đồ án kỹ thuật cơ khí kế hệ thống điều khiển lôgic cho công nghệ khoan qua hai giai đoạn.DOC

Đồ án môn học điều khiển lôgic
đồ án môn học điều khiển lôgic
I . Nhiệm vụ :
- Thiết kế hệ thống điều khiển lôgic cho công nghệ khoan qua hai giai đoạn nh ở
hình dới đây :
Trong đó :
Đờng nét liền Chạy với vận tốc
V
1
Đờng nét đứt Chạy với vận tốc
V
2
Với : V
1
>V
2

II . Nội dung :
1. Thiết kế sơ đồ nguyên lý .
2. Tính chọ thiết bị điều khiển .
3. Thiết kế sơ đồ lắp giáp .
III . Thuyết minh và bản vẽ :
1. Một quyển thuyết minh .
2. Hai bản vẽ kỹ thuật khổ A
0
cho sơ đồ nguyên lý và sơ đồ lắp giáp .
TT Sinh viên P
2
thiết kế P
2
mạch lực, mạch ĐK'

1 Hàm tác động Hệ T- Đ
2 Công suất động cơ : P = 15 (kW)
lời nói đầu
Trong sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nớc có thể nói trong những
tiêu chí để đánh giá sự phát triển kinh tế của mỗi quốc gia là mức độ tự động
hoá trong các quá trình sản xuất, mà trớc hết phải nói đến đó là năng suất sản
xuất và chất lợng sản phẩm làm ra dới những thành công của việc áp dụng các
công nghệ có mức độ tự động hoá cao. Sự phát triển nhanh chóng của máy tính
điện tử , công nghệ thông tin và những thành tựu của lý thuyết điểu khiển tự
Trang
1
A
1
-
C
D
m
Đồ án môn học điều khiển lôgic
động đã làm cơ sở vững chắc và hỗ trợ kịp thời cho sự phát triển tơng xứng của
các ngành công nghiệp với lĩnh vực tự động hoá trong mỗi quốc gia.
ở nớc ta mặc dù là một nớc chậm phát triển nhng những năm gần đây cùng với
những đòi hỏi của sản xuất cũng nh sự 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 hoá các quá trình sản
xuất đã có bớc phát triển mới tạo ra sản phẩm có hàm lợng chất xám cao, thúc đẩy
quá trình tiến tới hình thành một nền kinh tế tri thức .
Ngày nay tự động hoá điều khiển các quá trình sản xuất đã đi sâu vào trong
mọi lĩnh vực, vào trong tất cả các khâu của công nghệ trong quá trình tạo ra sản
phẩm . Một trong những trong những ứng dụng đó mà đồ án này thiết kế là điều
khiển tự động công nghệ khoan qua hai giai đoạn . Tự động hoá điều khiển công
nghệ khoan là quá trình thực hiện gia công tạo ra một lỗ thủng trên bề mặt chi

tiết có kích thớc và chiều sâu đợc định trớc . Quá trình khoan gồm hai giai
đoạn :
- Ban đầu khi khoan chuyển động đi xuống để thực hiện khoan vào chi
tiết đợc một đoạn xác định đã đợc tính toán trớc thì khoan dừng lại và
đi lên, sau đó lại tiếp tục hành trình khoan sâu xuống, cuối cùng nó lại
đi ngợc lên để chuẩn bị thực hiện khoan một lỗ khác .
Chất lợng lỗ khoan và năng suất làm việc của máy phụ thuộc rất nhiều vào
công nghệ điều khiển, quá trình làm việc đợc thực hiện theo một trật tự lô gíc,
theo trật tự thời gian xác định . Do đó để điều khiển đợc công nghệ ta phải tổng
hợp đợc hàm điều khiển cho hệ thống . Có rất nhiều phơng pháp để tổng hợp
hàm điều khiển, trong khuôn khổ đồ án này em sử dụng phơng pháp hàm tác
động . So với các phơng pháp khác thì phơng pháp hàm tác động có u điểm đơn
giản và đảm bảo sự chính xác về tuần tự thực hiện quá trình .
Qua một thời gian thực hiện cùng với sự nỗ lực của bản thân cũng nh sự chỉ
bảo nhiệt tình của thầy giáo Lu Đức Dũng . Em đã hoàn thành bản đồ án đúng
thời hạn, tuy nhiên với một lĩnh vực thiết kế tơng đối khó và đòi hỏi độ chính
xác cao mà chỉ tiếp xúc trong khoảng thời gian ngắn, chắc chắn bản đồ ná này
còn nhiều điều thiếu sót . Em mong rằng tiếp tục nhận đợc ý kiến đóng góp của
thầy, cô giáo cùng bạn bè để đồ án của em đợc hoàn thiện hơn .
Qua đây cho phép em đợc gửi lời cảm ơn trân thành nhất tới tất cả các thầy, cô
giáo trong bộ môn tự động hoá và đặc biệt là thầy giáo Lu Đức Dũng, ngời đã
tận tình hớng dẫn em trong suốt quá trình hoàn thành bản đồ án này .
Hà Nội, Ngày 25. Tháng 03 Năm 2004
Sinh viên :
Trang
2
Đồ án môn học điều khiển lôgic
phụ lục
Chơng I : thiết kế sơ đồ nguyên lý
I . Khảo sát công nghệ .

