Giáo trình Điều khiển điện khí nén (Nghề: Điện công nghiệp - Cao đẳng) - Trường Cao Đẳng Dầu Khí

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:84

Thêm vào BST

Báo xấu

21
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

(NB) Giáo trình Điều khiển điện khí nén (Nghề: Điện công nghiệp - Cao đẳng) cung cấp cho người học những kiến thức như: Cơ sở lý thuyết về khí nén; Các phần tử cơ bản trong hệ thống điều khiển điện khí nén; Thiết kế mạch điều khiển điện khí nén. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Điều khiển điện khí nén (Nghề: Điện công nghiệp - Cao đẳng) - Trường Cao Đẳng Dầu Khí

TẬP ĐOÀN DẦU KHÍ VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ  GIÁO TRÌNH MÔN HỌC/MÔ ĐUN: ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN - KHÍ NÉN NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định số: 215/QĐ-CĐDK ngày 1 tháng 3 năm 2022 của Trường Cao Đẳng Dầu Khí) Bà Rịa - Vũng Tàu, năm 2022 (Lưu hành nội bộ)
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.
LỜI GIỚI THIỆU Giáo trình Điều khiển điện - khí nén được biên soạn dành cho sinh viên cao đẳng nghề Điện công nghiệp (ĐCN) của Trường Cao Đẳng Dầu Khí, thuộc mô đun chuyên môn nghề. Các sinh viên nghề ĐCN trước khi học môn học này cần hoàn thành môn học cơ sở ngành. Nội dung của giáo trình gồm 03 bài: Bài 1 – Cơ sở lý thuyết về khí nén Bài 2 – Các phần tử cơ bản trong hệ thống điều khiển điện khí nén Bài 3 – Thiết kế mạch điều khiển điện khí nén Trong quá trình biên soạn, chúng tôi đã tham khảo và trích dẫn từ nhiều tài liệu được liệt kê tại mục Danh mục tài liệu tham khảo. Chúng tôi chân thành cảm ơn các tác giả của các tài liệu mà chúng tôi đã tham khảo. Bên cạnh đó, giáo trình cũng không thể tránh khỏi những sai sót nhất định. Nhóm tác giả rất mong nhận được những ý kiến đóng góp, phản hồi từ quý đồng nghiệp, các bạn người học và bạn đọc. Trân trọng cảm ơn./. Bà Rịa – Vũng Tàu, tháng 06 năm 2022 Tham gia biên soạn 1. Chủ biên: ThS. Nguyễn Xuân Thịnh 2. ThS. Ngô Trí Tùng 3. ThS. Nguyễn Thái Bảo
MỤC LỤC BÀI 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ KHÍ NÉN............................................................. 1 1.1. KHÁI NIỆM CHUNG: ............................................................................................... 2 1.2. MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM CỦA HỆ TRUYỀN ĐỘNG BẰNG KHÍ NÉN: ....................... 2 1.3. ĐƠN VỊ ĐO TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN: .................................................... 3 1.3.1. Áp suất: ...................................................................................................................... 3 1.3.2. Lực: ............................................................................................................................ 4 1.3.3. Công:.......................................................................................................................... 4 1.3.4. Công suất: .................................................................................................................. 5 1.3.5. Độ nhớt động:............................................................................................................. 5 1.4. CƠ SỞ TÍNH TOÁN KHÍ NÉN: ................................................................................ 5 1.4.1. Thành phần hóa học của khí nén: ................................................................................ 5 1.4.2. Phương trình trạng thái nhiệt động học: ...................................................................... 5 BÀI 2: CÁC PHẦN TỬ CƠ BẢN TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN .................................................................................................................................... 8 2.1. PHẦN TỬ CUNG CẤP NĂNG LƯỢNG: .................................................................. 