Đang tải... (xem toàn văn)
Thiết kế mạch điều khiển khí nén theo biểu đồ karnaugh
Thiết kế mạch điều khiển khí nén theo biểu đồ karnaugh GVHD Trần Văn Khơi BÀI TẬP LỚN MƠN ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN Nhóm : Thiết kế mạch điều khiển khí nén theo biểu đồ Karnaugh Giáo viên hướng dẫn : Nhóm Nhóm Trần Văn Khơi Thiết kế mạch điều khiển khí nén theo biểu đồ karnaugh GVHD Trần Văn Khơi Trong giai đoạn nay, Việt Nam tiến hành công công nghiệp hóa đất nước, vấn đề TỰ ĐỘNG HÓA sản xuất đặt lên hàng đầu Tự động hóa sản xuất công nghiệp góp phần tăng suất lao động người công nhân, giảm bớt sức lực bỏ công việc nặng nhọc, hạ giá thành lại nâng cao chất lượng sản phẩm Mặt khác đáp ứng đòi hỏi ngày cao ngành công nghiệp như: xác, an toàn, tiện lợi, dễ kiểm tra, kiểm soát… Muốn có điều đó, cần phải có kết hợp chặt chẽ hai lónh vực mà trước chúng hoàn toàn độc lập với nhau: điện – điện tử khí Do đó, thuật ngữ đời năm gần CƠ – ĐIỆN TỬ (Mechatronic) Tuy nhiên , để làm việc tốt môi trường sản xuất với thiết bò tự động, người lao động phải đào tạo Ngày nay, số trường Đại học, trung học nghề đưa môn Cơ – Điện tử vào giảng dạy cho học sinh nhằm tạo cho họ có kiến thức tự động hóa phục vụ cho công việc sau Chính lý vừa nêu thúc đẩy em thực đề tài : Thiết kế mạch điều khiển khí nén theo biểu đồ Karnaugh Do lần nhóm em nghiên cứu lónh vực mẻ này, đồng thời với khả quỹ thời gian hạn chế nên chắn không tránh khỏi thiếu sót, chúng em mong góp ý thầy cô bạn bè để đồ án tốt Nhóm Thiết kế mạch điều khiển khí nén theo biểu đồ karnaugh GVHD Trần Văn Khơi Phần 1: Phân tích cơng nghệ xây dựng phương án điều khiển 1,Phân tích cơng nghệ: Có xy lanh van chân khơng sử dụng để điều khiển quy trình in Xylanh A dẫn động di chuyển thiết bị phun mực Xylanh B vận hành cấu xén giây Xylanh C thực chức kéo giấy khỏi cuộn vị trí khn in Van chân khơng làm việc theo ngun lý ventury taọ chân khơng cho chén hút để có khả giữ chặt giấy q trình xylanh C kéo Sơ đồ cơng nghệ máy in lưới vẽ đề Giới thiệu thiết bị khí nén số thiết bị sử dụng hệ thống máy in lưới: -Van chân khơng Hình cấu tạo van chân khơng Trong P nguồn khí cung cấp R cửa xả (khí thải) Van chân khơng để hút giữ giấy Chân khơng tạo theo ngun lý ventury : khí nén với áp suất p khoảng 1,5bar -10bar qua ống ventury theo cửa R ngồi, cuối ống ventury chân khơng tạo thành Theo sơ đồ cơng nghệ máy in lưới xylanh C duỗi vào van chân khơng tác động xylanh C lùi van chân khơng ngừng cấp khí để nhả giấy - Cấu tạo xylanh thủy lực : Nhóm Thiết kế mạch điều khiển khí nén theo biểu đồ karnaugh GVHD Trần Văn Khơi Hình 2.1 Cấu tạo xylanh thủy lực Hình 2.2 Mặt cắt khơng gian xylanh khí nén Hình 2.2 xylanh khí nén thực tế Nhóm Thiết kế mạch điều khiển khí nén theo biểu đồ karnaugh