Thiết kế hệ thống điều khiển cho máy soi rãnh tự động

a chuyên ngành Tự Động Hoá, môn học cung cấp những kiến thức cơ bản cho sinh viên về các lĩnh vực và thiết bị sủ dụng trong các mạch điều khiển logic. Đồ án logic yêu cầu em phải lắm được các phương pháp phân tích mạch, tổng hợp mạch và cụ thể hoá mạch logic bằng các thiết bị.Cụ thể, em dùng phương pháp Hàm tác động để thiết kế mạch logic cho thiết bị là máy soi rãnh tự động điều khiển bằng các thiết bị khí nén.Thiết bị điều khiển khí nén có rất nhiều ưu điểm như có thể trích chứa một cách thuận lợi, có khả năng truyền tải đi xa, không cần xây dựng đường khí thải, hệ thống phòng ngừa quá áp suất tới hạn được bảo đảm…Do vậy hệ thống điều khiển bằng khí nén được sử dụng nhiều trong thực tế. Mặc dù đã hết sức cố gắng, xong do khả năng có hạn, nên bài đồ án của em chắc chắn còn nhiều thiếu xót, em rất mong được sự chỉ bảo thêm của các thầy cô.Em xin chân thành cảm ơn thầy Phan Cung đã tận tình hướng dẫn trong suốt thời gian em thực hiện đồ án. chương i giới thiệu nguyên lí của máy xoi rãnh tự động i. mô tả yêu cầu công nghệ của máy xoi rãnh tự động Máy xoi rãnh có yêu cầu công nghệ như sau : Sau khi đóng điện, mũi khoan được cấp điện và quay đứng yên tại một chỗ, ta bật công tắc K để chọn cho máy xoi một rãnh hay hai rãnh .Nếu ta bật nút K sang vị trí 1 tức là chọn chương trình xoi một rãnh, nếu bật sang vị trí 2 thì sẽ chọn chưong trình xoi hai rãnh cho máy. Sau khi đã chọn xong, phôi được đưa vào đúng vị trí nhờ một hệ thống từ bên ngoài hoặc có thể là do người vận hành đưa vào. Khi phôi được đưa vào sẽ có một cảm biến vị trí m0 cảm nhận và cho tín hiệu điều khiển pittông A hoạt động dịch chuyển tiến lên kẹp chặt phôi vào .Khi phôi đã đuợc kẹp chặt pittông B được khởi động và đẩy toàn bộ hệ thống sang ngang .Mũi khoan quay đứng yên còn phôi thì được đẩy qua làm cho mũi khoan sẽ tác động lên phôi tạo nên một rãnh.Sau khi xoi rãnh xong thì pittong B sẽ chuyển động lùi về kéo hệ thống trở về như trước đó. Nếu ban đầu ta chọn công tắc K ở vị trí 1 tức là thực hiện xoi một rãnh thì đến đây pittông A sẽ nhả ra và phôi sẽ được lấy ra.Nhưng nếu ban đầu ta chọn ở vị trí 2 thì sau khi đã khoan xong một rãnh pittông A sẽ không nhả ra mà vẫn giữ nguyên còn pitông C sẽ được tác động đẩy phôi lên trước đến vị trí khoan rãnh thứ hai .Khi đến đúng vị trí cần xoi pittông C dừng lại, tiếp đó pittông B lại hoạt động đẩy hệ thống sang ngang để cho phôi đi qua mũi khoan tạo rãnh thứ hai. Sau khi dã tạo xong rãnh thứ hai pittông B kéo hệ thống trở lại ,tiếp đó pittông C được nhả ra kéo hệ thống lùi về như lúc mới khoan xong rãnh thứ nhất.Và khi phittông C đã được nhả ra thì sẽ đến lượt pittông A nhả ra . Sau đó phôi sẽ được lấy ra, hệ thống dừng lại và chờ đưa phôi mới vào để tiếp tục quá trình mới.  Sơ đồ công nghệ của máy xoi rãnh tự động: a. Sơ đồ xoi hai rãnh b.Sơ đồ xoi một rãnh Để xét trường hợp tổng quát, ta mặc định coi máy soi hoạt động ở trường hợp thứ hai, tức là khoá K đóng sang vị trí thứ 2 . Lựa chọn công nghệ Ta chọn một cảm biến vị trí Mo để nhận tín hiệu khi phôi được đưa vào đúng vị trí và để khởi động pittông A. Tại các đầu và cuối của mỗi pittông A,B,C ta đặt các công tắc hành trình a0, a1, b0, b1, c0, c1.Các công tắc hành trình tự phục hồi. Yêu cầu của đề bài là phải điều khiển xi lanh bằng khí nén . Xi lanh có loại điều khiển một chiều và loại điều khiển hai chiều .