Chương 2: Thiết bị cơ bản trong hệ thống tự động

HA NOI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY HA NOI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY DE.MECHINERY TECHNOLOGY DE.MECHINERY TECHNOLOGY MECHANICAL ENGINEERING MECHANICAL ENGINEERING

ƯƠ ƯƠ

Ế Ế

B N TRONG H TH NG T Đ NG Ệ Ố B N TRONG H TH NG T Đ NG Ệ Ố

NG 2: CÁC THI T B C Ị Ơ NG 2: CÁC THI T B C Ị Ơ Ự Ộ Ự Ộ

CH CH Ả Ả

Các thi Các thi

t b c b n trong HTTĐ t b c b n trong HTTĐ

ế ị ơ ả ế ị ơ ả

Thành ph n c b n Thành ph n c b n

ầ ơ ả ầ ơ ả

1. Mô hình hóa

2. C c u ch p hành

ơ ấ

ấ

3. Thi

t b đi u khi n

ế ị ề

ể

4. C m bi n

ế

ả

2. C c u ch p hành 2. C c u ch p hành

ơ ấ ơ ấ

ấ ấ

 Là các thi

t b th c hi n d ệ ướ i tác đ ng c a ộ ủ

 Phân lo i theo ngu n năng l

ế ị ự tín hi u đi u khi n ề ệ ể

C c u ch p hành th y l c

ủ ự

ơ ấ

ấ

C c u ch p hành khí nén

ơ ấ

ấ

C c u ch p hành đi n (r -le)

ơ ấ

ệ

ấ

 Phân l o theo d i năng l

ồ ạ ượ ng s d ng ử ụ

ng th p: màn hình

ơ ấ

ấ

C c u ch p hành năng l ượ ấ t đi n tr … LCD, diot quang, nhi ệ

ệ

ở

ng ạ ả ượ

ấ

ơ ấ

ượ

ng ộ

C c u ch p hành năng l trung bình: nam châm đi n, đ ng ệ c đi n, xilanh khí nén… ơ ệ

i, vít

t b truy n đ ng: băng t ộ

ề

ả

Thi ế ị me bi….

t b chuyên d ng: robot, máy ụ

Thi ế ị hàn,…

2.1 C c u ch p hành th y l c, khí nén 2.1 C c u ch p hành th y l c, khí nén

ủ ự ủ ự

ơ ấ ơ ấ

ấ ấ

øng dông xi lanh khÝ nÐn ®Ó dÉn ®éng tay robot trong hÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng. 1-7 lµ c¸c chuyÓn ®éng ®Ó ®ãng hép

Xilanh th y l c ủ ự Xilanh th y l c ủ ự

Xi lanh thuû lùc hµnh trình kÐp mé t ®Çu trôc. 1. Xi lanh; 2. C¸n xi lanh; 3. ®ê ng dÉn dÇu; 4. Pitt«ng; 5, 7. Joăng bÞt kÝn; 6. Lß xo;

