Tài liệu Đồ án " Điều khiển Logic" docx

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
Khoa Điện - Bộ môn Tự Động Hoá















ĐỒ ÁN

ĐIỀU KHIỂN LOGIC




Giáo viên hướng dẫn: NGUYỄN VĂN DŨNG

SV: Trần Bình Dương
Lớp: TĐH3- K43








Năm 2001-2002


LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo
NGUYỄN VĂN DŨNG
, người 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, nhưng chắc chắn không
tránh khỏi một số hạn chế. Mong các thầy đóng góp những ý kiến quý báu để
được hoàn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn thầy!

Sinh viên thực hiện đồ án.
Trần Bình Dương

CHƯƠNG I

XÂY DỰNG CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN

I. Mô tả và phân tích công nghệ
Mục đích của đồ án là xây dựng cấu trúc điều khiển chuyển động thuận nghịch của máy
bào giường.




Theo công nghệ yêu cầu: Sau khi ấn nút mở máy động cơ sẽ kéo bàn máy chuyển động
thuận với vận tốc V
T, V
1
T, V
2
T, V
1
N, V
3
N, V
1
B

C
D
V
1
< V
2
< V
3
1
( vận tốc nhỏ), hành trình này kéo dài từ A → B. Khi bàn máy đến B,
cần phải gia tốc để bàn máy chuyển động với vận tốc V
2
> V
1
, nhằm thực hiện chuyển động
ăn dao (cắt gọt vật liệu, chi tiết). Đến C, sau khi đã làm xong công việc, cần phải giảm tốc độ
xuống V
1
để phục vụ cho quá trình đảo chiều quay của động cơ, kéo bàn máy chuyển động
theo hành trình ngược. Để tăng năng suất, yêu cầu trong hành trình ngược từ D → B , điều
khiển bàn máy chạy với vận tốc V > V > V
3 2 1
nhằm đưa nhanh bàn máy về đầu hành trình
thuận. Gặp B của hành trình ngược, sẽ giảm vận tốc của bàn máy từ V xuống V
3 1
nhằm phục
vụ cho trạng thái bắt đầu hành trình thuận tiếp theo.
Quá trình đảo chiều quay ở cuối hành trình thuận được thực hiện tự động. Bàn máy sẽ
tự động dừng lại ở đầu hành trình thuận sau khi thực hiện xong một hành trình. Muốn thực
hiện các hành trình 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 được trình tự đóng cắt mạch điều
khiển một cách hợp lý, đáp ứng được 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, như : 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 được trình bày
dưới đây.
II. Trình tự các bước xây dựng cấu trúc điều khiển.
Theo yêu cầu của đề tài, dưới đây xin trình bày việc tổng hợp mạch điều khiển bằng
phương pháp phân tầng.
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 thuận – nghịch
của bàn máy là nguyên tắc hành trình. Vì vậy, các tín hiệu điều khiển a, b, c ,d xác nhận vị trí
của bàn máy tại A, B, C, D trong mỗi chu kỳ chuyển động thuận nghịch.
Quy ước các trạng thái của các tín hiệu điều khiển như sau:
+ a =1: Nếu bàn máy qua A & ra lệnh điều khiển bàn máy chạy thuận với vận tốc V
1

(nếu bàn máy đang đứng yên tại A).
+ a =0: Khi bàn máy rời khỏi A.
+ b =1: Xác nhận bàn máy ở tại B. Ra lệnh bàn máy tiếp tục chuyển động thuận với V
2

nếu trước đó bàn máy chuyển động thuận với V
1
; còn ra lệnh cho bàn máy giảm tốc từ V
3

xuống V
1
, nếu trước đó bàn máy đang chuyển động ngược với vận tốc V
3
.
+ b =0: Khi bàn máy rời khỏi vị trí B.
+ c =1: Xác nhận bàn máy qua C. Ra lệnh cho bàn máy giảm tốc từ V
2
xuống V
1
và tiếp
tục chuyển động thuận, nếu trước đó bàn máy chuyển động thuận với V
2
; còn nếu trước đó
đang chuyển động ngược với V
3
thì tiếp tục duy trì trạng thái cũ.
+ c =0: Khi bàn máy rời khỏi C.
+ d=1: Xác nhận bàn máy ở tại D. Ra lệnh cho bàn máy chạy ngược với V
3
.
+ d =0: Khi bàn máy rời khỏi D.
Như vậy, các tín hiệu a, b, c, d là các tín hiệu xung.
Các tín hiệu chấp hành (tín hiệu ra) là: T, N, V
1
, V
2
, V
3

