do an logic khoan nhieu lo

Đồ án môn ĐKLG hệ thống khoan nhiều lỗ

A- MỞ ĐẦU

Là sinh viên năm thứ 4 chúng em đã có cơ hội được học và hiểu hơn các vấn đề chuyên ngành gắn với thực tiễn,ngoài việc học lý thuyết các đồ án môn học là một điều quan trọng giúp cho chúng em có thể hiểu hơn về lý thuyết môn học cũng như là hiểu được các ứng dụng trong thực tế.Học kỳ này chúng em được làm đồ án môn học Điều Khiển Logic,dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy Dương Minh Đức chúng em đã có thể hoàn thành tốt Đồ án chúng em gồm các phần:

Chương 1: Phân tích và giới thiệu công nghệ

Chương 2: Thiết kế sơ đồ nguyên lý

Chương 3 : Lựa Chọn Thiết Bị

Chương 4: Sơ đồ thiết kế và sơ đồ lắp ráp

Đồ án chúng em còn nhiều sai xót mong các thầy có thể giúp em hoàn thiện hơn nữa!

Em xin chân thành cảm ơn!

Chương 1: Phân tích và giới thiệu công nghệ

1.1 Giới thiệu công nghệ khoan

Từ lâu để đáp nhu cầu ngày càng lớn sản phẩm từ khoan ,máy khoan được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy cơ khí.Bên cạnh các máy móc cơ khí khác như các máy tiện máy doa,máy bào giường,bào xọc,…dần dần được tự động hoá theo một dây chuyền ngày càng hiện đại.Các máy khoan cũng được tự động hóa theo dây chuyền nhằm nâng cao năng suất và giảm sự nặng nhọc cho người công nhân

Hình 1.1 Sơ đồ khoan tự động

Trong môi trường làm việc cơ khí nặng nhọc,công nghệ khoan đòi hỏi các yêu cầu kỹ thuật:

-Khoan làm việc ổn định, chắc chắn,tin cậy

-Tần số làm việc lớn,năng suất cao

-Khả năng tự động hóa tối đa,làm việc theo một chu trình logic khép kín

-Hệ thống phải dễ lắp đặt,dễ kiểm tra dám sát,cũng như dễ bảo dưỡng,sửa chửa khi có sự

cố

-Hệ thống vận hành phải đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế,đáp ứng sự cạnh tranh về mặt giá cả

1.2 Nguyên lý hoạt động của sơ đồ:

Hình 1.2 Sơ đồ công nghệ khoan tự động

Khi cảm biến P có tín hiệu,nghĩa là thanh gỗ đã ở vị trí xác định

-Đầu tiên pitton D đẩy về phía trước,thực hiện nguyên công D+ và kẹp chặt thanh gỗ -Khi pitton D chạm cảm biến d1,piton E thực hiện nguyên công E+ đẩy về phía trước -Khi piton E chạm cảm biến e1,piton B thực hiện nguyên công B+ đẩy về phía trước -Khi pitton B chạm cảm biến b1,pitton A thực hiện nguyên công A+,đồng thời mũi khoan cũng được khoan xuống

-Khi pitton A chạm cảm biến a1,pitton A thực hiện nguyên công A-,đồng thời mũi khoan được kéo lên

-Khi pitton A chạm cảm biến a0,pitton B thực hiện nguyên công B-,kéo pitton B về

- Khi pitton B chạm cảm biến b0,pitton D thực hiện nguyên công D-,kéo pitton D về -Khi pitton D chạm cảm biến d0,pitton E thực hiện nguyên công E-,kéo pitton E về Chu trình cứ lặp lại như thế cho đến khi ấn nút dừng khẩn cấp,dừng chu trình

Chương 2: Thiết kế sơ đồ nguyên lí

2.1 Yêu cầu thiết kế:

Trong dây chuyền sản xuất công nghiệp,các thiết bị máy móc thường hoạt động theo một logic chặt chẽ nhằm đảm bảo chất lượng sản phẩm,an toàn cho người và thiết bị.Cấu trúc làm việc trình tự của dây chuyền đã đưa 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 logic trình tự bởi các tập hợp con của máy móc và các thuật toán

Khi thiết kế hệ thống phải tính toán đến các phương thức làm việc khác nhau để đảm bảo an toàn và xử lý kịp thời các hư hỏng trong hệ thống.Phải luôn có phương án can thiệp trực tiếp của người vận hành đến việc dừng máy khẩn cấp …Sau đây ta sẽ trình bày phương pháp ma trân trạng thái để thiết kế sơ đồ nguyên lý cho công nghệ trên

