Đồ án Thiết kế hệ thống điều khiển lôgic cho công nghệ khoan

đồ án môn học điều khiển lôgic I . Nhiệm vụ : - Thiết kế hệ thống điều khiển lôgic cho công nghệ khoan qua hai giai đoạn như ở hình dưới đây : A C D m Trong đó : Đường nét liền Chạy với vận tốc V1 Đường nét đứt Chạy với vận tốc V2 Với : V1>V2 II . Nội dung : Thiết kế sơ đồ nguyên lý . Tính chọ thiết bị điều khiển . Thiết kế sơ đồ lắp giáp . III . Thuyết minh và bản vẽ : Một quyển thuyết minh . Hai bản vẽ kỹ thuật khổ A0 cho sơ đồ nguyên lý và sơ đồ lắp giáp . TT Sinh viên P2 thiết kế P2 mạch lực, mạch ĐK' 1 Hàm tác động Hệ T- Đ 2 Công suất động cơ : P = 15 (kW) lời nói đầu Trong sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước có thể nói 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 phải nói đến đó là năng suất sản xuất và chất lượng sản phẩm làm ra dưới những thành công của việc áp dụng các công nghệ có mức độ tự động hoá cao. Sự phát triển nhanh chóng của máy tính điện tử , công nghệ thông tin và những thành tựu của lý thuyết điểu khiển tự động đã làm cơ sở vững chắc và hỗ trợ kịp thời cho sự phát triển tương xứng của các ngành công nghiệp với lĩnh vực tự động hoá trong mỗi quốc gia. ở nước ta mặc dù 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, thúc đẩy quá trình 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 trong mọi lĩnh vực, vào trong tất cả các khâu của công nghệ trong quá trình tạo ra sản phẩm . Một trong những trong những ứng dụng đó mà đồ án này thiết kế là điều khiển tự động công nghệ khoan qua hai giai đoạn . Tự động hoá điều khiển công nghệ khoan là quá trình thực hiện gia công tạo ra một lỗ thủng trên bề mặt chi tiết có kích thước và chiều sâu được định trước . Quá trình khoan gồm hai giai đoạn : Ban đầu khi khoan chuyển động đi xuống để thực hiện khoan vào chi tiết được một đoạn xác định đã được tính toán trước thì khoan dừng lại và đi lên, sau đó lại tiếp tục hành trình khoan sâu xuống, cuối cùng nó lại đi ngược lên để chuẩn bị thực hiện khoan một lỗ khác . Chất lượng lỗ khoan và năng suất làm việc của máy phụ thuộc rất nhiều vào công nghệ điều khiển, quá trình làm việc được thực hiện theo một trật tự lô gíc, theo trật 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, trong khuôn khổ đồ án này em sử dụng phương pháp hàm tác động . 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 . Qua một thời gian thực hiện cùng với sự nỗ lực của bản thân cũng như sự chỉ bảo nhiệt tình của thầy giáo Lưu Đức Dũng . Em đã hoàn thành bản đồ án đúng thời hạn, tuy nhiên với một lĩnh vực thiết kế tương đối khó và đòi hỏi độ chính xác cao mà chỉ tiếp xúc trong khoảng thời gian ngắn, chắc chắn bản đồ ná này còn nhiều điều thiếu sót . Em mong rằng tiếp tục nhận được ý kiến đóng góp của thầy, cô giáo cùng bạn bè để đồ án của em được hoàn thiện hơn . Qua đây cho phép em được gửi lời cảm ơn trân thành nhất tới tất cả các thầy, cô giáo trong bộ môn tự động hoá và đặc biệt là thầy giáo Lưu Đức Dũng, người đã tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình hoàn thành bản đồ án này . Hà Nội, Ngày 25. Tháng 03 Năm 2004 Sinh viên : phụ lục Chương I : thiết kế sơ đồ nguyên lý I . Khảo sát công nghệ . 1. Giới thiệu chung về công nghệ . 2. Bố trí công nghệ . 3. Nguyên lý hoạt động . 