B m th y l c ủ ự B m th y l c ủ ự

ơ ơ

Van th y l c ủ ự Van th y l c ủ ự

2.1.1Các lo i b m th y l c ủ ự ạ ơ 2.1.1Các lo i b m th y l c ủ ự ạ ơ

 Bi n c năng thành năng l

B m piston

B m cánh qu t ạ

B m bánh răng

B m cánh g t ạ

ế ơ ượ ng th y l c ủ ự

ơ

ơa. B m Piston a. B m Piston

 T o áp su t cao

ấ

ạ

 C u t o đ n gi n

ấ ạ ơ

ả

 Nh ng ch làm vi c m t n a chu kỳ ệ

ộ ử

ư

ỉ

 Kh c ph c: thi

t k b m nhi u

ắ piston h

ế ng tâm ho c h

ụ ướ

ế ơ ặ ướ

ề ng tr c ụ

HÀNH TRÌNH Đ NƠ BÔM PISTON HÀNH TRÌNH Đ NƠ BÔM PISTON

BÔM PISTON NHI U PISTON BÔM PISTON NHI U PISTON

Ề Ề

HÀNH TRÌNH KÉP BÔM PISTON HÀNH TRÌNH KÉP BÔM PISTON

B m piston h B m piston h

ơ ơ

ướ ướ

ng tr c cong ụ ng tr c cong ụ

B m piston h B m piston h

ng tâm ng tâm

ơ ơ

ướ ướ

B m piston đ ng tr c ụ B m piston đ ng tr c ụ

ơ ơ

ồ ồ

 Th

ườ

ụ

ự

ạ

ng dùng cho m c đích t o áp l c làm vi c r t cao ệ ấ

 l u l

ư ượ

ng yêu c u th p. ầ

ấ

 Thi

ế ế ấ

t k r t đa d ng, l u l ậ

ề ụ ả

ể ự ộ

ổ

ế

ng thay ư ượ ạ đ i d dàng, thu n ti n cho vi c đi u ệ ổ ễ ệ đ ng công su t theo ph t i, khi n t ấ c dùng ph bi n trong các máy đ ượ thu l c hi n nay.

ỷ ự

ệ

b. B m cánh g t ạ b. B m cánh g t ạ

ơ ơ

ặ ệ

ể ắ

Roto đ t l ch tâm và có rãnh đ l p cánh g tạ

c tỳ vào b m t v b m

ạ ượ

ề ặ ỏ ơ

Cánh g t đ b i lòxo

ở

ặ ệ

ố

Roto đ t l ch tâm nên quay gi ng nh ư cam l ch tâm ệ

Sinh ra chu trình hút và nén

BÔM CAÙNH GAÏT BÔM CAÙNH GAÏT

Bôm naøy taïo ra löïc ñaåy nhôø söï trí thay ñoåi ví töông ñoái cuûa caùnh quaït.

Loaïi bôm naøy taïo aùp khoâng löïc cao.(hình)

BÔM CAÙN H GAÏT BÔM CAÙN H GAÏT

 T c đ t

i thi u khi có t i 500-600v/p ố ộ ố ể ả

 L u l

i đa khi có t i 2000-3000v/p ố ộ ố ả

 Áp su t làm vi c lên t

ng t i 600l/p ư ượ ớ

 Áp su t hút cho phép 0,16 at

i 210at ệ ấ ớ

ấ

Không t o đ ạ ượ c áp l c cao ự

 V t li u ch t o

ạ

ậ ệ ể ặ

ộ ứ ệ

ế ạ : V t li u làm cánh g t có ậ ệ th là thép gió P18, thép 20X, thép 40X ho c thép làm vòng bi nhi t luy n đ t đ c ng ạ ệ 62HRC

ế ấ ủ ộ ơ

ư ơ ự ư ố ạ

ầ ự ạ

ng xuyên và đ l n ạ : K t c u c a đ ng c cánh  Đ ng c cánh g t ơ ộ g t t nh b m cánh g t nh ng đ i ng t ạ ươ v i đ ng c yêu c u l c tỳ c a cánh g t lên ủ ơ ớ ộ stato ph i th ủ ớ ả ườ

ơ

ơc. B m bánh răng c. B m bánh răng

ề ấ ạ ơ ư ả

ấ ư ượ ệ ổ

su t th p, l u l đ c, áp l c làm vi c th p (d i 200 Bar).

 R ti n, b n, c u t o đ n gi n. Nh ng hi u ng c đ nh, không thay đ i ệ

ẻ ề ấ ượ ố ị ấ ướ ự

BÔM BAÙNH RAÊNG BÔM BAÙNH RAÊNG

ra aùp Taïo suaát vaø löu löôïng cao .

Baùnh raêng ñoäng chuû quay vaø khe giöõa hôû raêng caùc taïo ra buoàng chöùa daàu.

Bô m b a ù n h ra ê n g Bô m b a ù n h ra ê n g

d. B m cánh qu t (ly tâm) d. B m cánh qu t (ly tâm)

ơ ơ

ạ ạ

 Không t o đ

 Th

ạ ượ c áp l c cao ự

ng dùng b m n ườ ơ ướ c, ch t l ng ấ ỏ

2.1.2.Các lo i van 2.1.2.Các lo i van

ạ ạ

Trong m ch van thu l c n m gi a b m và c ơ ỷ ự ằ ữ ơ

 Van đi u khi n áp su t(presure control

ạ c u tác đ ng. ấ ộ

ề ể ấ

valves).

l ng(flow-control

 Van đi u khi n ề

ể l u ư ượ

valves).

