thiết kế môn học điều khiển logic

Thiết kế môn học: điều khiển lôgic Thầy giáo hớng dẫn: Lu Đức Dũng
Thiết kế môn học: điều khiển lôgic
I. Nhiệm vụ : thiết kế hệ thống điều khiển cho công nghệ vẽ ở
hình dới đây:
Trong đó :
Đờng nét liền ______ với tốc độ V
1
Đờng nét đứt . với tốc độ V
2
I. Nội dung
1. Thiết kế sơ đồ nguyên lí
2. Tính chọn thiết bị điều khiển
3. Thiết kế sơ đồ lắp ráp
II. Thuyết minh và bản vẽ
4. Một quyển thuyết minh
5. Hai bản vẽ kỹ thuật khổ A
0
cho sơ đồ
nguyên lý, lắp ráp
Yêu cầu thiết kế:
III. Phơng pháp thiết kế : Phân tầng
Phơng pháp điều khiển, mạch lực : Động cơ một chiều, phần tử không tiếp
điểm
1
L
SS
m

A
B
C

D
XX
C
Thiết kế môn học: điều khiển lôgic Thầy giáo hớng dẫn: Lu Đức Dũng
Lời mở đầu
Trong sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nớc, có thể nói một
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 đó là năng suất sản xuất và
chất lợng sản phẩm làm ra. Sự phát triển rất nhanh chóng của máy tính điện tử ,
công nghệ thông tin và những thành tựu của lý thuyết Điều khiển tự động đã làm
cở sở và hỗ trợ cho sự phát triển tơng xứng của lĩnh vực tự động hoá.
ở nớc ta mặc dầu 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 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 từng
ngõ nghách, vào trong tất cả các khâu của quá trình tạo ra sản phẩm. Một trong
nhữnh ứng dụng đó mà đồ án này thiết kế là điều khiển công nghệ khoan. Tự
động hoá điều khiển công nghệ khoan là quá trình tạo ra một lỗ thủng trên bề mặt
vật thể có kích thớc chiều sâu định trớc. Trong công việc thiết kế, tự động hoá
điều khiển đợc thể hiện qua hai quá trình sau:
- Tự động hoá điều khiển công việc đa vật thể vào vị trí định trớc (xác định
vị trí lỗ khoan).
- Tự động hoá đa mũi khoan vào khoan vật thể sau đó quay về vị trí cũ đễ
đảm bảo cho quy trình tiếp theo.
Chất lợng mũi khoan và năng suất làm việc phụ thuộc rất nhiều vào
công nghệ điều khiển. Quá trình làm việc đợc thực hiện theo một trật tự
logic, theo trình 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 nhng ở đây ta sử dụng phơng pháp ma trận
trạng thái. So với các phơng pháp khác thì phơng pháp ma trận trạng thái
có u điểm đơn giản và dễ hiệu chỉnh.


2
Thiết kế môn học: điều khiển lôgic Thầy giáo hớng dẫn: Lu Đức Dũng
MụC LụC trang
Chơng 1: Giới thiệu công nghệ 4
Chơng 2: Xây dựng sơ đồ nguyên lý 12
Chơng 3: Tính chọn các thiết bị 16
Chơng 4: Sơ đồ lắp ráp và bảng đấu dây 19
3
Thiết kế môn học: điều khiển lôgic Thầy giáo hớng dẫn: Lu Đức Dũng
Chơng 1: giới thiệu công nghệ
Công nghệ khoan một lỗ hai giai đoạn đợc sử dụng rộng rãi trong các nhà máy cơ
khí cùng với các máy cơ khí khác nh máy tiện , máy bào , máy doa
I. Mô tả và phân tích công nghệ
Mục đích của đồ án là xây dựng cấu trúc điều khiển chuyển động lên xuống
với các vận tốc khác nhau của công nghệ khoan hai giai đoạn.
Theo công nghệ yêu cầu: Sau khi ấn nút mở máy động cơ sẽ làm mũi khoan
đi xuống với vận tốc v1, hành trình này kéo dài từ A B. Khi mũi khoan
đến B (gặp vật liệu) cần giảm tốc độ khoan xuống vận tốc v2 để khoan vật
liệu tiếp. Khi gặp C lỡi khoan nhấc lên tháo phoi chuẩn bị cho giai đoạn
khoan thứ hai.
Quá trình đi lên đợc bắt đầu với vận tốc V1,quá trình kéo dài từ C A. Khi
gặp A khoan đảo chiều đi xuống với vận tốc V1 bắt đầu giai đoạn hai. Khi
gặp C(gặp phôi) bắt đầu khoan xuống với vận tốc V2 cho đến khi gặp D
4
L

