Thiết kế Đồ án môn học điều khiển logic

THIÕT KÕ §å ¸N M¤N HäC §IÒU KHIÓN LOGIC Sinh viên thực hiện:Mai Trường Giang Lớp :TĐH1- K46 Nhiệm vụ: Thiết kế hệ thông điều khiển cho máy trộn hoá chất tự động ở hình vẽ dưới đây Nội dung: Thiết kế sơ đồ nguyên lý. Tính chọn thiết bị điều khiển. Thiết kế sơ đồ lắp ráp. Thuyết minh và bản vẽ: 1 quyển thuyêt minh. 2 bản vẽ kỹ thuật khổ A0 cho sơ đồ nguyên lý và lắp ráp. Giáo viên hướng dẫn:Nguyễn Hồng Quang Môc lôc Lời Mở Đầu:……..……………………………………………………………3 Chương I : Quá Trình Công Nghệ……………………………………………4 Chương II : Thiết Kế Sơ Đồ Nguyên Lý………………………………….......5 Chương III: Tính Chọn Thiết Bị Điều Khiển…....…………………………..17 Chương IV: Thiết Kế Sơ Đồ Lắp Ráp……………………...………………..21 Tài Liệu Tham Khảo…....……………………………………………………26 Lêi Më §Çu Ngµy nay th× tr×nh ®é khoa häc kü thuËt ngµy cµng ph¸t triÓn mét c¸ch m¹nh mÏ,®Æc biÖt lµ trong ngµnh c«ng nghÖ th«ng tin vµ ngµnh tù ®éng ho¸.Nªn ®Ó ®¹t ®­îc hiÖu qu¶ s¶n xuÊt cao vµ thóc ®Èy nÒn kinh tÕ ph¸t triÓn nhanh th× ®ßi hái c¸c quèc gia ph¶i ®­a c¸c thµnh tùu cña khoa häc vµo trong c¸c ngµnh c«ng nghiÖp. §ång thêi mét trong nh÷ng chØ tiªu ®¸nh gi¸ sù ph¸t triÓn cña c¸c quèc gia lµ qu¸ tr×nh tù ®éng ho¸ trong s¶n xuÊt.ChÝnh v× vËy nªn qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn tù ®éng qu¸ tr×nh lµm viÖc cña c¸c thiÕt bÞ ®ãng mét vai trß v« cïng quan träng trong nªn kinh tÕ cña mçi quèc gia. Nh»m môc ®Ých ®Ó cho sinh viªn ngµnh tù ®éng lµ c¸c kü s­ ®iÒu khiÓn trong t­¬ng lai lµm quen dÇn qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn c¸c thiÕt bÞ vµ còng lµ ®Ó cho sinh viªn nghiªn cøu s©u h¬n vÓ c¸c m«n häc chuyªn ngµnh th× tr­êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi ®· ®­a ra c¸c ®Ò tµi thiÕt kÕ ®å ¸n m«n häc §iÒu KhiÓn Logic.Tuy lµ mét ®å ¸n m«n häc nh­ng nã ®ãng mét vai trß rÊt quan träng trong viÖc t¨ng kh¶ n¨ng nhËn thøc vÒ c¸c qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn c«ng nghÖ thùc tÕ. Cô thÓ ®åi víi bµn th©n th× ®Ò tµi cña em lµ Bé Trén Ho¸ ChÊt.§©y lµ thiÕt bÞ lµm viÖc ®­îc øng dông rÊt phæ biÕn trong c¸c ngµnh c«ng nghiÖp vµ s¶n xuÊt.ChÝnh v× vËy chóng ta ph¶i thiÕt kÕ ®iÒu khiÓn sao cho thiÕt bÞ lµm viÖc mét c¸ch tù ®éng hoµn toµn vµ ho¹t ®éng mét c¸ch kinh tÕ nh¸t. MÆc dÇu b¶n th©n em ®· cè g¾ng rÊt nhiÒu nh­ng do h¹n chÕ vÒ kiÕn thøc vµ kinh nghiÖm nªn trong qu¸ tr×nh thiÕt kÕ kh«ng thÓ kh«ng m¾c c¸c thiÕu xãt nhÊt ®Þnh v× vËy em rÊt mong ®­îc sù ®ãng gãp ý kiÕn vµ bæ xung cho b¶n thiÕt kÕ cña em ®¹t ®­îc kÕt qu¶ cao h¬n.§ång thêi th× em còng ch©n thµnh c¶m ¬n tíi thÇy gi¸o h­íng dÉn NguyÔn H«ng Quang ®· tËn t×nh gióp ®ì em trong suèt qóa tr×nh thiÕt kÕ ®å ¸n m«n häc nµy. Hµ Néi ngµy th¸ng n¨m 2004 Sinh viªn thùc hiÖn:Mai Tr­êng Giang Chương I Qu¸ Tr×nh C«ng NghÖ Thuyết minh hoạt động của thiết bị Ban đầu sau khi đã cấp điện cho thiết bị ta ấn nút khởi động thì các bộ nạp 1 và bộ nạp 2 sẽ đồng thời hoạt động nhưng lúc này thì động cơ khuấy vẫn chưa hoạt động đồng thời thì van xả và bơm tháo đang ở trạng thái đóng. Khi mà hoá chất được hai bộ nạp cấp vào thùng trộn đến mức 0 tức là mức hoạt động của rơle mức (R0) thì lúc này thì động cơ bắt đầu hoạt động. Khi mà lượng hoá chất nạp vào tới mức 1(R1) là mức hoạt dộng của rơle mức 1 thì bộ nạp hoá chất 1 được điều khiển dừng lại nhưng bộ nạp hoá chất 2 thì vẫn tiếp tục nạp. Khi mà hoá chất cho vào thùng trộn đạt tới mức 2 thì rơle mức 2(R2) hoạt động ngắt bộ nạp hoá chất 2 đồng thời thì cũng là tín hiệu điều khiển van xả và bơm tháo hoạt động để đưa hoá chất đã được trộn đưa ra ngoài. Bắt đầu từ đây thì do van xả và bơm tháo hoạt động nên hoá chất trong thùng trộn giảm dần qua các mức 1 và 0 nhưng khi vừa qua mức 0 thì làm ngắt R0 thì làm cho bộ nạp 1 và 2 được nạp trở lại thùng trộn và van xả và bơm tháo thì được khoá lại quá trình