Giáo trình Thiết bị và hệ thống tự động (Nghề: Tự động hoá - Trung cấp) - Trường Cao đẳng Cơ giới (2019)

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:56

Thêm vào BST

Báo xấu

20
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Thiết bị và hệ thống tự động được biên soạn với mục tiêu nhằm giúp sinh viên trình bày được nguyên lý hoạt động của các mạch điện tử cơ bản; Trình bày được nguyên lý hoạt động, chức năng và ứng dụng của các cơ cấu chấp hành và các thiết bị tự động chuyên dùng. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Thiết bị và hệ thống tự động (Nghề: Tự động hoá - Trung cấp) - Trường Cao đẳng Cơ giới (2019)

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ GIỚI GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: THIẾT BỊ VÀ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG NGHỀ: TỰ ĐỘNG HÓA TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP Ban hành kèm theo Quyết định số: / QĐ-CĐCG ngày … tháng.... năm…… của Trường cao đẳng Cơ giới Quảng Ngãi, năm 2019 1
(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 Thiết bị và hệ thống tự động là một lĩnh vực hết sức quan trọng trong ngành tự động hóa, nơi kết hợp sự sáng tạo và kiến thức chuyên môn để tạo ra những bộ điều khiển lập trình và các thiết bị vô cùng đa dạng và tiên tiến. Những chuyên gia tự động hóa đóng vai trò trung tâm trong việc phát triển các thiết bị điện tử thông minh, từ các sản phẩm gia dụng thông thường đến các hệ thống tự động cao cấp. Trong ngành công nghiệp hiện đại, việc sử dụng các thiết bị tự động hóa ngày càng trở nên phổ biến và không thể thiếu. Các thiết bị tự động hóa ngày nay đòi hỏi sự nhỏ gọn, tiết kiệm năng lượng, tích hợp nhiều chức năng và đáng tin cậy. Chính vì vậy, Thiết bị và hệ thống tự động phải đảm bảo rằng mỗi linh kiện và đường dẫn trên mạch được tối ưu hóa sao cho hoạt động hiệu quả và ổn định nhất. Ở Việt Nam cho đến nay đã có khá nhiều giáo trình, tài liệu tham khảo, sách hướng dẫn bài tập về Thiết bị và hệ thống tự động đã được biên soạn và biên dịch của nhiều tác giả, của các chuyên gia đầu ngành tự động hóa. Tuy nhiên nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng trong quá trình đào tạo của nhà trường phải bám sát chương trình khung vì vậy giáo trình Thiết bị và hệ thống tự động được biên soạn bởi sự tham gia của các giảng viên của trường Cao đẳng Cơ giới dựa trên cơ sở chương trình khung đào tạo đã được ban hành, trường Cao đẳng Cơ giới với các giáo viên có nhiều kinh nghiệm cùng nhau tham khảo các nguồn tài liệu khác nhau để thực hiện biên soạn giáo trình Thiết bị và hệ thống tự động phục vụ cho công tác giảng dạy. Giáo trình này được thiết kế theo mô đun thuộc hệ thống mô đun MĐ 22 của chương trình đào tạo nghề Tự động hóa ở cấp trình độ trung cấp nghề và được dùng làm giáo trình cho học viên trong các khóa đào tạo, sau khi học tập xong mô đun này, học viên có đủ kiến thức để học tập tiếp các môn học, mô đun khác của nghề. Quảng Ngãi, ngày 15 tháng 12 năm 2019 Tham gia biên soạn 1. Cao Thị Thanh Bình Chủ biên 2. ………….............. 3. ……….............…. 3
