Đồ án Thiết kế hệ thống điều khiển máy khoan

Khi có tín hiệu khởi động m, cảm biến vị trí a0, b0 ,c0 nhận được tín hiệu mũi khoan bắt đầu đi xuống, chạm cảm biến vị trí a1, cảm biến này có tín hiệu mũi khoan bắt đầu đi lên, khi đi lên mũi khoan chạm cảm biến vị trí a0, cơ cấu mũi khoan bắt đầu đi sang ngang thực hiện quá trình B+, gặp cảm biến vị trí b1, mũi khoan đi xuống, thực hiện quá trình A+, cho đến khi gặp cảm biến vị trí a1, mũi khoan đi lên, thực hiện quá trình A- , cho đến khi gặp cảm biến vị trí a0, cơ cấu mũi khoan đi vào thực hiện quá trình C+, cho đến khi gặp cảm biến vị trí c1, mũi khoan đi xuống, thực hiện quá trình A+, cho đến khi gặp cảm biến vị trí a1, mũi khoan đi lên cho đến khi gặp cảm biến vị trí a0, cơ cấu mũi khoan bắt đầu chuyển dịch sang trái, thực hiện quá trình B- cho đến khi gặp cảm biến vị trí b0, mũi khoan bắt đầu đi xuống thực hiện quá trình A+ cho đến khi gặp cảm biến vị trí a1, mũi khoan đi lên, thực hiện quá trình A- cho đến khi gặp cảm biến vị trí a0, cơ cấu mũi khoan chuyển dịch đi ra, thực hiện quá trình C- cho đến khi gặp cảm biến vị trí c0 là hoàn thành một chu trình. Đến đây các quá trình được thực hiện lặp lại như trên

doc14 trang | Chia sẻ: netpro | Ngày: 06/04/2013 | Lượt xem: 1019 | Lượt tải: 1download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Đồ án Thiết kế hệ thống điều khiển máy khoan, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
®å ¸n m«n häc : ®IÒu khiÓn logic Sinh viªn : T¨ng B¸ M¹nh Líp : Tù ®éng ho¸ 2_K44 NhiÖm vô thiÕt kÕ: ThiÕt kÕ hÖ thèng ®iÒu khiÓn m¸y khoan cã c«ng nghÖ nh­ h×nh vÏ. ThiÕt kÕ b»ng ph­¬ng ph¸p ph©n tÇng, víi m¹ch lùc vµ m¹ch ®iÒu khiÓn dïng thiÕt bÞ ®iÖn - khÝ nÐn. Néi dung: ThiÕt kÕ s¬ ®å nguyªn lý. TÝnh chän thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn. ThiÕt kÕ s¬ ®å l¾p r¸p. ThuyÕt minh vµ b¶n vÏ: 1 quyÓn thuyÕt minh. 2 b¶n vÏ kü thuËt khæ A0 cho s¬ ®å nguyªn lý vµ l¾p r¸p. c¸n bé h­íng dÉn: ThÇy phan cung LêI Më §ÇU HiÖn nay, ®Ó ®¸nh gi¸ tr×nh ®é ph¸t triÓn cña mçi quèc gia,kh«ng thÓ kh«ng ®¸nh gi¸ tr×nh ®é ph¸t triÓn Tù ®éng ho¸ ë quèc gia ®ã. Sù ph¸t triÓn cña mçi c«ng ty