Đồ án Điều khiển Logic - Đinh Thế Duyệt

---------------a & b--------------- Đồ án Đồ án điều khiển Logic MỤC LỤC Chương I : QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ Thuyết minh hoạt động của thiết bị Ban đầu, ta cấp nguồn điện cho hệ thống rồi ấn nút khởi động. các piton A, B, C đang ở vị trí ban đầu. Khi có một sản phẩm được đưa vào máng đẩy thì nó tác động vào công tắc hành trình d. Công tắc hành trình bị tác động chứng tỏ đã có sản phẩm đi vào máng đẩy, pitton A thực hiện chuyển động sang phải(nguyên công A+. Khi sản phẩm được đẩy đến vị trí để xác định chất lượng thì nó tác động vào công tắc hành trình a1 làm cho pitton A chuyển động sang trái(nguyên công A- ) ; đồng thời, bộ đo lường chất lượng sản phẩm được kích hoạt để xác định chất lượng sản phẩm. Khi pitton A đi về tận cùng bên trái, nó tác động vào công tắc hành trình a0 kết hợp với thông tin về chất lượng sản phẩm( đã được xử lý) được dùng để điều khiển cơ cấu phân loại: Nếu sản phẩm đạt tiêu chuẩn chất lượng thì có các tín hiệu đầu vào: p1=1, p2=0 pitton B thực hiện chuyển động đẩy sản phẩm theo máng trượt xuống ngăn chứa sản phẩm đạt yêu cầu(nguyên công B+) . Khi pitton B đi sang vị trí tận cùng bên trái của hành trình – nơi mà sản phẩm được phân loại chắc chắn xuống đến ngăn chứa sản phẩm có chất lượng tốt – thì nó tác động vào công tắc hành trình b1: có tín hiệu b1=1, nhờ vậy pitton B được thu về(nguyên công B-). Khi pitton B đi về đến vị trí ban đầu thì tác động vào công tắc hành trình b0: có tín hiệu b0=1,kết thúc thủ tục phân loại sản phẩm đầu tiên. Nếu sản phẩm không đạt theo tiêu chuẩn chất lượng thì có các tín hiệu đầu vào p0 =0, p1 = 1, pitton C thực hiện chuyển động đẩy sản phẩm theo máng trượt xuống ngăn chứa sản phẩm không đạt yêu cầu chất lượng(nguyên công C+). Khi pitton C đi sang vị trí tận cùng bên trái của hành trình – nơi mà sản phẩm được phân loại đã chắc chắn xuống đến ngăn chứa sản phẩm có chất lượng xấu – thì nó tác động vào công tắc hành trình c1 có tín hiệu c1=1 nhờ vậy pitton C được thu về(nguyên công C-). Khi pitton C đi về đến vị trí ban đầu thì tác động vào công tắc hành trình c0: có tín hiệu c0=1, kết thúc thủ tục phân loại sản phẩm đầu tiên. Sau khi phân loại xong sản phảm đầu tiên, cá pitton cũng như các công tắc hành trình đều quay trở lại trạng thái ban đầu, chờ sản phẩm khác được đưa vào máng để phân loại. và như vậy là hệ thống được hoạt động một cách tự động. Trong trường hợp có sự cố cần phải dừng hoạt động của hệ thống gấp cũng như khi kết thúc mọt giai đoạn sản xuất, người vận hành muốn dừng việc hoạt động của hệ thống thì có thể thực hiện dễ dàng nhờ các thao tác đơn giản. Chương II : THIẾT KẾ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ Theo chu trình hoạt động của thiết bị như quá trình công nghệ đã nêu thì chúng ta thấy đối tượng điều khiển của chúng ta là: Xi lanh A Xi lanh B Xi lanh C Các hoạt động của các đối tượng trên đều tuân theo hành trình của sản phẩm cần phân loại, cũng như chất lượng của nó. Nghĩa là ở đây ta có bài toán điều khiển hướng đối tượng. 2.1.Sơ đồ chọn các thiết bị và ký hiệu tên thiết bị : Chọn thiết bị chấp hành là ba xilanh A, B, C với các nguyên công kèm theo: + Xi lanh A có trạng thái : A+ là trạng thái pitton A sang phải. A+ là trạng thái pitton A sang trái. + Xilanh B có các trạng thái: B+ là trạng thái pitton B đẩy sản phẩm vào ngăn chứa sản phẩm tốt B- là trạng thái pitton B rút về sau khi đẩy sản phẩm tốt + Xilanh C có trạng thái: C+ là trạng thái pitton C đẩy sản phẩm vào ngăn chứa sản phẩm xấu C- là trạng thái pitton C rút về sau khi đẩy sản phẩm xấu. + Để điều khiển xilanh A ta chọn