ĐỒ án trang bị điện THI CÔNG mô HÌNH tủ điều KHIỂN CNC 2

LỜI NÓI ĐẦUNgày nay, các hệ thống điện ngày càng trở nên phổ biến: từ những ứng dụng đơn giản như điều khiển một chốt đèn giao thông định thời gian, đếm sản phẩm trong một dây truyền sản

TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬTLÝ TỰ TRỌNG

Khoa Điện_Điện Tử



ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN THI CÔNG MÔ HÌNH TỦ ĐIỀU KHIỂN CNC GVHD:

Thầy : Nguyễn Minh Đức A

Cô : Nguyễn Thùy Linh

Lớp 12CĐ-Đ2

Nguyễn Ngọc Tài Nguyễn Hồng Phát Kim Thanh Tùng Nguyễn Thanh Quyền Phạm Nhàn

Tp HCM, Ngày 14 Tháng 12 Năm 2014

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, các hệ thống điện ngày càng trở nên phổ biến: từ những ứng dụng đơn giản như điều khiển một chốt đèn giao thông định thời gian, đếm sản phẩm trong một dây truyền sản xuất, điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều, thiết kế một biển quảng cáo dùng led ma trận, … đến các ứng dụng phức tạp như hệ thống điều khiển robot, bộ kiểm sát trong nhà máy hoặc hệ thống kiểm sát các máy năng lượng hạt nhân Các hệ thống tự động trước đây sử dụng nhiều công nghệ khác nhau như các hệ thống tự động hoạt động bằng nguyên lý khí nén, thuỷ lực,role cơ điện, mạch điện tử số, … các thiết bị, hệ thống này có chức năng xử lý và mức độ

tự động thấp so với các hệ thống tự động hiện đại được xây dựng trên nền tảng của các hệ thống điện

Với mong muốn giới thiệu những ứng dụng cơ bản của hệ thống điện trong đời sống hiện đại và để mọi người biết đến một vài ứng dụng cụ thể của các hệ thống điện,nhóm chúng em đã tìm hiểu và chọn “thi công mô hình tủ điều khiển CNC”

Trong phần “Đồ Án Môn Học này” , vấn đề được chú trọng của nhóm là các phương pháp hướng tới mô hình điều khiển tủ điện máy CNC

Với kiến thức còn nhiều mặt hạn chế và thời gian không nhiều nên đồ án của nhóm

em không thể tránh khỏi sai sót về mặt hình thức và nội dung kiến thức trong quá trình làm.Vậy nên nhóm em rất mong nhận được hướng dẫn và góp ý của thầy, cô

và các bạn để mô hình đồ án được hoàn thiện hơn

Nhóm chúng em cũng xin gửi lời cảm ơn đến thầy, cô hướng dẫn và các bạn

đã dành thời gian giúp đỡ nhóm hoàn thành mô hình này

Nhóm em xin chân thành cảm ơn !

I. Phần giới thiệu

• Thực trạng vấn đề nghiên cứu

Như chúng ta đã biết thìtrong các nhà máy sản xuất, điều khiển tự động đóng một vai trò quan trọng Các cơ cấu tự động CNC điều khiển bởi động cơ bước và được vận hành thông qua máy tính có rất nhiều lợi ích như: tự động hóa sản xuất, độ linh hoạt cao, độ chính xác và lặp lại cao của sản phẩm.Từ đó đã góp phần mang lại hiệu quả cao cho quá trình sản xuất cả về mặt số lượng lẫn chất lượng

• Lý do chọn đề tài

Như nhóm đã giới thiệu thì máy CNC có rất nhiều lợi ích Vậy nên theo nhóm chúng em thì sinh viên từ khi còn trong ghế nhà trường cần phải tiếp xúc cũng như thực hành nhiều với các máy CNC Nhưng theo tìm hiểu của nhóm thì số lượng tủ để sinh viên thực hành với loại máy này còn khá ít và hạn chế Vậy nên nhóm chúng em chọn đề tài thi công lắp đặt tủ điện CNC điều khiển mô hình máy phay

• Mục tiêu nghiên cứu:

 Tạo ra tủ CNC điều khiển mô hình máy tiện để tăng thêm thiết bị cho sinh viên thực hành

 -Qua thi công thì nhóm có thể học hỏi thêm kinh nghiệm từ thầy cô

và bạn bè để nâng cao thêm tay nghề

• Đối tượng nghiên cứu và khách thể

 Đối tượng nghiên cứu

• Lắp đặt và đấu dây các thiết bị điện vào tủ kết hợp với các mạch điện tử thông qua máy tính để điều khiển mô hình máy phay CNC

• Mô hình máy tiện gồm có: các trục X, Y, Z và động cơ trục chính (A)

 Khách thể nghiên cứu

• Nhóm thi công lắp đạt mô hình CNC chúng em và các bạn sinh viên khoa Điện-Điện Tử

• Nhiệm vụ nghiên cứu

-Lắp đặt các thiết bị điện và đấu dây các thiết bị trong tủ

-Lắp thêm các mạch điện tử kết hợp cùng với các thiết bị điện để điều khiển mô hình máy tiện CNC

-Kết hợp với máy tính để điều khiển các trục X, Y, Z và động cơ trục chính của mô hình máy tiện CNC

• Danh mục tài liệu tham khảo

-Tài liệu về bộ điều khiển máy CNC.

- Wed: http://timtailieu.vn/tai-lieu/dai-cuong-ve-cnc-36219/

- Wed:http://tailieu.vn/tag/may-cnc.html

• Phương pháp nghiên cứu

-Dựa trên các tài liệu và các giáo trình kỹ thuật mạch điện tử, điện công nghiệp, các tài liệu hướng dẫn sử dụng mô hình kèm theo, cùng một số thông tin thu thập được trên internet

-Dựa vào sự hướng dẫn của thầy cô, tham khảo ý kiến của ban bè

Hiểu được cỏ bản về hệ thống CNC thông qua các tư liệu và giáo viên hướng dẫn.

2/ Chuẩn bị các linh kiện

cần thiết để thi công lắp

đặt tủ điều khiển CNC

(có thể bổ sung thêm

trong quá trình thi công)

Từ ngày 21/10/2014 đến 23/10/2014

Các thiết bị dùng để thi công :

CB, cầu chì, rơle trung gian, contactor, nguôn DC, máy biến

áp, quạt, cầu diode, dây điện

3/ Chuẩn bị tủ,thi công

các bộ phận cần thiết để

lắp các thiết bị vào tủ

Từ ngày 24/10/2014 đến 30/10/2014

Hoàn thành các bộ phận cơ bản bên trong và bên ngoài tủ để lắp đặt các thiết bị

4/ Thi công lắp đặt các

thiết bị điện vào tủ và đi

dây theo sơ đồ nguyên

lý

Từ ngày 2/11/2014 đến ngày 25/11/2014

Các thiết bị được thi công lắp đạt vào tủ và hoàn thành việc đấu dây các thiết bị theo sơ đồ nguyên lý

5/ Kiểm tra các thiết bị

trong tủ và cách đấu dây

Từ ngày 27/11/2014 đến ngày 30/11/2014

Cấp nguồn kiểm tra áp, chỉnh sửa lại một số thiết bị và cách đấu dây Hoàn thành việc đấu dây các thiết bị trong tủ

Kiểm tra các mạch điện tử (được GVHD cấp mạch): mạch giao tiếp với máy tính, mạch

ĐC bước Hoàn thành việc lắp đặt các mạch điện tử vào tủ.7/ Điều khiển máy tính

cho mô hình máy tiện

CNC hoạt động

Từ ngày 12/12/2014 đến ngày 13/12/2014

Mô hình máy phay hoạt động với các trục X, Y, Z và động cơ trục chính Tất cả các trục đều chạy được thuận và ngược.8/ Tổng hợp kết quả Viết

báo cáo và bảo vệ đồ án

Ngày 13/12/2014 đến ngày 29/12/2014

II. Sơ đồ và nguyên lý làm việc

11 W

QS2

25A

Ñ1 KA0

50Hz

~220V

QF1 25A QS125A

v

1 2

CC2 KA7

U21A

U2 U21

CC5

~220V DC24V A2

KM0

8 KA010

11

KA0 STOP START

KA0 10

SƠ

ĐỒ CẤP NGUỒ

N DC CHO PISTO

N VÀ ĐÈN CHIẾ USÁN G

SƠ

ĐỒ ĐIỀ

U KHI

ỂN MÂ

M CẶP

VÀ QU ẠT

SƠ

ĐỒ ĐẤU DÂY RELA

Y TRU

NG GIAN

 Động cơ M3: Là động cơ dùng để quay mâm cặp.

 Động cơ M4: Là quạt làm mát cho tủ điện

 Ba động cơ bước: Dùng để di chuyển bàn dao

 CB QF1,QS1: Dùng để đóng cắt và bảo vệ ngắn mạch cho toàn mạch

 CB QS2: Dùng để đóng, cắt cấp điện 1 chiều cho driver dc và bảo vệ khi có sự cố ngắn mạch

 CB QS3: Dùng để đóng cắt và bảo vệ khi có sự cố ngắn mạch

 CB QS4: Dùng để đóng cắt cấp điện 1 chiều cho cuộn dây KA0

và driver DC, đồng thời bảo vệ khi co sự cố ngắn mạch xảy ra

 CB QS5: Dùng để đóng cắt cấp điện cho đèn chiếu sáng và bảo

vệ khi có sự cố ngắn mạch xảy ra

 CB QS6: Dùng để đóng cắt cấp điện cho động cơ bơm nước hoạt động, đồng thời bảo vệ khi có sự cố ngắn mạch xảy ra

 CB QS7: Dùng để đóng cắt cấp điện cho động cơ làm mát, đồng thời bảo vệ khi có sự cố ngắn mạch xảy ra

 CB QS8: Dùng để đóng cắt cấp nguồn cho piston hoạt động, đồng thời bảo vệ khi có sự cố ngắn mạch xảy ra

 Cầu chì CC1(25A): Bảo vệ ngắn mạch cho toàn mạch

 Cầu chì CC2: Bảo vệ ngắn mạch cho động cơ bơm nước

 Cầu chì CC4: Bảo vệ ngắn mạch cho máy biến áp

 Cầu chì CC5: Bảo vệ ngắn mạch nguồn 24v

 Cầu chì CC6: Bảo vệ ngắn mạch, mạch điều khiển mâm cặp

 Cầu chì CC7: Bảo vệ ngắn mạch cho quạt làm mát

 Vôn kế: Dùng để đo điện áp khi CB QF1 ON

 Đèn Đ1: Báo hiệu khi KA0 đóng

 Đèn Đ2: Báo hiệu khi KA1 đóng

 Contactor KM0: Dùng để đóng , cắt cấp điện dc cho driver DC

 Contactor KM1: Dùng để đóng cắt cấp điện cho mâm cặp (M3)

 Contactor KM2: Dùng để điều khiển động cơ (M3) quay thuận

 Contactor KM3: Dùng để điều khiển động cơ (M3) quay nghịch

 MBA 250VA: Dùng để thay đổi điện áp từ giá trị 220v sang 12V, 24V

 Piston YV1,YV2: dùng để đóng mở cửa máy CNC

 Cầu chỉnh lưu: Dùng để chỉnh lưu cấp điện 1 chiều cho piston

 Diode: Dùng để chỉnh lưu cho đèn chiếu sáng cục bộ

 Nguồn 24VDC: Dùng để cấp nguồn DC 24V cho các relay trung gian và mạch driver DC

• Sơ đồ cấp nguồn DC cho Driver DC và động cơ bơm nước:

cơ trục chính DC hoạt động quay thuận, quay ngược

• Động cơ bơm nước: đóng CB QS6(3,U21A) ở vị trí ON, điều khiển

máy tính cấp nguồn cho cuộn dây rơle trung gian KA7 (W,41) tiếp điểm thường hở của KA7 (U21A,U2) đóng lại vào động cơ bơm nước M2 hoạt động, ngắt kết nối KA7 (W,41), động cơ M2 ngừng hoạt động