 Van đi u khi n h ề

ng (directional control t, van ể ộ ượ

 Van servo (servo valves)

ướ valves): van m t chi u, van con tr ề ki m tra, van an toàn… ể

Tính hi u s (digital signal).

ệ

ố

Tín hi u t

ng t (analogue signal).

ệ ươ

ự

Tín hi u đi u khi n van: ề ệ ể

a. VAN ĐI U KHI N ÁP SU T a. VAN ĐI U KHI N ÁP SU T

Ấ Ấ

Ề Ề

Ể Ể

ạ ớ ề ể ấ

Nhóm van đi u khi n áp su t chia ra 4 lo i v i ch c năng khác nhau: ứ

a1.Van an toàn hay van tràn (Rilief valves):

ứ ấ ủ

i. Ch c năng i h n áp su t l n nh t c a ấ ớ ớ ạ m ch,ạ b o v m ch tránh b quá t ả : gi ả ệ ạ ị

a2.Van cân b ngằ (counterbalance valves):

ạ ộ ố ớ

ể ị ng c a tr ng l Ch c năng ứ m t t ộ ả m ch ngh ạ : t o ra m t đ i áp đ cân b ng v i i tr ng không cho nó d ch chuy n khi ọ ỉ (do nh h ả ằ ể ng). ượ ưở ủ ọ

a3.Van tu n tầ ự (presure sequence valves):

: cho phép s làm vi c theo th t ệ

ủ ộ

Ch c năng tr ng ứ ự c sau c a các c c u tác đ ng khi đ t ạ ng áp su t cài đ t. ấ ự ơ ấ ặ ứ ướ ưỡ

a4.Van gi m áp(presure-reduccing valves): ả

ấ

ể ấ ệ

: gi m áp su t đ c p cho các Ch c năng ứ m ch có yêu c u áp su t làm vi c khác nhau ấ ạ v i cùng 1 ngu n chung. ớ ả ầ ồ

Van an toàn a1.a1.Van an toàn

 Ch c năng:

ặ ấ

( ng x ) ả

ố

ể ) (đi u khi n

ề

m ch và b o v quá t ả ệ cài đ t áp su t l n nh t cho ấ ớ i cho m ch. ạ ả ứ ạ

Các ng d ng: Các ng d ng:

ụ ụ

ứ ứ

 M ch có 2 van an toàn b o v xy lanh thu ỷ

ệ ả

ạ l cự

a2. Van cân b ngằ a2. Van cân b ngằ

ứ ộ ố

ể ị

ưở ủ

Ch c năng là t o ra m t đ i áp đ cân b ng ạ ằ ể i tr ng không cho nó d ch chuy n v i m t t ọ ộ ả ớ khi m ch ngh ỉ (do nh h ng c a tr ng ạ ọ ả ng). l ượ

ng.

 Van cân b ng thông th ằ

ườ

 Van cân b ng có đi u khi n(over-center

ề ể ằ

valve).

a3.Van tu n tầ ự a3.Van tu n tầ ự

ủ ộ

Ch c năng cho phép s làm vi c tr ng ứ ự ệ theo th t c sau c a các c c u tác đ ng khi đ t ạ ng áp su t cài đ t. ấ ự ơ ấ ặ ứ ướ ưỡ

a4. Van gi m áp a4. Van gi m áp

ả ả

ấ

ể ấ ệ

Ch c năng gi m áp su t đ c p cho các ứ m ch có yêu c u áp su t làm vi c khác nhau ấ ạ v i cùng 1 ngu n chung. ớ ả ầ ồ

ng(flow-control ng(flow-control

ể ư ượ ể ư ượ

ề ề

Van đi u khi n l u l b.b.Van đi u khi n l u l valves) valves)

 Ch c năng: đi u ch nh l u l

ng vào ra c a ư ượ ỉ ủ

 L u l

ề m ch th y l c. ứ ạ ủ ự

ư ượ ng ch y qua van theo qui lu t ậ ả

q

k x= . .

