Tài liệu Đồ án " Điều khiển Logic" docx

19 680 0
Tài liệu Đồ án " Điều khiển Logic" docx

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

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 =+=++= .)( pqqpqqppqqpVf +=+=++=)( 1 bqpVf .)( 2 = qpVf =)( 3 Nhận xét: + Do b là tín hiệu xung, nên hàm điều khiển biến V là f(V 2 2 ) ở trên sẽ bị thay đổi giá trị theo sự thay đổi của b. Vì vậy, để hàm thoả mãn công nghệ thì cần thêm biến để duy trì trạng thái ra khi mất tín hiệu xung cho đến khi có tín hiệu làm cho hàm cắt tác động thì mới chuyển trạng thái. qp ⇒ f(V ) = (b+v 2 2 ). + Phân tích hàm đóng của biến trung gian p ta thấy rằng: cqpPPf d .)( == + do c là tín hiệu xung nên hàm đóng sẽ bị thay đổi giá trị trong giai đoạn đóng. Vì vậy, cần phải thêm biến phụ, có thể lấy luôn biến ra làm biến phụ → hàm đó hiệu chỉnh như sau: )).(.()().() ()( ' bqppcqPfpcqpcqpPf d +++=⇒+=+= Tương tự: )).(.()( dqpqapQf +++= Vậy: )).(.()( bqppcqPf +++= )).(.()( dqpqapQf +++= qTf =)( qNf =)( qpVf +=)( 1 qpvbVf ).()( 22 += qpVf =)( 3 6. Xây dựng sơ đồ cấu trúc điều khiển. Từ việc tổng hợp để tìm hàm điều khiển mỗi biến ra của hệ thống ta có quy ước là: Chữ cái thường chỉ rõ nó là chi tử của ký hiệu chữ cái in hoa. VD: p là chi tử của P; nghĩa là nếu P là cuộn hút thì p là các tiếp điểm thường mở của P; còn p là tiếp điểm thường đóng của P. Từ quy ước trên ta xây dựng sơ đồ cấu trúc như sau: P c b q b p q T q Q a d q p q p N q p 1 V q p q 2 v 2 V b q 3 V p 7. Kiểm tra và hiệu chỉnh sơ đồ cấu trúc. + Giả thiết, ban đầu a=1 ⇒ có Q → q = 1; p = 0 ⇒ có T & có V . 1 + Đến B: b =1 . Vẫn có Q (do có tín hiệu tự duy trì), chưa có P. Vẫn còn T. Lúc này, do (b=1, p 2 v =1, q=1) ⇒ có V , sau đó tự duy trì. Muốn mất V cần chèn thêm biến 2 1 nối tiếp với V 1 . 1=p + Đến C: c = 1. Do trước đấy & q=1 nên sẽ có P ⇒ p=1 ⇒ mất V & lại có V 2 1 . Vẫn có Q → vẫn có T. 0=p + Đến D: d = 1 ⇒ mất Q → q =0 → mất T, có N. Do vẫn còn P → ⇒ mất V 1 , có V . 3 + Đến C (trong hành trình ngược) ⇒ c = 1. Vẫn có P, vẫn mất Q ⇒ Vẫn còn N & V . 3 0=b + Đến B (trong hành trình ngược) ⇒ b=1, → mất P và mất Q. ⇒ Vẫn có N, nhưng mất V 1=p (do p=0) có V ( do ). 3 1 Như vậy sơ đồ cấu trúc như trên thoả mãn công nghệ đặt ra. Qua việc phân tích trong quá trình kiểm tra, ta nhận thấy rằng: + Việc đóng hàm P, chỉ quyết định bởi biến c; việc cắt điện của P cũng chỉ quyết định bởi biến b . Vậy ta co thể đơn giản hoá bằng cách viết lại hàm điều khiển của P như sau: bpcPf ).()( += + Tương tự, cho biến Q ta có: dqaQf ).()( += Vậy sơ đồ cấu trúc điều khiển được hiệu chỉnh lại như sau: P c b p T q Q a d q N q p 1 V q p q 2 v 2 V b q 3 V p [...]...CHƯƠNG II XÂY DỰNG SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ Quá trình tổng hợp mạch điều khiển ở chương I đã đưa ra được một cấu trúc điều khiển về cơ bản đã đáp ứng được yêu cầu của công nghệ Tuy vậy, nếu đem ngay cấu trúc này vào lắp ráp thì thực tế là không đáp ứng được các yêu cầu về bảo vệ các sự cố ( ngắn mạch, quá tải ngắn hạn, dài hạn …) Để hoàn thiện mạch điều khiển ta sẽ bổ xung thêm vào cấu trúc điều khiển đã có một số... nó đóng nguồn cung cấp cho mạch điều khiển động cơ 5 Bảo vệ liên động Trong trường hợp động cơ kéo tải là động cơ 3 pha, rô to dây quấn thì việc sử dụng khâu liên động (cơ & điện) tránh được ngắn mạch 3 pha trong mạch điều khiển đảo thứ tự pha Trong sơ đồ nguyên lý ở đây ta sử dụng liên động về điện bằng cách gửi các tiếp điểm phụ thường đóng của các côngtắctơ điều khiển chuyển động quay thuận và quay... xác lập trạng thái ban đầu G 1 