Đồ án điều khiển logic và trang bị điện đề tài máy khoan trường HaUI

đồ án điều khiển logic và trang bị điện. Thiết kế hệ thống máy khoan tự động theo sơ đồ mô tả như hình vẽ. Sử dụng biến tần Hitachi và lập trình logo 24.đồ án điều khiển logic và trang bị điện. Thiết kế hệ thống máy khoan tự động theo sơ đồ mô tả như hình vẽ. Sử dụng biến tần Hitachi và lập trình logo 24

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Lớp : TĐH1 Khoá : 8 Khoa : Điện

Giáo viên hướng dẫn : QUÁCH ĐỨC CƯỜNG

NỘI DUNG Thiết kế mạch điều khiển, mạch lực cho hệ thống khoan tự động có yêu cầu công nghệ được mô

tả như hình vẽ

A,B,C là các công tắc hành trình dạng xung

Mạch điều khiển sử dụng bộ điều khiển có lập trình Logo

Mạch lực sử dụng bộ biến tần Hitachi và động cơ không đồng bộ ba pha có Pđm = 3,7kW; Uđm=380V; nđm = 940v/p; Cosφ = 0,78; ηđm = 0,82

PHẦN THUYẾT MINH

1 Khái quát chung về công nghệ

2 Thiết kế mạch điều khiển, mạch lực

3 Tính chọn các thiết bị liên quan

4 Thiết kế bản vẽ đấu nối, tính toán, cài đặt tham số cần thiết cho bộ biến tần và lập trình cho Logo

Ngày giao đề : 22/08/2016 Ngày hoàn thành : 30/11/2016

C

m

A

B X,V1 L,V1

X,V2

MỤC LỤC

Lời nói đầu 4

Chương 1: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ 5

1.1 Đặc điểm công nghệ nhóm máy khoan 5

1.2 Đặc điểm truyền động nhóm máy khoan 5

Chương 2: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN MẠCH LỰC 6

2.1 Thiết kế mạch điều khiển 6

2.1.1 Xây dựng hàm điều khiển 6

2.1.2 Xây dựng các mạch điều khiển 8

2.1.3 Nguyên lý hoạt động 10

2.2 Thiết kế mạch lực 11

Chương 3: TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ LIÊN QUAN 12

3.1 Hệ thống các thiết bị sử dụng trong đề tài 12

3.2 Tính toán lựa chọn các thiết bị 12

3.2.1 Bộ điều khiển LOGO! 24RC 12

3.2.2 Biến tần Hitachi L200 13

3.2.3 Aptomat 14

3.2.4 Rơ le nhiệt bảo vệ 15

3.2.5 Nút nhấn 15

3.2.6 Công tắc hành trình dạng xung 16

3.2.7 Động cơ điện 17

Chương 4: THIẾT KẾ BẢN VẼ ĐẤU NỐI, TÍNH TOÁN, CÀI ĐẶT THAM SỐ CẦN THIẾT CHO BỘ BIẾN TẦN VÀ LẬP TRÌNH LOGO 19

4.2 Cài đặt tham số biến tần 20

4.3 Lập trình LOGO 21

4.3.1 Giới thiệu về phần mềm LOGO – V8 21

4.3.2 Bảng địa chỉ vào ra 23

4.3.3 Lập trình chương trình 24

4.3.4 Kết quả mô phỏng 25

Lời nói đầu

Trong sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước, 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 hóa trong các quá trình sản xuất mà trước hết đó là năng xuất sản xuất và chất lượng 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, của trang bị điện đã làm cơ sở

và hỗ trợ cho sự phát triển tương xứng của lĩnh vực tự động hóa

Ở nước ta mặc dù là một nước chỉ mới đang trong quá trình phát triển, nhưng những năm gần đây cùng với những đòi hỏi của sản xuất cũng như 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 hóa các quá trình sản xuất đã có những bước phát triển mới tạo ra sản phẩm có hàm lượng chất xám cao tiến tới hình thành một nền kinh tế tri thức

Ngày nay tự động hóa điều khiển các quá trình sản xuất đã đi sâu vào từng ngóc ngách, vào trong các khâu của quá trình tạo ra sản phẩm Một trong những ứng dụng

đó mà đồ án này đề cập đến là “thiết kế mạch điều khiển, mạch lực cho hệ thống khoan tự động” Tự động hóa điều khiển công nghệ khoan là quá trình tạo ra một lỗ

thủng trên bề mặt vật thể có kích thước chiều sâu định trước Chất lượng mũi khoan và năng suất làm việc phụ thuộc rất nhiều vào công nghệ điều khiển Quá trình làm việc được lập trình theo một trật tự logic, theo trình tự thời gian xác định

