Đề tài Điều khiển bàn máy bào giường

LỜI MỞ ĐẦU Trong sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước, có thể nói một 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 đó là năng suất sản xuất và chất lượng sản phẩm làm ra. Sự phát triển rất nhanh chóng của máy tính điện tử , công nghệ thông tin và những thành tựu của lý thuyết Điều khiển tự động đã làm cở sở và hỗ trợ cho sự phát triển tương xứng của lĩnh vực tự động hoá. Ở nước ta mặc dầu 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 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 từng ngõ nghách, vào trong tất cả các khâu của quá trình tạo ra sản phẩm. Một trong những ứng dụng đó mà đồ án này em thiết kế là điều khiển bàn máy bào giường. Tự động hoá điều khiển bàn máy bào giường là quá trình điều khiển bàn máy chạy thuận ,chạy ngược và cắt đi lớp kim loại trên bề mặt vật liệu có chiều dày theo yêu cầu . Chất lượng và năng suất làm việc phụ thuộc rất nhiều vào công nghệ điều khiển. Quá trình làm việc được thực hiện theo một trật tự logic, theo trình 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 nhưng ở đây 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 em đã hoàn thành đồ án đúng thời hạn. Tuy nhiên với một lĩnh vực tương đối khó và đòi hỏi độ chính xác cao mà chỉ tiếp xúc trong thời gian ngắn chắc chắn báo cáo này còn nhiều điều thiếu sót, em mong rằng tiếp tục nhận được ý kiến đóng góp của thầy giáo và các bạn để đồ án được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo PHAN CUNG người đã trực tiếp, tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án này.. Em xin chân thành cảm ơn thầy! Hà Nội, ngày 2 tháng 1 năm 2008 Sinh viên thực hiện BÙI ĐỨC THÀNH CHƯƠNG I GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ VÀ PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ I.Giới thiệu về công nghệ Máy cắt kim loại được dùng để gia công các chi tiết kim loại bằng cách cắt bớt các lớp kim loại thừa ,để sau khi gia công chi tiết có hình dáng gần đúng yêu cầu (gia công thô) hoặc thoả mãn hoàn toàn yêu cầu đặt hàng với độ chính xác nhất định về kích thước và độ bóng cần thiết của bề mặt gia công (gia công tinh). Tuỳ thuộc vào quá trình công nghệ đặc trưng bởi phương pháp gia công ,dạng dao ,đặc tính chuyển động ...,các máy cắt được chia thành các máy cơ bản :tiện ,phay ,bào ,khoan –doa, mài và các nhóm máy khác như gia công răng ,ren ,vít ... Do yêu cầu của đề bài là thiết kế cho máy bào giường nên dưới đây là những giới thiệu sơ qua về đặc điểm công nghệ của máy: Máy bào giường là máy có thể gia công các chi tiết lớn,chiều dài bàn có thể từ 1,5 đến 12m.Tuỳ thuộc vào chiều dài bàn máy và lực kéo có thể phân máy bào giường thành ba loại : -Máy cỡ nhỏ :chiều dài bàn Lb<3m,lực kéo Fk=30¸50 kN -Máy cỡ trung bình : Lb=4¸5m , Fk=50¸70 kN -Máy cỡ nặng : Lb >5m ,Fk >70kN Chi tiết gia công được kẹp chặt trên bàn máy chuyển động tịnh tiến qua lại .Dao cắt được kẹp chặt trên bàn dao đứng .Bàn dao đươch kẹp chặt trên xà ngang cố định khi gia công. Trong quá trình làm việc ,bàn máy di chuyển qua lại theo các chu kỳ lặp đi lặp lại ,mỗi chu kỳ gồm hai hành trình thuận và ngược .ở hành trình thuận ,thực hiện gia công chi tiết ,nên gọi là hành trình cắt gọt .