Đồ án điều khiển logic " Hệ thống điều khiển tự động cân bằng định lượng " potx

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.. điều khiển Đồ án điều khi

Trang 1

Luận Văn

Đề Tài: điều khiển logic " Hệ thống điều khiển

Trang 2

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 A0cho sơ đồ nguyên lí và sơ đồ lắp ráp

-GVHD : Nguyễn Trí Cường.

điều khiển

II Nội dung:

điều khiển

II Nội dung:

điều khiển

Trang 3

MỤC LỤC

Trang 4

Luận Văn

Đề Tài: điều khiển logic " Hệ thống điều khiển

Trang 5

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 tínhđiện tử, kết hợp với lý thuyết điều khiển tự động và các lĩnh vực khác đã làm nên những bước đimới 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 quantrọng Một trong những ứng dụng quan trọng trong công nghiệp là đề tài của đồ án em đang thựchiện: “ Thiết kế hệ thống tự động cân băng định lượng để trộn liệu” Để thực hiện đề tài này, vềmặt 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 nhiênvới thời gian ngắn, và kiến thức của em còn rất hạn chế, nên đồ án còn nhiều thiếu sót Em rấtmong 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

Trang 6

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 côngnghiệp 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 cónhiệm vụ trộn đều các vật liệu.Trên thực tế quy trình trên có thể mở rộng cho hệ thốngkhông chỉ với 3 phễu vật liệu mà còn nhiều hơn

sẽ được mở để xả vật liệu xuống phễu G Ở đây diễn ra quá trình trộn vật liệu nhờ vào việc

Trang 7

điều khiển động cơ M Sau một thời gian trộn t1, động cơ M dừng và máng G mở cửa xảliệu đã trộn ra ngoài Sau thời gian t2, nguyên liệu được trút hết ra ngoài, máng G đónglại, 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 quátrình A-D-G, B-E-G, C-F-G là độc lập nhau nên ta chỉ xét hàm điều khiển cho 1 nhánhA-D-G, các nhánh còn lại tương tự

Trang 8

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 hệthống và biểu diễn quá trình điều khiển với các trạng thái chuyển biến từ trạng tháinày 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

Trang 9

– Hàm logic của từng trạng thái i-1

i i+1

ai1

i i iS S

S a S

ai: tác nhân kích thích thứ i

Si: tín hiệu ra của trạng thái thứ i

Si+: hàm điều khiển trạng thái i làm việc

Si-: hàm điều khiển trạng thái i nghỉ việc

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 đúngtrình tự thời gian tác động để đưa ra một quy luật điều khiển, nên ta sử dụng phương phápGrapcet này

Trang 10

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:

Trang 11

Từ đó, đưa ra sơ đồ rơ- le tiếp điểm thực hiện các hàm logic đã tìm ở trên:

3 Xây dựng sơ đồ nguyên lý:

Ngoài ra, để dừng hệ thống đột ngột cần có nút ấn để dừng ngay hoạt động củaquy trình lại

3.2 Sơ đồ nguyên lý: (bản vẽ A3 đính kèm)

Trang 12

3.3 Thuyết minh sơ đồ nguyên lý

Để bắt đầu khởi động hệ thống, ấn nút h(5-9) làm So(11-4) có điện, các tiếp điểm thường mởcủa So đóng lại Hệ thống đã sẵn sàng

Tiếp điểm thường mở So(5-9) đóng lại để giữ và duy trì trạng thái cho So(11-4) được cấpđiện

Các tiếp điểm thường mở So(5-13; 5-19; 2-25) đóng lại, đồng loạt cấp điện cho các cuộn hútS1(17-4), S2(23-4), S3(29-4), khi đó các tiếp điểm thường mở của S1, S2, S3 đóng lại, còn cáctiếp điểm thường đóng của nó S1(9-11), S2(9-11), S3(9-11) mở ra ngắt cấp điện cho So(11-4),trong đó có 3 tiếp điểm thường mở S1(5-15), S2(5-21), S3(5-27) đóng lại để giữ trạng thái hoạtđộng của các cuộn hút Tương ứng với trạng thái cả 3 bình A, B, C mở cửa xả liệu xuống D, E,F

Tiếp theo, khi các tiếp điểm thường mở của S1, S2, S3 đóng lại, khi đó các cuộn hút 4), S5(41-4), S6(47-4) có điện, đồng loạt các tiếp điểm thường mở của S4, S5, S6 đóng lại, cáctiếp điểm thường đóng của nó mở ra Tương ứng với trạng thái cả 3 bình A, B, C đóng lại

S4(35-Ngay khi A, B, C đóng lại có tín hiệu a, b, c làm S7(53-4), S8(59-4), S9(65-4) có điện, cáctiếp điểm thường đóng của nó mở ra do đó mất điện S4, S5, S6, các tiếp điểm thường mở của nóđóng lại, tương ứng với trạng thái mở cửa xả D, E, F Khi mở xong 3 cửa xả trên, đồng loạt có 3tín hiệu d2, e2, f2 làm cho cuộn hút S10(79-4) có điện, các tiếp điểm thường mở của nó đóng lại,làm cho Rth1(83-4) có điện, tương ứng trạng thái 3 cửa xả D, E, F đóng lại, đồng thời động cơ Mquay Sau một thời gian t1, tiếp điểm thường mở đóng chậm của nó Rth1(83-85) đóng lại, cấpđiện cho S11(85-4),tương ứng trạng thái M dừng đồng thời xả máng G sau thời gian trộn là t1.tiếp theo Rth2(89-4) có điện, sau một thời gian t2 tiếp điểm thường mở đóng chậm của nóRth2(89-91) đóng lại, cấp điện cho S12(91-4), tiếp điểm thường đóng của nó S12(81-83) mở ra,mất điện cho cuộn hút S11(85-4), tương ứng trạng thái đóng cửa của máng G mở ra với thờigian xả t2 G đóng xong có tín hiệu g(7-9) bắt đầu chu trình tiếp theo

Trang 13

PHẦN III TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ

1 Chọn thiết bị khí nén cho sơ đồ mạch lực:

Số vòng quay Mô tơ (Rpm)

Công suất làm việc (Mpa)

Công suất cực đại (Mpa)

Lưu lượng khí (m 3 /min)

Thùng khí (L)

Trọng lượng (Kg)

Kích thước (mm)

1.2 Chọn xylanh:

Một số thông số cần quan tâm để chọn xylanh:

 Lực của pittong xylanh phải đủ cung cấp cho tải.

 Chiều dài tối đa của một hành trình xylanh.

 Độ lớn xung lực ban đầu tạo ra ở pittong khi pittong bắt đầu hành trình, nếu quá lớn có thể làm gãy hoặc bẻ cong thanh truyền pittong.

 Dải nhiệt độ của môi trường làm việc bình thường của xylanh trong khoảng nào Thông thường các xy lanh được chọn trong khoảng 5 -60 o C Nếu quá dải nhiệt độ làm việc bình thường của xylanh cần tư vấn của chuyên gia thiết kế.

 Cần bảo vệ xylanh khỏi bụi bẩn bằng các tấm che chắn, đồng thời xem môi trường làm việc có xảy ra ăn mòn không để bảo vệ hợp lý.

Trong công nghệ của hệ thống cân băng định lượng, xylanh có nhiệm vụ đóng mở các bìnhchưa nguyên liệu nên chọn loại xylanh phù hợp loại DNU -100-500PPV–A của hãng FESTO cócác thông số quan tâm sau:

Trang 14

Dải nhiệt độ xung quanh cho phép -20 ÷ 80 o C

Lực hiệu dụng ở áp suất 6Bar khi chạy thuận 4496N

Lực hiệu dụng ở áp suất 6Bar khi chạy ngược 4221N

Lượng khí tiêu tốn trong chu trình thuận 29,5 L

Lượng khí tiêu tốn trong chu trình ngược 28,15 L

1.3 Chọn van phân phối 7/5/2:

Ta chọn van phân phối loại CPE18-M2H-5J-1/4 (hình dưới) của hãng FESTO( Đức) Đây làloại van 5/2 với đầu nối 1 là đầu vào khí nén, các đầu nối 2 và 4 là các đầu ra của khí nén, còncác đầu 3 và 5 là các đầu xả của khí nén Các thông số của van như sau:

Nguyên tắc khởi động/ Reset Solenoid

Dải nhiệt độ xung quanh cho phép -5÷50 Bar

Trang 15

1.4 Chọn van phân phối 6/4/2:

Ta chọn van MHF 5-1-8 của hãng FESTO:

Một số thông số cần quan tâm:

Nguyên tắc khởi động/ Reset Solenoid

Dải nhiệt độ xung quanh cho phép -5÷50 Bar

1.5 Chọn công tắc hành trình:

Công tắc hành trình là loại D4A-N của hãng OMRON(Nhật Bản), trong hệ thống cân băngđịnh lượng sử dụng 4 công tắc hành trình Các thông số cần quan tâm:

Dòng điện mở cực đại 5A Điện áp cực đại 120VDC Tuổi thọ 3 triệu lần đóng cắt.