Để có thể dễ dàng hơn trong điều khiển ta chọn loại xi lanh điều khiển hai chiều . Các phần tử điều khiển là các phần tử khí nén . Ta gọi: Khi pitông A chuyển động ra để kẹp phôi là A+, khi nhả phôi là A-. Khi pitông B chuyển động để đẩy phôi qua là B+, khi kéo hệ thống về B-. Khi pitông C chuyển động đẩy phôi lên là C+, khi kéo phôi về là C-. Như vậy, để thực hiện quá trình điều khiển sự chuyển động của các xi lanh A,B,C ta có thể thực hiện sự đóng mở của các công tắc hành trình .Hay nói cách khác ta có thể thay đối tượng điều khiển là các xi lanh A,B,C bằng các công tắc hành trình ở trên. chương ii: thiết kế hệ thống điều khiển bằng phương pháp hàm tác động i. giới thiệu về phương pháp hàm tác động Thông thường các biến cố trong hệ sơ đồ kép xảy ra theo dòng thời gian (các khoảng thời gian nối tiếp nhau ).Do đó dãy các sự kjện có thể được mô tả dưới dạng một hàm dưới đây đây: F = A + X - Y + B - X + Z - B + Y + C - Z + A +... Và chúng ta có thể mô tả hàm này như sau: Sự xuất hiện của tín hiệu A làm cho X hoạt động ,X hoạt động sẽ làm mất tín hiệu Y. B xuất hiện sẽ làm ngừng hoạt động tín hiệu X ... Trong hàm tác động ta thường kí hiệu các tín hiệu vào là A,B,C... Với các biến điều khiển ta thường kí hiệu là X,Y,Z... Đối với các biến vào các dấu cộng (+) hoặc trừ (-) đứng trước các kí hiệu của A,B,C là chỉ rõ các tín hiệu đó được xuất hiện hay mất đi do các yếu tố bên ngoài (có thể do công nghệ ).Những tín hiệu nào chỉ xuất hiện một dấu (+) như biến A trong ví dụ trên thì dược hiểu rằng tín hiệu đó là tín hiệu xung chỉ xuất hiện trong quá trình làm việc rất ngắn ví như khi ta ấn vào nút ấn rồi thả ra .Còn những tín hiệu có cả dấu cộng (+) và dấu trừ (-) đứng trước là tín hiệu thế . Tương tự vậy với các đối tượng điều khiển (X,Y,Z,...) nếu có dấu cộng đứng trước thì chỉ rõ phần tử đó được đưa và hoạt động nhờ sự hoạt động hay sự mất đi của các biến trước nó .Ví dụ +X có nghĩa là phần tử X được đưa vào hoạt động nhờ có sự hoạt động của phần tử trước đó là biến A.Ký hiệu -Y chỉ rõ Y ngừng hoạt động là do X hoạt động ... Có trường hợp một biến có thể gây nên việc chuyển động đồng thời của các trạng thái của hai phần tử hoặc phần tử .Ví dụ : A(+X,-Y)-Z... Chúng ta hiểu như sau .Biến vào A xuất hiện cho X và Y cùng chuyển trạng thái và sự chuyển trạng thái này làm cho biến trạng thái Z này ngừng hoạt động. Dưới đây ta nêu một số bước tiến hành tổng hợp sơ đồ kép loại này a) Tìm chu kỳ hoạt động của các phần tử của đối tượng điều khiển. Mỗi chu kì hoạt động gồm một giai đoạn đóng và một giai đoạn cắt . b) Xác định tín hiệu vào là tín hiệu xung hay tín hiệu thế . c) Xác định hàm lôgíc điều khiển biến đầu ra . d) Kiểm tra biểu thức thu được để khi cần phải bổ sung theo biến trung gian. e) Xác định hàm điều khiển biến phụ. Vì phương pháp mô tả công nghệ thiết kế dưới dạng hàm tác động thuận tiện cho người thiết kế nên cần nhấn mạnh một điểm về công tác kiểm tra . Kiểm tra hàm đóng fđ của phần tử thường xảy ra các trường hợp: +Nếu fđ không thay đổi giá trị trong quá trình đóng của phần tử thì biểu thức fđ lập được đã thỏa mãn yêu cầu của hàm . +Nếu fđ thay đổi giá trị trong giai đoạn đóng của phần tử thì cần phải thì cần phải thêm một biến phụ P1. Khi đó hàm đóng mới có tác dụng : fđ’ = fđ +P1 Trong trường hợp xét thấy hành vi điều khiển và trạng thái điều khiển của hệ giống như hành vi của toán tử xảy ra thì có thể dùng biến ra làm biến phụ . Đối với hàm cắt ,khi kiểm tra cũng xảy ra hai trường hợp: +Nếu fc không thay đổi giá trị trong giai đoạn đóng của phần tử thì fc thu được đã thỏa mãn. +Nếu fc thu được thay đổi giá trị trong giai đoạn đóng của phần tử thì hàm fc phải cần thêm một biến phụ P2 .Khi đó: fc’= fc.P2 Kiểm tra tính đúng đắn của hàm thu được trong mỗi chu kỳ hoạt động của phần tử thu được bằng cách triển khai các biểu thức lôgic thành các dạng biểu diễn tuyển chuẩn .Nếu trong trường hợp thấy số hạng nào (hội cơ bản )có giá trị một khi chưa đưa tín hiệu vào và trái với công nghệ thì khi đó phải đưa thêm biến phụ P3 vào số hạng đó. Tính đúng đắn của hàm phải thỏa mãn mọi chu kì phần tử. Việc kiểm tra cần phải được tiến hành cho mọi hàm lôgic của mọi phần tử đầu ra cũng như của biến trung gian. ii. phân tích bàI toán bằng hàm tác động Như trên đã phân tích ta mô tả bài toán như sau: M0 là cảm biến vị trí, nó giúp xác định vật đã được đặt trên giá hay chưa. Các công tắc hành trình a0, b0, c0 ở trạng thái sẵn sàng, tức là đã được kích hoạt(a0= b0= c0=1 ). Khi đưa phôi vào cảm biến vị trí cảm nhận được và sẽ phát tín hiệu cho phép xilanh A thực hiện quá trình A+ ( dòng khí sẽ chảy vào nửa trái của xilanh và đẩy phittông A thực hiện quá trình A+).Khi quá trình A+ được thực hiện thì công tắc hành trình a0 sẽ bật ra, quá trình chuyển động của A+ vẫn tiếp tục. Khi pittông A chuyển động đến a1 và đóng a1 thì tín hiệu a1 sẽ ngắt quá trình A+. Khi quá trình A+ kết thúc sẽ khởi động quá trình B+(lúc đó b0=1). Khi B+ được hoạt động thì nó sẽ làm mất tín hiệu b0, khi B+ đi tới công tắc hành trình b1 nó sẽ đóng b1, b1 sẽ tắt quá trình hoạt động của B+ khởi động cho quá trình B-. Quá trình B- hoạt động sẽ tắt b1, khi B- thực hiện tới công tắc hành trình b0 nó sẽ tác động vào b0 làm cho b0 đóng và b0 sẽ ngắt hoạt động B-. Công tắc hành trình b0 đóng cũng sẽ khởi động quá trình C+(lúc đó c0=1), quá trình C+ hoạt động sẽ tắt c0. Khi C+ đi tới công tắc hành trình c1 nó sẽ đóng c1, c1 sẽ tắt quá trình hoạt động của C+ khởi động cho quá trình B+ . Khi B+ được hoạt động thì nó sẽ làm mất tín hiệu b0, khi B+ đi tới công tắc hành trình b1 nó sẽ đóng b1, b1 sẽ tắt quá trình hoạt động của B+ khởi động cho quá trình B-. Quá trình B- hoạt động sẽ tắt b1, khi B- thực hiện tới công tắc hành trình b0 nó sẽ tác động vào b0 làm cho b0 đóng và b0 sẽ ngắt hoạt động B-. Trong suốt chu kì thứ 2 của B pittông C không hoạt động và mấu gạt của xilanh C đặt tại c1(c1=1). Khi b0 ngắt hoạt động B- sẽ khởi động quá trình C-(lúc đó b0=1). Khi C- được hoạt động thì nó sẽ làm mất tín hiệu c1, khi C- đi tới công tắc hành trình c0 nó sẽ đóng c0, c0 sẽ tắt quá trình hoạt động của C-. Khi quá trình C- kết thúc sẽ khởi động quá trình A+(lúc đó a1=1). Khi A+ được hoạt động thì nó sẽ làm mất tín hiệu a1, khi A+ đi tới công tắc hành trình a0 nó sẽ đóng a0, a0 sẽ tắt quá trình hoạt động của A+. Khi A+ kết thúc thì quá trình gia công một sản phẩm kết thúc,toàn bộ các thiết bị trở về trạng thái