2.2 Thiết kế sơ đồ nguyên lý bằng phương pháp ma trận trạng thái

2.2.1 Giới thiệu phương pháp ma trận trạng thái

Khi gặp những đối tượng công nghệ mới,người đặt hàng thường chỉ nêu những yêu cầu của đối tường cần thỏa mãn.Những yêu cầu đó thể hiện các trạng thái của hệ thống cần có theo công nghệ.Vì vậy một cách tốt nhất và ít sai sót nhất là ghi chép lại tất cả các yêu cầu đặt hàng đó thành một bảng kèm theo sự sắp xếp hợp lí,khoa học.Bảng thống kê đó gọi là bảng trạng thái,nó thể hiện mối quan hệ giữa các tín hiệu vào ở các trạng thái bất kì nào của hệ.Trong bảng bao gồm các cột:

Trạng thái của hệ biểu thị các mệnh đề nói rõ về công nghệ hoặc những nguyên công

mà máy cần thỏa mãn.Số hàng của bảng chỉ rõ trạng thái của hệ

Cột các tín hiệu vào bao gồm những cột chứa các tổ hợp logic các tín hiệu đưa vào hệ điều khiển.Những tín hiệu này bao gồm những tín hiệu phát lệnh điều khiển của mạch vận hành,của thiết bị chương trình hoặc những tín hiệu phát ra

2.2.2 Lập graph chuyển trạng thái:

Gọi a là tín hiệu điều khiển nguyên công A+,A-

a=0 kể từ khi a0 tác động đến khi a1 tác động

a=1 kể từ khi a1 tác động đến khi a0 tác động

Gọi b là tín hiệu điều khiển nguyên công B+,B-

b=0 kể từ khi b0 tác động đến khi b1 tác động

b=1 kể từ khi b1 tác động đến khi b0 tác động

Gọi e là tín hiệu điều khiển nguyên công E+,E-

e=0 kể từ khi e0 tác động đến khi e1 tác động

e=1 kể từ khi e1 tác động đến khi e0 tác động

Gọi d là tín hiệu điều khiển nguyên công D+,D-

d=0 kể từ khi d0 tác động đến khi d1 tác động

d=1 kể từ khi d1 tác động đến khi d0 tác động

Với qui ước như vậy,bài toán ở đây có bốn biến điều khiển a,b,d,e và 8 biến ra là các

nguyên công A+,A-,B+,B-,D+,D-,E+,E-

- B + B

- D + D

- E + E

1 001

1 001

0 011

0 011

1 010

1 010

0 110

0 110

1 111

1 111

0 101

0 101

1 100

1 100

Ta thấy đầu ra của các trạng thái là khác nhau, vì thế dựa vào bảng ma trận chuyển vị MII ta

chọn một biến trung gian X=1 với các trạng thái (5)+(6)+(7).Và X=0 với các trạng thái

(1)+(2)+(3)+(4)+(8)

2.2.5.Lập ma trận cho biến trung gian và các biến đầu ra:

Bảng trạng thái của biến đầu ra X

Bảng trạng thái của biến đầu ra B+

Bảng trạng thái của biến đầu ra E+

2.3 Thuyết Minh sơ đồ

-Khi cảm biến p nhận tín hiệu tức là thanh gỗ đã được đặt vào đúng vị trí,thì bắt đầu chu trình làm việc:

-Ban đầu khi cảm biến po nhận tín hiệu tức là thanh gỗ đã được đặt vào vị trí thì cuộn dây

p(3-2) có điện tiếp điểm p(1-3) và p(1-5) được đóng lại,khi đó cuộn N (17-2 ) có điện làm

cho van 3/2 ở mạch lực đóng lại

-Hoạt động: nhấn start (5-7) cuộn dây ST(9-2) có điện các tiếp thường đóng ST mở ra và các

tiếp điểm thường mở ST đóng lại,cuộn N(17-2 ) mất điện khí được cấp vào phân phối đến các van 7/5/2 đồng thời D+(77-6) có điện làm cho tiếp điểm D+(119-102) đóng lại pittong D thực hiện chu trình D+, khi cảm biến d1 tác động thì cuộn d(43-2) có điện làm cho tiếp điểm d(13-75) mở ra và cuộn D+(77-6) mất điện kết thúc quá trình D+ và tiếp điểm d(13-83) đóng lại

cuộn E+(85-10) có điện và tiếp điểm E+(109-102) đóng lại pittong E thực hiện chu trình E+

cho đến khi cảm biến e1 tác động thì cuộn dây e(47-2) và e’(47-2) có điện làm cho tiếp điểm e(83-85) mở ra cuộn E+(85-10) mất điện kết thúc quá trình E+,đồng thời tiếp điểm e(65-67)

