Tải bản đầy đủ

ĐỒ án trang bị điện THI CÔNG mô HÌNH tủ điều KHIỂN CNC 2

TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬTLÝ TỰ TRỌNG
Khoa Điện_Điện Tử


ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN
THI CÔNG MÔ HÌNH TỦ ĐIỀU KHIỂN CNC
GVHD:
Thầy :

Nguyễn Minh Đức A

Cô : Nguyễn Thùy Linh
Lớp 12CĐ-Đ2
Nguyễn Ngọc Tài
Nguyễn Hồng Phát
Kim Thanh Tùng
Nguyễn Thanh Quyền
Phạm Nhàn

Tp. HCM, Ngày 14 Tháng 12 Năm 2014



MỤC LỤC

2


LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, các hệ thống điện ngày càng trở nên phổ biến: từ những ứng dụng
đơn giản như điều khiển một chốt đèn giao thông định thời gian, đếm sản phẩm
trong một dây truyền sản xuất, điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều, thiết kế
một biển quảng cáo dùng led ma trận, … đến các ứng dụng phức tạp như hệ thống
điều khiển robot, bộ kiểm sát trong nhà máy hoặc hệ thống kiểm sát các máy năng
lượng hạt nhân. Các hệ thống tự động trước đây sử dụng nhiều công nghệ khác
nhau như các hệ thống tự động hoạt động bằng nguyên lý khí nén, thuỷ lực,role cơ
điện, mạch điện tử số, … các thiết bị, hệ thống này có chức năng xử lý và mức độ
tự động thấp so với các hệ thống tự động hiện đại được xây dựng trên nền tảng của
các hệ thống điện.
Với mong muốn giới thiệu những ứng dụng cơ bản của hệ thống điện trong
đời sống hiện đại và để mọi người biết đến một vài ứng dụng cụ thể của các hệ
thống điện,nhóm chúng em đã tìm hiểu và chọn “thi công mô hình tủ điều khiển
CNC”
Trong phần “Đồ Án Môn Học này” , vấn đề được chú trọng của nhóm là các
phương pháp hướng tới mô hình điều khiển tủ điện máy CNC.
Với kiến thức còn nhiều mặt hạn chế và thời gian không nhiều nên đồ án của nhóm
em không thể tránh khỏi sai sót về mặt hình thức và nội dung kiến thức trong quá
trình làm.Vậy nên nhóm em rất mong nhận được hướng dẫn và góp ý của thầy, cô
và các bạn để mô hình đồ án được hoàn thiện hơn.
Nhóm chúng em cũng xin gửi lời cảm ơn đến thầy, cô hướng dẫn và các bạn
đã dành thời gian giúp đỡ nhóm hoàn thành mô hình này.

Nhóm em xin chân thành cảm ơn !.

3


I.

Phần giới thiệu

Thực trạng vấn đề nghiên cứu

Như chúng ta đã biết thìtrong các nhà máy sản xuất, điều khiển tự động đóng một
vai trò quan trọng. Các cơ cấu tự động CNC điều khiển bởi động cơ bước và được
vận hành thông qua máy tính có rất nhiều lợi ích như: tự động hóa sản xuất, độ linh
hoạt cao, độ chính xác và lặp lại cao của sản phẩm.Từ đó đã góp phần mang lại
hiệu quả cao cho quá trình sản xuất cả về mặt số lượng lẫn chất lượng.


Lý do chọn đề tài
Như nhóm đã giới thiệu thì máy CNC có rất nhiều lợi ích. Vậy nên theo
nhóm chúng em thì sinh viên từ khi còn trong ghế nhà trường cần phải tiếp xúc
cũng như thực hành nhiều với các máy CNC. Nhưng theo tìm hiểu của nhóm thì số
lượng tủ để sinh viên thực hành với loại máy này còn khá ít và hạn chế. Vậy nên
nhóm chúng em chọn đề tài thi công lắp đặt tủ điện CNC điều khiển mô hình máy
phay.
• Mục tiêu nghiên cứu:
 Tạo ra tủ CNC điều khiển mô hình máy tiện để tăng thêm thiết bị
cho sinh viên thực hành.
 -Qua thi công thì nhóm có thể học hỏi thêm kinh nghiệm từ thầy cô
và bạn bè để nâng cao thêm tay nghề.




Đối tượng nghiên cứu và khách thể
 Đối tượng nghiên cứu
• Lắp đặt và đấu dây các thiết bị điện vào tủ kết hợp với các mạch
điện tử thông qua máy tính để điều khiển mô hình máy phay CNC.
• Mô hình máy tiện gồm có: các trục X, Y, Z và động cơ trục chính
(A).
 Khách thể nghiên cứu
• Nhóm thi công lắp đạt mô hình CNC chúng em và các bạn sinh
viên khoa Điện-Điện Tử.

4


Nhiệm vụ nghiên cứu
-Lắp đặt các thiết bị điện và đấu dây các thiết bị trong tủ.
-Lắp thêm các mạch điện tử kết hợp cùng với các thiết bị điện để điều khiển mô
hình máy tiện CNC.
-Kết hợp với máy tính để điều khiển các trục X, Y, Z và động cơ trục chính của mô
hình máy tiện CNC.


Danh mục tài liệu tham khảo
-Tài liệu về bộ điều khiển máy CNC.
- Wed: http://timtailieu.vn/tai-lieu/dai-cuong-ve-cnc-36219/
- Wed:http://tailieu.vn/tag/may-cnc.html




Phương pháp nghiên cứu

-Dựa trên các tài liệu và các giáo trình kỹ thuật mạch điện tử, điện công nghiệp, các
tài liệu hướng dẫn sử dụng mô hình kèm theo, cùng một số thông tin thu thập được
trên internet.
-Dựa vào sự hướng dẫn của thầy cô, tham khảo ý kiến của ban bè.

5


Kế hoạch thực hiện
Nội dung thực hiện
Thời gian thực hiện
Kết quả đạt được
1/ Tìm hiểu về tủ điều Từ ngày 13/10/2014 Hiểu được cỏ bản về hệ thống
khiển CNC, chuẩn bị các đến 20/10/2014
CNC thông qua các tư liệu và
tài liệu cần thiết để thi
giáo viên hướng dẫn.
công.


2/ Chuẩn bị các linh kiện Từ ngày 21/10/2014
cần thiết để thi công lắp đến 23/10/2014
đặt tủ điều khiển CNC
(có thể bổ sung thêm
trong quá trình thi công)

Các thiết bị dùng để thi công :
CB, cầu chì, rơle trung gian,
contactor, nguôn DC, máy biến
áp, quạt, cầu diode, dây điện

3/ Chuẩn bị tủ,thi công Từ ngày 24/10/2014 Hoàn thành các bộ phận cơ bản
các bộ phận cần thiết để đến 30/10/2014
bên trong và bên ngoài tủ để lắp
lắp các thiết bị vào tủ
đặt các thiết bị.
4/ Thi công lắp đặt các Từ ngày 2/11/2014
thiết bị điện vào tủ và đi đến ngày 25/11/2014
dây theo sơ đồ nguyên
lý.

Các thiết bị được thi công lắp
đạt vào tủ và hoàn thành việc
đấu dây các thiết bị theo sơ đồ
nguyên lý.

5/ Kiểm tra các thiết bị Từ ngày 27/11/2014 Cấp nguồn kiểm tra áp, chỉnh
trong tủ và cách đấu dây đến ngày 30/11/2014 sửa lại một số thiết bị và cách
đấu dây. Hoàn thành việc đấu
dây các thiết bị trong tủ.
6/ Lắp đặt thêm các
mạch điện tử để điều
khiển trục X, Y, Z và
trục chính của mô hình
máy tiện CNC.
7/ Điều khiển máy tính
cho mô hình máy tiện
CNC hoạt động.

Từ ngày 4/12/2014 Kiểm tra các mạch điện tử
đến ngày 12/12/2014 (được GVHD cấp mạch): mạch
giao tiếp với máy tính, mạch
ĐC bước. Hoàn thành việc lắp
đặt các mạch điện tử vào tủ.
Từ ngày 12/12/2014 Mô hình máy phay hoạt động
đến ngày 13/12/2014 với các trục X, Y, Z và động cơ
trục chính. Tất cả các trục đều
chạy được thuận và ngược.
8/ Tổng hợp kết quả. Viết Ngày 13/12/2014 đến
báo cáo và bảo vệ đồ án. ngày 29/12/2014
II.

Sơ đồ và nguyên lý làm việc
6


1.

W

11

+

S

24V

25A

-

50Hz
~220V

QS2

L
N

QF1
25A

1
2

QS1
25A

3
4

CC5

PE

3A

13
KA0

KM0

KA1

d

ẹ1

f

ẹ2

QS4
5A

U21A

CC2
U21

KA7

KM0

KM0
8

KA0
10

ẹC

6

8

U2

M2

L

START

11

M1

STOP
9

M2

KA0

Sễ ẹO CAP NGUON DC CHO DRIVER DC VAỉ ẹONG Cễ BễM NệễC

7

A2

DC24V
12

v

Driver DC

~220V

KA0
10

QS6
1A

R3

R2

14

4

W



ĐỒ
CẤP
NGUỒ
N DC
CHO
PISTO
N VÀ
ĐÈN
CHIẾ
USÁN
G

8



ĐỒ
ĐIỀ
U
KHI
ỂN

M
CẶP

QU
ẠT

9


10



ĐỒ
ĐẤU
DÂY
RELA
Y
TRU
NG
GIAN

11


1.

Nguyên lý hoạt động
• Nhiệm vụ linh kiện thiết bị trong mạch
 Động cơ M1: Là động cơ trục chính.
 Động cơ M2:Là động cơ bơm nước, dùng để giải nhiệt trong
quá trình gia công.
 Động cơ M3: Là động cơ dùng để quay mâm cặp.
 Động cơ M4: Là quạt làm mát cho tủ điện.
 Ba động cơ bước: Dùng để di chuyển bàn dao.
 CB QF1,QS1: Dùng để đóng cắt và bảo vệ ngắn mạch cho toàn
mạch.
 CB QS2: Dùng để đóng, cắt cấp điện 1 chiều cho driver dc và
bảo vệ khi có sự cố ngắn mạch.
 CB QS3: Dùng để đóng cắt và bảo vệ khi có sự cố ngắn mạch.
 CB QS4: Dùng để đóng cắt cấp điện 1 chiều cho cuộn dây KA0
và driver DC, đồng thời bảo vệ khi co sự cố ngắn mạch xảy ra.
 CB QS5: Dùng để đóng cắt cấp điện cho đèn chiếu sáng và bảo
vệ khi có sự cố ngắn mạch xảy ra.
 CB QS6: Dùng để đóng cắt cấp điện cho động cơ bơm nước
hoạt động, đồng thời bảo vệ khi có sự cố ngắn mạch xảy ra.
 CB QS7: Dùng để đóng cắt cấp điện cho động cơ làm mát,
đồng thời bảo vệ khi có sự cố ngắn mạch xảy ra.
 CB QS8: Dùng để đóng cắt cấp nguồn cho piston hoạt động,
đồng thời bảo vệ khi có sự cố ngắn mạch xảy ra.
 Cầu chì CC1(25A): Bảo vệ ngắn mạch cho toàn mạch.
 Cầu chì CC2: Bảo vệ ngắn mạch cho động cơ bơm nước.
 Cầu chì CC4: Bảo vệ ngắn mạch cho máy biến áp.
 Cầu chì CC5: Bảo vệ ngắn mạch nguồn 24v.
 Cầu chì CC6: Bảo vệ ngắn mạch, mạch điều khiển mâm cặp.
 Cầu chì CC7: Bảo vệ ngắn mạch cho quạt làm mát.
 Vôn kế: Dùng để đo điện áp khi CB QF1 ON.
 Đèn Đ1: Báo hiệu khi KA0 đóng.
 Đèn Đ2: Báo hiệu khi KA1 đóng.
 Contactor KM0: Dùng để đóng , cắt cấp điện dc cho driver DC.
 Contactor KM1: Dùng để đóng cắt cấp điện cho mâm cặp (M3).
 Contactor KM2: Dùng để điều khiển động cơ (M3) quay thuận.
 Contactor KM3: Dùng để điều khiển động cơ (M3) quay
nghịch.
 MBA 250VA: Dùng để thay đổi điện áp từ giá trị 220v sang
12V, 24V.
 Piston YV1,YV2: dùng để đóng mở cửa máy CNC
12






Cầu chỉnh lưu: Dùng để chỉnh lưu cấp điện 1 chiều cho piston
Diode: Dùng để chỉnh lưu cho đèn chiếu sáng cục bộ.
Nguồn 24VDC: Dùng để cấp nguồn DC 24V cho các relay
trung gian và mạch driver DC.

Sơ đồ cấp nguồn DC cho Driver DC và động cơ bơm nước:

Đóng CB QF1 ở vị trí ON,vôn kế hoạt động, đóng CB QS1 ở vị trí
ON, dòng điện chạy qua tiếp điểm thường hở KA0 (3,R2) vào đèn Đ1, Đèn
Đ1 sáng.

Đóng CB QS2(11,13) và đóng CB QS4(L,6)về vị trí ON, nhấn nút
thường hởSTART (6,8) cấp nguồn cho cuộn dây rơle trung gian KA0
(W,9),dòng điện chạy qua tiếp điểm thường đóng của nút dừng STOP(9,8)
thì tiếp điểm thường hở của rơle trung gian KA0 (3,R2) đóng lại làm cho đèn
Đ1 sáng, đồng thời tiếp điểm thường hở KA0(3,12 ) đóng lại cấp điện cho
cuộn dây KM0(12,4), KM0(12,4 ) có điện, tiếp điểm thường hở
KM0(18,19 ) đóng lại, đồng thời tiếp điểm thường hở KM0(13,14) đóng lại
kết hợp với QS2 đã đóng trước đó cấp điện 1 chiều DC24V cho Driver DC .
Điều khiển máy tính thông qua mạch giao tiếp và Driver DC điều khiển động
cơ trục chính DC hoạt động quay thuận, quay ngược.

Động cơ bơm nước: đóng CB QS6(3,U21A) ở vị trí ON, điều khiển
máy tính cấp nguồn cho cuộn dây rơle trung gian KA7 (W,41) tiếp điểm
thường hở của KA7 (U21A,U2) đóng lại vào động cơ bơm nước M2 hoạt
động, ngắt kết nối KA7 (W,41), động cơ M2 ngừng hoạt động.
• Sơ đồ cấp nguồn DC cho piston và đèn chiếu sáng:

Với QS1 đã đóng trước đó máy biến áp 220V biến đổi điện áp từ giá
trị 220V thành 12V,24V .Đóng CB QS5 (32,33) ở vị trí ON, điều khiển máy
tính cấp nguồn cho cuộn dây rơle trung gian KA14(W,08), tiếp điểm thường
hở KA14 (33,33A) đóng lại dòng điện chạy qua điôt (33A,33B) tới đèn chiếu
sáng cục bộ (33B,34),đèn sáng.

Cấp nguồn 24V, dòng điện chạy qua cầu điôt. Đóng CB QS8(41,42 ) ở
vị trí ON, điều khiển máy tính cấp nguồn cuộn dây rơle trung gian
KA8(W,02), tiếp điểm thường hở KA8 (42,43) đóng lại tác động piston YV1
mở cửa cho máy tiện (CNC), khi cấp nguồn cho cuộn dây rơle trung gian
KA9(W,03) tiếp điểm hở KA9(42,44) đóng lại tác động piston YV2, lúc này
máy tiện CNC đóng cửa hoạt động.
• Sơ đồ điều khiển mâm cặp và quạt:

Nhấn nút thường hở ON(7,10) cuộn dây QM1 có điện, dòng điện đi từ
3=>CC6=>OF(5,7)=>ON(7,10)=> cuộn dây QM1=>4 tiếp điểm hở của


13


contactor QM1(7,10) đóng lại duy trì dòng điện qua cuộn dây QM1, 3 tiếp
điểm thường hở chính QM1(U32A, U32), (U32, U31),(4,VW ) đóng lại.

-Điều khiển máy tính cấp nguồn cho rơle trung gian KA4(W,38) tiếp
điểm thường hở của KA4 (3,31) đóng lại dòng điện chạy qua tiếp điểm
thường đóng KM3(31,11) đồng thời cấp điện cho cuộn dây KM2 (11,4 ),
cuộn dây KM2 (11,4 ) có điện, tiếp điểm thường đóng KM2(30,10 ) mở ra
khóa chéo không cho dòng điện chạy qua KM3(10,4 ) lúc này đồng thời 2
tiếp điểm chính KM2(VW,V3 ), (U31,U3 ) đóng lại động cơ trục chính quay
thuận, ngắt kết nối điều khiển cấp nguồn KA4(W,38 ), cuộn dây KM2(10,4 )
mất điện, tiếp điểm thường đóng KM2(30,10 ) đóng lại đồng thời 2 tiếp điểm
chính KM2(VW,V3 ), (U31,U3 ) hở ra động cơ ngừng. Cấp nguồn cho rơle
trung gian KA5 (W,39) tiếp điểm thường hở của KA5 (3,30) đóng lại dòng
điện chạy qua tiếp điểm đóng của KM2 (30,10), cuộn dây KM3(10,4 ) có
điện, tiếp điểm thường đóng KM3(31,11 ) mở ra khóa chéo không cho dòng
điện chạy qua KM2(11,4 ) đồng thời 2 tiếp điểm chính KM3(VW,W3 ),
(U31,U3 ) động cơ trục chính quay ngược. Ngắt kết nối điều khiển cấp
nguồn KA5(W,39 ) ,cuộn dây KM3(10,4 ) mất điện, tiếp điểm thường đóng
KM3(31,11 ) đóng lại đồng thời 2 tiếp điểm chính KM3(VW,W3 ),
(U31,U3 ) hở ra động cơ ngừng.

Đóng CB QS7(3,U4A) ở vị trí 7 quạt gió chạy.

14


II.

Sơ lược về CNC, động cơ bước và các IC mạch điều khiển
1. Giới thiệu chung về máy CNC

CNC (computer numerical control) là một hệ thống điều khiển NC có thể lập
trình và ghi nhớ nhờ vào một máy tính.
Các máy CNC có thể phân chia theo loại và theo hệ thống điều khiển:







2.

Theo loại máy: được chia theo tên của các máy công cụ truyền
thống như máy khoan CNC, máy mài CNC, máy tiện CNC, . . .
Theo hệ thống điều khiển: gồm 3 loại:
 Các máy điều khiển tới điểm
 Các máy điều khiển đường hay đoạn thẳng
 Các máy điều khiển theo biên dạng

Ưu điểm cơ bản của máy CNC
 Độ chính xác làm việc cao
 Không phụ thuộc vào tay nghề thợ
 Tốc độ cắt cao
 Có thể gia công hàng loạt
Nhược điểm cơ bản của máy CNC
 Giá thàng chế tạo máy cao
 Giá thành bảo dưỡng, sửa chữa máy cũng cao
 Vận hành và thay đổi người đứng máy khó khăn hơn

Động cơ bước

Vai trò của động cơ bước: là cơ cấu chấp hành chính xác với những lệnh đưa ra
dưới dạng số. Ta có thể điều khiển nó quay một goc bất kỳ, chính xác, dừng lại
ở một vị trí nào đó mà ta muốn




Cấu tạo: Gồm có hai phần chính: phần quay (Rotor) và được bao
xung quanh là phần tĩnh (Stator).
 Stator: gồm 2 bộ phận chính là lõi thép( mạch từ) và dây quấn
 Rotor: là châm vĩnh cửu có cấu tạo thường không có răng cực từ,
được từ hoá vĩnh cửu vuông góc với trục (ngang trục) và được
lồng vào phía trong của Stator.
Hoạt động:
15







Động cơ bước quay theo từng bước nên có độ chính xác rất cao
về mặt điều khiển học.
Tổng số góc quay của roto tương ứng với tần số chuyển mạch,
cũng như chiều quay và tốc độ quay của roto phụ thuộc vào thứ
tự chuyển đổi và tần số chuyển đổi.
Nếu xét trên phương diện dòng điện, khi một xung điện áp đặt
vào cuộn dây Stator (phần ứng) của động cơ bước, thì Rotor
(phần cảm) của động cơ sẽ quay đi một góc nhất định, góc ấy là
một bước quay của động cơ. Ở đây ta có thể định nghĩa về góc
bước (Step Angle) là độ quay nhỏ nhất của một bước do nhà sản
xuất quy định.



Ứng dụng:
 Động cơ bước được ứng dụng nhiều trong các ngành tự động
hóa, chúng

được ứng dụng trong các thiết bị cần điều khiển chính xác. Ví dụ: Điều khiển
robot, điều khiển các trục của máy CNC,….

16


3.

Ic 4516

17


Gồm có các chân :
1 pL: preset(khích hoạt)
2 Q3 :outbut QD (ngõ ra)
3:
6 Q0 : outbut QA (ngõ ra)
11: outbut QB
12: inbut B
13: Inbut C
14: Outbut QC
15: CK (chân xung nhịp)
5: CARRY IN:chỉ số nhớ vào
7: chỉ số nhớ ra
8: chân đất
9: preset
10: up/dows( tính hiệu mở ra thay đổi lên hoặc xuống)
16: nguồn(có thể từ 3v đến 15v)2 Q3 :outbut QD (ngõ ra)

18


Ic 4516
Châ
n6
0
1
1
0

Chân 11

Bảng trạng Kich chân 10 =0
thái
Chân 14
Chân2

0
1
0
1

0
0
1
0

0
0
0
1l

Ic 4516

Kich chân 10 =
0

Chân 6

Bảng
trạng
thái
Chân 11 Chân 14

0

0

0

0

1

1

1

1

0

1

1

1

0

0

1

1

Ic 4516

Chân2

Kich chân 10 = 1

Chân 6

Bảng
trạng
thái
Chân 11 Chân 14

0

0

0

0

Chân2

19


1

0

0

0

0

1

0

0

1

1

0

0

20


21


4.



Ic 4028

là loại hệ đếm BCD, thập phân và giải mã các cổng logic gồm 4 ngõ vào
A,B,C,D tương ứng với các chân (10, 13, 12, 11)và 10 ngõ ra từ Q0 đến Q9
Tương ứng với các chân (3, 14, 2, 15, 1, 6, 7, 4, 9, 5) Và hai chân cấp nguồn



16 (nguồn dương) chân 8 ( nối đất)
Tuỳ vào yêu cầu sử dụng ta có thể cấp điện áp từ 3v đến 15v. trong mạch thì
Ic 4028 làm nhiệm vụ nhận tín hiệu từ ngõ ra của Ic 4516 để đưa vào cổng
logic so sánh và đưa ra tín hiệu kích cho MOSFET dẫn làm cho động cơ
quay theo chiều kích âm dương.

22


23


Sơ đồ mạch driver động cơ bước

24


5.

IR2184

Sơ đồ chân của IC IR2184

Sơ đồ khối cấu tạo bên trong của IC IR2184

25


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×