Giáo trình điều khiển khí nén (nghề cơ điện tử trình độ cao đẳng)

NỘI DUNG MÔ ĐUN

STT Tên các bài trong môn học

1 Khái niệm về khí nén, ứng dụng của khí nén 6 4 2 0

2 Các phần tử khí nén 23 6 16 1

3 Thiết kế và lắp đặt hệ thống điều khiển khí nén ứng dụng 26 5 20 1

4 Lắp đặt, vận hành và kiểm tra hệ thống khí nén 26 4 20 2

5 Tìm và sửa lỗi trong hệ thống điều khiển khí nén 9 1 8 0

KHÁI NIỆM VỀ KHÍ NÉN, ỨNG DỤNG CỦA KHÍ NÉN

Khái niệm chung

1.1 Vài nét về sự phát triển

Ứng dụng khí nén đã tồn tại từ thời kỳ trước Công Nguyên, nhưng do sự phát triển không đồng bộ của khoa học kỹ thuật, đặc biệt là trong việc kết hợp kiến thức về cơ học, vật lý và vật liệu, nên phạm vi ứng dụng của khí nén còn rất hạn chế.

Vào thế kỷ 19, máy móc sử dụng năng lượng khí nén lần đầu được phát minh, nhưng với sự phát triển của năng lượng điện, vai trò của khí nén dần giảm Dù vậy, khí nén vẫn quan trọng trong những lĩnh vực mà điện không an toàn, như trong các dụng cụ nhỏ với vận tốc cao như búa hơi và dụng cụ dập Sau chiến tranh thế giới thứ hai, ứng dụng khí nén trong kỹ thuật điều khiển phát triển mạnh mẽ, dẫn đến việc sáng chế nhiều thiết bị mới Sự kết hợp giữa khí nén và điện - điện tử hứa hẹn sẽ thúc đẩy sự phát triển của kỹ thuật điều khiển trong tương lai.

1.2 Khả năng ứng dụng của khí nén

1.2.1 Trong lĩnh vực điều khiển

Những năm 50 và 60 của thế kỷ 20 chứng kiến sự bùng nổ trong lĩnh vực tự động hóa sản xuất Kỹ thuật điều khiển bằng khí nén đã được áp dụng rộng rãi và đa dạng trong nhiều ngành nghề khác nhau, đặc biệt tại Cộng Hoà Liên.

Bang Đức có 60 hãng sản xuất chuyên về các phần tử điều khiển bằng khí nén, ứng dụng trong các lĩnh vực dễ xảy ra nổ như thiết bị phun sơn và đồ gá kẹp cho chi tiết nhựa Hệ thống này được ưa chuộng trong sản xuất thiết bị điện tử nhờ điều kiện vệ sinh tốt và độ an toàn cao Ngoài ra, nó còn được sử dụng trong dây chuyền rửa tự động, thiết bị vận chuyển và kiểm tra lò hơi, thiết bị mạ điện, cũng như trong ngành đóng gói và hóa chất.

1.2.2 Trong hệ thống truyền động

Các dụng cụ và thiết bị máy va đập đóng vai trò quan trọng trong ngành khai thác, bao gồm khai thác đá và than, cũng như trong các công trình xây dựng như hầm mỏ và đường hầm.

Truyền động quay sử dụng năng lượng khí nén để vận hành động cơ với công suất lớn, nhưng chi phí rất cao So với động cơ điện có cùng công suất, chi phí tiêu thụ năng lượng của động cơ quay bằng khí nén cao hơn đáng kể.

Động cơ khí nén có hiệu suất cao gấp 10 đến 15 lần so với động cơ điện, nhưng lại có kích thước và trọng lượng nhỏ hơn 30% so với động cơ điện có cùng công suất Những dụng cụ như máy vặn vít, máy khoan với công suất khoảng 3,5 kW và máy mài với công suất khoảng 2,5 kW, cũng như các máy mài nhỏ với tốc độ vòng quay cao khoảng 100.000 v/ph, đều rất phù hợp để sử dụng động cơ truyền động bằng khí nén.

Truyền động thẳng sử dụng áp suất khí nén được ứng dụng rộng rãi trong các dụng cụ, đồ gá kẹp chi tiết, thiết bị đóng gói, máy gia công gỗ, thiết bị làm lạnh và hệ thống phanh ô tô.