ở hành trình ngược bàn máy chạy về vị trí ban đầu ,không cắt gọt ,nên gọi là hành trình không tải .Cứ sau khi kết thúc hành trình ngược thì bàn dao lại chuyển theo chiều ngang một khoảng gọi là lượng ăn dao s (mm/hành trình kép).Chuyển động tịnh tiến qua lại của bàn máy gọi là chuyển động chính .Dịch chuyển của bàn dao sau mỗi một hành trình kép là chuyển động ăn dao .Chuyển động phụ là di chuyển nhanh của xà ,bàn dao ,nâng đầu dao trong hành trình không tải . Hình 1. Đồ thị tốc độ của bàn máy Trong thực tế còn có nhiều dạng đơn giản hoặc phức tạp hơn .Giả thiết bàn máy đang ở đầu hành trình thuận và được tăng tốc độ đến tốc độ V1 =5 ¸15 m/ph (tốc độ vào dao )trong khoảng thời gian t1.Sau khi chạy ổn định với tốc độ V1 trong khoảng thời gian t2 thì dao cắt vào chi tiết (dao cắt vào chi tiết ở tốc độ thấp để tránh sứt dao hoặc chi tiết ).Bàn máy tiếp tục chạy ổn định với tốc độ V1 cho đến hết thời gian t3 thì lại tăng tốc độ đến V2 (tốc độ cắt gọt ).Hết thời gian t5 bàn máy giảm tốc độ xuống V1 .Trong thời gian t6 bàn máy chuyển động với tốc độ V1 và thực hiện gia công chi tiết .Gần hết hành trình thuận bàn máy đảo chiều sang hành trình ngược đến tốc độ V3> V1 thực hiện hành trình không tải ,đưa bàn dao về vị trí ban đầu (khi đó dao đã được đưa ra khỏi chi tiết ).Gần hết hành trình ngược bàn máy giảm tốc độ sơ bộ đến V1 ,đảo sang hành trình thuận thực hiện một chu kỳ khác.Bàn dao được di chuyển bắt đầu từ thời điểm bàn máy đảo chiều từ hành trình ngược sang hành trình thuận và kết thúc di chuyển trước khi dao cắt vào chi tiết . Năng suất của máy phụ thuộc vào số hành trình kép trong một đơn vị thời gian : (1-1) trong đó : Tck –thời gian của một chu kỳ làm việc của bàn máy ,[s] tth – thời gian bàn máy chuyển động ở hành trình thuận [s] II.nội dung của phương pháp hàm tác động : -Dùng các chữ cái ở đầu bảng chữ cái để chỉ các tín hiệu vào độc lập của hệ thống xét VD: A,B,C,D... Lấy dấu (+) hoặc (-) đứng trước các ký hiệu của tín hiệu (A,B,C...)để chỉ rõ tín hiệu đó xuất hiện hoặc bị mất do các yếu tố điều khiển từ ngoài (có thể do công nghệ).những tín hiệu vào chỉ xuất hiện thì được hiểu rằng những tín hiệu đó là những tín hiệu xung chỉ xuất hiện một giai đoạn ngắn trong quá trình làm việc của hệ (như việc ấn tay vào nút ấn rồi lại thả tay ra).Dấu trừ (-) đứng trước là những tín hiệu thế chỉ rõ sự xuất hiện của nó phụ thuộc chặt chẽ vào yếu tố điều khiển bên ngoài . -Dùng các chữ cái ở cuối bảng chữ cái để chỉ các tín hiệu ra của hệ thống xét VD: X,Y,Z,T,U,V... Tín hiệu ra thường là tín hiệu dạng thế .Dấu (+) đứng trước phần tử chỉ rõ phần tử đó được đưa vào hoạt động nhờ sự hoạt động hoặc ngưng hoạt động của tín hiệu đứng sát trước nó,dấu trừ (-) đứng trước phần tử nào thì phần tử đó bị ngưng hoạt động gây nên do phần tử dứng sát trước nó .Có trường hợp một biến cố có thể gây nên việc chuyển đồng thời các trạng thái của một số phần tử VD: +A(+Y,-Z) Có nghĩa biến A xuất hiện làm cho Y và Z cùng chuyển trạng thái (Y hoạt động, Z ngừng hoạt động ) -Dùng các chữ cái ở giữa bảng chữ cái để chỉ các biến trung gian cần thiết bổ xung vào VD :P,Q,M,N... Khoảng tồn tại từ +X đến -X gọi là chu kỳ hoạt động của biến X Đối với mỗi phần tử là đối tượng điều