SS
m

A
B
C
D
XX
C
Thiết kế môn học: điều khiển lôgic Thầy giáo hớng dẫn: Lu Đức Dũng
khoan hết một lỗ khoan đợc nhấc lên với vận tốc V1 . Đi lên gặp A thì
dừng lại kết thúc quá trình khoan.
Sau khi kết thúc một chu kì mũi khoan sẽ tự động dừng lại ở đầu quá trình
đi xuống của chu kì mới Muốn thực hiện các lần khoan tiếp theo phải ấn
nút mở máy. Muốn dừng hoàn toàn trạng thái làm việc của hệ thống thì ấn
nút dừng, dừng ở vị trí A; tức là đầu hành trình thuận.
Từ việc mô tả yêu cầu công nghệ ở trên ta thấy rằng việc thực hiện có thể
sử dụng điều khiển theo nguyên tắc hành trình. Bằng việc đặt tại các vị trí
A, B, C, D các cảm biến vị trí, thực tế là sử dụng các côngtăctơ hành trình,
ta sẽ thực hiện đợc trình tự đóng cắt mạch điều khiển một cách hợp lý, đáp
ứng đợc yêu cầu công nghệ.
Ngoài việc cơ bản dùng nguyên tắc hành trình để điều khiển ta có thể sử
dụng thêm các nguyên tắc điều khiển khác, nh : nguyên tắc thời gian,
nguyên tắc dòng điện để có thể hoàn thiện cấu trúc điều khiển.
Chi tiết việc thiết kế cấu trúc mạch điều khiển và cấu trúc mạch lực sẽ
đợc trình bày dới đây.
II. Trình tự các b ớc xây dựng cấu trúc điều khiển.
Theo yêu cầu của đề tài, dới đây xin trình bày việc tổng hợp mạch điều khiển
bằng phơng pháp trạng thái
1. Xác định các tín hiệu điều khiển & các tín hiệu chấp hành.

Từ phân tích ở trên, ta đã xác định nguyên tắc điều khiển chuyển động lên
xuống của khoan máy là nguyên tắc hành trình. Vì vậy, các tín hiệu điều khiển
a, b, c ,d xác nhận vị trí của mũi khoan tại A, B, C, D trong mỗi chu kỳ chuyển
động lên xuống.
Quy ớc các trạng thái của các tín hiệu điều khiển nh sau:
+ a =1: Nếu mũi khoan qua A & ra lệnh điều khiển mũi khoan đi xuống với
vận tốc V
1
(nếu mũi khoan đang đứng yên tại A).
+ a =0: Khi mũi khoan rời khỏi A.
+ b =1: Xác nhận mũi khoan ở tại B. Ra lệnh mũi khoan tiếp tục chuyển động
xuống với V
2
nếu trớc đó mũi khoan chuyển động xuống với V
1
; còn ra lệnh
5
Thiết kế môn học: điều khiển lôgic Thầy giáo hớng dẫn: Lu Đức Dũng
cho mũi khoan đảo chiều đi xuống với vận tốc V
1
, nếu trớc đó mũi khoan đang
chuyển động lên với vận tốc V
1
.
+ b =0: Khi mũi khoan rời khỏi vị trí B.
+ c =1: Xác nhận mũi khoan qua C. Ra lệnh cho mũi khoan tăng tốc từ V
2
lên
V
1

và chuyển động đi lên, nếu trớc đó mũi khoan chuyển động xuống với V
2
;
còn nếu trớc đó đang chuyển động lên với V
1
thì tiếp tục duy trì trạng thái
cũ.Ra lệnh cho mũi khoan chuyển động xuống với vận tốc V
2
nếu trớc đó
chuyển động xuống với vận tốc V
1
.
+ c =0: Khi mũi khoan rời khỏi C.
+ d=1: Xác nhận mũi khoan ở tại D. Ra lệnh cho mũi khoan chuyển động đi
lên với V
1
.
+ d =0: Khi mũi khoan rời khỏi D.
Nh vậy, các tín hiệu a, b, c, d là các tín hiệu xung.
Các tín hiệu chấp hành (tín hiệu ra) là: L,X, V
1
, V
2
.
Trong đó:
L _ là tín hiệu chấp hành đóng tiếp điểm để mũi khoan chuyển động
đi lên .
X _ là tín hiệu chấp hành đóng tiếp điểm để mũi khoan chuyển động
đi xuống.
V

1
_ là tín hiệu chấp hành đóng tiếp điểm để mũi khoan chuyển
động với vận tốc V
1
.
V
2
_ là tín hiệu chấp hành đóng tiếp điểm để mũi khoan chuyển
động với vận tốc V
2
.
Các tín hiệu chấp hành sẽ xuất hiện khi một tổ hợp nhất định của các tín hiệu
điều khiển tác động nhằm điều khiển mũi khoan chạy đúng ý đồ thiết kế.
2. Xác định các trạng thái có thể có của hệ thống.
Từ công nghệ ta thấy các trạng thái có thể có của hệ thống trong một chu kỳ
nh sau:
S
1
: là trạng thái mũi khoan đi xuống với vận tốc V
1
từ A B.
S
2
: là trạng thái mũi khoan đi xuống với vận tốc V
2
từ B C.
S
3
: là trạng thái mũi khoan đi lên với vận tốc V
1

từ C B.
S
4
: là trạng thái mũi khoan đi xuống với vận tốc V
1
từ B C.
S
5
: là trạng thái mũi khoan đi xuống với vận tốc V
2
từ C D.
S
6
: là trạng thái mũi khoan đi lên với vận tốc V
1
từ D C.
6
Thiết kế môn học: điều khiển lôgic Thầy giáo hớng dẫn: Lu Đức Dũng
S
7
: là trạng thái mũi khoan đi lên với vận tốc V
1
từ C B.
S
8
: là trạng thái mũi khoan đi lên với vận tốc V
1
từ BA.
3. Lập lu đồ chuyển trạng thái.
Ký hiệu:

21
VXLV
abcd
Từ hoạt động của hệ thống ta mô tả trạng thái của hệ thống bằng lu đồ chuyển
trạng thái trong mỗi chu kỳ hoạt động nh sau:
Từ Graphcep trạng thái trên ta có bảng trạng thái MI nh sau:
TT Vào Ra
0
0
0
0
0001 0
0
1
1
0010 0
1
1
0
0100 0
1
0
1
0
1
1
1
1
1
1

1
1
1
1
0
1
1
0
0
1
1
0
1
1
0
0
1
1
0
1
1
1
0
1
0
1000
X L V
1
V
2

(1)
2 <1>
1 0 1 0
(2)
3 <2>
1 0 0 1
(3)
<3> 4
0 1 1 0
(4)
5
<4>
1 0 1 0
(5)
6 <5>
1 0 0 1
(6)
<6> 7
0 1 1 0
(7)
<7> 8
0 1 1 0
(8)
<8> 1
0 1 1 0
7
1
6
1010
1000

8
0110
0100
7
0110
0010
0110
0001
3
0110
0010
2
1001
0100
4
1010
0100
5
1001
0010
Thiết kế môn học: điều khiển lôgic Thầy giáo hớng dẫn: Lu Đức Dũng
Theo điều kiện nhập hàng thì hai hàng có thể nhập lại thành một hàng khi
trên cùng một cột chúng có cùng kí hiệu.Do đó ta có thể nhập hàng 1với
hàng 2,hàng 4với hàng 5,hàng 6với hàng 7 với hàng 8. Vì vậy ta có bảng
trạng thái rút gọn nh sau:
TT Vào
d
c
b
a

(1)
3 <2> <1>
(2)
<3> 4
(3)
6 <5>
<4>
(4)
<6> <7> <8> 1
Chọn biến trung gian :
ta có :
42
min
== N
s
suy ra s
min
=2
chọn hai biến trung gian là p và q
<1><2> <6><7><8>
<3> <4><5>
q
Từ đó ta có bảng sau:
TT Vào
d
c
b
a
(1)
3 <2> <1>

(2)
<3> 4
(3)
6 <5>
<4>
(4)
<6> <7> <8> 1
Viết hàm cho các biến :
Hàm của q:
8
p
q
p
Thiết kế môn học: điều khiển lôgic Thầy giáo hớng dẫn: Lu Đức Dũng
Vào
d
c
b
a
1 0 0
1 1
0 1
1
0 0 0 0

cpcbqcbpacbcbqaqf ++=++= )()()(
Tơng tự với p ta có bảng sau:
Vào
d
c

b
a
0 0 0
0 1
1 1
1
1 1 1 0

qbpacqbapapf +=+=)(
Hàm đối với X :
d
c
b
a
1 1
0
1
1
0 0 0
Từ bảng trên ta có:
apqbqpbaXf +++=)(
Hàm đối với L :
9
p
q
p
q
q
p
Thiết kế môn học: điều khiển lôgic Thầy giáo hớng dẫn: Lu Đức Dũng

Vào
d
c
b
a
0 0
1
0
0
1 1 1
Từ bảng trên ta có hàm:
qpqpLf +=)(
Hàm đối với V
1
:
Vào
d
c
b
a
0 1
1
0
1
1 1 1
Từ bảng trên ta có :
LbpaqpqpbpaVf ++=+++=)(
1
Hàm đối với V
2

:
Vào
d
c
b
a
1 0
0
1
0
0 0 0
Từ bảng trên ta có:
bpqpbVf +=)(
2
Từ các hàm trên ta có đợc sơ đồ tổ chức dới đây:
10
q
p
q
p
q
p
Thiết kế môn học: điều khiển lôgic Thầy giáo hớng dẫn: Lu Đức Dũng
4.Kiểm tra và hiệu chỉnh sơ đồ cấu trúc.
+ Giả thiết, ban đầu a=1 có X,V
1
, không có P,không có Qq=p = 0.
+ Đến B: b =1 . Vẫn không có P,Q . Vẫn còn X. Lúc này, do
p
=1, b=1) có