GVHD Trần Văn Khơi - Cảm biến quang điện có sẵn khuếch đại hãng omron sử dụng cho nhiều ứng dụng khác với khoảng cách phát lớn Hình dáng kích thước cho tất vị trí lắp đặt Khơng bị ảnh hưởng điều kiện mơi trường lắp đặt, tăng độ tin cậy Đáp ứng nhiều tiêu chuẩn quốc tế Hình Cảm biến quang điện có sẵn khuếch E3Z-D61 * E3Z-D61(hoặc cảm biến quang điện có sẵn khuếch đại phản xạ khuếch tán) sử dụng phát giấy để in Khoảng cách phát giấy trắng 100mm Nguồn sáng LED hồng ngoại có bước sóng 860nm Ngun lý phát : cảm biến phát nguồn sáng (qua LED hồng ngoại) giấy nằm khoảng cách cảm biến phát ánh sáng từ nguồn phát cảm biến chiếu lên giấy trắng, ánh sáng phản xạ lại cảm biến thu lại.Vậy để phát giấy để in giấy in phải nằm bàn in nằm khoảng cách phát cảm biến quang điện Khi cảm biến báo đèn cảm biến *E3Z-R61(hoặc loại cảm biến quang điện có sẵn khuếch đại phản xạ gương) dùng để phát cửa che chắn đóng hay chưa giấy chưa đầy Gương đặt cửa che chắn khay chứa giấy Khoảng cách phát lên tới 3m tối thiểu 100mm sử dụng gương E39-R1 ; 1,5m tối thiểu 50mm với gương nhỏ E39-RS1 Nguồn sáng LED đỏ bước sóng 680nm Ngun lý hoạt động : cảm biến phát ánh sáng(qua LED đỏ) cửa chắn đóng ánh sáng phản xạ qua gương( ý gương phải đặt khoảng cách phát cảm biến) cảm biến nhận tín hiệu cửa chắn đóng Để phát khay chứa giấy chưa đầy gương gắn phía tập giấy chiều dày tập giấy tương ứng với vị trí gương), khay chứa giấy đầy tức Nhóm 5 Thiết kế mạch điều khiển khí nén theo biểu đồ karnaugh GVHD Trần Văn Khơi khoảng cách từ gương tới giấy mức tối thiểu 100mm sử dụng gương E39-R1(50mm với gương nhỏ E39-RS1) - Máy nén khí cung cấp khí nén cho tồn hệ thống mạch điều khiển khí nén Hình máy nén khí volcano (hình vẽ có tính chất minh họa chưa có đủ thơng số cần tính) - Thiết bị phân phối khí nén Nhóm Thiết kế mạch điều khiển khí nén theo biểu đồ karnaugh GVHD Trần Văn Khơi Hình thiết bị phân phối khí nén SSI-USA - Một số loại van điều khiển khí nén Sử dụng van đảo chiều cửa 2trạng thái điều khiển trực tiếp khí nén Nhóm Thiết kế mạch điều khiển khí nén theo biểu đồ karnaugh GVHD Trần Văn Khơi Hình 6.1 van đảo chiều cửa 2trạng thái điều khiển trực tiếp khí nén Trong đó: 1.Piston 2.Lò xo 3.Vỏ van 4.Cuộn solenoid 5.Lõi Với A ,B cửa làm việc P cửa nguồn T cửa xả Van đảo chiều 3/2 điều khiển nút ấn có lò xo hồi vị ( nút bắt đầu khởi động hệ thống khí nén) Nhóm Thiết kế mạch điều khiển khí nén theo biểu đồ karnaugh GVHD Trần Văn Khơi Hình 6.2 van đảo chiều 3/2 điều khiển nút ấn có lò xo hồi vị Van đảo chiều 3/2 điều khiển tay gạt Hình 6.3 Van đảo chiều 3/2 điều khiển tay gạt Van tác động trễ (Van điều khiển thời gian ngắt chậm tương tự rơle thời gian đóng chậm) Ở trạng thái bình thường van nối với cửa xả R, cửa P bị chặn.Khi có tín hiệu điều khiển X