1. Giới thiệu chung về công nghệ .
2. Bố trí công nghệ .
3. Nguyên lý hoạt động .
4. Trang bị cơ, điện cho thiết bị
II . Xây dựng cấu trúc điều khiển .
1. Các phơng pháp tổng hợp hàm điều khiển .
2. Cấu trúc hàm điều khiển .
III . Tổng hợp mạch điều khiển bằng phơng pháp ma trận trạng thái
1. Xác định các biến điều khiển .
2. Tổng hợp mạch điều khiển .
IV . Xây dựng sơ đồ nguyên lý .
1. Nhận xét chung về tốc độ máy khoan .
2. Yêu cầu của mạch điều khiển .
3. Lựa chọn phơng án .
4. Chọn các phần tử điều khiển .
5. Thuyết minh hoạt động của sơ đồ nguyên lý .
V . Chọn lựa phần tử bảo vệ cho hệ thống .
1. Bảo vệ ngắn mạch .
2. Bảo vệ quá tải lâu dài .
3. Bảo vệ mất từ trờng .
4. Bảo vệ tốc độ tăng U&I cho mạch chỉnh lu .
5. Chọn các phần tử đóng cắt hệ thống .
Chơng II : tính toán lựa chọn các thiết bị cho hệ thống
I . Thiết bị động lực .
1. Chọn động cơ .
2. Chọn bộ biến đổi TIRISTOR .
3. Cầu dao động lực .
4. Công tắc tơ đóng cắt mạch lực .
II . Thiết bị điều khiển .
1. Công tắc tơ điều khiển thuận - ngợc .

2. Công tắc tơ vận tốc V1, V2 .
4. Nút ấn M, D và nút nhấp .
5. Công tắc hành trình .
III . Thiết bị bảo vệ .
1. Rơle điện áp RA .
2. Rơle dòng cực đại 1RM, 2RM, 3RM .
Chơng III : thiết kế sơ đồ lắp ráp
I . Lập bảng bố trí thiết bị và bảng đấu dây .
1. Bảng bố trí thiết bị .
2. Bảng đấu dây .
Trang
3
§å ¸n m«n häc ®iÒu khiÓn l«gic
3. S¬ ®å l¾p r¸p .
II . NhËn xÐt .
Trang
4
Đồ án môn học điều khiển lôgic
Chơng I : thiết kế sơ đồ nguyên lý
I . Khảo sát công nghệ :
1 . Giới thiệu chung về công nghệ :
- Khoan là phơng pháp gia công cơ khí tạo ra các lỗ trên bề mặt vật liệu, để
thực hiện một công việc của một quá trình lắp giáp cơ khí nào đó . Cũng nh các
phơng pháp gia công cơ khí khác, gia công bằng phơng pháp khoan đợc thực
hiện bằng cách bóc tách các phần thừa của chi tiết vứt bỏ đi tạo ra phoi . Do vậy
khi thực hiện quá trình khoan lỗ sâu tạo ra nhiều phoi thì ta phải có thêm công
đoạn thoát phoi bằng cách kéo mũi khoan ra khỏi lỗ khoan để phoi thoát đi, sau
đó lại tiếp tục đa mũi khoan xuống thực hiện khoan tiếp quá trình còn lại .
2 . Bố trí công nghệ :
Từ những đặc điểm của quá trình khoan ta có sơ đồ bố trí công nghệ nh sau :

Sơ đồ công nghệ thực hiện một chu trình
Ký hiệu :
Đờng nét liền Chạy với vận tốc V
1
Đờng nét đứt Chạy với vận tốc V
2
Với : V
1
>V
2

Mũi tên chỉ chiều chuyển động .
1,2,3 10 : Các giai đoạn làm việc .
a, b, c, d: Các vị trí đặt thiết bị điều khiển .

Trang
5
A
B
C
D
m
1 5 1
3
7 9
8
2 4 6 10

Đồ án môn học điều khiển lôgic
3 . Nguyên lý hoạt động :
- Quá trình gia công chi tiết đợc chia làm các giai đoạn sau :
+ Giai đoạn 1 - 2 : Mũi khoan đi xuống với tốc độ V
1
( Mũi khoan cha
khoan vào chi tiết )
+ Giai đoạn 2 - 3 : Mũi khoan đi xuống với tốc độ V
2
và thực hiện khoan
vào chi tiết .
+ Giai đoạn 3 - 4,5 : Mũi khoan chuyển động đi lên với tốc độ V
1
( thực
hiện việc thoát phoi ) .
+ Giai đoạn 5 - 6 - 7 : Mũi khoan đi xuống với tốc độ V
1
( thực hiện gia
công chi tiết sau khi đã thoát phoi )
+ Giai đoạn 7 - 8 : Mũi khoan chuyển động đi xuống với tốc độ V
2
( thực
hiện quá trình gia công tiếp ) .
+ Giai đoạn 8 - 9 - 10 : Mũi khoan đi lên với tốc độ V
1
kết thúc một chu
trình .
+ Giai đoạn 10 - 1 : Quá trình sảy ra tơng tự nh trên .
4 . Trang bị cơ, điện cho thiết bị :
* Trang bị mạch động lực :