9 2.1.1. Máy nén khí: .............................................................................................................. 6 2.1.2. Hệ thống bể dầu, bơm thủy lực: .................................................................................. 8 2.2. PHẦN TỬ TÍN HIỆU VÀO: ...................................................................................... 9 2.2.1. Nút nhấn: .................................................................................................................... 9 2.2.2. Cảm biến: ................................................................... Error! Bookmark not defined. 2.2.3. Công tắc hành trình: ................................................................................................. 11 2.3. PHẦN TỬ XỬ LÝ TÍN HIỆU: ................................... Error! Bookmark not defined. 2.3.1. Van áp suất: ................................................................ Error! Bookmark not defined. 2.3.2. Van Logic:.................................................................. Error! Bookmark not defined. 2.4. PHẦN TỬ ĐIỀU KHIỂN: ........................................................................................ 13 2.4.1. Nguyên lý hoạt động của phần tử điều khiển:............................................................ 13 2.4.2. Các phần tử điều khiển được sử dụng trong mạch điều khiển: ................................... 14 2.5. PHẦN TỬ CHẤP HÀNH: ........................................................................................ 17 2.5.1. Xi lanh: .................................................................................................................... 17 2.5.2. Động cơ:................................................................................................................... 18 2.6. CÁC PHẦN TỬ KHÁC: .......................................................................................... 20 2.6.1. Timer, Counter: ........................................................................................................ 20 2.6.2. Van tiết lưu:.............................................................................................................. 21 2.6.3. Van thoát nhanh: ...................................................................................................... 21 BÀI 3: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN KHÍ NÉN ................................. 28 3.1. PHÂN LOẠI PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN: ........................................................ 29
3.1.1. Điều khiển bằng tay: ................................................................................................. 29 3.1.2. Điều khiển tùy động theo thời gian: .......................................................................... 33 3.1.3. Điều khiển tùy động theo hành trình: ........................................................................ 36 3.2. PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN THEO TẦNG HỆ THỐNG ĐIỆN KHÍ NÉN:........ 39 3.2.1. Giới thiệu phương pháp thiết kế theo tầng: ............................................................... 39 3.2.2. Thiết kế mạch điều khiển các cơ cấu/máy thực tế bằng phương pháp chia tầng: ........ 41 3.3. PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN THEO NHỊP HỆ THỐNG ĐIỆN KHÍ NÉN: ......... 45 3.3.1. Phương pháp thiết kế mạch điều khiển theo nhịp hệ thống thủy lực, khí nén: ............ 48 3.3.2. Phương pháp thiết kế mạch điều khiển theo nhịp hệ thống điện khí nén: ................... 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 68
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT ĐK Điều khiển P Áp suất F Lực A Tiết diện KN Khí nén ĐKN Điện khí nén HTB Hành trình bước J Joule W Woat THT Theo hành trình