còng phô thuéc nhiÒu vµo møc ®é tù ®éng ho¸. Nã gãp phÇn t¨ng n¨ng suÊt lao ®éng,h¹n chÕ tèi ®a nh÷ng thao t¸c mµ ng­êi c«ng nh©n cÇn xö lý. §Æc biÖt trong c¸c ngµnh nh­: c¬ khÝ, dÖt may, giao th«ng….th× tù ®éng ho¸ lµ mét nhiÖm vô thiÕt yÕu. Trong c¸c xÝ nghiÖp c«ng nghiÖp, m¸y khoan ®ãng vai trß kh¸ quan träng. Khoan ®­îc sö dông nhiÒu trong c¸c c«ng nghÖ, tuy phøc t¹p nh­ng cã tÝnh chÊt chu kú, v× vËy cÇn tù ®éng ho¸ qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn cña m¸y. ViÖc thiÕt kÕ ph¶i ®¶m b¶o an toµn,tiÖn lîi,vµ kinh tÕ nhÊt. Trong c¸c ph­¬ng ph¸p thiÕt kÕ, ph­¬ng ph¸p “ph©n tÇng “lµ ph­¬ng ph¸p ®¬n gi¶n, hiÖu qu¶ vµ trùc quan nhÊt. Trong qu¸ tr×nh lµm ®å ¸n, ®­îc sù gióp ®ì nhiÖt t×nh cña thÇy gi¸o h­íng dÉn vµ c¸c b¹n, em ®· hoµn thµnh ®­îc b¶n ®å ¸n nµy.Tuy nhiªn, do thêi gian vµ tr×nh ®é cã h¹n, b¶n ®å ¸n kh«ng thÓ tr¸nh khái nh÷ng thiÕu sãt. Em mong nhËn ®­îc sù gãp ý cña c¸c thÇy c« gi¸o vµ c¸c b¹n. Ch­¬ng 1 M« t¶ hÖ thèng khiÒu khiÓn m¸y khoan 4 lç Nguyªn lÝ ho¹t ®éng: Khi cã tÝn hiÖu khëi ®éng m, c¶m biÕn vÞ trÝ a0, b0 ,c0 nhËn ®­îc tÝn hiÖu mòi khoan b¾t ®Çu ®i xuèng, ch¹m c¶m biÕn vÞ trÝ a1, c¶m biÕn nµy cã tÝn hiÖu mòi khoan b¾t ®Çu ®i lªn, khi ®i lªn mòi khoan ch¹m c¶m biÕn vÞ trÝ a0, c¬ cÊu mòi khoan b¾t ®Çu ®i sang ngang thùc hiÖn qu¸ tr×nh B+, gÆp c¶m biÕn vÞ trÝ b1, mòi khoan ®i xuèng, thùc hiÖn qu¸ tr×nh A+, cho ®Õn khi gÆp c¶m biÕn vÞ trÝ a1, mòi khoan ®i lªn, thùc hiÖn qu¸ tr×nh A- , cho ®Õn khi gÆp c¶m biÕn vÞ trÝ a0, c¬ cÊu mòi khoan ®i vµo thùc hiÖn qu¸ tr×nh C+, cho ®Õn khi gÆp c¶m biÕn vÞ trÝ c1, mòi khoan ®i xuèng, thùc hiÖn qu¸ tr×nh A+, cho ®Õn khi gÆp c¶m biÕn vÞ trÝ a1, mòi khoan ®i lªn cho ®Õn khi gÆp c¶m biÕn vÞ trÝ a0, c¬ cÊu mòi khoan b¾t ®Çu chuyÓn dÞch sang tr¸i, thùc hiÖn qu¸ tr×nh B- cho ®Õn khi gÆp c¶m biÕn vÞ trÝ b0, mòi khoan b¾t ®Çu ®i xuèng thùc hiÖn qu¸ tr×nh A+ cho ®Õn khi gÆp c¶m biÕn vÞ trÝ a1, mòi khoan ®i lªn, thùc hiÖn qu¸ tr×nh A- cho ®Õn khi gÆp c¶m biÕn vÞ trÝ a0, c¬ cÊu mòi khoan chuyÓn dÞch ®i ra, thùc hiÖn qu¸ tr×nh C- cho ®Õn khi gÆp c¶m biÕn vÞ trÝ c0 lµ hoµn thµnh mét chu tr×nh. §Õn ®©y c¸c qu¸ tr×nh ®­îc thùc hiÖn