ba cảm biến vị trí là a0, a1, d: d để điều khiển A thực hiện chuyển động A+ a0, a1 để điều khiển A thực hiện và kết thúc chuyển động A- + Để điều khiển xilanh B ta chọn hai cảm biến vị trí b0, b1 và sử dụng tín hiệu báo chất lượng sản phẩm tốt p0: p0 để điều khiển B thực hiện chuyển động B+ b0, b1 để điều khiển B thực hiện và kết thúc chuyển động B- + Để điều khiển xilanh C ta chọn hai cảm biến c0, c1 và sử dụng tín hiệu báo chất lượng sản phẩm xấu p1: p1 để điều khiển C thực hiện chuyển động C+ c0, c1 để điều khiển C thực hiện và kết thúc chuyển động C + Cảm biến xử lý sản phẩm là p Trong đó các cảm biến vị trí là loại công tắc hành trình tự phục hồi. + Để mở máy và xác định trạng thái ban đầu chọn nút ấn M + Để xóa các mô dun trạng thái dùng nút ấn xóa X 2.2. Tổng hợp mạch điều khiển bằng phương pháp hàm tác động 2.2.1. Xác định các biến điều khiển. Ta chọn các biến điều khiển cho hệ như sau: + Các biến vào ra là: a0 a1 ,b0 ,b1 ,p0 ,p1 ,d + Các biến ra: A+ ,A- ,B+ ,B- ,C+ ,C- 2.2.2. Tổng hợp hàm điều khiển Căn cứ vào quá trình công nghệ đã chỉ ra ở trên và các biến đã chọn trên sơ đồ, ta viết được hàm tác động như sau: + Xác định chu kỳ hoạt động của hệ thì các biến đầu ra A+, A-, B+ , B- , C+ , C-, đều chỉ có 1 chu kỳ hoạt động. + Xác định hàm điều khiển của các biến đầu ra: a) Hàm điều khiển của A+. hàm đóng hàm cắt Suy ra : + Kiểm tra giai đoạn đóng: hàm đóng đổi trị khi hoạt động do biến ở dạng xung. Nên thêm biến duy trì. + Kiểm tra giai đoạn cắt: Ta nhận thấy hàm cắt hoàn toàn thỏa mãn vì khi tín hiệu a1 tác động thì quá trình của A+ cũng mất luôn. Vậy hàm điều khiển của A+ là Để cho hệ thống làm việc nhịp nhàng tức là pt A chỉ cần đẩy hộp vào bàn cân khi trên bàn cân có chiếc hộp trước đó đã được đẩy đi rồi tức các piston ở trạng thái ban đầu là khi a0, b0, c0, d ở mức 1 và tín hiệu có sản phẩm mức 0 (khu vực cảm biến xử lý sản phẩm không tín hiệu), lúc đó piston A+ mới đẩy hộp đi . Hiệu chỉnh hàm điều khiển của A+ ta có: b) Hàm điều khiển của A-. Hàm đóng Hàm cắt Suy ra : + Kiểm tra giai đoạn đóng: hàm đóng đổi trị khi hoạt động do biến ở dạng xung. Nên thêm biến duy trì. + Kiểm tra giai đoạn cắt: Ta nhận thấy hàm cắt hoàn toàn thỏa mãn vì khi tín hiệu a0 tác động thì quá trình của A- cũng mất luôn. Vậy hàm điều khiển của A- là c) Hàm điều khiển của C+ Hàm đóng Hàm cắt Suy ra +Kiểm tra giai đoạn đóng: hàm đóng đổi trị khi hoạt động do biến ở dạng xung. Nên thêm biến duy trì. +Kiểm tra giai đoạn cắt: Ta nhân thấy hàm cắt hoàn toàn thỏa mãn vì khi tín hiệu c1 tác động thì quá trình của C+ cũng mất luôn. Vậy hàm điều khiển của C+ là d) Hàm điều khiển của C- Hàm đóng Hàm cắt Suy ra +Kiểm tra giai đoạn đóng: hàm đóng đổi trị khi hoạt động do biến ở dạng xung. Nên thêm biến duy trì. +Kiểm tra giai đoạn cắt: Ta nhận thấy hàm cắt hoàn toàn thỏa mãn vì khi tín hiệu c0 tác động thì quá trình của B+ cũng mất luôn. è e) Hàm điều khiển của B+. Hàm đóng Hàm cắt Suy ra : +Kiểm tra giai đoạn đóng: hàm đóng đổi trị khi hoạt động do biến ở dạng xung. Nên thêm biến duy trì. +Kiểm tra giai đoạn cắt: Ta nhận thấy hàm cắt hoàn toàn thỏa mãn vì khi tín hiệu b1 tác động thì quá trình của B+ cũng mất luôn. f) Hàm điều khiển của B-. Hàm đóng Hàm cắt Suy ra +Kiểm tra hàm đóng: hàm đóng đổi trị khi hoạt động do biến ở dạng xung. Nên thêm biến duy trì. +Kiểm tra hàm cắt: Ta nhận thấy hàm cắt hoàn toàn thỏa mãn vì khi tín hiệu b1 tác động thì quá trình của B- cũng mất luôn. Vậy hàm điều khiển của B- là Hàm điều khiển của hệ thống: Sơ đồ cấu trúc: 2.2.3 Vẽ sơ đồ nguyên lý của hệ thống sử dụng thiết bị điện–khí nén Trong hệ thống ta sử dụng thiết bị chấp hành là