Sinh viên: Lê Anh Tú_ Lớp Tự Động Hoá 2 K44 Trang 1
Đồ án môn học: Điều khiển logic
mục lục
Trang
Lời nói đầu 2
Chơng I. Giới thiệu công nghệ 4
Chơng II. Thiết kế sơ đồ nguyên lý 6
1. Giới thiệu 6
2. Phơng pháp ma trận trạng thái 6
3. Lập graph chuyển trạng thái 7
4. Lập bảng chuyển dịch 1 8
5. Lập bảng chuyển dịch 2: 8
6. Xác định biến trung gian, mã hoá biến trung gian 9
7. Hàm điều khiển cho biến ra và biến trung gian 10
8.Thuyết minh hoạt động của sơ đồ nguyên lý 12
Chơng III. Tính chọn thiết bị và thiết kế mạch lắp rắp 14
1. Chọn thiết bị. 14
2 Sơ đồ lắp ráp 17
Kết luận 20
Tài liệu tham khảo 21
Sinh viên: Lê Anh Tú_ Lớp Tự Động Hoá 2 K44 Trang 2
Đồ án môn học: Điều khiển logic
Lời nói đầu
Trong sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nớc, 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 trớc hết đó là năng suất sản xuất và
chất lợng 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 tơng xứng của lĩnh vực tự động hoá.
ở nớc ta mặc dầu là một nớc chậm phát triển, nhng những năm gần đây
cùng với những đòi hỏi của sản xuất cũng nh sự hội nhập vào nền kinh tế thế giới

máy móc cơ khí khác nh các máy tiện, máy doa, máy bào giờng, bào xọc dần
dần đợc tự động hóa theo một dây chuyền ngày càng hiện đại. Các máy khoan
cũng đợc tự động hoá theo dây chuyền nhằm nâng cao năng suất và giảm sự nặng
nhọc cho ngời công nhân.
Trong môi trờng làm việc nặng nhọc công nghệ yêu cầu :
+) Khoan làm việc ổn định, chắc chắn.
+) Tần số làm việc lớn.
* Nguyên lý hoạt động:
Khi cảm biến p có tín hiệu, nghĩa là thanh gỗ đã ở vào vị trí xác định.
Sinh viên: Lê Anh Tú_ Lớp Tự Động Hoá 2 K44 Trang 4
Đồ án môn học: Điều khiển logic
Piton D đẩy về phía trớc, thực hiện D
+
và kẹp thanh gỗ. Khi thanh gỗ đợc
kẹp chặt cũng là lúc cảm biến áp suất d
1
nhận đợc tín hiệu. Piton C tiến, thực hiện
nguyên công C
+
. Khi piton C chạm cảm biến c
1
, Piton B thực hiện nguyên công
B
+
, giữ cố định thanh gỗ. Khi B chạm b
1
, thực hiện hai quá trình cùng 1 lúc:
+) Thứ nhất, piton D thực hiện D

, khi D chạm d

Sinh viên: Lê Anh Tú_ Lớp Tự Động Hoá 2 K44 Trang 5
Đồ án môn học: Điều khiển logic
Chơng II : Thiết kế sơ đồ nguyên lý
1. Giới thiệu
Trong dây chuyền sản xuất công nghiệp, các thiết bị máy móc thờng hoạt
động theo một trình tự lôgic chặt chẽ nhằm đảm bảo chất lợng sản phẩm, an toàn
cho ngời và thiết bị. Cấu trúc làm việc trình tự của dây chuyền đã đa ra yêu cầu
cho điều khiển là điều khiển sự hoạt động chặt chẽ thống nhất của dây chuyền
đồng thời cũng gợi ý cho ta sự phân nhóm lôgic của automat trình tự bởi các tập
hợp con của máy móc và các thuật toán.
Quá trình công nghệ có thể bao gồm :
+) Hoàn toàn tự động
+) Bán tự động
+) Hoàn toàn bằng tay
Khi thiết kế hệ thống phải tính toán đến các phơng thức làm việc khác
nhau để đảm bảo an toàn và xử lí kịp thời các h hỏng trong hệ thống. Phải luôn có
phơng án can thiệp trực tiếp của ngời vân hành đến việc dừng máy khẩn cấp
Ma trận trạng thái công cụ rất hữu ích để thiết kế và thực hiện đầy đủ các yêu cầu
của công nghệ tự động hoá các quá trình công nghệ kể trên.
2. Phơng pháp ma trận trạng thái
Khi gặp những đối tợng công nghệ mới, ngời đặt hàng thờng chỉ nêu
những yêu cầu của đối tợng cần phải thoả mãn. Những yêu cầu đó thể hiện các
trạng thái của hệ thống cần có theo công nghệ. Vì vậy một cách tốt nhất và ít sai
sót nhất là ghi chép lại tất cả các yêu cầu đặt hàng đó thành một bảng kèm theo
sự sắp sếp hợp lí, khoa học. Bảng thống kê đó gọi là bảng trạng thái, nó thể hiện
mối quan hệ giữa các tín hiệu vào ở các trạng thái bất kì nào của hệ. Trong bảng
bao gồm các cột:
Trạng thái của hệ biểu thị các mệnh đề nói rõ về công nghệ hoặc những
nguyên công mà máy cần thoả mãn. Số hàng của bảng chỉ rõ số trạng thái của hệ.
Cột các tín hiệu vào bao gồm những cột chứa các tổ hợp logic các tín hiệu

