Đồ án môn học ĐKLG
Đề tài thiết kê môn học điều khiển logic
Nhiệm vụ : thiết kế hệ thống điều khiển công nghệ cho ở hình vẽ sau:

Trong đó :
m : tín hiệu khở động
P : chuyển động sang phải
T : chuyển động sang trái
L : chuyển động lên
X : chuyển động đi xuống
Phơng pháp thiết kế GRAPCET
Phơng pháp mạch lực điều khiển :điện khí nén
Cán bộ hớng dẫn :
Lu đức dũng
Mục lục
Trang
Mở đầu 3
Nguyễn Quyết Tiến Lớp TĐH3-K44
1
P
X L X XL L
P P
T
m
Đồ án môn học ĐKLG
Chơng1 : Giới thiệu về hệ thống cần trục rải liệu 4
I . Gới thiệu về công nghệ và chức năng 4
II. Mô tả công nghệ 4
III. Lựa chọn công nghệ 5
CHUƠNG2 : Thiết kế hệ thống điều khiển cần trục rải liệu bằng
phơng pháp GRAPCET 6

Một trong những hoạt động rất cần thiết của một nhà máy công nghiệp nặng hiện
đại là hệ thống cần trục rải liệu. Cần trục là một thiết bị vận chuyển và nâng bốc
hàng trong nhà máy, nơi có nhiều ngời và máy móc, mặt khác, năng suất của cần
trục ảnh hởng rất lớn đến đến năng suất chung của nhà máy. Vì vậy, các thiết bị
điện và hệ thống điều khiển của cần trục phải đảm bảo việc tiện lợi, có năng suất
cao, vận hành an toàn và thao tác đơn giản. Việc tự động hoá quá trình công nghệ
rải liệu sẽ làm giảm các thao tác trong quá trình rải liệu, tiết kiệm nhân công, nâng
cao hiệu suất lao động và độ tin cậy sản xuất. Mục tiêu của việc tự động hoá sản
xuất đòi hỏi việc thiết kế hoạt động của cần trục phải đảm bảo tính tiện lợi về mặt
sử dụng và dễ điều khiển cũng nh đáp ứng đầy đủ các đặc điểm, yêu cầu công nghệ
của hệ thống.
Trong hệ thống rải liệu, các thiết bị và máy móc hoạt động theo một trình tự
logic chặt chẽ nhằm đảm bảo chất lợng sản phẩm và an toàn cho ngời vận hành 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 thống nhất chặt chẽ của cần trục. Khi thiết kế hệ thống
phải tính đến các phơng thức làm việc khác nhau để đảm bảo an toàn và xử lý kịp
thời các h hỏng của hệ và phải luôn luôn có phơng án can thiệp trực tiếp của ngời
vận hành đến việc dừng máy khẩn cấp, xử lý tắc nghẽn vật liệu và các hiện tợng
nguy hiểm khác. Phơng pháp thiết kế hệ thống bằng Grapcet là công cụ rất hữu ích
để thiết kế và thực hiện đầy đủ các yêu cầu của hệ tự động hoá các quá trình rải
liệu
Sinh viên
Nguyễn Quyết Tiến
chơng i
giới thiệu về hệ thống cần trục rải liệu tự động
I. Giới thiệu về công nghệ và chức năng của cần trục
Cần trục là thiết bị dùng để nâng bốc vận chuyển hàng hoá thiết bị dùng trên
công trờng xây dựng, trong nhà máy công nghiệp luyện kim, cơ khí lắp ráp, trong
hải cảng Theo chức năng, cần trục đợc chia ra làm hai loại:
- Cần trục vận chuyển đợc dùng rộng rãi với yêu cầu chính xác không cao.

o
,b
1
,b
2
,b
3
,a
0
,a
1
trong
đó ba cảm biến b
o
,b
1
,b
2
,b
3
định vị chuyển động theo phơng ngang còn cảm
biến a
0
,a
1
định vị chuyển động theo phơng thẳng đứng.
- Mạch điều khiển: các thiết bị đóng cắt có tiếp điểm để điều khiển cung cấp
điện cho các cuộn hút của van khí

