Đồ án điều khiển logic Triệu Tuyên Hoàng TĐH 3- K43 Trờng đại học bách khoa hà nội khoa năng lợng bộ môn tự động hoá xncn Sinh viên : TRIEU TUYÊN HOANG Lớp : 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 A 0 cho sơ đồ nguyên lý và lắp ráp. cán bộ hớng dẫn mục lục nhiệm vụ thiết kế 02 1 Đồ án điều khiển logic Triệu Tuyên Hoàng TĐH 3- K43 mục lục 03 Tài liệu tham khảo 04 Lời nói đầu 05 Chơng I: giới thiệu chung về công nghệ 1. sơ đồ công nghệ 06 2. nguyên lý hoạt động của sơ đồ công nghệ 06 Chơng II: tổng hợp hàm điều khiển 1. tổng hợp hàm điều khiển bằng phơng pháp hàm tác động 08 1.1 xác định các biến điều khiển 08 1.2 tổng hợp hàm điều khiển 09 2. sơ đồ nguyên lý điều khiển hệ thống 11 2.1 các phần tử 11 2.2 sơ đồ nguyên lý 12 2.3 thuyết minh nguyên lý hoạt động của sơ đồ 13 Chơng III: Tính chọn và thiết kế mạch lắp ráp 1. Chọn các thiết bị 14 1. chọn các phần tử logic 14 2. chọn công tắc 15 3. Chọn Van phân phối 16 4. Chọn thiết bị chấp hành 17 5. chọn nút ấn 17 2. SƠ Đồ LắP RáP 1. Lựa chọn vị trí lắp đặt thiết bị 17 2. Sơ đồ lắp ráp của mạch điều khiển hệ thống 18 Mở đầu 2 Đồ án điều khiển logic Triệu Tuyên Hoàng TĐH 3- K43 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 . Ch ơng I : Giới thiệu công nghệ Công nghệ : Khoan một lỗ hai giai đoạn 3 Đồ án điều khiển logic Triệu Tuyên Hoàng TĐH 3- K43 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 gi- ờng, 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 ơng II : Thiết kế Theo phơng pHáp Grapcet 1. Grapcet - công cụ để mô tả mạch trình tự trong công nghiệp 4 Đồ án điều khiển logic Triệu Tuyên Hoàng TĐH 3- K43 Trong dây chuyền sản xuất công nghiệp, các thiết bị máy móc thờng hoạt động theo một trình tự lôgic chặt chẽ nhằm đảm bảo chất lợng sản phẩm, an toàn cho ngời và thiết bị. Cấu trúc làm việc trình tự của dây chuyền đã đa ra yêu cầu cho điều khiển là điều khiển sự hoạt động chặt chẽ thống nhất của dây chuyền đồng thời cũng gợi ý cho ta sự phân nhóm lôgic của automat trình tự bởi các tập hợp con của máy móc và các thuật toán. Ta có sơ đồ khối : Quá trình công nghệ có thể bao gồm : - Hoàn toàn tự động - Bán tự động - Hoàn toàn bằng tay 5 Quá trình Cấu trúc điều khiển trình tự Tín hiệu vào Đồ án điều khiển logic Triệu Tuyên Hoàng TĐH 3- K43 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 6 Đồ án điều khiển logic Triệu Tuyên Hoàng TĐH 3- K43 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 đợc nhấc lên với vận tốc V1 . Đi lên gặp a thì dừng lại kết thúc quá trình khoan. 3.Tín hiệu vào, trạng thái ra Tín hiệu vào : 7 Đồ án điều khiển logic Triệu Tuyên Hoàng TĐH 3- K43 Các cảm biến vị trí a, b, c, d Tín hiệu ra : X : trạng thái đi xuống L : trạng thái đi lên V1 : chạy xuống với vận tốc v1 V2 : chạy xuống với vận tốc v2 4.Thành lập Grapcet 1 -Xác lập trạng thái ban đầu -Trạng thái ban đầu -Đã ở trạng thái ban đầu -Đi xuống với vận tốc v1 -Đã đi xuống với vân tốc v1 -Đi xuống với vận tốc v2 -Đã đi xuống với vận tốc v2 -Đi lên với vận tốc v1 8 Đồ án điều khiển logic Triệu Tuyên Hoàng TĐH 3- K43 -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 9 §å ¸n ®iÒu khiÓn logic TriÖu Tuyªn Hoµng T§H 3- K43 10 [...]