V
2
,đồng thời mất V
1
.
+ Đến C: c = 1. Do trớc đấy
1=p
nên sẽ có Q q=1 mất V
2
& lại có V
1
.
đồng thời có L (do vẫn cha có P và đã có Q)
+ Đến B(hành trình lên lần 1): b = 1 mất L,vẫn có V
1
,có X do vẫn còn Q
có P(do lúc này đã có Q).
+ Đến C (trong hành trình xuống lần 2) c = 1. Vẫn có P, Q có V
2
và có
X,đồng thời mất V
1
.
+ Đến D d=1,
1=== cba
mất Q. Vẫn có P, nhng mất V
2
,có V
1
đồng

thời có L
+ Đến C(trong trình lên lần 2): c = 1. Vẫn có P và vẫn mất Q,vẫn có Lvà V
1
.
+ Đến B(trong trình lên lần 2): b =1 . Vẫn có P,vẫn mất Q . Vẫn còn Lvà V
1
.
+ Đến A: a =1 . lúc này thì mất P,Q vẫn cha có .
Nh vậy sơ đồ cấu trúc nh trên thoả mãn công nghệ đặt ra.
Qua việc phân tích trong quá trình kiểm tra, ta nhận thấy rằng:
+ Trong phân tích các trạng thái trên ta coi rằng A có khi mũi khoan đến A và
A mất khi mũi khoan rời khỏi A và đã đến B.Thực tế khi mũi khoan rời khỏi A
và cha đến B thì đã mất A,do đó để thoả mãn công nghệ ta phải hiệu chỉnh ,ta
thay a bằng a'
baaa ).'(' +=
.
+ Tơng tự, cho biến B,C ta có:
cabbb ).'(' +=
.
dbccc ).'(' +=
Đối với D không ảnh hởng đến sơ đồ cấu trúc nên ta không cần hiệu chỉnh
Vậy sơ đồ cấu trúc điều khiển đợc hiệu chỉnh lại nh sau:
11
Thiết kế môn học: điều khiển lôgic Thầy giáo hớng dẫn: Lu Đức Dũng
Chơng II
Xây dựng sơ đồ nguyên lý
Quá trình tổng hợp mạch điều khiển ở chơng I đã đa ra đợc một cấu trúc điều
khiển về cơ bản đã đáp ứng đợc yêu cầu của công nghệ. Tuy vậy, nếu đem
ngay cấu trúc này vào lắp ráp thì thực tế là không đáp ứng đợc các yêu cầu về
bảo vệ các sự cố ( ngắn mạch, quá tải ngắn hạn, dài hạn ). Để hoàn thiện

mạch điều khiển ta sẽ bổ xung thêm vào cấu trúc điều khiển đã có một số
mạch phụ trợ phục vụ mục đích bảo vệ và nâng cao độ tin cậy của sơ đồ.
I. Các mạch bảo vệ
1. Bảo vệ ngắn mạch.
Ta đã biết dòng ngắn mạch lớn hơn nhiều lần dòng điện bình thờng, gây các
tác hại to lớn là làm hỏng dộng cơ, các thiết bị điều khiển.
Yêu cầu của thiết bị bảo vệ là phải tác động cắt nhanh hệ thống ra khỏi lới
điện trớc khi dòng ngắn mạch kịp phá huỷ thiết bị điện.
Có thể thực hiện bảo vệ ngắn mạch bằng cầu chì hoặc rơ-le dòng cực đại tác
động nhanh hoặc áptômát.
Đối với trờng hợp động cơ mũi khoan chuyển động lên xuống hoạt động theo
chế độ chu kỳ ( chế độ ngắn hạn lặp lại) ta có thể dùng rơ-le dòng cực đại vừa
làm nhiệm vụ bảo vệ ngắn mạch & vừa làm nhiệm vụ bảo vệ sự cố quá tải
xung kích.
2. Bảo vệ quá tải ngắn hạn xung kích.
Hiện tợng quá tải xung kích tuy tồn tại trong thời gian ngắn, tác dụng phá huỷ
về nhiệt là thứ yếu, nhng dòng xung kích lớn có thể gây nên lực điện động lớn,
làm h hỏng các bộ phận của máy nh các bối dây, cổ góp, làm hỏng cơ cấu cơ
khí có liên quan khác.
Để bảo vệ cắt trong trờng hợp này ta dùng rơ-le dòng cực đại hay áptômát có
cơ cấu tác động nhanh.
Nh đã đề cập ở trên, ta sẽ sử dụng rơ-le dòng cực đại để vừa bảo vệ ngắn mạch
vừa bảo vệ quá tải xung kích.
3. Bảo vệ cực tiểu và bảo vệ điểm không.
Khi điện áp lới bị mất hoặc giảm thấp dới trị số cho phép, thì phải cắt mối liên
hệ giữa nguồn và động cơ, phòng trờng hợp khi có lại điện thì hệ thống không
thể hoạt động không theo ý muốn của ngời vận hành.
12
Thiết kế môn học: điều khiển lôgic Thầy giáo hớng dẫn: Lu Đức Dũng
Để thực hiện bảo vệ cực tiểu hoặc bảo vệ điểm không, ta sử dụng rơ-le điện áp