Sử dụng hai động cơ ,
Đ
1
thực hiện chuyển động quay mũi khoan .
Đ
2
làm nhiệm vụ chuyển động lên xuống và tạo vận tốc V
1
, V
2
cho mũi
khoan .
* Trang bị mạch điều khiển :
- Sử dụng các công tắc hành trình đặt tại các vị trí A, B, C, D để cảm biến
chính xác các vị trí hoạt động của mũi khoan .
II . Xây dựng cấu trúc điều khiển :
1 . Các phơng pháp tổng hợp hàm điều khiển :
- Khi tiến hành tổng hợp một hệ thống điều khiển theo quy trình công nghệ đã
cho ( có thể bằng lời nói, chữ viết hoặc đồ thị công nghệ ) . Ngời ta biểu diễn
sự hoạt động của công nghệ theo đúng tuần tự thời gian tác động của các biến
đầu vào và ảnh hởng của nó tới các biến đầu ra để từ đó đa ra một quy luật điều
khiển phù hợp cho hệ thống .
- Để tổng hợp mạch điều khiển cho hệ thống ta có các phơng pháp tổng hợp
nh sau .
+ Tổng mạch điều khiển bằng phơng pháp ma trận trạng thái .
+ Tổng mạch điều khiển bằng phơng pháp hàm tác động .
+ Tổng mạch điều khiển bằng phơng pháp phân tầng .
+ Tổng mạch điều khiển bằng phơng pháp Grapcet .
- Khi mạch điều khiển tổng hợp đợc phải đáp ứng các chỉ tiêu sau :
Thực hiện đúng quy trình, tiến trình công nghệ đã đặt ra .

Độ tin cậy trong quá trình điều khiển cao và chính xác .
Đảm bảo gọn nhẹ, đơn giản và thuận tiện cho việc vận hành .
Có tính kinh tế và đáp ứng đợc về mặt mỹ thuật .
- Theo nhiệm vụ của thiết kế của bản đồ án này, để tổng hợp mạch ở đây ta sử
dụng phơng pháp ma trận trạng thái.
III. Tổng hợp mạch điều khiển bằng phơng pháp ma trận trạng
thái
Trang
6
A
B
C
D
a
b
c
d
X,V
1
X,V
2
L,V
1
L,V
1
X,V
2
X
2

1010
1000
1001
0010
0110
0010
1010
0001
1001
0010

0110
0001
Đồ án môn học điều khiển lôgic
A. Vị trí xuất phát
B. Vị trí bắt đầu koan đốâu 1
C. Vị trí độ sâu 1
D. Vị trí độ sâu 2
Tại A, B, C, D có các tín hiệu logic dạng xung a,b,c,d các tín hiệu này
xuất hiện khi mũi khoan đến vị trí tơng ứng và mất đi khi mũi khoan vợtqua
khỏi vi trí đó.
các trạng thái có thể có của công nghệ này
Gọi là trạng thái đi xuống với vận tốc V
1

lần thứ 1
Gọi là trạng thái đi xuống với vận tốc V
2
lần thứ 1
Gọi là trạng thái đi lên với vận tốc V
1
lần thứ 1
Gọi là trạng thái đi xuống với vận tốc V
1
lần thứ 2
Gọi là trạng thái đi xuống với vận tốc V
2
lần thứ 2
Gọi là trạng thái đi lên với vận tốc V
1
lần thứ 2
Tín hiệu vào: a,b,c,d
Tín hiệu ra: X (Mũi khoan đi xuống)
L (Mũi khoan đi lên)
V
1
V
2
(Vân tốc mũi khoan)
Giản đồ chuyển đổi trạng thái của công nghệ
Bảng 1: Bảng chuyển đổi trạng thái thứ nhất
Tên gọi
trạng thái
d d d
X L V

1
V
2
c c
b
a

2 (1) 1 0 1 0
Trang
7
Đồ án môn học điều khiển lôgic

3 (2) 1 0 0 1

(3) (3) 4 0 1 1 0

5 (4) (4) 1 0 1 0

6 (5) 1 0 0 1

(6) (6) (6) 1 0 1 1 0
Nhập hàng và
Nhập hàng và
Bảng 2: Có bảng chuyển trạng thái rút gọn
d d d
X L V
1
V
2
c c

b
a
3 (1)
(2)
(1) 1
1
0
0
1
0
0
1
(3) (3) 4 0 1 1 0
6 (4)
(5)
(4) (4) 1
1
0
0
1
0
0
1
(6) (6) (6) 1 0 1 1 0
Còn 4 trạng thái: (1) (2)
(3)
(4) (5)
(6)
Màu đỏ viết theo tín hiệu ra là (2) và (5)
Chọn 2 biến trung gian k, p

Mã hoá các trạng thái theo ma trận
Tín hiệu ra: (2), (5)
Ma trận các nô của các trạng thái
Màu xanh viết cho biến trung gian
Màu đỏ viết cho biến ra
d d d d
c c
p,k b
a
Trang
8
k(1) (2)3p(6)(4) (5)
§å ¸n m«n häc ®iÒu khiÓn l«gic
3 (1) (1)
k
(6) (6) (6) 1
p
6 (4) (4) (4)
(3) (3) 4
Trang
9
§å ¸n m«n häc ®iÒu khiÓn l«gic
X, L, V
1
, V
2
3 (2) (1)
k
(6) (6) (6) 1
p

6 (5) (4) (4)
(3) (3) 4
Ma trËn c¸c n« cho c¸c biÕn trung gian vµ biÕn ra
d d d d
c c
b
K
a
1 0 0
k
0 0 0 0
p
0 1 1 1
1 1 1
P
0 0 0
k
1 1 1 0
p
1 1 1 1
0 0 1
f(k) = ak + c
p
+ ck + bk
= c (
p
+ k) + k (a + b)
f(p) = ak +
a
p

d d d d
(X) c c
b
a
0 1 1
k
0 0 0 1
p
0 1 1 1
0 0 1
(L)
1 0 0
k
1 1 1 0
p
1 0 0 0
1 1 0
f(X) = a + b
k
p
+ bkp + ckp
= a + b (
k
p
+ kp) + ckp
Trang
10
c
k
p

