điều khiển công nghệ khoan

ở nớc ta mặc dầu là một nớc chậm phát triển, nhng những năm gần đây cùng vớinhững đòi hỏi của sản suất cũng nh sự hội nhập vào nền kinh tế thế giới thì việc áp dụng cáctiến bộ khoa học k

Chơng mở đầu 2

chơng I thiết kế sơ đồ nguyên lý 2

I.giới thiệu công nghệ 2

II.yêu cầu công nghệ 3

2.1.Tổng hợp hệ thống 5

2.1.1Các trạng thái: 5

2.1.2Các biến vào ra: 5

Các biến vào 5

Bảng chuyển dịch trạng thái hệ thống: 5

Lập bảng chuyển trạng thái: 6

Bảng quan hệ các biến phụ: 6

Lập ma trận Cacno cho các trạng thái: 7

Tìm hàm cấu trúc của các biến trung gian: 8

Tổng hợp hệ các hàm điều khiển 10

Sơ đồ mạch điều khiển logic 11

Sơ đồ mạch điện điều khiển 12

Sơ đồ mạch điện động lực 13

chơng III Tổng hợp hệ thiết kế sơ đồ logic 17

chơng iV thiết kế sơ đồ lắp ráp 19

4.1.sơ đồ lắp ráp 19

4.2.sơ đồ đi dây 20

Chơng mở đầu

Trong sự nghiệp công nghiệp hoá hiện đại hoá đát nớc, có thể nói một trong nhữngtiêu chí để đánh giá sự phát triển kinh tế của một quốc gia là mức độ tự động hoá trong cácquá trình sản xuất mà trớc hết đó là năng suất sản xuất và chất lợng sản phẩm làm ra Sự pháttriển rất nhanh chóng của máy tính điện tử , công nghệ thông tin và những thành tựu của lýthuyết Đièu khiển tự động đã làm cơ 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 vớinhững đòi hỏi của sản suất cũng nh sự hội nhập vào nền kinh tế thế giới thì việc áp dụng cáctiến bộ khoa học kỹ thuật mà đặc biệt là sự tự động hoá các quá trình đã có bớc phát triển mớitạo ra hàm lợng sản phẩm có 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 ngõnghách, vào trong tất cả các khâu trong quá trình tạo ra sản phẩm Một trong những ứng dụng

đó mà đồ án này thiết kế là điều khiển công nghệ khoan Tự động hoá công nghệ khoan là

quá trình tạo ra một lỗ thủng trên bề mặt vật thể có kích thớc chiều sâu bề mặt định trớc.Trong công việc thiết kế tự động hoá điều khiển đợc thể hiện trong hai quá trình sau :

- Tự động hoá điều khiển công việc đa vật thể vào vị trí định trớc ( xác định vị trí lỗkhoan )

- Tự động hoá đa mũi khoan vào khoan vật thể sau đó quay về vị trí cũ để đảm bảocho quỉtình tiếp theo

Chất lợng mũi khoan và năng suất làm việc phụ thuộc rất nhiều vào công việc điều khiển Quátrình 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

ph-ơng pháp để tổng hợp hàm điều khiển nhng ở đây ta sử dụng phph-ơng pháp “Ma trận trạng

thái”.

Trong quá trình thiết kế, với sự giúp đỡ của các thầy giáo, cô giáo trong bộ môn và của cácbạn, cộng với sự nỗ lực của bản thân, em đã hoàn thành đợc bản đồ án này Tuy nhiên do thờigian tơng đối ngắn và trình độ chuyên môn còn hạn chế nên bản đồ án không tránh khỏi thiếusót, kiến thức cũng nh trình bày chất lợng cha đợc cao Em mong nhận đợc sự góp ý của cácthầy cô giáo và các bạn để bản đồ án này đợc hoàn thiện hơn