van dịch chuyển nối thơng cửa làm việc A với cửa nguồn P cửa R Nhóm Thiết kế mạch điều khiển khí nén theo biểu đồ karnaugh GVHD Trần Văn Khơi bị chặn, Khi ngắt tín hiệu điều khiển X van chiều chặn dòng khí nén nên qua van tiết lưu ngồi ,phải khoảng thời gian để dòng khí nén từ bình trích ngồi ( với tốn cho tính tốn để van tác động trễ nối với xy lanh A trễ khoảng thời gian từ 3-5sau đó) Hình 6.4 van điều khiển thời gian ngắt chậm Nhóm 10 Thiết kế mạch điều khiển khí nén theo biểu đồ karnaugh GVHD Trần Văn Khơi -Van đảo chiều 3/2 điều khiển khí nén Hình 6.5Van đảo chiều 3/2 điều khiển khí nén Khi có tín hiệu X tác động cửa P nối với cửa làm việc A, cửa xả R bị chốt lại trạng thái giữu có tín hiệu Y tác động cửa P bị chặn cửa làm việc A nối với cửa xả R 2,Trình tự hoạt động: u cầu tốn thiết kế : Ban đầu xylanh vị trí mà piston lùi cực vị ,van chân khơng khơng có khí tác động.Khi khay chứa giấy chưa đầy,cảm biến phát giấy,cửa che chắn đóng,nhấn nút start hệ thống bắt đầu làm việc,xylanh C duỗi ra,van chân khơng cấp khí tạo lực hút chân khơng để giữ giấy,tiếp xy lanh A duỗi dịch chuyển thiết bị phun mực vị trí,mực phun lên giấy,sau khoảng thời gian 3-5s,xylanh A lùi đưa thiết bị phun mực vị trí cũ Xy lanh C lùi về,van chân khơng ngừng cấp khí để nhả giấy ra,tiếp theo xylanh B duỗi dịch chuyển cấu xén giấy để cắt phần giấy in theo khn khổ định sẵn,sau xylanh B lùi quy trình lặp lại với trình tự cũ Việc vận hành theo chế độ tự động chu kỳ hay nhiều chu kỳ,và quy trình làm việc phải đảm bảo ln ln đầy đủ điều kiện : có che chắn , khay chứa giấy chưa đầy giấy để in *Xây dựng phương án điều khiển: Thiết kế mạch điều khiển khí nén theo biểu đồ karnaugh từ u cơng nghệ cho theo bước : Bước : Để hệ thống vận hành phải đảm bảo u cầu sau : 1.Có che chắn (cửa che chắn đóng) 2.Khay chứa giấy chưa đầy 3.Còn giấy để in Các điều kiện phát cảm biến với ngun tắc nêu phần giới thiệu loại thiết bị Bước : phải đảm bảo điều kiện tức tất cảm biến báo cảm biến đèn sáng vận hành theo hai chế độ sau Nhóm 11 Thiết kế mạch điều khiển khí nén theo biểu đồ karnaugh GVHD Trần Văn Khơi -Vận hành theo chế độ tự động chu kỳ sau nút start hệ thống bắt đầu làm việc,xylanh C duỗi ra,van chân khơng cấp khí tạo lực hút chân khơng để giữ giấy,tiếp xy lanh A duỗi dịch chuyển thiết bị phun mực vị trí,mực phun lên giấy,sau khoảng thời gian 3-5s,xylanh A lùi đưa thiết bị phun mực vị trí cũ Xy lanh C lùi về,van chân khơng ngừng cấp khí để nhả giấy ra,tiếp theo xylanh B duỗi dịch chuyển cấu xén giấy để cắt phần giấy in theo khn khổ định sẵn,sau xylanh B lùi kết thúc chu trình.Muốn thực chu kỳ tiếp thực từ bước -Vận hành chế độ nhiều chu kỳ nhấn nút start hệ thống bắt đầu làm việc,xylanh C duỗi ra,van chân khơng cấp khí tạo lực hút chân khơng để