MỤC LỤC NỘI DUNG TRANG Chương 1: Các khái niệm cơ bản 11 1. Mục tiêu của bài: 11 2. Nội dung bài: 11 2.1. Giới thiệu cấu trúc môn học 12 2.2. Định nghĩa – phân loại hệ thống tự động 13 2.3. Đặc tính của hệ thống tự động 14 Chương 2: Thiết bị công suất và chấp hành 15 1. Mục tiêu của bài: 15 2. Nội dung bài 15 2.1. Giới thiệu 16 2.2. Các loại động cơ trong công nghiệp 17 2.3. Thiết bị và phần tử khí nén 17 2.4. Thiết bị và phần tử thủy lực 18 Chương 3: Các bộ điều khiển trong công nghiệp 19 1. Mục tiêu của bài: 19 2. Nội dung bài 19 2.1. Giới thiệu 19 2.2. Bộ điều khiển dùng relay 20 2.3. Bộ điều khiển dùng PLC 21 2.4. Bộ điều khiển dùng vi xử lý 22 2.5. Bộ điều khiển dùng máy tính 23 Chương 4: Các thiết bị giao tiếp người – máy (HMI) 25 1. Mục tiêu của bài: 25 2. Nội dung bài 25 2.1. Giới thiệu 26 2.2. Thiết bị hiển thị và vận hành 29 2.3. Thiết bị cảm ứng 32 Chương 5: Các hệ thống điều khiển thông dụng trong công nghiệp 35 1. Mục tiêu của bài: 35 2. Nội dung bài 35
2.1. Hệ thống điều khiển nhiệt độ. 37 2.2. Hệ thống điều khiển vị trí, tốc độ 41 2.3. Hệ thống điều khiển quá trình (lưu lượng, áp suất) 52 Tài liệu tham khảo: 55 GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN Tên mô đun: Thiết bị và hệ thống tự động Mã mô đun: MĐ 22 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của Môn học: - Vị trí: Mô đun này được bổ trí sau khi học xong môn Trang bị điện và học song song với môn học Vi điều khiển và học trước các môn học , mô đun chuyên môn khác. - Tính chất: Là môn học Kỹ thuật cơ sơ , thuộc các môn học đào tạo nghề bắt buộc. - Ý nghĩa, vai trò: Môn học Thiết bị và hệ thống tự động đóng vai trò quan trọng trong quá trình học tập và nghiên cứu trong lĩnh vựctự động hóa. Nó cung cấp cho học viên những kiến thức và kỹ năng cần thiết. Trong khóa học này, sinh viên sẽ học về các phương pháp cơ bản để thiết kế, vận hành và bảo trì các hệ thống thiết bị tự động. Các chủ đề sẽ được trình bày dưới hình thức lý thuyết và thực hành, giúp các sinh viên có cơ hội tiếp cận với các thiết bị điện tử thực tế và các công nghệ tiên tiến. - Đối tượng: Áp dụng cho học sinh trình độ trung cấp nghề Tự động hóa. + kiến thức: A1. Trình bày được chức năng và ứng dụng của các cảm biến, thiết bị đo lường và điều khiển; A2.Trình bày được nguyên lý hoạt động của các mạch điện tử cơ bản; A3. Trình bày được nguyên lý hoạt động, chức năng và ứng dụng của các cơ cấu chấp hành và các thiết bị tự động chuyên dùng; + kỹ năng: B1. Nhận dạng, phân loại và sử dụng được các cảm biến, thiết bị đo lường và điều khiển; B2. Lắp ráp được các mạch điện tử cơ bản; B3. Đấu nối và vận hành được các bộ điều khiển với thiết bị ngoại vi; + Năng lực tự chủ và trách nhiệm: 5
C1. Chủ động, nghiêm túc trong học tập và công việc. C2. Giữ gìn vệ sinh công nghiệp, đảm bảo an toàn cho người và thiết bị. 1. Chương trình khung nghề Thiết bị và hệ thống tự động. Mã Thời gian học tập (giờ) MH/ Tổng Trong đó Tên mô số Thực MĐ đun, môn Số tín chỉ hành/ thực học Lý tập/thí Kiểm tra thuyết nghiệm/bài tập I Các môn học chung/đại cương 12 255 94 148 13 MH 01 Chính trị 2 30 15 13 2 MH 02 Pháp luật 1 15 9 5 1 Giáo dục MH 03 thể chất 1 30 4 24 2 Giáo dục MH 04 quốc phòng và an ninh 2 45 21 21 3 MH 05 Tin học 2 45 15 29 1 Ngoại ngữ MH 06 (Anh văn) 4 90 30 56 4 Các môn học, mô đun II chuyên môn ngành nghề 77 1668 468 1088 112 Môn học, II.1 mô đun cơ 24 435 185 214 36 sở Kỹ thuật an MH 07 toàn lao 2 30 21 6 3 động Nguyên lý MH 08 máy - chi 3 45 31 10 4 tiết máy
Mã Thời gian học tập (giờ) MH/ Tên mô Trong đó Tổng đun, môn Số tín chỉ MĐ số Lý Thực học Kiểm tra thuyết hành/ thực tập/thí Điện kỹ MH 09 2 30 21 7 2 thuật MH 10 Vẽ kỹ thuật 2 30 15 13 2 MĐ 11 Máy điện 4 90 35 49 6 Điện cơ MĐ 12 3 60 23 31 6 bản Kỹ thuật MĐ 13 điện tử cơ 3 60 13 43 4 bản MĐ 14 AutoCAD 3 60 18 36 6 Kỹ thuật MĐ 15 2 30 8 19 3 nguội Môn học, mô đun II.2 53 1233 283 874 76 chuyên môn MĐ 16 Kỹ thuật số 3 75 20 49 6 Kỹ thuật MĐ 17 2 45 15 27 3 cảm biến Điện tử MĐ 18 2 45 15 28 2 công suất MĐ 19 PLC cơ bản 4 90 26 56 8 PLC nâng MĐ 20 3 60 10 42 8 cao Trang bị MĐ 21 5 120 28 84 8 điện Thiết bị và MĐ 22 hệ thống tự 4 90 26 58 6 động Vi điều MĐ 23 4 90 26 57 7 khiển MĐ 24 Gia công 4 75 24 48 3 cơ khí trên 7