ban đầu chuẩn bị cho một chu kì sản phẩm mới tiếp theo. Cứ như vậy ta có hàm tác động như sau: Khi khởi động theo chế độ 2: F= +m0 +A+- a0+a1 - A++ B+- b0+b1 - B++ B-- b1 +b0- B-+ C+ -c0+c1-C++B+ - b0 + b1 - B++ B-- b1 +b0- B-+ C- -c1+c0-C-+ A-- a1+a0 - A- Dựa vào hàm tác động ta tổng hợp các hàm điều khiển các quá trình như sau : a)Hàm điều khiển của A+ Fđ(A+) = m0 là một cảm biến vị trí, tín hiệu có của nó sẽ có trong toàn bộ quá trình. Do đó tín hiệu Fđ(A+) là thỏa mãn. Fc(A+) = a1 .Ta thấy tín hiệu a1 không thay đổi giá trị trong quá trình đóng của A+ F(A+) = m0. Tuy nhiên ta thấy khi thực hiện quá trình A- thì quá trình A+ cũng đủ tín hiệu để thực hiện, do đó để tránh xung đột ta thêm tín hiệu vào hàm điều khiển của F(A+). Vậy F(A+) = m0.. b)Hàm điều khiển của B+ Hàm này có hai chu kì hoạt động . * Chu kì thứ nhất: F1đ(B+) = F1c(B+) =b1 F(B+) =. Ta thấy các hàm đóng và cắt trong chu kì đầu đều thoả mãn. Tuy nhiên hàm này lại có giá trị bằng 1 ngay từ đầu, do đó ta phải thêm biến phụ vào là P1 . F(B+) =.. P1 Biến phụ P1 phải có trước khi có tín hiệu B+ và phải mất cùng hoặc sau khi có tín hiệu b1 lần thứ 1.Ta lấy tín hiệu a0 làm tín hiệu có của B+ và lấy tín hiệu xuất hiện b1 làm tín hiệu cắt.Nhưng tín hiệu a0 thay đổi giá trị trong quá trình đóng của B+ nên ta phải thêm biến tự duy trì cho P1. Khi đó hàm điều khiển của P1 là: F(P1) = (a0+p1). * Chu kì thứ hai: F2đ(B+) = F2c(B+) =b1 F2(B+) = . Ta thấy hàm đóng và hàm cắt đều không thay đổi giá trị trong quá trình hoạt động của B+ nhưng nó lại có thể có giá trị 1 ngay từ đầu. Do đó ta phải thêm biến phụ vào là P2. F2(B+) =..P2 Biến phụ P2 phải có trước khi có tín hiệu B+ lần thứ 2 và phải mất sau khi hoặc cùng lúc có tín hiệu b1 lần thứ 2.Ta lấy tín hiệu xuất hiện C+ làm tín hiệu có của B+ và lấy tín hiệu xuất hiện b1 làm tín hiệu cắt.Nhưng tín hiệu C+ thay đổi trị trong quá trình đóng của B+ nên ta phải thêm biến tự duy trì cho P2. Khi đó hàm điều khiển của P2 là: F(P2) = (C++p2).. Vậy hàm F(B+) = .. P1+..P2 F(B+) = (. P1+ .P2). Với : F(P1) = (a0+p1). F(P2) = (C++p2). c)Hàm điều khiển của B- Hàm này có hai chu kì hoạt động nhưng giống nhau. Ta có : Fđ(B-) = Fc(B-) = Hàm đóng và hàm cắt đều thỏa mãn nên ta có: F(B-) =. d)Hàm điều khiển của C+ Hàm này có một chu kì. Ta có : Fđ(C+) = Fc(C+) = c1 Cả hàm đóng và hàm cắt đều thoả mãn, không thay đổi giá trị trong quá trình hoạt động của C+ .Nhưng hàm này lại có giá trị 1 tại thời điểm ban đầu do đó ta cần phải thêm biến phụ P3. F(C+) =.. P3 Biến P3 phải có trước sự xuất hiện của C+ nhưng không được có sớm hơn trước khi mất b0 ở giai đoạn đầu tiên vì vậy ta lấy sự xuất hiện của b1 làm nguyên nhân xuất hiện cho biến P4 và lấy c1 làm nguyên nhân ngắt của P3. Vì b1 thay đổi giá trị trong quá trình đóng của P3 nên ta phải thêm biến tự duy trì cho nó. Khi đó hàm điều khiển của P3 là: F(P3) = (b1+p3). e)Hàm điều khiển của C- Hàm này cũng chỉ có một chu kì: Fđ( C-) = FC(C-) = c0 Cả hàm đóng và hàm cắt đều thỏa mãn, nhưng hàm này sẽ có giá trị 1 không mong muốn ngay từ đầu vậy ta phải thêm biến phụ P4 F(C-) = ..P4 Ta lấy tín hiệu có của B- làm tín hiệu xuất hiện của P4 và tín hiệu có của c0 làm tín hiệu ngắt của nó. Ta phải bổ xung biến tự duy trì cho P4 vì B- thay đổi. Vậy F(P4)=( B + p4). f)Hàm điều