khí nén và thiết bị điều khiển là thiết bị điện như đã chọn sơ bộ ở phần trước. Từ các hàm điều khiển đã lập được, ta xây dựng được sơ đồ nguyên lý điều khiển như hình sau: Thuyết minh sơ đồ nguyên lý điều khiển: Ban đầu ta phải cấp điện cho hệ thống điều khiển cũng như cấp khí nén vào các van phân phối, rồi ấn nút X thì tạo ra tín hiệu xác lập cho các môđun trạng thái, các đầu ra của chúng có tín hiệu ở mức 0:MD1=MD2=MD3=MD4=MD5=MD6=0. Sau đó ấn nút m để xác lập trạng thái ban đầu và khởi động : m tác động vào chân Set của Trigơ 2,4,6 làm Transistor T2,T4,T6 cho phép dòng điện đi qua các cuộn dây A-, B-, C- làm cho các van phân phối xác định ở trạng thái 0 điều khiển dòng khí nén vào các xilanh A, B, C khiến các piston A, B, C lần lượt được đưa về vị trí a0, b0, c0 tức : a0 = b0 = c0 = 1 ; a1 = b1 = c1 = 0. Đây chính là trạng thái ban đầu mong muốn để chuẩn bị cho hoạt động phân loại sau đó. Khi có sản phẩm vào d=1, trigơ 1 được thiết lập ở mức cao, do đó đầu ra của nó được thiết lập : MD1 = 1, đầu ra của môđun 1(MD1) được nối với cực bazơ của transistor T1 nên khi MD1=1 thì van T1 mở đặt điện áp lên hai đầu cuộn hút A+ kích hoạt van 7/5/2 điện khí nén làm cho nó ở mức 1. Nhờ đó khí nén được đưa vào xilanh A làm cho piston A chuyển động sang phải( thực hiện nguyên công A+). Chuyển động A+ của piston A đẩy sản phẩm sang phải. Khi sản phẩm đã đến vị trí để thiết bị đo lường xác định chất lượng thì nó tác động vào công tắc hành trình a1 làm xuất hiện tín hiệu a1 = 1. Tín hiệu này được kết hợp với MD1 đưa tín hiệu đầu vào thiết lập trigơ 2 là mức cao. Dẫn tới đầu vào ra của trigơ 2 thiết lập mức cao MD2 =1. Vì tín hiệu a1 được đưa trở về đầu vào xóa của trigơ 1 làm cho đầu ra của nó thiết lập lại ở mức thấp MD1 = 0 làm cho van T1 bị khóa lại. Đồng thời, vì đầu ra của môđun 2(MD2) được nối với cực bazơ của transistor T2 nên khi MD2 = 1 thì van T2 mở đặt điện áp lên hai đầu cuộn hút A- kích hoạt 7/5/2 điện – khí nén làm cho nó ở mức logic thấp (0). Nhờ đó đưa khí nén vào xilanh làm cho piston A chuyển động sang trái( thực hiện nguyên công A- ). Khi piston A chuyển động tới vị trí ban đầu ( tận cùng bên trái – như hình vẽ) thì tác động vào công tắc hành trình a0 làm xuất hiện tín hiệu a0 = 1, tín hiệu này được đưa trở về đầu vào xóa của trigơ 2 làm cho đầu ra của nó thiết lập lại ở mức thấp 2 MD2 = 0 làm cho van T2 bị khóa lại. Cảm biến p được đưa vào đầu xóa của MD2 để chắc chắn A+ không làm việc khi còn sản phẩm đang chờ xử lý. Lúc này xảy ra hai khả năng: + Nếu cảm biến chẩt lượng sản phẩm báo sản phẩm kiểm tr̉a là tốt , tức tín hiệu p0 = l (p1 = 0) thì tín hiệu này được AND với tín hiệu a0 = 1 làm cho đầu vào thiết lập của trigơ 3 là mức logic cao làm cho đầu ra của trigơ này được thiết lập ở mức cao MD3 = l. Vì đầu ra của môđun 3 (MD3) được nối với cực bazơ của transistor T3 nên khi MD3 = 1 thì van T3 mở đạt điện lên hai đầu cuộn hút B+ kích hoạt van 7/5/2 điện - khí nén B làm cho nó ở mức logic cao (1). Nhờ đó, khí nén được đưa vào xilanh B làm cho piston B chuyển động đẩy sản phẩm vào ngăn chứa sản phẩm tốt ( thực hiện nguyên công B+ ). Khi sản phẩm đã chắc chắn được đưa vào ngăn chứa sản phẩm tốt thì piston B tác động vào công tắc hành trình b1 làm xuất hiện tín hiệu b1= l . Tín hiệu này được AND với MD3=l rồi đưa vào đầu vào thiết lập của trigơ 4 . Điều này làm cho đầu ra của nó được thiết lập ở mức cao MD4= l. Cũng tương tự như trên , tín hiệu này làm cho đầu ra của t́rigơ 3 thiết lập lại ở mức thấp : MD3= l làm cho van T3 bị khóa lại, đồng thời, van T4 được mở khiến cho van điện-khí nén 7/5/2 B trở lại mức logic 0 đưa khí nén vào làm cho