Mã Thời gian học tập (giờ) MH/ Tên mô Trong đó Tổng đun, môn Số tín chỉ MĐ số Lý Thực học Kiểm tra thuyết hành/ thực tập/thí máy công cụ Điều khiển MĐ 25 khí nén - 4 90 30 55 5 thủy lực Lắp đặt vận hành hệ MĐ 26 4 90 23 61 6 thống cơ điện tử Mạng truyền MĐ 27 4 75 25 46 4 thông công nghiệp Thực tập MĐ 28 10 288 15 263 10 tốt nghiệp Tổng cộng 89 1923 562 1236 125 2. Chương trình chi tiết môn học: Thời gian Tên các bài Tổng Lý Thực hành, thí Kiể stt trong mô đun số thuyết nghiệm, thảo m luận, bài tập tra 1 Chương 1: Các khái niệm cơ bản 4 4 2 Chương 2: Thiết bị công suất và chấp hành 20 5 13 2 3 Chương 3: Các bộ điều khiển trong công 20 4 14 2 nghiệp 4 Chương 4: Các thiết bị giao tiếp người – 20 7 13 máy (HMI) 5 Chương 5: Các hệ thống điều khiển thông 26 6 18 2 dụng trong công nghiệp Cộng: 90 26 58 6
+ Ghi chú: Thời gian kiểm tra được tích hợp giữa lý thuyết với thực hành và được tính vào giờ thực hành. 3. Điều kiện thực hiện môn học: 3.1. Phòng học Lý thuyết/Thực hành: Đáp ứng phòng học chuẩn 3.2. Trang thiết bị dạy học:,máy vi tính, bảng, phấn, tranh vẽ.... 3.3. Học liệu, dụng cụ, mô hình, phương tiện: Giáo trình, mô hình thực hành, bộ dụng cụ nghề điện, điện tử, hàn … 3.4. Các điều kiện khác: Người học tìm hiểu thực tế về các thiết bị tự động trong nhà máy, xí nghiệp công nghiệp. 4. Nội dung và phương pháp đánh giá: 4.1. Nội dung: - Kiến thức: 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 kỹ 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. 4.2. Phương pháp: Người học được đánh giá tích lũy môn học như sau: 4.2.1. Cách đánh giá - Áp dụng quy chế đào tạo Trung cấp hệ chính quy ban hành kèm theo Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH, ngày 13/3/2017 của Bộ trưởng Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội. - Hướng dẫn thực hiện quy chế đào tạo áp dụng tại Trường Cao đẳng Cơ giới như sau: Điểm đánh giá Trọng số + Điểm kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1) 40% 9
+ Điểm kiểm tra định kỳ (Hệ số 2) + Điểm thi kết thúc môn học 60% 4.2.2. Phương pháp đánh giá Phương pháp Phương pháp Hình thức Chuẩn đầu ra Số Thời đánh giá tổ chức kiểm tra đánh giá cột điểm kiểm tra Thường Viết/ Tự luận/ A1, C1, C2 1 Sau 5 giờ. xuyên Thuyết trình Trắc nghiệm/ Báo cáo Định kỳ Viết và Tự luận/ A2, B1, C1, C2 7 Sau 24 thực hành Trắc nghiệm/ giờ thực hành Kết thúc môn Vấn đáp và Vấn đáp và A1, A2, A3, B1, 1 Sau 90 học thực hành thực hành B2, C1, C2, giờ trên mô hình 4.2.3. Cách tính điểm - Điểm đánh giá thành phần và điểm thi kết thúc môn học được chấm theo thang điểm 10 (từ 0 đến 10), làm tròn đến một chữ số thập phân. - Điểm môn học là tổng điểm của tất cả điểm đánh giá thành phần của môn học nhân với trọng số tương ứng. Điểm môn học theo thang điểm 10 làm tròn đến một chữ số thập phân, sau đó được quy đổi sang điểm chữ và điểm số theo 5. Hướng dẫn thực hiện môn học 5.1. Phạm vi, đối tượng áp dụng: Đối tượng Trung cấp nghề Hàn 5.2. Phương pháp giảng dạy, học tập môn học 5.2.1. Đối với người dạy * Lý thuyết: Áp dụng phương pháp dạy học tích cực bao gồm: Trình chiếu, thuyết trình ngắn, nêu vấn đề, hướng dẫn đọc tài liệu, bài tập cụ thể, câu hỏi thảo luận nhóm…. * Thực hành: - Phân chia nhóm nhỏ thực hiện bài tập thực hành theo nội dung đề ra.
