Giáo trình Điều khiển điện khí nén (Nghề: Cơ điện tử - Trình độ: Cao đẳng) - Trường Cao đẳng nghề Cần Thơ

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:52

Thêm vào BST

Báo xấu

14
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình "Điều khiển điện khí nén (Nghề: Cơ điện tử - Trình độ: Cao đẳng)" được biên soạn với mục tiêu giúp sinh viên trình bày được cấu trúc, phân tích được sơ đồ của một số hệ thông điều khiển khí nén và điện khí nén thông dụng; có kỹ năng thiết lập được sơ đồ hệ thống điều khiển điện khí nén theo yêu cầu cho những thiết bị công nghệ đơn giản, điển hình;...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Điều khiển điện khí nén (Nghề: Cơ điện tử - Trình độ: Cao đẳng) - Trường Cao đẳng nghề Cần Thơ

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. 1
LỜI GIỚI THIỆU Điều khiển điện khí nén là một trong những mô đun chuyên môn nghề của nghề Điện tử công nghiệp được biên soạn dựa theo chương trình khung đã xây dựng và ban hành năm 2021 của trường Cao đẳng nghề Cần Thơ dành cho nghề Cơ điện tử hệ Cao đẳng. Giáo trình được biên soạn làm tài liệu học tập, giảng dạy nên giáo trình đã được xây dựng ở mức độ đơn giản và dễ hiểu, trong mỗi bài học đều có thí dụ và bài tập tương ứng để áp dụng và làm sáng tỏ phần lý thuyết. Khi biên soạn, nhóm biên soạn đã dựa trên kinh nghiệm thực tế giảng dạy, tham khảo đồng nghiệp, tham khảo các giáo trình hiện có và cập nhật những kiến thức mới có liên quan để phù hợp với nội dung chương trình đào tạo và phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung được biên soạn gắn với nhu cầu thực tế. Nội dung giáo trình được biên soạn với lượng thời gian đào tạo 45 giờ gồm có: Bài 1: MĐ 28-01 Hệ thống khí nén Bài 2: MĐ 28-02 Hệ thống điện khí nén Trong quá trình sử dụng giáo trình, tuỳ theo yêu cầu cũng như khoa học và công nghệ phát triển có thể điều chỉnh thời gian và bổ sung những kiên thức mới cho phù hợp. Trong giáo trình, chúng tôi có đề ra nội dung thực tập của từng bài để người học cũng cố và áp dụng kiến thức phù hợp với kỹ năng. Tuy nhiên, tùy theo điều kiện cơ sơ vật chất và trang thiết bị, các trường có thề sử dụng cho phù hợp. Mặc dù đã cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng được mục tiêu đào tạo nhưng không tránh được những khiếm khuyết. Rất mong nhận được đóng góp ý kiến của các thầy, cô giáo, bạn đọc để nhóm biên soạn sẽ hiệu chỉnh hoàn thiện hơn. Cần Thơ, ngày tháng 8 năm 2021 Tham gia biên soạn 1. Chủ biên: Đỗ Hữu Hậu 2. Lê Hữu Nghĩa 2
MỤC LỤC Trang TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN..........................................................................................1 LỜI GIỚI THIỆU........................................................................................................2 MỤC LỤC.................................................................................................................... 3 BÀI 1: HỆ THỐNG KHÍ NÉN...................................................................................7 1. NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN....................................................................................7 1.1. ĐỊNH NGHĨA.......................................................................................................7 1.2. ỨNG DUNG..........................................................................................................7 1.3. CẤU TRÚC HỆ THỐNG VÀ LUỒNG TÍN HIỆU............................................7 2. CÁC THÀNH PHẦN KHÍ NÉN VÀ KÍ HIỆU......................................................8 2.1. MÁY NÉN KHÍ.....................................................................................................8 2.2. VAN ĐẢO CHIỀU................................................................................................8 2.3. VAN CHẶN.........................................................................................................10 2.4. VAN TIẾT LƯU.................................................................................................10 2.5. VAN ÁP SUẤT....................................................................................................11 2.6. VAN LOGIC.......................................................................................................12 2.7. VAN ĐIỀU CHỈNH THỜI GIAN......................................................................12 2.8. VAN CHÂN KHÔNG.........................................................................................13 3. BỘ TRUYỀN ĐỘNG VÀ THIẾT BỊ ĐẦU RA...................................................13 4. THIẾT BỊ ĐẦU VÀO............................................................................................14 5. Lắp đặt mạch khí nén...............................................................................................15 5.1. LOẠI ĐIỀU KHIỂN...........................................................................................15 5.2. ĐIỀU KHIỂN NHIỀU XI LANH......................................................................16 6. HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG PHẦN MỀM FESTOFLUIDSIM.............................20 7. THỰC HÀNH........................................................................................................23 7.1. CÁC BƯỚC THỰC HIỆN (THEO PHƯƠNG PHÁP PHÂN TẦNG)...........23 7.2. NỘI DUNG THỰC HÀNH................................................................................23 BÀI 2: HỆ THỐNG ĐIỆN KHÍ NÉN......................................................................32 1. VẤN ĐỀ CƠ BẢN VỀ ĐIỆN KHÍ NÉN..............................................................32 2. CÁC PHẦN TỬ ĐIỆN KHÍ NÉN.........................................................................32 3. Lắp đặt mạch điện khí nén.......................................................................................38 3.1. LOẠI ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN KHÍ NÉN..............................................................38 3.2. ĐIỀU KHIỂN NHIỀU XI LANH......................................................................40 4. THỰC HÀNH........................................................................................................43 4.1. CÁC BƯỚC THỰC HIỆN (THEO PHƯƠNG PHÁP PHÂN TẦNG)...........43 4.2. NỘI DUNG THỰC HÀNH................................................................................43 Tài liệu tham khao.......................................................................................................53 3