khiển ,hàm logic của nó thể hiện mối quan hệ đóng fđ để đưa phần tử đó vào hoạt động và mối quan hệ cắt để buộc phần tử đó ngừng làm việc hàm fđ(M) là một tổ hợp của các tín hiệu mà sao cho khi fđ=1 thì M=1 hàm fc(M) là một tổ hợp của các tín hiệu mà sao cho khi fc=1 thì M=0 Vậy để hàm có thể chấp nhận giá trị logic 1 nó cần phải thỏa mãn hai điều kiện:Hàm đóng fđ tồn tại (fđ=1)và hàm cắt không tồn tại để ( nghĩa là fc =0) Vậy hàm tác động của biến M là : f(M)=fđ(M). Nếu biến có nhiều chu kỳ hoạt động f1(M),f2(M) ...thì hàm điều khiển chung của phần tử đó trong suốt công nghệ là : Sau khi thành lập được fđ ,fc ta phải tiến hành kiểm tra * Kiểm tra hàm đóng của phần tử thường xảy ra hai trường hợp : -Nếu fđ không thay đổi giá trị trong giai đoạn đóng của phần tử thì biểu thức fđ lập được đã thỏa mãn yêu cầu của hàm. -Nếu fđ thay đổi giá trị trong giai đoạn đóng của phần tử thì cần phải thêm một biến phụ p1 thì khi đó hàm đóng mới có tác dụng fđ’ =fđ+p1 trong trường hợp xét thấy hành vi điều khiển và trạng thái của hệ thống như hành vi của phần tử xảy ra thì có thể lấy biến ra làm biến phụ .Khi đó hàm điều khiển sẽ là : f’ =(fđ+p1).p1 *Kiểm tra hàm cắt của phần tử cũng xảy ra hai trường hợp : -Nếu fc không thay đổi giá trị trong giai đoạn đóng của phần tử thì fc thu được đã thỏa mãn yêu cầu . -Nếu fc thay đổi giá trị trong giai đoạn đóng của phần tử thì cần phải thêm một biến phụ p2 fc’ =fc.p2 CHƯƠNG II XÂY DỰNG CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN I.Mô tả và phân tích công nghệ Mục đích của đồ án là xây dựng cấu trúc điều khiển chuyển động thuận nghịch của máy bào giường. Theo công nghệ yêu cầu: Sau khi ấn nút mở máy động cơ sẽ kéo bàn máy chuyển động thuận với vận tốc V1 ( vận tốc nhỏ), hành trình này kéo dài từ A ® B. Khi bàn máy đến B, cần phải gia tốc để bàn máy chuyển động với vận tốc V2 > V1, nhằm thực hiện chuyển động ăn dao (cắt gọt vật liệu, chi tiết).Đến C cần giảm tốc để bàn máy chuyển động với vận tốc V1. Đến D, sau khi đã làm xong công việc thì đảo chiều quay của động cơ, kéo bàn máy chuyển động theo hành trình ngược. Để tăng năng suất, yêu cầu trong hành trình ngược, điều khiển bàn máy chạy với vận tốc V3 . Khi đến E của hành trình ngược, sẽ giảm vận tốc của bàn máy từ V3 xuống V1 nhằm phục vụ cho trạng thái bắt đầu hành trình thuận tiếp theo. Đến A bàn máy đảo chiều quay và chuyển động thuận với vận tốc V1 bắt đầu một chu kì mới. Bàn máy sẽ tự động làm việc Muốn dừng hoàn toàn trạng thái làm việc của hệ thống thì ấn nút dừng, dừng ở vị trí A; tức là đầu hành trình thuận. Từ việc mô tả yêu cầu công nghệ ở trên ta thấy rằng việc thực hiện có thể sử dụng điều khiển theo nguyên tắc hành trình. Bằng việc đặt tại các vị trí A, B, C, D,E các cảm biến vị trí, thực tế là sử dụng các công tắc hành trình, ta sẽ thực hiện được trình tự đóng cắt mạch điều khiển một cách hợp lý, đáp ứng được yêu cầu công nghệ. Ngoài việc cơ bản dùng nguyên tắc hành trình để điều khiển ta có thể sử dụng thêm các nguyên tắc điều khiển khác, như : nguyên tắc thời gian, nguyên tắc dòng điện ¼ để có thể hoàn thiện cấu trúc điều khiển. Chi tiết việc thiết kế cấu trúc mạch điều khiển và cấu trúc mạch lực sẽ được trình bày dưới đây. II.Trình tự các