- Khi giải bài tập, làm các bài Thực hành, thí nghiệm, bài tập:... Giáo viên hướng dẫn, thao tác mẫu và sửa sai tại chỗ cho nguời học. - Sử dụng các mô hình, học cụ mô phỏng để minh họa các bài tập ứng dụng * Thảo luận: Phân chia nhóm nhỏ thảo luận theo nội dung đề ra. * Hướng dẫn tự học theo nhóm: Nhóm trưởng phân công các thành viên trong nhóm tìm hiểu, nghiên cứu theo yêu cầu nội dung trong bài học, cả nhóm thảo luận, trình bày nội dung, ghi chép và viết báo cáo nhóm. 5.2.2. Đối với người học: Người học phải thực hiện các nhiệm vụ như sau: - 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...) - Sinh viên trao đổi với nhau, thực hiện bài thực hành và báo cáo kết quả - Tham dự tối thiểu 70% các giờ giảng tích hợp. Nếu người học vắng >30% số giờ tích hợp phải học lại mô đun 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 2-3 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. 11
Chương 1: Các khái niệm cơ bản Mã bài : MĐ 22-01 1. Mục tiêu của bài: - Trình bày được cấu trúc chung của môn thiết bị và hệ thống tự động. - Phát biểu được các đặc tính của hệ thống điều khiển tự động và hướng phát triển của hệ thống điều khiển tự động. 2. Nội dung bài: 2.1 Khái niệm về điều khiển a. Điều khiển tự động Định nghĩa: Điều khiển là quá trình thu thập thông tin, xử lý thông tin vàtác động lên hệ thống để đáp ứng của hệ thống “gần” với mục đích định trước.Điều khiển tự động là quá trình điều khiển không có sự tác động của con người. Các ví dụ: −Điều khiển tốc độ động cơ −Điều khiển nhiệt độ −Điều khiển vị trí bàn máy −Điều khiển các hệ thống ứng dụng trong sinh hoạt: cửa tự động, bãi đậu xe,thang máy. −Điều khiển các quá trình công nghiệp nói chung. b. Tại sao cần phải điều khiển tự động −Đáp ứng của hệ thống không thỏa mãn yêu cầu. −g độ chính xác. −Tăng năng suất. −Tăng hiệu quả kinh tế. 2.2 Phân loại hệ thống điều khiển - Phân loại theo Hệ thống Điều khiển: a. Hệ thống Điều khiển Mở (Open-Loop Control System): Là loại hệ thống điều khiển trong đó tín hiệu điều khiển không phụ thuộc vào giá trị phản hồi từ quá trình điều khiển. Nó chỉ cần một lệnh điều khiển đơn giản để thực hiện một tác vụ cụ thể. Ví dụ, bộ điều khiển máy giặt chỉ thực hiện các bước giặt cơ bản mà không quan tâm đến trạng thái của quá trình giặt. b. Hệ thống Điều khiển Đóng (Closed-Loop Control System): Là loại hệ thống điều khiển sử dụng phản hồi từ quá trình điều khiển để điều chỉnh tín hiệu điều khiển. Nó liên tục giám sát trạng thái và thực hiện điều chỉnh dựa trên sự khác biệt giữa giá trị thực tế và giá trị mục tiêu. Ví dụ, hệ thống điều khiển nhiệt độ trong một hệ thống làm lạnh sẽ sử dụng phản hồi về nhiệt độ thực tế để điều chỉnh công suất làm lạnh. - Phân loại theo Số ngõ vào - ra của hệ thống: a. Hệ thống SISO (Single Input, Single Output): Là loại hệ thống điều khiển chỉ có một tín hiệu điều khiển vào và một tín hiệu đầu ra. Ví dụ, hệ thống điều khiển tốc độ động cơ sử dụng chỉ một tín hiệu điều khiển vào và cung cấp tín hiệu đầu ra là tốc độ động cơ.