khiển của A- Fđ(A-) = Fc(A-) = a0 Tín hiệu không thay đổi trị trong toàn bộ quá trình làm việc của A- do đó hàm đóng này thỏa mãn.Ta thấy tín hiệu a0 là tín hiệu thế và không thay đổi trị trong toàn bộ quá trình làm việc của A- do đó hàm cắt thỏa mãn . F(A-) =. Nhưng ta thấy hàm này sẽ có giá trị 1 ngay tại thời điểm ban đầu nên ta phải thêm biến phụ P5 . F(P1) = (a0+p1). Để xác định hàm của biến phụ này ta dựa vào chu kì hoạt động của nó .P5 cần phải xuất hiện trước sự xuất hiện của A- và mất trước khi có tín hiệu a1 Ta lấy tín hiệu có của C- làm nguyên nhân có của tín hiệu P5 và lấy sự xuất hiện của tín hiệu a0 làm nguyên nhân ngắt của P1. Vì C- thay đổi trị trong quá trình hoạt động của P5 nên ta phải thêm biến phụ . Tuy nhiên ta nhận thấy hành vi điều khiển và trạng thái của hệ thống giống như hành vi toán tử xảy ra, do đó ta có thể dùng biến ra làm biến phụ.Khi đó hàm đóng của P5 là: F(P5) = (C- +p5). . iii. hiệu chỉnh bàI toán *Ta thấy tín hiệu m0 phải tồn tại trong suốt quá trình phôi được đưa vào và nằm trên gá( tức là nếu không có phôi thì không có m0 và các quá trình sẽ không được thực hiện ). Từ các tính chất trên của m0 ta thể hiện m0 bằng một cảm biến vị trí, m0 sẽ nằm trên mặt gá và khi vật được đưa vào nó sẽ đè nên m0, vai trò của m0 được bảo đảm. Như vậy khí nén từ nguồn sẽ cung cấp cho các van và các thiết bị. Ta sẽ nhân m0 vào các hàm điều khiển F(A+), F(B+), F(C+), F(A-), F(B-), F(C-) và ở trên sơ đồ nguyên lí m0 được nhân với các hàm này thông qua các phần tử Và. *Khi kết thúc quá trình gia công 1 phôi ta cần tạo cho A+ một thời gian trễ để lấy phôi ra trước khi đưa phôi tiếp theo vào gia công. Để thực hiện việc này ta dùng bộ trễ ON cho hàm F(A+).Bộ trễ ON có thời gian trễ T phụ thuộc giá trị đặt của van tiết lưu và dung lượng của bình tích, tức là ta có thể chỉnh định được. VI. Các khả năng sự cố và việc bảo vệ hệ thống Trong bài toán này sẽ có khả năng sự cố là khi hệ thống đang hoạt động thì xảy ra trường hợp mất nguồn khí. Khi đó để bảo đảm chất lượng sản phẩm ta phải ngắt nguồn khí và đến khi có nguồn khí trở lại ta phải RESET lại toàn hệ thống để hệ thống bắt đầu hoạt động lại từ đầu . Khi bấm nút RESET thì các quá trình B-, C-, A- hoạt động lần lượt theo thứ tự trên đồng thời các quá trình A+, B+, C+ sẽ đồng thời ngừng hoạt động Và hệ sẽ trở về trạng thái ban đầu khi A- về đến a0.Để làm được điều đó ta phải thiết kế thêm một công tắc RESET (RS).Khi mất nguồn khí ta ấn RS làm cho các hàm điều khiển các quá trình làm việc bình thường bị ngắt và các hàm thực hiện RESET thực hiện để rút xilanh về theo thứ tự B-, C-, A-.Sau khi thực hiện xong quá trình RESET, nhờ bộ trễ ON ta ấn công tắc RS để quá trình RESET không còn ảnh hưởng đến trạng thái làm việc bình thường của hệ. Để thực hiện việc đó ta thêm vào các hàm X với: X=RS. Tín hiệu đóng của X là RS và tín hiệu cắt là a0. V. tổng hợp bàI toán Sau khi đã hiệu chỉnh bài toán và thiết kế bảo vệ hệ thống ta có các hàm điều chỉnh các quá trình như sau : F(A+) = m0.. . F(B+) = m0.