K
k
a
b
a k P
p
a
a X
b
k
p
k
p
c
k
p
k
p
a
L
b
d
d
c
k
k
p
a
V
1

b
c
k
p
b
p
a
c
k
b
k
p
V
2
a
c k
p
§å ¸n m«n häc ®iÒu khiÓn l«gic
f(L) =
a
k
p
+
a
b
d +
a
c
d
k

+
a
k
p
a
(k
p
+
b
d + c
d
k
+
k
p)
d d d d
c c
(V
1
) b
a
1 0 1
k
1 1 1 1
p
1 0 1 1
1 1 1
(V
2
)

0 1 0
k
0 0 0 0
p
0 1 0 0
0 0 0
f(V
1
) = a +
cb
+ k
p
+ bp +
kca
f(V
2
) = b
pk
+
a
ckp
Tõ kÕt qu¶ trªn cã s¬ ®å cÊu tróc
Trang
11
c
p
d
K
k
k

a P
b
a
p x
m X
x
k
p
k p
k
p
a
L
k
p
l
k
p
2
V
V
1
b
c
m
l d
v
1
b p
c

k
b
b
k
p
V
2
v
2
c k p
v
2
Đồ án môn học điều khiển lôgic
Hiệu chỉnh lại sơ đồ cấu trúc
Bổ sung thêm tín hiệu mở máy ban đầu
Trang
12
a b
c
K
1rm
K
K K
v2
v1
CC
CD
x
l
l x

2rm 3rm
ra
bbd
d/c
ck
+
-
+
-
+e
24
18
22
20
30
28
26
121 122
123
34
40
36
42
38
44
111
112
113
32
101 102 103

vr
t
Đồ án môn học điều khiển lôgic
IV . Xây dựng sơ đồ nguyên lý :
1 . Nhận xét chung về tốc độ công nghệ :
- Theo đề tài thiết kế công nghệ của máy khoan thì tốc độ V
1
là tốc độ tịnh tiến
của mũi khoan trong quá trình chuyển động lên, xuống ở chế độ không cắt gọt
kim loại .
- Chuyển động đi xuống đợc thực hiện theo chiều quay thuận của động cơ,
chuyển động đi lên thì động cơ đảo chiều và quay ngợc .
- Trong hệ thống máy khoan ta sử dụng động cơ điện một chiều để làm dịch
chuyển lên, xuống của máy khoan. Điều chỉnh tốc độ bằng điều chỉnh điện áp
đặt vào phần ứng của động cơ, Đảo chiều quay động cơ bằng cách đảo chiều cực
tính dòng điện phần ứng động cơ .
- Sử dụng phơng pháp này phù hợp với hệ thống động cơ công suất vừa và nhỏ,
tần số đảo chiều không cao .
2 . Yêu cầu của mạch điều khiển :
- Để vận hành máy cần phải có một số chức năng sau :
Các thiết bị bảo vệ phải đợc lắp đặt đầy đủ .
Khi khoan đang làm việc mất điện thì động cơ dừng lại và không tự vận
hành trở lại nếu không có ngời vận hành ấn nút khởi động trở lại .
- Cùng với các chức năng trên ta còn phải đảm bảo các điều kiện sau :
Khi có tín hiệu xuống (X) thì không thể có tín hiệu lên (L) và ngợc lại .
Khi có tín hiệu V
1
thì tín hiệu V
2
xẽ mất và ngợc lại khi có tín hiệu V

2
xẽ
không có tín hiệu V
1
.
Mạch lực : - Mạch lực bao gồm bộ biến đổi chỉnh lu một chiều có điều
khiển sử dụng các van bán dẫn Tiristor . Động cơ một chiều 10 (Kw) .
3 . Lựa chọn phơng án :
- Trong thực tế có thể chọn hai phơng án để lắp đặt mạch điều khiển lôgic cho
hệ thống :
Sử dụng phần tử lôgic có tiếp điểm : Thờng đợc áp dụng cho các mạch
điều khiển đóng mở công suất lớn .
Sử dụng phần tử lôgic không tiếp điểm ( IC số ) .
- Trong khuôn khổ của đồ án này ta sử dụng phần tử điều khiển là phần tử có
tiếp điểm .
4 . Chọn các phần tử điều khiển :
- Từ sơ đồ cấu trúc ta có quy ớc các ký hiệu nh sau :
Tín hiệu a : Thay thế bằng công tắc hành trình 1KH .
Tín hiệu b : Thay thế bằng công tắc hành trình 2KH .
Tín hiệu c : Thay thế bằng công tắc hành trình 3KH .
Tín hiệu d : Thay thế bằng công tắc hành trình 4KH .
P & K đợc thay thế bằng công tắc tơ P & K.
V
1
, V
2
Thay thế bằng các công tắc tơ gia tốc V
1
, V
2