đóng lại cuộn B+(67-4) có điện làm cho tiếp điểm B+(107-102) có điện pittoong B thực hiện

chu trình B+,khi cảm biến b1 tác động thì cuộn b(39-2) có điện làm tiếp điểm b(61-63) và

b’(61-63) mở ra ,cuộn B+(67-4) mất điện,pittong B kết thúc chu trình B+,đồng thời A+(55-4)

có điện làm cho tiếp điểm A+ ở mạch lực đóng lại pittong A thực hiện chu trình A+ và động

cơ quay thuận, khi cảm biến a1 tác động cuộn a(35-2) có điện làm cho tiếp điểm a(13-51)

đóng lại và cuộn X(51-2) có điện làm cho tiếp điểm X(53-55) mở ra kết thúc quá trình A+, khi đó A-(59-2) có điện làm cho các tiếp điểm A-ở mạch lực đóng lại và thực hiện chu trình A- và động cơ quay ngược ,cho đến khi a0 tác động khi đó cuộn a(35-2) mất điện làm cho tiếp điểm a(13-57) mở ra và cuộn A-(59-2) mất điện kết thúc quá trình A-, đồng thời a(13-69) đóng lại làm cho B- có điện pittong B thực hiện chu trình B- cho đến khi b0 tác động cuộn b(39-2) và b’(39-2) mở ra làm tiếp điểm b(79-81) đóng lại D- (81-2) có điện và pittong D thực hiện chu tình D-,cho đến khi bo tác động cuộn d(43-2) và d’(43-2) mất điện làm tiếp điểm d(13-87) đóng lại pitong E thực hiện chu trình E – cho đến khi e0 tác động các chu trình sau lặp lại như cũ

-Stop: nhấn Stop(7-9) khi đó ST mất điện tiếp điểm ST(11-7) mở ra và ST(5-15) đóng lại cuộn N(17-2) có điện làm cho tiếp điểm N ở mạch lực đóng lại van 3/2 khóa lại và các pittong dừng lại

-Reset: nhấn reset(15-13) khi đó cuộn RS1(19-2) RS2(19-2),RS3(19-2) có điện làm tiếp điểm RS1(15-13) đóng lại và tiếp tiểm RS2 đóng lại ,tiếp điểm thường đóng RS3 mở ra các pittong chỉ thực hiện chu trình E-,B-,D-,A-.về trạng thái ban đầu

-Dừng chu trình.nhấn DCT(13-31) cuộn CT1(31-2) có điện làm tiếp điểm CT1(13-21) đóng lại khi các cảm biến a0,b0,d0,e0 cùng tác động thì CT2(29-2) có điện làm tiếp điểm CT2(5-11) mở ra và cuộn N có điện van 3/2 khóa lại các pittong trở về trạng thái ban đầu

Chương 3 : Lựa Chọn Thiết Bị

Việc lựa chọn thiết bị cho hệ thống phụ thuộc vào yêu cầu của công nghệ, yêu cầu

về giá thành, yêu cầu về thiết bị … Ở đây, đề bài không yêu cầu rõ về chỉ số của các thiết

bị, vì vậy, tất cả các thông số của hệ thống em xin phép được giả sử các thông số cho hệ thống, đồng thời lựa chọn các thiết bị theo một khung yêu cầu chung nhất và cần thiết nhất

3.1 Chọn thiết bị chấp hành

Ta sử dụng 4 pittong tác động hai chiều DNU-100-500PPV-A

Hình 3.7 Pittong DNU-100-500PPV-A Bảng 3.7 Bảng thông số kỹ thuật của Pittong DNU-100-500PPV-A

Lực tác dụng khi áp suất 6bar chạy thuận 4496N

Lực tác dụng khi áp suất 6bar chạy ngược 4221N

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

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

3.2 Chọn van phôi

Ta chọn van phân phối loại CPE14-MIBH-5J-1/8 (có hình vẽ ở dưới) của hãng Festo (Đức) Đây là loại van 5/2 điều khiển bằng các cuộn hút các đầu nối (2) và (4) là các đầu ra của khí nén ,còn các đầu nối (3) và (5) là các đầu xả khí Ngoài ra, van còn có nút ấn phục hồi bằng tay giúp cho người vận hành có thể dễ dàng xác định lại vị trí ban đầu của pit tông B và