b. Hệ thống SIMO (Single Input, Multiple Output): Là loại hệ thống điều khiển chỉ có một tín hiệu điều khiển vào nhưng cung cấp nhiều tín hiệu đầu ra. Ví dụ, hệ thống điều khiển động cơ để đạt được cả tốc độ và vị trí. c. Hệ thống MISO (Multiple Input, Single Output): Là loại hệ thống điều khiển có nhiều tín hiệu điều khiển vào nhưng chỉ có một tín hiệu đầu ra. Ví dụ, hệ thống điều khiển quá trình sản xuất trong công nghiệp có nhiều tham số đầu vào như nhiệt độ, áp suất, và lưu lượng, nhưng chỉ cung cấp tín hiệu đầu ra là mức sản phẩm cuối cùng. d. Hệ thống MIMO (Multiple Input, Multiple Output): Là loại hệ thống điều khiển có nhiều tín hiệu điều khiển vào và nhiều tín hiệu đầu ra. Ví dụ, hệ thống điều khiển robot có nhiều cảm biến và động cơ để điều khiển đồng thời nhiều chuyển động và hành động. - Phân loại theo Đối tượng Điều khiển: a. Hệ thống Tự động hóa Công nghiệp: Điều khiển các quy trình và hệ thống trong công nghiệp để tăng hiệu suất, giảm sai số và đảm bảo an toàn. b. Hệ thống Tự động hóa Giao thông: Điều khiển các hệ thống giao thông, đèn giao thông thông minh, và điều khiển giao thông đô thị. c. Hệ thống Tự động hóa Nhà thông minh: Điều khiển các thiết bị trong nhà như hệ thống đèn chiếu sáng, điều khiển nhiệt độ, an ninh và giải trí. d. Hệ thống Tự động hóa Nông nghiệp: Điều khiển các hệ thống tưới tiêu, thu hoạch và giám sát các thông số nông nghiệp. Các phân loại này giúp hiểu rõ hơn về tính chất và ứng dụng của từng loại hệ thống tự động trong nhiều lĩnh vực và ngành công nghiệp khác nhau. 2.3. Đặc tính của hệ thống tự động: Hệ thống tự động có một số đặc tính quan trọng giúp nó thực hiện các nhiệm vụ một cách tự động và hiệu quả. Dưới đây là những đặc tính chính của hệ thống tự động: Tự động hoạt động: Hệ thống tự động hoạt động mà không cần sự can thiệp của con người sau khi đã được cài đặt và kích hoạt. Nó tự động thực hiện các nhiệm vụ dựa trên các chương trình điều khiển và cấu hình đã được xác định trước. Điều này giúp tối ưu hóa hiệu suất và giảm thiểu thời gian và công sức lao động. Đáp ứng nhanh: Hệ thống tự động có thể phản ứng nhanh chóng và chính xác đối với các tín hiệu và điều kiện thay đổi trong môi trường hoạt động. Thời gian đáp ứng nhanh giúp hệ thống thích ứng và điều chỉnh một cách hiệu quả, đảm bảo hoạt động liền mạch và chính xác. 13
Tích hợp linh hoạt: Hệ thống tự động có khả năng tích hợp và kết nối với các thiết bị, cảm biến, và phần mềm khác trong hệ thống. Điều này giúp tạo thành một mạng lưới hoạt động thông minh và linh hoạt, giúp tối ưu hóa quy trình và dễ dàng thay đổi cấu hình khi cần thiết. Chính xác và đáng tin cậy: Hệ thống tự động được thiết kế để thực hiện các tác vụ một cách chính xác và đáng tin cậy, giảm thiểu sai số và đảm bảo tính ổn định trong hoạt động. Điều này là quan trọng đặc biệt trong các quá trình sản xuất và công nghiệp yêu cầu độ chính xác cao. Tính linh hoạt và dễ dàng mở rộng: Hệ thống tự động có thể linh hoạt thay đổi và mở rộng theo nhu cầu, cho phép thêm các thành phần mới hoặc điều chỉnh cấu hình một cách dễ dàng. Điều này giúp hệ thống tự động thích ứng với sự phát triển và thay đổi của công việc và yêu cầu mới. Giám sát và điều khiển từ xa: Nhiều hệ thống tự động hỗ trợ tính năng giám sát và điều khiển từ xa, cho phép quản lý và kiểm soát hệ thống ở xa thông qua kết nối mạng. Điều này tăng cường tính linh hoạt và hiệu quả trong việc giám sát và quản lý hệ thống. Tiết kiệm năng lượng và tối ưu hóa tài nguyên: Hệ thống tự động thường được thiết kế để tiết kiệm năng lượng và tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên, giúp giảm chi phí vận hành và bảo vệ môi trường. An toàn và bảo mật: Hệ thống tự động được thiết kế với các biện pháp an toàn và bảo mật để đảm bảo hoạt động an toàn và bảo vệ dữ liệu quan trọng. Điều này đặc biệt quan trọng trong các ứng dụng yêu cầu bảo mật cao và quản lý rủi ro. Nhờ vào những đặc tính trên, hệ thống tự động đóng vai trò quan trọng trong việc tăng cường hiệu suất, chất lượng và sự an toàn trong nhiều lĩnh vực công nghiệp và cuộc sống hàng ngày. CÂU HỎI ÔN TẬP 1-Hãy mô tả ý nghĩa của hệ thống tự động hoàn toàn (Fully Automated). 2- Đặc tính nào của hệ thống tự động cho phép nó phản ứng nhanh chóng và chính xác đối với các tín hiệu và điều kiện thay đổi trong môi trường hoạt động?
3- Giải thích ý nghĩa của tính tích hợp linh hoạt trong hệ thống tự động. 4- Hệ thống tự động liên tục được mô tả bằng phương trình toán học nào? 5- Hãy liệt kê và giải thích ba loại hệ thống tự động dựa vào số ngõ vào - ra của hệ thống. 15
Chương 2: Thiết bị công suất và chấp hành Mã bài: MDD22-02 1. Mục tiêu của bài: - Phân biệt được các loại động cơ trong công nghiệp. - Trình bày được đặc tính và công dụng của từng phần tử khí nén, thủy lực. - Xác định được độ lớn và thời gian thực hiện hệ thống khí nén. 2. Nội dung bài: 2.1 Các loại động cơ trong công nghiệp Trong công nghiệp, có nhiều loại động cơ được sử dụng cho các mục đích khác nhau, phụ thuộc vào ứng dụng cụ thể. Dưới đây là một số loại động cơ phổ biến trong công nghiệp: Trong công nghiệp, các loại động cơ phổ biến bao gồm: Động cơ 1 pha (Single-Phase Motors): Đây là loại động cơ mà dòng điện chạy qua chỉ một pha duy nhất. Động cơ 1 pha thường được sử dụng trong các thiết bị gia dụng như máy giặt, máy lạnh, quạt, máy bơm nhỏ và các ứng dụng công nghiệp nhỏ khác. Động cơ 3 pha (Three-Phase Motors): Đây là loại động cơ sử dụng ba pha dòng điện chạy qua. Động cơ 3 pha được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp vì hiệu suất cao và khả năng vận hành mạnh mẽ. Chúng thường được sử dụng trong các máy công cụ, máy móc sản xuất, máy nén khí và các ứng dụng công nghiệp lớn khác. Động cơ Bước (Stepper Motors): Động cơ bước là loại động cơ có khả năng xoay một góc cố định (bước) khi nhận tín hiệu đầu vào. Động cơ bước thường được sử dụng trong các hệ thống chính xác yêu cầu kiểm soát vị trí và chuyển động đáng tin cậy, chẳng hạn như máy in 3D, máy CNC, robot và thiết bị tự động hóa khác. Động cơ Không đồng bộ (Induction Motors): Đây là loại động cơ không có liên kết giữa rotor và stator, không yêu cầu bất kỳ bộ điều khiển nào để khởi động hoặc điều chỉnh tốc độ. Động cơ không đồng bộ thường được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp thông thường như bơm, quạt, máy kéo, máy nén khí và hệ thống vận chuyển. Động cơ Đồng bộ (Synchronous Motors): Đây là loại động cơ có tần số quay định sẵn và hoạt động đồng bộ với tần số này. Động cơ đồng bộ thường được sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi đồng bộ với hệ thống điện, như các máy phát điện và hệ thống đồng bộ. Mỗi loại động cơ có đặc điểm và ứng dụng riêng, và việc lựa chọn đúng loại động
cơ là quan trọng để đảm bảo hiệu suất và hoạt động ổn định trong các ứng dụng công nghiệp. 2.3. Thiết bị và phần tử khí nén Các thiết bị và phần tử khí nén được sử dụng trong hệ thống khí nén để điều khiển và cung cấp khí nén cho các ứng dụng công nghiệp. Dưới đây là một số thiết bị và phần tử phổ biến trong hệ thống khí nén: Máy nén khí (Air Compressor): Máy nén khí là thiết bị dùng để nén không khí từ môi trường xung quanh và cung cấp khí nén với áp suất cao hơn cho các thiết bị và hệ thống khác. Máy nén khí có nhiều loại và kích thước phù hợp với các ứng dụng khác nhau trong công nghiệp. Xy lanh (Cylinder): Xy lanh là một bộ phận trong hệ thống khí nén được sử dụng để chứa và di chuyển piston. Khi khí nén được cung cấp vào trong xy lanh, piston sẽ chuyển động tạo ra công việc hoặc lực đẩy. Van điện từ (Solenoid Valve): Van điện từ là loại van được điều khiển bằng tín hiệu điện từ mở hoặc đóng đường dẫn dòng khí nén. Chúng thường được sử dụng để điều khiển luồng khí nén và kích hoạt các hành động như mở hoặc đóng cửa, cắt hoặc mở dòng khí nén. Bộ lọc khí (Air Filter): Bộ lọc khí được sử dụng để làm sạch khí nén từ các hạt bụi và các chất rắn nhỏ khác có thể làm hư hỏng các thiết bị hoặc ảnh hưởng đến hiệu suất hệ thống khí nén. Khớp nối van đảo chiều (Directional Control Valve): Khớp nối van đảo chiều là một loại van được sử dụng để chuyển hướng luồng khí nén trong hệ thống. Nó có thể điều khiển luồng khí nén theo nhiều hướng khác nhau và điều khiển hướng chuyển động của các thiết bị khí nén. Bộ điều khiển áp suất (Pressure Regulator): Bộ điều khiển áp suất là một thiết bị dùng để điều chỉnh áp suất của khí nén trong hệ thống. Nó giúp duy trì áp suất ổn định và đảm bảo hiệu suất hoạt động của các thiết bị khí nén. Các thiết bị và phần tử khí nén này là một phần quan trọng trong hệ thống khí nén và đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển và vận hành các ứng dụng công nghiệp hiệu quả và đáng tin cậy. 17
2.4. Thiết bị và phần tử thủy lực Thiết bị và phần tử thủy lực là các thành phần quan trọng trong hệ thống thủy lực, được sử dụng để chuyển đổi và kiểm soát năng lượng thủy lực trong các ứng dụng công nghiệp và máy móc. Dưới đây là một số thiết bị và phần tử thủy lực phổ biến: Bơm thủy lực (Hydraulic Pump): Bơm thủy lực là thiết bị dùng để tạo áp lực cao và chuyển đổi năng lượng cơ học thành năng lượng thủy lực. Nó là nguồn cấp năng lượng chính cho hệ thống thủy lực và đảm bảo luồng dòng chất lỏng thủy lực liên tục trong hệ thống. Xi lanh thủy lực (Hydraulic Cylinder): Xi lanh thủy lực là một phần của hệ thống thủy lực, được sử dụng để tạo ra chuyển động cơ học bằng cách chuyển đổi năng lượng thủy lực thành năng lượng cơ học. Xi lanh thủy lực thường được sử dụng trong các máy móc công nghiệp, xe nâng, cổng tự động, và các ứng dụng khác. Van thủy lực (Hydraulic Valve): Van thủy lực là các thiết bị điều khiển dòng chất lỏng thủy lực trong hệ thống. Chúng giúp điều khiển và điều chỉnh áp suất, hướng dòng chất lỏng và khả năng dừng dòng chất lỏng trong hệ thống thủy lực. Có nhiều loại van thủy lực như van điều khiển áp suất, van điều khiển hướng và van điều khiển dòng chất lỏng. Dây cáp thủy lực (Hydraulic Hose): Dây cáp thủy lực là bộ phận truyền dẫn chất lỏng thủy lực trong hệ thống. Chúng thường được làm bằng cao su chịu áp lực cao và có khả năng chịu mài mòn và nhiệt độ cao. Dây cáp thủy lực kết nối các bộ phận khác nhau trong hệ thống và đảm bảo sự dẫn dắt chất lỏng thủy lực hiệu quả. Bộ điều khiển áp suất (Pressure Control Valve): Bộ điều khiển áp suất là một loại van thủy lực được sử dụng để kiểm soát áp suất trong hệ thống thủy lực. Nó giúp duy trì áp suất ổn định và an toàn trong hệ thống và ngăn chặn áp suất quá cao gây hư hỏng cho các bộ phận khác. Bộ lọc thủy lực (Hydraulic Filter): Bộ lọc thủy lực được sử dụng để làm sạch chất lỏng thủy lực bằng cách loại bỏ các hạt rắn và bụi có thể gây hư hỏng cho hệ thống. Nó giúp bảo vệ các bộ phận như bơm, van và xi lanh khỏi bị hỏng và kéo dài tuổi thọ của hệ thống thủy lực. Những thiết bị và phần tử thủy lực này đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển và kiểm soát năng lượng thủy lực, đảm bảo hoạt động hiệu quả và ổn định của các ứng dụng công nghiệp và máy móc.
