ĐIỀU KHIỂN LOGIC

Đồ án điều khiển logic
THIẾT KẾ MÔN HỌC: ĐIỀU KHIỂN LOGIC
I. Nhiệm vụ: thiết kế hệ thống điều khiển cho công nghệ ở hình vẽ dưới đây:
II.
Nội dung:
1. Thiết kế sơ đồ nguyên lí
2. Tính chọn thiết bị điều khiển
3. Thiết kế sơ đồ lắp ráp
III. Thuyết minh và bản vẽ
1. Một quyển thuyết minh
2. Hai bản vẽ A
2
cho sơ đồ nguyên lí và sơ đồ lắp ráp
TT Họ tên sinh viên Phương pháp
thiết kế
Phương án mạch lực, điều khiển
1 Nguyễn Công Hoàng Grapcet Điện-Điện
2
Nguyễn Công Hoàng 1
Đồ án điều khiển logic
MỤC LỤC
Nguyễn Công Hoàng 2
Đồ án điều khiển logic
LỜI NÓI ĐẦU
Trong sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa ngày nay có càng nhiều các nhà máy xí
nghiệp nổi lên với các thiết bị hiện đại, các quá trình tự động hóa, các dây chuyền với độ chính
xác theo yêu cầu. Từ đó thì nhiệm vụ của nhà thiết kế trong đó có các kỹ sư tự động hóa là
ngày càng cần thiết.
Đối với các quy trình công nghệ đã nói ở trên thì vai trò của các cảm biến là rất quan trọng.
Dựa trên sự tác động của các cảm biến và việc đóng mở các van là một trong những đặc điểm
nổi bật của điều khiển logic. Cũng từ đó mà có thể thấy điều khiển logic xuất hiện trong rất

nhiều các quy trình công nghệ, có mặt ở mọi nơi trong nhà máy. Nhiệm vụ thiết kế dựa trên
kiến thức điều khiển logic là việc làm không thể thiếu.
Trong nhiều nhà máy lớn hiện nay, ví dụ như nhà máy xi măng thì các khâu sử dụng cân định
lượng ngày càng được yêu cầu cao hơn. Trong đồ án này em xin trình bày về thiết kế cân định
lượng trong các nhà máy.
Mặc dù đã rất cố gắng, tuy nhiên đây là lần đầu tiên em làm đồ án điều khiển logic do đó khó
tránh khỏi những sai sót. Em mong các thầy góp ý để đồ án này ngày càng hoàn thiện hơn
Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của thầy: Phan Cung đã giúp em hoàn thành đồ án này.
Sinh Viên

Nguyễn Công Hoàng
Nguyễn Công Hoàng 3
Đồ án điều khiển logic
Chương 1:
TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ
Các van A, B, C là các van đóng mở cho nguyên liệu từ buồng trên trút xuống buồng
dưới. Buồng phía dưới nhận nhiên liệu trong một giới hạn cho phép nhờ cảm biến khối lượng
d1. Khi nhiên liệu đã đủ ở các buồng D, E, F thì các van D, E, F sẽ được điều khiển mở ra,
nhiên liệu trút xuống buồng trộn và được trộn đều nhờ động cơ quay M. Động cơ M quay sau
một thời gian sẽ dừng lại. Cuối cùng cửa xả G được điều khiển mở ra để trút nhiên liệu đã trộn
đi tới quá trình tiếp theo. Và khi nhiên liệu đã hết, cửa xả G đóng lại, khi đó cửa A mở ra quay
lại chu trình ban đầu.
Trong quy trình công nghệ này thì vật liệu trên các thùng chứa A, B, C và các thùng
chứa phía dưới D, E, Fcó khối lượng tương đối lớn. Còn ở thùng chứa dưới cùng thì bằng tổng
các thùng chứa phía trên nên phải chịu trọng tải rất lớn. Do vậy thì công suất của động cơ điều
khiển mở đóng cửa G là lớn hơn cả. Bên cạnh đó thì công suất của động cơ M trộn vật liệu là
lớn nhất và không yêu cầu phải thay đổi tốc độ và cũng không yêu cầu đảo chiều tốc độ.
Các động cơ đóng mở A, B, C được gắn vào các công tắc hành trình a, b, c để điều
khiển. Đây là các động cơ một chiều có đảo chiều. Trong chu trình hoạt động thì động cơ khi
đi hết hành trình sẽ có công tắc tự ngắt hoạt động của động cơ và ta không cần quan tâm khi

