Tài liệu Đồ án " 1. THIẾT KẾ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠCH ĐỘNG LỰC VÀ MẠCH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG MÁY KHOAN DÙNG PHƯƠNG PHÁP MA TRẬN TRẠNG THÁI ĐỂ TỔNG HỢP MẠCH ĐIỀU KHIỂN" ppt




ĐỒ ÁN MÔN HỌC

Thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch động lực và
mạch điều khiển hệ thống máy khoan dùng
phương pháp ma trận trạng thái để tổng hợp
mạch điều khiển





Giáo viên hướng dẫn :

Sinh viên thực hiện : Lê Anh Tú



Đồ án môn học: Điều khiển logic

MỤC LỤC

Trang
Lời nói đầu 2
Chương I. Giới thiệu công nghệ 4
Chương II. Thiết kế sơ đồ nguyên lý 6
1. Giới thiệu 6
2. Phương pháp ma trận trạng thái 6

3. Lập graph chuyển trạng thái 7
4. Lập bảng chuyển dịch 1 8
5. Lập bảng chuyển dịch 2: 8
6. Xác định biến trung gian, mã hoá biến trung gian 9
7. Hàm điều khiển cho biến ra và biến trung gian 10
8.Thuyết minh hoạt động của sơ đồ nguyên lý 12
Chương III. Tính chọn thiết bị và thiết kế mạch lắp rắp
14
1. Chọn thiết bị. 14
2 Sơ đồ lắp ráp 17
Kết luận 20
Tài liệu tham khảo 21




Sinh viên: Lê Anh Tú_ Lớp Tự Động Hoá 2 – K44 Trang
1
Đồ án môn học: Điều khiển logic
LỜI NÓI ĐẦU
Trong sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước, 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 trước hết đó là năng suất sản xuất và
chất lượng 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 tương xứng của lĩnh vực tự động hoá.
Ở nước ta mặc dầu là một nước chậm phát triển, nhưng những năm gần
đây cùng với những đòi hỏi của sản xuất cũng như 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 bước phát triển mới tạo ra sản phẩm có hàm

lượng 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
những 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 thước chiều sâu định trước. Trong công việc thiết kế, tự động hoá
điều khiển được thể hiện qua hai quá trình sau:
- Tự động hoá điều khiển công việc đưa vật thể vào vị trí định trước (xác
định vị trí lỗ khoan).
- Tự động hoá đưa mũi khoan vào khoan vật thể sau đó quay về vị trí cũ
đễ đảm bảo cho quy trình tiếp theo.
Chất lượng mũi khoan và năng suất làm việc phụ thuộc rất nhiều vào công
nghệ điều khiển. Quá trình làm việc được thực hiện theo một trật tự logic, theo
trình tự thời gian xác định do đó để điều khiển được công nghệ ta phải tổng hợp
được hàm điều khiển cho hệ thống. Có rất nhiều phương pháp để tổng hợp hàm
điều khiển nhưng ở đây ta sử dụng phương pháp “Ma trận trạng thái”. So với các
phương pháp khác thì phương pháp hàm tác động có ưu điểm đơn giản và đảm
bảo sự chính xác về tuần tự thực hiện quá trình.

Sinh viên: Lê Anh Tú_ Lớp Tự Động Hoá 2 – K44 Trang
2
Đồ án môn học: Điều khiển logic
Trong quá trình làm đồ án,được sự giúp đỡ hướng dẫn nhiệt tình của thầy
giáo hướng dẫn và các bạn,em đã hoàn thành được bản đồ án này.Tuy nhiên, do
trình độ có hạn, bản đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót.
Em mong nhận được sự góp ý của các thầy cô giáo và các bạn.


Hà Nội, ngày 08 tháng 06 năm 2003
Sinh viên . Lê Anh Tú

Sinh viên: Lê Anh Tú_ Lớp Tự Động Hoá 2 – K44 Trang
3
Đồ án môn học: Điều khiển logic
CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ


Máy khoan được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy cơ khí. Bên cạnh các
máy móc cơ khí khác như các máy tiện, máy doa, máy bào giường, bào xọc... dần
dần được tự động hóa theo một dây chuyền ngày càng hiện đại. Các máy khoan
cũng được tự động hoá theo dây chuyền nhằm nâng cao năng suất và giảm sự
nặng nhọc cho người công nhân.
Trong môi trường làm việc nặng nhọc công nghệ yêu cầu :
+) Khoan làm việc ổn định, chắc chắn.

Sinh viên: Lê Anh Tú_ Lớp Tự Động Hoá 2 – K44 Trang
4
Đồ án môn học: Điều khiển logic
+) Tần số làm việc lớn.
* Nguyên lý hoạt động:
Khi cảm biến p có tín hiệu, nghĩa là thanh gỗ đã ở vào vị trí xác định.
Piton D đẩy về phía trước, thực hiện D
+
và kẹp thanh gỗ. Khi thanh gỗ
được kẹp chặt cũng là lúc cảm biến áp suất d
1
nhận được tín hiệu. Piton C tiến,
thực hiện nguyên công C
+

. Khi piton C chạm cảm biến c
1
, Piton B thực hiện
nguyên công B
+
, giữ cố định thanh gỗ. Khi B chạm b
1
, thực hiện hai quá trình
cùng 1 lúc:
–
+) Thứ nhất, piton D thực hiện D
, khi D chạm d
0
, piton C thực hiện C
-
-
.Khi C chạm c
0
, piton D thực hiện D
+

+) Thứ hai, piton A thực hiện A
+
, quá trình khoan bắt đầu làm việc.Khi
nhận được a
1
piton A thực hiện A
--
.
Sau khi piton A chạm cảm biến a

0
(quá trình khoan đã hoàn thành) và
piton D chạm cảm biến d
1
, piton B thực hiện B
--
(không kẹp thanh gỗ nữa). Khi
cảm biến b
0
nhận được tín hiệu,piton C thực hiện C
+
. Đến đây, quá trình được
thực hiện lặp lại như cũ.