S = 1 0

S =

2 1

Trang 16

1.6 Chọn động cơ M:

Ta chọn động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc thông dụng kiểu MTKB311 – 6 với P = 11kW,

Iđm=15,7A, cos =0,8., cụ thể tùy thuộc vào đặc tính của tải là đặc tính về loại nguyên liệu, vềlượng nguyên liệu,…

2 Chọn thiết bị điện cho mạch điều khiển:

 Bảo vệ chống sốc điện: Cấp II.

b Chọn cầu dao và cầu chì:

- Chọn cầu chì của Liên Xô sản xuất, loạiΠP có thông số:

o Iđmcầu chì =10A

o Iđmdây chảy =3A

- Chọn cầu dao loại cách ly 2 cực loại P của Liên Xô sản xuất có thông số:

o Điện áp danh định: 230V

o Dòng điện danh định: 10A

c Chọn rơ-le:

Trang 17

Chọn rơ-le loại MY4N DC24 của hãng MORON có các thông số quan tâm sau:

Thông số về tiếp điểm

(coi tải của tiếp điểm là tải cảm)

Dòng điện định mức qua cuộn dây 36,9 mA Điện cảm cuộn dây lúc có điện 1,37 H

d Chọn rơ-le thời gian:

Chọn loại H3DEZ của hãng OMRON

Loại timer mới lắp trên thanh ray DIN, Chiều rộng tiêu chuẩn 22,5mm với các chế độOn-Delay & Star-Delta (Chọn theo model) với một số thông số mới:

o Dải điện áp đầu vào AC/DC rộng từ 24÷240 VDC

o Dải thời gian từ 0,1s ÷ 120h

o Đầu đấu dây bảo vệ ngón tay

e Chọn công tắc tơ:

Ta chọn công tắc tơ ASCO 917 với 1 số thông số:

Trang 18

f Chọn atomat:

Chọn aptomat AT để bảo vệ,đóng cắt,cách ly nguồn với động cơ

Chọn aptomat Domane MCB SCHNEIDER DOM 11350 (3P-20A) có thông số kỹthuật sau :

Trang 19

PHẦN IV THIẾT KẾ SƠ ĐỒ LẮP RÁP, SƠ ĐỒ ĐẤU DÂY

Thiết kế lắp ráp là công việc cuối cùng khi thiết kế hệ thống điều khiển tự động truyền độngđiện Khi thiết kế lắp ráp cần phải đảm bảo nâng cao các yêu cầu về chỉ tiêu chất lượng và phảichấp hành đầy đủ các tiêu chuẩn, các quy phạm kỹ thuật hiện hành của Nhà nước về lắp đặt thiết

bị điện

Các thiết bị động lực để truyền động cơ cấu sản xuất cùng với các công tắc hành trình, các nút

ấn điều khiển phải được bố trí trực tiếp trên cơ cấu sản xuất

Việc bố trí các thiết bị điều khiển trên tủ điện dựa vào các nguyên tắc sau:

- Nguyên tắc nhiệt độ: Các thiết bị toả nhiệt lớn khi làm việc phải để ở phía trên, các thiết

bị có chịu ảnh hưởng lớn về nhiệt độ cần phải đặt xa các nguồn sinh nhiệt

- Nguyên tắc trọng lượng: Các thiết bị nặng phải đặt dưới thấp để tăng cường độ vững

chắc của bảng điện, giảm nhẹ các điều kiện để cố định chúng

- Nguyên tắc nối dây tiện lợi: Đường nối dây ngắn nhất và ít chồng chéo nhau.

Dựa vào các nguyên tắc trên, kết hợp với những yêu cầu đặc biệt trong từng trường hợp cụ thể,tiến hành bố trí thiết bị trên panel Khi bố trí thiết bị cần bố trí thành từng nhóm riêng biệt để tiệnviệc kiểm tra, sửa chữa Các phần tử trong một nhóm phải bố trí gần nhau nhất sao cho dây nốigiữa chúnglà ngắn nhất Giữa các nhóm khác nhau phải bố trí sao cho thuận tiện cho việc tiếnhành lắp đặt, sửa chữa, hiệu chỉnh Các thiết bị dễ hỏng, các thiết bị cần điều chỉnh phải để nơi

dễ dàng thay thế, điều chỉnh, sửa chữa

Bảng vẽ bố trí phải vẽ theo một tỷ lệ xích tiêu chuẩn trong đó phải ghi rõ các kích thước hìnhchiếu của thiết bị, các kích thước lỗ định vị trên tấm lắp, các kích thước tương quan giữa chúngcũng như kích thước ngoài của tấm lắp

Các phần tử tiếp điểm rơle, côngtắctơ được vẽ trên sơ đồ lắp ráp thành những hình chữ nhậtvới tỷ lệ xích đã chọn trên đó thể hiện các cuộn dây, các tiếp điểm chính, tiếp điểm phụ kèm theo

số các cực nối của chúng trùng với số trên sơ đồ nguyên lý

(Bản vẽ A3 đính kèm)

Định dạng
Số trang	21
Dung lượng	822,14 KB