Trong quá trình làm đồ án, được sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy QUÁCH ĐỨC CƯỜNG hướng dẫn nhóm em thực hiện đề tài Tuy nhiên do trình độ còn hạn

chế, đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót Chúng em rất mong nhận được sự góp

ý của thầy cô và các bạn để đồ án của nhóm em được hoàn thiện hơn Nhóm 22 xin chân thành cảm ơn

Nhóm sinh viên làm đề tài:

Nhóm 22

Chương 1: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ

1.1 Đặc điểm công nghệ nhóm máy khoan

- Khoan là phương pháp cơ bản để tạo lỗ từ phôi đặc Khoan có khả năng tạo lỗ có đường kính φ = 0,1 ÷ 80 mm, phổ biến nhất là để gia công lỗ có đường kính φ ≤

35 mm

- Khoan thường được thực hiện trên các loại máy như: máy khoan đứng, máy khoan cần, máy khoan bàn, máy khoan tổ hợp,… Ngoài ra còn có thể thực hiện trên các máy khác như: máy tiện, máy phay, máy doa, trên các máy trung tâm gia công

- Dụng cụ cắt khi khoan gọi là mũi khoan Mũi khoan có nhiều loại như: mũi khoan ruột gà và mũi khoan nòng súng

- Khi khoan các lỗ có đường kính lớn, để giảm lực cắt có thể khoan mở rộng nhiều lần bằng mũi khoan ruột gà hoặc dùng kết cấu mũi khoan vành

- Độ chính xác đạt được khi khoan thấp (trừ mũi khoan nòng súng), thường chỉ đạt cấp chính xác 12 – 13, nhám bề mặt cấp 3 – 4 Vì vậy khoan chỉ dùng để gia công các lỗ yêu cầu độ chính xác không cao như lỗ để bắt bulong, lỗ để ta – ro – ren hoặc khoan chỉ là bước chuẩn bị cho các bước gia công tính tiếp theo như khoét, doa, tiện lỗ…

- Với các lỗ đúc dập sẵn, không nên dùng khoan để khoan rộng lỗ mà nên dùng các phương pháp khác như tiện lỗ, khoét… Vì mũi khoan kém cứng vững, khi khoan rộng lỗ mũi khoan dễ bị kẹt, bị gãy

1.2 Đặc điểm truyền động nhóm máy khoan

- Chuyển động chính là chuyển động quay của mũi khoan (trục chính)

- Chuyển động ăn dao có thể là chuyển động ngang, dọc của bàn máy mang chi tiết hay di chuyển dọc của trục chính mang đầu mũi khoan

- Chuyển động phụ là chuyển động của bơm nước làm mát, nâng cần, hạ cần, khóa cần, di động ụ trục chính ở khoan cần, di động hệ thống tay gạt…

- Động cơ truyền động di chuyển đầu mũi khoan lên xuống có yêu cầu đảo chiều quay

Chương 2: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN MẠCH LỰC

2.1 Thiết kế mạch điều khiển

2.1.1 Xây dựng hàm điều khiển

- Khi tiến hành tổng hợp một hệ điều khiển theo quy trình công nghệ đã cho sẵn (có thể bằng lời nói, chữ viết, đồ thì công nghệ…) người ta biểu điễn sự hoạt động của công nghệ theo đúng tuần tự thời gian tác động của các biến vào và ảnh hưởng của nó tới các biến ra từ đó đưa ra một quy luật điều khiển cho hệ thống

- Để tổng hợp mạch điều khiển cho hệ thống ta có các phương pháp sau:

+ Tổng hợp mạch điều khiển bằng phương pháp ma trận trạng thái

+ Tổng hợp mạch điều khiển bằng phương pháp hàm tác động

+ Tổng hợp mạch điều khiển bằng phương pháp phân tầng

+ Xây dựng hàm điều khiển theo phương pháp Grafcet

Hình 1: Lưu đồ công nghệ khoan

+ Khoan được điều chỉnh lên xuống bằng động cơ không đồng bộ ba pha rô to lồng sóc

+ Nhấn nút khởi động “m”

+ Ban đầu mũi khoan gặp công tắc hành trình “A”

+ Mũi khoan chạy, động cơ quay theo chiều thuận đưa mũi khoan đưa xuống với tốc độ “V1”

