Đồ án Thiết kế hệ thống điều khiển công nghệ cho truyền động bàn máy bào giường

Đồ án điều khiển logic I.Yêu cầu công nghệ Thiết kế hệ thống điều khiển công nghệ cho truyền động bàn máy bào giường có sơ đồ công nghệ như sau: V1 V2 V1 V3 V2 V1 m V1<V2<V3 t V b c d e f a A D B C F E T V1 T V2 T V1 N V1 N V2 N V3 II.TổNG HợP MạCH ĐIềU KHIểN Để giải quyết được công nghệ trên ta chia thành hai bài toán : A.Bài toán thuận: 1. Bước 1. a,Xác định tín hiệu vào. a:Tín hiệu cho phép bàn máy chuyển động thuận với vận tốc V1 từ A đến B. b:Tín hiệu cho phép bàn máy chuyển động thuận với vận tốc V2 từ B đến C. c:Tín hiệu cho phép bàn máy chuyển động thuận với vận tốc V1 từ C đến D. b,Xác định tín hiệu ra. Chạy thuận T. Vận tốc V1. Vận tốc V2. 2.Bước 2 Xác định các trạng thái có thể có. TT1: Bàn máy đứng yên tại A. TT2: Bàn máy chuyển động thuận với vận tốc V1 từ A đến B. TT3: Bàn máy chuyển động thuận với vận tốc V2 từ B đến C. TT4: Bàn máy chuyển động thuận với vận tốc V1 từ C đến D. 3.Bước 3 Lập bảng chuyển trạng thái thứ nhất. TT a b c c Tín hiệu vào Tín hiệu ra T V1 V2 (1) 2 0 0 0 (2) 3 1 1 0 (3) 4 1 0 1 (4) 1 1 0 4.Bước 4 Rút gọn. TT a b c c Tín hiệu vào Tín hiệu ra T V1 V2 (1) 0 0 0 5.Bước 5 Lập ma trận các nô cho các biến đầu ra. *Biến thuận T. a b c c 0 1 1 1 fT(a,b,c)=a+b+c. *Biến V1. a b c c 0 1 0 1 fV1(a,b,c)=a+c. *Biến V2. a b c c 0 0 1 0 fV1(a,b,c)=b. A.Bài toán nghịch: 1.Bước 1. a,Xác định tín hiệu vào. d:Tín hiệu cho phép bàn máy chuyển động thuận với vận tốc V3 từ D đến E. e:Tín hiệu cho phép bàn máy chuyển động thuận với vận tốc V2 từ E đến F. f:Tín hiệu cho phép bàn máy chuyển động thuận với vận tốc V1 từ F đến A. b,Xác định tín hiệu ra. Chạy nghịch N. Vận tốc V1. Vận tốc V2. Vận tốc V3. 2.Bước 2 Xác định các trạng thái có thể có. TT1: Bàn máy đứng yên tại D. TT2: Bàn máy chuyển động ngược với vận tốc V3. TT3: Bàn máy chuyển động ngwợc với vận tốc V2. TT4: Bàn máy chuyển động ngược với vận tốc V1. 3.Bước 3 Lập bảng chuyển trạng thái thứ nhất. TT d e f f Tín hiệu vào Tín hiệu ra N V3 V2 V1 (1) 2 0 0 0 0 (2) 3 1 1 0 0 (3) 4 1 0 1 0 (4) 1 0 0 1 4.Bước 4 Rút gọn. TT d e f f Tín hiệu vào Tín hiệu ra N V3 V2 V1 (1) 0 0 0 0 5.Bước 5 Lập ma trận các nô cho các biến đầu ra. *Biến nghịch N. d e f f 0 1 1 1 fT(d,e,f)=d+e+f. *Biến V3. d e f f 0 0 0 1 fV1(a,b,c)= d. *Biến V2. d e f f 0 0 1 0 fV1(d,e,f)=e. *Biến V1. d e f f 0 1 0 0 fV1(d,e,f)=f. Vậy khi tổng hợp hệ thống ta dùng phương pháp xếp chồng các tín hiệu ra ở bài toán thuận và cả bài toán nghịch ta được: F(T)=a+b+c. F(N)=d+e+f. F(V1)=FT(V1)+ FN(V1)=a+c+f. F(V2)=FT(V2)+ FN(V2)=b+e. F(V1)= FN(V1)=d. III.thực hiện sơ đồ nguyên lý. Ta sử dụng các thiết bị sau: 1.Các loại tín hiệu. -Tín hiệu a:Sử dụng