trộn hoá chất được lặp lại như chu trình trên. Kết luận Theo chu trinh hoạt động của thiết bị như quá trình công nghệ đã nêu thì chúng ta thấy đối tượng điều khiển của chúng ta là các động cơ sau: Động cơ nạp hoá chất 1. Động cơ nạp hoá chất 2. Động cơ khuấy hoá chất 0. Van xả 3 và bơm tháo. Động cơ của các bộ nạp 1 và 2 được làm việc theo các chế độ khác nhau bởi các hoá chất đưa vào thùng trộn với khối lượng khác nhau.Cụ thể ở đây là hoá chất 2 được nạp nhiều hơn so với hoá chất 1 nên nó được ngắt sau. Van xả và bơm tháo chúng ta điều khiển hoạt động tại cùng một thời điểm nó được hoạt động khi hoá chất được đưa vào đển mức hoạt động của R2 và được ngắt làm việc khi hoá chất xả xuống mức hoạt động của R0. Chương II ThiÕt kÕ s¬ ®å nguyªn lý Theo như quá trình cộng nghệ hoạt động của thiết bị thì ta nhận thấy rằng chúng ta có 4 đối tượng cần điều khiển tương ứng với 4 biến đầu ra. Đ0:Tín hiệu điều khiển động cơ khuấy hoá chất Khi động cơ được làm việc: Khi động cơ đựơc ngắt làm việc: Đ1:Tín hiệu điều khiển động cơ của bộ nạp hoá chât 1: Khi hoá chất 1 được náp thì Khi hoá chất 1 dừng nạp thì Đ2:Tín hiệu điều khiển động cơ của bộ nạp hoá chất 2: Khi hoá chất 2 được nạp thì Khi hoá chất 2 dừng nạp thì Đ3:Tín hiệu điều khiển van xả và bơm tháo Khi van xả và bơm được mở thì Khi van xả và bơm tháo đóng thì Như vậy thì theo yêu cầu công nghệ của thiết bị thì chúng ta cần bốn biến đầu vào để điều khiển quá trình hoạt động của thiết bị. k:Tín hiệu điều khiển khởi động bộ náp 1,2 khi khởi động thiết bị. k=1:Phát tín hiệu điều khiển như vậy thì tín hiệu này được duy trì trong suốt quá trình làm việc của thiết bị. a:Tín hiệu điều khiển của rơle mức 0(R0). Khi mức hoá chất trong thùng trộn bắt đầu tới mức 0 thì a=1. Khi mức hoá chất trong thùng trộn thấp hơn mức 0 thì a=0. b:Tín hiệu điều khiển của rơle mức 1(R1). Khi mức hoá chất trong thùng trộn bắt đầu tới mức 1 thì b=1. Khi mức hoá chất trong thùng trộn thấp hơn mức 1 thì b=0. c:Tín hiệu điều khiển của rơle mức 2 (R2) Khi mức hoá chất trong thùng trộn bắt đầu tới mức 2 thì c=1. Khi mức hoá chất trong thùng trộn thấp hơn mức 2 thì c=0. Dùng phương pháp ma trận trạng thái để thiết kế sơ đồ nguyên lý cho thiết bị và dùng các phân tử rơle và công tắc tơ để tổng hợp mạch điều khiển cho thiết bị. Từ phân tích trên và đặc điểm công nghệ của thiết bị thì ta dùng Graph chuyển trạng thái để miêu tả hoạt động của thiết bị bằng sơ đồ sau. Chúng ta lập ma trận chuyển dịch I (MI) Số cột là : c a k b Số hàng là: Đ0 Đ1 Đ2 Đ3 (1) 2 0 0 0 0 3 (2) 0 1 1 0 (3) 4 1 1 1 0 5 (4) 1 0 1 0 (5) 6 1 0 0 1 7 (6) 1 0 0 1 (7) 8 1 0 0 1 3 (8) 1 1 1 0 Nhập hàng (1) (2) (3) (4) (8) (7) 6) (5) Ta có ma trận chuyển dịch II (MII) a k b c T2 (1) (2) (3) (4) 5 (5) (6) (7) 8 (8) 3 Xác định số biến trung gian Theo bài đề ra thì ta thấy răng: Trong đó: Smin:Là số biến trung gian tối thiểu. N :Là số hàng của ma trận chuyển dịch MII. Theo trên thì ta có Y X Nhận thấy rằng trên ma trận chuyển dịch MII ta thấy trên cùng một hàng các trạng thái ổn định có đầu ra khác nhau nên chọn các biến trung gian sẽ là:X và Y. (1)(2) (3)(4) (5) (6) (7) (8) Lập ma trận CacNô cho biến trung gian X a k b c Y X 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 Hàm của biến trung gian X: Lập ma trận CacNô cho biến trung gian Y a k b c Y X 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 Hàm của biến trung gian Y: Lập ma trận CacNô cho biến đầu ra Y X a k b c 0000 1110 1010 0110 1001 1001 1001 1110 Ma trận cho biến Đ0 a k b c Y X 0 1 1 0 1 1 1 1 Hàm của biến trung gian Đ0: Ma trận cho biến Đ1 a k b c Y X 0 1 0 1 0 0 0 1 Hàm của biến Đ1: Ma trận cho biến Đ2 a k b c Y X 0 1 1 1 0 0 0 1 Hàm của biến Đ2: Ma trận cho biến Đ3 a k b c Y X 0 0 0 0 1 1 1 0 Hàm của biến Đ3: Do vậy thì ta có các hàm của biến trung gian và biến đầu ra là: Trong đó: D:là nút ấn thường đóng tác dụng để ngắt hoạt động của thiết bị làm việc. MM:Là nút ấn dùng để đóng điện vào mạch cung cấp điện để chuẩn bị cho thiết bị làm việc. Ra:Có tác dụng cung cấp điện cho mạch điều khiển.Nó có tiếp điểm lưu trạng thái làm việc. k:Là nút ấn để khởi động cho thiết bị làm việc. CC:Là cầu chì bảo vệ mạch điều khiển. a:Tiếp điểm của rơle mức 0 (R0). b:Tiếp điểm của rơle mức 1 (R1). c:Tiếp điểm của rơle mức 2 (R2). X,Y:Biến trung gian trong quá trình điều khiển có tiếp điểm nhớ trạng thái. Đ0,Đ1,Đ2,Đ3:Tín hiệu điều khiển của thiết bị. Dựa trên hàm của biến trung gian và biến đầu ra thì ta có sơ đồ nguyên lý hoạt động của thiết bị như sau: S¬ §å Nguyªn Lý §iÒu KhiÓn ThiÕt BÞ Thuyết minh hoạt động của thiết bị Đóng nút mở máy MM(3,5) để cung cấp điện cho mạch điều khiển chuẩn bị cho quá trình điêu khiển hoạt động của thiết bị.Khi đó thì do cuộn dây Ra(5,2) có điện làm cho tiếp điểm thường mở của nó Ra(5,7) đóng lại cung cấp điện cho toàn bộ mạch điều khiển để chuẩn bị cho quá trình khởi động thiết bị làm việc. Ấn nút k để mở máy làm việc.Khi đó thì k(1,13) và k(1,19) đóng. Do lúc này thì các rơle mức Ro,R1,R2 chưa hoạt động và nó thường làm việc ở chế độ thường đóng nên có ,đồng thởi thì lúc này chưa có X nên có .Do đó thì khi đóng k thì đồng thời Đ1(2,10),Đ2(2,12) có tín hiệu nên hai bộ nạp 1 và 2 đồng thời làm việc. Khi mức hoá chất được cho vào thùng trộn đến mức 0 thì rơle R0 có tín hiệu làm việc tức là có a(7,8) thì có Đ0(2,8) do đó thì động cơ khuấy đã được làm việc để trộn hoá chất.Đến mức này có a(7,15),và nên Đ1(2,10) vẫn tiếp tục làm việc Khi mà hoá chất cho vào thùng trộn tới mức 1 thì sẽ có b thì lúc này không có nên Đ1(2,10) không có tín hiệu nên bộ nạp 1 dừng không cho hoá chất vào thùng trộn nữa.Lúc này do chưa có X nên có nên Đ2(2,12) vẫn có tín hiệu nên bộ nạp 2 vẫn tiếp tục nạp hoá chất vào thùng trộn. Khi mà hoá chất trong thùng trộn tới mức 2 tức là có c(7,4) thì tín hiệu X(2,4) có đồng thời do có X(11,6) nên tín hiệu trung gian Y cũng có.Do có X(7,14) nên Đ3(2,14) có tín hiệu nên van xả và bơm tháo được hoạt động.Đồng thời thì khi có X thì không có nên Đ2(2,12) không có tín hiệu nữa do đó thì bộ nạp 2 dừng nạp hoá chất vào thùng trộn.Lúc này thì thiết bị chỉ có van xả và bơm tháo hoạt động do đó thì lượng hoá chất trong thùng trộn giảm dần.Nhưng khi hoá chất trong thùng giảm xuống thì tín hiệu X vẫn được duy trì do tiếp điểm X(9,4) và tiếp điểm a(7,9) có nên X(2,4) vẫn được duy trì. Khi mà lượng hoá chất trong thùng trộn giảm đến mức 1 thì do không có và nên không có Đ2(2,12) và Đ1(2,10) tức là bộ nạp 1 và 2 chưa được nạp vào thùng trộn nên hoá chất trong thùng tiếp tục giảm. Khi hoá chất trong thùng giảm tơi mức 0 thì cũng giống như trên hoá chất vẫn không được nạp thêm mà tiếp tục xả.Do có tín hiệu a(7,8) nên Đ0(2,10) vẫn có đóng nên động cơ khuấy vẫn hoạt động. Nhưng khi mà lượng hoá chất trong thung vừa giảm xuông mức 0 một lượng đủ để ngắt rơle R0 ngắt thì không có a(7,9) nên mất tín hiệu X nên mất Đ3(2,14) van xả và bơm tháo ngắt.Nhưng đồng thời có thì ngay lập tức có Đ1 và do có nên có Đ2(2,12) nên bộ nạp 1 và 2 được nạp trở lại như chu trình trên.Mặt khác thì do có tiếp điểm thường mở , mở chậm X(11,6) nên khi tín hiệu X(2,4) mất thì tiếp điểm X(11,6) chưa mở ngay do đó thì có chính vì vậy nên có tín hiệu trung gian Y(2,6) do đó nên cuộn dây Đ0(2,8) vẫn có điện do đó thì động cơ khuấy vẫn có tín hiệu chính vì thế nên động cơ khuấy vẫn hoạt động. Khi ta cần dừng thiết bị thì ta nấn nút thường đóng D(1,3) thì tất cả các tín hiệu đều mất nên máy dừng. Do các động cơ của các bộ nạp có các chế độ khởi động và hãm nữa nên chúng ta phải hiệu chỉnh sơ đồ để thiết bị làm việc đúng yêu cầu công nghệ.Sau khi hiệu chỉnh thì chúng ta có sơ đồ hiệu chỉnh như sau: S¬ ®å m¹ch