- Trong các hệ thống đo lường và kiểm tra:

1.3 Ưu nhược điểm của hệ thống truyền động bằng khí nén

- Dễ dàng thành lập các trạm trích chứa khí nén vì khả năng chịu nén (đàn hồi) của không khí là rất lớn

- Có khả năng truyền năng lượng xa, vì độ nhớt động học của khí nén nhỏ và tổn thất áp suất trên đường ống nhỏ

Chi phí thiết lập hệ thống truyền động khí nén tương đối thấp do phần lớn các xí nghiệp đã có sẵn hệ thống ống dẫn khí nén Hơn nữa, việc không cần thiết phải lắp đặt đường dẫn khí nén thải ra cũng giúp giảm bớt chi phí đầu tư.

- Hệ thống phòng ngừa áp suất giới hạn được bảo đảm

Khi tải trọng trong hệ thống thay đổi, vận tốc cũng sẽ thay đổi do khả năng đàn hồi lớn của khí nén, dẫn đến việc không thể thực hiện các chuyển động thẳng hoặc quay đều.

- Dòng khí nén thoát ra ở đường dẫn gây ra tiếng ồn

Hiện nay, trong lĩnh vực điều khiển, việc kết hợp hệ thống điều khiển bằng khí nén với điện hoặc điện tử ngày càng phổ biến Điều này khiến cho việc xác định rõ ràng và chính xác ưu nhược điểm của từng hệ thống trở nên khó khăn.

Một số đặc điểm của hệ truyền động bằng khí nén

Kí hiệu(+), (=), (-), có nghĩa là: thích hợp hơn/bằng/ít hơn so với truyền động bằng khí nén

2.1 Độ an toàn khi quá tải

- Khi hệ thống đạt được áp suất làm việc tới hạn, thì truyền động vẫn an toàn, không có sự cố hay hư hỏng xảy ra

- Truyền động điện – cơ (-), truyền động bằng thuỷ lực (=), truyền động bằng cơ (- )

2.2 Sự truyền tải năng lượng

- Tổn thất áp suất và giá đầu tư cho mạng truyền tải bằng khí nén tương đối thấp

- Truyền tải năng lượng điện (+), truyền tải thuỷ lực (-), truyền tải bằng cơ (-)

2.3 Tuổi thọ và bảo dưỡng

Hệ thống điều khiển và truyền động bằng khí nén hoạt động hiệu quả khi đạt áp suất tối ưu mà không ảnh hưởng đến môi trường Tuy nhiên, để đảm bảo hiệu suất, hệ thống cần phải chú trọng vào việc lọc sạch bụi bẩn trong không khí áp suất.

- Hệ thống điện - cơ (-/=), hệ thống cơ (-), hệ thống thuỷ lực (=), hệ thống điện (+)

2.4 Khả năng thay thế những phần tử thiết bị

- Trong hệ thống truyền động bằng khí nén, khả năng thay thế những phần tử dễ dàng

- Điều khiển bằng điện (+), hệ thống điều khiển cơ (-), hệ thống điều khiển bằng thủy lực (=)

Do trọng lượng nhẹ của các phần tử trong hệ thống điều khiển khí nén, cùng với khả năng giản nở lớn của áp suất khí, hệ thống này có thể đạt được vận tốc rất cao trong quá trình truyền động.

- Điện – cơ (-), cơ (-), thuỷ lực (-)

2.6 Khả năng điều chỉnh lưu lượng dòng và áp suất

Truyền động khí nén cho phép điều chỉnh lưu lượng và áp suất một cách dễ dàng, nhưng khi tải trọng thay đổi, vận tốc cũng sẽ bị ảnh hưởng.

- Điện – cơ (-), cơ (-), thuỷ lực (+)

- Vận tốc truyền tải và xử lý tín hiệu tương đối chậm.

Đơn vị đo trong hệ thống điều khiển

Đơn vị cơ bản của áp suất trong hệ đo lường SI là Pascal (Pa), trong đó 1 Pascal tương ứng với áp suất phân bố đều lên bề mặt có diện tích 1m2 khi có lực tác động vuông góc lên bề mặt đó là 1 Newton (N).