nào động cơ này hết hoạt động chỉ quan tâm thời điểm bắt đầu hoạt động và quan tâm đến
chiều hoạt động của nó mà thôi.
Các cảm biến khối lượng được gắn trên các thùng chứa D, E, F. Cảm biến này hoạt
động khi khối lượng vật liệu trong bình đủ giá trị đã định trước và nó về giá trị không khi mà
vật liệu đã trút hoàn toàn xuống bình G. Cũng giống như động cơ A thì các động cơ đóng mở
D, E, Fcũng là hoạt động hai chiều và ta chỉ quan tâm tới thời điểm động cơ bắt đầu hoạt động
và chiều của động cơ.
Công tắc hành trình g gắn với động cơ G bằng 0 khi cửa G đã đóng hoàn toàn, và bằng
1 khi cửa đó mở ra. Ta cũng không quan tâm tới thời điểm nào động cơ G đi hết hành trình, chỉ
quan tâm thời điểm bắt đầu quay và chiều quay của nó. Ta quy ước là chiều thuận là chiều làm
mở cửa G còn chiều nghịch là chiều làm đóng cửa G. Thời điểm quay nghịch được đặt trong
role thời gian do người điều hành quy định. Cửa G mở ra khi mà động cơ M đã hoàn thành
công việc trộn của mình.

Nguyễn Công Hoàng 4
Đồ án điều khiển logic
Chương 2 :
PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ
Có rất nhiều phương pháp thiết kế khác nhau để tổng hợp bài toán logic đó là phương
pháp ma trận trạng thái, phương pháp Grafcet, phương pháp hàm tác động và phương pháp
phân tầng.
Phương pháp thiết kế được lựa chọn ở đây là phương pháp Grafcet.
2.1 .Nội dung phương pháp Grafcet
Grafcet là một đồ hình chức năng cho phép mô tả các trạng thái làm việc của hệ thống và
biểu diễn quá trình điều khiển với các trạng thái chuyển biến từ trạng thái này sang trạng thái
khác,đó là một Grafcet định hướng và được xác định bởi các phần tử sau:
G :={E,T,A,M}
Với:
•E := {E
1

, E
2
,E
3
…E
m
} :tập hữu hạn các trạng thái (giai đoạn) của hệ thống,được
biểu diễn bằng các hình vuông.
•T := { T
1
, T
2
,T
3
…T
i
} :tập hữu hạn các chuyển trạng thái,được biểu diễn bằng
các dấu gạch ngang “-“
•A := { a
1
,a
2
,a
3
….a
n
} :tập các cung định hướng nối giữa một trạng thái với một
chuyển hoặc giữa một chuyển với một trạng thái.
•M := {m
1

,m
2
,m
3
….m
m
} :tập các giá trị (0,1).Nếu m
i
=1 thì trạng thái thứ i là
hoạt động,nếu m
i
=0 thì trạng thái thứ i không hoạt động.
Grafcet của một quá trình luôn là một đồ hình khép kín từ trạng thái đầu đến trạng thái
cuối và từ trạng thái cuối đến trạng thái đầu.Mỗi một trạng thái không tự xuất hiện và cũng
không tự mất đi nếu không có tác nhân kích thích.
Trong quá trình sản xuất công nghiệp,các thiết bị máy móc thường được hoạt động theo
một trình tự logic chặt chẽ nhằm đảm bảo chất lượng sản phẩm và an toàn cho người sử dụng
và thiết bị.Và Grafcet là một công cụ rất hữu ích để thiết kế và thực hiện đầy đủ các yêu cầu
của hệ tự động hóa các quá trình công nghệ kể trên.
2.2 .Xác định các trạng thái vào,ra
• Tín hiệu vào :các cảm biến vị trí a,b,c,d1,e1,f1,d2,e2,f2,g
• Tín hiệu ra :
- 0 :trạng thái ban đầu
- 1: trạng thái mở cửa bình A S1
- 2: trạng thái mở của bình B S2
- 3: trạng thái mở của bình C S3
- 4: trạng thái đóng cửa bìnhA S4
- 5:trạng thái đóng cửa bình B S5
- 6: trạng thái đóng cửa bìnhCS6
- 7: trạng thái đóng cửa bìnhDS7