nguyªn lý ®iÒu khiÓn thiÕt bÞ ThuyÕt minh ho¹t ®éng cña thiÕt bÞ Quá trình tiến hành khởi động làm việc của thiết bị được bắt đầu bằng việc đóng cầu dao để cấp điện cho mạch điều khiển. Sau đó thì chúng ta ấn nút MM(3,5) để cung cấp điện cho toàn bộ mạch điều khiển chuẩn bị cho quá trình điều khiển làm việc của thiết bị, khi ấn nút MM thì cuộn Ra(2,5) có điện và tiếp điểm duy trì Ra(5,7) sẽ đảm bảo cho cuộn Ra(2,5) có điện sau khi đã ấn nút MM. Tiếp theo thì chúng ta ấn nút khởi động k để cho thiết bị làm việc.Khi ấn nút k thì động thời các tiếp điểm k(7,13) và k(7,23) được đóng lại. Nhưng do lúc này thì do rơle mức R0 chưa có tín hiệu nên tiếp điểm thường đóng vẫn đóng và động thời thì do cuộn dây của rơle trung gian X chưa có điện nên tiếp điểm thường đóng đang ở chế độ thường đóng. Chính vì vậy nên các cuộn dây 1Rth(2,16), 11Rth(2,16) 1H(2,16) và 2T(2,24),2Rth(2,24),22Rth(2,24) và cuộn 2H(2,24) có điên ngay làm cho các tiếp điểm thường mở 1T và 2T ở mạch động lực đóng lại cấp điện cho hai động cơ quay thuận cấp hoá chất vào thùng chứa. Nhưng do cuộn 1H(2,16) và 2H(2,24) nên các tiếp điểm 1H và 2H bên mạch động lực đóng lại ngay cắt các điện trở hãm ra khỏi qua trình khởi động. Lúc này thì các rơle thời gian 1Rth và 2Rth cũng bắt đầu tính thời gian thì khi đó các tiếp điểm thường mở đóng châm chưa đóng ngay nên các động cơ khởi động với 1 cấp điện trở. Sau một thời gian khi mà sức điện động trong Rotor đã có quá trình khởi động kết thúc thì khi đó các tiếp điểm thường mở đóng chậm đóng lại hẳn ngắt các điện trở khởi động để các rotor làm việc bình thường. Khi mà mức hoá chất trong thùng lên đển mức 0 thì lúc này rơle R0 có tín hiệu làm việc các tiếp điểm thường đóng của R0 mở ra động thởi các tiếp điểm thường mở lại đóng lại. Nên tiếp điểm a(7,12) đóng lại cấp điện cho cuộn dây của công tắc tơ T có điện làm cho các tiếp điểm thường mở bên mạch động lực đóng lại cấp điện cho động cơ khuấy hoạt động. Mặc dù lúc này mất nhưng do có tiếp điểm thường mở a(7,15) đóng lại và các tiếp điểm thường đóng nên cuộn dây 1T vẫn có điện chính vì thế nên các động cơ của các bộ nạp 1 và 2 vẫn hoạt động tiếp tục nạp hoá chất vào thùng. Khi lượng hoá chất đưa vào thùng trộn lên đến mức 1 thì rơle mức 1 có tín hiệu làm cho các tiếp điểm thường đóng mở ra và các tiếp điểm thường mở b đóng lại. Chính vì thế nên tiếp điểm mở ra cắt điện của cuộn dây 1T và các rơle thời gian 1Rth và 11Rth. Lúc này thì tiếp điểm 11Rth(7,21) chưa mở ra ngay nên cuôn dây 1N có điện làm cho các tiếp điểm thường mở bên mạch động lực đóng lại để thực hiện quá trình hãm cho động cơ 1. Do cuộn 1H mất điện làm cho tiếp điểm 1H bên mạch động lực mỏ ra cấp điện trở hãm với điện trở khởi động tham gia vào quá trình hãm động năng cho động cơ 1. Sau một thời gian thì khi quá trình hãm đã kết thúc thì lúc này tiếp điểm 11Rth(7,21) mở ra hẳn ngắt điện cuộn dây 1N nên ngắt động cơ của bộ nạp 1 ra khởi lưới điện kết thúc qúa trình hãm cho động cơ của bộ nạp 1. Do lúc này thì cuộn dây của rơle trung gian X vẫn chưa có điện nên tiếp điểm thường đóng X(23,25) tiếp tục duy trì động cơ của bộ nạp 2 nên hoá chất tiếp tục được nạp vào thùng trộn. Khi mức hoá chất trong thùng lên đến mức 2 thì rơle mức 2 có tín hiệu làm cho các tiếp điểm thường đóng của nó mở ra và các tiếp điểm thường mở của nó đóng lại. Tiếp điểm a(7,9) đóng lại cung cấp điện cho cuộn dây X. Tiếp điểm thường đóng mở ra cắt điện cuộn dây 2T và các rơle thời gian 2Rth và 22Rth nên lúc này các tiếp điểm 2T bên mạch động lực mở ra,nhờ tiếp điểm thường mở mở chậm của rơle thời gian 22Rth nên tiếp điểm 22Rth(7,27) chưa mở ra hẳn làm cho cuộn dây 2N có điện làm cho các tiếp điểm thường mỏ của nó bên mạch động lực đóng lại đảo chiều 2 trong 3 pha của động cơ của bộ nạp 2 bắt đầu cho qúa trình hãm ngược. Cũng như động