CÂU HỎI ÔN TẬP 1. Thiết bị nào được sử dụng để tạo áp lực cao và chuyển đổi năng lượng cơ học thành năng lượng khí nén trong hệ thống khí nén? 2. Thiết bị nào được sử dụng để làm sạch khí nén bằng cách loại bỏ các hạt rắn và bụi có thể gây hư hỏng cho hệ thống? 3. Thiết bị nào được sử dụng để tạo ra chuyển động cơ học bằng cách chuyển đổi năng lượng thủy lực thành năng lượng cơ học trong hệ thống thủy lực? 4. Loại van nào được sử dụng để kiểm soát áp suất trong hệ thống thủy lực và giúp duy trì áp suất ổn định? 19
Chương 3: Các bộ điều khiển trong công nghiệp Mã bài: MĐ 22-03 . Mục tiêu của bài: - Trình bày cấu tạo và các chế độ làm việc của bộ điều khiển trong công nghiệp - Thực hiện khởi tạo được các bộ điều khiển dùng Relay, bộ điều khiển dùng PLC, dùng vi xử lý và máy tính . Nội dung bài: Các bộ điều khiển trong công nghiệp là những thiết bị quan trọng được sử dụng để kiểm soát và điều khiển các quy trình và hệ thống tự động trong môi trường công nghiệp. Chúng giúp tăng hiệu suất, đảm bảo an toàn và đáng tin cậy cho các quá trình sản xuất và vận hành. Dưới đây là một số bộ điều khiển phổ biến trong công nghiệp: Bộ điều khiển PLC (Programmable Logic Controller): PLC là một hệ thống điều khiển tự động dựa trên chương trình, được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp để kiểm soát các quy trình sản xuất và hệ thống tự động. PLC có thể lập trình lại và thay đổi để phù hợp với các yêu cầu khác nhau và cho phép tích hợp các thiết bị và cảm biến khác nhau trong hệ thống. Bộ điều khiển PID (Proportional-Integral-Derivative): Bộ điều khiển PID là một hệ thống điều khiển phản hồi phổ biến được sử dụng trong các quy trình tự động hóa. Nó dựa trên các thông số đầu vào và điều chỉnh đầu ra để duy trì một giá trị đặt trước cụ thể, giúp đạt được sự ổn định và chính xác trong kiểm soát quy trình. Bộ điều khiển DCS (Distributed Control System): DCS là một hệ thống điều khiển phân tán được sử dụng trong các hệ thống kiểm soát quy trình phức tạp. Nó cho phép kiểm soát từ xa và phân tán các chức năng điều khiển trên nhiều thiết bị và vị trí trong nhà máy hoặc hệ thống. Bộ điều khiển HMI (Human Machine Interface): HMI là một giao diện đồ họa dễ sử dụng và trực quan, cho phép người điều khiển tương tác và kiểm soát các hệ thống tự động và quy trình sản xuất. HMI thường đi kèm với PLC hoặc DCS và giúp đơn giản hóa việc lập trình và giám sát quá trình. Bộ điều khiển CNC (Computer Numerical Control): CNC là một hệ thống điều khiển được sử dụng trong các máy công cụ tự động, cho phép kiểm soát và điều chỉnh chính xác các động cơ và hành trình của máy. CNC thường được sử dụng trong các ứng dụng gia công kim loại và gỗ. Những bộ điều khiển này đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát và điều khiển các quy trình công nghiệp, đảm bảo hiệu suất và ổn định trong sản xuất và vận hành.