công tắc hành trình 1M để điều khiển Rơle 1RM. -Tín hiệu b:Sử dụng công tắc hành trình 2M để điều khiển Rơle 2RM. -Tín hiệu c:Sử dụng công tắc hành trình 3M để điều khiển Rơle 3RM. -Tín hiệu d:Sử dụng công tắc hành trình 4M để điều khiển Rơle 4RM. -Tín hiệu e:Sử dụng công tắc hành trình 5M để điều khiển Rơle 5RM. -Tín hiệu f:Sử dụng công tắc hành trình 6M để điều khiển Rơle 6RM. 2.Các tín hiệu ra. Các tín hiệu ra ta sử dụng các công tắc tơ: -Tín hiệu T: Sử dụng công tắc tơ KT. -Tín hiệu N: Sử dụng công tắc tơ KN. -Tín hiệu V1:Sử dụng công tắc tơ 1G. -Tín hiệu V2:Sử dụng công tắc tơ 2G. -Tín hiệu V3:Sử dụng công tắc tơ 3G. 3.Một số phần tử cần thêm vào mạch điều khiển. Để liên hệ hai bài toán này ta sử dụng một công tắc hành trình H. Với một sơ đồ cấu trúc đơn giản như trên mạch chỉ đủ đảm bảo cho việc hệ thống có khả năng làm việc theo yêu cầu công nghệ đã đề ra nhưng để đảm bảo an toàn và vận hành tốt mạch điều khiển chúng ta cần phải thiết kế thêm một số phần khác có chức năng đặc biệt. Theo yêu cầu của đầu bài là sử dụng động cơ điện một chiều nên ta cần phải có những biện pháp bảo vệ tránh động cơ gặp những sự cố khi làm việc -Bảo vệ ngắn mạch: Khi các dây pha bị sự cố gây ngắn mạch sẽ gây ra dòng điện lớn có thể đánh thủng các cách điện cháy động cơ, gây nguy hiểm cho hệ thống và người vận hành. Ta cần dùng các thiết bị đóng cắt nhanh để nhanh chóng cắt hệ thống ra khỏi lưới. Để thực hiện điều này ta dùng các cầu chì 1CC mắc ở mạch lực có nhiệm vụ đóng cắt dòng điện khi dòng lớn hơn dòng cho phép. -Bảo vệ quá dòng: (Bảo vệ dòng điện cực đại ) đó là sự quá tải tạm thời khi có dòng xung kích lớn( 2,5 Iđm) do đó có thể gây ra lực điện động lớn làm hỏng các thiết bị truyền động và các tiếp điểm cơ khí vì thế rất cần được bảo vệ. Để bảo vệ quá dòng ta sử dụng các Rơle dòng cực đại. Vì bảo vệ ngắn mạch ta cũng dùng các Rơle này cho nên viẹc sử dụng Rơle dòng cực đại đã đồng thời có 2 chức năng bảo vệ. -Bảo vệ quá tải lâu dài ( bảo vệ nhiệt ): Khi có hiện tượng quá tải lâu dài nhiệt độ sẽ tăng lên cao gây phát nóng quá mức cho phép sẽ làm hỏng các động cơ. Trong trường hợp này ta sẽ dùng các Rơle nhiệt để điều khiển đóng cắt mạch lực ra khỏi lưới. IV.thiết kế mạch lực. Chương II:Tính Chọn các thiết bị I.Chọn thiết bị mạch lực. 1.Chọn động cơ. . 2.Tính chọn các cơ cấu bảo vệ mạch lực. a.Chọn các cầu chì CC. Dùng để bảo vệ cho động cơ làm việc an toàn ở phạm vi dòng điện cho phép. Các cầu chì này có chức năng vừa bảo vệ sự cố ngắn mạch vừa bảo vệ sự cố quá dòng ngắn hạn, khi có sự cố cầu chì đứt sẽ tác động cắt mạch lực ra khỏi lưới, khoanh vùng sự cố để có thể sửa chữa kịp thời đảm bảo công việc được thông suốt. Cầu chì này hoạt động trên nguyên tắc khi có dòng chạy qua phần ứng động cơ lớn hơn dòng cho phép dây chảy cầu chì bị đứt cắt dòng, ta chọn dòng điện lớn nhất cho phép là: Imax=ICP=1,2Ikđ=1,2.