piston B chuyển động về vị trí ban đầu ( chuyển động B-). Khi piston B về tới vị trí ban đầu thì chạm vào công tắc hành trình b0 làm xuất hiện tín hiệu b0 = l . Tín hiệu này được kết hợp (AND) với MD4 tạo tín hiệu xóa trạng thái của trigơ 4 làm cho MD4 = 0 khiến van T4 bị khóa lại. Và rồi khi có sản phẩm tiếp theo cần phân loại vào máng làm cho công tắc hành trình d bị tác động xuất hiện tín hiệu d = l thì tín hiệu đầu vào của trigơ l lại ớ mức cao. Và rồi sản phẩm lại được phân loại như sản phẩm trước. + Nếu cảm biến chẩt lượng sản phẩm báo sản phẩm kiểm tra là xấu , tức tín hiệu p1 =1 (p0 = 0) thì tín hiệu này được AND vói tín hiệu a0 = l làm cho đầu vào thiết lập của trigơ 5 là mức lôgic cao làm cho đầu ra của trigơ này được thiết lập ở mức cao : MD5 = l. Đầu ra của môđun 3 (MD3) được nối với cực bazơ của transistor T5, nên khi MD5 = 1 thì van T5 mở đặt điện áp lện hai đầu cuộn hút C+ kích hoạt van điện - khí nén 7/5/2 C làm cho nó ở mức logic cao. Nhờ đó đưa khí nén vào xi lanh lăm cho piston C chuyển động, đẩy sản phẩm vào ngăn chứa sản phẩm xấu ( thực hiện nguyên công C+ ). Khi sản phẩm đã chắc chắn được đưa vào ngăn chứa thì piston C tác động vào Công tắc hành trình c1 làm xuất hiện tín hiệu c1= l. Tín hiệu này được AND Với MD5=l rồi đưa vào đầu vào thiết lập của trigơ. Ðiều này làm cho đầu ra của nó được thiết lập ở mức cao MD6= 1. Cũng tương tự như trên, tín hiệu này làm cho đầu ra của trigơ 5 thiết lập lại ở mức thấp : MD5= 0 làm cho van T5 bị khóa lại; đồng thời van T6 được mở khiến cho van điện-khí nén 7/5/2 C trở lại mức logic 1 đưa khí nén vào làm cho piston C chuyển động về vị trí ban đầu (chuyển động C-). Khi piston C về tới vị trí ban đầu thì chạm vào công tắc hành trình C0 làm xuất hiện tín hiệu lôgíc C0= 1 . Tín hiệu này được kết hợp (AND)với MD6 tạo tín hiệu đầu vào thiết lập của trigơ 0 ở mức cao làm cho đầu ra của nó được thiết lập ở mức cao : MD0 = l.Tín hiệu này cũng được dùng làm tín hiệu xóa trạng thái của trigơ 6 làm cho MD6 = 0 làm cho van T6 bị khóa lại. Và rồi khi có sản phẩm tiếp theo cần phân loại vào máng làm cho công tắc hành trình d bị tác động xuất hiện tín hiệu d = l thì tín hiệu đầu vào của trigơ l lại ở mức cao. Và rồi sản phẩm lại được phân loại như sản phẩm trước. Như vậy, hệ thống kết thúc chu trình làm việc đầu tiên . Ở chu trình tiếp theo, khi có sản phẩm được đưa vào máng đẩy thì hệ thống sẽ làm việc một cách tự động mà không cần ấn nút M . Trong trường hợp xảy ra sự cố hay hết ca làm việc , người vận hành có thể dừng hệ thống phân loại sản phẩm ở một trạng thái bất kì bằng cách ấn nút x- làm xóa các đầu ra của các môđun trạng thái . Tóm lại, hệ thống phân loại sản phẩm đã được tổng họp là một hệ thống tự động hoàn toàn đáp ứng được những yêu cầu của hệ thống đã đề ra. Chương III: TÍNH CHỌN THIẾT BỊ 3.1. Tổng quan về hệ truyền động khí nén Hệ truyền động khí nén là một hệ truyền động sử dụng khí nén làm vật trung chuyển năng luợng; vì vậy, khí nén còn được gọi là chẩt lỏng công tác. Hiện nay, hệ thông tmyền động khí nén được sứ dụng khá phổ biến trong rất nhiều ngành kĩ thuật khác nhau để thực hiện các nhiệm vụ công nghệ từ rất đơn giản (ví dụ như kẹp ,giữ, nâng, hạ) đến rất phức tạp (như kiểm tra, đo lường). Thành phần cơ bản của hệ truyền động khí nén là thiết bị sử dụng năng luợng khí nén. Tính chẩt vật lý được thể hiện ở đây dưới dạng áp suất khi tác động lện bề mặt của các phần tử cơ học động như : piston , con trượt , màng hay dưới dạng hiệu ứng khí động học trong các phần tử tự động tia khí nén. Một hệ truyền động khia nén bao gồm các thiết bị chính như sau : - Cơ cấu chấp hành khí nén - Thiết