4. Trang bị cơ, điện cho thiết bị II . Xây dựng cấu trúc điều khiển . 1. Các phương pháp tổng hợp hàm điều khiển . 2. Cấu trúc hàm điều khiển . III . Tổng hợp mạch điều khiển bằng phương pháp ma trận trạng thái 1. Xác định các biến điều khiển . 2. Tổng hợp mạch điều khiển . IV . Xây dựng sơ đồ nguyên lý . Nhận xét chung về tốc độ máy khoan . Yêu cầu của mạch điều khiển . Lựa chọn phương án . 4. Chọn các phần tử điều khiển . 5. Thuyết minh hoạt động của sơ đồ nguyên lý . V . Chọn lựa phần tử bảo vệ cho hệ thống . 1. Bảo vệ ngắn mạch . 2. Bảo vệ quá tải lâu dài . 3. Bảo vệ mất từ trường . 4. Bảo vệ tốc độ tăng U&I cho mạch chỉnh lưu . 5. Chọn các phần tử đóng cắt hệ thống . Chương II : tính toán lựa chọn các thiết bị cho hệ thống I . Thiết bị động lực . 1. Chọn động cơ . 2. Chọn bộ biến đổi TIRISTOR . 3. Cầu dao động lực . 4. Công tắc tơ đóng cắt mạch lực . II . Thiết bị điều khiển . 1. Công tắc tơ điều khiển thuận - ngược . 2. Công tắc tơ vận tốc V1, V2 . 4. Nút ấn M, D và nút nhấp . 5. Công tắc hành trình . III . Thiết bị bảo vệ . 1. Rơle điện áp RA . 2. Rơle dòng cực đại 1RM, 2RM, 3RM . Chương III : thiết kế sơ đồ lắp ráp I . Lập bảng bố trí thiết bị và bảng đấu dây . 1. Bảng bố trí thiết bị . 2. Bảng đấu dây . 3. Sơ đồ lắp ráp . II . Nhận xét . Chương I : thiết kế sơ đồ nguyên lý I . Khảo sát công nghệ : 1 . Giới thiệu chung về công nghệ : - Khoan là phương pháp gia công cơ khí tạo ra các lỗ trên bề mặt vật liệu, để thực hiện một công việc của một quá trình lắp giáp cơ khí nào đó . Cũng như các phương pháp gia công cơ khí khác, gia công bằng phương pháp khoan được thực hiện bằng cách bóc tách các phần thừa của chi tiết vứt bỏ đi tạo ra phoi . Do vậy khi thực hiện quá trình khoan lỗ sâu tạo ra nhiều phoi thì ta phải có thêm công đoạn thoát phoi bằng cách kéo mũi khoan ra khỏi lỗ khoan để phoi thoát đi, sau đó lại tiếp tục đưa mũi khoan xuống thực hiện khoan tiếp quá trình còn lại . 2 . Bố trí công nghệ : Từ những đặc điểm của quá trình khoan ta có sơ đồ bố trí công nghệ như sau : A B C D m 1 5 1 3 7 9 8 2 4 6 10 Sơ đồ công nghệ thực hiện một chu trình Ký hiệu : Đường nét liền Chạy với vận tốc V1 Đường nét đứt Chạy với vận tốc V2 Với : V1>V2 Mũi tên chỉ chiều chuyển động . 1,2,3 ... 10 : Các giai đoạn làm việc . a, b, c, d: Các vị trí đặt thiết bị điều khiển . 3 . Nguyên lý hoạt động : - Quá trình gia công chi tiết được chia làm các giai đoạn sau : + Giai đoạn 1 - 2 : Mũi khoan đi xuống với tốc độ V1 ( Mũi khoan chưa khoan vào chi tiết ) + Giai đoạn 2 - 3 : Mũi khoan đi xuống với tốc độ V2 và thực hiện khoan vào chi tiết . + Giai đoạn 3 - 4,5 : Mũi khoan chuyển động đi lên với tốc độ V1 ( thực hiện việc thoát phoi ) . + Giai đoạn 5 - 6 - 7 : Mũi khoan đi xuống với tốc độ V1 ( thực hiện gia công chi tiết sau khi đã thoát phoi ) + Giai đoạn 7 - 8 : Mũi khoan chuyển động đi xuống với tốc độ V2 ( thực hiện quá trình gia công tiếp ) . + Giai đoạn 8 - 9 - 10 : Mũi khoan đi lên với tốc độ V1 kết thúc một chu trình . + Giai đoạn 10 - 1 : Quá trình sảy ra tương tự như trên . 