MÔ ĐUN ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN KHÍ NÉN Tên mô đun: ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN KHÍ NÉN Mã mô đun: MĐ 28 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun - Vị Trí: Trước khi học mô đun này phải hoàn thành: Mạch điện tử, linh kiện điện tử, đo lường điện-điện tử… - Tính chất: Là mô đun bắt buột trong chương trình đào tạo nghề Cơ điện tử. Mục tiêu của mô đun: Sau khi học xong môn học này học viên có năng lực - Kiến thức: + Trình bày được cấu trúc, phân tích được sơ đồ của một số hệ thông điều khiển khí nén và điện khí nén thông dụng - Kỹ năng: + Thiết lập được sơ đồ hệ thống điều khiển điện khí nén theo yêu cầu cho những thiết bị công nghệ đơn giản, điển hình. + Lựa chọn, đo kiểm tra chức năng, lắp ráp và hiệu chỉnh được các phần tử khí nén, điện - khí nén trong sơ đồ hệ thống khí nén cơ bản. + Chạy thử, vận hành và kiểm tra các hệ thống điều khiển điện - khí nén. + Phát hiện và khắc phục được các lỗi cơ bản trong hệ thống. - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Tự học tập, tích lũy kiến thức, kinh nghiệm để nâng cao trình độ chuyên môn nghiệp vụ. + Có khả năng đưa ra được kết luận về các vấn đề chuyên môn, nghiệp vụ thông thường và một số vấn đề phức tạp về mặt kỹ thuật + Có năng lực lập kế hoạch, điều phối, phát huy trí tuệ tập thể + Có năng lực đánh giá và cải tiến các hoạt động chuyên môn ở quy mô trung bình Nội dung của mô đun Thời gian (giờ) Thực Số hành, thí Tên các bài trong mô đun Tổng Lý Kiểm TT nghiệm, số thuyết tra thảo luận, bài tập 1 Bài 1: Hệ thống khí nén 23 9 13 1 1. Những vấn đề cơ bản 0.5 0.5 1.1. Định nghĩa 1.2. Ứng dụng 1.3. Cấu trúc hệ thống và luồng tín hiệu 2. Các thành phần khí nén và kí hiệu 2.5 2.5 2.1. Máy nén khí 2.2. Van đảo chiều 2.3. Van chặn 2.4. Van tiết lưu 4
2.5. Van áp suất 2.6. Van logic 2.7. Van điều chỉnh thời gian 2.8. Van chân không 3. Bộ truyền động và thiết đầu ra 1 1 4. Thiết bị đầu vào 2 2 5. Lắp đặt mạch khí nén 1 1 5.1. Loại điều khiển 5.2. Điều khiển nhiều xi lanh 6. Hướng dẫn sử dụng phần mềm 2 2 FestoFluidsim 7. Thực hành 13 13 7.1. Các bước thực hiện 7.2. Nội dung thực hành Kiểm tra 1 1 2 Bài 2: Hệ thống điện khí nén 22 6 15 1 1. Những vấn đề cơ bản 1 1 2. Các phần tử điện khí nén 3 3 3. Lắp đặt mạch điện khí nén 2 2 3.1. Loại điều khiển điện khí nén 3.2. Điều khiển nhiều xi lanh 4. Thực hành 15 15 4.1. Các bước thực hiện 4.2. Nội dung thực hành Kiểm tra 1 1 Cộng 45 15 28 2 BÀI 1: HỆ THỐNG KHÍ NÉN Mã bài: MĐ 28- 01 5
Giới thiệu: Các phần tử trong hệ thống khí nén quan trọng vô cùng. Vì vậy trước khi hiểu được và làm được thì chúng ta phải hiểu được nguyên lý, các cấu tạo của các phần tử (Reed Switch, Actuators, Final control, Processing, Sensors, Supply) trong mạch cần làm. Một hệ thống khí nén có rất nhiều các phần tử khí nén và mỗi phần tử có cấu tạo và nguyên lý hoạt động khác nhau. Như vậy chúng ta cần nắm được những khiến thức trên thông qua bài này để điều khiển, thiết kế mạch