Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu nâng cấp truyền động bàn ăn dao máy phay vạn năng ở trường cao đẳng kinh tế - kỹ thuật - đại học thái nguyên
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP Đỗ Thị Vụ NGHIÊN CỨU NÂNG CẤP TRUYỀN ĐỘNG BÀN ĂN DAO MÁY PHAY VẠN NĂNG Ở TRƯỜNG CAO ĐẲNG KINH TẾ - KỸ THUẬT - ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN LUẬN VĂN THẠC SỸ TỰ ĐỘNG HÓA THÁI NGUYÊN - 2009 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN CỘNG HOÀ Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐHKT CÔNG NGHIỆP Độc lập - Tự - Hạnh phúc *** -o0o - THUYẾT MINH LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU NÂNG CẤP TRUYỀN ĐỘNG BÀN ĂN DAO MÁY PHAY VẠN NĂNG Ở TRƯỜNG CAO ĐẲNG KINH TẾ - KỸ THUẬT - ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN Học viên: Đỗ Thị Vụ Lớp: CHK9 Chuyên ngành: Tự động hóa Người HD khoa học: PGS TS Võ Quang Lạp Ngày giao đề tài: 06/08/2008 Ngày hoàn thành: 25/02/2009 KHOA ĐT SAU ĐẠI HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN HỌC VIÊN TS Nguyễn Văn Hùng PGS.TS Võ Quang Lạp Đỗ Thị Vụ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành tự động hóa 1 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận văn công trình tơi tổng hợp nghiên cứu Trong luận văn có sử dụng số tài liệu tham khảo nhƣ nêu phần tài liệu tham khảo Tác giả luận văn Đỗ Thị Vụ Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành tự động hóa 2 MỤC LỤC Trang Lời cam đoan 01 Phần mở đầu 05 Chƣơng TỔNG QUAN VỀ TRANG BỊ ĐIỆN CHO MÁY PHAY 08 1.1 Lý thuyết chung 08 1.1.1 Đặc điểm công nghệ 08 1.1.2 Các chuyển động máy phay 08 1.1.3 Đặc tính phụ tải chuyển động chuyển động bàn máy 09 1.1.3.1 Chuyển động 09 1.1.3.2 Chuyển động bàn máy 09 1.1.4 Điều chỉnh tốc độ ổn định tốc độ 09 1.1.4.1 Điều chỉnh tốc độ 09 I.1.4.2 Ổn định tốc độ 11 1.2 Phân tích mạch điện máy phay đứng 6P13Б trƣờng 11 Cao đẳng Kinh tế – Kỹ thuật 1.2.1 Sơ đồ mạch điện 11 1.2.2 Nguyên lý làm việc 12 1.3 Sự cần thiết phải cải tạo nâng cấp truyền động bàn ăn dao máy phay 15 6P13Б xƣởng trƣờng Cao đẳng Kinh tế – Kỹ thuật Chƣơng PHÂN TÍCH SO SÁNH CÁC PHƢƠNG ÁN CẢI TẠO 17 NÂNG CẤP TRUYỀN ĐỘNG BÀN MÁY PHAY 2.1.Hệ điều khiển biến tần động không đồng ba pha 17 2.1.1.Điều khiển tần số trƣợt 17 2.1.2.Điều khiển vector biến tần động ba pha 19 2.1.2.1.Mô tả động không đồng pha dƣới dạng đại lƣợng vector không gian 19 2.1.2.2.Qui đổi đại lƣợng điện động không đồng từ hệ vector(a,b,c) hệ tọa độ cố định Stato ( , ) 23 2.1.2.3.Qui đổi đại lƣợng điện động không đồng pha từ Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành tự động hóa 3 hệ tọa độ cố định Rotor (x,y) hệ tọa độ cố định Stato ( , ) 26 2.1.2.4 Qui đổi đại lƣợng điện động không đồng pha từ hệ tọa độ cố định Stato ( , ) hệ tọa độ cố định Rotor (d,q) 28 2.1.2.5.Cơ sở để định hƣớng từ thông hệ tọa độ tựa theo từ thông Rotor (d,q) 33 2.2.Hệ thống Thyristor - Động 36 2.2.1.Sơ đồ cấu trúc trạng thái ổn định đƣờng đặc tính tĩnh 37 2.2.2.Chất lƣợng động hệ thống điều chỉnh tốc độ hai mạch vịng kín 39 2.2.2.1.Mơ hình tốn học trạng thái động 39 2.2.2.2.Phân tích q trình khởi động 40 2.2.2.3.Tác dụng hai điều chỉnh 42 Chƣơng THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG SỐ CHO TRUYỀN ĐỘNG BÀN ĂN DAO MÁY PHAY 43 3.1.Cơ sở để xây dựng hệ truyền động số cho truyền động bàn máy phay 43 3.1.1.Khối biến đổi tƣơng tự – số (A/D) 45 3.1.2.Khối biến đổi số – tƣơng tự (D/A) 48 3.1.3.Bộ PID số 49 3.2.Phân tích tổng hợp hệ điều khiển số 51 3.2.1.Xét ổn định hệ thống 51 3.2.1.1.Cấu trúc hệ điều khiển hệ thống 52 3.2.1.2.Tổng hợp hệ thống 52 3.2.2.