ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ Thiết kế hệ thống điều khiển máy khoan

đồ án môn học

Sinh viên    :        

Lớp             :         Tự động hoá 3 K43

1. NHIỆM VỤ THIẾT KẾ

Thiết kế hệ thống điều khiển máy khoan có sơ đồ như hình vẽ bằng phương 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 A₀ cho sơ đồ nguyên lý và lắp ráp.

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

mục lục

      Mở 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 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 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 GRAPCET. 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 .

CHƯƠNG I : Giới thiệu công nghệ

Công nghệ : Khoan một lỗ hai giai đoạn

     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 đó công nghệ khoan một lỗ hai giai đoạn cũng được sử dụng trong các nhà máy cơ khí, nhà máy sửa chữa và chế tạo máy.

     Trong môi trường làm việc nặng nhọc công nghệ yêu cầu :

• Khoan làm việc ổn định, chắc chắn.
• Tần số làm việc lớn.

CHƯƠNG II : Thiết kế

Theo phương 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 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. Ta có sơ đồ khối :

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 ... 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.Phương pháp Grapcet:

............................................................

      Yêu cầu công nghệ :

• a, b, c, d là các công tắc hành trình cảm nhận vị trí của lưỡi 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’ lưỡi 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 được nhấc lên với vận tốc V1 . Đi lên gặp ‘a’ thì dừng lại  kết thúc quá trình khoan

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

     -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 nhưng gặp b lần thứ hai vẫn duy trì vận tốc cũ.

                   . đồng thời gặp c lần thứ nhất đi lên nhưng 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 như sau

...................................................................

6.Nguyên lí hoạt động sơ đồ như sau :

• Khi có tín hiệu sẵn sàng của So tự duy trì theo đường 1-So-5-4-2 Tiếp điểm So98, So12 15 đóng lại sẵn sàng làm việc.
• Tại vị trí ban đầu a ấn nút mở máy m rơle trung gian X có điện và tự duy trì bởi tiếp điểm X1-8, X5-4 lúc này mở ra.
• Đồng thời khi đó rơle V1 có điện và tự duy trì bởi tiếp điểm V1 1-12 tiếp điểm V1 5-4 mở ra làm mất điện So.

• Khoan chạy xuống với vận tốc v1.

• Gặp b tiếp điểm V1 20-22  đang đóng nên V2 có điện và tự duy trì bởi V2 1-16 V2 có điện đồng thời tiếp điểm V2 12-10 mở ra cắt điện V1. Các rơle khác không bị ảnh hưởng.

• Khoan lúc này giảm tốc độ xuống vận tốc v2 (bắt đầu quá trình khoan giai đoạn một)

• Gặp c rơle P có điện và tự duy trì bởi tiếp điểm P1-29 tiếp điểm P20-16 mở ra đồng thời P23-12 đóng lại sẵn sàng.
• Cùng lúc đó bởi các tiếp diểm V2 25-27, X2 17-28 đang đóng nên rơle L có điện tự duy trì bởi L1-28.
• Tiếp điểm X17-19, V2 19-12 đóng nên rơle V1 cũng có điện. Chúng cắt V2 và X do vậy khoan chạy lên với vận tốc v1.
• Gặp b không chuyện gì xảy ra P20-16 đã mở .
• Gặp a vì các tiếp điểm L11’-11, P11-8 đang duy trì nên rơle X có điện và duy trì bởi X1-8. Đồng thời V1 có điện và cắt L

• Khoan lại chạy xuống với vận tốc v1 (bắt đầu chu trình thứ hai)

• Gặp b do P20-16 đã mở cho nên rơle V2 không thể có điện

• Khoan tiếp tục chạy xuống với vận tốc v1.

• Đến khi gặp c do V2 25-27 đang mở nên rơle L không có điện
• Vì V1 18-16 đang có điện nên V2 có điện và tự duy trì bởi V2 1-16. Có V2 thì V1 bị cắt bởi V210-12.

• Khoan tiếp tục chạy xuống với vận tốc mới v2.

• Gặp d do V2 25-27, X27-28 đang đóng nên rơle L có điện.
• Tương tự rơle V1 có điện.
• V1, L có điện các tiếp điểm thường đóng của nó mở ra do đó cắt điện X, V1
• Đồng thời gặp d nên P mất điện.

• Khoan chạy lên với vận tốc v1

• Gặp a rơle So có điện và tự duy trì các tiếp điểm của nó đóng lại ở trạng thái sẵn sàng đợi lệnh mới.

• Kết thúc quá trình khoan một lỗ hai giai đoạn
• ƯƠNG III : Sơ dồ mạch lực – Lựa chọn thiết bị

1. Mạch lực

• Công suất động cơ 2KW
• Điện áp định mức 220V
• Động cơ một chiều kích từ độc lập.

     Dòng điện định mức :

                   Iđm = Pđm/Uđm = 2.10³/220 =9,1 A

• Đối với động cơ công suất nhỏ thế này có thể sử dụng phương pháp mở máy trực tiếp không cần qua ddiện trở hàn chế.
• Đối với mạch bảo vệ ta có thể chọn phương án bảop vệ cầu chì đơn giản và rẻ tiền.
• Khi đảo chiều thực hiện hãm ngược bằng tất cả các điện trở tham gia trong mạch phần ứng theo nguyên tắc dòng điện bởi rơle dòng điện cực đại RH.

Sơ đồ nguyên lí mạch lực , mạch lực  như hình