cơ 1 thì tiếp điểm 2H và 2G mở ra nối các điện trở khởi động và điện trở hãm vào rotor để động cở thực hiện chế độ hãm động năng như động cơ của bộ nạp 1. Do lúc này thì cuộn dây rơ le thời gian 2Rthx có điện nên các tiếp điểm thường mở 2Rthx(7,30) và 2Rthx(7,34) đóng chậm đóng lại cấp điện cho các cuộn dây của van xả và bơm tháo sau một thời gian đảm bảo hoá chất đã được trộn kỹ thì lúc này các tiếp điểm đó mới đóng hẳn. Cũng như các động cở của bộ nạp 1 và 2 thì động cơ của máy bơm tháo cũng thực hiện quá trình khởi động qua 1 cấp điện trở. Hoá chất trong thùng được tháo và bơm ra ngoài. Mức hoá chất trong thùng bơm xả ra ngoài nên mức hoá chất trong thùng giảm dần qua các mức 1 và 0. Khi tới các mức 1 và 0 thì do các tiếp điểm thường đóng đang mở và các tiếp điểm thường mở vẫn đang đóng nên các động cơ của các bộ nạp chưa được nạp trở lại mà chỉ có van xả và bơm tháo hoạt động. Nhưng khi mà lượng hoá chất trong thùng giảm xuống mức 0 một mức nào đó để tác động vào rơle mức R0 thì khi đó tiếp điểm thường mở a(7,9) mở ra ngắt điện cuộn 2Rthx làm cho van xả đóng lại, còn động cơ của bơm tháo thì cuộn dây công tắc tơ 3T mất điện nên các tiếp điểm thường mở của nó bên mạch động lực mở ra. Đồng thời thì do tiếp điểm thường mở mở chậm 33Rth(7,29) chưa mở ra hẳn nên cuộn dây 3N có điện làm cho các tiếp điểm thường mở của nó bên mạch động lực đóng lại, các tiếp điểm 3H và 3G lúc này cũng mở động cở của bơm tháo thực hiện quá trình hãm ngược như 2 động cơ trên.Lúc này thì do cuộn dây Rthx mất điện nên các tiếp điểm thường đóng làm cho động cơ của bộ nạp 2 thực hiện lại chu trình như ban đâu. Tiếp điểm thường đóng làm cho động cơ của bộ nạp 1 cũng thực hiện lại chu trình ban đầu của nó. Như vậy thì thiết bị lặp lại chu trình làm việc như ban đầu của nó. Nhờ tiếp điểm thường mở mở chậm 1Rthx(11,10) nên cuộn dây Y vẫn tiếp tục có điện làm cho cuộn dây T vẫn được duy trì điện đảm bảo cho động cơ khuấy vẫn tiếp tục khuấy trong suốt quá trình làm việc. Khi muốn dừng hoạt động của thiết bị thì chúng ta ấn nút D(1,3) cắt điện của toàn bộ mạch điều khiển, thiết bị dừng làm việc. Nhưng trong quá trình làm việc không may lưới điện bị mất đột ngột thì khi có điện trở lại chúng ta cho thiết bị tiếp tục là việc thì chu trình thực hiện quá trình làm việc trở lại của thiết bị được tiến hành như sau: Nếu như trước lúc mất điện thì thiết bị đang nạp hoá chất chúng ta muốn thiết bị tiếp tục nạp hoá chất như chu trình của nó thì chúng ta ấn nút mở máy MM sau đó ấn nút k thì nếu mức chất lỏng đang ở mức trên rơle mức R0 nhưng dưới R1 thì lúc này do mất nhưng có nên đảm bảo cho bộ nạp 1 tiếp tục nạp qua các quá trình như lúc khởi động. Đồng thời do cuộn dây rơle trung gian X chưa có điện nên tiếp điêm thường đóng của nó vẫn duy trì do đó thì bộ nạp 2 vẫn tiếp tục nạp. Nhưng nếu mà mức chất lỏng trên R1 và dưới R2 thì lúc này chỉ có mỗi bộ nạp 2 được hoạt động do tiếp điểm thường đóng mở ra. Chu trình hoạt động của máy vẫn hoạt động. Nhưng nếu trong trường hợp mà chất lòng đang trong quá trình xả thì mất điện. Đến khi có điện trở lại chúng ta muốn cho thiết bị tiếp tục xả như chu trình công nghệ thì trước hết ta ấn nút mở máy MM sau đó thì ta ấn nút Reset để cung cấp điện cho cuộn dây của rơle trung gian Rtr(4,2), chính vì vậy nên các tiếp điểm thường đóng đảm bảo cho hai bộ nạp không được hoạt động và tiếp điểm thường mở của Rơle trung gian Rtr là Rtr(7,30) và Rtr(7,34) đóng lại cấp điện cho van xả và bơm tháo làm cho thiết bị chỉ xả hoá chất đã được trộn mà không cho tiếp tục nạp. Khi đã xả hết hoá chất để mức dưới rơle R0 thì nhở tiếp điểm thường mở a(6,4) làm ngắt điện rơle trung gian Rtr làm cho van xả và bơm tháo dừng và động cơ bơm tháo thực hiện quá trình hãm như trong chu trình của nó.Sau khi đã xả hết hoá chất trong thùng trộn muốn