lÆp l¹i nh­ trªn. Ch­¬ng 2. ThiÕt kÕ s¬ ®å nguyªn lý 1.Giíi thiÖu: Khi gÆp nh÷ng ®èi t­îng c«ng nghÖ míi, ng­êi ®Æt hµng th­êng chØ nªu nh÷ng yªu cÇu cña ®èi t­îng cÇn ph¶i tho¶ m·n.Trong s¬ ®å nguyªn lÝ cã thÓ cã nh÷ng tr¹ng th¸i ®Çu vµo gièng nhau vµ ®Çu ra kh¸c nhau, v× vËy cÇn mét ph­¬ng ¸n ®Ó gi¶i quyÕt vÊn ®Ò trªn, ®ã lµ ph­¬ng ph¸p ph©n tÇng. Ph­¬ng ph¸p ph©n tÇng sö dông biÕn trung gian , ®Ó ph©n biÖt c¸c tr¹ng th¸i cã ®Çu vµo gièng nhau, vµ m« t¶ theo chu tr×nh ho¹t ®éng cña c«ng nghÖ. Gäi a0,a1 lÇn l­ît lµ tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh A+,A- Gäi b0,b1 lÇn l­ît lµ tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh B+,B- Gäi c0,c1 lÇn l­ît lµ tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh C+,C- Víi c¸ch qui ­íc nh­ trªn bµi to¸n cã 6 biÕn ®iÒu khiÓn, 6 biÕn ®Çu ra (A+,A-,B+,B-,C+,C-) Ta cã graph chuyÓn tr¹ng th¸i nh­ d­íi ®©y: : C¸c tr¹ng th¸i cã ®Çu vµo gièng nhau: Tr¹ng th¸i 1 vµ 3, tr¹ng th¸i 4 vµ 6, tr¹ng th¸i 7 vµ 9, tr¹ng th¸i 10 vµ 12 . Ta dïng 2 biÕn trung gian x, y ®Ó biÕn nh÷ng tr¹ng th¸i n­íc ®«i thµnh tr¹ng th¸i n­íc ®¬n. Nhê 2 biÕn trung gian x vµ y nµy, c¸c tr¹ng th¸i sÏ cã ®Çu vµo kh¸c nhau, ®ã chÝnh lµ 1 ®Æc ®iÓm cña ph­¬ng ph¸p ph©n tÇng. Ta cã sù ph©n chia c¸c tr¹ng th¸i nh­ sau : Ta cã chu tr×nh ho¹t ®éng ®­îc miªu t¶ nh­ sau : Tõ ®ã ta cã hµm cña c¸c tr¹ng th¸i nh­ sau : Tr¹ng th¸i 1 = c0 xy Tr¹ng th¸i 2 = Tr¹ng th¸i 3 = a0 Tr¹ng th¸i 4 = b1 Tr¹ng th¸i 5 = Tr¹ng th¸i 6 = a0 Tr¹ng th¸i 7 = c1 Tr¹ng th¸i 8 = Tr¹ng th¸i 9 = a0 Tr¹ng th¸i 10 = b0x Tr¹ng th¸i 11 = xy Tr¹ng th¸i 12 = a0xy X+ = a1 X- = a1xy Y+ = a1x Y- = a1 Tõ ®ã ta cã hµm cho c¸c biÕn nh­ sau : Hµm cho biÕn ra A+ : f( A+) = c0xy + b1+ c1+ b0x (f( A+) = hµm 1 + hµm 4 + hµm 7 + hµm 10 ) Hµm cho biÕn ra A-: f( A-) =++ + xy =1 .Ta hiÖu chØnh l¹i f( A-) = a1 (f( A-) = hµm 2 + hµm 5 + hµm 8 + hµm 11) Hµm cho biÕn ra B+ : f( B+) = a0 ( f( B+) = hµm 3 ) Hµm cho biÕn ra B-: f( B-) = a0 ( f( B-) = hµm 9 ) Hµm cho biÕn ra C+: f( C+) = a0 ( f( C+) = hµm 6 ) Hµm cho biÕn ra C-: f( C-) = a0xy ( f( C-) = hµm 12 ) Hµm cho biÕn trung gian X+ : f( X+)= a1 Hµm cho biÕn trung