bước xây dựng cấu trúc điều khiển. Theo yêu cầu của đề bài, dưới đây xin trình bày việc tổng hợp mạch điều khiển bằng phương pháp hàm tác động. 1.Xác định các tín hiệu điều khiển & các tín hiệu chấp hành: Từ phân tích ở trên, ta đã xác định nguyên tắc điều khiển chuyển động thuận – nghịch của bàn máy là nguyên tắc hành trình. Vì vậy tại các vị trí A, B, C, D ta đặt các công tắc hành trình a,b,c,d để lấy tín hiệu điều khiển quá trình làm việc của công nghệ. Quy ước các trạng thái của các tín hiệu điều khiển (tín hiệu vào) như sau: + a =1: Nếu bàn máy qua A & ra lệnh điều khiển bàn máy chạy thuận với vận tốc V1 (nếu bàn máy đang đứng yên tại A). + a =0: Khi bàn máy rời khỏi A. + b =1: Xác nhận bàn máy ở tại B. Ra lệnh bàn máy tiếp tục chuyển động thuận với V2 nếu trước đó bàn máy chuyển động thuận với V1 + b =0: Khi bàn máy rời khỏi vị trí B. + c=1: Xác nhận bàn máy ở tại C. Ra lệnh cho bàn máy chạy thuận với vận tốc V1 + c =0: Khi bàn máy rời khỏi C. + d=1: Xác nhận bàn máy ở tại D. Ra lệnh cho bàn máy chạy ngược với vận tốc V3. + d =0: Khi bàn máy rời khỏi D. +e=1:Xác nhận bàn máy ở tại E. Ra lệnh cho bàn máy giảm tốc độ từ V2 Xuống V1 +)e=0:khi máy rời khỏi E  Như vậy, các tín hiệu a, b, c, d,e là các tín hiệu xung. Các tín hiệu chấp hành (tín hiệu ra) là: T, N, V1, V2, V3. Trong đó: T _ là tín hiệu chấp hành đóng tiếp điểm để bàn máy chạy thuận. N _ là tín hiệu chấp hành đóng tiếp điểm để bàn máy chạy ngược. V1 _ là tín hiệu chấp hành đóng tiếp điểm để bàn máy chuyển động với vận tốc V1. V2 _ là tín hiệu chấp hành đóng tiếp điểm để bàn máy chuyển động với vận tốc V2. V3 _ là tín hiệu chấp hành đóng tiếp điểm để bàn máy chuyển động với vận tốc V3. Các tín hiệu chấp hành sẽ xuất hiện khi một tổ hợp nhất định của các tín hiệu điều khiển tác động nhằm điều khiển bàn máy chạy đúng ý đồ thiết kế. 2.Lập dãy biến cố công nghệ: Với các tín hiệu vào và các tín hiệu ra như đã chọn ở trên ta có dãy biến cố công nghệ biểu diễn truyền động bàn cho máy bào giường có công nghệ như yêu cầu như sau: F = ( +A –N ) +T +V1 ( +B –V1 ) +V2 (+C –V2 )+V1 +(D-T)+(N-V1)+V3+(E-V3)+V1+A.... 3.Tìm hàm điều khiển của các biến T,N,V1,V2,V3 *Biến T: fđ( T ) = a. fc( T ) = d Do a là tín hiệu xung, nên hàm fđ( T ) ở trên sẽ bị thay đổi giá trị trong giai đoạn đóng của biến chạy thuận T . Vì vậy, để hàm thoả mãn công nghệ thì cần thêm biến phụ để duy trì trạng thái ra khi mất tín hiệu xung cho đến khi có tín hiệu làm cho hàm cắt tác động thì mới chuyển trạng thái. f’đ( T ) = (a + t). vậy hàm điều khiển của biến T là : f( T ) = f’đ( T ). =(a + t).. *Biến N: tương tự như biến T ta có fđ( N ) = d. fc( N ) = a hàm fđ( N ) ở trên sẽ bị thay đổi giá trị trong giai đoạn đóng của biến N,sau khi hiệu chỉnh ta có fđ’( N ) = (d+n). vậy hàm điều khiển của biến N là : f( N ) = f’đ( N ). =(d+n).. *Biến V3: fđ( V3 ) = n. fc( V3 ) = e hàm điều khiển của biến V3 là: f( V3 ) = f’đ( V3 ).= n. . *Biến V2: fđ( V2 ) = b. fc( V2 ) = c hàm fđ( V2 ) ở trên sẽ bị thay đổi giá trị trong giai đoạn đóng của biến V2,sau khi hiệu chỉnh ta có fđ’( V2 ) = (b+v2). Vậy hàm điều khiển của biến V2 là : f( V2 ) = f’đ( V2 ). = (b+v2). *Biến V1: f1đ( V1 ) = t ta thấy rằng f1đ( V1 ) không thoả mãn công nghệ do đó cần bổ xung một biến trung gian p1 Þ f1đ( V1 ) = t.p1 f2đ( V1 ) = e.