để điều khiển tốc
độ làm việc của máy khoan .
L, X Thay thế bằng các công tắc tơ đờng dây dùng để điều khiển các
hành trình thuận và ngợc của máy khoan ( T, N ).
- Để đảm bảo quá trình vận hành an toàn và sự cần thiết của việc bảo vệ các sự
cố xảy ra ta sẽ sử dụng thêm các khí cụ phụ trợ sau :
Một rơle điện áp thấp RA để làm nhiệm vụ bảo vệ điện áp cực tiểu và bảo
vệ điểm không .
Các rơle dòng điện cực đại 1RM, 2RM, 3RM để vừa làm nhiệm vụ bảo vệ
ngắn mạch lại vừa làm nhiệm vụ bảo vệ quá tải xung kích .
- Từ các phân tích trên ta có sơ đồ nguyên lý của hệ thống nh sau .
Trang
13
§å ¸n m«n häc ®iÒu khiÓn l«gic
S¬ ®å m¹ch ®éng lùc
Trang
14
§å ¸n m«n häc ®iÒu khiÓn l«gic
ra
x
rtr
1Cd
1CC
d
m
ra
rth
3rm
4kh
1kh

3kh
l
2Cd
2CC
x
rtr
3kh
rtr
3kh
1kh
l
x
l
4kh
2kh
v
2
v
1
3kh
rtr
x
l
3kh
2kh
l
v
2
v
2

2rm
rth
1rm
+
-
29
27
25
1
31
16
2
14
3
5
6
4
7
9 11 8
13 15
17 10
19
21
12
23
v
1
S¬ ®å m¹ch ®iÒu khiÓn
5 . ThuyÕt minh s¬ ®å nguyªn lý :
Trang

15
Đồ án môn học điều khiển lôgic
- Để hệ thống hoạt động ta đóng cầu dao CD, ấn nút mở máy M . Công tắc tơ
RA có điện, tiếp điểm RA đóng lại duy trì điện cho toàn bộ mạch trong suốt quá
trình hoạt động của hệ thống . Đồng thời công tắc tơ K trên mạch động lực có
điện đóng tiếp điểm K cho mạch lực cấp điện cho động cơ .
- Tại A công tắc hành trình 1KH đóng công tắc tơ X có điện, tiếp điểm T
trên mạch động lực đóng, động cơ làm việc ở chế độ thuận ( mũi khoan dịch
chuyển đi xuống ). Đồng thời công tắc tơ vận tốc V
1
có điện, tiếp điểm V
1
đóng
động cơ chạy thuận mũi khoan đi xuống với vận tốc V
1
.
- Khi khoan đi xuống đến điểm B, công tắc hành trình 2KH tác động làm mất
vận tốc V
1
và có vận tốc V
2
Khoan vẫn đi xuống nhng với vận tốc là V
2
.
- Tại C công tắc hành trình 3KH tác động, Làm mất điện công tắc tơ X và
công tắc tơ vận tốc V
2
Khoan dừng chuyển động, đồng thời khi công tắc hành
trình 3KH tác động làm cho công tắc tơ L có điện, tiếp điểm N trên mạch lực
đóng lại động cơ đảo chiều đi lên với vận tốc V

1
. Khi khoan chuyển động đi lên
gặp B không làm thay đổi gì của hệ thống, khoan vẫn đi lên với vận tốc V
1
.
- Đến khi gặp A công tắc hành trình 1KH tác động làm thay đổi hành trình
hoạt động của khoan. Công tắc tơ L mất điện, công tắc tơ X có điện Động cơ
đi xuống với vận tốc V
1
.
- Tại B công tắc hành trình 2KH tác động không làm ảnh hởng gì đến hành
trình của khoan.
- Tại C công tắc hành trình 3KH tác động Làm thay đổi vận tốc của khoan,
khoan vẫn tiếp tục đi xuống nhng với vận tốc là V
2
.
- Tại D công tắc hành trình 4KH tác động Làm cho công tắc tơ X & V
2
mất
điện, khoan ngừng hoạt động tạm thời. Đồng thời lúc này công tắc tơ L & V1 có
điện ngay Khoan chuyển động đi lên với vận tốc là V
1
.
- Khi khoan lần lợt đi qua các vị trí B, C hành trình không có gì thay đổi . Nh-
ng khi gặp A thì công tắc tơ L và công tắc tơ vận tốc V
1
mất điện, khoan dừng
hoạt động chờ để khoan lỗ tiếp theo và chu trình đợc thực hiện tuần tự nh lúc
đầu. Kết thúc một chu trình làm việc của công nghệ .
- Ngoài ra trong sơ đồ ta còn sử dụng thêm một số phần tử phụ trợ sau :

1RM, 2RM là các Rơle dòng điện cực đại dùng để bảo vệ quá tải ngắn
hạn xung kích, chế độ làm việc 2 pha vì vậy ta phải chỉnh định dòng điện
hút của nó phải nhỏ hơn dòng điện làm việc của 2 pha .
Rơle 3RM dùng để bảo vệ ngắn mạch, Rơle này có tiếp điểm loại không
tự phục hồi nên khi xảy ra sự cố về ngắn mạch Rơle tác động. Muốn mạch
trở lại hoạt động bình thờng ta cần phải ấn trả lại nút phục hồi cho 3RM.
RA là Rơle bảo vệ điện áp thấp có tác dụng bảo vệ điên áp cực tiểu và bảo
vệ điểm không .
V . Lựa chọn các phần tử bảo vệ cho hệ thống :
1 . Bảo vệ ngắn mạch :
- Trong hệ thống tự động điều khiển truyền động điện, bất kỳ một hiện tợng
ngắn mạch nào xảy ra trong hệ thống cũng đều gây nguy hiểm cho ngời vận
hành và hoạt động của các thiết bị. Cần phải có các thiết bị bảo vệ tác động
nhanh cắt hệ thống ra khỏi lới điện .
- Để bảo vệ lới điện có thể thực hiện bằng cách sử dụng Atomat. Atomat đợc
đặt tại phần ứng của động cơ trực tiếp tác động tới phần ứng động cơ khi có sự
cố. Giá trị chỉnh định dòng điện của cơ cấu nhả điện từ có giá trị nhỏ nhất nhng
vẫn bảo đảm không đợc tác động ở trờng hợp quá tải tạm thời do khởi động hay
do phụ tải đỉnh nhọn cho phép của công nghệ gây ra. Đối với động cơ điện một
chiều dòng chỉnh định có thể đợc tính theo công thức sau .
Trang
16
Đồ án môn học điều khiển lôgic
I
cđ
= 1,2 ữ 1,6 I
kđ