thấp kiểu điện từ. Cuộn dây của rơ-le đợc mắc vào điện áp lới, còn tiếp điểm
của nó đóng nguồn cung cấp cho mạch điều khiển động cơ.
4.Bảo vệ mất từ trờng :Đối với động cơ một chiều kích từ độc lập hoặc kích
từ song song khi xảy ra mất từ trờng có thể gây ra dòng điện phần ứng tăng vọt
,do đó ta phải có các biện pháp để bảo vệ.Ta dùng 1 Rơle dòng điện RTT.
II. Xây dựng sơ đồ nguyên lý
Từ sơ đồ cấu trúc ta có quy ớc các ký hiệu nh sau:
+ a _ thay thế bằng công tắc hành trình 1KH.
+ b _ thay thế bằng công tắc hành trình 2KH.
+ c _ thay thế bằng công tắc hành trình 3KH.
+ d _ thay thế bằng công tắc hành trình 4KH.
+ P & Q _ thay thế bằng các rơ-le trung gian 1RTr và 2RTr.
+A',B',C' _ thay thế bằng các rơ-le trung gian 3RTr,4RTr và 5RTr.
+Ngoài ra ta dùng thêm 1 Rơle trung gian 6RTr để điều khiển các tiếp điểm
của công tắc hành trình KH3.
+ V
1
, V
2
_ thay thế bằng các công tắc tơ gia tốc V
1
,V
2
điểu khiển tốc độ làm
việc của động cơ.
+ L, X _ thay thê bằng các công tắc tơ đờng dây điều kiển các hành trình lên
& xuống (L, X) .
Từ phân tích sự cần thiết của việc bảo vệ các sự cố ở trên, ta sẽ sử dụng thêm
các khí cụ phụ trợ gồm
+ Một rơ-le điện áp thấp RA hoặc một công tắc tơ đờng dây Dg để làm nhiệm

vụ bảo vệ cực tiểu và điểm không.
+ Một rơ-le dòng điện RTT để làm nhiệm vụ bảo vệ mất từ trờng.
+ Rơ-le dòng cực đại RM để vừa làm nhiệm vụ bảo vệ ngắn mạch lại vừa làm
nhiệm vụ bảo vệ quá tải xung kích.
Ngoài ra, dùng thêm các nút ấn mở máy M, nút ấn dừng máy D
1. Vẽ sơ đồ nguyên lý mạch động lực & mạch điều khiển.
Xem hình vẽ H3.2
2. Thuyết minh hoạt động của sơ đồ .
Sơ đồ đã tổng hợp thực hiện điều khiển chuyển động lên xuống của một máy
khoan. Hết một hành trình mũi khoan sẽ tự động dừng lại ở đầu hành trình
xuống. Muốn làm tiếp một hành trình thì phải nhấn lại nút mở máy M.
Hoạt động của sơ đồ nh sau:
13
Thiết kế môn học: điều khiển lôgic Thầy giáo hớng dẫn: Lu Đức Dũng
Trớc hết, muốn thực hiện một hành trình, ta nhấn nút mở máy M để đóng điện
cho mạch điều khiển. Rơ-le điện áp RA sẽ duy trì điện áp cấp cho mạch điều
khiển chừng nào điện áp đạt trị số cho phép. Do ban đầu bàn máy đã ở hành
trình thuận, nên tiếp điểm của công tắc hành trình 1KH (13,35) sẽ đóng điện
cho 3RTr (30,2),sau đó Rơle 3RTr sẽ tự duy trì cho đến khi 2KH đóng lại
tiếp điểm 3RTr (13,16) đóng lại,cấp điện cho cuộn hút X,đóng các tiếp điểm x
trên mạch động lực nên động cơ sẽ đợc đóng điện để làm mũi khoan đi xuống
khi Rơle 3RTr có điện sẽ đóng tiếp điểm 3RTr(13,20) lại ,cấp điện cho cuộn
hút công tắc tơ V
1
(20,2) có điện, đóng các tiếp điểm trên mạch động lực đa
điện trở R
1
vào mũi khoan sẽ chuyển động xuống với vận tốc V
1
.

Đến B: 2KH (13,40) đóng lại ngắt điện 3TRr, đóng điện cho 6RTr (40,2), tiếp
điểm 6RTr(37,13)đóng lại cấp điện cho cuộn hút 4RTr(32,2) sau đó 4RTr sẽ
tự duy trì đến khi 3KH đóng.4RTr có điện sẽ đóng tiếp điểm 4RTr(13-23),do
đó đóng điện cho cuộn hút V
2
(do 1RTr cha có điện) tiếp điểm v
2
(13-
16)trên mạch điều khiển đóng lại cấp điện cho cuộn hút X,đồng thời tiếp điểm
v
2
trên mạch động lực cũng đóng lại đa điện trở R
2
vào mạch do đó mũi khoan
chuyển động xuống với V
2
.
Đến C: 3KH (13,39)đóng lại ,cắt điện 4RTr cắt điện V
2
,X đồng thời đóng
điện cho 5RTr(36,2),sau đó 5RTr sẽ tự duy trì đến khi 2KH đóng lại.
5RTr đóng sẽ đóng tiếp điểm 5RTr(31,28) do đó đóng điện cho cuộn hút 2RTr
tiếp điểm 2RTr(17,18)đóng lại cấp điện cho cuộn hút L,nên sẽ đóng các tiếp
điểm l trên mạch động lực đóng điện làm mũi khoan đi lên,đồng thời tiếp điểm
l(13,20)đóng cấp điện cho cuộn hút V
1
bàn máy chuyển động lên với V
1
.
Đến B: 2KH đóng lại, cắt điện của 5RTr (36,2) ,đồng thời đóng điện cho 6RTr