- Trong thực tế người ta dùng đơn vị bội số của Pascal là Megapascal (MPa)

- Ngoài ra còn dùng đơn vị bar

- Đơn vị của lực trong hệ đo lường SI là Newton (N) 1 Newton (N) là lực tác động lên đối trọng có khối lượng 1 kg với gia tốc 1m/s 2

- Đơn vị của công trong hệ đo lường SI là Joule (J) 1 Joule (J) là công sinh ra dưới tác động của lực 1 N để vật thể dịch chuyển quảng đường 1 m

- Đơn vị của công suất trong hệ đo lường SI là Watt (W) 1Watt (W) là công suất, trong thời gian 1 giây sinh ra năng lượng 1 Joule

Độ nhớt động không phải là yếu tố quan trọng trong hệ thống điều khiển khí nén Đơn vị đo độ nhớt động là m²/s, trong đó 1 m²/s tương ứng với chất lỏng có độ nhớt động lực 1 Pa.s và khối lượng riêng 1 kg/m³.

Trong đó: η: độ nhớt động lực [Pa.s] ρ: khối lượng riêng [kg/m 3 ] ν: độ nhớt động [m 2 /s]

Ngoài ra, người ta còn sử dụng đơn vị đo độ nhớt động là stokes (St) hoặc là centistokes (cSt)

Hình MĐ15-01-1 - Mối quan hệ của áp suất, nhiệt độ và độ nhớt động của không khí.

Cơ sở tính toán khí nén

4.1 Thành phần hoá học của khí nén

Nguyên tắc hoạt động của thiết bị khí nén dựa trên việc hút và nén không khí từ khí quyển trong máy nén khí Sau đó, khí nén từ máy nén được đưa vào hệ thống khí nén Không khí, là một loại khí hỗn hợp, bao gồm các thành phần chính được liệt kê trong bảng 1.1.

Trong không khí, ngoài các thành phần chính, còn tồn tại một lượng nhỏ heli (He), neon (Ne), hơi nước và bụi Hơi nước và bụi là những yếu tố chính gây ra hiện tượng rỉ sét và ăn mòn cho thiết bị khí nén Do đó, cần áp dụng các biện pháp và thiết bị để loại trừ hoặc giảm thiểu tối đa những thành phần này trong hệ thống khí nén.

4.2 Phương trình trạng thái nhiệt động học

4.2.1 Phương trình trạng thái tổng quát

- Giả thiết khí nén trong hệ thống gần như là khí lý tưởng Phương trình trạng thái nhiệt tổng quát của khí nén:

Trong đó: pabs: Áp suất tuyệt đối [bar]

V: Thể tích của khí nén [m 3 ] m: Khối lượng [kg]

- Khi nhiệt độ không thay đổi ( T= hằng số), theo phương trình (1.1) ta có: pabs.V = hằng số (1.2)

V1 [m 3 ] là thể tích khí nén tại thời điểm áp suất là p1

V2 [m³] đại diện cho thể tích khí nén tại áp suất p2 Trong khi đó, p1abs [bar] là áp suất tuyệt đối của khí nén với thể tích V1, và p2abs [bar] là áp suất tuyệt đối của khí nén với thể tích V2.

Theo phương trình (1.2) ta có thể viết như sau:

Hình MĐ15-01-2 - Sự phụ thuộc áp suất và thể tích khi nhiệt độ không đổi

Hình MĐ15-01-2 thể hiện mối quan hệ giữa áp suất và thể tích trong điều kiện nhiệt độ không thay đổi, với đường cong parabol Năng lượng nén và năng lượng giãn nở của không khí được tính toán theo phương trình (1.4).

- Khi áp suất không thay đổi ( p = hằng số), theo phương trình (1.1) ta có:

T1 [K] nhiệt độ khối khí nén tại thời điểm có thể tích V1

T2 [K] nhiệt độ khối khí nén tại thời điểm có thể tích V2

Hình MĐ15-01-3 - Sự thay đổi thể tích theo nhiệt độ khi áp suất không đổi

Hình MĐ15-01-3 minh họa sự biến đổi của thể tích khí theo nhiệt độ trong điều kiện áp suất không đổi Năng lượng nén và năng lượng giãn nở của khối khí được xác định thông qua một phương trình cụ thể.