được tối ưu hơn. Mục tiêu: - Trình bày được cấu tạo và nguyên lý làm việc của các phần tử trong hệ thống điều khiển khí nén. - Lắp đặt được hệ thống điều khiển khí nén cơ bản. - Chủ động, sáng tạo và an toàn trong thực hành. 1. Những vấn đề cơ bản 1.1. Định nghĩa Khí nén là khoa học về các đặc tính cơ học của chất lỏng đàn hồi. Trong công nghiệp, "Khí nén" thường dùng để chỉ việc sử dụng khí nén để truyền công suất và / hoặc chuyển động 1.2. Ứng dung Công nghệ khí nén đang được khoa học áp dụng một cách phổ biến để chế tạo các loại máy móc phục vụ cho phát triển sản suất trong cuộc sống. Các dụng cụ,thiết bị máy va đập: Các thiết bị, máy móc trong lĩnh vực như khai thác như: khai thác đá, khai thác than, trong các công trình xây dựng như: xây dựng hầm mỏ, đường hầm. Truyền động quay: Truyền động động cơ quay với công suất lớn bằng khí nén giá thành rất cao. Nếu so sánh giá thành tiêu thụ điện của một động cơ quay bằng năng lượng khí nén và một động cơ điện có cùng công suất, thì giá thành tiêu thụ điện của một động cơ quay bằng năng lượng khí nén cao hơn 10 đến 15 lần so với động cơ điện. Nhưng ngược lại thể tích và trọng lượng nhở hơn 30% so với động cơ điện có cùng công suất. Những dụng cụ vặn vít, máy khoan, công suất khoảng 3,5 Kw, máy mài, công suất khoảng 2,5 Kw cũng như máy mài với công suất nhỏ, nhưng số vòng quay khoảng 100.000 vòng/phút thì khả năng sử dụng truyền động bằng khí nén là phù hợp. Truyền động thẳng: Vận dụng truyền động thẳng bằng áp suất khí nén cho truyền động thẳng trong các dụng cụ, đồ gá kẹp chi tiết, trong các thiết bị đóng gói, trong các loại máy gia công gỗ, thiết bị làm lạnh cũng như trong hệ thống phanh hãm của ô tô. Trong các thiết bị đo và kiểm tra máy nén khí 1.3. Cấu trúc hệ thống và luồng tín hiệu Một hệ thống khí nén có thể được chia thành một số cấu trúc và lưu lượng tín hiệu. Các cấu trúc cơ bản trong hệ thống khí nén là các phần tử hoặc thành phần được biểu diễn bằng các ký hiệu cho biết chức năng của phần tử. Các ký hiệu có thể được kết hợp để đại diện cho một giải pháp hoàn chỉnh cho một nhiệm vụ điều khiển cụ thể bằng cách sử dụng sơ đồ mạch khí nén. 6
2. Các thành phần khí nén và kí hiệu 2.1. Máy nén khí Hệ thống điều khiển khí nén hoạt động dựa trên nguồn cung cấp khí nén, khí nén phải được cung cấp với số lượng và áp suất phù hợp với công suất của hệ thống. Hình 1.1: Máy nén khí và kí hiệu nguồn cấp khí 2.2. Van đảo chiều Van đảo chiều là cơ cấu chỉnh hướng có nhiệm vụ điều khiển dòng năng lượng đi qua van chủ yếu bằng cách đóng, mở hay chuyển đổi vị trí để thay đổi hướng của dòng năng lượng. 2.2.1. Tín hiệu tác động Nếu kí hiệu lò xo nằm ngay phía bên phải của kí hiệu van đảo chiều, thì van đảo chiều đó có vị trí “không”, vị trí đó là ô vuông nằm bên phải của kí hiệu van đảo chiều và được kí hiệu là “0”. Điều đó có nghĩa là chừng nào chưa có lực tác động vào pít tông trượt trong nòng van, thì lò xo tác động vẫn giữ ở vi trí đó. Tác động vào làm thay đổi trực tiếp hay gián tiếp pít tông trượt là các tín hiệu sau (hình 1.2): Tác động bằng tay Nút bấm Nút nhấn tổng quát Tay gạt Bàn đạp Tác động bằng cơ Đầu dò Cữ chặn bằng hành trình tác động 2 chiều Cữ chặn bằng hành trình tác động 1 chiều Lò xo Nút nhấn có rãnh định vị Tác động bằng điện Trực tiếp Bằng nam châm điện và van phụ trợ Tác động bằng khí và dầu Trực tiếp bằng dòng khí đầu vào Trực tiếp bằng dòng khí đầu ra Gián tiếp bằng dòng khí đầu vào qua van phụ Gián tiếp bằng dòng khí đầu ra qua van phụ Hình 1.2: Tín hiệu tác động 7