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Biểu diễn áp suất 3 Hình 1.2: Dải áp suất thường được sử dụng trong công nghiệp 4 Hình 2.1: Chu kỳ hoạt động máy nén khí Pittông 9 Hình 2.2: Máy nén khí kiểu cánh gạt 10 Hình 2.3: Máy nén khí kiểu Root 10 Hình 2.4: Máy nén khí kiểu trục vít 10 Hình 2.5: Máy nén khí ly tâm 11 Hình 2.6: Các phương pháp xử lý khí nén Error! Bookmark not defined. Hình 2.7: Nguyên lý hoạt động bình ngưng tụ bằng nước Error! Bookmark not defined. Hình 2.8: Sấy khô bằng chất làm lạnh Error! Bookmark not defined. Hình 2.9: Sấy khô bằng chất hấp thụ Error! Bookmark not defined. Hình 2.10: Sấy khô bằng hóa học Error! Bookmark not defined. Hình 2.11: Nguyên lHình 1.1: Biểu diễn áp suất 2 Hình 1.2: Dải áp suất thường được sử dụng trong công nghiệp 3 Hình 2.1: Chu kỳ hoạt động máy nén khí Pittông 7 Hình 2.2: Máy nén khí kiểu cánh gạt 7 Hình 2.3: Máy nén khí kiểu Root 7 Hình 2.4: Máy nén khí kiểu trục vít 8 Hình 2.5: Máy nén khí ly tâm 8 Hình 2.6: Bồn dầu thủy lực 9 Hình 2.7: Nút nhấn thường đóng 9 Hình 2.8: Cảm biến tiệm cận điện cảm 10 Hình 2.9: Kí hiệu cảm biến tiệm cận điện dung 10 Hình 2.10: Cảm biến tiệm cận quang 10 Hình 2.11: Công tắc hành trình 11 Hình 2.12: Kí hiệu van tràn, van an toàn 12 Hình 2.13: Cấu tạo van an toàn, kiểu bi 12 Hình 2.14: Kí hiệu van giảm áp 12 Hình 2.15: Cấu tạo, kí hiệu van AND 12 Hình 2.16: Cấu tạo, kí hiệu van OR 13 Hình 2.17: Quy ước van đảo chiều 13 Hình 2.18: Trạng thái ban đầu van đảo chiều không duy trì 3/2 14 Hình 2.19: Trạng thái khi cổng điều khiển tác động 14 Hình 2.20: Trạng thái ban đầu van đảo chiều duy trì 3/2 14 Hình 2.21: Trạng thái khí 12 tác động, 14 không tác động 14 Hình 2.22: Trạng thái khi 14 tác động, 12 không tác động 14 Hình 2.23: Tín hiệu tác động bằng tay 15 Hình 2.24: Tín hiệu tác động bằng cơ 16 Hình 2.25: Tín hiệu tác động bằng khí nén 16 Hình 2.26: Tín hiệu tác động bằng điện khí nén 16 Hình 2.27: Xilanh tác động đơn 17 Hình 2.28: Xilanh tác động kép 17 Hình 2.29: Xilanh màng 17 Hình 2.30: Xilanh quay 18 Hình 2.31: Xilanh lồng 18
Hình 2.32: Xilanh giảm chấn 18 Hình 2.33: Xilanh có vị trí pittong trung gian 18 Hình 2.34: Ký hiệu động cơ khí nén. 19 Hình 2.35: Động cơ bánh răng hình chữ V 19 Hình 2.36: Động cơ cánh gạt 19 Hình 2.37: Động cơ pittong hướng trục 20 Hình 2.38: Động cơ trục vít 20 Hình 2.39: Timer khí nén T-ON 20 Hình 2.40: Van 1 chiều 21 Hình 2.41: Van tiết lưu 1 chiều 21 Hình 2.42: Van thoát nhanh 21 Hình 2.43: Cách khai báo Công tắc hành trình 2 chiều 22 Hình 2.44: Cách khai báo Công tắc hành trình 1 chiều 22 Hình 2.45: Cách khai báo Van đảo chiều không duy trì 23 Hình 2.46: Cách khai báo Van đảo chiều duy trì 23 Hình 2.47: Cách khai báo Công tắc hành trình 23 Hình 2.48: Cách khai báo Công tắc áp suất 24 Hình 2.49: Cách khai báo Giác hút chân không 24 Hình 2.50: Cách khai báo Timer 24 Hình 2.51: Cách khai báo Counter 25 Hình 2.52: Cách khai báo công tắc hành trình 25 Hình 2.53: Cách khai báo van điện từ duy trì 26 Hình 2.54: Cách khai báo van điện từ không duy trì 26 Hình 2.55: Cách khai báo cuộn dây van điện từ 26 Hình 2.56: Cách khai báo Relay 27 Hình 2.57: Cách khai báo bộ đếm 27 Hình 2.58: Cách khai báo cảm biến tiệm cận 27 Hình 3.1: Sơ đồ hệ thống điều khiển 28 Hình 3.2: Các phần tử của mạch điều khiển 29 Hình 3.3: Cấu trúc mạch ĐK và các phần tử 29 Hình 3.4: Sơ đồ mạch điều khiển xilanh tác dụng 1 chiều 30 Hình 3.5: Sơ đồ lắp đặt mạch điều khiển xilanh tác dụng 1 chiều 31 Hình 3.6: Sơ đồ mạch điều khiển gián tiếp xilanh tác dụng 2 chiều 32 Hình 3.7: Sơ đồ lắp đặt mạch điều khiển gián tiếp xilanh tác dụng 2 chiều 33 Hình 3.8: Sơ đồ mạch điều khiển tùy động theo thời gian 34 Hình 3.9: Sơ đồ lắp đặt mạch điều khiển tùy động theo thời gian 35 Hình 3.10: Sơ đồ mạch điều khiển tùy động theo hành trình 36 Hình 3.11: Thiết bị uốn tấm 36 Hình 3.12: Sơ đồ lắp đặt mạch điều khiển tùy động theo hành trình 37 Hình 3.13: Sơ đồ mạch điều khiển tự động xi lanh quay trở về 38 Hình 3.14: Sơ đồ lắp đặt mạch điều khiển tự động xi lanh quay trở về 39 Hình 3.15: Sơ đồ điều khiển Logic 40 Hình 3.16: Chia tầng trực tiếp trên sơ đồ HTB 40 Hình 3.17: Ví dụ gộp tầng 41 Hình 3.18: T Chia tầng theo chu trình kín 41 Hình 3.19: Mạch điều khiển 2 tầng ĐKN 42 Hình 3.20: Mạch điều khiển 3 tầng ĐKN 42 Hình 3.21: Mạch điều khiển 4 tầng ĐKN 42