- Khi thể tích không thay đổi ( V = hằng số), theo phương trình (1.1) ta có:

Hình MĐ15-01-4 - Sự thay đổi áp suất theo nhiệt độ khi thể tích không đổi

Hình MĐ15-01-4 minh họa sự biến đổi của áp suất theo nhiệt độ trong điều kiện thể tích không thay đổi Do thể tích V giữ nguyên, năng lượng nén và năng lượng giãn nở đều bằng 0.

Thể tích riêng của không khí:

Phương trình (1.1) có thể viết lại như sau:

Thay phương trình (1.9) vào phương trình (1.10), ta có phương trình trạng thái của khí nén:

Trong đó R là hằng số khí

Nhiệt lượng riêng (c) là lượng nhiệt cần thiết để tăng nhiệt độ 1 kg không khí lên 1 độ K Khi thể tích không đổi, nhiệt lượng riêng được ký hiệu là cv; khi áp suất không đổi, ký hiệu là cp Tỷ số giữa cp và cv được gọi là số mũ đoạn nhiệt k.

(1.12) Hiệu số của cp và cv gọi là hằng số khí R:

Trạng thái đoạn nhiệt là trạng thái mà trong quá trình nén hay giãn nở không có nhiệt được đưa vào hay lấy đi, có phương trình sau:

Hình MĐ15-01-5 - Biểu đồ đoạn nhiệt

Diện tích mặt phẳng 1, 2, 5, 6 trong hình MĐ15-01-5 tương ứng lượng nhiệt giãn nở cho khối lượng khí 1 kg khí và có giá trị:

Công kỹ thuật Wt là năng lượng cần thiết để nén không khí, như trong máy nén khí, hoặc để thực hiện công khi áp suất khí giãn nở Diện tích mặt phẳng 1 và 2 đóng vai trò quan trọng trong quá trình này.

3, 4 ở trong hình MĐ15-01-5, là công thực hiện để nén hay công thực hiện khi áp suất khí giãn nở cho 1 kg không khí, có giá trị:

Trong thực tế, quá trình đẳng nhiệt và đoạn nhiệt không thể thực hiện hoàn toàn Thay vào đó, các quá trình thường diễn ra trong khoảng giữa hai trạng thái này, được gọi là quá trình đa biến, với phương trình mô tả đặc trưng cho sự chuyển đổi này.

Khí quyển bao gồm một hỗn hợp các thành phần như hơi nước và không khí Theo định luật Dalton, áp suất toàn phần của hỗn hợp khí được xác định bằng tổng các áp suất riêng phần của từng thành phần trong hỗn hợp.

Khi nước được đưa vào một không gian kín có chứa không khí, nó sẽ bốc hơi cho đến khi hơi nước đạt áp suất bão hòa p’ w Theo định luật Dalton, áp suất tổng trong không gian kín được xác định bởi công thức: p = pkhông khí + p’ w.

Áp suất toàn phần (p) trong khí hỗn hợp bao gồm hơi nước và không khí, trong khi áp suất riêng phần của không khí khô được ký hiệu là pkhông khí Ngoài ra, áp suất riêng phần của hơi nước bão hòa được biểu thị bằng p’w.

Lượng nước bốc hơi cần thiết x ’ w để đạt được áp suất bão hoà p ’ w chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ không khí, không bị ảnh hưởng bởi áp suất không khí.

- Lượng hơi nước chứa nhiều nhất trong 1kg không khí gọi là lượng ẩm bão hoà x ’ [g/kg]

- Lượng hơi nước thực tế chứa trong 1kg không khí (ở cùng nhiệt độ) gọi là lượng ẩm tuyệt đối x [g/kg]

- Độ ẩm tương đối của không khí được biểu thị dưới dạng % của tỉ số lượng ẩm tuyệt đối và lượng ẩm bão hoà:

- Trong bảng 1.2 cho ta biết lượng ẩm bão hoà ở những nhiệt độ khác nhau

- Điểm hoá sương là điểm mà tại đó lượng hơi nước trong không khí đạt bão hoà

Nhiệt độ hoá sương là mức nhiệt cần thiết để hơi nước trong không khí đạt trạng thái bão hoà Khi nhiệt độ giảm xuống dưới mức điểm hoá sương, quá trình ngưng tụ sẽ xảy ra.