2.2.2. Kí hiệu van đảo chiều Van đảo chiều có rất nhiều dạng khác nhau, nhưng dựa vào đặc điểm chung là số cửa, số vị trí và số tín hiệu tác động để phân biệt chúng với nhau (hình 1.3): - Số vị trí: là số chỗ định vị con trượt của van. Thông thường van đảo chiều có hai hoặc ba vị trí; ở những trường hợp đặc biệt thì có thể nhiều hơn. Thường kí hiệu: bằng các chữ cái o, a, b,… hoặc các con số 0,1, 2,… - Số cửa (đường): là số lỗ để dẫn khí hoặc dầu vào hay ra. Số cửa của van đảo chiều thường dùng là 2, 3, 4, 5. Đôi khi có thể nhiều hơn. Thường kí hiệu: Cửa nối với nguồn : P Cửa nối làm việc: A, B, C… Cửa xả lưu chất: R, S, T… - Số tín hiệu: là tín hiệu kích thích con trượt chuyển từ vị trí này sang vị trí khác. Có thể là 1 hoặc 2. Thường dùng các kí hiệu: X, Y, … Hình 1.3: Kí hiệu van đảo chiều Bảng 1.1: Quy ước về đặt tên các cửa van Cửa nối van được ký hiệu như sau: ISO 5599 ISO 1219 Cửa nối với nguồn(từ bộ lọc khí) 1 P Cửa nối làm việc 2 , 4, 6, … A , B , C, … Cửa xả khí 3 , 5 , 7… R , S , T… Cửa nối tín hiệu điều khiển 12 , 14… X,Y… 2.2.3. Một số van đảo chiều thông dụng Van có tác động bằng cơ – lò xo lên nòng van và kí hiệu lò xo nằm ngay vị trí bên phải của kí hiệu van ta gọi đó là vị trí “không”. Tác động tín hiệu lên phía đối diện nòng van (ô vuông phía bên trái kí hiệu van) có thể là tín hiệu bằng cơ, khí nén, dầu hay điện. Khi chưa có tín hiệu tác động lên phía bên trái nòng van thì lúc này tất cả các cửa nối của van đang ở vị trí ô vuông nằm bên phải, trường hợp có giá trị đối với van đảo chiều hai vị trí. Đối với van đảo chiều 3 vị trí thì vị trí “ không “ dĩ nhiên là nằm ô vuông ở giữa. Van đảo chiều 2/2 Van đảo chiều 3/2 thường đóng Van đảo chiều 3/2 thường mở 8
Van đảo chiều 4/2 Van đảo chiều 5/2 Van đảo chiều 5/3 Hình 1.4: Kí hiệu van đảo chiều 2.3. Van chặn Van một chiều là van dùng để điều khiển dòng năng lượng đi theo một hướng, hướng còn lại dòng năng lượng bị chặn lại. Trong hệ thống điều khiển khí nén – thủy lực van một chiều thường đặt ở nhiều vị trí khác nhau tùy thuộc vào những mục đích khác nhau (hình 1.5). Hình 1.5: Van một chiều 2.4. Van tiết lưu Van tiết lưu có nhiệm vụ điều chỉnh lưu lượng khí đi qua, tức là điều chỉnh vận tốc hoặc thời gian hoạt động của cơ cấu chấp hành. Nguyên lý làm việc của van tiết lưu là lưu lượng dòng khí nén qua van phu thuộc vào sự thay đổi tiết diện. Van tiết lưu hai chiều Van tiết lưu hai chiều có tiết diện không thay đổi Lưu lượng dòng chảy qua khe hở của van có tiết diện không thay đổi, được kí hiệu như trên hình 1.6 Hình 1.6: Kí hiệu van tiết lưu có tiết diện không thay đổi Van tiết lưu hai chiều có tiết diện thay đổi Van tiết lưu có tiết diện thay đổi điều chỉnh dòng lưu lượng qua van. Hình 1.7 mô tả nguyên lý hoạt động và kí hiệu van tiết lưu có tiết diện thay đổi Hình 1.7: Van tiết lưu 2 chiều Van tiết lưu một chiều điều chỉnh bằng tay. 9