thiết bị hoạt động lại bình thường thì chúng ta ấn nút khởi động k như lúc khởi động thiết bị. Chương III TÝnh Chän ThiÕt BÞ §iÒu KhiÓn Sau khi đã thiết kế xong mạch điều khiển và mạch động lực cho thiết bị thì chúng ta phải tính toán và lựa chọn thiết bị điều khiển cho thiết bị. Và các thiết bị được lựa chọn phải phù hợp cho thiết bị hoạt động đúng yêu cầu công nghệ của thiết bị. Đồng thời các phần tử bảo vệ thì phải chọn các thông số kỹ thuật sao cho đảm bảo cho thiết bị hoạt động một cách an toàn và chính xác. Chọn các động cơ cho thiết bị Ta giả sử thiết bị có các động cơ hoạt động với các thông số kỹ thuật như sau: Thiết bị Pđm(kW) Uđm(V) Iđm(A) cosjđm hiệu suất(h) Động cơ khuấy 30 380/220 53.6 0,85 0,85 Bộ nạp 1 10 380/220 17.9 0,85 0,85 Bộ nạp 2 10 380/220 17.9 0,85 0,85 Bơm tháo 10 380/220 17.9 0,85 0,85 Tính chọn các thiết bị bảo vệ Các thiết bị bảo vệ đóng vai trò quan trọng trong quá trình vận hành thiết bị nó đảm bảo an toàn cho thiết bị và người vận hành. Chính vì thế nên chúng ta phải lựa chọn các thiết bị phù hợp nếu không nó sẽ mất đi tính bảo vệ của nó. Tính chọn cầu dao Cầu dao là thiết bị bảo vệ có tác dụng cách ly đồng thời thì trong một số trường hợp còn được dùng với ta dụng đóng cắt các dòng không tải hay kết hợp với các thiết bị bảo vệ khác như cầu chì để tao thành máy cắt phụ tải. Trong mạch điều khiển thiết bị thì chúng ta dùng cầu dao làm nhiệm vụ đóng cắt mạch điện tạo khoảng cách ly trong qúa trình kiểm tra và sửa chữa thiết bị. Chúng ta lựa chọn cầu dao theo điều kiện sau: Dựa vào điêu kiện trên thì chúng ta lựa chọn cầu dao 5TE7 413 do Siemens chế tạo với các thông số Uđm (V) Số cực Iđm (A) Đầu cốt (mm2) Mã hiệu Khối lượng (kg) 400 3 63 50 5TE7 413 0.311 Tính chọn cầu chì Cầu chì là phần tử yếu nhất trong hệ thống. Nó đảm bảo cho thiết bị an toàn trong quá trình hoạt động, nếu bị sự cố thì thiết bị này sẽ hoạt động để hạn chế tối thiểu thiệt hại đối với thiết bị cũng như đối với con người. Chúng ta lựa chọn cầu chì dựa vào điều kiện chọn như sau: Chọn cầu chì 1CC Ta có theo lựa chọn trên thì ta có : Do đó chúng ta lựa chọn cầu chì có: Do đó thì chúng ta lựa chọn loại cầu chì do Liên Xô sản xuất với các thống số kỹ thuật: Iđm = 100 A và dòng điện định mức của dây chảy: Idc = 125 A Chọn cầu chì 2CC, 3CC và 4CC Do chúng ta chọn ba động cơ của bộ nạp 1, bộ nạp 2 và động cơ khuấy là có công suất giống nhau nên chúng ta sẽ có loại cầu chì bảo vệ cho 3 động cơ này là cùng một loại: Cũng như tính toán trên thì ta có: Chúng ta lựa chọn loại cầu chì : có Iđm = 60A và dòng điện định mức của dây chảy: Idc = 45 A do Liên Xô sản xuất Chọn cầu chì 5CC Chúng ta chọn van điện từ là loại van làm việc ở điện áp xoay chiều 1 pha và có các thông số kỹ thuật của nó do hãng GlobalSpec sản xuất. Tên van Điện áp Công suất Tần số DG4S 220 1,2(kW) 50Hz 0,65 Do vậy nên chúng ta tính được dòng điện định mức của van Vậy chúng ta lựa chọn cầu chì ống 3NA2 do Siemens chế tạo với các thông số định mức như sau: Iđm = 6A và khối lượng 0,14kg. Tính chọn cầu chì bảo vệ cho mạch điều khiển Đối với mạch điều khiển (6CC) thì ta cũng dùng loại cầu chì 3NA2 do Siemens sản xuất để bảo vệ với các thông số như sau: Iđm Dßng ®iÖn c¾t (A) Rộng (mm) Trọng lượng (Kg) 4 1200 21 0,14 Do cầu chì là thiết bị yếu nhất trong mạng điện nên các thiết bị trong mạch điều khiển phải chịu được dòng điện là. Chọn rơ le nhiệt Rơ le nhiệt là thiết bị bảo vệ có tác dụng bảo vệ quá tải dài hạn.Nó đảm bảo chắc chắn rằng trong quá trình làm việc khi nhiệt độ lớn hơn giá trị cho phép thì thiết bị và dây quá không bị phá hỏng. Loại rơ le này có tiếp điểm thường đóng không tự phục hồi sau khi rơ le hoạt động muốn thiết bị làm việc trở lại thì người vận hành phục hồi bằng nút ấn. Để thuận tiện cho việc thay thế và sửa chữa thì chúng ta chọn các rơle nhiệt