- Áp suất điểm hoá sương là áp suất tại nhiệt độ điểm hoá sương

4.4.1 Phương trình dòng chảy liên tục

- Lưu lượng khí nén chảy trong đường ống từ vị trí 1 đến vị trí 2 là không đổi, ta có phương trình dòng chảy như sau:

Qv1, Qv2 [m 3 ]: Lưu lượng dòng chảy tại vị trí 1 và vị trí 2 w1 [m/s]: Vận tốc dòng chảy tại vị trí 1 w2 [m/s]: Vận tốc dòng chảy tại vị trí 2

A1 [m2]: Tiết diện chảy tại vị trí 1

A2 [m2]: Tiết diện chảy tại vị trí 2

- Nếu tiết diện chảy là hình tròn, ta viết được như sau:

- Vận tốc dòng chảy tại vị trí 2:

- Phương trình Becnully được viết như sau:

2 m : Động năng của dòng khí nén m.g.h: Thế năng của dòng khí nén

 = : Áp năng của dòng khí nén g: Gia tốc trọng trường ρ: Khối lượng riêng không khí p: Áp suất tĩnh

- Phương trình (1.24) có thể được viết lại như sau:

 : là áp suất động học (1.26)

- Như vậy áp suất toàn bộ là tổng của các áp suất thành phần: pges = pst + pdyn (1.27)

Trong đó: pges: là áp suất toàn phần pst: là áp suất tĩnh pdyn : là áp suất động

4.5 Lưu lượng khí nén qua khe hở

- Lưu lượng khối lượng khí qm qua khe hở được tính như sau:

A1 [m 2 ]: Diện tích mặt cắt của khe hở Δp = p1 – p2: Độ chênh áp suất trước và sau khe hở

1: Khối lượng riêng của không khí

- Hệ số lưu lượng  phụ thuộc vào dạng hình học của khe hở và hệ số vận tốc

Hình MĐ15-01-6, biểu diễn mối quan hệ của hệ số lưu lượng  và tỷ số m=d 2 /D 2 của vòi phun

Hình MĐ15-01-6 - Hệ số lưu lượng

- Trong hình MĐ15-01-7, biểu diễn mối quan hệ giữa hệ số giãn nở ε, tỉ số áp suất trước và sau khe hở p2/p1 và tỉ số m=d 2 /D 2 của vòi phun

Hình MĐ15-01-7 - Hệ số giãn nở của vòi phun

4.6 Tổn thất áp suất của khí nén

Tính toán tổn thất áp suất trong hệ thống điều khiển bằng khí nén là một nhiệm vụ phức tạp, bao gồm nhiều yếu tố khác nhau.

- Tổn thất áp suất trong ống dẫn thẳng

- Tổn thất áp suất trong tiết diện thay đổi

- Tổn thất áp suất trong các loại van

4.6.1 Tổn thất áp suất trong ống dẫn thẳng

Tổn thất áp suất trong ống dẫn thẳng (ΔpR):

15 l [m]: Chiều dài ống dẫn ρn = 1,293 [kg/m 3 ]: Khối lượng riêng của không khí ở trạng thái tiêu chuẩn abs n n p

 = p [kg/m 3 ]: Khối lượng riêng của không khí pn = 1,013 [bar]: Áp suất ở trạng thái tiêu chuẩn w [m/s]: Vận tốc của dòng chảy ( w = qv/A) d [m]: Đường kính ống dẫn

 = Re: Hệ số ma sát ống, có giá trị cho ống trơn và dòng chảy tầng (Re < 2230)

= v : Hệ số Reynold vn = 13,28.10 -6 [m 2 /s]: Độ nhớt động học ở trạng thái tiêu chuẩn

4.6.2 Tổn thất áp suất trong tiết diện thay đổi

CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG KHÍ NÉN

Máy nén khí

1.1 Nguyên tắc hoạt động và phân loại máy nén khí a Nguyên tắc hoạt động

- Nguyên lý thay đổi thể tích:

Không khí được dẫn vào buồng chứa, làm giảm thể tích của buồng và theo định luật Boy - Mariotte, áp suất trong buồng sẽ tăng lên Các loại máy nén khí như máy nén kiểu pit-tông, máy nén kiểu bánh răng và máy nén kiểu cánh gạt hoạt động dựa trên nguyên lý này.