Hình 1.8: Van tiết lưu 1 chiều Van tiết lưu một chiều điều chỉnh bằng cữ chặn Vận tốc của xylanh trong qúa trình chuyển động với những hành trình khác nhau tương ứng vận tốc khác nhau, thường chọn van tiết lưu một chiều điều chỉnh bằng cữ chặn. Hình 1.9: Cấu tạo van tiết lưu 1 chiều điều chỉnh bằng cữ chặn 2.5. Van áp suất Cơ cấu chỉnh áp dùng để điều chỉnh áp suất, có thể cố định hoặc tăng hoặc giảm trị số áp suất trong hệ thống truyền động khí nén. Cơ cấu chỉnh áp có các loại phần tử sau: Van an toàn Van an toàn có nhiệm vụ giữ áp suất lớn nhất mà hệ thống có thể tải. Khi áp suất lớn hơn áp suất chó phép của hệ thống thì dòng áp suất lưu chất sẽ thắng lực lò xo, và lưu chất sẽ theo cửa T ra ngoài không khí nếu là khí nén, còn là dầu thì sẽ chảy về lại thùng chứa dầu (hình 1.10). Hình 1.10: Van an toàn Van tràn Nguyên tắc hoạt động của van tràn tương tự như van an toàn. Chỉ khác ở chổ khi áp suất cửa P đạt đến giá trị xác định, thì cửa P nối với cửa A, nối với hệ thống điều khiển (hình 1.11). Hình 1.11: Kí hiệu van tràn Van điều chỉnh áp suất (van giảm áp) Trong một hệ thống điều khiển khí nén máy nén tạo năng lượng cung cấp năng lượng cho nhiều cơ cấu chấp hành có áp suất khác nhau. Trong trường hợp này ta phải cho máy nén làm việc với áp suất lớn nhất và dùng van giảm áp đặt trước cơ cấu chấp hành để giảm áp suất đến một trị số cần thiết. Hình 1.12: Van giảm áp Rơle áp suất. 10
Rơle áp suất thường dùng trong hệ thống khí nén của các máy tự động và bán tự động. Phần tử này được dùng như là một cơ cấu phòng quá tải, tức là có nhiệm vụ đóng hoặc mở các công tắc điện, khi áp suất trong hệ thống vượt quá giới hạn nhất định và do đó làm ngưng hoạt động của hệ thống. Hình 1.13: Rơle áp suất 2.6. Van logic Các phần xử lý tín hiệu logic. Phần tử YES Hình 1.14: Phần tử YES Phần tử NOT Hình 1.15: Phần tử NOT Phần tử OR Hình 1.16: Phần tử OR Phần tử AND Hình 1.17: Phần tử AND Phần tử NAND Hình 1.18: Phần tử NAND Phần tử NOR Hình 1.19: Phần tử NOR Phần tử nhớ Flip-Flop Hình 1.20: Phần tử NOR 2.7. Van điều chỉnh thời gian - Phần tử thời gian mở trễ theo chiều dương: biểu đồ thời gian và kí hiệu mô tả ở hình 1.21. 11
a) Kí hiệu khí nén b) Biểu đồ thời gian Hình 1.21: Phần tử đóng chậm - Phần tử thời gian ngắt trễ theo chiều âm: biểu đồ thời gian và kí hiệu mô tả ở hình 1.22. a) Kí hiệu khí nén b) Biểu đồ thời gian Hình 1.22: Phần tử ngắt chậm 2.8. Van chân không Khí đi vào từ cửa A và đi ra từ cửa B, do độ chênh áp giữa dòng khí trong đoạn A-B và đoạn ống C, tạo nên độ chân không như hình 1.23 Hình 1.23: Van chân không 3. Bộ truyền động và thiết bị đầu ra Xy lanh tác dụng đơn Áp lực tác động vào xy lanh đơn chỉ ở một phía, phía ngược lại là do lò xo tác động hoặc là ngoại lực tác động. Hình 1.24: Xy lanh tác động đơn Xy lanh màng Xy lanh màng hoạt động như xy lanh tác dụng đơn (hình 1.25). Xy lanh màng có hành trình dịch chuyển lớn nhất (hmax = 80) nên được dùng trong điều khiển, ví dụ trong công nghiệp ô tô (điều khiển thắng, li hợp…), trong công nghiệp hóa chất (đóng mở van). Hình 1.25: Xy lanh màng Xy lanh tác dụng kép Áp lực tác động vào xy lanh kép theo hai phía 12