4 . Trang bị cơ, điện cho thiết bị : * Trang bị mạch động lực : Sử dụng hai động cơ , Đ1 thực hiện chuyển động quay mũi khoan . Đ2 làm nhiệm vụ chuyển động lên xuống và tạo vận tốc V1, V2 cho mũi khoan . * Trang bị mạch điều khiển : - Sử dụng các công tắc hành trình đặt tại các vị trí A, B, C, D để cảm biến chính xác các vị trí hoạt động của mũi khoan . II . Xây dựng cấu trúc điều khiển : 1 . Các phương pháp tổng hợp hàm điều khiển : - Khi tiến hành tổng hợp một hệ thống điều khiển theo quy trình công nghệ đã cho ( có thể bằng lời nói, chữ viết hoặc đồ thị công nghệ ... ) . Người ta biểu diễn sự hoạt động của công nghệ theo đúng tuần tự thời gian tác động của các biến đầu vào và ảnh hưởng của nó tới các biến đầu ra để từ đó đưa ra một quy luật điều khiển phù hợp cho hệ thống . - Để tổng hợp mạch điều khiển cho hệ thống ta có các phương pháp tổng hợp như sau . + Tổng mạch điều khiển bằng phương pháp ma trận trạng thái . + Tổng mạch điều khiển bằng phương pháp hàm tác động . + Tổng mạch điều khiển bằng phương pháp phân tầng . + Tổng mạch điều khiển bằng phương pháp Grapcet . - Khi mạch điều khiển tổng hợp được phải đáp ứng các chỉ tiêu sau : Thực hiện đúng quy trình, tiến trình công nghệ đã đặt ra . Độ tin cậy trong quá trình điều khiển cao và chính xác . Đảm bảo gọn nhẹ, đơn giản và thuận tiện cho việc vận hành . Có tính kinh tế và đáp ứng được về mặt mỹ thuật . - Theo nhiệm vụ của thiết kế của bản đồ án này, để tổng hợp mạch ở đây ta sử dụng phương pháp ma trận trạng thái. III. Tổng hợp mạch điều khiển bằng phương pháp ma trận trạng thái A B C D a b c d X,V1 X,V2 L,V1 L,V1 X,V2 X2  ‚ ƒ „ † A. Vị trí xuất phát B. Vị trí bắt đầu koan đốâu 1 C. Vị trí độ sâu 1 D. Vị trí độ sâu 2 Tại A, B, C, D có các tín hiệu logic dạng xung a,b,c,d các tín hiệu này xuất hiện khi mũi khoan đến vị trí tương ứng và mất đi khi mũi khoan vượtqua khỏi vi trí đó. các trạng thái có thể có của công nghệ này Gọi  là trạng thái đi xuống với vận tốc V1 lần thứ 1 Gọi ‚ là trạng thái đi xuống với vận tốc V2 lần thứ 1 Gọi ƒ là trạng thái đi lên với vận tốc V1 lần thứ 1 Gọi „ là trạng thái đi xuống với vận tốc V1 lần thứ 2 Gọi … là trạng thái đi xuống với vận tốc V2 lần thứ 2 Gọi † là trạng thái đi lên với vận tốc V1 lần thứ 2 Tín hiệu vào: a,b,c,d Tín hiệu ra: X (Mũi khoan đi xuống) L (Mũi khoan đi lên) V1 V2 (Vân tốc mũi khoan) Giản đồ chuyển đổi trạng thái của công nghệ † „ ƒ ‚  Bảng 1: Bảng chuyển đổi trạng thái thứ nhất Tên gọi trạng thái d d d X L V1 V2 c c b a  2 (1) 1 0 1 0 ‚ 3 (2) 1 0 0 1 ƒ (3) (3) 4 0 1 1 0 „ 5 (4) (4) 1 0 1 0 6 (5) 1 0 0 1 † (6) (6) (6) 1 0 1 1 0 Nhập hàng  và ‚ Nhập hàng „ và … Bảng 2: Có bảng chuyển trạng thái rút gọn d d d X L V1 V2 c c b a 3 (1) (2) (1) 1 1 0 0 1 0 0 1 (3) (3) 4 0 1 1 0 6 (4) (5) (4) (4) 1 1 0 0 1 0 0 1 (6) (6) (6) 1 0 1 1 0 Còn 4 trạng thái: (1) (2) (3) (4) (5) (6) Màu đỏ viết theo tín hiệu ra là (2) và (5) Chọn 2 biến trung gian k, p Mã hoá các trạng thái theo ma trận k (1) (2) 3 p (6) (4) (5) Tín hiệu ra: (2), (5) Ma trận các nô của các trạng thái Màu xanh viết cho biến trung gian Màu đỏ viết cho biến ra d d d d c c p,k b a 3 (1) (1) k (6) (6) (6) 1 p 6 (4) (4) (4) (3) (3) 4 X, L, V1, V2 3 (2) (1) k (6) (6) (6) 1 p 6 (5) (4) (4) (3) (3) 4 Ma trận các nô cho các biến trung gian và biến ra d d d d c c b K a 1 0 0 k 0 0 0 0 p 0 1 1 1 1 1 1 P 0 0 0 k 1 1 1 0 p 1 1 1 1 0 0 1 f(k) = ak + c + ck + bk = c ( + k) + k (a + b) f(p) = ak + p d d d d (X) c c b a 0 1 1 k 0 0 0 1 p 0 1 1 1 0 0 1 (L) 1 0 0 k 1 1 1 0 