Không khí được đưa vào buồng chứa, nơi áp suất khí nén được tạo ra nhờ động năng của bánh dẫn Các máy nén khí hoạt động theo nguyên lý này có khả năng tạo ra lưu lượng và công suất lớn, với máy nén khí kiểu ly tâm là một ví dụ tiêu biểu cho nguyên lý hoạt động này.

+ Máy nén khí áp suất thấp p ≤ 15 bar

+ Máy nén khí áp suất cao p ≥15 bar

+ Máy nén khí áp suất rất cao p > 300 bar

- Theo nguyên lý hoạt động:

Máy nén khí theo nguyên lý thay đổi thể tích bao gồm các loại như máy nén khí kiểu pít-tông, máy nén khí kiểu cánh gạt, máy nén khí kiểu root và máy nén khí kiểu trục vít Mỗi loại máy nén khí này có cấu tạo và nguyên lý hoạt động riêng, phù hợp với các ứng dụng khác nhau trong ngành công nghiệp.

+ Máy nén khí tua - bin: Máy nén khí kiểu ly tâm và máy nén khí theo chiều trục

1.2 Máy nén khí kiểu pít- tông a Nguyên lý hoạt động

- Nguyên lý hoạt động của máy nén khí kiểu pít - tông một cấp được biểu diễn trong hình MĐ15-02-1:

Hình MĐ15-02-1 - Nguyên lý hoạt động của máy nén khí kiểu pít- tông 1 cấp

Máy nén khí kiểu pít-tông một cấp có khả năng hút lưu lượng lên đến 10m³/phút và nén áp suất từ 6 đến 10 bar, trong khi máy nén khí kiểu pít-tông hai cấp có thể đạt áp suất lên đến 15 bar Cả hai loại máy nén khí này đều rất phù hợp cho các hệ thống điều khiển bằng khí nén trong ngành công nghiệp.

- Lưu lượng của máy nén pít- tông:

V - Thể tích của khí nén tải đi trong một vòng quay [cm 3 ]; n - Số vòng quay của động cơ máy nén [vòng / phút] ηv - Hiệu suất nén

Máy nén khí kiểu pít-tông được phân loại dựa trên các tiêu chí như cấp số nén, loại truyền động và phương thức làm nguội khí nén Bên cạnh đó, phân loại cũng có thể dựa trên vị trí của pít.

- Máy nén khí kiểu pít - tông có kết cấu chắc chắn, đơn giản, dễ dàng trong khâu vận hành và hiệu suất cao c Nhược điểm

- Máy nén khí kiểu pít - tông tạo ra khí nén theo xung, thường nhiễm cặn dầu và khi vận hành thường rất ồn

Em hãy vệ sinh và vận hành máy nén khí kiểu pít- tông ở trong phòng thực hành

1.3 Máy nén khí kiểu cánh gạt

- Hình MĐ15-02-2 thể hiện cấu tạo của máy nén khí kiểu cánh gạt:

Hình MĐ15-02-2 - Cấu tạo của máy nén khí kiểu cánh gạt

- Nguyên lý hoạt động của máy nén khí kiểu cánh gạt được biểu diễn trong hình

22 Độ lệch tâm tương đối: r r

 Hình MĐ15-02-3 - Nguyên lý hoạt động của máy nén khí kiểu cánh gạt

Không khí được hút vào buồng hút nhờ vào sự chuyển động của rôto và stato, với một khoảng lệch tâm e Khi rôto quay theo chiều kim đồng hồ, không khí sẽ được dẫn vào buồng nén Sau đó, khí nén sẽ di chuyển vào buồng đẩy Cấu tạo của máy nén khí kiểu cánh gạt một cấp cho phép quá trình này diễn ra hiệu quả.

Máy nén khí kiểu cánh gạt một cấp (hình MĐ15-02-4) bao gồm các bộ phận chính như thân máy, mặt bích thân máy, mặt bích trục và rôto lắp trên trục Rôto được lắp lệch tâm so với bánh dẫn chuyển động, tạo ra chuyển động quay Khi rôto quay, lực ly tâm khiến các cánh gạt di chuyển tự do trong các rãnh trên rôto, với đầu cánh gạt tựa vào bánh dẫn chuyển động Sự thay đổi thể tích giữa các cánh gạt diễn ra, từ đó thực hiện quá trình hút và nén khí.