giữ giấy,tiếp xy lanh A duỗi dịch chuyển thiết bị phun mực vị trí,mực phun lên giấy,sau khoảng thời gian 3-5s,xylanh A lùi đưa thiết bị phun mực vị trí cũ Xy lanh C lùi về,van chân khơng ngừng cấp khí để nhả giấy ra,tiếp theo xylanh B duỗi dịch chuyển cấu xén giấy để cắt phần giấy in theo khn khổ định sẵn,sau xylanh B lùi quy trình lặp lại với trình tự cũ Phần 2: Thiết kế hệ thống điều khiển 1,Xây dựng biểu đồ quy trình hình vẽ: Từ quy trình cơng nghệ cho xây dựng biểu đồ quy trình với bước thực sau : Nhóm 12 Thiết kế mạch điều khiển khí nén theo biểu đồ karnaugh GVHD Trần Văn Khơi Chu trình Chế độ chu kỳ Nhóm 13 Thiết kế mạch điều khiển khí nén theo biểu đồ karnaugh GVHD Trần Văn Khơi Chu trình chế độ nhiều chu kỳ 2,Xác định hệ phương trình logic Từ biểu đồ quy trình ta có phương trình logic sau : - Phương trình thực chức điều khiển C+ : C+ = a0 b0 c0 Pb - Phương trình thực chức A+ : A+ = a0 b0 c1 - Phương trình thực chức A- : A- = a1 b0 c1 - Phương trình thực chức C- : Nhóm 14 Thiết kế mạch điều khiển khí nén theo biểu đồ karnaugh GVHD Trần Văn Khơi C- = a0 b0 c1 - Phương trình thực chức B+ : B+ = a0 b0 c0 - Phương trình thực chức B- : B- = a0 b1 c0 Trong phương trình logic ta thấy A+ C- có điều kiện khơng thời điểm , khơng đảm bảo điều kiện thực , ta dùng thêm biến nhớ để phân biệt trạng thái : C+ = a0 b0 c0 A+ = a0 b0 c1 A- = a1 b0 c1 X+ C = a0 b0 c1 B+ = a0 b0 c0 B- = a0 b1 c0 X -Sau thêm vào hệ phương trình logic trở thành : C+ = a0 b0 c0 x0 A+ = a0 b0 c1 x0 X+ = a0 b0 c1 x0 A- = a1 b0 c1 x1 C- = a0 b0 c1 x1 B+ = a0 b0 c0 x1 X- = a0 b1 c0 x1 B- = a0 b1 c0 x0 Tồn quy trình có thêm biến X điều khiển theo trình tự sau C+ , A+ , X+, A- , C- , B+, X- , B- 3,xây dựng bảng karnaugh thực tối thiểu hóa Biểu đồ karnaugh lập cho quy trình : * Tối thiểu hóa phương trình lơgiccho A+ , ABiểu đồ karnaugh lập cho quy trình xylanh A : Nhóm 15 Thiết kế mạch điều khiển khí nén theo biểu đồ karnaugh Phương trình logic tối giản cho A + , A- sau : A+ = x0.c1 A - = x1 * Tối thiểu hóa phương trình lơgiccho B+ , BBiểu đồ karnaugh lập cho quy trình xylanh B : Phương trình logic tối giản cho B + , B- sau : B+ = x1.c0 B - = x0 *Tối thiểu hóa phương trình lơgic cho C+ , CBiểu đồ karnaugh lập cho quy trình xylanh C : Nhóm 16 GVHD Trần Văn Khơi Thiết kế mạch điều khiển khí nén theo biểu đồ karnaugh GVHD Trần Văn Khơi Phương trình logic tối giản cho C+ , C- sau : C+ = b0.x0 C - = a0.x1 Tối thiểu hóa phương trình lơgiccho X+ , XTương tự A+,A-,B+,B-,C+,C- ta có : Phương trình logic tối giản cho X + , X- sau : X+ = a1.x0 X - = b1.x1 Tổng hợp lại phương trình logic tối giản thực theo chức : A+ = x0.c1 A - = x1 B+ = x1.c0 Nhóm 17 Thiết kế mạch điều khiển khí nén theo biểu đồ karnaugh GVHD Trần Văn Khơi B - = x0 C+ = b0.x0 C - = a0.x1 X+ = a1.x0 X - = b1.x1 Van chân khơng bị tác động xylanh C Điều kiện tác động van theo chu trình van tác động điều kiện giống điều kiện duỗi xulanh A điều kiện đóng giống điều kiện duỗi xylanh B V+= A+ = x0.c1 V-=B+ = x1.c0 4.Từ hệ phương trình lơgic cho thiết kế mạch điều khiển khí nén hình vẽ Nhóm 18 Thiết kế mạch điều khiển khí nén theo biểu đồ karnaugh GVHD Trần Văn Khơi LỜI KẾT Sau thời gian nghiên cứu thực với nhiều nỗ lực cố gắng nhóm đồ án hồn thành Nhóm thực đề tài xin chân thành cảm ơn q thầy bạn sinh viên, đóng góp nhiều ý kiến, cơng sức q báu q trình nhóm thực đề tài Đặc biệt, chúng em xin cảm ơn thầy Trần Văn Khơi hướng dẫn, bảo kinh nghiệm, kiến thức thực tế để đề tài hồn thành thời gian quy định Tuy nhiên, hạn chế trình độ kinh nghiệm thực tế nên đề tài khơng tránh khỏi nhiều sai sót, nhóm mong nhận đóng góp ý kiến chân tình thầy bạn để đề tài hồn chỉnh Nhóm em xin chân thành cảm ơn! Nhóm 19 [...]... trình tự như cũ Phần 2: Thiết kế hệ thống điều khiển 1,Xây dựng biểu đồ quy trình như hình vẽ: Từ quy trình công nghệ đã cho xây dựng biểu đồ quy trình với 6 bước thực hiện như sau : Nhóm 5 12 Thiết kế mạch điều khiển khí nén theo biểu đồ karnaugh GVHD Trần Văn Khôi Chu trình của Chế độ 1 chu kỳ Nhóm 5 13 Thiết kế mạch điều khiển khí nén theo biểu đồ karnaugh GVHD Trần Văn Khôi Chu trình của chế độ... c0 x0 Toàn bộ quy trình khi có thêm biến X được điều khiển theo trình tự sau C+ , A+ , X+, A- , C- , B+, X- , B- 3,xây dựng bảng karnaugh và thực hiện tối thiểu hóa Biểu đồ karnaugh lập cho quy trình trên : * Tối thiểu hóa phương trình lôgiccho A+ , ABiểu đồ karnaugh lập cho quy trình xylanh A : Nhóm 5 15 Thiết kế mạch điều khiển khí nén theo biểu đồ karnaugh Phương trình logic tối giản cho A + , A-... giống điều kiện duỗi xylanh B V+= A+ = x0.c1 V-=B+ = x1.c0 4.Từ hệ phương trình lôgic đã cho thiết kế mạch điều khiển khí nén như hình vẽ Nhóm 5 18 Thiết kế mạch điều khiển khí nén theo biểu đồ karnaugh GVHD Trần Văn Khôi LỜI KẾT Sau thời gian nghiên cứu và thực hiện với nhiều nỗ lực và cố gắng của nhóm quyển đồ án này đã hoàn thành Nhóm thực hiện đề tài cũng xin chân thành cảm ơn quý thầy cô cùng các.. .Thiết kế mạch điều khiển khí nén theo biểu đồ karnaugh GVHD Trần Văn Khôi -Van đảo chiều 3/2 điều khiển bằng khí nén Hình 6.5Van đảo chiều 3/2 điều khiển bằng khí nén Khi có tín hiệu X tác động cửa P nối với cửa làm việc A, còn cửa xả R bị chốt lại trạng thái này được giữu cho đến... logic tối giản thực hiện theo các chức năng : A+ = x0.c1 A - = x1 B+ = x1.c0 Nhóm 5 17 Thiết kế mạch điều khiển khí nén theo biểu đồ karnaugh GVHD Trần Văn Khôi B - = x0 C+ = b0.x0 C - = a0.x1 X+ = a1.x0 X - = b1.x1 Van chân không bị tác động bởi xylanh C Điều kiện tác động của van theo chu trình khi