Luận Văn
Đề Tài: điều khiển logic " Hệ thống điều khiển
tự động cân bằng định lượng "

Đồ án điều khiển logic: “Hệ thống điều khiển tự động cân băng định lượng”
Sinh viên: Nguyễn Huy Hiệp – Lớp TĐH2-K52 Page 1
THIẾT KẾ MÔN HỌC: ĐIỀU KHIỂN LOGIC
I. Nhiệm vụ: thiết kế hệ thống điều khiển cho công nghệ ở hình vẽ dưới đây:
II. Nội dung:
1. Thiết kế sơ đồ nguyên lí
2. Tính chọn thiết bị điều khiển
3. Thiết kế sơ đồ lắp ráp

THIẾT KẾ MÔN HỌC: ĐIỀU KHIỂN LOGIC
I. Nhiệm vụ: thiết kế hệ thống điều khiển cho công nghệ ở hình vẽ dưới đây:
II. Nội dung:
1. Thiết kế sơ đồ nguyên lí
2. Tính chọn thiết bị điều khiển
3. Thiết kế sơ đồ lắp ráp
III. Thuyết minh và bản vẽ
1. Một quyển thuyết minh
2. Hai bản vẽ A
0
cho sơ đồ nguyên lí và sơ đồ lắp ráp

GVHD : Nguyễn Trí Cường.
TT
Họ tên sinh viên
Phương pháp thiết kế
Phương án mạch lực,
điều khiển
1
Phan Hòa Dương
Ma trận Trạng thái
Điện – Điện
2
Nông Ích Đôn
Grapcet
Điện – Điện
3
Hồ Anh Tuấn
Hàm tác động
Điện – Điện

Grapcet
Điện – Điện
3
Hồ Anh Tuấn
Hàm tác động
Điện – Điện
4
Nguyễn Huy Hiệp
Grapcet
Khí nén – Điện
Đồ án điều khiển logic: “Hệ thống điều khiển tự động cân băng định lượng”
Sinh viên: Nguyễn Huy Hiệp – Lớp TĐH2-K52 Page 2
MỤC LỤC
Nội dung
Trang
MỞ ĐẦU
3
Phần I
Tìm hiểu yêu cầu công nghệ
4
Phần II
Xây dựng sơ đồ logic, sơ đồ nguyên lý
6
Phần III
Tính toán & lựa chọn thiết bị
11
Phần IV
Thiết kế sơ đồ lắp ráp và sơ đồ đấu dây
17
KẾT LUẬN

Tự động hóa là một trong những ngành mũi nhọn để thúc đẩy tiến trình công nghiệp hóa,
hiện đại hóa đất nước. Cùng sự phát triển nhanh và mạnh của công nghệ thông tin, của máy tính
điện tử, kết hợp với lý thuyết điều khiển tự động và các lĩnh vực khác đã làm nên những bước đi
mới cho lĩnh vực tự động hóa quá trình sản xuất, nâng cao sản lượng và chất lượng sản phẩm.
Hiện nay tất cả các ngành đều hướng đến sử dụng hoàn toàn bằng máy móc, tự động hóa toàn
bộ quy trình sản xuất vốn dùng nhiều nhân công. Vì vậy tự động hóa càng đóng vai trò quan
trọng. Một trong những ứng dụng quan trọng trong công nghiệp là đề tài của đồ án em đang thực
hiện: “ Thiết kế hệ thống tự động cân băng định lượng để trộn liệu”. Để thực hiện đề tài này, về
mặt lý thuyết có nhiều phương pháp như: Ma trận trạng thái, Hàm tác động,… Nhưng trong đồ
án này sử dụng tổng hợp hàm điều khiển bằng phương pháp Grapcet, bởi nó có ưu điểm đơn
giản và chính xác về mặt tuần tự các công đoạn của quá trình.
Với lý thuyết được học trên lớp, cùng sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy Nguyễn Trí Cường,
đồng thời có sự giúp đỡ của các bạn trên lớp, em đã hoàn thành đồ án đúng thời hạn. Tuy nhiên
với thời gian ngắn, và kiến thức của em còn rất hạn chế, nên đồ án còn nhiều thiếu sót. Em rất
mong nhận được sự chỉ bảo của thầy để đồ án được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn thầy !
Hà Nội, ngày 20 tháng 12 năm 2010
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Huy Hiệp
Đồ án điều khiển logic: “Hệ thống điều khiển tự động cân băng định lượng”
Sinh viên: Nguyễn Huy Hiệp – Lớp TĐH2-K52 Page 4
PHẦN I
TÌM HIỂU YÊU CẦU CÔNG NGHỆ
1. Sơ đồ công nghệ:
2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cân băng định lượng:
Cân định lượng là một loại cân được điều khiển tự động dùng trong nhiều ngành công
nghiệp ở các lĩnh vực khác nhau như : hóa chất, xây dựng, ximăng,… Cân định lượng dùng
để pha chế các loại vật liệu khác nhau với liều lượng được đặt trước, sau đó được trộn đều
để tiếp tục cho khâu kế tiếp.
Ở sơ đồ công nghệ trên ta sử dụng 3 phễu tạo thanh 3 tầng có nhiệm vụ khác nhau.

Sinh viên: Nguyễn Huy Hiệp – Lớp TĐH2-K52 Page 4
PHẦN I
TÌM HIỂU YÊU CẦU CÔNG NGHỆ
1. Sơ đồ công nghệ:
2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cân băng định lượng:
Cân định lượng là một loại cân được điều khiển tự động dùng trong nhiều ngành công
nghiệp ở các lĩnh vực khác nhau như : hóa chất, xây dựng, ximăng,… Cân định lượng dùng
để pha chế các loại vật liệu khác nhau với liều lượng được đặt trước, sau đó được trộn đều
để tiếp tục cho khâu kế tiếp.
Ở sơ đồ công nghệ trên ta sử dụng 3 phễu tạo thanh 3 tầng có nhiệm vụ khác nhau.
Tầng thứ nhất chứa vật liệu, tầng thứ hai sử dụng để cân định lượng vật liệu, tầng thứ ba có
nhiệm vụ trộn đều các vật liệu.Trên thực tế quy trình trên có thể mở rộng cho hệ thống
không chỉ với 3 phễu vật liệu mà còn nhiều hơn.
Quy trình hoạt động chính:
Ban đầu vật liệu được chứa ở các bình chứa A, B, C. Khi có tín hiệu điều khiển mở cửa
các bình chứa tầng 1 sẽ trút vật liệu xuống các phễu D, E, F.
Vật liệu được trút cho tới khi các cảm biến d1, e1, f1 có tín hiệu để đóng các bình A, B, C
lại. Sau khi các bình này đã đóng lại, đồng thời có đủ các tín hiệu d2, e2, f2, các phễu D, E, F
sẽ được mở để xả vật liệu xuống phễu G. Ở đây diễn ra quá trình trộn vật liệu nhờ vào việc
Đồ án điều khiển logic: “Hệ thống điều khiển tự động cân băng định lượng”
Sinh viên: Nguyễn Huy Hiệp – Lớp TĐH2-K52 Page 5
điều khiển động cơ M. Sau một thời gian trộn t1, động cơ M dừng và máng G mở cửa xả
liệu đã trộn ra ngoài. Sau thời gian t2, nguyên liệu được trút hết ra ngoài, máng G đóng
lại, có tín hiệu g và quy trình trộn liệu của một mẻ trộn kết thúc và tiếp tục cho mẻ
trộn liệu tiếp theo bắt đầu lại từ đầu.
Để đơn giản trong quá trình xây dựng hàm logic điều khiển ở phần sau, và do 3 quá
trình A-D-G, B-E-G, C-F-G là độc lập nhau nên ta chỉ xét hàm điều khiển cho 1 nhánh
A-D-G, các nhánh còn lại tương tự.
Đồ án điều khiển logic: “Hệ thống điều khiển tự động cân băng định lượng”
Sinh viên: Nguyễn Huy Hiệp – Lớp TĐH2-K52 Page 6

Đồ án điều khiển logic: “Hệ thống điều khiển tự động cân băng định lượng”
Sinh viên: Nguyễn Huy Hiệp – Lớp TĐH2-K52 Page 7
– Hàm logic của từng trạng thái
i-1
i
i+1
a
i
1
1






ii
iii
SS
SaS
a
i
: tác nhân kích thích thứ i
S
i
: tín hiệu ra của trạng thái thứ i
S
i
+
: hàm điều khiển trạng thái i làm việc

SSSS ).(
– Trình tự thiết kế của phương pháp GRAFCET
Lập G I
Lập G II
Xác định hàm
điều khiển
Xác định sơ đồ
điều khiển
Chọn sơ bộ
thiết bị
Mô tả chi tiết các trạng thái làm
việc, chú thích đầy đủ các hành
vi làm việc của công nghệ
Là GI nhưng mô tả được thay
thế bằng các thiết bị vừa chọn
(mã hóa GI dùng biến logic )
Chọn loại thiết bị
và các biến logic
tương ứng
Chính yêu cầu biểu diễn hoạt động của hệ thống cân băng định lượng cần theo đúng
trình tự thời gian tác động để đưa ra một quy luật điều khiển, nên ta sử dụng phương pháp
Grapcet này.
Đồ án điều khiển logic: “Hệ thống điều khiển tự động cân băng định lượng”
Sinh viên: Nguyễn Huy Hiệp – Lớp TĐH2-K52 Page 8
2. Tổng hợp hàm điều khiển:
Phân tích quy trình hoạt động của hệ thống cân băng định lượng, em đưa ra biểu đồ
Grapcet như sau: (bản vẽ đính kèm)
Grapcet I:
Grapcet II:
Đồ án điều khiển logic: “Hệ thống điều khiển tự động cân băng định lượng”

tiếp điểm thường đóng của nó mở ra do đó mất điện S4, S5, S6, các tiếp điểm thường mở của nó
đóng lại, tương ứng với trạng thái mở cửa xả D, E, F. Khi mở xong 3 cửa xả trên, đồng loạt có 3
tín hiệu d2, e2, f2 làm cho cuộn hút S10(79-4) có điện, các tiếp điểm thường mở của nó đóng lại,
làm cho Rth1(83-4) có điện, tương ứng trạng thái 3 cửa xả D, E, F đóng lại, đồng thời động cơ M
quay. Sau một thời gian t1, tiếp điểm thường mở đóng chậm của nó Rth1(83-85) đóng lại, cấp
điện cho S11(85-4),tương ứng trạng thái M dừng đồng thời xả máng G sau thời gian trộn là t1.
tiếp theo Rth2(89-4) có điện, sau một thời gian t2 tiếp điểm thường mở đóng chậm của nó
Rth2(89-91) đóng lại, cấp điện cho S12(91-4), tiếp điểm thường đóng của nó S12(81-83) mở ra,
mất điện cho cuộn hút S11(85-4), tương ứng trạng thái đóng cửa của máng G mở ra với thời
gian xả t2. G đóng xong có tín hiệu g(7-9) bắt đầu chu trình tiếp theo.
Đồ án điều khiển logic: “Hệ thống điều khiển tự động cân băng định lượng”
Sinh viên: Nguyễn Huy Hiệp – Lớp TĐH2-K52 Page 11
PHẦN III
TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ
1. Chọn thiết bị khí nén cho sơ đồ mạch lực:
1.1 . Chọn nguồn cung cấp khí nén:
Chọn nguồn cung cấp khí nén là máy nén khí TA-12015HP của hãng
Kaisheng:
Model
Mô
tơ
(KW)
Số vòng
quay Mô tơ
(Rpm)
Công suất
làm việc
(Mpa)
Công
suất cực

nếu quá lớn có thể làm gãy hoặc bẻ cong thanh truyền pittong.
 Dải nhiệt độ của môi trường làm việc bình thường của xylanh trong
khoảng nào. Thông thường các xy lanh được chọn trong khoảng 5 -60
o
C.
Nếu quá dải nhiệt độ làm việc bình thường của xylanh cần tư vấn của
chuyên gia thiết kế.
 Cần bảo vệ xylanh khỏi bụi bẩn bằng các tấm che chắn, đồng thời xem môi
trường làm việc có xảy ra ăn mòn không để bảo vệ hợp lý.
Trong công nghệ của hệ thống cân băng định lượng, xylanh có nhiệm vụ đóng mở các bình
chưa nguyên liệu nên chọn loại xylanh phù hợp loại DNU -100-500PPV–A của hãng FESTO có
các thông số quan tâm sau:
Đồ án điều khiển logic: “Hệ thống điều khiển tự động cân băng định lượng”
Sinh viên: Nguyễn Huy Hiệp – Lớp TĐH2-K52 Page 12
Chiều dài toàn bộ Pittong
734mm
Chiều dài chu trình làm việc
500mm
Đường kính trục
25mm
Dải áp suất làm việc
0,2 ÷ 12Bar
Dải nhiệt độ xung quanh cho phép
-20 ÷ 80
o
C
Lực hiệu dụng ở áp suất 6Bar khi chạy thuận
4496N
Lực hiệu dụng ở áp suất 6Bar khi chạy ngược
4221N

24 VDC/110,220VAC, 50/60Hz
Lưu lượng khí danh định
1500 L/Min
1.5. Chọn công tắc hành trình:
Công tắc hành trình là loại D4A-N của hãng OMRON(Nhật Bản), trong hệ thống cân băng
định lượng sử dụng 4 công tắc hành trình. Các thông số cần quan tâm:
Dòng điện mở cực đại
5A
Điện áp cực đại
120VDC
Tuổi thọ
3 triệu lần đóng cắt.
1
0
A
+
A
-
S = 1S = 0
A
-
- = 1
A
+
= 0
E
P E
A
-
- = 1 A

 Chịu được điện áp 30VDC và dòng 3A( Đối với tải thuần trở)
 Tần số hoạt động: 20 lần / phút
 Tuổi thọ hoạt động trong môi trường -10
o
C÷55
o
C trong điều kiện môi trường không bị
đóng băng. Độ ẩm 35÷85%
 Bảo vệ chống sốc điện: Cấp II.
b. Chọn cầu dao và cầu chì:
- Chọn cầu chì của Liên Xô sản xuất, loại ΠP có thông số:
o Iđm cầu chì =10A
o Iđm dây chảy =3A
- Chọn cầu dao loại cách ly 2 cực loại P của Liên Xô sản xuất có thông số:
o Điện áp danh định: 230V
o Dòng điện danh định: 10A
c. Chọn rơ-le:
Đồ án điều khiển logic: “Hệ thống điều khiển tự động cân băng định lượng”
Sinh viên: Nguyễn Huy Hiệp – Lớp TĐH2-K52 Page 15
Chọn rơ-le loại MY4N DC24 của hãng MORON có các thông số quan tâm sau:
Thông số về tiếp điểm
(coi tải của tiếp điểm là tải cảm)
Dòng điện định mức
3A
Vật liệu làm tiếp điểm
Ag
Điện áp hoạt động max
125VDC
Tải định mức
1,5 A

 Hãng sản xuất : SCHNEIDER
 Loại :3 cực
 Dòng điện định mức :16 A
 Điện áp định mức :230/400 V
 Dòng đóng cắt :4,5kA
 Xuất xứ :Pháp
Điện áp làm việc cực đại
250VAC 50/60Hz
Dòng điện cực đại
210bar
Kích thước
185.4 x 109.2 mm
Số cặp tiếp điểm
2 – 12 cặp
Đồ án điều khiển logic: “Hệ thống điều khiển tự động cân băng định lượng”
Sinh viên: Nguyễn Huy Hiệp – Lớp TĐH2-K52 Page 17
PHẦN IV
THIẾT KẾ SƠ ĐỒ LẮP RÁP, SƠ ĐỒ ĐẤU DÂY
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.
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 cấu 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 hưởng 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.
- Nguyên tắc nối dây tiện lợi: Đường nối dây ngắn nhất và ít chồng chéo nhau.

Sinh viên: Nguyễn Huy Hiệp – Lớp TĐH2-K52 Page 19
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Loại
STT
Tên tài liệu
SÁCH
1
Trịnh Đình Đề, Võ Trí An, “Điều khiển tự động truyền động
điện”, tập I, NXB Đại học và Trung học chuyên nghiệp, 1983.
2
Nguyễn Trọng Thuần, “Điều khiển logic & Ứng dụng”, tập I,
NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2000.
3
Nguyễn Ngọc Phương, “ Hệ thống điều khiển bằng khí nén”
NXB Giáo Dục.
Bài giảng
TS. Dương Minh Đức, “Bài giảng điều khiển logic”
Website
Diễn đàn: http://tdh.bk
www.tudong.info