Ổn định hệ thống 58 3.2.2.1.Độ ổn định mạch vòng dòng điện 58 3.2.2.2.Ổn định mạch vòng tốc độ 59 3.2.3.Khảo sát ổn định hệ thống cụ thể 61 3.2.3.1.Ổn định mạch vòng dòng điện 61 3.2.3.2 Ổn định mạch vòng tốc độ 67 3.2.4.Chất lƣợng mạch vòng dòng điện mạch vòng tốc độ 71 3.2.4.1.Mạch vòng dòng điện 71 3.2.4.2 Mạch vòng tốc độ 87 3.3.Thiết kế phần cứng hệ điều khiến T – D số cho truyền động bàn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 103 http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành tự động hóa 4 3.3.1.Tiêu chuẩn lựa chọn 103 3.3.2.Các họ vi xử lý thông dụng 104 3.3.3.Các vi điều khiển thông dụng 104 3.3.4.Các xử lý tín hiệu số 105 3.3.4.1.Bộ điều khiển số đƣợc xây dựng từ vi xử lý 105 3.3.4.2.Bộ điều khiển số đƣợc xây dựng từ máy tính thơng qua CARD ghép nối 114 Kết luận chung hƣớng phát triển đề tài 129 Tài liệu tham khảo 130 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành tự động hóa 5 PHẦN MỞ ĐẦU Lý lựa chọn đề tài Điều khiển số đƣợc đƣa vào chƣơng trình giảng dạy thập kỷ gần đây, việc nghiên cứu ứng dụng điều khiển số vào việc cải tạo nâng cấp hệ truyền động cũ cần thiết Việc thay hệ truyền động số cho hệ truyền động cũ truyền động bàn ăn dao máy phay trƣờng Cao đẳng Kinh tế kỹ thuật chƣa đƣợc thực việc sâu nghiên cứu ứng dụng điều khiển số vào việc cải tạo nâng cấp máy phay vạn trƣờng có ý nghĩa thực tiễn Trong khn khổ khóa học cao học, chuyên ngành Tự động hóa trƣờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên, đƣợc tạo điều kiện giúp đì nhà trƣờng đặc biệt bảo giúp đì PGS – TS Vâ Quang Lạp, em lựa chọn đề tài tốt nghiệp “Nghiên cứu nâng cấp truyền động bàn ăn dao máy phay vạn trƣờng Cao đẳng Kinh tế – Kỹ thuật Đại học Thái Nguyên” Trong trình thực đề tài, cố gắng xong cịn vài khiếm khuyết kính mong Hội đồng khoa học độc giả bổ xung đóng góp ý kiến để đề tài đƣợc hồn thiện 2.Cơ sở khoa học thực tiễn đề tài Đề tài nghiên cứu việc ứng dụng hệ truyền động T - D số thay cho hệ truyền động cũ truyền động bàn ăn dao máy phay nhằm nâng cao chất lƣợng hệ thống Mục đích đề tài Để cải tạo thay đƣợc hệ thống truyền động cũ, trƣớc tiên ta phải phân tích tìm hiểu kỹ thực trạng máy phay trƣờng từ đề xuất đƣợc phƣơng án cải tạo thay nâng cấp máy, thay hệ thống truyền động bàn cũ hệ T – D số, sau tiến hành phân tích tổng hợp hệ thống truyền động số để đánh giá chất lƣợng hệ thống Trên sở phần tính toán khảo sát hệ thống truyền động tiến hành thiết kế xây dựng phần cứng hệ thống truyền động Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu đề tài Phần mở đầu Chương Tổng quan trang bị điện cho máy phay Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành tự động hóa 6 Phân tích tổng quan máy phay bao gồm phần lý thuyết chung nhƣ đặc điểm công nghệ, chuyển động máy phay, vấn đề điều chỉnh