p 1 0 0 0 1 1 0 f(X) = a + b + bkp + ckp = a + b ( + kp) + ckp f(L) = k + d + c + p (k + d + c + p) d d d d c c (V1) b a 1 0 1 k 1 1 1 1 p 1 0 1 1 1 1 1 (V2) 0 1 0 k 0 0 0 0 p 0 1 0 0 0 0 0 f(V1) = a + + k + bp + f(V2) = b + ckp Từ kết quả trên có sơ đồ cấu trúc K c k a k b P k a p d k b X a p L p k c k k c p V2 V1 a p b p b c k c Hiệu chỉnh lại sơ đồ cấu trúc Bổ sung thêm tín hiệu mở máy ban đầu K c k P a k x p X m x p k L k p l V1 k m d l v1 p b c V2 b v2 p k c v2 IV . Xây dựng sơ đồ nguyên lý : 1 . Nhận xét chung về tốc độ công nghệ : - Theo đề tài thiết kế công nghệ của máy khoan thì tốc độ V1 là tốc độ tịnh tiến của mũi khoan trong quá trình chuyển động lên, xuống ở chế độ không cắt gọt kim loại . - Chuyển động đi xuống được thực hiện theo chiều quay thuận của động cơ, chuyển động đi lên thì động cơ đảo chiều và quay ngược . - Trong hệ thống máy khoan ta sử dụng động cơ điện một chiều để làm dịch chuyển lên, xuống của máy khoan. Điều chỉnh tốc độ bằng điều chỉnh điện áp đặt vào phần ứng của động cơ, Đảo chiều quay động cơ bằng cách đảo chiều cực tính dòng điện phần ứng động cơ . - Sử dụng phương pháp này phù hợp với hệ thống động cơ công suất vừa và nhỏ, tần số đảo chiều không cao . 2 . Yêu cầu của mạch điều khiển : - Để vận hành máy cần phải có một số chức năng sau : Các thiết bị bảo vệ phải được lắp đặt đầy đủ . Khi khoan đang làm việc mất điện thì động cơ dừng lại và không tự vận hành trở lại nếu không có người vận hành ấn nút khởi động trở lại . - Cùng với các chức năng trên ta còn phải đảm bảo các điều kiện sau : Khi có tín hiệu xuống (X) thì không thể có tín hiệu lên (L) và ngược lại . Khi có tín hiệu V1 thì tín hiệu V2 xẽ mất và ngược lại khi có tín hiệu V2 xẽ không có tín hiệu V1 . Mạch lực : - Mạch lực bao gồm bộ biến đổi chỉnh lưu một chiều có điều khiển sử dụng các van bán dẫn Tiristor . Động cơ một chiều 10 (Kw) . 3 . Lựa chọn phương án : - Trong thực tế có thể chọn hai phương án để lắp đặt mạch điều khiển lôgic cho hệ thống : Sử dụng phần tử lôgic có tiếp điểm : Thường được áp dụng cho các mạch điều khiển đóng mở công suất lớn . Sử dụng phần tử lôgic không tiếp điểm ( IC số ) . - Trong khuôn khổ của đồ án này ta sử dụng phần tử điều khiển là phần tử có tiếp điểm . 4 . Chọn các phần tử điều khiển : - Từ sơ đồ cấu trúc ta có quy ước các ký hiệu như sau : Tín hiệu a : Thay thế bằng công tắc hành trình 1KH . Tín hiệu b : Thay thế bằng công tắc hành trình 2KH . Tín hiệu c : Thay thế bằng công tắc hành trình 3KH . Tín hiệu d : Thay thế bằng công tắc hành trình 4KH . P & K được thay thế bằng công tắc tơ P & K. V1, V2 – Thay thế bằng các công tắc tơ gia tốc V1, V2 để điều khiển tốc độ làm việc của máy khoan . L, X – Thay thế bằng các công tắc tơ đường dây dùng để điều khiển các hành trình thuận và ngược của máy khoan ( T, N ). - Để đảm bảo quá trình vận hành an toàn và sự cần thiết của việc bảo vệ các sự cố xảy ra ta sẽ sử dụng thêm các khí cụ phụ trợ sau : Một rơle điện áp thấp RA để làm nhiệm vụ bảo vệ điện áp cực tiểu và bảo vệ điểm không . Các rơle dòng điện cực đại 1RM, 2RM, 3RM để vừa làm nhiệm vụ bảo vệ ngắn mạch lại vừa làm nhiệm vụ bảo vệ quá tải xung kích . - Từ các phân tích trên ta có sơ đồ nguyên lý của hệ thống như sau . Sơ đồ mạch động lực Sơ đồ mạch điều khiển 