thiết kế hệ thống điều khiển công nghệ cho truyền động bàn máy bào giường có sơ đồ công nghệ như sau

Đồ án điều khiển logic
I.Yêu cầu công nghệ
Thiết kế hệ thống điều khiển công nghệ cho truyền động bàn máy bào giờng có
sơ đồ công nghệ nh sau:
II.TổNG HợP MạCH ĐIềU KHIểN
Để giải quyết đợc công nghệ trên ta chia thành hai bài toán :
A.Bài toán thuận:
1. Bớc 1.
a,Xác định tín hiệu vào.
a:Tín hiệu cho phép bàn máy chuyển động thuận với vận tốc V
1
từ A đến B.
b:Tín hiệu cho phép bàn máy chuyển động thuận với vận tốc V
2
từ B đến C.
c:Tín hiệu cho phép bàn máy chuyển động thuận với vận tốc V
1
từ C đến D.
b,Xác định tín hiệu ra.
Chạy thuận T.
Vận tốc V
1
.
Vận tốc V
2
.
2.Bớc 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 V
1
từ A đến B.

TT3: Bàn máy chuyển động thuận với vận tốc V
2
từ B đến C.
TT4: Bàn máy chuyển động thuận với vận tốc V
1
từ C đến D.
3.Bớc 3 Lập bảng chuyển trạng thái thứ nhất.
TT
Tín hiệu vào Tín hiệu ra
T V
1
V
2
V
1
V
2
V
1
V
3
V
2
V
1
m
V
1
<V
2

<V
3
t
V
b c d
e f
a
A D
B C
F E
T V
1
T V
2
T V
1
N V
1
N V
2
N V
3
a
b
c
c
(1) <1> 2 0 0 0
(2) 3 <2> 1 1 0
(3) 4 <3> 1 0 1
(4) <4> 1 1 0

4.Bớc 4 Rút gọn.
TT
Tín hiệu vào Tín hiệu ra
T V
1
V
2
(1) <1> <4> <3> <2> 0 0 0
5.Bớc 5 Lập ma trận các nô cho các biến đầu ra.
*Biến thuận T.

0 1 1 1
f
T
(a,b,c)=a+b+c.
*Biến V
1
.

0 1 0 1
f
V1
(a,b,c)=a+c.
*Biến V
2
.

a
b

c
c
a
b
c
c
a
b
c
c
a
b
c
c
0 0 1 0
f
V1
(a,b,c)=b.
A.Bài toán nghịch:
1.Bớc 1.
a,Xác định tín hiệu vào.
d:Tín hiệu cho phép bàn máy chuyển động thuận với vận tốc V
3
từ D đến E.
e:Tín hiệu cho phép bàn máy chuyển động thuận với vận tốc V
2
từ E đến F.
f:Tín hiệu cho phép bàn máy chuyển động thuận với vận tốc V
1
từ F đến A.

b,Xác định tín hiệu ra.
Chạy nghịch N.
Vận tốc V
1
.
Vận tốc V
2
.
Vận tốc V
3
.
2.Bớc 2 Xác định các trạng thái có thể có.
TT1: Bàn máy đứng yên tại D.
TT2: Bàn máy chuyển động ngợc với vận tốc V
3
.
TT3: Bàn máy chuyển động ngwợc với vận tốc V
2
.
TT4: Bàn máy chuyển động ngợc với vận tốc V
1
.
3.Bớc 3 Lập bảng chuyển trạng thái thứ nhất.
TT
Tín hiệu vào Tín hiệu ra
N V
3
V
2
V

1
(1) <1> 2 0 0 0 0
(2) 3 <2> 1 1 0 0
(3) 4 <3> 1 0 1 0
(4) <4> 1 0 0 1

4.Bớc 4 Rút gọn.
TT
Tín hiệu vào Tín hiệu ra
N V
3
V
2
V
1
(1) <1> <4> <3> <2> 0 0 0 0
5.Bớc 5 Lập ma trận các nô cho các biến đầu ra.
*Biến nghịch N.
d
e
f
f
d
e
f
f
d
e
f
f

0 1 1 1
f
T
(d,e,f)=d+e+f.
*Biến V
3
.

0 0 0 1
f
V1
(a,b,c)= d.
*Biến V
2
.

0 0 1 0
f
V1
(d,e,f)=e.
*Biến V
1
.