ổn định tốc độ, sau phân tích mạch điện máy phay đứng 6R13 Б trƣờng Cao đẳng Kinh tế – Kỹ thuật Sự cần thiết phải cải tạo nâng cấp truyền động bàn ăn dao máy phay Chương Phân tích so sánh phương án cải tạo nâng cấp truyền động bàn máy phay Chƣơng tập trung trình bày hệ truyền động gần hay đƣợc sử dụng là: - Hệ điều khiển véc tơ biến tần động pha - Hệ thống Thyristor - Động Chương Thiết kế hệ thống truyền động số cho cho truyền động bàn máy phay Đƣa sở để xây dựng hệ T – D số cho truyền động bàn máy phay, sau phân tích tổng hợp hệ điều khiển số, từ thiết kế phần cứng hệ điều khiển T – D số cho truyền động bàn Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài - Ngày tiến khoa học, công nghệ điện tử tin học hệ thống điều khiển tự động phát triển ngày đại Việc sản xuất thiết bị điện tử ngày hoàn thiện việc phát triển công nghệ vi mạch Các biến đổi điện tử hệ thống đáp ứng đƣợc khả tác động nhanh, độ xác cao mà cịn góp phần giảm kích thƣớc hạ giá thành hệ thống Đặc biệt năm gần việc ứng dụng hệ truyền động chiều T - D với mạch vịng phản hồi kín nhằm đảo bảo tốt tiêu tĩnh động hệ thống ngày đƣợc sử dụng phổ biến, có khả ứng dụng cho hệ truyền động có cơng suất nhỏ đến cơng suất lớn - Hiện có nhiều sản phẩm cơng nghiệp đƣợc tạo nhờ điều khiển số có nhiều nƣớc giới áp dụng thành công Chính mà việc sâu nghiên cứu ứng dụng điều khiển số nhằm cải tạo nâng cấp hệ truyền động bàn ăn dao máy phay vạn mang ý nghĩa khoa học Khác với điều khiển kỹ thuật thơng thƣờng với độ xác khơng cao Điều khiển số với mạch vịng phản hồi kín đảm bảo cho hệ thống ổn định đảm bảo tiêu mặt chất lƣợng động nhƣ: độ điều chỉnh, tốc độ, thời gian điều chỉnh.v.v Do Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành tự động hóa 7 việc ứng dụng điều khiển số vào việc cải tạo nâng cấp hệ thống truyền động bàn máy cũ mang ý nghĩa thực tiễn Bằng kết phân tích tổng hợp hệ thống số việc thiết kế xây dựng phần cứng hệ thống truyền động làm sở cho việc tiếp tục nghiên cứu ứng dụng vào chuyển đổi hệ thống truyền động máy cũ sang hệ thống số mà hệ thống đƣợc nghiên cứu ứng dụng thực tế Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành tự động hóa 8 CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ TRANG BỊ ĐIỆN CHO MÁY PHAY 1.1 Lý thuyết chung 1.1.1 Đặc điểm công nghệ - Công dụng: Máy phay dùng để gia công mặt phẳng, phay mặt ngồi, mặt porophin (thí dụ mặt cam đĩa hay cam thùng) mặt phức tạp (nhƣ loại mặt khác chày, cối dập, khn ép v.v ), cắt ren vít ngồi, cắt bánh xe khía dao cắt nhiều lƣỡi có chảy thẳng xoắn, phay mặt xoay định hình phay cắt rãnh thẳng rãnh xoắn Thực nguyên công máy phay đạt độ xác cao - Phân loại: Căn theo khả thực nhiệm vụ khác nhau, máy phay đƣợc chia làm nhóm chính: Là máy phay vạn máy phay chun mơn hóa + Máy phay vạn có kiểu: phay nằm, phay đứng, máy phay giƣờng + Máy phay chun mơn hố dùng sản xuất hàng loạt lớn sản xuất khối lớn Những máy phay dùng để hồn thành cơng việc định số vật phẩm tƣơng đối hẹp Những máy phay chun mơn hóa đƣợc dùng nhiều là: Máy phay rãnh then, máy phay ren vít, máy phay chép hình, máy phay tiện 1.1.2 Các chuyển động máy phay - Chuyển động chính: Là chuyển động quay dao phay (trục chính) chuyển động