Hình 1.26: Xy lanh tác động kép Xy lanh quay Xy lanh quay có khả năng tạo mômen quay rất lớn. Góc quay phụ thuộc vào số cánh gạt của trục. Đối với xy lanh có một cánh gạt, góc quay có thể đạt 270 – 2800 Hình 1.27: Xy lanh quay khí 4. Thiết bị đầu vào Nút ấn thường Công tắc chọn Công tắc lăn Nút ấn khẩn cấp Nút ấn khẩn cấp Hình 1.28: Các dạng nút ấn trong van đảo chiều 13
5. Lắp đặt mạch khí nén 5.1. Loại điều khiển Việc điều khiển xi lanh là một vấn đề rất quan trọng trong việc phát triển các giải pháp điều khiển. Năng lượng khí nén được chuyển đến xi lanh thông qua một phần tử điều khiển cuối cùng hoặc van điều khiển đảo chiều. Hướng chuyển động của xi lanh được điều khiển bởi nút đẩy của van. Trong thực tế có các loại điều khiển sau: - Điều khiển trực tiếp Ví dụ: Mạch điều khiển trực tiếp 2(A) 2(A) 2(A) 1(P) 3(R) 1(P) 3(R) 1(P) 3(R) Hình 1.29: Mạch điều khiển trực tiếp - Điều khiển gián tiếp Ví dụ: Mạch điều khiển gián tiếp 2 4 2 12(Z) 14(Z) 12(Y) 1 3 5 3 1 2(A) 2(A) 2(A) 1(P) 3(R) 1(P) 3(R) 1(P) 3(R) Hình 1.30: Mạch điều khiển gián tiếp - Xử lý chu trình đơn Chu trình đơn có nghĩa là trình tự các bước chức năng của bất kỳ máy nào sẽ chỉ được thực hiện một lần khi máy khởi động. - Xử lý đa chu trình 14
Xử lý đa chu trình có nghĩa là trình tự các bước chức năng của bất kỳ máy nào sẽ được thực hiện liên tục khi máy khởi động. Ví dụ dưới đây minh họa một máy thực hiện một chuỗi chức năng liên tục khi đang ấn nút khởi động. Một nút nhấn dừng được kích hoạt để kết thúc hoạt động. Ví dụ: Mạch điều khiển đa chu trình 43% A0 44% A1 4 2 14 14/12 2 2 5 3 A0 1 A1 1 3 1 3 4 2 14 14/12 Start St op 2 5 3 2 1 1 3 1 3 Hình 1.31: Mạch điều khiển đa chu trình 5.2. Điều khiển nhiều xi lanh Để làm thuận lợi cho việc mô tả quá trình hoặt động của hệ thống và thiết kế hệ thống khí nén, người ta thường sử dụng các biểu đồ trạng thái của các phần tử, sơ đồ chức năng, và lưu đồ hoạt động. Các ký hiệu thường dùng để mô tả các phần tử Bảng 1.2: Kí hiệu biểu diễn biểu đồ trạng thái Công tắc ngắt lúc nguy hiểm Nút ấn tác động đồng thời Nút đóng Phần tử áp suất Nút ngắt Phần tử thời gian Nút đóng và ngắt Tín hiệu rẽ nhánh Công tắc chuyển mạch Liên kết OR . Nút ấn Liên kết AND Nút tự động Tín hiệu tác động bằng cơ 15
Đèn báo hiệu Liên kết OR có một nhánh phụ Biểu đồ trạng thái của cơ cấu chấp hành Biểu đồ trạng thái của cơ cấu chấp hành biểu diễn trình tự hoạt động và vị trí của chúng theo thời gian hay tại các thời điểm (trạng thái) của hệ thống. Hoạt động của mỗi cơ cấu chấp hành trong chu kỳ hoạt động của hệ thống được biểu diễn bởi một dãy ô kề nhau; trong đó mỗi ô sẽ biểu diễn một nhịp chuyển động của cơ cấu chấp hành đó. Như vậy, số ô này bằng với tổng số nhịp hoạt động tuần tự trong một chu kỳ. trục thẳng đứng của mỗi ô biểu diễn vị trí (chuyển động thẳng, góc quay….) và trục nằm ngang biểu diễn các thời điểm hay trạng thái theo thời gian. Các ký hiệu: Quy ước về vị trí của Piston: Piston đang ở vị trí 0: vị trí gần nhất Piston đang ở vị trí 1: vị trí xa nhất Hinh 1.32: Quy ước vị trí của piston Quy ước về nhịp hoạt động của piston: Piston A đang di chuyển từ vị trí 0 tới vị trí 1 (ký hiệu A+) trong nhịp hoạt động thứ I của hệ thống (hình 1.40) được biểu diễn băng một ô vuông biểu diễn vị trí đầu của piston, cạnh nằm ngang của ô vuông biểu diễn thời điểm hay trạng thái của hệ thống (hình 1.33). Hình 1.33: Piston A di chuyển từ vị trí 0 đến vị trí 1 khi thục hiện nhịp hoạt động thứ nhất I của hệ thống Hình 1.34: Biểu diễn piston A di chuyển từ vị trí 0 đến 1 trong quá trình hệ thống chuyển trạng thái 1 sang 2 trong nhịp hoạt động thứ I 16