Hình 3.22: Ví dụ chia tầng ĐKN 43 Hình 3.23: Thiết kế phương trình chia tầng ĐKN 43 Hình 3.24: Sơ đồ mạch ĐK ĐKN 44 Hình 3.25: Sơ đồ ví dụ ĐK theo tầng ĐKN 44 Hình 3.26: Chuyển đổi biểu đồ chuyển động 46 Hình 3.27: Biểu đồ hành trình thời gian 47 Hình 3.28: Biểu đồ điều khiển 47 Hình 3.29: Biểu đồ chức năng 47 Hình 3.30: Biểu đồ hành trình bước 47 Hình 3.31: Kí hiệu biểu đồ trạng thái 48 Hình 3.32: Module điều khiển theo nhịp khí nén kiểu A 49 Hình 3.33: Module điều khiển theo nhịp kiểu B 50 Hình 3.34: Module điều khiển theo nhịp kiểu C 50 Hình 3.35: Mạch Logic điều khiển theo nhịp 50 Hình 3.36: Mạch Logic điều khiển theo nhịp 51 Hình 3.37: Quy trình thực hiện theo nhịp nhảy cóc 51 Hình 3.38: Quy trình thực hiện theo nhịp lặp lại 51 Hình 3.39: Sơ đồ minh họa ĐK theo nhịp KN 51 Hình 3.40: Mạch điều khiển theo nhịp ĐKN (5 nhịp) 54
DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Bảng qui đổi các đơn vị áp suất 3 Bảng 1.2: Thành phần hóa học của khí nén 5 Bảng 2.1: Kí hiệu phần tử tín hiệu vào thông dụng 11 Bảng 2.2: Kí hiệu các phần tử điều khiển thông dụng 117 Bảng 3.1: Bảng danh mục các phần tử mạch điều khiển xilanh tác dụng 1 chiều 31 Bảng 3.2: Bảng danh mục các phần tử mạch điều khiển gián tiếp xilanh tác dụng 2 chiều 33 Bảng 3.3: Bảng danh mục các phần tử mạch điều khiển tùy động theo thời gian 35 Bảng 3.4: Bảng danh mục các phần tử mạch điều khiển tùy động theo hành trình 37 Bảng 3. 5: Bảng danh mục các phần tử mạch điều khiển tự động xi lanh quay trở về 39
GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN - KHÍ NÉN 1. Tên mô đun: Điều khiển điện - khí nén 2. Mã số mô đun: AUTM63114 Thời gian thực hiện mô đun: 60 giờ; (Lý thuyết: 28 giờ; Thực hành: 29 giờ; kiểm tra 3 giờ) Số tín chỉ: 03 3. Vị trí, tính chất ý nghĩa và vai trò của mô-đun: 3.1 Vị trí: Mô đun này là mô đun cơ sở kỹ thuật chuyên ngành, chuẩn bị các kiến thức cần thiết cho các phần học kỹ thuật chuyên môn tiếp theo. Mô đun này học sau các môn học: An toàn vệ sinh lao động; Vật liệu điện; Vẽ điện; Mạch điện 1, Điện tử cơ bản, khí cụ điện. 3.2. Tính chất: Điều khiển điện - khí nén là mô đun chuyên ngành. Mô đun trang bị các kiến thức về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng của các loại thiết bị trong hệ thống điều khiển điện - khí nén. Người học sẽ thiết kế, lắp ráp và vận hành được các hệ thống điều khiển điện - khí nén trên phần mềm mô phỏng và trên các bàn gá lắp thiết bị 3.3 Ý nghĩa và vai trò của mô-đun: là môn học khoa học mang tính thực tế và ứng dụng thực tiễn dành cho đối tượng là người học chuyên ngành sửa chữa thiết bị tự động hóa. Mô-đun này đã được đưa vào giảng dạy tại trường Cao Đẳng Dầu Khí từ năm 2018 đến nay. Nội dung chủ yếu của mô-đun này nhằm cung cấp các kiến thức và kỹ năng thuộc lĩnh vực điều khiển điện - khí nén: (1) cơ sở lý thuyết về khí nén; (2) các phần tử cơ bản trong hệ thống điều khiển điện khí nén; (3) thiết kế mạch điều khiển điện khí nén. 4. Mục tiêu mô đun: - Về kiến thức:  A1. Trình bày được cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng của các loại thiết bị trong hệ thống điều khiển điện - khí nén;  A2. Thuyết minh được các ký hiệu của các phần tử trong hệ thống điều khiển điện – khí nén. - Về kỹ năng:  B1. Chạy mô phỏng mạch điều khiển điện khí nén bằng phần mềm chuyên dụng;  B2. Lắp đặt và đấu nối được các phần tử và mạch điều khiển điện - khí nén.  B3. Thao tác, vận hành được các phần tử và mạch điều khiển điện - khí nén. - Về năng lực tực chủ và trách nhiệm:  C1. Có thái độ tự tin, vững vàng khi làm việc với phần tử và mạch điều khiển điện - khí nén.  C2. Tuân thủ các bước, nguyên tắc an toàn trong quá trình học tập.