quay trịn với tốc độ lớn Thơng thƣờng khơng u cầu điều chỉnh tốc độ có điều chỉnh nên thƣờng sử dụng động khơng đồng rơto lồng sóc hộp tốc độ (động có hay cấp tốc độ) - Chuyển động ăn dao: Có chuyển động: ngang, dọc bàn máy mang chi tiết phay di chuyển dọc trục mang đầu dao, chuyển động làm vùng tốc độ thấp, giữ mô men không đổi - Chuyển động phụ: Là chuyển động thẳng đứng ụ dao Chuyển động phụ chuyển động không liên quan trực tiếp đến trình cắt gọt, chúng cần thiết chuẩn bị gia công, hiệu chỉnh máy Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành tự động hóa 117 ChØnh luu IN-0 IN-3 ChØnh luu IN-4 IN-5 D0 OUT Khuếch đại đệm Cổng trạng thái D0 D7 D2 Đệm 74LS373 D0 D7 D0 D7 §Ưm 74LS373 D0 D7 §Ưm 74LS373 IN-7 DAC 0808 Đệm 74LS373 D0 D7 Bus địa ChØnh luu D7 ADC 0809 IN-6 I D7 D0 IN-1 IN-2 n D0 Bus liệu D0 D7 UKC Giải mà địa 74LS138 Giải mà dùng cổng logic Hỡnh 3.14 Sơ đồ khối Card ghép nối CARD GHÉP NỐI Khe cắm mở rộng máy tính Khi máy tính xuất xƣởng nhà sản xuất ngƣời dùng ngầm hiểu cấu hình chƣa hẳn hồn chỉnh, mà tùy mục đích sử dụng đƣa thêm vào mạch (card) ghép nối để mở rộng khả đáp ứng máy tính Do đó, bên máy ngồi rãnh cắm để trống gọi khe cắm mở rộng, máy tính PC/XT khe cắm mở rộng có loại với độ rộng bus bít tuân theo tiêu chuẩn ISA (viết tắt từ chữ Industry Standard Architecture) Từ máy tính AT trở việc bố trí chân khe cắm trở nên phức tạp tùy theo tiêu chuẩn đƣợc lựa chọn chế tạo máy tính Thơng thƣờng khe cắm mở rộng có 62 đƣờng tín hiệu dùng cho mục đích thơng tin với card, đƣờng tín hiệu đƣợc chia thành đƣờng dẫn tín hiệu, đƣờng dẫn địa đƣờng dẫn điều khiển Do khe cắm mở rộng có bit liệu nên cịn đƣợc gọi khe cắm bit Chỉ card bit đƣợc cắm vào rãnh này, bảng dƣới xếp chân khe cắm mở rộng bit Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chun ngành tự động hóa 118 Phía mạch in Phía linh kiện GND B01 A01 /IOCHCK RESET B02 A02 D7 +5V B03 A03 D6 IRQ2 B04 A04 D5 -5V B05 A05 D4 DREQ2 B06 A06 D3 -12V B07 A07 D2 Dự trữ B08 A08 D1 +12V B09 A09 D0 GND B10 A10 /IOCHRDY /MEMW B11 A11 AEN /MEMR B12 A12 A19 /IOW B13 A13 A18 /IOR B14 A14 A17 /DACK3 B15 A15 A16 DREQ3 B16 A16 A15 /DACK1 B17 A17 A14 DREQ1 B18 A18 A13 /DACH0 B19 A19 A12 CLK B20 A20 A11 IRQ7 B21 A21 A10 IRQ6 B22 A22 A9 IRQ5 B23 A23 A8 IRQ4 B24 A24 A7 IRQ3 B25 A25 A6 /DACK2 B26 A26 A5 TC B27 A27 A4 ALE B28 A28 A3 +5V B29 A29 A2 OSC B30 A30 A1 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành tự động hóa 119 GND B31 B31 A0 Từ cách xếp ra, râ ràng 62 đƣờng tín hiệu nằm mặt hàn thiếc nhƣ mặt đặt linh kiện Do mạch (card) cắm thêm vào có mạch in hai mặt Bên cạnh đƣờng dẫn liệu card cịn có 20 đƣờng dẫn địa từ A0 đến A19 Các đƣờng dẫn điều khiển lại đƣợc quan tâm đến, mà ta cần quan tâm đến tín hiệu sau: Tín hiệu Hƣớng Reset Lối Mơt tả Sau bật máy tính sau ngắt điện đƣờng dẫn reset kích hoạt thời gian ngắn để đƣa card đƣợc cắm vào trạng thái ban đầu xác định /IOW Lối Input/ Output/Wirte Tín hiệu kích hoạt ghi lên card mở rộng Mức thấp liệu có giá trị chờ để đƣa bus liệu Các liệu đón nhận sƣờn trƣớc /IOR Lối Input/ Output/ Read Mức thấp đƣờng dẫn tín hiệu báo hiệu truy nhập đọc card mở rộng Trong thời gian liệu có giá trị cần xếp đón nhận sƣờn trƣớc AEN