bị phân phối; - Thiết bị điều khiển; - Thiết bị nguồn và các thiết bị đưòng ống Trong một sơ đồ nguyên lý khí nén thường chỉ biểu diễn ba thành phần đầu tiên- tức ba thành phần cơ bản của một hệ truyền động khí nén . Các thành phần còn lại có thể được biểu diễn hoặc không nhưng cũng không làm thay đổi nguyên lý hoạt động của hệ truyền động . Các phần tử trong hệ thông được biểu diễn bằng các ký hiệu, các ký hiệu này thể hiện chức năng của phần tử. Sự kết hợp các phần tử khí nén theo 1 logic sẽ thực hiện các chức năng điều theo yêu cầu, tương ứng là sự kết hợp các ký hiệu của các phần tử sẽ tạo nện sơ đồ mạch của hệ thống. Các ưu nhược điểm của hệ thông truyền động khí nén: 1. Ưu điểm: - Không khí có sẵn trong tư nhiên và không giới hạn về số lượng - Không khí có thể truyền tải dễ dàng trong các đường ống ngày cả khi khoâng cách truyền tải lớn. Không khí nén có thể lưu trữ được trong bình chứa và lấy ra sử dụng khi cân thiết vì vậy máy nén không cần làm việc liện tục. Ngoài ra bình chứa có thể di chuyển đến nhiều nơi khi có yêu cầu. Không khí nén tương đối nhạy cảm với sự dao động của nhiệt độ. Ðiều này làm cho sự hoạt động của hệ thống trở nên đáng tin cậy mặc dù ở những điểu kiện làm việc khắc nghiệt. Không khí nén không bôi trơn là không khí sạch, vì vậy không khí nén không bôi trơn nếu bị rò rỉ ở các bộ phận hoặc đưòng ống sẽ không gây ô nhiễm. Ðiều này rẩt quan trọng đối với hệ thống khí nén dùng trong các thiết bị chế biến thực phẩm, Các thiết bị y tế. - Cấu tạo của phần tử,các thiết bị khí nén tương đối đơn giản vì vậy giá thành tương đối thấp. Không khí nén là phương tiện làm việc với đáp ứng rất nhanh nên tốc độ làm việc của thiết bị khí nén rất cao. Các thiết bị và các dụng cụ vận hành bằng khí nén khi quá trình có thể ngừng quay nhưng vẫn không xảy ra hư hỏng 2.Nhược điểm: - Không khí nén cần phải được xứ lý tốt, nếu không sẽ bị bụi vào các chất ngưng tụ trong không khí nén. - Tốc độ của piston trong xilanh khí nén không phải luôn là hằng số - Hệ thống khí nén chỉ có tính kinh tế khi làm việc ở hệ thống yêu cầu lực xác định. Lực tác động của các phần tử tác động phụ thuộc rất lớn vào áp suất cũng như hành trình và tốc độ của piston. Không khí nén thoát ra gây tiếng ồn lớn. Tuy nhiên ngày nay vấn đề này được giải quyết 1 cách dễ dàng nhờ các bộ giảm âm làm việc hiệu qủa Phương tiện truyền tải không khí nén có giá thành tương đối cao. Ðiều này được bù trừ với giá thiết bị khí nén khác rẻ và đặc tính kỹ thuật cao. 3.2. Tính chọn các thiết bị của hệ thống phân loại sản phẩm 3.2.1. Chọn xilanh : * Các dặc tính kỹ thuật của xilanh + Lực tác động của piston: Lực tác động của piston phụ thuộc vào các yếu tố: áp Suất, không khí, đường kính xilanh và sự ma sát của các bộ phận. Về mặt lý thuyết lực piston được tính gần đúng: Fth = Ap Trong đó: Fth: lực piston (N) A: diện tích tác dụng của pistong (m2) P: áp suất hoạt động (pa) + Chiều dài của hành trình: chiểu dài của hành trình xilanh khí nén loại có thanh piston không quá 2m, loại không có thanh piston<10m. + Nếu hành trình vượt qúa giới hạn thì sự xung đột cơ khí trên thanh piston và phần đầu ổ trục lớn. Ðể tránh hư hỏng vì mất ổn định do sự uốn dọc. Khi hành trình lớn có thể dùng thanh piston có dường kính lớn hơn. + Tốc độ piston: tốc độ pistong của các Xilanh khí nén phụ thuộc tải, áp suất khí nén và chiều dài đưòng ống. Diện tích mặt cắt ngang giữa phần tử điều khiển sau cùng và phần tử làm việc. * Trong thực tiễn việc lựa chọn xilanh thường phải trả lời một số câu hỏi sau: - Lực cần để di chuyển tải là bao nhiêu ? - Cần điều khiển theo mấy chiều ? - Áp Suẩt khí nén được cung cáp từ nguồn