Þhiệu chỉnh : fđ2( V1 ) = (e+v1). f3đ( V1 ) =c. Þ hiệu chỉnh: f3đ( V1 )=(c+ v1). .t f1c (V1) = b ; f2c (V1)=n Vậy hàm điều khiển của biến V1 là : f( V1 ) = [ f1đ( V1 )+ f2đ( V1 )+ f3đ( V1 )]. =[ t.p1 +(e+v1).+( c+ v1). .t]. . *Tìm hàm điều khiển của biến trung gian P1 : fđ( P1 ) = a Þhiệu chỉnh f’đ( P1 ) = a+p1 fc( P1) = b Vậy hàm điều khiển của P1 là :(a+p1). 4.xây dựng sơ đồ cấu trúc điều khiển : Từ việc tổng hợp để tìm hàm điều khiển của mỗi biến ra của hệ thống ta có quy ước là: Chữ cái thường chỉ rõ nó là chi tử của ký hiệu chữ cái in hoa. VD: p là chi tử của P; nghĩa là nếu P là cuộn hút thì p là các tiếp điểm thường mở của P; còn là tiếp điểm thường đóng của P. Từ quy ước trên ta xây dựng sơ đồ cấu trúc điều khiển được hiệu chỉnh như sau:  CHƯƠNG III XÂY DỰNG SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ Em daI.Các mạch bảo vệ 1.Bảo vệ ngắn mạch. Ta đã biết dòng ngắn mạch lớn hơn nhiều lần dòng điện bình thường và tăng đột ngột, gây các tác hại to lớn là làm hỏng dộng cơ, các thiết bị điều khiển. Yêu cầu của thiết bị bảo vệ là phải tác động cắt nhanh hệ thống ra khỏi lưới điện trước khi dòng ngắn mạch kịp phá huỷ thiết bị điện. Có thể thực hiện bảo vệ ngắn mạch bằng cầu chì hoặc rơ-le dòng cực đại tác động nhanh hoặc áptômát. Đối với trường hợp động cơ kéo tải là bàn máy chuyển động thuận nghịch hoạt động theo chế độ chu kỳ ( chế độ ngắn hạn lặp lại) ta có thể dùng rơ-le dòng cực đại vừa làm nhiệm vụ bảo vệ ngắn mạch & vừa làm nhiệm vụ bảo vệ sự cố quá tải xung kích. 2.Bảo vệ quá tải ngắn hạn xung kích. Hiện tượng quá tải xung kích tuy tồn tại trong thời gian ngắn, tác dụng phá huỷ về nhiệt là thứ yếu, nhưng dòng xung kích lớn có thể gây nên lực điện động lớn, làm hư hỏng các bộ phận của máy như các bối dây, cổ góp, làm hỏng cơ cấu cơ khí có liên quan khác. Để bảo vệ cắt trong trường hợp này ta dùng rơ-le dòng cực đại hay áptômát có cơ cấu tác động nhanh. Như đã đề cập ở trên, ta sẽ sử dụng rơ-le dòng cực đại để vừa bảo vệ ngắn mạch vừa bảo vệ quá tải xung kích. 3.Bảo vệ quá tải dài hạn. Sự cố quá tải dài hạn sẽ gây phát nóng ® làm hỏng cách điện hoặc làm giảm tuổi thọ của khí cụ điện. Để bảo vệ máy điện ta có thể dùng loại áptômát chỉnh định có cơ cấu nhả hỗn hợp hoặc dùng rơ-le nhiệt. Do rơ-le nhiệt không nhạy với các quá tải ngẵn hạn & đặc tính nhiệt của động cơ làm việc ở chế độ chu kỳ ( như ở trường hợp động cơ sử dụng kéo bàn máy chuyển động thuận- nghịch trong đồ án đang đề cập) nên không phối hợp được với đặc tính phát nóng của rơ-le nhiệt Þ ta không cần thiết phải sử dụng rơ-le nhiệt trong trường hợp này. 4.Bảo vệ cực tiểu và bảo vệ điểm không. Khi điện áp lưới bị mất hoặc giảm thấp dưới trị số cho phép, thì phải cắt mối liên hệ giữa nguồn và động cơ, phòng trường hợp khi có lại điện thì hệ thống không thể hoạt động không theo ý muốn của người vận hành. Để thực hiện bảo vệ cực tiểu hoặc bảo vệ điểm không, ta sử dụng rơ-le điện áp thấp kiểu điện từ. Cuộn dây của rơ-le được mắc vào điện áp lưới, còn tiếp điểm của nó đóng nguồn cung cấp cho mạch điều khiển động cơ. 5.Bảo vệ liên động. Trong trường hợp động cơ kéo tải là động cơ 3 pha, rô to dây quấn thì việc