trạng thái này sang trạng thái khác, đó là một Graph định hướng. – Biểu diễn các quá trình công nghệ dưới dạng lưu đồ (graph) các trạng thái làm việc – Xây dựng các hàm logic điều khiển và sơ đồ điều khiển từ lưu đồ các trạng thái làm việc 0 1 i-1 i i+1 … trạng thái làm việc i-1 tác nhân kích thích i trạng thái ban đầu Xác định trạng thái ban đầu tác nhân kích thích 1 tác nhân kích thích i-1 trạng thái làm việc i trạng thái làm việc i+1 trạng thái làm việc 1 tác nhân kích thích i+1 Đồ án điều khiển logic: “Hệ thống điều khiển tự động cân băng định lượng” Sinh viên: Nguyễn Huy Hiệp – Lớp TĐH2-K52 Page 7 – Hàm logic của từng trạng thái i-1 i i+1 a i 1 1       ii iii SS SaS a i : tác nhân kích thích thứ i S i : tín hiệu ra của trạng thái thứ i S i + : hàm điều khiển trạng thái i làm việc S i - : hàm điều khiển trạng thái i nghỉ việc i Phần tử modul trạng thái: 1đầu ra, 2đầu vào S i : tín hiệu ra S i + : tín hiệu ghi S i - : tín hiệu xóa S i + S i - S i Sơ đồ rơ le – tiếp điểm   iiii SSSS ).( – Trình tự thiết kế của phương pháp GRAFCET Lập G I Lập G II Xác định hàm điều khiển Xác định sơ đồ điều khiển Chọn sơ bộ thiết bị Mô tả chi tiết các trạng thái làm việc, chú thích đầy đủ các hành vi làm việc của công nghệ Là GI nhưng mô tả được thay thế bằng các thiết bị vừa chọn (mã hóa GI dùng biến logic ) Chọn loại thiết bị và các biến logic tương ứng Chính yêu cầu biểu diễn hoạt động của hệ thống cân băng định lượng cần theo đúng trình tự thời gian tác động để đưa ra một quy luật điều khiển, nên ta sử dụng phương pháp Grapcet này. Đồ án điều khiển logic: “Hệ thống điều khiển tự động cân băng định lượng” Sinh viên: Nguyễn Huy Hiệp – Lớp TĐH2-K52 Page 8 2. Tổng hợp hàm điều khiển: Phân tích quy trình hoạt động của hệ thống cân băng định lượng, em đưa ra biểu đồ Grapcet như sau: (bản vẽ đính kèm) Grapcet I: Grapcet II: . Luận Văn Đề Tài: điều khiển logic " Hệ thống điều khiển tự động cân bằng định lượng " Đồ án điều khiển logic: Hệ thống điều khiển tự động cân băng định lượng Sinh viên: Nguyễn. Luận Văn Đề Tài: điều khiển logic " Hệ thống điều khiển tự động cân bằng định lượng " Đồ án điều khiển logic: Hệ thống điều khiển tự động cân băng định lượng Sinh viên: Nguyễn. là độc lập nhau nên ta chỉ xét hàm điều khiển cho 1 nhánh A-D-G, các nhánh còn lại tương tự. Đồ án điều khiển logic: Hệ thống điều khiển tự động cân băng định lượng Sinh viên: Nguyễn Huy Hiệp