ra sao ? - Cần phải di chuyển tải đi bao xa? ( hành trình của piston là bao nhiêu ?) - Tốc độ di chuyển tải là bao nhiêu? - Lực sốc do tải tác động lên piston là bao nhiêu? - Nhiệt độ của môi trưòng làm việc ? - Mội trưòng làm việc có bụi bấn, dầu không ? Dựa vào những tiêu chí kể trên ta tiến hành lựa chọn các xilanh như sau: Bởi vì hành trình di chuyển của loại xilanh đơn là ngắn ( do hạn chế của chiều dài lò xo), hơn nữa xilanh kép còn có khả năng đáp ứng được công suất lớn hơn, cho nên trong thiết kế này ta chọn loại xilanh kép . Do đề bài chưa nói rõ yêu cầu về công suất cũng như các thông số kích thước cụ thể của hệ thống nên ta giá sử công suất yêu cầu của xilanh A là: W : l kW và hành trình của piston là S =75 cm, thời gian để piston A đi hết một hành trình là t = ls. Ta cóthể tính lực yêu cầu của xilanh là : Do tải của xilanh ở đây là sản phẩm cần phân loại trong quá trình làm việc không hề gây lực sốc cho xilanh nên ta không quan tâm đến vấn đề này. Giả sử hiệu suất làm việc của xilanh là η = 0,85, áp suất khí nén được cung cấp là P = 6,3 at ≈ 6,43 KG/cm2. Ta có thể tính được đưòng kính trong cần thiết của xilanh (theo lực chạy thuận) : Từ đưòng kính này ta tra bảng đưòng kính chuấn của xilanh và chọn được loai đưòng kính D = 63 mm. Từ những thông số cơ bản kể trên ta tiến hành chọn xilanh A là loại DNCB-DIN/IMD0 6431 của FESTO (Ðức). Các thông số cơ bản của thiết bị như sau: Chiều dài toàn bộ pittông 968 mm Chiều dài chu trình làm việc 900 mm Đường kính trục 63mm Dải áp suất làm việc 0,6¸12bar Dải nhiệt độ xung quanh cho phép -20¸80oC Lực hiệu dụng ở áp suất 6 bar khi chạy thuận 1870N Lực hiệu dụng ở áp suất 6 bar khi chạy nghịch 1682N Ðiểm đặc biệt trong cấu tạo của loại xilanh này đó chính là có cơ cầu hãm trong. Ðiều này rất hữu ích. Bởi vì một trong những hạn chế cơ bản của hệ truyền động khí nén là dễ xảy ra va đập cuối hành trình dặc biệt là trong trưòng hợp chúng làm việc với tốc độ ló`n . Khi piston đi đến cuối hành trình thì nó sẽ bịt lấn lượt các kênh xả và vận tốc của nó giảm dấn cho đến khi dừng hẳn. Hoàn toàn tương tự, ta cũng chọn được hai xilanh B và C ( hai xilanh này có hành trình làm việc ngắn hơn xilanh A=> ta giả sử là S = 0,45 m và t = 0,5 giây), ta sẽ sử dụng 2 piston hai chiều tác dụng DNU -100-250PPV-A của FESTO (Ðức). Các thông số cơ bản của thiết bị như sau: Chiều dài toàn bộ pittông 334mm Chiều dài chu trình làm việc 250 mm Đường kính trục 100 mm Dải áp suất làm việc 0,2¸12bar Dải nhiệt độ xung quanh cho phép -20¸80oC Lực hiệu dụng ở áp suất 6 bar khi chạy thuận 4712 N Lực hiệu dụng ở áp suất 6 bar khi chạy nghịch 4418 N Lượng khí tiêu tốn trong chu trình thuận 29,5l Lượng khí tiêu tốn trong chu trình ngược 28,15l 3.2.2. Chọn van phán phôí điện- khí . Trong Sơ đồ thiết kế ta có sử dụng ba van điện khí 7/5/2 . cấu tạo và kí hiệu của loại van này như sau : Ta chọn van phân phối loại SY520-02S ( hình vẽ bên) của SHAKO (Đài Loan). Đây là loại Van 7/5/2 điện - khí nén trong đó có năm đầu dành cho khí nén ( một đầu vào của khí nén, hai đầu khí nén phân phối đi ra và hai đầu xả khí nén ra môi trường) và bốn đầu dây của hai nam châm điện. Các thông số của thiết bị được cho trong bảng dưới đây: Nguyên tắc điểu khiển Điện từ Điện áp định mức 24V Dòng định mức 1A Dải áp suất làm việc 2-8 kgf/cm2 Áp suất tối đa 9.99 kgf Dải nhiệt độ xung quanh cho phép -10÷800C Lưu lượng khí danh định 800l/min 3.2.3. Chọn công tăc hành trình : Chọn loại Công tắc hành trình Omron Z-15GW2-B của hãng Omron. Dòng điện DC đóng/ mở Cực dại 15A Điện áp DC cực đại 250 VAC Tuổi thọ (phần cơ khí) 3 triệu lần Trong hệ thống ta sử dụng 8 công tắc hành trình. Các tín hiệu a0, a1, b0, b1, c0, c1, d, p ở đầu ra của nút chính là các tín hiệu đưa vào khổi mạch logic. Ta quy ước Vcc = 5V ứng với mức logic “1” và GND = 0V ứng với mức logic “0”. 