Mô tả chu trình sản xuất

Đã ở trạng thái sang phải
Đã ở trạng thái xuống
Đã ở trạng thái lên
Đã ở trạng thái
sang trái
Grafcet I của hệ thống điều khiển
2. Grafcet II
Trớc hết phải chọn thiết bị chấp hành ( tín hiệu ra), thiết bị điều khiển ( tín
hiệu vào) và dựa vào thiết bị đó, ngời ta ký hiệu cho tên các thiết bị đó để phù hợp
với công nghệ và thay thế các chữ viết mô tả công nghệ ở Grafcet I bằng những ký
hiệu.
Chọn thiết bị chấp hành là hai hệ Piston- Xilanh, thiết bị điều khiển có tiếp điểm,
các cảm biến vị trí là loại công tắc hành trình tự phục hồi.
Nguyễn Quyết Tiến Lớp TĐH3-K44
5
Đồ án môn học ĐKLG
Grafcet II của hệ thống
3. Phơng trình trạng thái và hàm điều khiển:
1
S)
4
S
0
b(g
0
S.
0
S)
0
(S


2
S)
3
S)
2
b
1
(b
0
a
0
S)
0
a((m
1
S.
1
S)
1
(S
c
f).
1
(S
d
f)
1
f(S
2


3
S
1
S)
3
b
2
b
1
(b
2
S.
2
S)
2
(S
c
f).
2
(S
d
f)
2
f(S
3
S
2
S
1

S
4
(S)
2
S
1
(a
3
S.
3
S)
3
(S
c
f).
3
(S
d
f)
3
f(S
1
S
4
S
3
S
2
S
1

S
0
(b
4
S.
4
S)
4
(S
c
f).
4
(S
d
f)
4
f(S
o
S
4
S
3
S
0
b
4
S
4. Dựa vào các hàm điều khiển của các trạng thái và sau một vài bớc hiệu
chỉnh ta có thể xây dựng sơ đồ nguyên lý điều khiển hệ thống.
Nguyễn Quyết Tiến Lớp TĐH3-K44

(6,7) và b
0
(7,8) đang đóng do đó
Rơle thời gian 1RTH có điện. Tiếp điểm thờng mở đóng chậm 1Rth(10,13) bắt đầu
tính thời gian đóng chậm . Thời gian này đợc chỉnh định bằng thời gian nạp liệu tại
vị trí a
0
,b
0
. Khi hết thời gian chỉnh định, tiếp điểm này đóng lại , cùng với tiếp điểm
a
0
(6,10) đang đóng do đó cuộn hút công tắc tơ S1 có điện, tiếp điểm S1(6,13) đóng
lại tự duy trì cho S1 làm việc. Lúc này tiếp điểm thờng đóng S1(8,90 mở ra cắt
điện Rơle thời gian 1RTH. Khi S1 có điện tiếp điểm S1 trên mạch lực đóng lại, cấp
điện cho cuộn hút B
+
của van khí, Piston 2 thực hiện hành trình B
+
đi sang phải
+ Khi đang chuyển động sang phải, Piston 2 chạm vào cảm biến vị trí b
1
cộng
với tiếp điểm S1(15,16) đang đóng do đó cung cấp điện cho cuộ hút của công tắc tơ
S2 hoạt động đồng thời tiếp điểm thờng đóng S2(13,14) mở ra ngắt điện của S1.
Tiếp điểm S1 trên mạch lực ngắt ra làm cho Piston 2 dừng lại ở vị trí b
1
. Khi S2 có
điện , tiếp điểm S2 trên mạch lực đóng lại, cấp điện cho cuộn hút của van khí A
+