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn sự hớng dẫn tận tình của thầy giaó Lu ĐứC

dũng đã giúp em hoàn thành đồ án này

chơng I thiết kế sơ đồ nguyên lý

I giới thiệu công nghệ

- Trong dây chuyền sản xuất cơ khí, máy khoan đợc sử dụng rộng rãi và đóng vai trò hếtsức quan trọng để hoàn thành một công đoạn sản xuất Bên cạnh các máy móc cơ khíkhác nh các máy tiện, máy doa, máy bào giờng, bào xọc, máy mài… Máy khoan cũngdần đợc tự động hoá để đảm bảo sự hoạt động suôn sẻ của một dây chuyền ngày cànghiện đại Các máy khoan đợc tự động hoá theo dây chuyền nhằm nâng cao năng suất vàgiảm sự nặng nhọc cho ngời công nhân

- Công nghệ khoan một lỗ hai giai đoạn cũng đợc sử dụng trong các nhà máy cơ khí, nhàmáy sửa chữa và chế tạo máy Trong môi trờng làm việc nặng nhọc công nghệ yêu cầu:

• Khoan làm việc ổn định chắc chắn

Mũi khoan đi lên với vận tốc V1 gặp “A”, khoan đảo chiều đi xuống với vận tốcV1 bắt đầu giai đoạn hai

Để đảm bảo tính ổn định trong quá trình hoạt động của khoan, ta cần phải tính toán tất cả cácyếu tố, các phơng án làm việc khác nhau Một mặt để đảm bảo an toàn trong quá trình sản

mA

V1

V1

V2

V2

án điều khiển logic tối u để tự động hoá quá trình khoan nhng cũng phải đáp ứng đợc điềukiện ca thiệp kịp thời của ngời vận hành đến thiết bị, ngời vận hành phải có khả năng dừngkhẩn cấp máy khoan khi có sự cố xảy ra.

Trang bị điện:

- Chuyển động tịnh tiến: sử dụng 01 động cơ để thực hiện điều khiển chuyển động lênxuống của mũi khoan

- Chuyển động quay: sử dụng 01 động cơ không đồng bộ Rô to dây quấn để tạo chuyển

động quay của mũi khoan

Trang bị điều khiển:

- Sử dụng các công tắc hành trình đặt tại các vị trí A, B, C, D để cảm nhận chính xác vị trícủa các điềm trên hành trình của máy khoan Sử dụng các tín hiệu Logic cảm nhận vị trí

để điều khiển động cơ thực hiện chuyển động tịnh tiến thực hiện các hành trình điềukhiển ăn dao, điều khiển tỗc độ động cơ tạo chuyển động quay cho phù hợp với yêu cầu

ăn dao : Khi ăn dao, tốc độ quay của mũi khoan là V2; khi không ăn dao, tốc độ của mũikhoan là V1 > V2

chơng II Tổng hợp hệ thiết kế sơ đồ logic

2.1 Tổng hợp hệ thống

Gọi A, B, C, D là các công tắc hành trình cảm nhận vị trí của mũi khoan Nh đã trình bày tại chơng 1, các trạng thái thay đổi chu trình làm việc của khoan, quá trình truyền động lên hay xuống của mũi khoan thay đổi nhờ vào sự cảm nhận vị trí và sự biến đổi trạng thái của các công tắc hành trình này

Đặt trạng thái và các biến vào ra:

2.1.1 Các trạng thái:

[1] Mũi khoan đi xuống với vận tốc V1

[2] Mũi khoan đi xuống với vận tốc V2

[3] Mũi khoan đi lên với vận tốc V1

[4] Mũi khoan đi xuống với vận tốc V1

[5] Mũi khoan đi xuống với vận tốc V2

[6] Mũi khoan đi xuống với vận tốc V1

2.1.2 Các biến vào ra:

Các biến vào

 Biến a đối với công tắc hành trình A;

- a = 1 khi mũi khoan ở A

- a = 0 khi mũi khoan ở ngoài A

 Biến b đối với công tắc hành trình B;

- b = 1 khi mũi khoan ở B

- b = 0 khi mũi khoan ở ngoài B

 Biến c đối với công tắc hành trình C;

- c = 1 khi mũi khoan ở C

- c = 0 khi mũi khoan ở ngoài C

 Biến d đối với công tắc hành trình D;

- d =1 khi mũi khoan ở D

- d = 0 khi mũi khoan ở ngoài D

a Các biến ra:

- X = 1 mũi khoan đi xuống

- X = 0 mũi khoan không đi xuống

- L = 1 Mũi khoan đi lên

- L = 0 Mũi khoan không đi lên

- V1 = 1 mũi khoan quay với vận tốc V1

- V1 = 0 mũi khoan không quay với vận tốc V1

- V2 = 1 mũi khoan quay với vận tốc V2

- V2 = 0 mũi khoan không quay với vận tốc V2

Bảng chuyển dịch trạng thái hệ thống:

V

XLV

abcd

10010000(2)

01100010(3)

01100000(3)

01100100(3)

0110

0000

(3)

10101000(3)

10100000(4)

10100100(4)

10100000(4)

10010010(4)

10010000(4)

0110

0001

(5)

01100001(5)

01100000(6)

01100010(6)

01100000(6)

01100100(6)

10101000(1)LËp b¶ng chuyÓn tr¹ng th¸i:

Ta m· ho¸ c¸c biÕn trung gian nh sau:

B¶ng quan hÖ c¸c biÕn phô:

T×m hµm cÊu tróc cña c¸c biÕn trung gian:

1+ +

Sơ đồ mạch điều khiển logic

Sơ đồ mạch điện điều khiển

Sơ đồ mạch điện động lực

Thuyết minh sơ đồ mạch điều khiển Nhấn nút mở máy, động cơ đợc khởi động với điện trở khởi động tại rô to của động cơtruyền động chính Động cơ truyền động chính là động cơ không đồng bộ rô to dây cuốn.

Mạch điện điều khiển đợc cấp nguồn và bảo vệ 0 nhờ tiếp điểm Dg ( 010 – 014), tiếp

điểm Rth (014 – 1) Sau thời gian trễ đủ lớn do cài đặt tại rơ le thời gian Rth, mạch

điện đợc cấp nguồn và bắt đầu hành trình khoan

Giả sử ban đầu ta đặt mũi khoan ở vị trí A, tức là có giá trị logic a=1

- Khi cấp nguồn điện vào mạch thì do có a=1 nên:

- Khi đi đến vị trí B lần thứ nhất, có giá trị logic b = 1:

o X tiếp tục đợc duy trì theo 1 – 3KH – 7 – 4KH - 8 - x - 6 – X –2

o V1 mất do 2KH (1 – 16 ) mở ra

o V2 có theo 1- 3KH– 23 – 4KH– 24 - v1 - 25 - V2 - 2

Mũi khoan đợc điều khiển đi xuống với vận tốc V2

- Khi ra khỏi vị trí B lần thứ nhất, có giá trị logic b = 0,

o X tiếp tục đợc duy trì theo 1 – 3KH – 7 – 4KH - 8 - x - 6 – X –2

o V2 duy trì theo 1- 3KH– 23 – 4KH– 24 - v1 - 25 - V2 - 2

- Khi đến vị trí C lần thứ nhất, có giá trị logic c = 1:

o X mất do tiếp điểm 3KH (1 – 7) mở ra

o V2 mất do 3KH(1 – 23 ) mở ra

o V1 có theo 1- x – 15 – V1 – 2

o L có theo 1 – 1KH – 11 – x – 12 – L – 2

o Q có theo 1 – q – 3 – 4KH – 4 – Q - 2

Mũi khoan quay với vận tốc V1 và chuyển động đi lên

- Khi ra khỏi vị trí C lần thứ nhất, có giá trị logic c = 0:

- Khi mũi khoan lên đến vị trí A, công tắc hành trình tại A thay đổi trạng thái, a=1:

o V1 tiếp tục đợc duy trì theo 1- x – 15 – V1 – 2 và 1- 2KH- 16 –3KH – 17 – 4KH – 18 – v1 – V1 - 2

o L mất do 1KH (1 – 11) mở ra

o X có theo 1- 1KH – 6 – X – 2

o Q đợc duy trì theo 1 – q – 3 – 4KH – 4 – Q – 2

Mũi khoan quay với vận tốc V1 và tiếp tục chuyển động đi xuống

- Khi ra khỏi A lần thứ hai, có giá trị logic a = 0:

o V1 tiếp tục đợc duy trì theo 1- 2KH- 16 – 3KH – 17 – 4KH – 18– v1 – V1 - 2

o X đợc duy trì theo 1 – 3KH – 7 – 4KH - 8 – x – 6 – X- 2

o Q vẫn đợc duy trì theo 1 – q – 3 – 4KH – 4 – Q – 2

Mũi khoan quay với vận tốc V1 và tiếp tục chuyển động đi xuống

- Khi đi đến vị trí B lần thứ hai, có giá trị logic b = 1:

o X tiếp tục đợc duy trì theo 1 – 3KH – 7 – 4KH - 8 – x – 6 – 2

X-o V1 tiếp tục đợc duy trì theo 1 – 2KH – 19 – x – 20 – q - 15 - V1 2

-o Q vẫn đợc duy trì theo 1 – q – 3 – 4KH – 4 – Q – 2

o Mũi khoan quay với vận tốc V1 và tiếp tục chuyển động đi xuống

- Khi ra khỏi vị trí B lần thứ hai, có giá trị logic b = 0:

o X tiếp tục đợc duy trì theo 1 – 3KH – 7 – 4KH - 8 – x – 6 – 2

X-o V1 đợc duy trì theo 1- 2KH- 16 – 3KH – 17 – 4KH – 18 – v1 –

V1 - 2

o Q đợc duy trì theo 1 – q – 3 – 4KH – 4 – Q – 2

Mũi khoan quay với vận tốc V1 và tiếp tục chuyển động đi xuống

- Khi đến vị trí C lần thứ hai, có giá trị logic c = 1:

o X tiếp tục đợc duy trì theo 1 – 3KH - 9 - x – 10 – q - 6 – X- 2

o V1 mất do 3KH (16 – 17 ) mở ra

o V2 có theo 1- 3KH– 23 – 4KH– 24 - v1 - 25 - V2 - 2

o Q đợc duy trì theo 1 – q – 3 – 4KH – 4 – Q – 2

Mũi khoan quay với vận tốc V2 và tiếp tục chuyển động đi xuống

- Khi ra khỏi vị trí C lần thứ hai, có giá trị logic c = 0:

o X tiếp tục đợc duy trì theo 1 – 3KH – 7 – 4KH - 8 – x – 6 – 2

X-o V2 đợc duy trì: 1- 3KH– 23 – 4KH– 24 - v1 - 25 - V2 - 2

o Q đợc duy trì theo 1 – q – 3 – 4KH – 4 – Q – 2

o Mũi khoan quay với vận tốc V2 và tiếp tục chuyển động đi xuống

Mũi khoan quay với vận tốc V1 và chuyển động đi lên vị trí A.

- Khi ra khỏi vị trí D, có giá trị logic d = 0:

o V1 đợc duy trì theo 1 – x – 15 - V1 – 2

o L đợc duy trì theo 1- 1KH - 11 - x – 12 – L - 2

Mũi khoan quay với vận tốc V1 và chuyển động đi lên vị trí A

- Khi qua các vị trí B và C, mũi khoan vẫn tiếp tục đợc duy trì chuyển động theo ớng đi lên vị trí A với vận tốc V1 Đến điểm A, mũi khoan kết thúc chu kỳ làm việcớth nhất, chuẩn bị cho chu kỳ khoan tự động 2 tốc độ tiếp theo

h-chơng III Tổng hợp hệ thiết kế sơ đồ logic

Chọn 4 cảm biến loại tự phục hồi PMA3

- Tín hiệu mở máy M :Sử dụng nút ấn M

- Tín hiệu dừng D :Sử dụng nút ấn D

Chọn các nút ấn loại tự phục hồi SB220

* Các tín hiệu ra :

- Tín hiệu L : Sử dụng công tắc tơ L chọn loại công tắc tơ 3 pha

- Tín hiệu X : Sử dụng công tắc tơ X chọn loại công tắc tơ 3 pha

- Tín hiệu V1 : Sử dụng công tắc tơ V1 chọn loại công tắc tơ 3 pha

- Tín hiệu V2 : Sử dụng công tắc tơ V2 chọn loại công tắc tơ 3 pha

- Tín hiệu q : Sử dụng công tắc tơ Q chọn loại công tắc tơ 3 pha

Chọn 5 rơle trung gian loại có các thông số kỹ thuật :