(. P1++ .P2). . F(B-) = m0... + F(C+) = m0... P3. F(C-) = m0...P4. + . F(A-) = m0...P5. + c0. Hàm điều khiển các biến trung gian và RESET : F(P1) = (a0+p1). F(P2) = (C++p2). F(P3) = (b1+p3). F(P4) = ( B+ p4). F(P5) = (C- +p5). . X=RS. chương iii tính chọn các thiết bị cho hệ thống điều khiển logic 1. Nguồn khí nén: Theo yêu cầu đặt ra của bài toán thì hệ thống mạch logic sẽ được thực hiện hoàn toàn bằng các thiết bị khí nén. Để đảm bảo nguồn khí đủ lớn ta dùng máy nén khí RT-388 với công suất 10kW, áp suất tối đa là 500 cân. 2. Tính chọn các xilanh khí nén truyền động chính: Mặc dù yêu cầu về áp suất ở từng chuyển động là khác nhau nhưng để giảm chủng loại xilanh trong thiết kế cả 3 xilanh A,B,C ta đều dùng cùng một loại. Trong cơ cấu truyền động, ta sẽ sử dụng 3 pittông hai chiều tác dụng DNU-100-500PPV-A (có hình vẽ dưới) của tập đoàn Festo (Đức). Các thông số cơ bản của thiết bị như sau: Chiều dài toàn bộ pittông 734mm Chiều dài chu trình làm việc 500mm Đường kính trục 25mm Dải áp suất làm việc 0,2á12bar Dải nhiệt độ xung quanh cho phép -20á80oC Lực hiệu dụng ở áp suất 6 bar khi chạy thuận 4496N Lực hiệu dụng ở áp suất 6 bar khi chạy nghịch 4221N Lượng khí tiêu tốn trong chu trình thuận 29,5l Lượng khí tiêu tốn trong chu trình ngược 28,15l 3. Tính chọn các phần tử logic, các van khí nén: Cảm biến vị trí m0 Chọn cảm biến vị trí loại GG-1/4-3/8 của hãng Festo (Đức), có giao diện và các thông số kỹ thuật sau: Kích thư Kích thước lỗ khí 8mm áp suất làm việc nhỏ nhất 0.03 bar áp suất làm việc lớn nhất 8 bar Nhiệt độ xung quanh nhỏ nhất cho phép -100C Nhiệt độ xung quanh lớn nhất cho phép 600C Tốc độ luồng khí tiêu chuẩn 1-1150l/min b. Công tắc RS Trong sơ đồ nguyên lý điều khiển ta sử dụng công tắc RS cho việc Reset lại hệ thống loại K/O-3-PK-3 của hãng Festo(Đức) có giao diện và thông số kỹ thuật như sau: Giới hạn áp suất làm việc 0-8 (bar) Giới hạn nhiệt độ môi trường xung quanh -10-+60(0C) Tôc độ luông khí tiêu chuẩn 80l/min c. Công tắc hành trình a0, bo, c0 , a1, b1, c1 Với các công tắc hành trình ta chọn loại PENV-A-W-12-LCD-RB (có hình vẽ dưới) của hãng Festo (Đức). Đầu vào của cảm biến áp suất là khí trong pittông, còn đầu ra là tín hiệu điện. Mức tác động của cảm biến có thể hiệu chỉnh được. Các thông số cơ bản của cảm biến cho trong bảng dưới đây. Để có thể sử dụng đầu ra của cảm biến áp suất như một tín hiệu khí phải có sự biến đổi tín hiệu điện thành khí Nguyên tắc chuyển đổi piezo Số đầu vào khí 1 Số đầu ra tương tự 2 Số đầu ra số 2 Đường kính trục 25mm Dải áp suất làm việc 0á12bar Dải nhiệt độ xung quanh cho phép 0á50oC Dải điện áp làm việc 15á30VDC d. Phần tử NOT, AND, OR ỉPhần tử AND: Trong sơ đồ điều khiển sử dụng rất nhiều phần tử AND, ở đây ta sử dụng hai mạch tích hợp loại ZK-PK-3-6/3 của hãng Festo(Đức) mỗi mạch có 3 phần tử AND hai đầu vào: (X1,Y1);(X2,Y2);(X3,Y3) là các đầu vào tương ứng của các phần tử AND. A1;A2;A3 là các đầu ra Phần tử ZK-PK-3-6/3 có các thông số kỹ thuật sau: Số đầu ra khí III áp suất làm việc nhỏ nhất 1,6 bar áp suất làm việc lớn nhất 8 bar Nhiệt độ xung quanh nhỏ nhất cho phép -100C Nhiệt độ xung quanh lớn nhất cho phép 600C Tốc độ luồng khí tiêu chuẩn 100l/min ỉPhần tử OR: Trong sơ đồ điều khiển ta sử dụng nhiều phần tử OR, ở đây ta dùng hai mạch tích hợp loại OS-PK-3-6/3, mỗi mạch có 3 phần tử OR có hai đầu vào, một đầu ra và một phần tử OR đơn loại OS-PK-3 +Với loại OS-PK-3-6/3 có các thông số kỹ thuật sau: Số đầu ra khí III áp suất làm việc nhỏ nhất 1,6bar áp suất làm việc lớn