5 . Thuyết minh sơ đồ nguyên lý : - Để hệ thống hoạt động ta đóng cầu dao CD, ấn nút mở máy M . Công tắc tơ RA có điện, tiếp điểm RA đóng lại duy trì điện cho toàn bộ mạch trong suốt quá trình hoạt động của hệ thống . Đồng thời công tắc tơ K trên mạch động lực có điện đóng tiếp điểm K cho mạch lực cấp điện cho động cơ . - Tại A công tắc hành trình 1KH đóng ị công tắc tơ X có điện, tiếp điểm T trên mạch động lực đóng, động cơ làm việc ở chế độ thuận ( mũi khoan dịch chuyển đi xuống ). Đồng thời công tắc tơ vận tốc V1 có điện, tiếp điểm V1 đóng động cơ chạy thuận mũi khoan đi xuống với vận tốc V1 . - Khi khoan đi xuống đến điểm B, công tắc hành trình 2KH tác động làm mất vận tốc V1 và có vận tốc V2 ị Khoan vẫn đi xuống nhưng với vận tốc là V2 . - Tại C công tắc hành trình 3KH tác động, Làm mất điện công tắc tơ X và công tắc tơ vận tốc V2 ị Khoan dừng chuyển động, đồng thời khi công tắc hành trình 3KH tác động làm cho công tắc tơ L có điện, tiếp điểm N trên mạch lực đóng lại động cơ đảo chiều đi lên với vận tốc V1. Khi khoan chuyển động đi lên gặp B không làm thay đổi gì của hệ thống, khoan vẫn đi lên với vận tốc V1 . - Đến khi gặp A công tắc hành trình 1KH tác động làm thay đổi hành trình hoạt động của khoan. Công tắc tơ L mất điện, công tắc tơ X có điện ị Động cơ đi xuống với vận tốc V1 . - Tại B công tắc hành trình 2KH tác động không làm ảnh hưởng gì đến hành trình của khoan. - Tại C công tắc hành trình 3KH tác động ị Làm thay đổi vận tốc của khoan, khoan vẫn tiếp tục đi xuống nhưng với vận tốc là V2 . - Tại D công tắc hành trình 4KH tác động ị Làm cho công tắc tơ X & V2 mất điện, khoan ngừng hoạt động tạm thời. Đồng thời lúc này công tắc tơ L & V1 có điện ngay ị Khoan chuyển động đi lên với vận tốc là V1 . - Khi khoan lần lượt đi qua các vị trí B, C hành trình không có gì thay đổi . Nhưng khi gặp A thì công tắc tơ L và công tắc tơ vận tốc V1 mất điện, khoan dừng hoạt động chờ để khoan lỗ tiếp theo và chu trình được thực hiện tuần tự như lúc đầu. Kết thúc một chu trình làm việc của công nghệ . - Ngoài ra trong sơ đồ ta còn sử dụng thêm một số phần tử phụ trợ sau : 1RM, 2RM là các Rơle dòng điện cực đại dùng để bảo vệ quá tải ngắn hạn xung kích, chế độ làm việc 2 pha vì vậy ta phải chỉnh định dòng điện hút của nó phải nhỏ hơn dòng điện làm việc của 2 pha . Rơle 3RM dùng để bảo vệ ngắn mạch, Rơle này có tiếp điểm loại không tự phục hồi nên khi xảy ra sự cố về ngắn mạch Rơle tác động. Muốn mạch trở lại hoạt động bình thường ta cần phải ấn trả lại nút phục hồi cho 3RM. RA là Rơle bảo vệ điện áp thấp có tác dụng bảo vệ điên áp cực tiểu và bảo vệ điểm không . V . Lựa chọn các phần tử bảo vệ cho hệ thống : 1 . Bảo vệ ngắn mạch : - Trong hệ thống tự động điều khiển truyền động điện, bất kỳ một hiện tượng ngắn mạch nào xảy ra trong hệ thống cũng đều gây nguy hiểm cho người vận hành và hoạt động của các thiết bị. Cần phải có các thiết bị bảo vệ tác động nhanh cắt hệ thống ra khỏi lưới điện . - Để bảo vệ lưới điện có thể thực hiện bằng cách sử dụng Atomat. Atomat được đặt tại phần ứng của động cơ trực tiếp tác động tới phần ứng động cơ khi có sự cố. Giá trị chỉnh định dòng điện của cơ cấu nhả điện từ có giá trị nhỏ nhất nhưng vẫn bảo đảm không được tác động ở trường hợp quá tải tạm thời do khởi động