gian X- : f( X-)= a1xy Hµm cho biÕn trung gian Y+: f( Y+) = a1x Hµm cho biÕn trung gian Y-: f( Y-) = a1 Tõ c¸c hµm cña c¸c biÕn ra vµ biÕn trung gian nh­ trªn ta cã s¬ ®å nguyªn lÝ nh­ sau : Ch­¬ng3 TÝnh chän thiÕt bÞ vµ thiÕt kÕ m¹ch l¾p r¸p A.TÝnh chän thiÕt bÞ: 1.Chän c¸c phÇn tö logic: Trong s¬ ®å m¹ch trªn ,cã sö dông c¸c phÇn tö logic d­íi ®©y: +M¹ch sö dông 12 cæng AND 3 ®Çu vµo, ta sö dông 4 m¹ch tÝch hîp 7411. KÝ hiÖu ch©n nh­ h×nh vÏ. Nguån nu«i: Vcc= 5V ± 5% (Vcc- 14) GND = 0V (GND-7) D¶i nhiÖt ®é: To = 0oC¸70oC. +M¹ch sö dông 1 cæng OR: Ta sö dông 1 m¹ch tÝch hîp 7432 ®Ó thùc hiÖn 1 cæng OR. KÝ hiÖu ch©n cña IC7432 nh­ sau: Nguån nu«i: Vcc= 5V ± 5% (Vcc- 14) GND = 0V (GND-7) D¶i nhiÖt ®é: To = 0oC¸70oC. - Chän 3 IC SN7474(2 trig¬ JK) hä TTL cã nguån nu«i 5V. - Chän 12 Tranzistor lo¹i C338 cã nguån nu«i 12V. - Chän 6 §ièt lo¹i KYZ70 C¸c vi m¹ch nµy ®­îc l¾p trªn 1 m¹ch, c¸c ch©n ®­îc hµn theo s¬ ®å nguyªn lý t¹o thµnh mét khèi víi c¸c ch©n tÝn hiÖu vµo, ra. 2.Chän c«ng t¾c hµnh tr×nh: C«ng t¾c hµnh tr×nh lµ lo¹i D4A- N cña h·ng OMRON (NhËt B¶n), trong hÖ thèng ta sö dông 6 c«ng t¾c hµnh tr×nh. C¸c th«ng sè cña c«ng t¾c ®­îc cho d­íi ®©y: Dßng ®ãng më cùc ®¹i 5A §iÖn ¸p cùc ®¹i 120VDC Tuæi thä 3 triÖu lÇn 3.Chän r¬le trung gian vµ bé khuÕch ®¹i tÝn hiÖu: V× c¸c r¬le A+, A-, B+, B-, C+, C-, chØ thùc hiÖn viÖc ®ãng më ®Ó cÊp ®iÖn cho cuén hót d©y nam ch©m ®iÖn ®Çu van, nhê ®ã ®ãng më van ®Ó ph©n phèi khÝ nªn ta cã thÓ chän c¸c r¬le nµy cïng mét lo¹i. ë ®©y ta chän lo¹i r¬le G40 cña h·ng OMRON (NhËt B¶n), c¸c th«ng sè cña r¬le ®­îc cho d­íi ®©y: Dßng cùc ®¹i qua tiÕp ®iÓm 5A §iÖn ¸p tiÕp ®iÓm cùc ®¹i 300VDC §iÖn ¸p cuén hót danh ®Þnh 12VDC Dßng ®iÖn danh ®Þnh cuén hót 100mA Sè cùc 2 Sè lÇn ®ãng c¾t 500.000 4.Chän van ph©n phèi: Ta chän van ph©n phèi lo¹i CPE14-M1H-5J-QS8 (cã h×nh vÏ d­íi) cña h·ng Festo (§øc). §©y lµ lo¹i van víi 1 ®Çu lµ ®Çu vµo khÝ nÐn, 2 ®Çu nèi lµ c¸c ®Çu ra cña khÝ nÐn cßn 2 ®Çu nèi cßn l¹i lµ c¸c ®Çu x¶ khÝ. C¸c th«ng sè cña thiÕt bÞ ®­îc cho trong b¶ng d­íi ®©y: Nguyªn t¾c khëi ®éng / reset solenoid D¶i ¸p suÊt lµm viÖc 2¸6bar D¶i nhiÖt ®é xung quanh cho