(40,2), tiếp điểm 6RTr(37,13)đóng lại cấp điện cho cuộn hút 4RTr(32,2)
tiếp điểm 4RTr(27,26) đóng lại,cấp điện cho 1RTr tiếp điểm
1RTr(17,13)mở ra cắt điện của L (18,2); đồng thời 1RTr (21,20) đóng
lạiduy trì V
1
,tiếp điểm 4RTr (15,16) đóng đóng điện cho X . Do đó động
cơ đi xuống với vận tốc v
1
Đến C: 3KH đóng lại ,cắt điện 4RTr,đóng điện 5RTr.
4RTr mất điện sẽ làm tiếp điểm 4RTr(13,25) đóng cấp điện cho cuộn hút V
2
tiếp điểm v
2
(13,16) đóng cấp điện cho X động cơ đi xuống với vận tốc v
2
.
Đến D: 4KH đóng lại , đóng điện RTh(sau đó RTh tự duy trì)tiếp điểm
RTh(10-12)mở chậm.
Khi 4KH đóng lại cũng cắt điện 5RTrcắt điện 2RTr tiếp điểm
2RTr(22,24) mở ra do đó cắt V
2
v
2
(13,16) mở cắt điện X.Khi 5RTr bị cắt
điện cũng làm cho cuộn hút 2RTr bị cắt điện tiếp điểm 2RTr(19,18)đóng lại
14
Thiết kế môn học: điều khiển lôgic Thầy giáo hớng dẫn: Lu Đức Dũng
cấp điện cho cuộn hút L , tiếp điểm l(13,20) đóng lại cấp điện cho V
1
mũi

khoan đi xuống với vận tốc v
1
.
Đến C: 3KH đóng lại, 3RTr (13,29) vẫn đóng cuộn hút 1RTr vẫn có
điệnvẫn có điện cấp cho Lvẫn còn V
1
mũi khoan tiếp tục chuyển động
lên với vận tốc v
1
.
Đến B: 2KH đóng lại cắt điện 5RTr,đồng thời đóng điện 4Rtr.Các rơle và
côngtắctơ khác có trạng thái không thay đổimũi khoan vẫn tiếp tục đi lên
với vận tốc v
1
.
Đến A:1KH đóng lại .Nhng khi mũi khoan đến A là lúc tiếp điểm RTh mở ra
hoàn toàn cắt điện cuộn hút RA tiếp điểm RA(5,7)mở ra cắt điện mạch
điều khiển,kết thúc một chu trình .Muốn tiếp tục làm việc các chu trình khác
ta phải ấn nút mở máy M.
+RM để bảo vệ ngắn mạch,đồng thời cũng để bảo vệ quá tải xung kích. Rơ-le
này có tiếp điểm loại không tự phục hồi. Vì vậy, khi xảy ra sự cố ngắn mạch,
ta cần phải nhấn nút ấn phục hồi cho RM thì mạch mới làm việc đợc.
+ RA là rơ-le điện áp thấp có tác dụng bảo vệ cực tiểu và bảo vệ không.
+ RTT để bảo vệ mất từ trờng cuộn kích từ .
15
Thiết kế môn học: điều khiển lôgic Thầy giáo hớng dẫn: Lu Đức Dũng
Chơng III
Tính chọn các thiết bị
I. Chọn các thiết bị mạch lực.
1. Chọn động cơ:

Với yêu cầu dùng động cơ một chiều, ta chọn loại động cơ một chiều kích từ
song song loại A-41, có các thông số sau:
+P=15 KW, U=220V, n
đm
=710 v/ph , r+r
cp
=0,177 , r
CKS
=70 ,
+số thanh dẫn tác dụng phần ứng N=492
+ số thanh dẫn phần ứng : 2a=2
+số vòng trên cực từ của cuộn song song w
cks
=1480
+ từ thông hữu ích của một cực từ =1,7.10
-2
Wb
+ I
ktđm
=2,2 A, TĐ=25%
Từ các thông số trên tính đợc:
A
U
P
I
dm
dm
dm
268
220

1015
3
,
.
===
dòng mở máy cực đại
AII
dmmm
51702685252 ,,.,.,
max
===
- Đối với động cơ công suất nhỏ thế này có thể sử dụng phơng pháp mở
máy trực tiếp không cần qua điện trở hạn chế.
- Đối với mạch bảo vệ ta chọn phơng án bảo vệ rơle dòng cực đại
- Khi đảo chiều thực hiện hãm ngợc bằng tất cả các điện trở tham gia
trong mạch phần ứng theo nguyên tắc dòng điện bởi rơle dòng điện cực
đại RH.Còn khi kết thúc một quá trình dùng hãm động năng để hãm cho
động cơ dừng .
16
Thiết kế môn học: điều khiển lôgic Thầy giáo hớng dẫn: Lu Đức Dũng
2. Chọn cơ cấu phục vụ mạch lực.
a. Cầu dao:
Chọn cầu dao cách li 2cực loại P31 của Liên Xô cũ chế tạo có các thông
sô:
+ U
đm
=220V, I
đm
=100 A
+ Kích thớc : 80ì50ì75.