(2.500)=1200(A) Ta chọn cầu chì loại pP-2 của Liên Xô chế tạo và có các thông số sau: Uđm=220(V); Iđm=1500(A); b.Chọn các Rơle nhiệt Rn. Các Rơle nhiệt dùng để bảo vệ quá tải dài hạn cho động cơ, nó được mắc nối tiếp vào 2 pha Stato của động cơ. Dòng điện của Stato cũng chính là dòng chạy qua thanh nhiệt của Rơle. Quá tải dài hạn cho phép dòng vượt quá lâu dài là =1.3 dòng định mức. I=1,3.Iđm=1,3.500=650(A). Ta chọn Rơle Rn loại P'-60 do Liên Xô chế tạo và có các thông số sau đây: Uđm=220V; I =1500(A); Thời gian tác động: 20 phút ứng với I=1.2Iđm. Kích thước:10x60x25; c.Chọn các cầu dao đóng cắt. Với các thông số dòng điện và điện áp như đã chọn ở trên ta chọn cầu dao loại : ký hiệu PO-3 do Liên xô cũ sản xuất có các thông số Uđm=500V; Kích thước: 80x50x75; Ta chọn 1 bộ cầu dao này để bảo vệ 1 động cơ. II.Chọn các thiết bị mạch điều khiển. 1.Chọn các Côngtactơ. Vì các Côngtactơ không chỉ đóng cắt các tiếp điểm trên mạch điều khiển mà còn đóng cắt các tiếp điểm trên mạch lực cho nên phải chọn các Côngtactơ chịu được dòng lớn, nếu không các tiếp điểm trên mạch lực của các Côngtactơ có thể bị phá hỏng. Như vây các tiếp điểm của chúng phải chụi được dòng định mức của phần ứng động cơ mà không bị phá hỏng hay bị phóng điện và còn phải chịu được dòng khi động cơ khởi động. Để đảm bảo an toàn thì dòng thường được chọn theo dòng điện max. Imax>(2 á2.5)Iđm ; Imax=2.500=1000(A); Từ dòng điện này ta chọn loại Côngtactơ ký hiệu Kp-504do Liên Xô sản xuất có các thông số kỹ thuật sau: Uđm=600(V); Iđm=1200(A); Kích thước: 110-70-129; 2.Chọn các Rơle. Các Rơle này chủ yếu làm việc đóng cắt các tiếp điểm điều khiển trên mạch điều khiển cho nên ta chọn các Rơle không cần chịu được dòng điện Stato, vậy tra sổtay ta chọn các Rơle có ký hiệu là: P'-60 do Liên Xô chế tạo có các thông số: Uđm=220V; Kích thước: 100-70-127; 3.Chọn cầu chì. Vì cầu chì này được dùng để bảo vệ dòng điện trong mạch điều khiển cho nên nó bảo vệ cho dòng điều khiển: Iđk=1,7.500=850(A); Ta chọn cầu chì loại pP-2do Liên Xô chế tạo có các thông số: Uđm=220(V); Iđm=700á1000(A); Có thời gian tác động: T=0,22 sec. 4.Chọn các công tắc hành trình. Chọn loại BK-110 do Liên Xô chế tạo Có các thông số kỹ thuật: Ilt=6A. Inh=100A;U=220V. ChươngIII Thuyết minh hoạt động của sơ đồ Giả thiết ban đầu đang dừng khi đi hết hành trình ngược(N) do vấu gạt tác động lên công tắc hành trình KH làm cho KH1kín Kh2mở. ấn nút mở máy M(m) Rơle RTr có điện đóng tiếp điểm tự duy trì RTr(1,2)nên mạch điều khiển được cấp điện. Do ban đầu bàn máy đứng yên tại A nên công tắc hành