hay do phụ tải đỉnh nhọn cho phép của công nghệ gây ra. Đối với động cơ điện một chiều dòng chỉnh định có thể được tính theo công thức sau . Icđ = 1,2 á 1,6 Ikđ Ta chọn : Icđ = 1,5 Ikđ = 1,5 x 4 Iđm ị Icđ = 6 x 68 = 408 (A) Trong đó : Icđ - Dòng chỉnh định của cơ cấu . Ikđ - Dòng khởi động của động cơ, ( Ikđ = 4ìIđm ) 2 . Bảo vệ quá tải lâu dài : - Hiện tượng quá tải lâu dài vượt quá giá trị cho phép sẽ gây hiện tượng phát nóng thiết bị làm nhiệt độ tăng lên vượt quá trị số cho phép đối với cách điện của nó gây ra chập cháy máy điện. Bảo vệ ổn định nhiệt lâu dài được thực hiện bởi Rơle nhiệt, Rơle nhiệt được chọn sao cho nó có đặc tính nhiệt giống đặc tính phát nhiệt làm việc của động cơ . 3 . Bảo vệ mất từ trường : - Khi động cơ điện động cơ điện một chiều làm việc, bất kỳ một biến đổi nào của dòng điện phần ứng không phải do điều khiển cũng đều ảnh hưởng tới trạng thái làm việc của động cơ. Đặc biệt nếu dòng kích từ bị mất sẽ gây ngắn mạch phần ứng, cần có biện pháp bảo vệ chống mất kích từ bằng Rơle dòng điện mắc trên mạch kích từ như H.vẽ . Rpđ D CK R - Chọn : Rpđ = 5 Rk.từ = 5ì81 = 400 (W) 4 . Bảo vệ tốc độ tăng trưởng điện áp và dòng điện trong mạch chỉnh lưu : - Do hiện tượng đóng cắt mạch điện và đóng cắt MBá ở lưới điện sẽ gây ra hiện tượng xuất hiện các xung đỉnh nhọn có tốc độ biến thiên rất lớn, gây đánh thủng lớp tiếp giáp của các van bán dẫn. Vì vậy trong thiết bị chỉnh lưu sử dụng mạch RC mắc song song với các van để bảo vệ cho thiết bị . R C Th - Sử dụng các công thức đã biết sẽ tính toán được một cách chính xác các giá trị của R & C. Tuy nhiên bằng kinh nghiệm ta có thể chọn : R = 100 (W) ; C = 1 (mF) 5 . Chọn các phần tử đóng cắt hệ thống : - Sử dụng công tắc tơ đóng cắt nguồn cung cấp cho hệ thống. Chọn loại công tắc tơ 3 pha vị trí đặt tại phía nguồn xoay chiều cung cấp cho bộ chỉnh lưu ( xem H.vẽ mạch động lực ) . Chương II : tính chọn các thiết bị cho hệ thống I . Thiết bị động lực : 1 . Chọn động cơ : - Theo yêu cầu công suất thiết kế. Ta chọn động cơ loại MP- 42 do liên xô sản xuất có các thông số sau : Loại động cơ điện 1 chiều MP- 42 . Công suất định mức : Pđm = 10 ( kW ) . Điện áp định mức : Uđm = 400 ( V ) . Dòng điện định mức : Iđm = 25 ( A ) . Tốc độ định mức : nđm = 1500 W/phút Điện trở phần ứng : rư = 0,168 ( W ) . Điện trở kích từ : rk.từ = 81 ( W ) . Chế độ kích từ độc lập . 2 . Chọn bộ biến đổi TIRISTOR : - Dựa vào các thông số của động cơ đã chọn. Ta chọn các van bán dẫn (Tiristor) do liên xô cũ sản xuất có các thông số sau : Loại I (A) U (kV) toff (ms) Ig (A) Ug (V) di/dt (A/ms) du/dt (V/ms) T - 150 150 0,05 á 1 25 á 200 0,3 7 10 20 3 . Chọn cầu dao động lực : - Chọn cầu dao loại 4 cực có buồng dập hồ quang . Điện áp định mức : Uđm = 500 ( V ) . Dòng điện định mức : Iđm = 240 ( A ) . Kích thước ( dài x rộng ) : 100 x 140 (mm) . 4 . Chọn công tắc tơ đóng cắt mạch lực : - Chọn công tắc tơ xoay chiều có các thông số : Số tiếp điểm chính : 3 Số tiếp điểm phụ thường đóng : 4 Số tiếp điểm phụ thường mở : 4 Điện áp định mức : Uđm = 380 ( V ) Dòng điện định mức : Iđm = 70 ( A ) Điện áp điều khiển : Uđk = 220 ( V ) Công suât định mức : Pđm = 60 ( W ) II . Thiết bị điều khiển : 1 . Chọn công tắc tơ điều khiển thuận – ngược : - Ta chọn công tắc tơ thuận, ngược cùng loại là MEC – ABH33b của LG có các thông số sau : Số tiếp điểm chính : 3 Số tiếp điểm phụ thường đóng : 4 Số tiếp điểm phụ thường mở : 4 Điện áp định mức : Uđm = 380 ( V ) Dòng điện định mức : Iđm = 100 ( A ) Điện áp điều khiển : Uđk = 220 ( V ) Dòng điện điều khiển : Iđk = 5 ( A ) Công suât định mức : Pđm = 250 ( W ) Kích thước ( dài x rộng x cao ) : 130 x 75 x 82 (mm) . 