nhất 8 bar Nhiệt độ xung quanh nhỏ nhất cho phép -100C Nhiệt độ xung quanh lớn nhất cho phép 600C Tốc độ luồng khí tiêu chuẩn 100l/min +Với loại OS-PK-3 có các thông số kỹ thuật sau: Kích thước lỗ 3,4mm áp suất làm việc nhỏ nhất 1,6 bar áp suất làm việc lớn nhất 8 bar Nhiệt độ xung quanh nhỏ nhất cho phép -100C Nhiệt độ xung quanh lớn nhất cho phép 600C Tốc độ luồng khí tiêu chuẩn 120l/min ỉPhần tử NOT: Trong sơ đồ nguyên lý ta sử dụng các phần tử đảo, ở đây ta chọn phần tử đảo loại 81504025 của hãng Crouzet. e. Biến đầu ra, biến trung gian Ta chọn van phân phối loại 7/5/2 (7 lỗ/5 đường dây/2 trạng thái) không tự phục hồi VL-7/5/2-D-02 (có hình vẽ dưới) của hãng Festo (Đức). Đây là loại van 7/5/2 với đầu nối (1) là đầu vào khí nén, các đầu nối (2) và (4) là các đầu ra của khí nén còn các đầu nối (3) và (5) là các đầu xả khí. Các thông số của thiết bị được cho trong bảng dưới đây: Nguyên tắc khởi động / reset pneumatic Dải áp suất làm việc 2á10bar Dải nhiệt độ xung quanh cho phép -10á60oC Lưu lượng khí danh định 500l/min Biến trung gian ta chọn loại van 6/4/2 tự phục hồi (ta bỏ đầu X- của van 7/5/2). f. Phần tử trễ ON bảng đấu dây stt Nối dây stt Nối dây stt Nối dây stt Nối dây Các phần tử and 1 7 - rs 2 37 - and3 3 33 - not2 4 21 - and7 9 - not1 17 - and23 35 - not4 23 - and8 11 - and20 39 - on 37 - 25 - or1 5 2 - not12 6 9 - 7 17 - and10 8 9 - 27 - and6 11 - 19 - not3 71 - p5 29 - or1 27 - 21 - 23 - 9 9 - 10 13 - m 11 11 - 12 17 - 67 - or8 15 - not5 64 - and13 66 - and13 69 - p5 17 - 70 - or3 68 - or3 13 64 - 14 61 - or4 15 55 - p1 16 58 - p2 67 - 63 - and19 57 - not6 60 - not10 66 - 65 - not8 59 - or4 62 - or4 17 52 - or9 18 52 - 19 13 - 20 11 - 53 - or5 54 - or6 52 - 12 - b0 51 - p1 56 - or6 63 - 10 - and21 21 6 - and29 22 14 - and26 23 17 - and24 24 17 - 8 - or7 22 - and23 42 - and24 42 - 10 - 24 - or7 22 - 38 - and25 25 36 - and27 26 6 - not12 27 28 - and28 28 28 - 38 - 16 - p4 34 - p3 30 - 40 - not10 14 - 36 - 32 - 29 20 - 6 - 18 - các phần tử or 1 25 - 2 26 - not2 3 68 - 4 59 - 29 - 69 - 70 - 62 - 31 - not2 67 - 48 - or11 61 - 5 49 - a0 6 40 - not10 7 8 - 8 32 - and28 51 - 56 - 24 - 71 - p5 53 - 54 - 26 - c- 50 - not9 9 18 - p4 48 - 20 - or9 stt Nối dây stt Nối dây stt Nối dây stt Nối dây Các phần tử not 1 49 - 2 31 - 3 26 - 4 73 - a1 9 - 33 - 19 - 35 - 5 - đk 5 - 5 - 5 - 5 11 - 6 43 - on 7 12 - 8 65 - 15 - 57 - 64 - 67 - 5 - - 5 - 5 - 9 50 - b1 10 40 - 11 48 - 12 2 - 52 - 60 - 42 - 6 - 5 - 5 - 5 - 5 - 13 4 - c1 28 - 5 - trễ on 39 - p1 51 - p2 56 - p3 32 - 41 - btk 55 - 58 - 34 - 5 - 5 - 5 - 5 - 43 - a p4 18 - p5 69 - 16 - 71 - 5 - 5 - pA 43 - pb 65 - pc 40 - 45 - xla+ 72 - xlb- 46 - xlc- 5 - 74 - xlb+ 44 - xlc+ 31 - 5 - 5 - 47 - xla- 48 - 26 - SƠ Đồ LắP RáP Thiết kế lắp ráp là công việc cuối cùng khi thiết kế hệ thống điều khiển tự động truyền động điện. Khi thiết kế lắp ráp cần phải đảm bảo nâng cao các yêu cầu về chỉ tiêu chất lượng và phải chấp hành đầy đủ các tiêu chuẩn, các quy phạm kỹ thuật hiện hành của Nhà nước về lắp đặt thiết bị điện. i. lựa chọn vị trí lắp đặt thiết bị Các thiết bị động lực để truyền động cơ cấu sản xuất cùng với các công tắc hành trình, các nút ấn điều khiển phải được bố trí trực tiếp trên cơ cấu sản xuất. Việc bố trí các thiết bị điều khiển trên tủ điện