(6,11) đóng lại cộng với tiếp điểm b
1
(11,12) và S3(12,13) đang đóng sẽ cấp điện
cho công tắc tơ S1. Tơng tự nh đã giải thích ở phần trên , Piston 2 thực hiện hành
trình sang phải B
+
.
+ Khi sang phải Piston2 gặp cảm biến vị trí b
2
, tiếp điểm b
2
(6,15) đóng cộng
với S1(15,16) và S3(16,17) đang đóng do đó cấp điện cho cuộn hút công tắc tơ S2,
Piston 1 thực hiện hành trình đi xuống A
+
+ Khi đi xuống , Piston 1 gắp cảm biến vị trí a
1
, tiếp điểm a
1
(6,18) đóng lại
cộng với tiếp điểm S2(18,19) và các tiếp điểm S4(19,20) và S1(20,21) đang đóng sẽ
cung cấp điện cho Rơle thời gian 2RTH. Rơle này bắt đầu tính thời gian đóng chậm
đối với tiếp điểm thờng mở đóng chậm 2Rth(6,19). Khi tiếp điểm này đóng, S3 có
điện Piston 1 thực hiện hành trình đi lên A
-
.
+ Khi đi lên Piston 1 gặp cảm biến vị trí a
0
, tiếp điểm a
0

. Hết thời gian
này tiếp điểm đó đóng lại cấp điện cho công tắc tơ S3, tiếp điểm trên mạch lực
đóng lại cấp điện cho cuộn hút A
-
, Piston 1 thực hiện hành trình đi lên A
-
.
+ Khi đi lên, Piston 1 gặp cảm biến vị trí a
0
, tiếp điểm a
0
(6,23) đóng lại cộng
với b
3
(23,24), S3(24,25) và 1Rth(25,26) đang đóng , cuộn hút của S4 có điện. Tiếp
Nguyễn Quyết Tiến Lớp TĐH3-K44
8
§å ¸n m«n häc §KLG
®iĨm S4 trªn m¹ch lùc ®ãng l¹i cÊp ®iƯn cho cn hót cđa c«ng t¾c t¬ B
-
, Piston 2
thùc hiƯn hµnh tr×nh sang tr¸i B
-
+ Khi Piston 2 chun ®éng sang tr¸i nÕu nã ch¹m vµo c¸c c¶m biÕn vÞ trÝ b
2
,
b
1
th× kh«ng lµm cho c«ng t¾c t¬ S1 cã ®iƯn ®Ĩ thùc hiƯn hµnh tr×nh ®i xng v×:
Khi ch¹m b


Ch¬ng III
Giíi thiƯu c«ng nghƯ khÝ nÐn vµ ®iƯn khÝ nÐn
A Đặt vấn đề:
Không khí chung quanh ta nhiều vô kể và nó là một nguồn năng lượng rất
lớn mà con người đã biết sử dụng chúng từ trước Công nguyên. Tuy nhiên sự
phát triển và ứng dụng khí nén lúc đó còn rất hạn chế do sự phối hợp giữa các
ngành vật lý ,cơ học v.v
Vào khoảng thế kỷ 17 các nhà bác học Blaise Pascal, Denis Papin, Otto
von Guerike đã xây dựng nền tảng cho việc ứng dụng của khí nén.
Cùng với sự phát triển của khí nén, năng lượng điện đã phát triển mạnh
mẽ trong nhiều lónh vực làm cho ứng dụng của khí nén giảm. Nhưng không vì
điều đó mà sự phát triển và ứng dụng của khí nén mất đi.
B Tầm quan trọng và ứng dụng của khí nén:
Trong thời kỳ cách mạng công nghiệp nổ ra, sự phát triển về điều khiển
bằng khí nén không ngừng diễn ra.
Các ứng dụng của khí nén để điều khiển như: phun sơn, gá kẹp chi tiết
v.v
Các ứng dụng của khí nén trong truyền động như máy vặn vít, các moto
khí nén, máy khoan, các máy va đập dùng trong đào đường, hệ thống phanh ôtô
v.v
Ưu nhược điểm của khí nén:
Ưu điểm:
Ngun Qut TiÕn – Líp T§H3-K44
9
§å ¸n m«n häc §KLG
+Không gây ô nhiễm môi trường.
+Có khả năng truyền tải năng lượng đi xa do độ nhớt động học của
khí nén nhỏ, tổn thất trên dọc đường thấp.
+Hệ thống phòng ngừa quá áp suất giới hạn được đảm bảo.