trình 1M kín. Rơle 1RM có điện đóng tiếp điểm tự duy trì 1RM(2,4). Mặt khác do ban đầu Rơle 2RM chưa có điện nên tiếp điểm 2RM(4,5)kín. Khi đó Rơle 1RM đóng các tiếp điểm 1RM(2,16)và 1RM(2,20) làm cho Rơle KT và Rơle1G có điện đóng các tiếp điểm KT() 1G() bên mạch động lực cho phép bàn máy chuyển động thuận với vận tốc V1. Khi bàn máy chuyển động đến đến B nó tác động nên công tác hành trình 2M. Rơle 2RM có điện mở tiếp điểm thường đóng 2RM(4,5) đồng thời đóng tiếp điểm tự duy trì 2RM(2,6). Mặt khác do ban đầu Rơle 3RM chưa có điện nên tiếp điểm 3RM(6,7)kín. Khi đó Rơle 2RM đóng các tiếp điểm 2RM(2,16)và 1RM(2,21) làm cho Rơle KT và Rơle2G có điện đóng các tiếp điểm KT() 2G() bên mạch động lực cho phép bàn máy chuyển động thuận với vận tốc V2. Khi bàn máy chuyển động đến đến C nó tác động nên công tác hành trình 3M. Rơle 3RM có điện mở tiếp điểm thường đóng 3RM(6,7) đồng thời đóng tiếp điểm tự duy trì 2RM(2,8). Mặt khác do ban đầu Rơle 4RM chưa có điện nên tiếp điểm 4RM(8,9)kín. Khi đó Rơle 3RM đóng các tiếp điểm 3RM(2,16)và 3RM(2,20) làm cho Rơle KT và Rơle1G có điện đóng các tiếp điểm KT() 1G() bên mạch động lực cho phép bàn máy chuyển động thuận với vận tốc V1. Khi bàn máy chuyển động đến D do vấu gạt tác động lên công tắc hành trình KH làm cho KH2 kín KH1mở Rơle RT mất điện, Rơle RN có điện động cơ được đảo chiều. Đồng thời với quá trình đó bàn máy tác động lên công tác hành trình 4M. Rơle 4RM có điện mở tiếp điểm thường đóng 4RM(8,9) đồng thời đóng tiếp điểm tự duy trì 4RM(2,10). Mặt khác do ban đầu Rơle 5RM chưa có điện nên tiếp điểm 5RM(10,11)kín. Khi đó Rơle 4RM đóng các tiếp điểm 4RM(2,18)và 4RM(2,22) làm cho Rơle KN và Rơle3G có điện đóng các tiếp điểm KT() 3G() bên mạch động lực cho phép bàn máy chuyển động thuận với vận tốc V3. Khi bàn máy chuyển động đến E bàn máy tác động lên công tác hành trình 5M. Rơle 5RM có điện mở tiếp điểm thường đóng 5RM(10,11) đồng thời đóng tiếp điểm tự duy trì 5RM(2,12). Mặt khác do ban đầu Rơle 6RM chưa có điện nên tiếp điểm 6RM(12,13)kín. Khi đó Rơle 5RM đóng các tiếp điểm 5RM(2,18)và 5RM(2,21) làm cho Rơle KN và Rơle2G có điện đóng các tiếp điểm KT() 2G() bên mạch động lực cho phép bàn máy chuyển động thuận với vận tốc V2. Khi bàn máy chuyển động đến F bàn máy tác động lên công tác hành trình 6M. Rơle 6RM có điện mở tiếp điểm thường đóng 6RM(12,13) đồng thời đóng tiếp điểm tự duy trì 5RM(2,14). Mặt khác do ban đầu Rơle 1RM chưa có điện nên tiếp điểm 61M(14,15)kín. Khi đó Rơle 6RM đóng các tiếp điểm 6RM(2,18)và 6RM(2,20) làm cho Rơle KN và Rơle1G có điện đóng các tiếp điểm KT() 1G() bên mạch động lực cho phép bàn máy chuyển động thuận với vận tốc V1. Quá trình đó cứ lặp lại đến khi ta ấn nút dừng máy D.