chung một chủng loại. Với điều kiện chọn như sau: Vậy chúng ta chọn loại rơle nhiệt CDRE17 do Trung Quốc chế tạo với các đặc tính như sau: Dòng điện cho phép từ điện áp có thể chịu được tới 660 V. Lưa chọn các thiết bị điều khiển Do mạch điều khiển được cấp bởi điện áp pha (220V) nên khi tính toán lựa chọn thì chúng ta tính theo điện áp pha. Tính chọn công tắc tơ T Theo tính toán trên thì động cơ khuấy có dòng điện định mức là: . Do đó chúng ta phải lựa chọn công tắc tơ có chịu được dòng . Công tắc tơ này có 3 tiếp điểm thường mở ở phía mạch lực. Chúng ta chọn loại công tắc tơ :CR453/CR353 có thể chịu được dòng điện cho phép từ do hãng GE sản xuất. Chọn công tắc tơ 1T, 2T và 3T Do các động cơ này chúng ta chọn cùng loại có công suất như nhau nên các công tắc tơ chúng ta lựa chọn cũng như nhau. Việc tính toán lựa chọn công tắc tơ cũng như trên. Các công tắc tơ trên đều có 3 tiếp điểm thường mở bên mạch động lực và 1 tiếp điểm thường đóng ở mạch điều khiển. Vậy chúng ta lựa chọn loại công tắc tơ CR453/CR353 có thể chịu được dòng điện cho phép từ do hãng GE sản xuất. Chọn công tắc tơ 1N, 2N và 3N Các tiếp điểm của các công tắc tơ 1N, 2N và 3N đóng điện để đảo 2 trong 3 pha của lưới điện cấp vào giúp cho động cơ thực hiện quá trình hãm ngược dòng ở Stator lúc này chúng ta cũng chọn như trong trường hợp động cơ quay thuận.Do đó chúng ta chọn loại công tắc tơ CR453/CR353 là loại công tắc tơ có thể chịu dòng điện từ do hãng GE sản xuất. Chọn các công tắc tơ G Công tắc tơ G có 2 tiếp điểm ở Rôtor của động cơ khuấy giúp cho động cơ thực hiện quá trình khởi động qua một cấp điện trở thì do quá trình khởi động thì dòng điện trong Rôtor lớn cỡ do đó thì chúng ta chọn công tắc tơ dựa vào điều kiện sau: Các công tắc tơ CR453/CR353 do hãng GE sản xuất thoả mãn được điều kiện dòng trên nên chúng ta cũng chọn công tắc tơ G loại này. Chọn công tắc tơ 1G, 2G và 3G Cũng như chọn công tắc tơ G thì chúng ta dựa vào điều kiện dòng điện lúc khởi động động cơ có dòng điện lớn. Từ điều kiện này chúng ta cũng chọn loại công tắc tơ trên do hãng GE sản xuất. Chọn các công tắc tơ 1H, 2H và 3H Các tiếp điểm 1H, 2H và 3H dùng để đưa điện trở hãm vào trong rôto của động cơ để động cơ thực hiện chế độ hãm ngược.Nhưng mặt khác thì trong chế độ hãm thì do đảo chiểu hai trong ba pha điện áp lưới nên dòng điện trong chế độ này là rất lớn do đó chúng ta phải chọn được các tiếp điểm chịu được dòng điện lớn. Để hạn chế dòng điện hãm này thì thường thì chúng ta thêm vào dây quấn Rôto một điện trở hãm, điện trở này kết hợp với điện trở khởi động để hạn chế được dòng điện khởi động tởi mức cho phép sao cho dòng điện này không phá vỡ dây quấn Rôto (cho phép dòng khoảng ) do đó thì chúng ta cũng chọn các công tắc tơ trên theo điều kiện như lúc chúng ta chọn công tắc tơ 1G, 2G và 3G tức là: Do đó thì chúng ta cũng chọn công tắc tơ loại CR453/CR353 do hãng GE sản xuất. Chọn các rơ le trung gian Ra, Rtr, X và Y Để thuận tiện cho việc thay thế và sửa chữa thì các rơle cùng chủng loại. Chúng ta lựa chọn các rơ le trung gian có các tiếp điểm thường đóng và thường mở loại MK3P-I loại có 3 tiếp điểm với dòng điện 10A và điện áp pha 220V do hãng OMRON sản xuất. Chọn các Role thời gian Do trong mạch điều khiển chúng ta sử dụng các rơle thời gian nhưng thời gian điều chỉnh không lớn lắm. Chính vì vậy nên chúng ta có thể chọn loại rơle thời gian thông thường. Từ các đặc điểm của mạch điều khiển đó thì chúng ta lựa chọn loại rơle thời gian H3JA-8A có đế cắm PF083A-E do hãng OMRON sản xuất với thời gian điều chỉnh từ 0,1 giây tới 3 giờ có một bộ tiếp điểm, với dòng điện cho phép là 7A và điện áp là 250V 1 bộ tiếp điểm và nguồn là 100-240V AC. Chọn các rơle mức Do trong sơ đồ thiết kế chúng ta dùng đến các rơle mức R0, R1 và R2 chất lỏng trong thùng trộn. Chúng ta sẽ lựa chọn