Để làm mát khí nén, máy được thiết kế với các rãnh dẫn nước, giúp duy trì nhiệt độ tối ưu Bánh dẫn được bôi trơn và quay tròn trên thân máy, giảm thiểu sự hao mòn do đầu cánh tiếp xúc.

Hình MĐ15-02-4 - Cấu tạo máy nén khí kiểu cánh gạt c Ưu điểm

- Máy nén khí kiểu cánh gạt có kết cấu gọn gàng, máy chạy êm, dòng khí nén không bị xung d Nhược điểm

- Máy nén khí kiểu cánh gạt có hiệu suất thấp, khí nén bị nhiễm dầu

Em hãy vệ sinh và vận hành máy nén khí kiểu cánh gạt ở trong phòng thực hành

1.4 Máy nén khí kiểu bánh răng- trục vít a Nguyên lý hoạt động

Máy nén khí kiểu trục vít hoạt động dựa trên nguyên lý thay đổi thể tích Khi trục vít quay, thể tích khoảng trống giữa các răng sẽ thay đổi, tạo ra quá trình hút khi thể tích tăng lên, quá trình nén khi thể tích giảm xuống và cuối cùng là quá trình đẩy khí.

Máy nén khí kiểu trục vít bao gồm hai trục: trục chính và trục phụ Số răng của trục quyết định thể tích làm việc trong quá trình hút và nén khí Khi số răng tăng, thể tích hút và nén cho mỗi vòng quay sẽ giảm Để đạt hiệu suất tối ưu, số răng của trục chính và trục phụ nên khác nhau.

Hình MĐ15-02-5 - Nguyên lý họat động máy nén khí kiểu trục vít

- Lưu lượng tính theo (2.1), ta có:

Trong đó: q0 [m 3 /vòng]: Lưu lượng / vòng λ : Hiệu suất n1 [v/ph]: Số vòng quay trục chính

Hiệu suất λ phụ thuộc vào số vòng quay n1, ví dụ: n1 λ

- Lưu lượng q0 được xác định như sau:

A1 [m 2 ]: Diện tích của trục chính

A2 [m 2 ]: Diện tích của trục phụ

Z1: Số đầu mối trục chính

V : Tỉ số giữa thể tích của khe hở theo thực tế Tỉ số này phụ thuộc vào góc xoắn φ của trục vít b Ưu điểm

- Khí nén không bị xung, sạch; tuổi thọ vít cao (15.000 đến 40.000 giờ); kết cấu máy nhỏ gọn, chạy êm c Nhược điểm

- Giá thành cao, tỷ số nén bị hạn chế

Hình MĐ15-02-6 - Sơ đồ hệ thống máy nén khí kiểu trục vít có hệ thống dầu bôi trơn

1.5 Máy nén khí kiểu Root

Máy nén khí kiểu Root có thiết kế với hai hoặc ba cánh quạt (pít-tông hình MĐ15-02-7) được quay đồng bộ thông qua bộ truyền động bên ngoài Trong quá trình hoạt động, các pít-tông không tiếp xúc với nhau, giúp tăng hiệu suất hút khí.

25 của máy phụ thuộc vào khe hở giữa hai pít - tông, khe hở giữa phần quay và thân máy

Máy nén khí kiểu Root hoạt động dựa trên nguyên lý nén từ dòng phía sau, không phải theo cơ chế thay đổi thể tích Khi rôto quay, quá trình nén khí diễn ra hiệu quả, tạo ra áp suất cần thiết cho các ứng dụng công nghiệp.

Khi rôto chỉ quay đến vòng đầu tiên, áp suất trong buồng đẩy vẫn chưa được hình thành Chỉ đến khi rôto tiếp tục quay đến vòng thứ hai, dòng lưu lượng mới bắt đầu đẩy vào dòng lưu lượng thứ hai, dẫn đến việc tăng cường tiếng ồn.

Hình MĐ15-02-7 - Nguyên lý hoạt động của máy nén khí kiểu Root

- Lưu lượng được tính theo công thức sau:

Trong đó: qoth [m 3 /vòng]: Lưu lượng theo lý thuyết / vòng λ: Hiệu suất n1 [v/ph]: Số vòng quay

1.6 Máy nén khí kiểu tuabin

Máy nén khí dòng liên tục có lưu lượng lớn, bao gồm hai loại chính là dọc trục và hướng tâm Tốc độ dòng chảy khí rất cao và có thể được gia tăng bằng cách tăng số lượng cánh turbin.