b. Chọn các rơ-le dòng cực đại:
+ Rơ-le RM có tác dụng bảo vệ ngắn mạch và bảo vệ quá tải xung kích,
nên chọn loại có :
I
cđ
1,2.2,5.I
đm
=1,2ì2,5ì68,2 =204,6 A.
Vậy ta chọn RM dùng loại RM1 XA-100 của Đức chế tạo có các thông
số sau:
- I
đm Đ
=46,1 ữ 72A.
- Giới hạn điều chỉnh: 80ữ250 A.
- Dòng cực đại: 100A.
- kích thớc 360 x 310 x 160 x 150 mm
II. Chọn các thiết bị mạch điều khiển
1. Chọn rơ-le bảo vệ không & cực tiểu.
Vì từ mạch điều khiển ta lấy điện áp pha có U
đm
=220V một chiều, nên
chọn loại rơle có giới hạn chỉnh định chứa 220V
chọn loại P 60 có các thông số sau: U
đm
=220V
+ Giới hạn điều chỉnh: U= 35%ữ55% U
đm
.
+ Kích thớc : 85ì43mm.
2. Chọn rơ-le trung gian.

Các rơ-le trung gian 1RTr ữ 6RTr đều có cuộn hút mắc vào điện áp 220V
và tiếp điểm của nó đóng cắt dòng cấp cho các công tắc tơ điều khiển mạch
lực. Vì vậy ta chọn theo dòng định mức qua cuộn hút của các công tắc tơ mà
nó điều khiển.
Chọn loại RH101 có các thông số:
17
Thiết kế môn học: điều khiển lôgic Thầy giáo hớng dẫn: Lu Đức Dũng
Số lợng tiếp điểm Điện áp
U
đm
, V
Côngsuất
cuộn hút,
W
dòng
điện
đm,A
kích th-
ớc,mm
Thờng
đóng
Thờng
mở
5 92 x
128
4 4 220
3. Chọn các công tắc tơ đóng cắt mach lực.
Các công tắc tơ không chỉ đóng cắt trên mạch điều khiển mà còn đóng cắt
trực tiếp dòng vào động cơ. Vì vậy phải chọn loại chịu đợc dòng lớn. Nh vậy,
các tiếp điểm của chúng phải chịu đợc dòng định mức trên Stato động cơ.

Vậy chọn loại: K502 có các thông số:
U
đm
=220V; I
đm
= 100A ; I
cat.max
= 1500A
Có 2 tiếp điểm có dập hồ quang thờng mở và 2 tiếp điểm không có dập hồ
quang; khối lợng m= 4,5KG ; P
đmcd
=28 W
kích thớc : 80 x 160 x 145 mm.
4. Chọn các nút ấn G, M và D.
chọn theo điện áp điều khiển định mức và dòng
Dùng loại KY 121 do LX chế tạo có I = 12A; U = 220V;1 chiều ;1nút
bấm ; I
đóng,mở máy
=60 A; I
liên tuc
=15 A ; I
cản
=0,4 A
kích thớc102 x 78 mm
5. Chọn các công tắc hành trình.
Chọn công tắc hành trình theo điện áp điều khiển định mức và dòng định
mức mà nó đóng cắt .
Dùng loại KA-500 có các thông số:
I
đm

= 10A. U
đm
=220V
I
đóng gh
=75 A ; I
căt gh
=1,5 A
18
Thiết kế môn học: điều khiển lôgic Thầy giáo hớng dẫn: Lu Đức Dũng
II. Bảng đấu dây:
Tên
thiết bị
Điểm nối Tên thiết
bị
Điểm nối Tên thiết
bị
Điểm nối
Đầu
nối
1 -
Rơ le
7 -7.X
Rơle
trung
gian
2RTr
18
1 N+ 10 - 10.RTr 19 -
2 11 - 22-22.V

2
2 N- 13 - 13.3RTr 24 -
3
Rơ le
dòng
điệnRTT
2 - 2.RM 27 - 27.4RTr
3 1.CD 8 - 28 - 28.5RTr
4 14 -14.RM 33 - 33.4RTr
4 8.RTT 12 - 12.RTh
Rơle
trung
2 - 2.2RTr
5
Công
tắc
1 1.L 13
5 3.X 2 2.RA 20 - 20.V
1
6 3 29
6 5.RA 6 6L 30 - 30.6RTr
7 7 35 - 35.6RTr
7 7X 16 16.3RTr
Rơle
trung
gian
4RTr
2 2.3RTr
8
Công tắc

tơ L
1 1.CD 13 13.1RTr
8 RM 2 2.X 15
9 3 3.X 16 - 16.3RTr
9 5'V
2
6 21
10 7 7.X 23 -
10 6L 13 13.4RTr 25-
Đầu
nối
điều
khiển
1 18 18.2RTr 26 -
1 11RA 20 20.3RTr 27 -
2
Công tắc
tơ
V
1
2 2.L 28 - 28.5RTr
2 13.3RTr 5' 5'.V
2
32 -
3 6 6.X 33 -
3 35.6RTr 20 20.1RTr 37 -
4
Công tắc
tơ V
2