Sinh viên: Lê Anh Tú_ Lớp Tự Động Hoá 2 – K44 Trang
5
Đồ án môn học: Điều khiển logic
CHƯƠNG II : THIẾT KẾ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ


1. Giới thiệu
Trong dây chuyền sản xuất công nghiệp, các thiết bị máy móc thường hoạt
động theo một trình tự lôgic chặt chẽ nhằm đảm bảo chất lượng sản phẩm, an
toàn cho người và thiết bị. Cấu trúc làm việc trình tự của dây chuyền đã đưa ra
yêu cầu cho điều khiển là điều khiển sự hoạt động chặt chẽ thống nhất của dây
chuyền đồng thời cũng gợi ý cho ta sự phân nhóm lôgic của automat trình tự bởi
các tập hợp con của máy móc và các thuật toán.

Quá trình công nghệ có thể bao gồm :
+) Hoàn toàn tự động

+) Bán tự động
+) Hoàn toàn bằng tay
Khi thiết kế hệ thống phải tính toán đến các phương thức làm việc khác
nhau để đảm bảo an toàn và xử lí kịp thời các hư hỏng trong hệ thống. Phải luôn
có phương án can thiệp trực tiếp của người vân hành đến việc dừng máy khẩn
cấp ... Ma trận trạng thái công cụ rất hữu ích để thiết kế và thực hiện đầy đủ các
yêu cầu của công nghệ tự động hoá các quá trình công nghệ kể trên.
2. Phương pháp ma trận trạng thái
Khi gặp những đối tượng công nghệ mới, người đặt hàng thường chỉ nêu
những yêu cầu của đối tượng cần phải thoả mãn. Những yêu cầu đó thể hiện các
trạng thái của hệ thống cần có theo công nghệ. Vì vậy một cách tốt nhất và ít sai
sót nhất là ghi chép lại tất cả các yêu cầu đặt hàng đó thành một bảng kèm theo
sự sắp sếp hợp lí, khoa học. Bảng thống kê đó gọi là bảng trạng thái, nó thể hiện

Sinh viên: Lê Anh Tú_ Lớp Tự Động Hoá 2 – K44 Trang
6
Đồ án môn học: Điều khiển logic
mối quan hệ giữa các tín hiệu vào ở các trạng thái bất kì nào của hệ. Trong bảng
bao gồm các cột:
Trạng thái của hệ biểu thị các mệnh đề nói rõ về công nghệ hoặc những
nguyên công mà máy cần thoả mãn. Số hàng của bảng chỉ rõ số trạng thái của hệ.
Cột các tín hiệu vào bao gồm những cột chứa các tổ hợp logic các tín hiệu
đưa vào hệ điều khiển. Những tín hiệu này bao gồm những tín hiệu phát lệnh
điều khiển của mạch vận hành, của thiết bị chương trình hoặc những tín hiệu phát
ra từ các đối tượng công nghệ.
Cột các trạng thái ra, mỗi trạng thái xác định của hệ điều khiển cho một
trạng thái đầu ra xác định. Giá trị đầu ra là kết quả trực tiếp của hệ điều khiển
đảm bảo cho hệ chấp hành thực hiện đầy đủ ý đồ công nghệ.
Phương pháp tổng hợp mạch điều khiển sử dụng bảng trạng thái được gọi
là phương pháp ma trận trạng thái. Sau đây ta sẽ xây dựng bảng trạng thái cho hệ

điều khiển máy khoan và từng bước tổng hợp mạch điều khiển.
3. Lập graph chuyển trạng thái
Gọi a là tín hiệu điều khiển A
+
, A
—
+) a = 0 ứng với tín hiệu a
0
+) a = 1 ứng với tín hiệu a
1
Gọi b là tín hiệu điều khiển B
+
, B
—
+) b = 0 ứng với tín hiệu b
0
+) b = 1 ứng với tín hiệu b
1
Gọi c là tín hiệu điều khiển C
+
, C
—
+) c = 0 ứng với tín hiệu c
0
+) c = 1 ứng với tín hiệu c
1
Gọi d là tín hiệu điều khiển D
+
, D
—

+) d=0 ứng với tín hiệu d
0
+) d=1 ứng với tín hiệu d
1
Với cách qui ước như vậy,bài toán ở đây có 4(a,b,c,d) biến điều khiển và 8
biến ra (A
+
,A
-- + -- +
,B ,B ,E ,E
-- + --
,D ,D )

Sinh viên: Lê Anh Tú_ Lớp Tự Động Hoá 2 – K44 Trang
7
Đồ án môn học: Điều khiển logic
Ta có graph chuyển trạng thái như sưới đây:


4. Lập bảng chuyển dịch 1:
Bảng chuyển dịch này gồm :
+) Số cột = 1+2 +số đầu ra =1+2 +8 = 25 cột
n 4
+) Số hàng = 1+9 =10 hàng
Bảng chuyển dich 1
5. Lập bảng chuyển dịch 2:

Từ bảng chuyển dịch 1, nếu ta đem ra xác định hàm điều khiển thì hàm
điều khiển thu được là không tối giản, vì thế ta phải tối thiểu hàm chuyển dịch
qua hai bước:

+) Nhập hàng.
+) Nhập trạng thái tương đương.

Sinh viên: Lê Anh Tú_ Lớp Tự Động Hoá 2 – K44 Trang
8