Ta chọn : I
cđ

= 1,5 I
kđ
= 1,5 x 4 I
đm
I
cđ
= 6 x 68 = 408 (A)
Trong đó : I
cđ
- Dòng chỉnh định của cơ cấu .
I
kđ
- Dòng khởi động của động cơ, ( I
kđ
= 4I
đm
)
2 . Bảo vệ quá tải lâu dài :
- Hiện tợng quá tải lâu dài vợt quá giá trị cho phép sẽ gây hiện tợng phát nóng
thiết bị làm nhiệt độ tăng lên vợt quá trị số cho phép đối với cách điện của nó
gây ra chập cháy máy điện. Bảo vệ ổn định nhiệt lâu dài đợc thực hiện bởi Rơle
nhiệt, Rơle nhiệt đợc chọn sao cho nó có đặc tính nhiệt giống đặc tính phát nhiệt
làm việc của động cơ .
3 . Bảo vệ mất từ trờng :
- Khi động cơ điện động cơ điện một chiều làm việc, bất kỳ một biến đổi nào
của dòng điện phần ứng không phải do điều khiển cũng đều ảnh hởng tới trạng
thái làm việc của động cơ. Đặc biệt nếu dòng kích từ bị mất sẽ gây ngắn mạch
phần ứng, cần có biện pháp bảo vệ chống mất kích từ bằng Rơle dòng điện mắc
trên mạch kích từ nh H.vẽ .

- Chọn : R
pđ
= 5 R
k.từ
= 581 = 400 ()
4 . Bảo vệ tốc độ tăng trởng điện áp và dòng điện trong mạch chỉnh lu :
- Do hiện tợng đóng cắt mạch điện và đóng cắt MBá ở lới điện sẽ gây ra hiện
tợng xuất hiện các xung đỉnh nhọn có tốc độ biến thiên rất lớn, gây đánh thủng
lớp tiếp giáp của các van bán dẫn. Vì vậy trong thiết bị chỉnh lu sử dụng mạch
RC mắc song song với các van để bảo vệ cho thiết bị .
- Sử dụng các công thức đã biết sẽ tính toán đợc một cách chính xác các giá trị
của R & C. Tuy nhiên bằng kinh nghiệm ta có thể chọn :
R = 100 () ; C = 1 (àF)
5 . Chọn các phần tử đóng cắt hệ thống :
- Sử dụng công tắc tơ đóng cắt nguồn cung cấp cho hệ thống. Chọn loại công
tắc tơ 3 pha vị trí đặt tại phía nguồn xoay chiều cung cấp cho bộ chỉnh lu ( xem
H.vẽ mạch động lực ) .
Trang
17
R
pđ
D
CK
R
R
C
Th
§å ¸n m«n häc ®iÒu khiÓn l«gic
Trang

18
Đồ án môn học điều khiển lôgic
Chơng II : tính chọn các thiết bị
cho hệ thống
I . Thiết bị động lực :
1 . Chọn động cơ :
- Theo yêu cầu công suất thiết kế. Ta chọn động cơ loại M- 42 do liên xô sản
xuất có các thông số sau :
Loại động cơ điện 1 chiều M- 42 .
Công suất định mức : P
đm
= 10 ( kW ) .
Điện áp định mức : U
đm
= 400 ( V ) .
Dòng điện định mức : I
đm
= 25 ( A ) .
Tốc độ định mức : n
đm
= 1500 W/phút
Điện trở phần ứng : r = 0,168 ( ) .
Điện trở kích từ : r
k.từ
= 81 ( ) .
Chế độ kích từ độc lập .
2 . Chọn bộ biến đổi TIRISTOR :
- Dựa vào các thông số của động cơ đã chọn. Ta chọn các van bán dẫn
(Tiristor) do liên xô cũ sản xuất có các thông số sau :
Loại I (A) U (kV)

t
off
(às)
I
g
(A) U
g
(V)
di/dt
(A/às)
du/dt
(V/às)
T - 150 150
0,05 ữ 1 25 ữ 200
0,3 7 10 20
3 . Chọn cầu dao động lực :
- Chọn cầu dao loại 4 cực có buồng dập hồ quang .
Điện áp định mức : U
đm
= 500 ( V ) .
Dòng điện định mức : I
đm
= 240 ( A ) .
Kích thớc ( dài x rộng ) : 100 x 140 (mm) .
4 . Chọn công tắc tơ đóng cắt mạch lực :
- Chọn công tắc tơ xoay chiều có các thông số :
Số tiếp điểm chính : 3
Số tiếp điểm phụ thờng đóng : 4
Số tiếp điểm phụ thờng mở : 4
Điện áp định mức : U