DIRECTIONAL CONTROL

ng ng

ể ướ ((DIRECTIONAL CONTROL ể ướ

cc. Van đi u khi n h . Van đi u khi n h ề ề

VALVES) VALVES)

 Ch c năng: đi u khi n h

ng chuy n

ứ

ể

ướ

ể

đ ng c a ch t l ng

ủ

ộ

ề ấ ỏ

Van m t chi u (check valves) ể ộ

Van phân ph i ki u n p đ y (popeet valves) ắ ố ể ậ

t (sliding spool- ể ượ

Van phân ph i ki u con tr ố type)

C1. Van m t chi u (check valves) ề C1. Van m t chi u (check valves) ề

ộ ộ

ng: ch cho dòng ộ ườ ỉ

 Van m t chi u thông th d u đi theo m t chi u:

ề ộ ề ầ

 Van m t chi u có đi u khi n ề

ộ ề ể

ệ ạ ứ ộ ề

Công ngh và m ch ng d ng van m t chi u ụ làm ch c năng van cân b ng ứ ằ

 Van m t chi u có đ

ộ ề ườ ng d u rò ầ

c2.Van phân ph i ki u n p đ y ậ c2.Van phân ph i ki u n p đ y ậ

ố ể ố ể

ắ ắ

 Van phân ph i ki u đ y ẩ

ố ể

Đ kín khít cao

ộ

Tu i th cao

ọ

ổ

Tác đ ng nhanh

ộ

Ưu đi m:ể

Ch t o ph c t p

ứ ạ

ế ạ

H n ch l u l

ng qua van

ế ư ượ

ạ

Khó đ t nhi u v trí th

ng 2 v trí

ề

ạ

ị

ườ

ị

Nh ượ c đi m: ể

c2.Van phân ph i ki u con tr c2.Van phân ph i ki u con tr

ố ể ố ể

t ượ t ượ

 Van phân ph i ki u con tr

t ể ượ (Sliding spool-

ố type directional control valves)

 Ưu đi mể

Ch t o d ế ạ

ễ

L u l

ng qua van l n

ư ượ

ớ

Có th đ t nhi u v trí

ể ạ

ề

ị

 Nh

Đ kín khít không cao do có tr

ộ

ượ

Làm vi c d mòn do đó tu i th không cao

ệ

ễ

ổ

ọ

ượ c đi m ể

ư ớ ượ c dùng r t ph ổ ấ

Do có u đi m l n nên đ ể bi nế

Hình dáng chung van 4 c a đi u khi n đi n ử ệ ể ề

 S c a: 2,3,4,5 c a ký hi u b ng ch cái P, A,

Các tiêu chu n đ xác đ nh m t van phân ph i ố ị Các tiêu chu n đ xác đ nh m t van phân ph i ố ị ộ ộ ể ể ẩ ẩ

ố ử ử ữ ệ ằ

 S v trí: có 2 ho c 3 v trí m i v trí ký hi u

B, T hay s 1, 2, 3, 4, 5 ố

ỗ ị ệ ặ ị

 Tr ng thái n đ nh

b ng m t ô vuông 2/2, 3/2, 4/2, 4/3, 5/2, 5/3 ộ ố ị ằ

ổ ị ạ

 Ki u đi u khi n ề

 V trí gi a c a van 3 v trí

ể ể

ữ ử ị ị

Tác đ ng đi n ộ Tác đ ng đi n ộ

ệ ệ

Hình 2.49 Caáu taïo van 3/2 vaø kí hieäu

b)

a)

c)

Hình 2.50 Caáu taïo van 5/2 vaø kí hieäu

Van 5/2 ñieàu khieån baèng ñieän

2.2 C C u ñoäng cô ñieän

ơ ấ

ñ o ä n g ,

t ö ï

 Tro n g c a ù c h e ä t h o á n g ñ ie à u ñ ie à u kh ie å n kh ie å n ñ o ä n g c ô n h a è m ñ a ït c a ù c y e â u c a à u s a u :

 - Ña ït ñ o ä c h ín h x a ù c v e à s o á v o ø n g q u a y h o a ë c g o ù c q u a y .  - Ño å i c h ie à u ñ o ä n g c ô v a ø

h a õ m ñ o ä n g c ô n h a n h .