 C3. Chủ động, sáng tạo, phối hợp tốt phương pháp làm việc theo nhóm.  C4. Có ý thức bảo quản thiế t bi,̣ vê ̣ sinh an toàn lao đô ̣ng. 5. Chương trình mô-đun: 5.1. Chương trình khung: Thời gian đào tạo (giờ) Tín Thực hành, Kiểm Mã MH, MĐ Tên môn học, mô đun chỉ Tổng Lý thí nghiệm, tra số thuyết thảo luận, LT TH bài tập Các môn học chung/đại I 23 465 180 260 17 8 cương COMP64002 Giáo dục chính trị 4 75 41 29 5 0 COMP62004 Pháp luật 2 30 18 10 2 0 COMP62008 Giáo dục thể chất 2 60 5 51 0 4 Giáo dục quốc phòng và COMP62010 4 75 36 35 2 2 An ninh COMP63006 Tin học 3 75 15 58 0 2 FORL66001 Tiếng Anh 6 120 42 72 6 0 SAEN52001 An toàn vệ sinh lao động 2 30 26 2 2 0 Các môn học, mô đun II chuyên môn ngành, 70 1755 435 1241 30 49 nghề II.1 Môn học, mô đun cơ sở 11 240 84 145 6 5 ELEI53132 Mạch điện 3 60 28 29 2 1 ELET51165 Vẽ điện 1 30 0 29 0 1 ELET62064 Vật liệu điện 2 30 28 0 2 0 ELEI53117 Khí cụ điện 1 3 75 14 58 1 2 AUTM62103 Điện tử cơ bản 2 45 14 29 1 1 Môn học, mô đun II.2 chuyên môn ngành, 59 1515 351 1096 24 44 nghề AUTM63114 Điều khiển điện khi nén 3 60 28 29 2 1 ELEI53115 Đo lường điện 3 75 14 58 1 2 ELEI56135 Máy điện 6 150 28 116 2 4
Thời gian đào tạo (giờ) Tín Thực hành, Kiểm Mã MH, MĐ Tên môn học, mô đun chỉ Tổng Lý thí nghiệm, tra số thuyết thảo luận, LT TH bài tập ELEI6509 Cung cấp điện 5 90 56 29 4 1 ELET55157 Trang bị điện 1 5 120 28 87 2 3 ELEI62158 Trang bị điện 2 2 45 14 29 1 1 AUTM64116 PLC 3 75 14 58 1 2 ELEI55138 Thí nghiệm điện 1 3 75 14 58 1 2 ELEI62139 Thí nghiệm điện 2 2 45 14 29 1 1 ELEI55124 Kỹ thuật lắp đặt điện 5 120 28 87 2 3 ELEI54123 Kỹ thuật lạnh 4 90 28 58 2 2 ELEI54148 Thiết bị điện gia dụng 4 90 28 58 2 2 Bảo dưỡng sửa chữa thiết ELEI6412 4 90 28 58 2 2 bị điện ELEI6317 Bảo vệ rơ le 3 75 14 58 1 2 ELEI54152 Thực tập sản xuất 4 180 15 155 0 10 ELEI63119 Khóa luận tốt nghiệp 3 135 0 129 0 6 Tổng cộng 93 2220 615 1501 47 57 5.2. Chương trình chi tiết mô-đun: Thời gian (giờ) Thực hành, Số TT Nội dung tổng quát Tổng Lý thí nghiệm, Kiểm tra số thuyết thảo luận, bài tập LT TH 1 Bài 1: Cơ sở lý thuyết về khí nén 2 2 0 0 0 Bài 2: Các phần tử cơ bản trong 2 20 9 10 1 0 hệ thống điều khiển điện khí nén 3 Bài 3: Thiết kế mạch điều khiển 38 17 19 1 1 điện khí nén Cộng: 60 28 29 2 1 6. Điều kiện thực hiện mô-đun: 6.1. Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: - Phòng học lý thuyết: đáp ứng phòng học chuẩn.
- Phòng thực hành: Phòng thủy lực – khí nén. 6.2. Trang thiết bị máy móc: - Máy tính, máy chiếu, bảng, phấn, bút viết bảng/phấn trắng và màu, giẻ lau. - Các thiết bị, máy móc: các thiết bị thủy lực khí nén, các bàn gá đặt thiết bị, các dây và ống nối, kìm cắt, cờ lê, đồng hồ số và các thiết bị/ công cụ/dụng cụ khác như đã liệt kê ở mục III. 6.3. Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: - Giáo trình, giáo án. - Các bản vẽ cấu tạo các thiết bị thủy lực, khí nén. - Qui trình thực hành (nếu có). - Phiếu đánh giá thực hành. - Phần mềm chuyên dụng. 6.4. Các điều kiện khác: 7. Nội dung và phương pháp đánh giá 7.1. Nội dung: - Kiến thức: bài 1, bài 2, bài 3. - Kỹ năng: bài 2, bài 3. - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Rèn luyện thái độ nghiêm túc, cẩn thận trong công việc; + Tuân thủ nghiêm túc các quy định an toàn trong hệ thống thủy lực khí nén. 7.2. Phương pháp đánh giá: 7.1 Kiểm tra thưởng xuyên: - Số lượng bài: 01. - Cách thức thực hiện: Do giáo viên giảng dạy môn học/mô đun thực hiện tại thời điểm bất kỳ trong quá trình học thông qua việc kiểm tra vấn đáp trong giờ học, kiểm tra viết với thời gian làm bài bằng hoặc dưới 30 phút, kiểm tra một số nội dung thực hành, thực tập, chấm điểm bài tập. 7.2 Kiểm tra định kỳ: - Số lượng bài: 03, trong đó 02 bài lý thuyết và 01 bài thực hành. - Cách thức thực hiện: Do giáo viên giảng dạy môn học/mô đun thực hiện theo theo số giờ kiểm tra được quy định trong chương trình môn học ở mục III có thể bằng hình thức kiểm tra viết từ 45 đến 60 phút, chấm điểm bài tập lớn, tiểu luận, làm bài thực hành, thực tập. Giáo viên biên soạn đề kiểm tra lý thuyết kèm đáp án và đề kiểm tra thực hành kèm biểu mẫu đánh giá thực hành theo đúng biểu mẫu qui định. 7.3 Thi kết thúc môn học: lý thuyết và thực hành. - Hình thức thi: Trắc nghiệm và thực hành - Thời gian thi: 60÷75 phút.