0 1 0 0
f
V1
(d,e,f)=f.
Vậy khi tổng hợp hệ thống ta dùng phơng pháp xếp chồng các tín hiệu ra ở bài

toán thuận và cả bài toán nghịch ta đợc:
F(T)=a+b+c.
F(N)=d+e+f.
F(V
1
)=F
T
(V
1
)+ F
N
(V
1
)=a+c+f.
F(V
2
)=F
T
(V
2
)+ F
N
(V
2
)=b+e.
F(V
1
)= F
N
(V

1
)=d.
III.thực hiện sơ đồ nguyên lý.
d
e
f
f
d
e
f
f
d
e
f
f
Ta sö dông c¸c thiÕt bÞ sau:
1.C¸c lo¹i tÝn hiÖu.
-TÝn hiÖu a:Sö dông c«ng t¾c hµnh tr×nh 1M ®Ó ®iÒu khiÓn R¬le 1RM.
-TÝn hiÖu b:Sö dông c«ng t¾c hµnh tr×nh 2M ®Ó ®iÒu khiÓn R¬le 2RM.
-TÝn hiÖu c:Sö dông c«ng t¾c hµnh tr×nh 3M ®Ó ®iÒu khiÓn R¬le 3RM.
-TÝn hiÖu d:Sö dông c«ng t¾c hµnh tr×nh 4M ®Ó ®iÒu khiÓn R¬le 4RM.
-TÝn hiÖu e:Sö dông c«ng t¾c hµnh tr×nh 5M ®Ó ®iÒu khiÓn R¬le 5RM.
-TÝn hiÖu f:Sö dông c«ng t¾c hµnh tr×nh 6M ®Ó ®iÒu khiÓn R¬le 6RM.
2.C¸c tÝn hiÖu ra.
C¸c tÝn hiÖu ra ta sö dông c¸c c«ng t¾c t¬:
-TÝn hiÖu T: Sö dông c«ng t¾c t¬ KT.
-TÝn hiÖu N: Sö dông c«ng t¾c t¬ KN.
-TÝn hiÖu V1:Sö dông c«ng t¾c t¬ 1G.
-TÝn hiÖu V2:Sö dông c«ng t¾c t¬ 2G.
-TÝn hiÖu V3:Sö dông c«ng t¾c t¬ 3G.

s¬ ®å cÊu tróc m¹ch ®iÒu khiÓn
a
b
c
d
f
e
e
d
b
T
N
V
a
c
f
1
2
V
V
3
1RM
1RM
1RM
2RM
2RM
2RM
3RM
2RM
4RM 5RM

3RM
4RM
3RM
4RM
3RM
4RM
6RM
1RM
5RM
6RM
5RM
6RM
5RM
6RM
KT
1RM
2RM
3RM
6RM
5RM
4RM
KN
6RM
3RM
1RM
1G
2G
5RM
2RM
3G

4RM
s
¬ ®å cÊu tróc m¹ch ®iÒu khiÓn
RTr
M(m)
1RN
1CC
1CC
RTr
Tõ m¹ch ®éng lùc
H
D
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 nh trên mạch chỉ đủ đảm bảo cho việc hệ thống
có khả năng làm việc theo yêu cầu công nghệ đã đề ra nhng 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
ngời vận hành. Ta cần dùng các thiết bị đóng cắt nhanh để nhanh chóng cắt hệ
thống ra khỏi lới. 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 I
đm
) 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 đợc 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 tợng quá tải lâu dài nhiệt độ
sẽ tăng lên cao gây phát nóng quá mức cho phép sẽ làm hỏng các động cơ. Trong
trờng hợp này ta sẽ dùng các Rơle nhiệt để điều khiển đóng cắt mạch lực ra khỏi l-
ới.
IV.thiết kế mạch lực.
1RM
1RM
1RM
2RM
2RM
2RM
3RM
2RM
4RM 5RM
3RM
4RM
3RM
4RM
3RM
4RM
6RM 1RM
5RM
6RM
5RM
6RM
5RM
6RM

KT
1RM
2RM
3RM
6RM
5RM
4RM
KN
6RM
3RM
1RM
1G
2G
5RM
2RM
3G
4RM
s
¬ ®å cÊu tróc m¹ch ®iÒu khiÓn
RTr
M(m)
RN
1CC
1CC
RTr
H
D
3G
2G
1G

U
®k1
U
®k2
U
®k3
FX1
FX1
I
l1
I
l2
log
b1
b2
KT
I2
KN
I1
B§
RN
1cc
cd
25
2
1 3
4
6
8
10

12
14
7
9
11
13
15
16
5
17
18 19
KH1
KH2
20
21
22
23
26
24
380(v)
27 28
30
29
31 32
33 34
3635
37 38
39 40
42
41

43
Chơng 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 lới,
khoanh vùng sự cố để có thể sửa chữa kịp thời đảm bảo công việc đợc 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:

I
max
=I
CP
=1,2I
kđ
=1,2.(2.500)=1200(A)