Vẽ sơ đồ nguyên lý mạch động lực & mạch điều khiển Xem hình vẽ H1 2 Thuyết minh hoạt động của sơ đồđồ đã tổng hợp thực hiện điều khiển chuyển động thuận nghịch của một máy bào giường Hết một hành trình bàn máy sẽ tự động dừng lại ở đầu hành trình thuận Muốn làm tiếp một hành trình thì phải nhấn lại nút mở máy M Hoạt động của sơ đồ như sau: Trước hết, nhấn nút ấn G... bảo vệ mạch điều khiển Chọn loại có Idc=5A 6 Chọn các nút ấn G, M và D Dùng loại KY – 121 do LX chế tạo có I = 12A; U = 220V 7 Chọn các công tắc hành trình Dùng loại BK – 110 do LX cũ chế tạo, có các thông số: Iđm = 6A Inh =100A Uđm =220V CHƯƠNG IV BẢNG BỐ TRÍ THIẾT BỊ VÀ BẢNG ĐẦU DÂY I Bảng bố trí thiết bị điều khiển Trên cơ sơ lựa chọn các thiết bị , ta bố trí các thiết bị trên bảng điều khiển theo... nguyên tắc sau: + Các thiết bị điều khiển gồm: Cầu dao (CD); cầu chì (CC); các rơ-le bảo vệ 1RM, 2RM, 3RM, RA; các rơ-le trung gian: 1RTr, 2RTr; các rơ le thời gian & các công tắc tơ đều bố trí trên một bảng điều khiển + Dùng các đầu nối trung gian để nối các điểm trong và ngoài bảng điện với nhau + Bố trí các thiết bị có kích thước lớn và nặng ở phía dưới bảng điều khiển VD như các công tắc tơ đóng... thông số sau: - Iđm Đ=11,6 ÷ 18A - Giới hạn điều chỉnh: 20 ÷ 80 A - Dòng cực đại: 25A + Các rơ-le 1RM và 2RM bảo vệ ngắn hạn xung kích và chế độ làm việc hai pha, nên chọn loại có: I < I2pha < Ikđ=73,5A Vậy có thể dùng loại RM1 – XA025 được chỉnh định với dòng từ 32 ÷ 100 A II Chọn các thiết bị mạch điều khiển 1 Chọn rơ-le bảo vệ không & cực tiểu Vì từ mạch điều khiển ta lấy điện áp pha có Uđm=220V xoay... số : + Umax cp=220V ÷ 440V + Giới hạn điều chỉnh: U= 100V ÷ 400V + Hệ số trở về : 1,25 + Kích thước : 94×128mm 2 Chọn rơ-le trung gian Các rơ-le trung gian 1RTr và 2RTr đều có cuộn hút mắc vào điện áp pha 220V và tiếp điểm của nó đóng cắt dòng cấp cho các công tắc tơ điều khiển mạch lực Vì vậy ta chọn theo dòng định mức qua cuộn hút của các công tắc tơ mà nó điều khiển Chọn loại PRM của SAMWHA có các... đầu hành trình thuận Muốn làm tiếp một hành trình thì phải nhấn lại nút mở máy M Hoạt động của sơ đồ như sau: Trước hết, nhấn nút ấn G (3,5) để xác lập đóng điện cho mạch điều khiển Rơ-le điện áp RA sẽ duy trì điện áp cấp cho mạch điều khiển chừng nào điện áp đạt trị số cho phép Muốn thực hiện một hành trình, ta nhấn nút mở máy M Do ban đầu bàn máy đã ở hành trình thuận, nên tiếp điểm của công tắc hành... bổ xung thêm vào cấu trúc điều khiển đã có một số mạch phụ trợ phục vụ mục đích bảo vệ và nâng cao độ tin cậy của sơ đồ I Các mạch bảo vệ 1 Bảo vệ ngắn mạch Ta đã biết dòng ngắn mạch lớn hơn nhiều lần dòng điện bình thường, gây các tác hại to lớn là làm hỏng dộng cơ, các thiết bị điều khiển Yêu cầu của thiết bị bảo vệ là phải tác động cắt nhanh hệ thống ra khỏi lưới điện trước khi dòng ngắn mạch kịp... nhau II Xây dựng sơ đồ nguyên lý Từ sơ đồ cấu trúc ta có quy ước các ký hiệu như sau: + a _ thay thế bằng công tắc hành trình 1KH + b _ thay thế bằng công tắc hành trình 2KH + c _ thay thế bằng công tắc hành trình 3KH + d _ thay thế bằng công tắc hành trình 4KH + P & Q _ thay thế bằng các rơ-le trung gian 1RTr và 2RTr + V1, V2, V3 _ thay thế bằng các công tắc tơ gia tốc 1G, 2G, 3G điểu khiển tốc độ làm . 1. Vẽ sơ đồ nguyên lý mạch động lực & mạch điều khiển. Xem hình vẽ H1. 2. Thuyết minh hoạt động của sơ đồ . Sơ đồ đã tổng hợp thực hiện điều khiển chuyển. 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

Ngày đăng: 21/12/2013, 04:18

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan