Đồ án Thiết kế, chế tạo hệ thống phân loại và khoan chi tiết điều khiển bằng điện, Khí nén

LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay sự tiến bộ khoa học kĩ thuật trên thế giới diễn ra nhanh chóng, với sự ra đời của hàng loạt những sản phẩm mới ứng dụng những tiến bộ ở những nước phát triển.Đặc biệt trong những năm gần đây kĩ thuật điều khiển phát triển mạnh mẽ, có nhiêug công nghệ điều khiển mới được ra đời để thay thế cho những công nghệ đã lỗi thời. Để bắt kịp với tiến bộ khoa học kĩ thuật trên thế giới cũng như đáp ứng yêu cầu CNH_HĐH đất nước thì ngành công nghiệp Việt Nam đang thay đổi nhanh chóng, công nghệ và thiết bị hiện đại đang dần dần được thay thế các công nghệ lạc hậu và thiết bị cũ. Các thiết bị công nghệ tiên tiến với hệ thống điều khiển lập trình PLC, Vi xử lý, điện khí nén, điện tử. Đang được úng dụng rộng rãi trong công nghiệp như các dây truyền xản xuất nước ngọt, chế biến thức ăn gia xúc, máy điều khiển theo chương trình CNC, các hệ thống đèn giao thông, các hệ thống báo động. Trong các trường đại học, cao đẳng và các trường trung học đã và đang đưa các thiết bị hiện đại có khả năng lập trình được vào giảng dạy. Một trong những loại thiết bị có ứng dụng mạnh mẽ và đảm bảo có độ tin cậy cao là hệ thống điều khiển tự động PLC. Với đề tài “Thiết kế, chế tạo hệ thống phân loại và khoan chi tiết điều khiển bằng điện - khí nén”. Chúng em đã vận dụng được những ưu điểm của hệ thông điều khiển này có hiệu quả cao. Sau quá trình học tập rèn luyện và nghiên cứu tại trường chúng em đã tích luỹ được vốn kiến thức để thực hiện đề tài của mình. Cùng với sụ hướng dẫn tận tình của thầy giáo, cũng như các thầy cô giáo trong khoa và các bạn sinh viện cùng khoá đến nay chúng em đã hoàn thành đề tài này với nội dung sau: Giới thiệu tổng quan về điều khiển điện khí nén và các phần tử điều khiển và phần tử chấp hành trong hệ thống điện khí nén. Phân tích, lựa chọn động cơ truyền động cho máy khoan. Phân tích, lựa chon phương án điều chỉnh động cơ truyền động máy khoan. Thiết kế mạch lực và mạch điều khiển cho hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ máy khoan. Thiết kế sơ đồ nguyên lý cho hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ máy khoan. Thiết kế mạch điều khiển điện khí nén cho hệ thống. Thiết kế và thuyết minh sơ đồ nguyên lý của toàn hệ thống. Do thời gian nghiên cứu có hạn nên không thể tránh khỏi nhưng sai sót, chúng em rất mong nhận đựoc sự góp ý, chỉ dẫn thêm của các thầy cô cũng như ý kiến đóng góp của các bạn sinh viên để đề tài của chúng em hoàn thiện hơn, đáp ứng đầy đủ những mục tiêu đã đặt ra. Chúng em xin chân thành cảm ơn! LỜI CẢM ƠN Chúng em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ, chỉ bảo tận tình của thầy giáo hướng dẫn: Đỗ Tuấn Khanh và các thầy cô giáo trong khoa Điện - Điện tử, cùng tất cả các thành viên trong lớp ĐK33S đã nhiệt tình đống hóp ý kiến, chỉ bảo cho chúng em về kinh nghiệm thực tế và các tài liệu khoa học liên quan, để chúng em có điều kiện hoàn thành đề tài nghiên cứu này. Một lần nữa chúng em rất mong sự thông cảm cho những thiếu sót trong nội dung đề tài và mong sự chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo để chúng em có được kiến thức và hiểu biết vững vàng hơn trong học tập và công tác sau này. NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... MỤC LỤC NỘI DUNG  TRANG   LỜI NÓI ĐẦU  1   LỜI CẢM ƠN  3   DẪN NHẬP  12   PHẦN 1: Giới thiệu tổng quan về điều khiển điện khí nén, các phần tử điều khiển và phần tử chấp hành trong hệ thống điện khí nén  13   1.1. Hệ thống điều khiển Điện Khí nén  13   1.2. Các phần tử điện:  14   1.2.1. Công tắc  14   1.2.2. Nút ấn  14   1.2.3. Rơle  15   1.2.4. Công tắc hành trình điện cơ  18   1.2.5. Công tắc hành trình nam châm  19   1.2.6. Cảm biến cảm ứng từ  19   1.2.7. Cảm biến điện dung  20   1.2.8. Cảm biến quang  21   1.3. Các phần tử điều khiển  23   1.3.1. Van đảo chiều  23   1.3.2. Van chắn  26   1.4. Cơ cấu chấp hành  27   1.4.1. Xylanh  27   1.4.2. Các loại động cơ khí nén  29   PHẦN 2. Phân tích, lựa chọn động cơ truyền động cho máy khoan.  34   2.1. Động cơ điện một chiều.  34   2.2. Động cơ xoay chiều 3 pha.  34   2.3. Động cơ xoay chiều một pha có vành góp.  35   PHẦN3: Phân tích, lựa chọn phương án điều chỉnh động cơ truyền động cho máy khoan  39   3.1. Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng  39   3.2. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông.  41   3.3. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở ở mạch phần ứng.  42   PHẦN 4: Thiết kế mạch lực và mạch điều khiển cho hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ máy khoan.  45   4.1. Cơ sở điều khiển tốc độ động cơ  45   4.1.1. Đặc điểm cơ bản của diode thu phát hồng ngoại  45   4.1.2. Mạch điều khiển  48   4.2 Sơ đồ mạch lực và mạch điều khiển  49   4.2.1. Sơ đồ mạch lực  49   4.2.2. Mạch điều khiển  53   PHẦN 5: Thiết kế sơ đồ nguyên lý cho hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ máy khoan  58   5.1. Mạch điều chỉnh tốc độ động cơ máy khoan  58   5.2. Nguyên lý hoạt động của mạch điều chỉnh tốc độ động cơ máy khoan  58   PHẦN 6: Thiết kế mạch điều khiển điện khí nén cho hệ thống  60   6.1. Sơ đồ hành trình bước  60   6.2. Mạch điều khiển điện khí nén  60   6.2.1. Mô tả phần tử điều khiển và phần tử chấp hành  60   6.2.2. Mạch điều khiển điện khí nén  60   6.3. Nguyên lý hoạt động của mạch điều khiển điện khí nén  61   PHẦN 7: Thiết kế và thuyết minh sơ đồ nguyên lý của toàn hệ thống  63   7.1. Mô hình của toàn bộ hệ thống  63   7.2. Yêu cầu của hệ thống:  64   7.3. Bảng Symbols (bảng quy định vào ra).  65   7.4. Chương trình điều khiển.  66   LỜI KẾT  72   TÀI LIỆU THAM KHẢO  73   DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ HÌNH  TÊN HÌNH  TRANG   1.1  Công tắc.  14   1.2  Nút ấn.  15   1.3  Kí hiệu rơle theo DIN 40713.  16   1.4  Rơle thời gian tác động muộn.  16   1.5  Cách nối các cực va tiếp điểm rơle thời gian tác động muộn.  17   1.6  Rơle thời gian nhả muộn.  17   1.7  Phương pháp lắp ráp Rơle thời gian nhả muộn.  18   1.8  Công tắc hành trình điện cơ.  18   1.9  Hai dạng kí hiệu của công tắc hành trình điện cơ.  19   1.10  Công tắc hành trình nam châm.  19   1.11  Nguyên ký hoạt động của cảm biến cảm ứng từ.  20   1.12  Cách lắp và kí hiệu cảm biến cảm ứng từ.  20   1.13  Nguyên lý hoạt động của cảm biến điện dung.  21   1.14  Kí hiệu cảm biến điện dung.  21   1.15  Cảm biến quang.  22   1.16  a.Cảm biến quang một chiều . b.Cảm biến quang phản hồi.  22   1.17  Kí hiệu cảm biến quang.  23   1.18  Van 2/2 điều khiển trực tiếp bằng nam châm điện .  24   1.19  Cấu tạo và kí hiệu van đảo chiều 3/2 điều khiển gián tiếp bằng nam châm điện và khí nén.  25   1.20  Van một chiều.  26   1.21  Van logic OR.  26   1.22  Van xả khí nhanh.  27   1.23  Lực tác dụng lên xylanh tác dụng đơn.  28   1.24  Xylanh tác dụng kép.  28   1.25  Xylanh tác dụng kép không có bộ phận giảm chấn ở cuối khoảng chạy.  29   1.26  Xylanh tác dụng hai chiều, có bộ phận giảm chấn ở cuối khoảng chạy.  29   1.27  Động cơ bánh răng.  30   1.28  Động cơ trục vít.  30   1.29  Cấu tạo của động cơ cánh gạt.  31   1.30  Động cơ pittông hướng kính.  31   1.31  Động cơ pittông dọc trục.  32   1.32  Động cơ tua bin dọc trục.  33   1.33  Hình 1.33: Động cơ màng.  33   2.1  Đường đặc tính cơ của động cơ kích thích song song.  36   2.2  Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích thích nối tiếp.  37