Lối Address Enable Đƣờng dẫn điều khiển AEN dùng để phân biệt chu trình truy nhập DMA chu trình truy nhập vi xử lý mức cao (High) DMA giám sát qua bus địa liệu, đƣờng dẫn có hiệu lực mức thấp (Low) Đƣờng dẫn cần phải đƣợc sử dụng trình giải mã địa card mở rộng Mạch giải mã địa Vùng vào/ máy tính PC chiếm giữ 64 Kbyte nhớ tổng cộng với dung lƣợng hàng vài Mbyte trở lên Vì vùng vào/ card mở rộng không Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành tự động hóa 120 đƣợc phép bao trùm lên vùng địa vào máy tính Bảng dƣới xếp vùng địa máy tính Địa (Hex) vào 000-01F 020-03F 040-04F 060-06F 070-07F 080-09F 0A0-0AF 0CH-0CF 0E0-0EF 0F8-0FF 1F0-1F8 200-20F 287-27F 2B0-2DF 2E8-2EF 2F8-2FF 300-31F 320-32F 360-36F 378-37F 380-38F 3A0-3AF 3B0-3BF 3C0-3CF 3D0-3DF 3E8-3EF 3F0-3F7 3F8-3FF Chức Bộ điều khiển DMA (8232) Bộ điều khiển ngắt (8259) Bộ phát thời gian (8254) Bộ kiểm tra bàn phím (8242) Đồng hồ thời gian thực (MC146818) Thanh ghi trang DMA (LS670) Bộ điều khiển ngắt (8259) Bộ điều khiển DMA (8237) Dự trữ mạch Bộ đồng xử lý 80x87 Bộ điều khiển đĩa cứng Cổng dùng cho trò chơi(Game) Cổng song song (PLT 2) Card EGA Cổng nối tiếp (COM 4) Cổng nối tiếp (COM 2) Dùng cho card mở rộng Bộ điều khiển đĩa cứng Cổng nối mạng (LAN) Cổng song song (LPT 1) Cổng nối tiếp đồng Cổng nối tiếp đồng Màn hình đơn sắc Card EGA Card EGA Cổng nối tiếp (COM 3) Bộ điều khiển đĩa mềm Cổng nối tiếp (COM 1) Từ bảng ta thấy râ ràng địa 300h đến 31Fh đƣợc dự tính để dùng cho Card mở rộng Các đƣờng dẫn địa đƣợc sử dụng vùng A0 đến A9 giá trị tƣơng ứng bít nhƣ sau: A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 1 0 x x x x x Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành tự động hóa 121 Với x trạng thái tùy chọn, ta chọn x nhận giá trị ”1” ”0” Khi x nhận giá trị ”0” ta có địa thấp 300, cịn x nhận giá trị ”1” ta có địa cao 31Fh Dựa vào bít địa tín hiệu điều khiển /IOR, /IOWW, AEN ta đƣa mạch giải mã địa cho card mở rộng nhƣ hình 3.12 Trong tín hiệu AEN đƣợc đƣa xuống mức thấp máy vi tính truy nhập tới địa ngồi (truy nhập tới Card) A0 A1 A2 A3 A4 2 7400 7400 7400 IOR IOW 3 G1 /G2A /G2B A8 A6 A5 74LS32 7400 74LS32 A8 A9 AEN 15 14 13 12 11 10 /Y0 /Y1 /Y2 /Y3 /Y4 /Y5 /Y6 /Y7 A B C 74LS32 7400 Hình 3.16 Sơ đồ nguyên lý mạch giải mã địa dùng cho Card mở rộng Mạch giải mã địa đƣợc xây dựng từ vi mạch 74138 vi mạch 7400 7432 cho đầu chọn (Y0 Y7) nằm vùng địa 300 h 31 F h Tại thời điểm máy vi tính truy nhập đƣợc đến nột đầu chọn (một địa chỉ) Để hiểu râ nguyên lý hoạt động mạch ta xem bảng trạng thái mô tả hoạt động vi mạch 74138 dƣới Trong đó: - /Y0 /Y7:8 đầu 138 - A, B, C: đầu vào chọn - G1, /G2A, /G2B: đầu vào điều khiển 74138 Khi G1 = 1, /G2A = 0, /G2B = 138 đƣợc hoạt động cịn điều kiện khơng thỏa mãn 138 khơng hoạt động, đầu mức cao Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành tự động hóa 122 Mạch giải mã “Cứng” dùng cổng lơgic đƣa tín hiệu điều khiển tới 138 đƣợc thiết kế dựa nguyên lý: Khi máy tính làm việc với thiết bị ngoại vi (Card) AEN = 0, /IORR x /IOWW = 0, A9 = 1, A8 = 1, A7 = 0, A6 = 0, A5 = G1 /G2A /G2B C B A A2 A1 /Y0 /Y1 /Y2 /Y3 /Y4 /Y5 /Y6 /Y7 A0 x x x x x 1 1 1 1 x x x x x 1 1 1 1 x x x x x 