đm
= 380 ( V )
Dòng điện định mức : I
đm
= 70 ( A )
Điện áp điều khiển : U
đk
= 220 ( V )
Công suât định mức : P
đm
= 60 ( W )
II . Thiết bị điều khiển :
1 . Chọn công tắc tơ điều khiển thuận ngợc :
- Ta chọn công tắc tơ thuận, ngợc cùng loại là MEC ABH33b của LG có
các thông số sau :
Số tiếp điểm chính : 3
Số tiếp điểm phụ thờng đóng : 4
Số tiếp điểm phụ thờng mở : 4
Điện áp định mức : U
đm
= 380 ( V )
Dòng điện định mức : I
đm
= 100 ( A )
Điện áp điều khiển : U
đk
= 220 ( V )
Dòng điện điều khiển : I
đk
= 5 ( A )

Trang
19
Đồ án môn học điều khiển lôgic
Công suât định mức : P
đm
= 250 ( W )
Kích thớc ( dài x rộng x cao ) : 130 x 75 x 82 (mm) .
2 . Chọn công tắc tơ điều khiển vận tốc V
1
, V
2
:
- Chọn loại MY4 của OMRON có các thông số :
Số tiếp điểm thờng đóng : 2
Số tiếp điểm thờng mở : 2
Điện áp điều khiển : U
đk
= 220 ( V )
Dòng điện điều khiển : I
đk
= 5 ( A )
Công suât định mức : P
đm
= 120 ( W )
Kích thớc : 50,8 x 32,51 x 28,96 (mm) .
3 . Nút ấn hoạt động M, D :
- Chọn loại nút ấn tự phục hồi A16 của OMRON có các thông số :
Điện áp định mức : U
đm
= 250 ( V )

Dòng điện định mức : I
đm
= 5 ( A )
4 . Công tắc hành trình :
- Chọn loại D4MC do OMRON chế tạo có các thông số :
Điện áp định mức : U
đm
= 220 ( V )
Dòng điện định mức : I
đm
= 0,25 ( A )
Tần số làm việc : f
lv
= 120 ( Hz )
Điện trở tiếp xúc : r
tx
= 100 ( m )

III . Thiết bị bảo vệ :
1 . Rơle bảo vệ điện áp RA :
- Chọn loại LY của OMRON có các thông số :
Số tiếp điểm : 2
Dải điện áp bảo vệ: U = 160 ữ 280 ( V )
Dòng điện tiếp điểm chịu đợc : I
tđ
= 30 ( A )
Công suât định mức : P
đm
= 250 ( W )
Kích thớc : 36,07 x 27,94 x 21,59 (mm) .

2 . Rơle dòng điện cực đại 1RM, 2RM, 3RM :
- Dùng loại RM1-XA016 do Đức chế tạo có các thông số :
Dòng điện định mức động cơ : I
đm/ĐC
= 11,6 ữ 18 ( A )
Dòng điện cực đại : I
cđ
= 25 ( A )
Giới hạn điều chỉnh : 20 ữ 80 ( A )

Chơng III : thiết kế sơ đồ lắp ráp

I . Lập bảng bố trí thiết bị và bảng đấu dây :
1 . Bảng bố trí thiết bị :
- Các thiết bị động lực để truyền động cơ cấu sản xuất với các công tắc hành
trình, các nút ấn điều khiển phải đợc 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 :
*Nguyên tắc nhiệt độ :
- Các thiết bị tản nhiệt lớn, khi làm việc phải đợc bố trí để ở phía trên các thiết
bị có chịu ảnh hởng lớn về nhiệt độ cần phải đặt tránh xa các nguồn sinh
nhiệt .
*Nguyên tắc trọng lợng :
- Các thiết bị nặng phải đặt dới thấp, các thiết bị nhẹ đặt ở phía trên để tăng c-
ờng độ vững chắc cho bảng điện, giảm nhẹ các điều kiện để cố định chúng .
*Nguyên tắc nối dây tiện ích :
- Là đờng nối dây gần nhất và ít chồng chéo nhau .
Trang
20
Đồ án môn học điều khiển lôgic
- Dựa vào các nguyên tắc trên kết hợp với những yêu cầu đặc biệt trong từng

trờng hợp cụ thể để tiến hành bố trí các thiết bị trên panel. Khi bố trí thiết bị cần
bố trí thành từng nhóm riêng biệt để tiện lợi cho việc kiểm tra, sửa chữa .
- Các phần tử trong cúng một nhóm phải đợc 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 để việc tiến hành lắp
đặt, sửa chữa và hiệu chỉnh đợc dễ dàng .
- Các thiết bị dễ hỏng, các thiết bị cần điều chỉnh phải để ở nơi dễ dàng thay
thế, điều chỉnh và sửa chữa .
- Bản vẽ bố trí thiết bị phải theo mọt tỷ lệ xích tiêu chuẩn, trong đó phải ghi dõ
các kích thớc hình chiếu của thiết bị, kích thớc các lỗ định vị trên tấm lắp .
- Các phần tử tiếp điểm của công tắc tơ, Rơle đợc vẽ trên sơ đồ lắp ráp thành
những hình chữ nhật với tỷ lệ xích nh 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 đánh trên sơ đồ nguyên lý .
2 . Bảng đấu dây :
- Bảng đấu dây phải ghi dõ cụ thể các đầu nối, vị trí của các thiết bị trên mạch
lực cũng nh mạch điều khiển sẽ đợc nối .
- Các điểm nối đã ghi nối một lần thì để trống không ghi lặp lại .
- Bảng đấu dây không đợc để thiếu mạch nối nào có trên sơ đồ nguyên lý .
- Trên cơ sở đã lựa chọn các thiết bị và sơ đồ nguyên lý ta có bảng đấu dây nh
sau :
st
t
tên thiết bị điểm nối stt tên thiết bị điểm nối
1
cầu dao
động lực
a - đl
b - đl
c - đl