van tác động điều kiện giống điều kiện duỗi xulanh A và điều kiện đóng giống điều kiện duỗi xylanh B... án điều khiển: Thiết kế mạch điều khiển khí nén theo biểu đồ karnaugh từ yêu công nghệ đã cho theo các bước : Bước 1 : Để hệ thống vận hành được thì phải đảm bảo các yêu cầu sau : 1.Có che chắn (cửa che chắn đã đóng) 2.Khay chứa giấy chưa đầy 3.Còn giấy để in Các điều kiện trên được phát hiện bằng các cảm biến với nguyên tắc đã được nêu ở phần giới thiệu các loại thiết bị Bước 2 : phải đảm bảo các điều. .. x0.c1 A - = x1 * Tối thiểu hóa phương trình lôgiccho B+ , BBiểu đồ karnaugh lập cho quy trình xylanh B : Phương trình logic tối giản cho B + , B- như sau : B+ = x1.c0 B - = x0 *Tối thiểu hóa phương trình lôgic cho C+ , CBiểu đồ karnaugh lập cho quy trình xylanh C : Nhóm 5 16 GVHD Trần Văn Khôi Thiết kế mạch điều khiển khí nén theo biểu đồ karnaugh GVHD Trần Văn Khôi Phương trình logic tối giản cho... báo của cảm biến đèn sáng có thể vận hành theo 1 trong hai chế độ sau Nhóm 5 11 Thiết kế mạch điều khiển khí nén theo biểu đồ karnaugh GVHD Trần Văn Khôi -Vận hành theo chế độ tự động 1 chu kỳ như sau nút start hệ thống bắt đầu làm việc,xylanh C duỗi ra,van chân không được cấp khí tạo ra lực hút chân không để giữ giấy,tiếp đó xy lanh A duỗi ra dịch chuyển thiết bị phun mực ra đúng vị trí,mực được phun... 2,Xác định hệ phương trình logic Từ biểu đồ quy trình ta có được các phương trình logic sau : - Phương trình thực hiện chức năng điều khiển C+ : C+ = a0 b0 c0 Pb - Phương trình thực hiện chức năng A+ : A+ = a0 b0 c1 - Phương trình thực hiện chức năng A- : A- = a1 b0 c1 - Phương trình thực hiện chức năng C- : Nhóm 5 14 Thiết kế mạch điều khiển khí nén theo biểu đồ karnaugh GVHD Trần Văn Khôi C- = a0... chuyển thiết bị phun mực ra đúng vị trí,mực được phun lên giấy,sau một khoảng thời gian 3-5s,xylanh A lùi về đưa thiết bị phun mực về vị trí cũ Xy lanh C lùi về,van chân không ngừng cấp khí để nhả giấy ra,tiếp theo đó là xylanh B duỗi ra dịch chuyển cơ cấu xén giấy để cắt phần giấy đã in theo khuôn khổ định sẵn,sau khi xylanh B lùi về quy trình mới lặp lại với trình tự như cũ Phần 2: Thiết kế hệ thống điều ... van điều khiển thời gian ngắt chậm Nhóm 10 Thiết kế mạch điều khiển khí nén theo biểu đồ karnaugh GVHD Trần Văn Khơi -Van đảo chiều 3/2 điều khiển khí nén Hình 6.5Van đảo chiều 3/2 điều khiển khí. .. x1.c0 4.Từ hệ phương trình lơgic cho thiết kế mạch điều khiển khí nén hình vẽ Nhóm 18 Thiết kế mạch điều khiển khí nén theo biểu đồ karnaugh GVHD Trần Văn Khơi LỜI KẾT Sau thời gian nghiên cứu thực... 3/2 điều khiển nút ấn có lò xo hồi vị ( nút bắt đầu khởi động hệ thống khí nén) Nhóm Thiết kế mạch điều khiển khí nén theo biểu đồ karnaugh GVHD Trần Văn Khơi Hình 6.2 van đảo chiều 3/2 điều khiển