• Sơ đồ cấp nguồn DC cho piston và đèn chiếu sáng:

 Với QS1 đã đóng trước đó máy biến áp 220V biến đổi điện áp từ giá trị 220V thành 12V,24V Đóng CB QS5 (32,33) ở vị trí ON, điều khiển máy tính cấp nguồn cho cuộn dây rơle trung gian KA14(W,08), tiếp điểm thường

hở KA14 (33,33A) đóng lại dòng điện chạy qua điôt (33A,33B) tới đèn chiếu sáng cục bộ (33B,34),đèn sáng

 Cấp nguồn 24V, dòng điện chạy qua cầu điôt Đóng CB QS8(41,42 ) ở

vị trí ON, điều khiển máy tính cấp nguồn cuộn dây rơle trung gian KA8(W,02), tiếp điểm thường hở KA8 (42,43) đóng lại tác động piston YV1

mở cửa cho máy tiện (CNC), khi cấp nguồn cho cuộn dây rơle trung gian KA9(W,03) tiếp điểm hở KA9(42,44) đóng lại tác động piston YV2, lúc này máy tiện CNC đóng cửa hoạt động

• Sơ đồ điều khiển mâm cặp và quạt:

 Nhấn nút thường hở ON(7,10) cuộn dây QM1 có điện, dòng điện đi từ 3=>CC6=>OF(5,7)=>ON(7,10)=> cuộn dây QM1=>4 tiếp điểm hở của

contactor QM1(7,10) đóng lại duy trì dòng điện qua cuộn dây QM1, 3 tiếp điểm thường hở chính QM1(U32A, U32), (U32, U31),(4,VW ) đóng lại.

 -Điều khiển máy tính cấp nguồn cho rơle trung gian KA4(W,38) tiếp điểm thường hở của KA4 (3,31) đóng lại dòng điện chạy qua tiếp điểm thường đóng KM3(31,11) đồng thời cấp điện cho cuộn dây KM2 (11,4 ), cuộn dây KM2 (11,4 ) có điện, tiếp điểm thường đóng KM2(30,10 ) mở ra khóa chéo không cho dòng điện chạy qua KM3(10,4 ) lúc này đồng thời 2 tiếp điểm chính KM2(VW,V3 ), (U31,U3 ) đóng lại động cơ trục chính quay thuận, ngắt kết nối điều khiển cấp nguồn KA4(W,38 ), cuộn dây KM2(10,4 ) mất điện, tiếp điểm thường đóng KM2(30,10 ) đóng lại đồng thời 2 tiếp điểm chính KM2(VW,V3 ), (U31,U3 ) hở ra động cơ ngừng Cấp nguồn cho rơle trung gian KA5 (W,39) tiếp điểm thường hở của KA5 (3,30) đóng lại dòng điện chạy qua tiếp điểm đóng của KM2 (30,10), cuộn dây KM3(10,4 ) có điện, tiếp điểm thường đóng KM3(31,11 ) mở ra khóa chéo không cho dòng điện chạy qua KM2(11,4 ) đồng thời 2 tiếp điểm chính KM3(VW,W3 ),(U31,U3 ) động cơ trục chính quay ngược Ngắt kết nối điều khiển cấp nguồn KA5(W,39 ) ,cuộn dây KM3(10,4 ) mất điện, tiếp điểm thường đóng KM3(31,11 ) đóng lại đồng thời 2 tiếp điểm chính KM3(VW,W3 ), (U31,U3 ) hở ra động cơ ngừng

 Đóng CB QS7(3,U4A) ở vị trí 7 quạt gió chạy

II. Sơ lược về CNC, động cơ bước và các IC mạch điều khiển

1. Giới thiệu chung về máy CNC

CNC (computer numerical control) là một hệ thống điều khiển NC có thể lập trình và ghi nhớ nhờ vào một máy tính

Các máy CNC có thể phân chia theo loại và theo hệ thống điều khiển:

• Theo loại máy: được chia theo tên của các máy công cụ truyền thống như máy khoan CNC, máy mài CNC, máy tiện CNC,

• Theo hệ thống điều khiển: gồm 3 loại:

 Các máy điều khiển tới điểm

 Các máy điều khiển đường hay đoạn thẳng

 Các máy điều khiển theo biên dạng

• Ưu điểm cơ bản của máy CNC

 Độ chính xác làm việc cao

 Không phụ thuộc vào tay nghề thợ

 Tốc độ cắt cao

 Có thể gia công hàng loạt

• Nhược điểm cơ bản của máy CNC

 Giá thàng chế tạo máy cao

 Giá thành bảo dưỡng, sửa chữa máy cũng cao

 Vận hành và thay đổi người đứng máy khó khăn hơn

 Stator: gồm 2 bộ phận chính là lõi thép( mạch từ) và dây quấn

 Rotor: là châm vĩnh cửu có cấu tạo thường không có răng cực từ, được từ hoá vĩnh cửu vuông góc với trục (ngang trục) và được lồng vào phía trong của Stator

• Hoạt động:

 Động cơ bước quay theo từng bước nên có độ chính xác rất cao

về mặt điều khiển học

 Tổng số góc quay của roto tương ứng với tần số chuyển mạch, cũng như chiều quay và tốc độ quay của roto phụ thuộc vào thứ

tự chuyển đổi và tần số chuyển đổi

 Nếu xét trên phương diện dòng điện, khi một xung điện áp đặt vào cuộn dây Stator (phần ứng) của động cơ bước, thì Rotor (phần cảm) của động cơ sẽ quay đi một góc nhất định, góc ấy là một bước quay của động cơ Ở đây ta có thể định nghĩa về góc bước (Step Angle) là độ quay nhỏ nhất của một bước do nhà sản xuất quy định

3. Ic 4516

Kich chân 10 = 0

Chân 6 Chân 11 Chân 14 Chân2

Kich chân 10 = 1

Chân 6 Chân 11 Chân 14 Chân2

1 0 0 0

4. Ic 4028

 là loại hệ đếm BCD, thập phân và giải mã các cổng logic gồm 4 ngõ vào A,B,C,D tương ứng với các chân (10, 13, 12, 11)và 10 ngõ ra từ Q0 đến Q9 Tương ứng với các chân (3, 14, 2, 15, 1, 6, 7, 4, 9, 5) Và hai chân cấp nguồn

16 (nguồn dương) chân 8 ( nối đất)

 Tuỳ vào yêu cầu sử dụng ta có thể cấp điện áp từ 3v đến 15v trong mạch thì

Ic 4028 làm nhiệm vụ nhận tín hiệu từ ngõ ra của Ic 4516 để đưa vào cổng logic so sánh và đưa ra tín hiệu kích cho MOSFET dẫn làm cho động cơ quay theo chiều kích âm dương

Sơ đồ mạch driver động cơ bước

5. IR2184

Sơ đồ chân của IC IR2184

Sơ đồ khối cấu tạo bên trong của IC IR2184

Bảng giá trị về IC IR2184.

Dùng nguồn 12V cấp vào chân Vcc và nguồn 5V cấp cho chân IN

Sơ đồ mạch khảo sát IC IR2184

Khảo sát mức logic ở các chân IN, SD , HO và LO ta được kết quảBảng kết quả khảo sát mức logic

Qua kết quả khảo sát quan hệ giữa ngõ vào và ngõ ra của IC IR2184 ta rút

ra được kết luận để điều khiển motor DC như sau:

 Chỉ cần cố định chân SD =1 và điều khiển chân IN=0 hay IN=1 thì ta có thể điều

khiển đảo chiều động cơ DC

 Có thể dùng mạch tạo xung điều khiển ngõ vào của IC IR2184

Ngõ ra HO và LO của IC IR2184 ta đưa qua cầu H để điều khiển motor

Cầu H

6. PIC 18F4550

Sơ đồ nguyên lý mạch giao tiếp máy tính qua PIC 15F4550

Mạch in của sơ đồ nguyên lý dung PIC 18F4550

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………