101 cc
102 cc
103 cc
4
bộ biến đổi
( tiristor )
121 -
122 -
123 -
24 x, l
18 x, l
26 v2
28 v1
30 (-)
vrt
2 cầu chì
động lực
101 -
102 -
103 -
111 k
112 k
113 k
111 - ra
5 contactor x
24 -
18 -
22 - đl
20 đl
2 rtr

4 l
8
11 đk
Trang
21
Đồ án môn học điều khiển lôgic
3 đk
5 đk
1 đk
13
3
contactor
k
Đl
111 -
112 -
113 -
121
bbđ
122
bbđ
123
bbđ
112 cc
32 - ra
6
cầu dao 1cd
2cd
(+) - đk
29 1cc

(-) - đk
14 2cc
7
nút mở máy
(m)
4 -
1 đk
-33-35-ĐK

stt tên thiết bị điểm nối stt tên thiết bị điểm nối
8
contactor
l
24 -
18 -
22 - đl
20 đl
2 v
1
8 1KH
21 L
19b - đk
1
37 - đk
10
contactor
P
đk
3KH3
P5

9a
11
17b
P4
19a
19b
21K
25
27V
2
2KH-39
35
47
12
K51
9 contactor
K
đk
1
5
91KH
11
X17
17aP
17
17bP
19aP
21
21P
25

25P
3Kh-41
contactor v
1
28 -
v
1
- vr
t
2 v
2

10 v
2
12
21 đk
37-ĐK
35-ĐK
Trang
22
§å ¸n m«n häc ®iÒu khiÓn l«gic
41–
35–
2KH–K
49–
49–KH
11 contactor v
2
26 -
v

2
- vr
t
2 – rth
12 – P
21 – v
1
49 – K
10 –
27 - ®k
Trang
23
Đồ án môn học điều khiển lôgic
stt tên thiết bị điểm nối stt tên thiết bị điểm nối
12
cầu chì 1cc
2cc
29 -
14 -
2 - rth
1 đk
17
công tắc
hành trình
3kh
1
3
3 (3-P)
33 M
41 K

49

13
rơle - rth
1-
2 -
23 1rm
23 2rm
1
18
công tắc
hành trình
1kh
1
9 k
9a P
19b 8
14 rơle 2rm
1 1rm
23
36 k
122
bbđ
19
công tắc
hành trình
3kh
1
3
3 (3-P)

33 M
41 K
49

15 rơle 3rm
16
31 rth
38 k
121
bbđ
20
công tắc
hành trình
4kh
P 5
5 4kh
L 37
35 4KH
16
công tắc
hành trình
2kh
1
K3 11
13
P-17C
4
31 3KH
39 P
43 2KH

Trang
24
d
-
+
d/c
+
ck
-
x
l
l x
1rm
vr
t
v1
v2
+e
bbd
K
K
K
CD
K
ra
CC
a
c
b
3rm2rm

1Cd
1CC
+
1rm
2rm
rth
3kh
l
3kh
v
2
2kh
x
rtr
l
2kh
v
2
v
1
v
1
v
2
l
3kh
1kh
4kh
rtr
1kh

4kh
l
3kh
11
rtr
3kh
x
x
l
rtr
x
ra
m
rth
3rm
ra
2CC
2Cd
-
gvhd : l u đức dũng
svth : nguyễn đức khanh
lớp : tự động hoá - k39
shsv : 4067
tr ờng đại học bách khoa - hà nội
bộ môn : tự động hoá xncn
đồ án môn học
số : 1
điều khiển lôgic
sơ đồ nguyên lý mạch lực
mạch điều khiển của công nghệ khoan

sơ đồ mạch lực
sơ đồ mạch điều khiển
các ký hiệu trên bản vẽ :
nút ấn th ờng mở
nút ấn th ờng đóng
tiếp điểm th ờng mở của công tắc hành trình
tiếp điểm th ờng đóng của công tắc hành trình
tiếp điểm th ờng mở
tiếp điểm th ờng đóng
cuộn dây của contactor, rơle
26
38 121
3rm
bbd
31
3rm
27 2
29
1cc,2cc
14
k
k
32 112
28 30
18 24
113
121 122
111
123
112

cba
103102101
cc
101 102 103
cd
38 113
36 112
34 111
l
2 8
171
l
x
2 4
x
đl
a
b
c
20
22
21
19
-
đk
+
2rm
36 122
2rm
1 23

1rm
34 123
1rm
1 23
ra
2 16
ra
32
1
111
25
4 6
191
20 24
18 22
9 11
18
20
22
24
8
3
1
11
5
13
vrt26
2 10
v
1

12
v
1
21
vrt28
v
2
2 12
1710
19 21
v
2
2
trr
1
trr
23
31
1
sơ đồ lắp ráp thiết bị trên tấm lắp
rtr
2
13
7
15
3
5
rtr
7
6

( tỷ lệ 1/2 )
17
11
9
8
7
9
7
6
5
3
1
25
27
Đồ án môn học điều khiển lôgic
Trang
25