Ký hiệu :
III. Mạng đường ống dẫn khí nén:
Ngun Qut TiÕn – Líp T§H3-K44
10
§å ¸n m«n häc §KLG
Mạng đường ống dẫn khí nén là thiết bò truyền dẫn khí nén từ máy
nén khí đến bình trích chứa rồi đến các phần tử trong hệ thống điều
khiển và cơ cấu chấp hành.
Mạng đường ống dẫn khí nén có thể phân thành 2 loại:
• Mạng đường ống được lắp ráp cố đònh (mạng đường ống
trong nhà máy)
• Mạng đường ống được lắp ráp di động (mạng đường ống
trong dây chuyền hoặc trong máy móc thiết bò)
Trong bộ thí nghiệm, đường ống dẫn khí nén được trang bò cho
phép tháo lắp dễ dàng và nhanh chóng. Nối hệ thống đến các thiết bò
bằng cách đơn giản là đẩy ống vào cổng vào (in-let) hay cổng ra (out-let).
Tháo ống ra bằng cách một tay đè vào vành tỳ, tay kia kéo ống ra.
D. HƯ thèng ®iỊu khiĨn ®iƯn ®iƯn khÝ nÐn nãi chung ® ỵc m« t¶ nh h×nh sau:
S¬ ®å m¹ch ®iƯn ®iỊu khiĨn
S¬ ®å m¹ch khÝ nÐn
Ngun Qut TiÕn – Líp T§H3-K44
11
U
VÀO
= 230 V / 50 Hz
I
VÀO
= 10 A
U
RA

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 28,15l
b. Nguồn khí nén:
Theo yêu cầu đặt ra của bài toán thì hệ thống mạch lực sẽ đợc thực hiện hoàn
toàn bằng các thiết bị khí nén. Để đảm bảo nguồn khí đủ lớn ta dùng máy nén khí
RT-388 với công suất 10kW, áp suất tối đa là 500 cân.
c. Chọn van điều khiển:
Nguyễn Quyết Tiến Lớp TĐH3-K44
12
Đồ án môn học ĐKLG
Chọn van điều khiển

ii. Tính chọn thiết bị điều khiển
1. Côngtắctơ S
1
, S
2
, S
3
, S
4
Để thuận tiện trong sử dụng, khi lắp đặt và thay thế, ta sử dụng các côngtắctơ
điện từ xoay chiều S
1
, S
2

Loi khụng hin th s
H3JA: Loi n gin giỏ thp
- Loi bt tr ON delay n gin, t bng nỳm vn
- éốn ch th ngun, u ra. éu ra rle
Di thi gian: 0,1 giõy ti 3 gi (nhiu di nh tu
model)
H3JA-8C: 5 A, 250 VAC, ti tr (2 b tip im)
Ngun 220 VAC;
Nguyễn Quyết Tiến Lớp TĐH3-K44
13
Đồ án môn học ĐKLG
3. Chọn Rơle điện áp
4. Cầu dao CD
Chọn cầu dao một pha loại 3 cực có thiết bị dập hồ quang với điện áp 500V và
dòng 150A. Kích thớc 100 x 140 mm
5. Nút ấn m, MA, MB
Chọn các nút ấn loại tự phục hồi SB220V của hãng Telemecanique
6. Chọn các cảm biến vị trí a
o
, a
1
,b
0,
b
1
,b
2
,b
3
Chọn các cảm biến loại tự phục hồi WL của hãng OMRON

4. Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 1998.
5. Các CD-ROM catalogue tra cứu thiết bị khí nén và điện của các hãng
OMRON, FESTO, MITSUBISHI.
6. 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.
7. Lewin, D. - Logical design of switching circuits
Nhà xuất bản MacMillan, 1986.
1