3.2.4. Chọn transistor điếu khiển cuộn hút của các van phán phối điện khí Ta chọn loại van bán đẫn: transistor TIP31 có tham SỐ Ucemax = 40V ; Icmax = 3 A. Loại bóng ngược (n-p-n) này thỏa mãn điều kiện để điều khiển các van Ucemax= 40V > UdmVPP và Icmax = 3 A > IdmVPP 3.2.5. Nguồn khí nén: ` Theo yêu cầu đặt ra của bài toán thì hệ thống mạch lực sẽ được thực hiện bằng các thiết bị khí nén. Ðể đảm bảo nguồn khí đủ lớn ta dùng máy nén khí RT-388 với công suất l0kW, áp suất tối đa là 500 cân. Đây là loại nguồn khí nén phổ biến, trong đó khí nén được xử lý tốt (lọc sạch-làm khô...) trựớc khi được cung cấp cho các van phân phối. Chính vì vậy ta sẽ không cần phải chọn thêm thiết bị lọc khí và làm khô... 3.2.6. Chọn đầu nối ống Ta chọn 8 đầu nối hình T loại HP-QSMT-3-153365 của hãng FESTO ( Ðức ) có các thông số sau: Dải áp Suất làm việc -0,95+l5bar Dải nhiệt độ xung quanh cho phép -25÷750C 3.2.7. Chọn cầu dao và cầ̀u chì: Do cầu dao và cầu chì ở trong hệ thống chỉ có vai trò là đóng cắt và bảo vệ ngắn mạch cho khổi điều khiển với công suất nhỏ, cho nện ta chọn loại cầu dao và Cầu chì loại hạ áp với dòng diện trung bình. Cụ thể: Cầu dao loại 2JC0380 ( do hãng Siemen chế tạo) là loại cầu dao có điện áp định mức Uđm = 380 V và dòng Iđm = 10 A. Cầu chì: là loại cầu chì ống 2DC05 ( do hãng Siemen chế tạo) có điện áp định mức Uđm = 230 V và dòng điện định mức Iđm = 5 A. 3.2.8. Chọn nút ấn Trong sơ đồ thiết kế có ba nút ấn điểu khiển X, M. Ta chọn loại nút ấn thông dụng của hãng Omron A165-T. Đây là loại nút ấn có Icp = 3 A và Ucp = 30 V và có thể hiển thị trạng thái bị ấn bằng đèn led rẩt thuận tiện cho người vận hành. 3.2.9 Chọn TRIGƠ, AND và OR + Với 7 TRIGƠ ta dùng 2 IC RS FLIP-FLOP HEF4044B + Với AND ta dùng 2 IC 74MD08 + Với OR ta dùng 4 IC 74MD32 3.2.10 Nguồn switching một chiều 200W 5V/12V/24V Điện áp vào AC: 85～132VAC/170～264VAC Dải điều chỉnh điện áp DC ±10% điện áp ra Chức năng bảo vệ quá tải :105%～150%, Nhiệt độ và độ ẩm làm việc :-10℃～+60℃；20%～90 %RH Chức năng Bảo vệ :Ngắn mạch/quá áp /quá dòng /quá nhiệt Model DC Điện áp/ Dòng Dải điều chỉnh Nhiễu Hiệu suất S-201-5 5V,0～40A ±2% 150mV 74% S-201-24 24V,0～8,3A ±1% 150mV 83% Chương IV: THIẾT KẾ SƠ ĐỒ LẮP RÁP Thiết kế lắp ráp là công việc cuối cùng khi thiết kế hệ thõng điều khiển tự động truyền động điện. Khi thiết kế lắp ráp cần phải đảm bảo nâng cao các yêu cầu về chỉ tiêu chẩt lượng và phải chẩp hành đẩy đủ các tiệu chuấn, các quy phạm kỹ thuật hiện hành của nhà nước về lắp đặt thiết bị điện. 4.1 .Lựa chọn vị trí lắp đặt thiết bị Các thiết bị động lực để truyền động cơ cấu sản xuất cùng với các công tắc hành trình, các nút ấn điều khiển phải được bố trí trực tiếp trên cơ cầu 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 toả nhiệt lớn khi làm việc phải để ở phía trên, các thiết bị có chịu ảnh hưỏng lớn về nhiệt độ cần phải đặt xa các nguồn sinh nhiệt. *Nguyên tắc trọng lượng: Các thiết bị nặng phải đặt dưới thấp để tăng cường độ vững chắc của bảng điện, giảm nhẹ các điều kiện để cố định chúng. *Nguyẻn tắc nối dây tiện lợi: Ðường 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 bổ trí thiết bị cần bố trí thành từng nhóm liêng 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 chinh. Các thiết bị dễ hỏng, các thiết bị cần điều chỉnh phải để nơi dễ dàng thay thế, điều chinh, sửa chữa. Bảng vẽ bố trí phải vẽ theo một tỷ lệ xích tiêu chuấn trong đó phải ghi rõ các kích thước hình chiếu của