2 2.V
1
Rơle
trung
gian
5RTr
2 2.4RTr
4 37.4RTr 4 4.RM 13 13.6RTr
5 5' 28
5 32.4RTr 13 13.2RTr 31 -
6 16 16.4RTr 33 33.2RTr
6 39.5RTr 22 22.1RTr 36 -
7
Rơle
trung
2 2.V
2
39-
7 38.6RTr 13 13.2RTr
Rơle
trung
gian
6RTr
2 2.5RTr
8 17 17.2RTr 13 13.4RTr
8 36.5RTr 19 19.2RTr 30
9 20 35 -
9 40.6RTr 21 - 21.4RTr 21
10 22- 37 -37.4RTr
10 42.RTh 23-23.4RTr 38-

19
Thiết kế môn học: điều khiển lôgic Thầy giáo hớng dẫn: Lu Đức Dũng
ĐK
11 24 - 24.2RTr 39 -39.5RTr
11 5.RA 25 - 25.4RTr 40 -
Rơ le
2 - 2.CD 26 - 26.4RTr
Rơle thời
gian
RTh
2 2.6RTr
4 - 29 - 29.3RTr 10
13 - 13.3RTh
Rơle
trung
gian
2 2.1RTr 12
14- 13 13.RA 13 13.5RTr
2 - 2.RTT 15 15.4RTr 42
5 - 17 -
Cầu dao
A 1.ĐL
Công tắc
13 13.1KH
Cuộn dây
8 4.ĐL
B 2.ĐL 40 9.ĐK 1 3.ĐL
1
Công tắc
13 13.2KH

Diode Đ
0
8 8.CK
2 32 5.ĐK 9 9.Rf
Nút ấn
11.ĐL 34
Điện trở
1 1.CK
11 1ĐK 39 6.ĐK 9
Nút ấn
11 11.D
Công tắc
13 13.3KH
Điện trở
3 3.ĐC
13 2.ĐK 36 8.ĐK 5 6.ĐL
Công
13 13.M 38 7.ĐK
Điện trở
phụR
1
-R
2
4 8.ĐL
34 34.3KH 42 10.ĐK 5' 9.ĐL
35 3.ĐK
Động cơ
3 5.ĐL 6 10.ĐL
37 4.ĐK 7 7.ĐL
20

Thiết kế môn học: điều khiển lôgic Thầy giáo hớng dẫn: Lu Đức Dũng
Lời cảm ơn
Việc hoàn thành các đồ án là rất quan trọng đối với sinh viên,nó giúp cho
mỗi sinh viên tiếp cận với các vấn đề thực tế sau khi đã đợc trang bị các kiến
thức về lí thuyết .Đồ án này khi hoàn thành đã giúp em hiểu rõ hơn về lí
thuyết , đồng thời làm quen với các vấn đề thực tế khi thiết kế hệ điều khiển
tự động cho một thiết bị. Mặc dù đã đợc trang bị khá kĩ về lí thuyết nhng
trong quá trình làm đồ án này em đã gặp rất nhiều khó khăn, đợc sự hớng
dẫn và giúp đỡ tận tình của các thầy giáo em đã hoàn thành đồ án này.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo lu đức Dũng, ngời đã trực tiếp, tận tình
giúp đỡ em hoàn thành đồ án này. Ngoài ra, em cũng xin gửi lời cảm ơn đến
thầy Phan Cung đã giúp em nhiều ý kiến quý báu.
Đồ án này mặc dù đã rất cố gắng hoàn thiện, nhng chắc chắn không tránh
khỏi một số hạn chế. Mong các thầy đóng góp những ý kiến quý báu để đợc
hoàn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn thầy!

Sinh viên thực hiện đồ án.
Nguyễn Đình Thắng
21
Thiết kế môn học: điều khiển lôgic Thầy giáo hớng dẫn: Lu Đức Dũng
Tài liệu tham khảo
1. Trịnh Đình Đề, Võ Trí An - Điều khiển tự động truyền động điện
Nhà xuất bản Đại học và Trung học chuyên nghiệp, Hà Nội 1986.
2. Nguyễn Xuân Phú, Tô Đằng - Sử dụng và sửa chữa khí cụ điện hạ áp
3. Sổ tay khí cụ điện và máy điện-Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật.
4. Các CD-ROM catalogue tra cứu thiết bị khí nén và điện của các hãng
OMRON, FESTO, MITSUBISHI.
5. Bản dịch: Cẩm nang Kỹ thuật điện Tự động hoá và Tin học Công nghiệp
Ngời dịch: PGS - TS Lê Văn Doanh

Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 1999.
22