2 . Chọn công tắc tơ điều khiển vận tốc V1, V2 : - Chọn loại MY4 của OMRON có các thông số : Số tiếp điểm thường đóng : 2 Số tiếp điểm thường mở : 2 Điện áp điều khiển : Uđk = 220 ( V ) Dòng điện điều khiển : Iđk = 5 ( A ) Công suât định mức : Pđm = 120 ( W ) Kích thước : 50,8 x 32,51 x 28,96 (mm) . 3 . Nút ấn hoạt động M, D : - Chọn loại nút ấn tự phục hồi A16 của OMRON có các thông số : Điện áp định mức : Uđm = 250 ( V ) Dòng điện định mức : Iđm = 5 ( A ) 4 . Công tắc hành trình : - Chọn loại D4MC do OMRON chế tạo có các thông số : Điện áp định mức : Uđm = 220 ( V ) Dòng điện định mức : Iđm = 0,25 ( A ) Tần số làm việc : flv = 120 ( Hz ) Điện trở tiếp xúc : rtx = 100 ( mW ) III . Thiết bị bảo vệ : 1 . Rơle bảo vệ điện áp RA : - Chọn loại LY của OMRON có các thông số : Số tiếp điểm : 2 Dải điện áp bảo vệ: U = 160 á 280 ( V ) Dòng điện tiếp điểm chịu được : Itđ = 30 ( A ) Công suât định mức : Pđm = 250 ( W ) Kích thước : 36,07 x 27,94 x 21,59 (mm) . 2 . Rơle dòng điện cực đại 1RM, 2RM, 3RM : - Dùng loại RM1-XA016 do Đức chế tạo có các thông số : Dòng điện định mức động cơ : Iđm/ĐC = 11,6 á 18 ( A ) Dòng điện cực đại : Icđ = 25 ( A ) Giới hạn điều chỉnh : 20 á 80 ( A ) Chương III : thiết kế sơ đồ lắp ráp I . Lập bảng bố trí thiết bị và bảng đấu dây : 1 . Bảng bố trí thiết bị : - Các thiết bị động lực để truyền động cơ cấu sản xuất 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 tản nhiệt lớn, khi làm việc phải được bố trí để ở phía trên các thiết bị có chịu ảnh hưởng lớn về nhiệt độ cần phải đặt tránh xa các nguồn sinh nhiệt . *Nguyên tắc trọng lượng : - Các thiết bị nặng phải đặt dưới thấp, các thiết bị nhẹ đặt ở phía trên để tăng cường độ vững chắc cho bảng điện, giảm nhẹ các điều kiện để cố định chúng . *Nguyên tắc nối dây tiện ích : - Là đường nối dây gần 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 để tiến hành bố trí các thiết bị trên panel. Khi bố trí thiết bị cần bố trí thành từng nhóm riêng biệt để tiện lợi cho việc kiểm tra, sửa chữa . - Các phần tử trong cúng một nhóm phải được bố trí gần nhau nhất sao cho dây nối giữa chúng là ngắn nhất . - Giữa các nhóm khác nhau phải bố trí sao cho thuận tiện để việc tiến hành lắp đặt, sửa chữa và hiệu chỉnh được dễ dàng . - Các thiết bị dễ hỏng, các thiết bị cần điều chỉnh phải để ở nơi dễ dàng thay thế, điều chỉnh và sửa chữa . - Bản vẽ bố trí thiết bị phải theo mọt tỷ lệ xích tiêu chuẩn, trong đó phải ghi dõ các kích thước hình chiếu của thiết bị, kích thước các lỗ định vị trên tấm lắp . - Các phần tử tiếp điểm của công tắc tơ, Rơle được vẽ trên sơ đồ lắp ráp thành những hình chữ nhật với tỷ lệ xích như 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 đánh trên sơ đồ nguyên lý . 