Ta chọn cầu chì loại P-2 của Liên Xô chế tạo và có các thông số sau:
U
đm
=220(V);
I
đm

=1500(A);
b.Chọn các Rơle nhiệt Rn.
Các Rơle nhiệt dùng để bảo vệ quá tải dài hạn cho động cơ, nó đợc 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 vợt quá lâu dài là =1.3 dòng
định mức.
I=1,3.I
đm
=1,3.500=650(A).
Ta chọn Rơle Rn loại P-60 do Liên Xô chế tạo và có các thông số sau đây:
U
đm
=220V;
I =1500(A);
Thời gian tác động: 20 phút ứng với I=1.2I
đm
.
Kích thớc:10x60x25;
c.Chọn các cầu dao đóng cắt.
Với các thông số dòng điện và điện áp nh đã chọn ở trên ta chọn cầu dao loại :
ký hiệu PO-3 do Liên xô cũ sản xuất có các thông số
U
đm
=500V;
Kích thớc: 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 đợc

dòng lớn, nếu không các tiếp điểm trên mạch lực của các Côngtactơ có thể bị phá
hỏng. Nh vây các tiếp điểm của chúng phải chụi đợc dòng định mức của phần ứng
động cơ mà không bị phá hỏng hay bị phóng điện và còn phải chịu đợc dòng khi
động cơ khởi động. Để đảm bảo an toàn thì dòng thờng đợc chọn theo dòng điện
max.
I
max
>(2 ữ2.5)I
đm
;
I
max
=2.500=1000(A);
Từ dòng điện này ta chọn loại Côngtactơ ký hiệu K-504do Liên Xô sản xuất có
các thông số kỹ thuật sau:
U
đm
=600(V);
I
đm
=1200(A);
Kích thớc: 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 đợc 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:
U
đm
=220V;
Kích thớc: 100-70-127;

3.Chọn cầu chì.
Vì cầu chì này đợc dùng để bảo vệ dòng điện trong mạch điều khiển cho nên nó
bảo vệ cho dòng điều khiển:
I
đk
=1,7.500=850(A);
Ta chọn cầu chì loại P-2do Liên Xô chế tạo có các thông số:
U
đm
=220(V);
I
đm
=700ữ1000(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:
I
lt
=6A.
I
nh
=100A;U=220V.
ChơngIII Thuyết minh hoạt động của sơ đồ
Giả thiết ban đầu đang dừng khi đi hết hành trình ngợc(N) do vấu gạt tác động
lên công tắc hành trình KH làm cho KH
1
kín Kh
2
mở.
ấn nút mở máy M(m) Rơle RTr có điện đóng tiếp điểm tự duy trì RTr(1,2)nên

mạch điều khiển đợc 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 cha 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 V
1
. Khi bàn máy chuyển động đến đến B nó tác động nên
công tác hành trình 2M. Rơle 2RM có điện mở tiếp điểm thờng đóng 2RM(4,5)
đồng thời đóng tiếp điểm tự duy trì 2RM(2,6). Mặt khác do ban đầu Rơle 3RM ch-
a 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
V
2
. Khi bàn máy chuyển động đến đến C nó tác động nên công tác hành trình 3M.
dmdk
II
ì=
3
Rơle 3RM có điện mở tiếp điểm thờng đóng 3RM(6,7) đồng thời đóng tiếp điểm
tự duy trì 2RM(2,8). Mặt khác do ban đầu Rơle 4RM cha 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 V
1
.

Khi bàn máy chuyển động
đến D do vấu gạt tác động lên công tắc hành trình KH làm cho KH

2
kín KH
1
mở
Rơle RT mất điện, Rơle RN có điện động cơ đợc 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 thờng đóng 4RM(8,9) đồng thời đóng tiếp điểm tự duy trì 4RM(2,10). Mặt
khác do ban đầu Rơle 5RM cha 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 V
3
. Khi bàn máy chuyển động đến E bàn máy
tác động lên công tác hành trình 5M. Rơle 5RM có điện mở tiếp điểm thờng đóng
5RM(10,11) đồng thời đóng tiếp điểm tự duy trì 5RM(2,12). Mặt khác do ban đầu
Rơle 6RM cha 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 V
2
. Khi bàn máy chuyển động đến F bàn máy tác động lên công tác hành
trình 6M. Rơle 6RM có điện mở tiếp điểm thờng đóng 6RM(12,13) đồng thời
đóng tiếp điểm tự duy trì 5RM(2,14). Mặt khác do ban đầu Rơle 1RM cha 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 V
1
. Quá trình
đó cứ lặp lại đến khi ta ấn nút dừng máy D.