thiết bị,pcác kích thước lỗ định vị trên tấm lắp, các kích thước tương quan giữa chúng cũng như kích thước ngoài của tẩm lắp. 4.2.Sơ đồ lắp ráp của mạch điểu khiển hệ thống Trên cơ sở đã lựa chọn cụ thể vị trí lắp đặt và chọn cụ thể các thiết bị điêu khiển và bảo vệ, ta có thể xây dụng bản vẽ bố trí thiết bị trên tẩm lắp có khai triển đến các cực nối dây như sơ đồ. Trên cơ sở các thiết bị đã được chọn và sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống đã được thiết kế, ta tiến hành xây dựng bảng cấu dây cho hệ thống. Bảng đấu dây: STT Tên thiết bị Nối dây STT Tên thiết bị Nối dây 1 Đầu nối điện lưới AC 1— 2— 1— 1.CD 2— 2.CD 7 Đầu nối động lực ĐL 1—22.7/5/2A 2—23.7/5/2A 3—24.7/5/2B 4—25.7/5/2B 5—26.7/5/2C 6—27.7/5/2C 7— 9.7/5/2A 2 Đầu nối điều khiển ĐK 1—10.LG 2—11.LG 3—12.LG 4—13.LG 5—14.LG 6—15.LG 7—16.LG 8—17.LG 9—18.LG 10—19.LG 11—20.LG 12—21.LG 13—8.N 1— 10.x 2— 11.m 3— 12.a0 4— 13.a1 5— 14.b0 6— 15.b1 7— 16.c0 8— 17.c1 9— 18.d 10—19.p 11— p0.SS 12— p1.SS 13—8.x 8 Van phân phối 7/5/2A 9—7.ĐL 22—1.ĐL 9—9.ĐL 23—2.ĐL 9 Van phân phối 7/5/2B 9—9.7/5/2A 24—3.ĐL 9—9.7/5/2A 25—4.ĐL 10 Van phân phối 7/5/2C 9—9.7/5/2B 26—5.ĐL 9—9.7/5/2B 27—6.ĐL 11 Nút ấn xóa trạng thái x 8 —13.ĐK 8 —8.x 10—1.ĐK 12 Nút ấn mở máy m 8 — 8 —8.m 11—2.ĐK 13 Công tắc hành trình a0 8 — 8 —8.a0 12—3.ĐK 3 Cầu dao CD 1—1.AC 2— 2.AC 3—3.CC 4—4.CC 14 Công tắc hành trình a1 8 — 8 —8.a1 13—4.ĐK 4 Cầu chì CC 3—3.CD 4—4.CD 5— 5.N 6— 6.N 15 Công tắc hành trình b0 8 — 8 —8.b0 14—5.ĐK 16 Công tắc hành trình b1 8 — 8 —8.b1 15—6.ĐK 5 Khối nguồn một chiều cấp điện áp N 5—5.CC 6—6.CC 7—7.LG 8.+5V—8.LG +12V— 9.+24V—9.ĐL 9.7/5/2A 17 Công tắc hành trình c0 8 — 8 —8.c0 16—7.ĐK 6 Khối mạch logic điều khiển LG 7—7.N 8—8.N 10—1.ĐK 11—2.ĐK 12—3.ĐK 13—4.ĐK 14—5.ĐK 15—6.ĐK 16—7.ĐK 17—8.ĐK 18—9.ĐK 19—10.ĐK 20—11.ĐK 21—12.ĐK 22—1.ĐL 23—2.ĐL 24—3.ĐL 25—4.ĐL 26—5.ĐL 27—6.ĐL 18 Công tắc hành trình c1 8 — 8 —8.c1 17—8.ĐK 19 Công tắc hành trình d 8 — 8 —8.d 18—9.ĐK 20 Công tắc hành trình p 8 — 8 —8.p 19—10.ĐK 21 Bộ phận đo lường chất lượng sản phẩm SS p0—12.ĐK p1—13.ĐK 7 Đầu nối động lực ĐL 1—22.LG 2—23.LG 3—24.LG 4—25.LG 5—26.LG 6—27.LG 7—9.N 22 Tủ phân phối của phân xưởng TPP Dây pha —1.ĐK Trt—2.ĐK Bảng nối ống khí nén: STT Tên thiết bị khí nén Nối ống STT Tên thiết bị khí nén Nối ống 1 Đầu nối động lực khí nén 1— 1—A1.7/5/2A 2— 2—A2.XLA 3— 3—A3. XLA 4— 4—B2. XLB 5— 5—B3. XLB 6— 6—C2. XLC 7— 7—C3. XLC 4 Van phân phối điện-khí nén 7/5/2C C1—B1.7/5/2B C2—4.ĐL C3—5.ĐL 2 Van phân phối điện- khí nén 7/5/2A A1— A2—2.ĐL A3—3.ĐL 5 Xi lanh khí nén kép A XLA A2— A3— 3 Van phân phối điện-khí nén 7/5/2B B1—A1.7/5/2A B1— B2—4.ĐL B3—5.ĐL 6 Xi lanh khí nén kép B XLB B2— B3— 7 Xi lanh khí nén kép C XLC C2— C3— 8 Máy nén khí MNK MNK—1.ĐL KẾT LUẬN Sau một quá trình học tập và nghiên cứu, cùng với sự hướng dẫn tận tình của thầy Dương Minh Đức và sự giúp đỡ của các thầy cô giáo trong Bộ môn, em đã hoàn thành các nhiệm vụ được giao của bản đồ án: Thiết kế hệ thống phân loại sản phầm. Trong khi làm không tránh khỏi sai sót, vì vậy em rất mong nhận được sự phân tích,đánh giá, chỉ bảo để em có thêm những kiến thức cần thiết. Em xin chân thành cảm ơn. TÀI LIỆU THAM KHẢO Điều khiển logic và ứng dụng –PGS –TS Nguyễn Trọng Thuần NXB KHKT, Hà Nội 2000. Điều khiển tự động truyền động điện –Trịnh Đình Đề, Võ Trí An NXB Đại học và Trung học chuyên nghiệp, Hà nội 1986. Sử dụng và sửa chữa khí cụ điện hạ áp –Nguyễn Xuân Phú, Tô Bằng Nhà xuất bản KHKT, Hà nội 1998. Truyền động – tự động khí nén –PTS Phạm Văn Khảo Trường ĐHBK HN. Thiết kế mạch logic – Nguyễn Thúy Vân NXB KHKT. Các trang web của các hãng thiết bị cung cấp (catalog)