Nguyễn Công Hoàng 5
Đồ án điều khiển logic
- 8:trạng thái đóng cửa bình ES8
- 9:trạng thái đóng cửa bình FS9
- 10 : trạng thái đóng cửa 3 bình D,E,F và động cơ M quay trộn liệu
- 11 : trạng thái động cơ M dừng quay sau thời gian t1 và thùng G mở
cửa xả liệu sau
- 12 : trạng thái thùng G đóng cửa sau thời gian t2 xả liệu xong
2.3 .Thành lập Grafcet
• Grafcet 1 :Mô tả các trạng thái trong quá trình cân băng.
• Grafcet 2 :Sử dụng các biến vào,ra,trạng thái để biểu diễn lại theo Grafcet 1.
Nguyễn Công Hoàng 6
Đồ án điều khiển logic
Nguyễn Công Hoàng 7
A
b
S12
a
g
S1
S6
d2
c
f1
S0
e1
e2
f2
S3
d1

S2
S4
S7
S9
S8
S5
S10
S11
m
h
t1
G
G
A
t2
F
D E
M
B C
B
C
GRAFCET II :
Đồ án điều khiển logic
2.4.Tổng hợp hàm điều khiển
S
0
= (g + h + S
0
).(
́

S
1
+
́
S
2
+
́
S
3
)
S
1
= (S
0
.m + S
1
).
́
S
4
S
2
= (S
0
.m + S
2
).
́
S

5
S
3
= (S
0
.m + S
3
).
́
S
6
S
4
= (S
1
.d
1
+ S
4
).
́
S
7
S
5
= (S
2
.e
1
+ S

5
).
́
S
8
S
6
= (S
3
.f
1
+ S
6
).
́
S
9
S
7
= (S
4
.a + S
7
).
́
S
10
S
8
= (S

5
.b + S
8
).
́
S
10
S
9
= (S
6
.c + S
9
).
́
S
10
S
10
= (d
2
.S
7
.e
2
.S
8
.f
2
.S

9
+ S
10
).
́
S
11
S
11
= (S
10
.t
1
+ S
11
).
́
S
12
Nguyễn Công Hoàng 8
Đồ án điều khiển logic
S
12
= (S
11
.t
2
+ S
12
).

́
S
0
Nguyễn Công Hoàng 9
Đồ án điều khiển logic
2.5.Sơ đồ rơ le tiếp điểm
S12
Rth2
S0
S12
S11
Rth2
Rth1
S8
e2e2
S8S7
S10
S11
d2
S10
S10
S11
S12
Rth1
S11
S6
S9
S10
c
S9

S5
S8
S10
b
S8
S4
S7
S10
a
S7
S3
S6
S9
f1
S6
S2
S5
S8
e1
S5
S1
S4
S7
d1
S4
S3
m
S6
S3
S0

S0
S2
S5
m
S2
S1
m
S4
S1
S0
S3
S0
S0
g
h
S1
S2
Nguyễn Công Hoàng 10
Đồ án điều khiển logic
Nguyễn Công Hoàng 11
Đồ án điều khiển logic
Chương 3:
SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ ĐIỀU KHIỂN
3.1 Mạch lực
1RM
CD
A
B
C
Kd

Kd
Rkd
Rkd
Rkd
M
121
122
123
151
152
153
161
2RM
M
MM
131
132
123
143
142
141
Nguyễn Công Hoàng 12
Đồ án điều khiển logic
S12
Rth2
S0
S12
S11
Rth2
Rth1

S8
f2
e2
S8S7
S11
d2
S10
S10
S11
S12
Rth1
S11
S6
S9
S10
c
S9
S5
S8
S10
b
S8
S4
S7
S10
a
S7
S3
S6
S9

f1
S6
S2
S5
S8
e1
S5
S1
S4
S7
d1
m
S6
S3
S0
S0
S2
S5
m
S2
S1
m
S4
S1
S0
S3
S0
S2
S0
g

S11
TA
NA
S4
TA
TB
NB
NB
TB
TC
NC
NC
TC
TD
ND
ND
TD
TE NE
NE
TE
TF
NF
NF
TF
GM
GD
GD
GM
A
B

C
D
E
F
G
P
Q
Stop
1RM
2RM
S1
h
3
5
7
9
11
13
15
17
19
21
23
25
27
29
31
33
35
37

39
41
43
45
47
49
51
53
55
57
59
61
63
65
67
69
s10
71 73
75
77
79
81
83
85
87
89
91
101
2
103

104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
CC
CC
S4
S3
Nguyễn Công Hoàng 13
Đồ án điều khiển logic
M
S10
Kd
Rth3
93
97
TA
NA
TB
NB
TC

NC
TD
ND
TE
NE
TF
NF
Gm
Gd
S1
S4
S2
S5
S3
S6
S7
S10
S8
S10
S9
S10
S11
S12
Rth3
M
95
99
101
103
107

109
111
113
115
117
119
121
123
125
105
Nguyễn Công Hoàng 14