- Chuẩn đầu ra đáp ứng: A1, A2, A3, B1, B2, B3, C1, C2, C3, C4. Stt Bài kiểm Hình thức kiểm Nội dung Chuẩn đầu ra Thời gian tra tra đáp ứng 1. Bài kiểm Lý thuyết: tự Bài 1, bài 2 A1 45÷60 phút tra số 1 luận/trắc nghiệm 2. Bài kiểm Lý thuyết: tự Bài 3 A2 45÷60 phút tra số 2 luận/trắc nghiệm 3. Bài kiểm Bài 2 và B1, B2, B3, C1, 60÷75 phút tra số 3 bài 3 C2, C3, C4. 4. Lý thuyết: tự Bài 1, bài 2 A1, A2, 45÷60 phút Thi kết luận/trắc nghiệm và bài 3 5. thúc mô Thực hành Bài 2 và B1, B2, B3, C1, 60÷75phút đun bài 3 C2, C3, C4. 8. Hướng dẫn thực hiện mô-đun 8.1. Phạm vi áp dụng chương trình - Chương trình mô đun này được áp dụng cho nghề sửa chữa thiết bị tự động hóa, trình độ trung cấp và cao đẳng. 8.2. Hướng dẫn một số điểm chính về phương pháp giảng dạy, học tập môn học: - Đối với giảng viên/giáo viên: + Thiết kế giáo án theo thể loại lý thuyết hoặc tích hợp hoặc thực hành phù hợp với từng chương/bài học với thời lượng theo giờ dạy hoặc theo buổi dạy. + Tổ chức giảng dạy: tập trung đối với giờ lý thuyết và chia ca đối với giờ thực hành theo qui định. - Đối với người học: + Nghiên cứu kỹ bài học tại nhà trước khi đến lớp. Các tài liệu tham khảo sẽ được cung cấp nguồn trước khi người học vào học môn học này (trang web, thư viện, tài liệu...) + Tham dự tối thiểu 70% các buổi giảng lý thuyết. Nếu người học vắng >30% số tiết lý thuyết phải học lại môn học mới được tham dự kì thi lần sau. + Tự học và thảo luận nhóm: là một phương pháp học tập kết hợp giữa làm việc theo nhóm và làm việc cá nhân. Một nhóm gồm 6-8 người học sẽ được cung cấp chủ đề thảo luận trước khi học lý thuyết, thực hành. Mỗi người học sẽ chịu trách nhiệm về 1 hoặc một số nội dung trong chủ đề mà nhóm đã phân công để phát triển và hoàn thiện tốt nhất toàn bộ chủ đề thảo luận của nhóm. + Tham dự đủ các bài kiểm tra thường xuyên, định kỳ. + Tham dự thi kết thúc môn học. + Chủ động tổ chức thực hiện giờ tự học.
8.3. Những trọng tâm chương trình cần chú ý: Các bài có nội dung quan trọng như nhau. 9. Tài liệu cần tham khảo: [1]. Điều khiển điện khí nén, Trường Cao Đẳng Nghề Phú Thọ [2]. PGS TS Lê Hiếu Giang, TS Nguyễn Hồng Hạnh,, Công nghệ thủy lực và khí nén, NXB Đại học quốc gia [3]. Nguyễn Văn Ban, Chu Văn Đức, Giáo trình điều khiển điện khí nén, Trường Cao Đẳng Nghề Đắc Lắk (2014) [4]. Nguyễn Phúc Đáo, Hệ thống khí nén – thủy lực, Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật [5]. Bùi Minh Thảo, Hệ thống điều khiển thủy lực khí nén, Trường Cao Đẳng Dầu Khí (2013) [6]. Phan Đình Huấn, Thực hành khí nén, NXB Đại học quốc gia Tp Hồ Chí Minh, (2015) [7]. Nhiều tác giả, chuyên ngành Cơ điện tử, tủ sách Nhất nghệ tinh, NXB Trẻ, năm 2017; [8]. Nhiều tác giả, Sổ tay cơ khí, NXB Thế giới, tủ sách chuyên ngành Châu Âu, năm 2018; [9]. Table, Standards, Formulas, Mechanical and Metal Trades Handbook, Europa- Technical Book Serier, Europa Lehrmittel [10]. W. Haring, M. Metger, R.-C. Weber, Electropneumatics Advanced level, Festo Didactic GmbH & Co. KG. [11]. W. Braungardt, P. Lobelenz, G.Mark, FESTO Pneumatische Grundsteuerungen, Festo Didactic GmbH & Co. KG. [12]. J. P. Hasebrink, R. Kobler, FESTO Fundamentals of pneumatic control engineering, Festo Didactic GmbH & Co. KG. [13]. M. Pany, S. Scharf, FESTO Electropneumatics Basic level, Festo Didactic GmbH & Co. KG. [14]. Doris Schwarzenberger, FESTO Pneumatics Basic level, Festo Didactic GmbH & Co. KG.