sử dụng khâu liên động (cơ & điện) tránh được ngắn mạch 3 pha trong mạch điều khiển đảo thứ tự pha. Trong sơ đồ nguyên lý ở đây ta sử dụng liên động về điện bằng cách gửi các tiếp điểm phụ thường đóng của các côngtắctơ điều khiển chuyển động quay thuận và quay ngược chéo nhau. II.Xây dựng sơ đồ nguyên lý Từ sơ đồ cấu trúc ta có quy ước các ký hiệu như sau: + a _ thay thế bằng công tắc hành trình 1KH. + b _ thay thế bằng công tắc hành trình 2KH. + c _ thay thế bằng công tắc hành trình 3KH. + d _ thay thế bằng công tắc hành trình 4KH. + e _thay thế bằng công tắc hành trình 5KH. + P1 _ thay thế bằng các rơ-le trung gian 5RTr. + V1, V2, V3 thay thế bằng các rơle 1RG, 2RG, 3RG điểu khiển tốc độ làm việc của động cơ. Để điều khiển các cấp tốc độ ta chỉ cần dùng rơle ,do các tiếp điểm trong mạch điều khiển biến tần chỉ cần chịu được dòng I<5A. + T, N thay thế bằng các côngtắctơ điều khiển các hành trình thuận T & ngược N Từ phân tích sự cần thiết của việc bảo vệ các sự cố ở trên, ta sẽ sử dụng thêm các khí cụ phụ trợ gồm + Một rơ-le điện áp thấp RA hoặc một công tắc tơ đường dây Dg để làm nhiệm vụ bảo vệ cực tiểu và điểm không. + Rơ-le dòng cực đại 1RM, 2RM để vừa làm nhiệm vụ bảo vệ ngắn mạch lại vừa làm nhiệm vụ bảo vệ quá tải xung kích. +Theo sơ đồ cấu trúc ta thấy các công tắc hành trình nằm rải rác từ trên xuống dưới, điều này sẽ gây khó khăn cho việc nối dây đồng thời làm cho dây dẫn đi trong mạch điện chở nên lộn xộn ,phức tạp hơn .Chính vì vậy ta thực hiện mắc các công tắc hành trình nối tiếp với các rơle trung gian .Như vậy trong sơ đồ nguyên lý các tiếp điểm thường mở của công tắc hành trình được thay bằng tiếp điểm thường mở của rơle trung gian,còn các tiếp điểm thường đóng của công tắc hành trình được thay bằng tiếp điểm thường đóng của rơle trung gian. 1KH mắc nối tiếp với 1TRr 2KH mắc nối tiếp với 2TRr 3KH mắc nối tiếp với 3TRr 4KH mắc nối tiếp với 4TRr + Ngoài ra, dùng thêm các nút ấn mở máy M, nút ấn dừng máy D Sơ đồ nguyên lý mạch động lực & mạch điều khiển. Xem hình vẽ 2.Thuyết minh hoạt động của sơ đồ . Sơ đồ đã tổng hợp thực hiện điều khiển chuyển động thuận nghịch của một máy bào giường. Bàn máy sẽ làm việc liên tục và chỉ dừng lại khi ta ấn nút dừng máy D. Hoạt động của sơ đồ như sau: Muốn bắt đầu quá trình làm việc, ta nhấn nút mở máy M(3,5).Nếu điện áp đạt tới trị số hút của Rơ-le điện áp RA thì tiếp điểm RA(3,5) và RA(1,7) sẽ đóng lại cung cấp điện cho mạch điều khiển. Giả thiết rằng ban đầu bàn máy đã ở đầu hành trình thuận, nên công tắc hành trình 1KH bị tác động , công tắc tơ T và rơle trung gian 5RTr có điện, cuộn hút của T và 5RTr làm các tiếp điểm thường mở T(1,5),T(1,17),5RTr(17,19) đóng lại ® rơle 1RG có điện làm tiếp điểm 1RG trên mạch điều khiển biến tần đóng lại , T (13,11) mở ra, bảo đảm chắc chắn động cơ không thể quay ngược ® bàn máy sẽ chuyển động thuận với vận tốc V1. Khi côngtắc hành trình nhả ra nhưng cũng không ảnh hưởng tới hoạt động của mạch do côngtăctơ T và rơle trung gian 5TRr đã có các tiếp điểm tự duy trì. Đến B công tắc hành trình 2KH bị tác động làm cho tiếp điểm thuờng đóng B(43,45) mở ra,cắt điện rơle 5TRr làm tiếp điểm thường mở 5RTr(17,19) mở ra sẽ làm rơle 1RG mất điện ® rơle 2RG có điện , tiếp điểm 2RG (1,29) đóng lại để tự duy trì. Do vậy, bàn máy vẫn chuyển động thuận nhưng với vận tốc V2. Đến C công tắc hành trình 3KH bị tác động, làm cho tiếp điểm thường đóng 3KH(31,33)mở ra làm 2RG mất điệnÞ2RG(21,23) đóng lại,3KH(1,21) đóng lại nên Rơle 1RG lại có điệnm, bàn máy chuyển động thuận với vận tốc V1. Đến D công tắc hành trình 4KH bị tác động sẽ làm cho tiếp điểm thường đóng 4KH(7,9) mở ra, làm cho công tắc tơ mất điện>>các tiếp điểm của T trên mạch động lực mở ra,tiếp điểm T(11,13) đóng lại=>công tắc tơ N có điện, cuộn hút N hút+> làm tiếp điểm N(1,11) đóng lại để tự duy trì.T(1,17) mở ra=>1RG mất điện=>1RG(37,39) đóng , kết quả=> 3 RG có điện , làm cho động cơ chuyển động nghịch với vận tốc V3 Đến E: công tắc hành trình 5KH bị tác động làm cho tiếp điểm thường đóng 5KH(39,41) mở ra=>3RG mất điện, đồng thời do5KH(1,25) đóng lại , 3 RG(25,27) đóng => 1 RG có điện , và tự duy trì=>bàn máy chuyển động nguợc với vận tốc V1 Khi chạm vào công tắc hành trình A bàn máy sẽ bắt đầu một hành trình mới. Trong hành trình thuận bàn máy tác động vào công tắc hành trình D và trong hành trình ngược bàn máy tác động vào công tắc hành trình B. Nhưng điều này cũng không làm thay đổi trạng thái trước đó của hệ thống. Trong sơ đồ trên: + 1RM & 2RM là các rơ-le dòng cực đại dùng để bảo vệ quá tải ngắn hạn. + RA là rơ-le điện áp thấp có tác dụng bảo vệ cực tiểu và bảo vệ không. Thật vậy: Nếu trong quá trình làm việc điện áp cung cấp cho mạch điều khiển giảm xuống đến mức rơle điện áp RA không còn tác động thì hệ thống dừng làm việc và khi điện áp tăng trở lại thì hệ thống cũng không được phép tự động làm việc do tiếp điểm RA(3,5) và RA(1,7) đang mở . Còn nếu xảy ra quá tải ngắn hạn thì rơle dòng điện cức đại 1RM và 2RM tác động sẽ làm tiếp điểm thường đóng 1RM(5,6) và 2RM(6,4) mở ra => rơle RA mất điện khiến tiếp điểm RA(3,5) vad RA(1,7) mở ra => ngắt điện mạch điều khiển . Chương IV TÍNH CHỌN THIẾT BỊ Chọn Rơle nhiệt RN Chọn loai Rơle nhiẹt laoọi không vi sai GTH-400/3 dòng điện danh định 250, phạm vi đặt là 200A-300A. Contactor điện từ LG áp dụng là SMC-300. Chọn công tắc hành trình a, b, c, d, e Loại thứ nhất: công tắc hành trình b, d, e là loại công tắc hành trình 1 cặp tiếp điểm. Và ta chọn loại công tắc hành trình của Omron. Bên cạnh đó phải chọn công tắc hành trình a, c có hai cặp tiếp điểm, cũng của Omron. Chọn nút ấn Với nút ấn ta có thể chọn mà không có yêu cầu khắt khe nào. Chọn loại nút ấn của Omron: Chọn loại có liên động cơ khí. Chọn rơ le Rtr Rtr nằm trong mạch điều khiển và tiếp điểm của chúng không phải chịu dòng động lực, nhiệm vụ đóng cắt tiếp điểm trong mạch điều khiển nên ta chọn thiết bị là Rơle trung gian. Chọn loại Rơle trung gian xoay chiều PII-25 do Liên Xô cũ sản xuất laoị Rơle điện áp. Loại 220V. Chọn Contactor T, N, V1, V2, V3. Tiếp ddiểm trên mạch lực chịu dòng điện lớn khoảng 600-700A (Pđc = 80kW, Pđc = 3Uđm.Iđm, Uđm = 220V, Ikđ = 2.5Iđm) do đó ta chọn contactor của hãngLG GMC800 METAMEC dòng tác động trong dải 100-8000A, điện áp 220/380 Tần số đóng cắt 1200lần/h, thời gian tác đông nhanh đóng 51-80ms, ngắt 57-93ms. Chọn cho cả T, N, V1, V2, V3. Chọn Aptomat Aptomat có nhiệm vụ cách ly, bảo vệ quá tải, bảo vệ ngắn mạch. Chọn