 - Th a y ñ o å i

t o á c ñ o ä d e ã

d a ø n g v a ø c h ín h x a ù c .

Ca ù c lo a ïi ñ o ä n g c ô ñ ie ä n Ca ù c lo a ïi ñ o ä n g c ô ñ ie ä n t h ö ô ø n g d u ø n g t h ö ô ø n g d u ø n g

- Ñoäng cô moät chieàu

- Ñoäng cô böôùc (Stepping

Motor).

-

Ñoäng

cô

Servo

(Servomotor).

2.2.1.Ñoäng cô moät chieàu 2.2.1.Ñoäng cô moät chieàu

 Ñieàu khieån toác ñoä cuûa ñoäng cô moät chieàu

 Döøng ñoäng cô ñieän moät chieàu DC

 Ñaûo chieàu quay cuûa ñoäng cô moät chieàu kích

töø ñoäc laäp

•đéng c¬ kÝch tõ nèi tiÕp •đéng c¬ kÝch tõ song song •đéng c¬ kÝch tõ hæn hîp

S¬ ®å c¸c lo¹i ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu

 Ñieàu khieån toác ñoä cuûa ñoäng cô moät chieàu

=

n

IrU k

 U - điÖn ¸p c ung c Êp c ho phÇn ø ng ;

 I - C−ê ng ®é dßng ®iÖn c ña phÇn ø ng ;

 r - điÖn trë tro ng c ña phÇn ø ng ;

 Φ - Tõ th«ng ;

 E - S ø c ph¶n ®iÖn ®é ng phÇn ø ng .

 C¸c quan hÖ c ¬ b¶n c ña ®é ng c ¬ ®iÖn mé t c hiÒu lµ :



Muè n ®iÒu c hØnh tè c ®é ®é ng c ¬ ®iÖn Muè n ®iÒu c hØnh tè c ®é ®é ng c ¬ ®iÖn mé t c hiÒu c hó ng ta c ã thÓ thùc hiÖn b»ng mé t c hiÒu c hó ng ta c ã thÓ thùc hiÖn b»ng hai c ¸c h : : hai c ¸c h , th«ng qua viÖc - Thay ®æ i tõ th«ng ΦΦ, th«ng qua viÖc - Thay ®æ i tõ th«ng ®iÒu c hØnh ®iÖn ¸p dßng kÝc h tõ . Tro ng ®iÒu c hØnh ®iÖn ¸p dßng kÝc h tõ . Tro ng ng uyªn ®iÖn ¸p phÇn ø ng U, tr-ê ng hîp giữgiữ ng uyªn ®iÖn ¸p phÇn ø ng U, tr-ê ng hîp ttăăng tè c ®é tõ 0 ®Õn tè c ®é ®Þnh mø c , ng tè c ®é tõ 0 ®Õn tè c ®é ®Þnh mø c , thìthì c «ng s uÊt kh«ng ®æ i c ßn mo me n g i¶m c «ng s uÊt kh«ng ®æ i c ßn mo me n g i¶m the o tè c ®é . the o tè c ®é . - điÒu c hØnh ®iÖn ¸p phÇn ø ng . Tro ng tr- - điÒu c hØnh ®iÖn ¸p phÇn ø ng . Tro ng tr- ê ng hîp tõ th«ng kh«ng ®æ i, khi t¨ng tè c ê ng hîp tõ th«ng kh«ng ®æ i, khi t¨ng tè c m«me n s Ï ®é tõ 0 ®Õn tè c ®é ®Þnh mø c thìthì m«me n s Ï ®é tõ 0 ®Õn tè c ®é ®Þnh mø c the o tè c ®é . tăng the o tè c ®é . kh«ng ®æ i, c ßn c «ng s uÊt tăng kh«ng ®æ i, c ßn c «ng s uÊt

2.2.2.Ñoäng cô böôùc 2.2.2.Ñoäng cô böôùc

a. đé ng c ¬ b iÕn trë tõ

b . đé ng c ¬ ®¬n c ùc

c . đé ng c ¬ hai c ùc

d . đé ng c ¬ nhiÒu p ha

2.2.3.Ñoäng cô Servo (Servomotor). 2.2.3.Ñoäng cô Servo (Servomotor).

đé ng c ¬ s e rvo mé t c hiÒu

+

Maïch ñieàu khieån

Encoder

Hình 2.41 Sô ñoà ñieàu khieån servomoto

2.3.Caùc loaïi ly hôïp 2.3.Caùc loaïi ly hôïp

 Li hôïp ñóa ma saùt khí neùn

 Li hôïp ñóa ma saùt thuûy löïc

 Li hôïp ñóa ma saùt ñieän töø

2.1.Li hôïp ñóa ma saùt khí neùn

Ñóa ma saùt

Khí neùn

Truïc chuû ñoäng

Truïc bò ñoäng

Piston

Kyù hieäu

3.2.Li hôïp ñóa ma saùt thuûy löïc 3.2.Li hôïp ñóa ma saùt thuûy löïc

Ñóa ma saùt

Daàu eùp

Truïc chuû ñoäng

Truïc bò ñoäng

Choát Piston

2.3.Li hôïp ñóa ma saùt ñieän töø 2.3.Li hôïp ñóa ma saùt ñieän töø

Nguoàn ñieän vaøo

Naép

Choát

Naép töø

Truïc bò ñoäng

Truïc chuû ñoäng

Ñóa ma saùt

Cuoän töø

Kyù hieäu

3ø THIEÁT BÒ ÑIEÀU 3ø THIEÁT BÒ ÑIEÀU KHIEÅN KHIEÅN

Thieát bò ñieàu khieån trong heä thoáng töï ñoäng laøm nhieäm vuï thu thaäp caùc thoâng tin töø caûm bieán, töø chöông trình ñieàu khieån, töø caùc phaàn töû ñieàu khieån baèng tay sau ñoù xöû lyù caùc thoâng tin ñoù theo moät thuaät toaùn ñònh tröôùc vaø ra leänh cho cô caáu chaáp haønh thao taùc ñuùng trình töï coâng ngheä.

PHAÂN LOAÏI THIEÁT BÒ ÑIEÀU KHIEÅN THEO CAÁU PHAÂN LOAÏI THIEÁT BÒ ÑIEÀU KHIEÅN THEO CAÁU TAÏOTAÏO

1- ÑIEÀU KHIEÅN BAÈNG CÔ KHÍ

2- ÑIEÀU KHIEÅN BAÈNG KHÍ NEÙN

3- ÑIEÀU KHIEÅN BAÈNG CÔ –

ÑIEÄN

4- ÑIEÀU KHIEÅN BAÈNG ÑIEÄN

TÖÛ

5- HEÄ THOÁNG ÑIEÀU KHIEÅN

PLC

6- VI XÖÛ LYÙ VAØ VI ÑIEÀU

KHIEÅN

3.1- ÑIEÀU KHIEÅN BAÈNG CÔ KHÍ 3.1- ÑIEÀU KHIEÅN BAÈNG CÔ KHÍ

Truïc cam

Cam ñieàu khieån

Baùnh raêng truïc cam

Truïc truyeàn ñoäng

Truïc coâng taùc

Ñoäng cô

Li hôïp

Ñieàu khieån baèng cam

3.2- ÑIEÀU KHIEÅN BAÈNG KHÍ NEÙN 3.2- ÑIEÀU KHIEÅN BAÈNG KHÍ NEÙN

Maïch khí neùn Maïch khí neùn

3.3- ÑIEÀU KHIEÅN BAÈNG ĐI NỆ

RÔLE RÔLE

Rôle laø loaïi khí cuï töï ñoäng duøng ñeå khôûi ñoäng moät thieát bò hay moät quaù trình naøo ñoù. Nhieäm vuï chuû yeáu laø duøng ñeå ñoùng, môû caùc tieáp ñieåm nhaèm ñieàu khieån vaø baûo veä.

Moät rôle ñaït chaát löôïng toát phaûi ñaït caùc yeâu caàu sau : Khoâng hoûng hoùc khi laøm vieäc, taàn soá ñoùng môû cao, toác ñoä ñoùng môû cao.

Moät soá rôle thöôøng duøng : Rôle

thôøi gian duøng tuï vaø tranzito, Rôle

thôøi gian thuyû löïc – khí eùp, Rôle

aùp suaát daàu eùp –khí eùp (hình).