... 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... điện Khoan chạy lên với vận tốc v1 14 - Đồ án điều khiển logic Hoàng Triệu Tuyên TĐH 3- K43 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 Chơng III : Sơ dồ mạch lực Lựa chọn thiết bị 1 Mạch lực - Công suất động cơ... 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. .. 15 - Đồ án điều khiển logic Hoàng Triệu Tuyên TĐH 3- K43 Động cơ một chiều kích từ độc lập Dòng điện định mức : Iđm = Pđm/Uđm = 2.103/220 =9,1 A - Đối với động cơ công suất nhỏ thế này có thể sử dụng phơng pháp mở máy trực tiếp không cần qua ddiện trở hàn chế - Đối với mạch bảo vệ ta có thể chọn phơng án bảop vệ cầu chì đơn giản và rẻ... Tuyên TĐH 3- K43 2 Lựa chọn thiết bị a Phần tử chấp hành Dòng điện định mức Iđm = 9,1 A 17 - Đồ án điều khiển logic Hoàng Triệu Tuyên TĐH 3- K43 -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... tiếp điểm Thờng mở Thờng đóng Uđm CS cuộn Kích th- RH101 5 4 220 hút 2 4 ớc 92x128 c Các thiết bị bảo vệ Bảo vệ bằng cầu chì ta chọn cầu chì : 18 - Đồ án điều khiển logic Hoàng Triệu Tuyên TĐH 3- K43 Động lực - Điều khiển Mạch động lực Kiểu cầu Dòng đm Dòng cắt Điện áp Kích thớc chung chì dây chảy giới hạn định mức... 25 Chọn rơle dòng điện cực đại Bảng đấu dây có thể lập nh sau : STT Tên thiết bị Điểm nối 19 - Đồ án điều khiển logic Hoàng Triệu Tuyên TĐH 3- K43 -1 1RH 1 Đầu nối động lực ĐL 1 2 X1 2 3 X2 3 4 L1 4 5 L2 5 6 V1 6 7 V2 7 8 N+ 8 9 N9 STT Tên thiết bị Điểm nối 20 - Đồ án điều... -STT Tên thiết bị Điểm nối 1 N+ 3 Cầu dao 1 2 CD 4 Cầu chì động lực 1CC 5 Cầu chì điều khiển 2CC 6 2 1 1CD 1 1 2CD 1 1 Rơle hãm 1 1.1CC 2 RH 7 Rơle trung gian So 2 1 1-2CC 2 2.CD 4 4.X 22 - Đồ án điều khiển logic Hoàng Triệu Tuyên TĐH 3- K43 -STT Tên thiết bị Điểm nối 5 10ĐK 7 Rơle... bởi X1-8 Đồng thời V1 có điện và cắt L Khoan lại chạy xuống với vận tốc v1 (bắt đầu chu trình thứ hai) - Gặp b do P20-16 đã mở cho nên rơle V2 không thể có điện Khoan tiếp tục chạy xuống với vận tốc v1 - Đến khi gặp c do V2 25-27 đang mở nên rơle L không có điện - Vì V1 18-16 đang có điện nên V2 có điện và tự duy trì bởi V2 1-16 Có V2 thì V1 bị cắt bởi V210-12 Khoan tiếp tục chạy xuống với vận tốc... 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 11 - Đồ án điều khiển logic Hoàng Triệu Tuyên TĐH 3- K43 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 . khoa hà nội khoa năng lợng bộ môn tự động hoá xncn Sinh viên : TRIEU TUYÊN HOANG Lớp : 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. 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, . 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.