loại aptomat MCCB của Hyundai Industrial Chọn loại bảo vệ kiểu điện từ Dòng định mức từ 20A đến 1200A Dòng cắt ngắn mạch từ 50kA đến 130kA Phụ kiện lắp bên trong: Tiếp điểm cảnh báo Tiếp điểm phụ Cuộn cắt Bảo vệ thấp áp Phụ kiện lắp ngoài: Bộ chuyển thao tác xoay Miếng che vị trí nối điện Bộ vận hành bằng motor Khóa cơ khí liên động dùng Khóa cần thao tác CHƯƠNG V LẮP RÁP HỆ THỐNG Thiết kế lắp ráp là công việc cuối cùng khi thiết kế hệ thống điều khiển tự động truyền động điện. Khi thiết kế lắp ráp cần phải đảm bảo nâng cao các yêu cầu về chỉ tiêu chất lượng và phải chấp hành đầy đủ các tiêu chuẩn, các quy phạm kỹ thuật hiện hành của Nhà nước về lắp đặt thiết bị điện. Bảng bố trí thiết bị điều khiển. Trên cơ sơ lựa chọn các thiết bị , ta bố trí các thiết bị trên bảng điều khiển theo một số nguyên tắc sau: + Các thiết bị điều khiển gồm: aptomat(AT),cầu chì (CC); các rơ-le bảo vệ RA,1RN,2RN; rơ-le trung gian: RTr; các công tắc tơ T ,N đều bố trí trên một bảng điều khiển. + Bố trí các thiết bị có kích thước lớn và nặng ở phía dưới bảng điều khiển. VD như các công tắc tơ đóng cắt, các công tắc tơ gia tốc . Còn các thiết bị nhẹ bố trí ở phía trên. để tăng cường độ vững chắc của bảng điện, giảm nhẹ các điều kiện để cố định chúng. + Các phần tử phát nhiệt (nếu có, như rơ le nhiệt) thì phải để ở phía trên, các thiết bị có chịu ảnh hưởng lớn về nhiệt độ cần phải đặt xa các nguồn sinh nhiệt. +Đường nối dây ngắn 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, tiến hành bố trí thiết bị trên panel. Khi bố trí thiết bị cần bố trí thành từng nhóm riêng biệt để tiện việc kiểm tra, sửa chữa... Các phần tử trong một nhóm phải bố trí gần nhau nhất sao cho dây nối giữa chúnglà ngắn nhất. Giữa các nhóm khác nhau phải bố trí sao cho thuận tiện cho việc tiến hành lắp đặt, sửa chữa, hiệu chỉnh. Các thiết bị dễ hỏng, các thiết bị cần điều chỉnh phải để nơi dễ dàng thay thế, điều chỉnh, sửa chữa. Bảng vẽ bố trí phải vẽ theo một tỷ lệ xích tiêu chuẩn trong đó phải ghi rõ các kích thước hình chiếu của thiết bị, các kích thước lỗ định vị trên tấm lắp, các kích thước tương quan giữa chúng cũng như kích thước ngoài của tấm lắp. Các phần tử tiếp điểm rơle, côngtắctơ... được vẽ trên sơ đồ lắp ráp thành những hình chữ nhật với tỷ lệ xích 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 trên sơ đồ nguyên lý. II.Bảng đấu dây. TT 1 Aptomat A-2ĐN 101-T B-2ĐN 102-T C-2ĐN 103-T 1 T 101- 103- 105- 107-RN1 109-2ĐN 111-2ĐN 9-1ĐN 6-1RN 11ĐN 13-ĐN 1-ĐN 5-1ĐN 1-N 17-Rtr 23-2RG 19-Rtr 3 N 101-T 103-T 105-T 107-T 109-T 111-T 5-T 7-1ĐN 1-T 11-1ĐN 15-1ĐN 6-T 27-3RG 19-T 31-1ĐN 33-2RG 1-2RG 35-1RG 4 1RN 113-2ĐN 6- 4-2RN 5 2RN 111- 117-2DN 4- 2-1ĐN 6 V1 131-2ĐN 33-2ĐN 135-2ĐN 19-N 2-2RN 1-T 21-1ĐN 35- 37-1ĐN 7 V2 125-2ĐN 127-2ĐN 129_2ĐN 21-1RG 23- 1- 29-1ĐN 33- 2-1RG 8 V3 119-2ĐN 121-2ĐN 123-2ĐN 55-1ĐN 27- 39-1ĐN 2-2RG 9 Rtr 17- 19- 1-N 41-1ĐN 43-1ĐN 4-3RG 10 RA 51-1ĐN 2-1ĐN 47-1ĐN 1-1ĐN 11 CC 105-ATM 53-1ĐN Tài liệu tham khảo: Bài giảng môn học điều khiển Logic và ứng dụng _Thầy Phan Cung Điều khiển tự động thiết bị điện _ Tác giả: Trịnh Đình Đề - Võ Trí An Khí cụ điện _ Tác giả: Phạm Văn Chới – Bùi Tín Hữu – Nguyễn Tiến Tôn Các Website: www.omron.com.vn, www.diencongnghiep.vn