2 . Bảng đấu dây : - Bảng đấu dây phải ghi dõ cụ thể các đầu nối, vị trí của các thiết bị trên mạch lực cũng như mạch điều khiển sẽ được nối . - Các điểm nối đã ghi nối một lần thì để trống không ghi lặp lại . - Bảng đấu dây không được để thiếu mạch nối nào có trên sơ đồ nguyên lý . - Trên cơ sở đã lựa chọn các thiết bị và sơ đồ nguyên lý ta có bảng đấu dây như sau : stt tên thiết bị điểm nối stt tên thiết bị điểm nối 1 cầu dao động lực a - đl b - đl c - đl 101 – cc 102 – cc 103 – cc 4 bộ biến đổi ( tiristor ) 121 - 122 - 123 - 24 – x, l 18 – x, l 26 – v2 28 – v1 30 – (-) vrt 2 cầu chì động lực 101 - 102 - 103 - 111 – k 112 – k 113 – k 111 - ra 5 contactor x 24 - 18 - 22 - đl 20 – đl 2 – rtr 4 – l 8 – 11 – đk 3 – đk 5 – đk 1 – đk 13 – 3 contactor kĐl 111 - 112 - 113 - 121 – bbđ 122 – bbđ 123 – bbđ 112 – cc 32 - ra 6 cầu dao 1cd 2cd (+) - đk 29 – 1cc (-) - đk 14 – 2cc 7 nút mở máy (m) 4 - 1 – đk -33-35-ĐK stt tên thiết bị điểm nối stt tên thiết bị điểm nối 8 contactor l 24 - 18 - 22 - đl 20 – đl 2 – v1 8 – 1KH 21 – L 19b - đk 1 – 37 - đk 10 contactor Pđk 3KH–3 P–5 9a– 11– 17b– P–4 19a– 19b– 21–K 25– 27–V2 2KH-39 35– 47– 12– K–51 9 contactor Kđk 1– 5– 9–1KH 11– X–17 17a–P 17– 17b–P 19a–P 21– 21–P 25– 25–P 3Kh-41 41– 35– 2KH–K 49– 49–KH contactor v1 28 - v1 - vrt 2 – v2 10 – v2 12 – 21 – đk 37-ĐK 35-ĐK 11 contactor v2 26 - v2 - vrt 2 – rth 12 – P 21 – v1 49 – K 10 – 27 - đk stt tên thiết bị điểm nối stt tên thiết bị điểm nối 12 cầu chì 1cc 2cc 29 - 14 - 2 - rth 1 – đk 17 công tắc hành trình 3kh 1 – 3 – 3 – (3-P) 33 – M 41 – K 49 – 13 rơle - rth 1- 2 - 23 – 1rm 23 – 2rm 1 – 18 công tắc hành trình 1kh 1 – 9 – k 9a –P 19b – 8 14 rơle – 2rm 1 – 1rm 23 – 36 – k 122 – bbđ 19 công tắc hành trình 3kh 1 – 3 – 3 – (3-P) 33 – M 41 – K 49 – 15 rơle – 3rm 16 – 31 – rth 38 – k 121 – bbđ 20 công tắc hành trình 4kh P – 5 5 – 4kh L – 37 35 – 4KH 16 công tắc hành trình 2kh 1 – K3 – 11 13 – P-17C 4 – 31 – 3KH 39 – P 43 – 2KH II . Kết luận : - Sau một quá trình học tập và nghiên cứu cùng với sự hướng dẫn tận tình của các thầy, cô giáo và sự giúp đỡ các bạn trong lớp em đã hoàn thành các nhiệm vụ được giao của bản đồ án : “ Thiết kế hệ thống điều khiển cho công nghệ khoan ” - Nội dung nghiên cứu của bản đồ án này bao gồm các phần sau : Tìm hiểu công nghệ và các yêu cầu của hệ thống điều khiển cho máy khoan . Dùng phương pháp “Ma trận trạng thái” để xây dựng mạch điều khiển cho công nghệ . Thiết kế mạch lực . Thiết kế sơ đồ nguyên lý và sơ đồ lắp ráp cho công nghệ . Tính chọn các thiết bị chấp hành, các thiết bị điều khiển và bảo vệ hệ thống . - Đó là toàn bộ những nội dung của bản đồ án môn học điều khiển lôgic mà em đã thực hiện trong suốt quá trình nghiên cứu và học tập . - Do kiến thức cũng như kinh nghiệm còn rất ít nên bản đồ án sẽ không tránh khỏi những sai sót cả về mặt kiến thức cũng như trình bày. Vậy em rất mong được sự góp ý chỉ bảo của các thầy cô và cac bạn sinh viên để giúp em ngày càng hoàn thiện hơn trong học tập . Em xin trân thành cảm ơn ! Hà Nội, Ngày 25 Tháng 03 Năm 2004 tài liệu tham khảo 1 . Điều khiển lôgic và ứng dụng – Nguyễn Trọng Thuần . NXB KHKT . 2 . Điều khiển tự động truyền động điện – Trịnh Đình Đề – Võ Trí An . NXB Đại học và trung học chuyên nghiệp – 1983 . 3 . Truyền động điện – Bùi Quốc Khánh – Nguyễn Văn Liễn . NXB KHKT . 4 . Khí cụ điện – Nguyễn Xuân Phú – Tô Đằng . NXB KHKT . 5 . Điện tử công suất – Nguyễn Bính . NXB KHKT . + 2CD - B + -