phÐp -5¸50oC §iÖn ¸p lµm viÖc 110VAC L­u l­îng khÝ danh ®Þnh 1500l/min 5.Chän thiÕt bÞ chÊp hµnh: Trong c¬ cÊu truyÒn ®éng, ta sÏ sö dông 3 pitt«ng hai chiÒu t¸c dông DNU-100-500PPV-A (cã h×nh vÏ d­íi) cña tËp ®oµn Festo (§øc). C¸c th«ng sè c¬ b¶n cña thiÕt bÞ nh­ sau: ChiÒu dµi toµn bé pitt«ng 734mm ChiÒu dµi chu tr×nh lµm viÖc 500mm §­êng kÝnh trôc 25mm D¶i ¸p suÊt lµm viÖc 0,2¸12bar D¶i nhiÖt ®é xung quanh cho phÐp -20¸80oC Lùc hiÖu dông ë ¸p suÊt 6 bar khi ch¹y thuËn 4496N Lùc hiÖu dông ë ¸p suÊt 6 bar khi ch¹y nghÞch 4221N L­îng khÝ tiªu tèn trong chu tr×nh thuËn 29,5l L­îng khÝ tiªu tèn trong chu tr×nh ng­îc 28,15l 6. Chän nót Ên: Chän c¸c nót Ên lo¹i tù phôc håi SB220V cña h·ng Telemecanique B. s¬ ®å l¾p r¸p ThiÕt kÕ l¾p r¸p lµ c«ng viÖc cuèi cïng khi thiÕt kÕ hÖ thèng ®iÒu khiÓn tù ®éng truyÒn ®éng ®iÖn. Khi thiÕt kÕ l¾p r¸p cÇn ph¶i ®¶m b¶o n©ng cao c¸c yªu cÇu vÒ chØ tiªu chÊt l­îng vµ ph¶i chÊp hµnh ®Çy ®ñ c¸c tiªu chuÈn, c¸c quy ph¹m kü thuËt hiÖn hµnh cña Nhµ n­íc vÒ l¾p ®Æt thiÕt bÞ ®iÖn. a)Lùa chän vÞ trÝ l¾p ®Æt thiÕt bÞ: C¸c thiÕt bÞ ®éng lùc ®Ó truyÒn ®éng c¬ cÊu s¶n xuÊt cïng víi c¸c c«ng t¾c hµnh tr×nh, c¸c nót Ên ®iÒu khiÓn ph¶i ®­îc bè trÝ trùc tiÕp trªn c¬ cÊu s¶n xuÊt. ViÖc bè trÝ c¸c thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn trªn tñ ®iÖn dùa vµo c¸c nguyªn t¾c sau: Nguyªn t¾c nhiÖt ®é: C¸c thiÕt bÞ to¶ nhiÖt lín khi lµm viÖc ph¶i ®Ó ë phÝa trªn, c¸c thiÕt bÞ cã chÞu ¶nh h­ëng lín vÒ nhiÖt ®é cÇn ph¶i ®Æt xa c¸c nguån sinh nhiÖt. Nguyªn t¾c träng l­îng: C¸c thiÕt bÞ nÆng ph¶i ®Æt d­íi thÊp ®Ó t¨ng c­êng ®é v÷ng ch¾c cña b¶ng ®iÖn, gi¶m nhÑ c¸c ®iÒu kiÖn ®Ó cè ®Þnh chóng. Nèi d©y tiÖn lîi: §­êng nèi d©y ng¾n nhÊt vµ Ýt chång chÐo nhau. Dùa vµo c¸c nguyªn t¾c trªn, ta tiÕn hµnh bè trÝ thiÕt bÞ trªn panel. Khi bè trÝ thiÕt bÞ cÇn ph©n thµnh tõng nhãm riªng biÖt ®Ó tiÖn viÖc söa ch÷a, thay thÕ... C¸c phÇn tö trong mét nhãm ph¶i bè trÝ gÇn nhau nhÊt sao cho d©y nèi gi÷a chóng lµ ng¾n nhÊt. Gi÷a c¸c nhãm kh¸c nhau ph¶i bè trÝ sao cho thuËn tiÖn cho viÖc tiÕn hµnh l¾p ®Æt, söa ch÷a, hiÖu chØnh. B¶ng vÏ bè trÝ ph¶i vÏ theo mét tû lÖ xÝch tiªu chuÈn trong ®ã ph¶i ghi râ c¸c kÝch th­íc h×nh chiÕu cña thiÕt bÞ, c¸c kÝch th­íc lç ®Þnh vÞ trªn tÊm l¾p, c¸c kÝch th­íc t­¬ng quan gi÷a chóng còng nh­ kÝch th­íc ngoµi cña tÊm l¾p. C¸c phÇn tö tiÕp ®iÓm r¬le, c«ngt¾ct¬... ®­îc vÏ trªn s¬ ®å l¾p r¸p thµnh nh÷ng h×nh ch÷ nhËt víi tû lÖ xÝch ®· chän trªn ®ã thÓ hiÖn c¸c cuén d©y, c¸c tiÕp ®iÓm chÝnh, tiÕp ®iÓm phô kÌm theo sè c¸c cùc nèi cña chóng trïng víi sè trªn s¬ ®å nguyªn lý. S¬ ®å l¾p r¸p cña m¹ch ®iÒu khiÓn hÖ thèng: Trªn c¬ së ®· lùa chän cô thÓ vÞ trÝ l¾p ®Æt vµ chän cô thÓ c¸c thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn vµ b¶o vÖ, ta cã thÓ x©y dùng b¶n vÏ bè trÝ thiÕt bÞ trªn tÊm l¾p cã khai triÓn ®Õn c¸c cùc nèi d©y nh­ s¬ ®å. KÕT LUËN Sau mét qu¸ tr×nh häc tËp vµ nghiªn cøu, cïng víi sù h­íng dÉn tËn t×nh cña thÇy PHAN CUNG vµ sù gióp ®ì cña c¸c b¹n, em ®· hoµn thµnh c¸c nhiÖm vô ®­îc giao: ThiÕt kÕ hÖ thèng ®iÒu khiÓn tù ®éng cho m¸y khoan bèn mòi. Trong b¶n ®å ¸n nµy, em ®· thùc hiÖn ®­îc c¸c nhiÖm vô sau: T×m hiÓu c«ng nghÖ vµ yªu cÇu ®èi víi hÖ thèng m¸y khoan. Dïng ph­¬ng ph¸p ph©n tÇng ®Ó tæng hîp m¹ch ®iÒu khiÓn. ThiÕt kÕ s¬ ®å nguyªn lý m¹ch ®éng lùc vµ m¹ch ®iÒu khiÓn hÖ thèng. Lùa chän c¸c thiÕt bÞ chÊp hµnh, c¸c thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn vµ b¶o vÖ hÖ thèng X©y dùng s¬ ®å l¾p r¸p vµ b¶ng nèi d©y. Trong qu¸ tr×nh thùc hiÖn, ch¾c ch¾n b¶n th©n em kh«ng thÓ tr¸nh khái nh÷ng thiÕu sãt, em rÊt mong nhËn ®­îc nh÷ng ý kiÕn ®ãng gãp cña c¸c thÇy vµ c¸c b¹n ®Ó b¶n ®å ¸n nµy hoµn thiÖn h¬n. Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n ! Hµ Néi, ngµy 18 th¸ng 6 n¨m 2003 Sinh viªn T¨ng B¸ M¹nh Tµi liÖu tham kh¶o §iÒu khiÓn logic vµ øng dông PGS - TS NguyÔn Träng ThuÇn Nhµ xuÊt b¶n Khoa häc Kü thuËt, Hµ Néi 2000. §iÒu khiÓn tù ®éng truyÒn ®éng ®iÖn TrÞnh §×nh §Ò, Vâ TrÝ An Nhµ xuÊt b¶n §¹i häc vµ Trung häc chuyªn nghiÖp, Hµ Néi 1986. C¸c CD-ROM catalogue tra cøu thiÕt bÞ khÝ nÐn vµ ®iÖn cña c¸c h·ng OMRON, FESTO, MITSUBISHI. Lewin, D. - Logical design of switching circuits Nhµ xuÊt b¶n MacMillan, 1986.

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docMôn điều khiển Logic học.DOC