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 Với mạch giải mã có sơ đồ nguyên lý nhƣ hình 3.16 địa đầu đƣợc chọn với giá trị nhƣ sau: Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0 30Fh 30Eh 30Dh 30Ch 30Bh 30Ah 309h 308h Đệm Bus (Buffes) Đệm Bus sử dụng máy tính vi mạch có chức trung chuyển, khuếch đại, đóng mở luồng tín hiệu đƣờng bus liệu bus địa Cụ thể đệm bus đƣợc sử dụng đặt đƣờng liệu đƣờng địa cổng vào để làm tƣơng thích máy tính thiết bị ngoại vi, ngồi đƣợc sử dụng làm chức phân kênh, dồn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 13 14 17 18 11 1D 2D 3D 4D 5D 6D 7D 8D 1Q 2Q 3Q 4Q 5Q 6Q 7Q 8Q E OE 12 15 16 19 http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành tự động hóa 123 kênh thơng tin địa liệu nối với vi xử lý Hình 3.17 Sơ đồ chân Một số loại mạch đệm bus hay đƣợc sử 74373 dụng vi mạch chốt đệm trạng thái bit 74LS373 (hình bên) Vi mạch đệm chốt bit có cấu tạo từ trigo D cổng ba trạng thái nhƣ sơ đồ cấu tạo hình 3.17 Để hiểu râ nguyên lý hoạt động 74LS373 ta xem bảng trạng thái vi mạch nhƣ sau: Điều khiển Cho phép chốt Tín hiệu vào Tín hiệu OE E Dn Qn+1 1 1 0 0 X Qn+1 = Qn X X Hiz NOT1 - Khi OE = đầu từ 1Q OE đến 8Q mở mức trở kháng cao §iỊu khiÓn 1D - Khi OE = E = đầu Q D G 1D có giá trị giá trị đầu vào D: Qn+1 1D - Khi OE = thời điểm E = 1D 1D 1D NOT2 Q G3 3Q Q G4 4Q Q G5 5Q Q G6 6Q Q G7 7Q Q G8 8Q D G 1D 2Q D G 1D G2 D G Qn+1 = Qn Q D G trigo không đổi (Chốt liệu): 1Q D G chuyển (sƣờn âm) trạng thái G1 D G = Dn Q D G E Hình 3.18 Sơ đồ cấu tạo 74LS373 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành tự động hóa 124 Chuyển đổi số – tƣơng tự DAC Chuyển đổi DAC dùng để chuyển đổi tín hiệu số (kết trính tính tốn) thành tín hiệu tƣơng tự (đƣa mạch ngồi) Bản chất q trình chuyển đổi DAC q trình nhận nhóm xung dƣới dạng mã nhị phân hay mã nhị - thập phân (BCD) sau biến đổi thành mức điện hay cƣờng D÷ liệu số đầu vào D0 D1 Bộ chuyển đổi DAC TÝn hiƯu tu¬ng tù D7 độ dịng điện tƣơng tự Mức độ (hay độ lớn) tín hiệu áp (dịng) tỉ lệ với giá trị Hình 3.19 Sơ đồ khối DAC đầu vào nhận đƣợc Một vi mạch hay đƣợc sử dụng chuyển đổi D/A bít 0808 D7: bít tín hiệu số vào - Iout: Tín hiệu tƣơng tự đƣa Comp : Chân bù trôi - Vrf(-), Vrf(+): chân để cung cấp Vref lout 15 Vrf(-) 14 Vrf(+) 16 COMP Vcc (điện áp chuẩn) Có thể mơ tả hoạt động 0808 qua sơ đồ nguyên lý hình 3.20 Vcc - D0 msb A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 lsbA8 10 11 12 Hình 3.20 Sơ đồ chân 0808 R UchuÈn BLN 2R Uph©n cùc 128R BNN Ura Ith Rt Hình 3.21 Mạch DAC chế tạo theo phƣơng pháp tạo dịng điện Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành tự động hóa 125 Mạch biến đổi DAC phƣơng pháp tạo dịng điện có sơ đồ nguyên lý hình 3.17, mạch thực chất nguồn dịng mắc song song với có chung tải Rt, chế độ làm việc nguồn dịng đƣợc định giá trị tín hiệu số đầu vào Cụ thể bít giá trị ốt tƣơng ứng khóa Tranzitor tƣơng ứng thơng, dịng điện tƣơng ứng qua Tranzitor điện trở tải, giá trị dòng phụ thuộc vào giá trị điện trở mắc mạch cực phát, râ ràng điện áp đầu tỉ lệ với tổng dòng chạy qua Tranzitor thơng ngƣợc lại bít khơng ốt tƣơng ứng thơng Tranzitor tƣơng ứng khóa Điện áp đƣợc tính theo cơng thức sau: Ura = IthRt = K(2n-1.Bn-1+ +21.B1+20.B0) Với K hệ số tỉ lệ phụ thuộc vào Uch, điện trở mắc cực phát, điện trở tải Cách mắc có ƣu điểm dễ dàng kết hợp tín hiệu đầu cách nối tiếp thẳng tín hiệu đầu vào điện trở Rt Chuyển đổi tƣơng tự - số ADC Chức ADC biến đổi tín hiệu tƣơng IN-3 IN-4 22 ENABLE ADD-A ADD-B ADD-C Ref(+) 25 24 23 16 IN-2 START ALF IN-1 28 IN-0 27 21 20 19 18 15 14 17 EOC 26 msb2-1 2-2 2-3 2-4 2-5 2-6 2-7 lsb2-8 IN-5 IN-6 ADC nhận vào giá trị điện (tƣơng tự) sau IN-7 khoảng thời gian xác định sinh đầu 10 mã nhị phân (số) tỉ lệ với giá trị tƣơng tự đầu 12 0809 tự thành tín hiệu số Bản chất trình biến đổi vào Quá trình chuyển đổi phức tạp thời gian so với chuyển đổi DAC CLOCK Ref(+) Hình 3.22 Sơ đồ chân 0809 Vi mạch 0809 vi mạch chuyển đổi ADC bít với lối vào tƣơng tự chọn Sơ đồ chân 0809 nhƣ hình 3.18 * Chức chân ra: - IN0 IN7: đầu vào tƣơng tự - D0 D7: Tín hiệu số bít ALE: Chân chốt địa 0809 Khi chọn đƣợc đầu vào, ta cần chốt tín hiệu chọn lại cách đƣa xung chốt tới ALE - START: Cho phép bắt đầu trình chuyển đổi tƣơng tự – số 0809 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành tự động hóa 126 - CLOCK: Cung cấp xung nhịp cho trình chuyển đổi Tần số xung clock lớn trình chuyển đổi nhanh - ADD – A, ADD – B, ADD – C: đầu dùng để chọn đầu vào tƣơng tự IN0 IN7 ADD-C ADD-B ADD-A Đầu vào đƣợc chọn 0 IN0 0 IN1 IN2 1 IN3 0 IN4 1 IN5 1 IN6 1 IN7 - ENABLE: Sau chuyển đổi song 0809 không đƣa kết chuyển đổi lên bit D0 D7 mà chân ENABLE đƣợc kích hoạt kết (dữ liệu số) đƣợc đƣa lên bus liệu - EOC: Báo kết thúc trình chuyển đổi - Ref(-) Ref(+): Chân cấp điện áp chuẩn Vef cho 0809 Sơ đồ nguyên lý mô tả chuyển đổi tƣơng tự - số ADC 0809 nhƣ hình 3.23 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chun ngành tự động hóa 127 Uvµo + - Out (logic) UA DAC Dữ liệu D0 D7 Bộ đệm chèt -Vref D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 D7 Start SAR D0 CLK EOC Hình 3.23 Sơ đồ nguyên lý chuyển đổi ADC theo phƣơng pháp xấp xỉ liên tục Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chun ngành tự động hóa 128 START Xãa c¸c bít SAR Bắt đầu từ MSB Thiết lập bít lên UA > Uvào Đến bít thấp Xóa bít LSB Kết thúc trình chuyển đổi, kết SAR LSB Hỡnh 3.24 Lu đồ thuật tốn mơ tả hoạt động ADC theo phƣơng pháp xấp xỉ liên tục * Nguyên lý hoạt động: Phần quan trọng ADC ghi xấp xỉ liên tục SAR + Một xung điều khiển kích vào Start để bắt vào chuyển đổi, xung đồng thời reset đếm SAR + Tại chu kỳ đồng hồ sau có xung start, SAR thiết lập bit cao ghi (MBS) giá trị đầu để đƣa tới DAC + Bộ DAC có nhiệm vụ biến đổi giá trị số đo SAR đƣa tới thành giá trị tƣơng tự để so sánh với giá trị vào (Uvào) - Nếu điện UA lớn giá trị Uvào so sánh cho đầu mức logic SAR xóa bít vừa thiết lập giá trị tạo q lớn - Nếu UA nhỏ Uvào đầu so sánh mức 1, SAR giữ nguyên giá trị vừa thiết lập Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành tự động hóa 129 + Chu kỳ đồng hồ SAR lại tiếp tục thiết lập bít thấp lập lại trình đạt tới bít thấp (LSB) Việc SAR giữ nguyên bít vừa thiết lập hay xóa phụ thuộc vào tín hiệu so sánh, q trình MBS tới LSB Nhƣ trình chuyển đổi cần số chu kỳ đồng hồ số bít SAR khơng phụ thuộc vào trị số U vào Khi trình chuyển đổi kết thúc, SAR gửi tín hiệu EOC, giá