Piston A đang di chuyển từ vị trí 1 tới vị trí 0 (ký hiệu A-) trong nhịp hoạt động thứ I của hệ thống (hình 1.35) được ký hiệu như trên hình 1.36. Hình 1.35: Piston A di chuyển vị trí 1 đến vị trí 0 khi thực hiện nhịp hoạt động thứ I của hệ thống. Hình 1.36: Biểu diễn piston A di chuyển từ vị trí 1 đến 0 trong quá trình hệ thống chuyển trạng thái 1 sang 2 trong nhịp hoạt động thứ I Piston A đang giữ nguyên vị trí 0 khi hệ thống chyển từ trạng thái 1 sang trạng thái 2 (hình 1.37) được ký hiệu như trên hình 1.38 Hình 1.37: Piston A giữ nguyên vị trí 0 Hình 1.38: Biểu diễn piston A đang giư nguyên vị trí 0 khi hệ thống chuyển từ trạng thái 1 sang 2 Piston A đang giữ nguyên vị trí 1 khi hệ thống chyển từ trạng thái 1 sang trạng thái 2 (hình 1.39) được ký hiệu như trên hình 1.40. Hình 1.39: Piston A giữ nguyên vị trí 1 Hình 1.40 Biểu diễn piston A đang giư nguyên vị trí 1 khi hệ thống chuyển từ trạng thái 1 sang 2 Ví dụ: Một hệ thống hai xy lanh (piston) A và B (hình 1.41) có quá trình hoạt động như sau: Nhịp hoạt động thứ I: xy lanh A đi ra (A+) đưa vật thể M lên, B đứng yên. Nhịp hoạt động thứ II: xy lanh B đi ra (B+) đẩy vật thê M vào băng tải C, A đúng yên. 17
Nhịp hoạt động thứ III: xy lanh A lui về (A-) vị trí ban đầu, B đứng yên. Nhịp hoạt động thứ IV: xy lanh B lui về (B-) vị trí ban đầu, A đứng yên. Hình 1.41: Hệ thống khí nén 2 xy lanh A và B Biểu diễn biểu đồ trạng thái xy lanh A và B: Vì hệ thống có 4 nhịp hoạt động lên mỗi xy lanh cần dung 4 ô vuông như dưới đây: Hình 1.42: Khi hệ thống thực hiện nhịp I, xy lanh A đi từ vị trí 0 đến vị trí 1 (A+) để đưa vật thể M đi lên, lúc đó B đứng yên: ta biểu diễn như sau: Hình 1.43: Lý luận tương tự đối với các nhịp II (B+), III (A-) và IV (B-), ta có thể biểu diễn đồ thị trạng thái của hệ thống hai xy lanh A và B với quá trình hoạt động trong ví dụ 10 như sau: Hình 1.44: Hệ thống phân tầng Hình bên dưới cho thấy một mạch kết hợp van 4/2 đảo chiều và đáp ứng hầu hết tất cả các điều kiện áp dụng cho khối liên quan Sự sắp xếp này đảm bảo rằng tại bất kỳ thời điểm nào, chỉ có một đường đầu ra được điều áp và tất cả các đường khác được thông khí 18
L1 L2 L3 L4 4 2 e2 1 3 4 2 e3 1 3 4 2 e1 e4 1 3 Hình 1.45: Sơ đồ phân tầng 6. Hướng dẫn sử dụng phần mềm FestoFluidsim Bước 1: Khởi động phần mềm FestoFluidsim Hình 1.46: Giao diện phần mềm FestoFluidsim Bước 2: Tạo bản vẽ mới 19
Hình 1.47: Giao diện bản vẽ mới Bước 3: Lấy linh kiện Để lấy linh kiện từ bên thư viện vào vùng bản vẽ, ta nhấp vào linh kiện cần sử dụng giữ chuột và lôi thả vào vùng bản vẽ, linh kiện sẽ được thả qua vùng bản vẽ Hình 1.48: Lấy linh kiện khí nén vào bản vẽ Bước 4: Khai báo tín hiệu tác động và đặt thông số Để khai báo tín hiệu tác động hay đặt thông số ta nhấp đúp vào linh kiện 20