+ Sau khi mũi khoan tới vị trí công tắc hành trình B Mũi khoan vẫn tiếp tục khoan, động cơ tiếp tục quay theo chiều thuận đưa mũi khoan đi xuống nhưng với vận tốc “V2”

+ Sai khi chạm vào công tắc hành trình C Mũi khoan vẫn quay, động cơ di chuyển mũi khoan đảo chiều đưa mũi khoan đi lên với tốc độ “V1”

+ Khi tới vị trí công tắc hành trình A Quá trình khoan lại lặp lại

+ Trong quá trình làm việc, vì một lý do nào đó mà động cơ dừng, sau khi khắc phục sự cố, ta cần tác động vào cảm biến phía trước giai đoạn đông cơ đang làm việc để động cơ tiếp tục hoạt động theo chu trình định trước

+ Khi hệ thống đang vận hành xẩy ra sự cố mà ta muốn dừng Vì thế để đảm bảo an toàn ta thêm nút dừng khẩn D vào hệ thống

Hình 3: Sơ đồ Grafcet

2.1.2 Xây dựng các mạch điều khiển

- Sơ đồ khối mạch điều khiển:

Hình 4: Sơ đồ khối

- Sơ đồ mạch điều khiển:

Hình 5: Mạch điều khiển

- Mạch tín hiệu đầu vào:

Hình 6: Mạch tín hiệu đầu vào

- Công tắc hành trình A thay đổi trạng thái đóng tiếp điểm CH – A (5 – 6) cấp điện cho cuộn hút R1, cuộn R1 có điện đóng tiếp điểm R1 (5 – 8) để duy trì Cuộn R1

có điện theo đường 5 – 8 – 7 – 20 Đóng tiếp điểm CH – A (5 – 12) cấp điện cho cuộn R3 Cuộn R3 có điện đóng tiếp điểm R3 (5 – 15) để duy trì Cuộn R3 có điện theo đường 5 – 15 – 13 – 20 Tại thời điểm này cuộn R1, R3 đồng thời có điện Động cơ quay thuận với tốc độ V1

- Công tắc hành trình B thay đổi trạng thái đóng tiếp điểm CH – B (5 – 16) cấp điện cho cuộn R4 Cuộn R4 có điện đóng tiếp điểm R4 (5 – 19) để duy trì Cuộn R4 có điện theo đường 5 – 19 – 17 – 18 – 20 Cuộn R4 có điện mở tiếp điểm R4 (12 – 13) ngắt điện cuộn R3 Tại thời điểm này cuộn R1, R4 đồng thời có điện Động

cơ quay thuận với tốc độ V2

- Công tắc hành trình C thay đổi trạng thái đóng tiếp điểm CH – C (5 – 9) cấp điện

điện theo đường 5 – 10 – 11 – 20 Cuộn R2 có điện mở tiếp điểm R2 (6 – 7) ngắt điện cuộn R1 Cuộn R2 có điện mở tiếp điểm R2 (17 – 18) ngắt điện cuộn R4 Cuộn R4 mất điện tiếp điểm R4 (12 – 13) đóng lại cấp điện cho cuộn R3 Cuộn R3 có điện đóng tiếp điểm R3 (5 – 15) để duy trì Cuộn R3 có điện theo đường 5 – 15 – 14 – 12 – 13 – 20 Tại thời điểm này cuộn R2, R3 đồng thời có điện Động

cơ quay ngược với tốc độ V1

- Công tắc hành trình A thay đổi trạng thái lần thứ 2, mở tiếp điểm CH – A (10 - 11) ngắt duy trì cuộn R2 Đồng thời cấp điện lại cho cuộn R1 Tiếp tục quá trình làm việc mới

- Muốn dừng hệ thống tại bất kỳ thời điểm nào ta tác động vào nút nhấn STOP tiếp điểm STOP (2 – 3) mở ra ngắt điện cuộn RG Cuộn RG mất điện mở tiếp điểm

RG (1 – 4) kết thúc duy trì Mở tiếp điểm RG (1 – 5) ngắt điện toàn bộ mạch điều khiển phía dưới

2.2 Thiết kế mạch lực

Hình 8: Mạch lực

Chương 3: TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ LIÊN QUAN

3.1 Hệ thống các thiết bị sử dụng trong đề tài

3.2 Tính toán lựa chọn các thiết bị

3.2.1 Bộ điều khiển LOGO! 24RC

Hình 9: LOGO! 24RC

Bảng thông số kỹ thuật LOGO! 24RC

Nguồn cấp

Tổn hao năng lượng 0.4 1.8 W (VDC)

Mức 0

Mức 1

< 1 mA

>2.5 mA Chiều dài đường dây (không bị cản trở) 100m

Hình 10: Biến tần Hitachi L200 - 040HFEF

vào thông số của nhà sản xuất đưa ra Ta lựa chọn biến tần Hatachi series L200, mã phiên bản L200 - 040HFEF

- Thông số biến tần L200 - 040HFEF:

+ Công suất: 4 Kw (5 hp)

+ Nguồn cung cấp: 3 pha 400V

+ Tần số ngõ ra: 0.5 - 400Hz

+ Tín hiệu Analog ngõ vào: 0 – 10 VDC, 4 - 20 mA

+ Khả năng quá tải: 150% trong 60s

+ Mô men khởi động lớn: đạt tới 200% ngay tại 1Hz

- Giá: 488.000 VNĐ

3.2.4 Rơ le nhiệt bảo vệ

khá nhỏ Thường chọn nút nhấn có Iđm = Ilv

Hình 13: Nút nhấn.

3.2.6 Công tắc hành trình dạng xung

dùng trong nhiều điều kirjn môi trường khác nhau

cần xoay, cần lắc…

+ Đáng tín cậy, chịu được va chạm và dễ sử dụng

+ Không bị ảnh hưởng bởi nhiễu

+ Hoạt động đơn giản

+ Cần Ngắn có bánh xe

+ Góc mở: 900

+ Chịu dầu nước Thân lớn

+ Cấp bảo vệ: IP67

+ Tuổi thọ: Cơ: 15 000 000 lần Min.; Điện: 750 000 lần Min

+ Tốc độ tác động: 1mm/s đến 1m/s (đối với WLCA12)

+ Tần số tác động: Cơ: 120 lần/phút Min.; Điện 30 lần/phút Min

+ Cách điện: 100MΩ Min (ở 500VDC)

+ Nhiệt độ làm việc: -10oC đến 80oC

+ Tiêu chuẩn EC/IEC, UL/CSA

Hình 15: Động cơ Y3 132M1 – 6

- Giá: 2.500.000 VNĐ

Chương 4: THIẾT KẾ BẢN VẼ ĐẤU NỐI, TÍNH TOÁN, CÀI ĐẶT THAM SỐ

CẦN THIẾT CHO BỘ BIẾN TẦN VÀ LẬP TRÌNH LOGO

4.1 Thiết kế bản vẽ đấu nối

4.2 Cài đặt tham số biến tần

- Ấn nút FUNC: Màn hình hiện A -

- Ấn mũi tên đi lên (1): Màn hình hiện B -

- Ấn FUNC 3 lần liên tiếp màn hình hiện về C -

- Ấn mũi tên đi xuống cho đến khi màn hình hiện A -

- Ấn FUNC màn hình hiện A001

Hình 19: Giao diện LAD

4.3.2 Bảng địa chỉ vào ra

5

4.3.4 Kết quả mô phỏng

- Nhấn vào biểu tượng simulation trên giao diện được đánh dấu màu xanh

- Màn hình chuyển sang chế độ chạy mô phỏng

- Sử dụng thanh điều khiển phía dưới tương ứng với các tín hiệu vào ra:

+ Q1: Điều khiển động cơ chạy thuận

+ Q2: Điều khiển động cơ chạy nghịch

+ Q3: Điều khiển chạy ở tốc độ V1

+ Q4: Điều khiển chạy ở tốc độ V2

- Nhấn I1 đèn M1 sáng báo hệ thống sẵn sàng làm việc

- Nhấn I3: Trạng thái công tắc hành trình A thay đổi

+ Đèn Q1 sáng: Động cơ làm việc ở trạng thái quay thuận

+ Đèn Q3 sáng: Động cơ quay ở tốc độ V1

- Nhấn I4: Trạng thái công tắc hành trình B thay đổi

+ Đèn Q1 sáng: Động cơ làm việc ở trạng thái quay thuận

+ Đèn Q4 sáng: Động cơ quay ở tốc độ V2

- Nhấn I5: Trạng thái công tắc hành trình C thay đổi

+ Đèn Q2 sáng: Động cơ làm việc ở trạng thái quay nghịch

+ Đèn Q3 sáng: Động cơ quay ở tốc độ V1

- Nhấn I3: Trạng thái công tắc hành trình A thay đổi

- Tiếp tục làm việc ở chu kỳ tiếp theo

- Nhấn I2: STOP

- Các đèn Q1, Q2, Q3, Q4 đều tắt Hệ thống ngừng làm việc