D khi dừng máy

Các thông số và hình vẽ của thiết bị cho trong bảng dưới đây

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

Van phân phối cho Pittong tự phục hồi:valve 3/2 Ta chọn van MOEBH-3/2-1/8-P-B

do hãng Festo chế tạo Hình vẽ và các thông số của van như sau:

Các thông số của van phân phối cho trong bảng dưới đây

Dải nhiệt độ xung quanh cho Phép -5 – 500C

Điện trở cách li 100M min (tại 500VDC)

Tuổi thọ

Cơ khí : 200000 lượt Điện : 100000 lượt

3.5 Lựa chọn cầu dao:

Vì chỉ dùng đóng cắt mạch điều khiển nên ở đây ta sử dụng cầu dao đế sứ cực đúc CD 15A-2P do công ty VinaKip Viêt Nam sản xuất Dòng điện đóng cắt lớn nhất

là 15A Và cắt điện cả 2 cực điện

Các thông số kỹ thuật:

- Điện áp tác động 24VDC

- Có LED hiện thị và Điot bảo vệ

- Kiểu tiếp điểm DT, số cặp tùy thuộc và yêu cầu có từ 1-4 cặp tiếp điểm Các thông số kỹ thuật của tiếp điểm cho ở bảng sau:

1100VA 170W

1100VA 240W

830VA 120W Tải nhỏ nhất cho

phép

100mA, 5VDC

- Các thông số kỹ thuật của cuộn dây được cho ở bảng sau:

Kiểu tiếp điểm Dòng điện lúc hoạt động

(mA)

Điện trở cuộn dây (Ω)

SPDT-DPDT 36.90 650

Tấn số đóng cắt 1800 lần/giờ

+ Rơle 1 cặp tiếp điểm (SPDT)

Với socket đi kèm là PTF 08A

+ Rơle 2 tiếp điểm (DPDT)

Với socket : PTF08A như trên

Với socket là : PTF11A

+ Rơle 4 tiếp điểm (4PDT)

3.8 Động cơ một chiều

-Chọn Động cơ điện 1 chiều 24VDC

Chương 4: Sơ đồ thiết kế và sơ đồ lắp ráp Thiết kế lắp ráp là công việc cuối cùng khi thiết kế hệ thống điều khiển tự động truyền

động điện – khí nén Khi thiết kế lắp ráp cần phải đảm bảo nâng cao các yêu cầu về chỉ tiêu chất lượng và phải chấp hành đầy đủ các tiêu chuẩn, các quy phạm kỹ thuật hiện hành của Nhà nước về lắp đặt thiết bị điện

- Lựa chọn vị trí lắp đặt thiết bị

Các thiết bị động lực để truyền độn g 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:

1 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

2 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

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

-Các yêu cầu kỹ thuật về bố trí dây và bảng nối dây:

Khi bố trí thiết bị cần bố trí thành từng nhóm riêng biệt để tiện việc kiểm tra, sửa chữa Các phần tử trong một nhóm phải bố trí gần nhau nhất sao cho dây nối giữa chúng là ngắn nhất Giữa các nhóm khác nhau phải bố trí sao cho thuận tiện cho việc tiến hành 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 Khi nối phải qua đầu nối trung gian, đầu nối trung gian phải nối ở mép, cầu dao ở phía trên bên tay phải

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

Các phần tử tiếp điểm rơle, van khí nén được vẽ trên sơ đồ lắp ráp thành những hình chữ nhật với 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

-Sơ đồ nguyên lý và lắp ráp

C KẾT LUẬN Qua việc mô phỏng sử dụng phần mềm festo đã cho thấy được sự đúng đắn của công

nghệ.Sơ đồ điều khiển sử dụng nhiều phần tử role và hệ thống tiếp điểm lớn làm cho mạch phức tạp và chiếm nhiều không gian đây là một nhược điểm của công nghệ sử dụng phân tử

có tiếp điển,dó đó hướng phát triển là thay thế các phần tử có tiếp điểm bằng các phần tử không tiếp điểm và sử dụng công nghệ PLC để giảm kích thước ,và giá thành để có thể tối ưu hơn

Đồ án của em chưa được thực hiện trên thực tế nên có thể còn nhiều sai xót mong các thầy có thể chỉ bảo để em hoàn thiện một cách tốt hơn!

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội 19 tháng 12 năm 2011

Lý Bá Biên

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Điều khiển logic và ứng dụng –nxb Khoa học kỹ thuật-PGS,TS Nguyễn Trọng Thuần

2 Tài Liệu Khí nén của Festo

3 Bài giảng của thầy Dương Minh Đức