.
Trong đó:
T _ là tín hiệu chấp hành đóng tiếp điểm để bàn máy chạy thuận.
N _ là tín hiệu chấp hành đóng tiếp điểm để bàn máy chạy ngược.
V
1
_ là tín hiệu chấp hành đóng tiếp điểm để bàn máy chuyển động với vận tốc
V
1
.
V
2
_ là tín hiệu chấp hành đóng tiếp điểm để bàn máy chuyển động với vận tốc
V .
2
V
3
_ là tín hiệu chấp hành đóng tiếp điểm để bàn máy chuyển động với vận tốc
V .
3
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 bàn máy 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 như sau:
S : là trạng thái bàn máy chạy thuận với vận tốc V từ A → B.
1 1
: là trạng thái bàn máy chạy thuận với vận tốc V từ B → C.
S
2 1
S

: là trạng thái bàn máy chạy thuận với vận tốc V từ C → D.
3 1
S : là trạng thái bàn máy chạy ngược với vận tốc V từ D → C.
4 3
S : là trạng thái bàn máy chạy ngược với vận tốc V từ C → B.
5 3
S : là trạng thái bàn máy chạy ngược với vận tốc V từ B → A.
6 1
3. Lập lưu đồ chuyển trạng thái.
321
VVTNV
abcd
Ký hiệu:
Từ hoạt động của hệ thống ta mô tả trạng thái của hệ thống bằng lưu đồ chuyển trạng
thái trong mỗi chu kỳ hoạt động như sau:
1
4
10100
1000

6
01100
0100

5
01001
0010

01001
0001

3
10100
0010

2
10010
0100









Từ lưu đồ chuyển trạng thái ta thấy rằng:
+ Trạng thái S và S
2 6
là các trạng thái nước đôi. Vì cùng một tổ hợp tín hiệu vào cho hai
trạng thái khác nhau.
và S cũng là các trạng thái nước đôi.
+ Trạng thái S
3 5

2
10010
0100

6
01100
0100

3
10100
0010

5
01001
0010




Để phân lập các trạng thái nước đôi này ta cần tối thiểu 2 biến trung gian p, q. Ta tiến
hành mã hoá các trạng thái nước đôi bằng hai biến trung gian như sau:

3
6
5
4
1
2
p

p

q
q

Như vậy, nhờ việc đưa thêm biến trung gian vào, ta đã phân lập được các trạng thái
nước đôi:

2
10010
0100
qp

6
01100
0100
qp

3
10100
0010 pq

5
01001
0010 qp

4. Lập lưu đồ phân tầng.
Từ quá trình mã hoá biến trung gian và theo quan điểm của phương pháp phân tầng để
tổng hợp mạch kép, ta có sơ đồ phân tầng như sau:


3
d
Q
-
q
pq






4
c
P
-
p

qp

5
b

6
a
Q
+
q

qp
1
b
P
+
p
qp
2
c







5. Tìm hàm tác động.
Từ sơ đồ phân tầng ta viết được hàm tác động của các biến ra như sau:
)(.)..()(

.
.
bqpcqpbqpcqpPf
bqpP
cqpP
++==⇒
⎪
⎭
⎪
⎬
⎫
=
=
−
+

)(.)..()(
.
.
dqpaqppqdaqpQf
dpqQ
aqpQ
++==⇒
⎪
⎭
⎪
⎬
⎫
=
=

−
+

qpqqppqbqpqpTf =+=++= .)(

qqpqpqpcpqqpNf =+=++= .)(