BÀI 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ KHÍ NÉN GIỚI THIỆU BÀI 1: Bài 1 là bài giới thiệu tổng quan về hệ thống khí nén: khái niệm chung, một số đặc điểm của hệ truyền động bằng khí nén, đơn vị đo trong hệ thống điều khiển, cơ sở tính toán khí nén. MỤC TIÊU CỦA BÀI NÀY LÀ:  Trình bày được cấu tạo, nguyên lý hoạt động các phần tử cơ bản trong hệ thống điều khiển khí nén.  Sử dụng được các phần tử trong hệ thống điều khiển khí nén.  Tuân thủ nghiêm túc các quy định an toàn trong hệ thống khí nén. PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP BÀI 1 Đối với người dạy: sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học thực hiện câu hỏi thảo luận và bài tập bài 1 (cá nhân hoặc nhóm). Đối với người học: chủ động đọc trước giáo trình (bài 1) trước buổi học; hoàn thành đầy đủ câu hỏi thảo luận và bài tập tình huống bài 1 theo cá nhân hoặc nhóm và nộp lại cho người dạy đúng thời gian quy định. ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN BÀI 1 Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Phòng thủy lực – khí nén. Trang thiết bị máy móc: Máy tính, máy chiếu và các thiết bị dạy học khác Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình môn học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan, các thiết bị thủy lực khí nén, các bàn gá đặt thiết bị, các dây và ống nối, kìm cắt, cờ lê, đồng hồ số và các thiết bị/ công cụ/dụng cụ khác. Các điều kiện khác: không có KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ BÀI 1 Nội dung: Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng. Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu bài trước khi đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập. + Tham gia đầy đủ thời lượng môn học. + Nghiêm túc trong quá trình học tập. Phương pháp: Bài 1: Tổng quan hệ thống thủy lực khí nén Trang 1
Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (hình thức: hỏi miệng hoặc kiểm tra viết dưới 30 phút.) Kiểm tra định kỳ lý thuyết/thực hành: không có. NỘI DUNG BÀI 1 1.1. KHÁI NIỆM CHUNG Hệ thống khí nén (Pneumatic Systems) được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp lắp ráp, chế biến, đặc biệt ở những lĩnh vực cần phải đảm bảo vệ sinh, chống cháy nổ hoặc ở môi trường độc hại. Ví dụ, lĩnh vực lắp ráp điện tử; chế biến thực phẩm; các khâu phân loại, đóng gói sản phẩm thuộc các dây chuyền sản xuất tự động, trong công nghiệp gia công cơ khí, trong công nghiệp khai thác khoáng sản. Các dạng chuyển động sử dụng khí nén bao gồm chuyển động thẳng và chuyển động quay: Truyền động thẳng là ưu thế của hệ thống khí nén do kết cấu đơn giản và linh hoạt của cơ cấu chấp hành, chúng được sử dụng nhiều trong các thiết bị gá kẹp các chi tiết khi gia công, các thiết bị đột dập, phân loại và đóng gói sản phẩm… Truyền động quay: trong nhiều trường hợp khi yêu cầu tốc độ truyền động rất cao, công suất không lớn sẽ gọn nhẹ và tiện lợi hơn nhiều so với các dạng truyền động sử dụng các năng lượng khác, ví dụ các công cụ vặn ốc vít trong sửa chữa và lắp ráp chi tiết, các máy khoan, mài công suất dưới 3kW, tốc độ yêu cầu tới hàng chục nghìn vòng/phút. Tuy nhiên, ở những hệ truyền động quay công suất lớn, chi phí cho hệ thống sẽ rất cao so với truyền động điện. 1.2. MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG BẰNG KHÍ NÉN a. Ưu điểm: - Có khả năng truyền tải năng lượng đi xa vì độ nhớt động học của khí nén nhỏ và tổn thất áp suất trên đường dẫn ít. - Do khả năng chịu nén lớn của không khí vì vậy khả năng tích chứa áp suất khí nén một cách thuận lợi. - Khí nén có thể thải ra dễ dàng ngoài không khí nên đường dẫn khí thải ra không cần thiết. - Chi phí thấp để thiết lập một hệ thống truyền động bằng khí nén. - Hệ thống khí nén sạch sẽ, cho dù có sự rò rỉ không khí nén ở hệ thống ống dẫn cũng không tồn tại mối đe dọa nhiễm bẩn. - Dễ điều khiển với độ chính xác cao. b. Nhược điểm: Bài 1: Tổng quan hệ thống thủy lực khí nén Trang 2