+) b = 1 ứng với tín hiệu b
1
Gọi c là tín hiệu điều khiển C
+
, C

+) c = 0 ứng với tín hiệu c
0
+) c = 1 ứng với tín hiệu c
1
Gọi d là tín hiệu điều khiển D
+
, D

+) d=0 ứng với tín hiệu d
0
+) d=1 ứng với tín hiệu d
1
Với cách qui ớc nh vậy,bài toán ở đây có 4(a,b,c,d) biến điều khiển và 8
biến ra (A
+
,A

,B
+
,B

,E
+
,E

định.
+) Nếu một trạng thái không ổn định và một ô trống thì ta u tiên trạng
thái không ổn định.
Nhập trạng thái tơng đơng:
+) Sau khi đã nhập các trạng thái theo các điều kiện ở trên, chúng ta có
thể tiếp tục nhập các trạng thái còn lại cho những trạng thái tơng đơng. trạng thái
tơng đơng là trạng thái có tính chất sau:
+) Có cùng tín hiệu ra.
Sinh viên: Lê Anh Tú_ Lớp Tự Động Hoá 2 K44 Trang 8
Đồ án môn học: Điều khiển logic
+) Khi chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác kéo theo cùng thứ
tự chuyển giá trị đầu ra. Nói một cách khác thay đổi tổ hợp tín hiệu vào kéo theo
cùng thứ tự thay đổi giá trị tín hiệu ra.
Bảng chuyển dịch 2
6. Xác định biến trung gian, mã hoá biến trung gian:
Ta có số hàng của ma trận chuyển dich II là N = 2, do vậy căn cứ vào điều
kiện xác định số biến trung gian:
N2
min
S

ta đợc S
min
=1. Vậy chọn một biến
trung gian là x.
x
7,8 0,1,2,3,4,5,6
Ta có bảng:
7. Hàm đIều khiển cho biến ra và biến trung gian:
Ma trận Cacno cho biến trung gian:

+
) =
bcd
Ma trËn Cacno cho biÕn ra C

-
:
=> Hµm cho biÕn ra C
-

lµ: f(C

-
) =
dc.
Ma trËn Cacno cho biÕn ra B
+
:
=> Hµm cho biÕn ra B
+
lµ: f(B
+
) =
cb.
Ma trËn Cacno cho biÕn ra B

-
:
Sinh viên: Lê Anh Tú_ Lớp Tự Động Hoá 2 K44 Trang 10
Đồ án môn học: Điều khiển logic

đã ở vị trí ổn định, cảm biến P có tín hiệu, nếu ta ấn nút khởi động M, hệ thống sẽ
hoạt động: pittông D thực hiện D
+
, cuối hành trình chạm cảm biến vị trí d
1
, d
1
có
tín hiệu => điều khiển pittông C thực hiện C
+
cuối hành trình chạm cảm biến vị
bxaXf += .)(
edDf .)( =
+
bdeDf =

)(
bedEf .)( =
+
deEf .)( =

ebBf .)( =
+
xaBf .)( =

xbAf .)( =
+
aAf =

)(

+
, cuối hành trình chạm cảm
biến d
1
, d
1
có tín hiệu.
Khi khoan đến vị trí cảm biến a
1
, a
1
có tín hiệu => điều khiển pittông A
thực hiện A

, cuối hành trình chạm cảm biến a
0
, a
0
có tín hiệu => điều khiển
pittông B thực hiện B

