Thiết kế hệ thống điều khiển máy khoan 02

Đồ án điều khiển logic Triệu
Tuyên Hoàng

TĐH 3- K43
--------------------------------------------------------------------------------------
trờng đại học bách khoa hà nội
khoa năng lợng
bộ môn tự động hoá xncn
thiết kế môn học
điều khiển logic
đồ án môn học
Sinh viên : TRIệU TUYÊN HOàNG
Lớp : Tự động hoá 3 K43
1.Nhiệm vụ thiết kế
Thiết kế hệ thống điều khiển máy khoan có sơ đồ nh hình vẽ bằng
phơng pháp ma trận trạng thái với mạch động lực dùng thiết bị khí nén và
mạch điều khiển dùng thiết bị điện.
2.Nội dung
- Thiết kế sơ đồ nguyên lý.
- Tính chọn thiết bị điều khiển.
- Thiết kế sơ đồ lắp ráp.
3.Thuyết minh và bản vẽ
- 1 quyển thuyết minh.
- 2 bản vẽ kỹ thuật khổ A
0
cho sơ đồ nguyên lý và lắp ráp.
cán bộ hớng dẫn
---------------------------------------- ---------------------------------------1
Đồ án điều khiển logic Triệu
Tuyên Hoàng

TĐH 3- K43
--------------------------------------------------------------------------------------
mục lục
nhiệm vụ thiết kế 02
mục lục 03
Tài liệu tham khảo 04
Lời nói đầu 05
Chơng I: giới thiệu chung về công nghệ
1. sơ đồ công nghệ 06
2. nguyên lý hoạt động của sơ đồ công nghệ 06
Chơng II: tổng hợp hàm điều khiển
1. tổng hợp hàm điều khiển bằng phơng pháp hàm tác động 08
1.1 xác định các biến điều khiển 08
1.2 tổng hợp hàm điều khiển 09
2. sơ đồ nguyên lý điều khiển hệ thống 11
2.1 các phần tử 11
2.2 sơ đồ nguyên lý 12
2.3 thuyết minh nguyên lý hoạt động của sơ đồ 13
Chơng III: Tính chọn và thiết kế mạch lắp ráp
1. Chọn các thiết bị 14
1. chọn các phần tử logic 14
2. chọn công tắc 15
3. Chọn Van phân phối 16
4. Chọn thiết bị chấp hành 17
5. chọn nút ấn 17
2. SƠ Đồ LắP RáP
1. Lựa chọn vị trí lắp đặt thiết bị 17
2. Sơ đồ lắp ráp của mạch điều khiển hệ thống 18
---------------------------------------- ---------------------------------------2
Đồ án điều khiển logic Triệu

Tuyên Hoàng

TĐH 3- K43
--------------------------------------------------------------------------------------
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
GRAPCET
. 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.
Sinh viên .
---------------------------------------- ---------------------------------------3
Đồ án điều khiển logic Triệu
Tuyên Hoàng

TĐH 3- K43
--------------------------------------------------------------------------------------
Ch ơng I : Giới thiệu công nghệ
Công nghệ : Khoan một lỗ hai giai đoạn
Máy khoan đợc sử dụng rộng rãi trong các nhà máy cơ khí. Bên cạnh
các máy móc cơ khí khác nh các máy tiện, máy doa, máy bào giờng, bào
xọc ... dần dần đợc tự động hóa theo một dây chuyền ngày càng hiện
đại. Các máy khoan cũng đợc tự động hoá theo dây chuyền nhằm nâng
cao năng suất và giảm sự nặng nhọc cho ngời công nhân.
Trong đó công nghệ khoan một lỗ hai giai đoạn cũng đợc sử dụng
trong các nhà máy cơ khí, nhà máy sửa chữa và chế tạo máy.
Trong môi trờng làm việc nặng nhọc công nghệ yêu cầu :
- Khoan làm việc ổn định, chắc chắn.
- Tần số làm việc lớn.
Ch ơng II : Thiết kế
---------------------------------------- ---------------------------------------4
Đồ án điều khiển logic Triệu
Tuyên Hoàng