dựa vào các nguyên tắc sau: Nguyên tắc nhiệt độ: Các thiết bị toả nhiệt lớn khi làm việc phải để ở phía trên, các thiết bị có chịu ảnh hưởng lớn về nhiệt độ cần phải đặt xa các nguồn sinh nhiệt. Nguyên tắc trọng lượng: Các thiết bị nặng phải đặt dưới thấp để tăng cường độ vững chắc của bảng điện, giảm nhẹ các điều kiện để cố định chúng. Nguyên tắc nối dây tiện lợi: Đường nối dây ngắn nhất và ít chồng chéo nhau. Dựa vào các nguyên tắc trên, kết hợp với những yêu cầu đặc biệt trong từng trường hợp cụ thể, tiến hành bố trí thiết bị trên panel. Khi bố trí thiết bị cần bố trí thành từng nhóm riêng biệt để tiện việc kiểm tra, sửa chữa... Các phần tử trong một nhóm phải bố trí gần nhau nhất sao cho dây nối giữa chúnglà ngắn nhất. Giữa các nhóm khác nhau phải bố trí sao cho thuận tiện cho việc tiến hành lắp đặt, sửa chữa, hiệu chỉnh. Các thiết bị dễ hỏng, các thiết bị cần điều chỉnh phải để nơi dễ dàng thay thế, điều chỉnh, sửa chữa. Bảng vẽ bố trí phải vẽ theo một tỷ lệ xích tiêu chuẩn trong đó phải ghi rõ các kích thước hình chiếu của thiết bị, các kích thước lỗ định vị trên tấm lắp, các kích thước tương quan giữa chúng cũng như kích thước ngoài của tấm lắp. Các phần tử tiếp điểm rơle, côngtắctơ ... được vẽ trên sơ đồ lắp ráp thành những hình chữ nhật với tỷ lệ xích đã chọn trên đó thể hiện các cuộn dây, các tiếp điểm chính, tiếp điểm phụ kèm theo số các cực nối của chúng trùng với số trên sơ đồ nguyên lý. ii. sơ đồ lắp ráp của mạch điều khiển Máy xoi rãnh tự động . Trên cơ sở đã lựa chọn cụ thể vị trí lắp đặt và chọn cụ thể các thiết bị điều khiển và bảo vệ, ta có thể xây dựng bản vẽ bố trí thiết bị trên tấm lắp có khai triển đến các cực nối dây như sơ đồ. KếT LUậN Sau một quá trình học tập và nghiên cứu, cùng với sự hướng dẫn tận tình của thầy Phan Cung và sự giúp đỡ của các bạn cùng lớp, em đã hoàn thành các nhiệm vụ được giao của bản đồ án: Thiết kế hệ thống điều khiển tự động cho máy soi rãnh tự động. Trong nội dung nghiên cứu của bản đồ án này, em đã thực hiện được các nhiệm vụ sau: Tìm hiểu công nghệ và yêu cầu đối với máy soi rãnh tự động. Dùng phương pháp Hàm tác động để tổng hợp và hiệu chỉnh mạch điều khiển. Thiết kế sơ đồ nguyên lý và mạch điều khiển hệ thống. Lựa chọn các thiết bị chấp hành, các thiết bị điều khiển và bảo vệ hệ thống. Xây dựng sơ đồ lắp ráp và bảng nối dây. Trong quá trình thực hiện, chắc chắn không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của các thầy và các bạn để bản đồ án này hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội ngày tháng5 năm 2004 Sinh viên tài liệu tham khảo 1. điều khiển tự động truyền động điện. Trịnh Đình Đề , Võ Trí An. Nhà xuất bản Đại học và trung học chuyên nghiệp, Hà Nội 1983. 2. điều khiển logic và ứng dụng . PGS.TS Nguyễn Trọng Thuần. Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội 2000. 3. hệ thống điều khiển khí nén. Nguyễn Ngọc Phương. Nhà xuất bản Giáo dục, Hà Nội 2000. 4.Các CD-ROM catalogue tra cứu thiết bị khí nén và điện của các hãng OMRON, FESTO, MITSUBISHI. 5. truyền động điện. Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Nguyễn Thị Hiền. Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội 2000. 6. kỹ thuật biến đổi điện năng. Nguyễn Bính , Dương Văn Nghi. Đại hoc Bách khoa Hà Nội 1982. ._.