loại rơle mức do hãng OMRON sản xuất cho các loại hoá chất lỏng với các đặc tính kỹ thuật như sau: Điện áp nguồn V Điện trở cho phép Nhiệt độ cho phép (t0C) Độ ẩm cho phép(%) Chiều dài cáp km 100/220 1 Chương IV ThiÕt KÕ M¹ch L¾p R¸p Thiết kế lắp ráp là công việc cuối cùng khi thiết kế hệ thống ĐKTĐ-TĐĐ và việc trình bày sơ đồ lắp ráp phải tuân theo đúng các yêu cầu tiêu chuẩn và quy phạm hiện hành của nhà nước về lắp đặt các thiết bị điện. Việc đầu tiên là phải lựa chọn các vị trí của các thiết bị Đối với các công tắc hành trình các thiết bị động lực các nút ấn điều khiển để người công nhân vận hành phải đặt trực tiếp ở cơ cấu sản xuất. Các cơ cấu sản xuất nguồn cung cấp điện hay các cơ cấu khác thì tuỳ theo điều kiện về không gian đặt máy mà lựa chọn. Việc bố trí các thiết bị điện trên tấm panen của tủ điện dựa vào các nguyên tắc sau: Nguyên tắc về nhiệt độ: Các thiết bị toả nhiệt lớn khi làm việc phải để phía trên, các thiết bị chịu ảnh hưởng lớn vể nhiệt phải đặt xa nguồn sinh nhiệt Nguyên tắc trọng lượng : Các thiết bị nặng cần phải đặt phía dưới thấp để tăng cường độ vững của bảng điện, giảm nhẹ các điều kiện để cố định chúng. Nối dây tiện lợi: Các đường dây nối là ngắn nhất và ít chồng chéo nhau nhất. Dựa vào các nguyên tắc trện thì dựa vào từng trường hợp cụ thể thì chúng ta bố trí các thiết bị sao cho phù hợp nhất. Trong khi lắp ráp thì ngoài các nguyên tắc trên thì người ta thường bố trí các thiết bị cùng nhóm chức năng riêng biệt để dễ dàng cho quá trình điều khiển kiểm tra và sửa chữa, đồng thời nó cũng giảm được chiều dài dây nối. Ngoài ra thì việc bố trí thiết bị còn phải quan tâm đến khoảng cách giữa các thiết bị trên tấm lắp ráp. Khi không hạn chế về không gian thì khoảng cách giữa các thiết bị thường khoảng . Tuy nhiên nếu nhiều thiết bị và khoảng cách chật thì chúng ta bố trí khoảng cách giảm xuống tuỳ thuộc vào độ bền điện của của vỏ thiết bị, của tấm lắp ráp, trị số điện áp làm việc, mức độ hồ quang xảy ra khi đóng cắt, cũng như mức độ an toàn điền của môi trường. Dựa vào các nguyên tắc và đặc điểm trên thì chúng ta sẽ bố trí các thiết bị trên bảng panen. Do số lượng các thiết bị dùng để điều khiện thiết bị lớn (42 thiết bị) nên khó khăn trong việc bố trí thiết bị và đảm bảo được khoảng cách giữa các thiết bị. Để cho thuận tiện cho việc điều khiển cũng như kiểm tra và sửa chữa thì chúng ta bố trí các thiết bị cùng chức năng cạnh nhau trên bảng lắp ráp. Các thiết bị động lực thì nằm về phia trái và các thiết bị điều khiển nằm phía phải để thuận tiện cho việc điều khiển và hạn chế độ dài của dây nối. Sau khi thực hiện như trên thì chúng ta có bảng lắp ráp các thiết bị như sau: Lêi c¶m ¬n §å ¸n m«n häc §iÒu KhiÓn Logic lµ mét trong nh÷ng ®å ¸n chuyªn nghµnh cña em nh­ng ®ång thêi th× ®©y còng lµ mét trong nh÷ng ®å ¸n khã. ChÝnh v× thÕ nªn ®å ¸n nµy ®ßi hái b¶n th©n em ph¶i nç lùc rÊt nhiÒu trong qu¸ tr×nh lµm ®å ¸n. Tuy nhiªn trong qóa tr×nh em gÆp rÊt nhiÒu khã kh¨n vÒ c¸c kiÕn thøc thùc tÕ cña chuyªn nghµnh, nhê sù gióp ®ì cña c¸c thÇy c« trong bé m«n ®Æc biÖt lµ thÇy gi¸o h­íng dÉn NguyÔn Hång Quang nªn em ®· hoµn thµnh ®å ¸n m«n häc cña m×nh. Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n sù gióp ®ì tËn t×nh cña c¸c thÇy c«. MÆc dÇu ®· hoµn thµnh ®å ¸n cña m×nh nh­ng ch¾c ch½n kh«ng thÓ kh«ng cã thiÕu sãt mong c¸c thÇy c« gãp ý vµ bæ xung cho ®å ¸n em ®­îc hoµn thiÖn h¬n. Mét lÇn n÷a em xin c¶m ¬n c¸c thÇy c« Hµ Néi ngay th¸ng n¨m 2004 Sinh viªn:Mai Tr­êng Giang Tµi liªu tham kh¶o Điều Khiển Tự Động Truyền Động Điện Trịnh Đình Để Võ Trí An Khí Cụ Điện Phạm Văn Chới Bùi Tín Hữu Nguyễn Tiến Tôn Truyền Động Điện Bùi Quốc Khánh Nguyễn Văn Liễn Nguyễn Thị Hiền Sổ Tay Lựa Chọn & Tra Cứu Thiết Bị Điện Ngô Hông Quang Điều Khiển Logic và Ứng Dụng PGS, TS Nguyễn Trọng Thuần Đĩa CD của hãng OMRON