- Lực truyền tải trọng thấp - Khi tải trọng thay đổi thì vận tốc truyền cũng thay đổi. - Khả năng đàn hồi của khí nén lớn do đó không thể thực hiện những chuyển động thẳng hay quay đều. - Khi thoát ra gây tiếng ồn. 1.3. ĐƠN VỊ ĐO TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN: 1.3.1. Áp suất a. Định nghĩa: Áp suất (P) là một đại lượng vật lý, được định nghĩa là lực trên một đơn vị diện tích tác dụng theo chiều vuông góc với bề mặt của vật thể. Trong hệ SI, đơn vị của áp suất bằng Newton trên mét vuông (N/m2), được gọi là Pascal (Pa) mang tên nhà toán học và vật lý người Pháp Blaise Pascal. Áp suất 1 Pa là rất nhỏ. Hình 1.1: Biểu diễn áp suất b. Các đơn vị áp suất thông dụng: Bảng 1.1: Bảng qui đổi các đơn vị áp suất Pa bar KG/cm2 atm mmH 20 mmHg psi Pa 1 1x10-5 1,01972x10-5 9,86923x10-6 1,01972x10-1 7,50062x10-3 1,45038x10-8 bar 1x105 1 1,01972 9,86923x10-1 1,01972x104 7,50062x102 1,45048x10 KG/cm2 9,80665x104 9.80665x10-1 1 9,67841x10-1 1x104 7,35559x102 1,42234x10 atm 1,01325x105 1,01325 1,03323 1 1,03323x104 7,60x102 1,46960x10 mmH 20 9,80665 9,80665x10-5 1x10-4 9,67841x10-5 1 7,35559x10-2 1,42234x10-3 mmHg 1,33322x102 1,33322x10-5 1,35951x10-3 1,31579x10-3 1,35951x10-3 1 1,93368x10-2 psi 6,89473x103 6,89473x10-2 7,03065x10-2 6,80457x10-2 7,03067x102 5,17147x10 1 c. Phân loại áp suất: - Áp suât tương đối: Áp suất so với áp suất khí quyển (Áp suất khí quyển có giá trị bằng 1atm). Kí hiệu bằng chữ g phía sau mỗi đơn vị hoặc không có ghi kí hiệu. Ví dụ 1psig hay 1psi ... Bài 1: Tổng quan hệ thống thủy lực khí nén Trang 3
- Áp suất tuyệt đối: Áp suất so với chân không tuyết đối (Môi trường không tồn tại không khí hay hút hết không khí). Kí hiệu bằng chữ a phía sau mỗi đơn vị. Ví dụ 1psia .... - Áp suất chênh áp: Chênh lệch giữa 2 nguồn áp suất (Hiệu áp suất), có phân biệt dấu ±. AÙ p suaáttuyeä t ñoá i AÙ p suaátdö 17 16 16 15 15 14 Khoaûng aù p suaát 14 13 coâng nghieäp 13 12 môûroäng 12 11 11 10 10 9 Khoaû ng aùp suaát 9 8 thöôø ng söûduïng 8 7 7 6 6 5 AÙ p suaátthaá p 5 4 4 3 3 2 2 1 1 0 AÙ p suaátkhí quyển 0 Chaân khoâng tuyeä t ñoái Hình 1.2: Dải áp suất thường được sử dụng trong công nghiệp 1.3.2. Lực Áp lực là lực tác động lên diện tích bề mặt của một vật. Lực ép vuông góc với diện tích bề mặt chịu lực. Áp lực là đại lượng véc-tơ, tuy nhiên vì đã xác định được phương (vuông góc với bề mặt chịu lực) và chiều (hướng vào mặt chịu lực) nên khi nói về áp lực, người ta có thể chỉ nói về độ lớn (cường độ). Đơn vị đo của áp lực là Newton (N), F  P.A (1.1) 1.3.3. Công Khi lực không đổi tác dụng lên một vật và điểm đặt của lực đó chuyển dời một đoạn s theo hướng hợp với hướng của lực góc thì công thực hiện bởi lực đó được tính theo công thức: A  F .s.cos( ) (1.2) Đơn vị của công là Joule (J), 1 Joule là công sinh ra dưới tác dụng 1 Newton để vật thể m2 kg dịch chuyển quãng đường 1m. 1J  1Nm  1 s2 Bài 1: Tổng quan hệ thống thủy lực khí nén Trang 4