TĐH 3- K43
--------------------------------------------------------------------------------------
Theo phơng pHáp Grapcet
1. Grapcet - công cụ để mô tả mạch trình tự trong công
nghiệp
Trong dây chuyền sản xuất công nghiệp, các thiết bị máy móc thờng
hoạt động theo một trình tự lôgic chặt chẽ nhằm đảm bảo chất lợng sản
phẩm, an toàn cho ngời và thiết bị. Cấu trúc làm việc trình tự của dây
chuyền đã đa 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. Ta có sơ đồ khối :
Quá trình công nghệ có thể bao gồm :
---------------------------------------- ---------------------------------------5

Quá trình
Cấu trúc điều
khiển trình
tự
Tín hiệu vào
Đồ án điều khiển logic Triệu
Tuyên Hoàng

TĐH 3- K43
--------------------------------------------------------------------------------------
- Hoàn toàn tự động
- Bán tự động
- Hoàn toàn bằng tay
Khi thiết kế hệ thống phải tính toán đến các phơng thức làm việc
khác nhau để đảm bảo an toàn và xử lí kịp thời các h hỏng trong hệ

thống. Phải luôn có phơng án can thiệp trực tiếp của ngời vân hành đến
việc dừng máy khẩn cấp ... Grapcep là 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.Phơng pháp Grapcet
---------------------------------------- ---------------------------------------6
Đồ án điều khiển logic Triệu
Tuyên Hoàng

TĐH 3- K43
--------------------------------------------------------------------------------------
Yêu cầu công nghệ :
a, b, c, d là các công tắc hành trình cảm nhận vị trí của lỡi
khoan.
Hoạt động :
Khoan đi xuống với vận tốc v1 gặp b (gặp vật liệu) giảm tốc độ
khoan với vận tốc v2. Xuống gặp c lỡi khoan nhấc lên tháo phoi
chuẩn bị cho giai đoạn khoan thứ hai.
Đi lên với vận tốc V1 gặp a khoan đảo chiều đi xuống với vận
tốc V1 bắt đầu giai đoạn hai. Đi xuống gặp c (gặp phôi) bắt đầu
khoan xuống với vận tốc V2 . Gặp d khoan hết một lỗ khoan đ-
ợc nhấc lên với vận tốc V1 . Đi lên gặp a thì dừng lại kết thúc
quá trình khoan.

---------------------------------------- ---------------------------------------7
Đồ án điều khiển logic Triệu
Tuyên Hoàng

TĐH 3- K43
--------------------------------------------------------------------------------------

3.Tín hiệu vào, trạng thái ra
Tín hiệu vào :
Các cảm biến vị trí a, b, c, d
Tín hiệu ra :
X : trạng thái đi xuống
L : trạng thái đi lên
V1 : chạy xuống với vận tốc v1
V2 : chạy xuống với vận tốc v2
4.Thành lập Grapcet 1
-Xác lập trạng thái ban đầu
-Trạng thái ban đầu
-Đã ở trạng thái ban đầu
-Đi xuống với vận tốc v1
-Đã đi xuống với vân tốc v1
-Đi xuống với vận tốc v2
---------------------------------------- ---------------------------------------8
Đồ án điều khiển logic Triệu
Tuyên Hoàng

TĐH 3- K43
--------------------------------------------------------------------------------------
-Đã đi xuống với vận tốc v2
-Đi lên với vận tốc v1
-Đã đi lên với vận tốc v1
*Nhận xét :
- Nếu Grapcet chỉ có vậy khoan sẽ đi xuống găp b giảm tốc, gặp
c đi lên, gặp a lặp lại quá trình trên mà không khoan 2 giai
đoạn.
- Vì vậy, phải thêm 1 biến phụ nhận biết cho phép :
. gặp b lần thứ nhất đi xuống với vận tốc v2 nhng gặp b lần

thứ hai vẫn duy trì vận tốc cũ.
. đồng thời gặp c lần thứ nhất đi lên nhng cấm đi lên lần thứ
hai mà gặp c đi xuống với vận tốc v2. Chỉ khi gặp d mới đi lên.
- Gọi biến P gặp c hàm đóng và gặp d thì cắt.
Từ những điều trên Grapcet 2 có thể thành lập nh sau
5.Thành lập Grapcet 2
---------------------------------------- ---------------------------------------9
§å ¸n ®iÒu khiÓn logic TriÖu
Tuyªn Hoµng

T§H 3- K43
--------------------------------------------------------------------------------------

---------------------------------------- ---------------------------------------10