, cuối hành trình chạm cảm biến b
0
, b
0
có tín hiệu => điều
khiển pittông C thực hiện C
+
. Đến đây quá trình đợc lặp lại nh cũ
Sinh viên: Lê Anh Tú_ Lớp Tự Động Hoá 2 K44 Trang 12

là các đầu ra
Phần tử ZK-PK-3-6/3 có các thông số kỹ thuật sau:
Số đầu ra khí III
áp suất làm việc nhỏ nhất 1,6 bar
áp suất làm việc lớn nhất 8 bar
Nhiệt độ xung quanh nhỏ nhất cho phép -10
0
C
Nhiệt độ xung quanh lớn nhất cho phép 60
0
C
Tốc độ luồng khí tiêu chuẩn 100l/min
Sinh viên: Lê Anh Tú_ Lớp Tự Động Hoá 2 K44 Trang 13
Đồ án môn học: Điều khiển logic
b) Phần tử hoặc:
Trong sơ đồ điều khiển ta sử dụng 1 phần tử hoặc OR đơn loại OS-PK-3
OS-PK-3 có các thông số kỹ thuật sau:
Kích thớc lỗ 3,4 mm
áp suất làm việc nhỏ nhất 1,6 bar
áp suất làm việc lớn nhất 8 bar
Nhiệt độ xung quanh nhỏ nhất cho phép -10
0
C
Nhiệt độ xung quanh lớn nhất cho phép 60
0
C
Tốc độ luồng khí tiêu chuẩn 120l/min
c) Phần tử đảo:
Trong sơ đồ nguyên lý ta sử dụng 1 phần tử đảo, ở đây ta chọn phần tử đảo
loại 81504025 của hãng Crouzet.

DNU-100-500PPV-A (có hình vẽ dới) của tập đoàn Festo (Đức).
Các thông số cơ bản của thiết bị nh sau:
Sinh viên: Lê Anh Tú_ Lớp Tự Động Hoá 2 K44 Trang 15
Đồ án môn học: Điều khiển logic
Chiều dài toàn bộ pittông 734mm
Chiều dài chu trình làm việc 500mm
Đờng kính trục 25mm
Dải áp suất làm việc
0,2ữ12bar
Dải nhiệt độ xung quanh cho phép
-20ữ80
o
C
Lực hiệu dụng ở áp suất 6 bar khi chạy thuận 4496N
Lực hiệu dụng ở áp suất 6 bar khi chạy nghịch 4221N
Lợng khí tiêu tốn trong chu trình thuận 29,5l
Lợng khí tiêu tốn trong chu trình ngợc 28,15lg) Chọn nút ấn:
Trong sơ đồ nguyên lý điều khiển ta sử dụng ấn cho việc khởi động hệ
thống loại K/O-3-PK-3 của hãng Festo (Đức)
Có các thông số kỹ thuật nh sau.
Giới hạn áp suất làm việc 0-8 (bar)
Giới hạn nhiệt độ môi trờng xung quanh -10-+60(
0
C)
Tôc độ luông khí tiêu chuẩn 80l/min
2 Sơ đồ lắp ráp
Thiết kế lắp ráp là công việc cuối cùng khi thiết kế hệ thống điều khiển tự

Trong bản đồ án này, em đã thực hiện đợc các nhiệm vụ sau:
+) Tìm hiểu công nghệ và yêu cầu đối với hệ thống máy khoan.
+) Dùng phơng pháp ma trận trạng thái để tổng hợp mạch điều khiển.
+) Thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch động lực và mạch điều khiển hệ thống.
+) Lựa chọn các thiết bị chấp hành, các thiết bị điều khiển xây dựng sơ
đồ lắp ráp và bảng nối dây.
Trong quá trình thực hiện, chắc chắn bản thân em không thể tránh khỏi
những thiếu sót, em rất mong nhận đợc những ý kiến đóng góp của các thầy và
các bạn để bản đồ án này hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn !
Hà Nội, ngày 08 tháng 06 năm 2003
Sinh viên: Lê Anh Tú
Sinh viên: Lê Anh Tú_ Lớp Tự Động Hoá 2 K44 Trang 18
Đồ án môn học: Điều khiển logic
Tài liệu tham khảo
1. Điều khiển logic và ứng dụng
- Tác giả: PGS - TS Nguyễn Trọng Thuần
- Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 2000.
2. Điều khiển tự động truyền động điện
- Tác giả: Trịnh Đình Đề, Võ Trí An
- Nhà xuất bản Đại học và Trung học chuyên nghiệp, Hà Nội 1986.
3. Sử dụng và sửa chữa khí cụ điện hạ áp
- Tác giả: Nguyễn Xuân Phú, Tô Đằng
- Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 1998.
4. Các CD-ROM catalogue tra cứu thiết bị khí nén và điện của các hãng
OMRON, FESTO, MITSUBISHI.
5. Bản dịch: Cẩm nang Kỹ thuật điện Tự động hoá và Tin học Công nghiệp
- Ngời dịch: PGS - TS Lê Văn Doanh
- Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 1999.
6. Logical design of switching circuits