- Có 4 cặp tiếp điểm phụ

- Uhut= 220V

- Itđ = 10A

Lắp ráp sử dụng nguồn điều khiển tơng tự của các công tắc hành trình:

chọn rơ le nhiệt bảo vệ quá tải

Chọn 2 rơle nhiệt loại TPH-20 của Liên Xô có thông số kỹ thuật

- Khi Iqt = 1,2 Iđm Rơle tác động sau 20 phút

- Khi quá tải Iqt = 6Iđm Rơle tác động sau 4 đến q15 giây

- Rơle có nút ấn phục hồi, trọng lợng 0,25kg, kích thớc 94x 94x 128mm

chơng iV thiết kế sơ đồ lắp ráp

4.1 sơ đồ lắp ráp

Thiết kế lắp ráp là công việc cuối cùng khi thiết kế hệ thống điều khiển tự độngtruyền động đẹn Khi thiết kế lắp ráp cần phải đảm bảo nâng cao các yêu cầu về chỉtiêu chất lợng và phải chấp hành đầy đủ các tiêu chuẩn , các quy phạm kỹ thuật hiệnhành của Nhà nớc về nắp đặt thiết bị điện

* Lựa chọn vị trí lắp đặt thiết bị Các thiết bị lắp đặt để truyền động có cấu sản suấtcùng với các công cụ tắc hành trình, các nút ấn điều khiển phải đợc bố trí trực tiếptrên cơ cấu sản suất

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 hởng lớn về nhiệt độ cần phải đặt xa các nguồn sinh nhiệt

- Nguyên tắc trọng lợng: Các thiết bị nặng phải đặt ở dới thấp để tăng cờng độ vữngchắc của bảng điện, giảm nhẹ các điều kiện để cố định chúng

- Nguyên tắc nối dây tiện lợi: Đờng nối dây ngắn nhất và ít chống chéo nhau

Dựa vào các nguyên tắc trên, kết hợp với những yêu cầu đặc biệt trong từng trờng hợp

cụ thể, tiến hành bố trí thiết bị trên panel Khi bố trí thiết bị cần bố trí thành tứngnhóm riêng biệt để tạo tạo tiện việc kiểm tra, sửa chữa… Các phần tử trong một nhómphải bố trí gần nhau nhất sao cho dây nối giữa chúng là ngắn nhất Giữa các nhómkhác nhau phải bố trí sao cho thuận tiện cho việc tiến hành lắp đặt, sửa chữa, hiệuchỉnh Các thiết bị dễ bị hỏng, các thiết bị cần điều chỉnh, sửa chữa

Bảng vẽ bố trí phải vẽ theo một tỷ lệ xích tiêu chuẩn trong đó phải ghi rõ các kích

th-ớc hình chiếu của thiết bị , các kích thth-ớc lỗ định vị trên tấm lắp, các kích thth-ớc tơngquan giữa chúng cũng nh kích thớc ngoài tấm lắp

Các phần tử tiếp điểm rơle, công tắc tơ… đợc vẽ trên sơ đồ lắp ráp thành những hìnhchữ nhật với tỷ lệ xich đã chọn trên đó thể hiện các cuộn dây, các tiếp điểm chính, tiếp

điểm phụ kèm theo số các trục nối của chúng trùng với số trên sơ đồ nguyên lý

o – 2

2

C«ng t¾c t¬ X

a1 - b1 - c1 - a2 – rn1

2 – ra

25 – lc2 – rn2

15 – s1

a1 - b1 - c1 -

27 – R4

21 – V2

A4 –B4 – C4 –

9 R¬le trung gian S1

7 –

11 – S3

9 – S2

15 –a1 – 151§Kb1 – 21§K

9 - a2 – 31§Kb2 – 41§k

13 – R2

31 – 9A1§K

a3 – 51§Kb3 – 61§K

16 M¹ch ®iÒu khiÓn

1 – 12§K2A – 11§K2B – 21§K3A – 31§k3b – 41§K4A – 51§K4B – 61§k5A – 71§K5B – 81§K6A – 91§K6B – 101§K7A – 111§K7B – 121§k

8A – 131§K8B – 141§K9A – 151§K9B – 161§K