trị nhị phân ghi SAR giá trị cần tính Nếu nhƣ tín hiệu EOC đƣợc nối với Start trình chuyển đổi lại đƣợc bắt đầu trình chuyển đổi liên tiếp xảy Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành tự động hóa 130 KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI Qua việc làm luận văn thực đƣợc kết nhƣ sau : 1.Phân tích tìm hiểu kỹ thực trạng máy phay trƣờng Cao dẳng Kinh tế kỹ thuật từ đề xuất đƣợc phƣơng án cải tạo, thay nâng cấp máy thay hệ thống truyền động ăn dao hệ thống T – D số ; 2.Tiến hành phân tích tổng hợp hệ thống truyền động số để đánh giá đƣợc chất lƣợng hệ thống Cụ thể : - Mạch vòng dòng điện với thông số: + Với T = 0,5.Tu = 0,00165(s) Kp = Kp2 = 0,25 ; Ki = Ki2 = 42 + Với T = 0,5.Tu = 0,002(s) Kp = Kp2=0,25 ; Ki= Ki2 = 50 - Và mạch vịng tốc độ với thơng số : + Với T= 0,5.Tu = 0,00165(s) Kp = Kp2 = 0,25 ; K Ki = Ki2 = 42 = K 0,0006 + Với T = 0,5.Tu = 0,002(s) Kp = Kp2= 0,25 ; K Ki= Ki2 = 50 = K 0,00058 hệ ổn định có chất lƣợng tốt Trên sở phần tính tốn khảo sát hệ thống truyền động tiến hành thiết kế xây dựng phần cứng hệ thống truyền động 4.Với kết luận văn tài liệu quí cho trình cải tạo hệ thống truyền động số đồng thời tiếp tục nghiên cứu để ứng dụng vào chuyển động hệ thống truyền động máy cũ sang hệ thống truyền động số mà hệ thống đƣợc nghiên cứu ứng dụng thực tế Kiến nghị: Để đề tài ứng dụng vào sản xuất cần có thời gian nghiên cứu cách chi tiết cụ thể hơn, đồng thời phải tiến hành thí nghiệm mơ hình thực Làm đƣợc nhƣ đề án có tính khả thi ứng dụng vào thực tế Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành tự động hóa 131 TÀI LIỆU THAM KHẢO - TS.Trần Thọ, PGS.TS.Võ Quang Lạp (2004), Cơ sở điều khiển tự động truyền động điện, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội - Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Phạm Quốc Hải, Dƣơng Văn Nghi (2006) Điều chỉnh tự động truyền động điện, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội - Võ Quang Lạp, Trần Xuân Minh (1998), Bài giảng môn học kỹ thuật biến đổi, Đại học Kỹ thuật Công nghiệp, Thái Nguyên - Nguyễn Công Hiền (2006), Mơ hình hố hệ thống mơ phỏng, Đại học Bách khoa, Hà nội - Tạ Duy Liên (1999) Hệ thống điều khiển số cho máy công cụ Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật - Vũ Quang Hồi, Nguyễn Văn Chất, Nguyễn Thị Liên Trang bị điện – điện tử máy gia công kim loại Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật - Lê văn Doanh - Nguyễn Thế Công - Nguyễn Trung Sơn - Cao văn Thành (1999) Điều khiển số máy điện Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ... NÂNG CẤP TRUYỀN ĐỘNG BÀN ĂN DAO MÁY PHAY VẠN NĂNG Ở TRƯỜNG CAO ĐẲNG KINH TẾ - KỸ THUẬT - ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN Học viên: Đỗ Thị Vụ Lớp: CHK9 Chuyên ngành: Tự động hóa Người HD khoa học: PGS TS Võ... tạo nâng cấp hệ truyền động cũ cần thiết Việc thay hệ truyền động số cho hệ truyền động cũ truyền động bàn ăn dao máy phay trƣờng Cao đẳng Kinh tế kỹ thuật chƣa đƣợc thực việc sâu nghiên cứu. .. Vâ Quang Lạp, em lựa chọn đề tài tốt nghiệp ? ?Nghiên cứu nâng cấp truyền động bàn ăn dao máy phay vạn trƣờng Cao đẳng Kinh tế – Kỹ thuật Đại học Thái Nguyên? ?? Trong trình thực đề tài, cố gắng xong