Hình MĐ15-02-8 - Máy nén khí kiểu tuabin

Thiết bị xử lý khí nén

2.1 Yêu cầu về khí nén

Khí nén được tạo ra từ máy nén khí chứa nhiều chất bẩn như bụi, hơi nước, cặn bã dầu và các phần tử nhỏ Những chất bẩn này có thể gây ăn mòn và rỉ sét trong ống dẫn khí cũng như các phần tử của hệ thống điều khiển Do đó, khí nén cần được xử lý trước khi sử dụng Yêu cầu chất lượng của khí nén sẽ phụ thuộc vào phạm vi sử dụng cụ thể.

Các loại bụi bẩn như hạt bụi và chất cặn bã từ dầu bôi trơn được xử lý trong thiết bị làm lạnh tạm thời, sau đó khí nén được dẫn đến bình ngưng tụ hơi nước Giai đoạn này được gọi là giai đoạn xử lý thô Nếu giai đoạn xử lý này được thực hiện tốt, khí nén có thể sử dụng cho các dụng cụ khí nén cầm tay và thiết bị đồ gá đơn giản Tuy nhiên, khi sử dụng khí nén trong hệ thống điều khiển và các thiết bị đặc biệt, yêu cầu về chất lượng khí nén sẽ cao hơn.

- Hệ thống xử lý khí nén được phân thành 3 giai đoạn:

+ Lọc thô: dùng bộ phận lọc bụi thô kết hợp với bình ngưng tụ để tách hơi nước

Sấy khô là quá trình sử dụng thiết bị sấy khô khí nén để loại bỏ hầu hết lượng nước có trong khí Giai đoạn này được điều chỉnh tùy theo yêu cầu sử dụng của khí nén.

+ Lọc tinh : lọai bỏ tất cả các lọai tạp chất, kể cả kích thước rất nhỏ

2.2 Các phương pháp xử lý khí nén

- Trong những lãnh vực đòi hỏi chất lượng khí nén cao, hệ thống xử lý khí nén được phân ra làm 3 giai đoạn: a Lọc thô

Khí nén được làm mát tạm thời ngay sau khi ra khỏi máy nén khí để loại bỏ chất bẩn Sau đó, khí nén được chuyển vào bình ngưng tụ để tách hơi nước Giai đoạn lọc thô là bước quan trọng nhất trong quy trình xử lý khí nén Bước tiếp theo là sấy khô khí nén.

* Bình ngưng tụ làm lạnh bằng không khí:

Khí nén được dẫn vào bình ngưng tụ, nơi nó sẽ được làm lạnh Quá trình này giúp loại bỏ phần lớn hơi nước có trong không khí, dẫn đến việc ngưng tụ và tách ra Nhiệt độ khí nén trong bình ngưng tụ sẽ đạt được thông qua việc làm lạnh bằng không khí.

30 0 C đến 35 0 C Làm lạnh bằng nước (nước làm lạnh có nhiệt độ là 10 0 C) thì nhiệt độ khí nén trong bình ngưng tụ sẽ đạt được là 20 0 C

Hình MĐ15-02-9 - Nguyên lý hoạt động của bình ngưng tụ bằng nước

* Thiết bị sấy khô bằng chất làm lạnh

Phương pháp sấy khô bằng chất làm lạnh hoạt động dựa trên nguyên lý khí nén đi qua bộ trao đổi nhiệt khí - khí Trong quá trình này, dòng khí nén vào sẽ được làm lạnh sơ bộ nhờ vào dòng khí nén đã được sấy khô và xử lý từ bộ ngưng tụ.

Sau khi được làm lạnh sơ bộ, khí nén sẽ được đưa vào bộ trao đổi nhiệt khí-chất làm lạnh Quá trình này diễn ra khi dòng khí nén chuyển động đảo chiều trong các ống dẫn, với nhiệt độ hóa sương đạt 20°C, dẫn đến việc ngưng tụ lượng hơi nước trong khí nén.

Sau khi tách dầu, nước và chất bẩn khỏi dòng khí nén, chúng sẽ được xả ra ngoài qua van thoát nước ngưng tụ tự động Dòng khí nén đã được làm sạch và giữ ở nhiệt độ lạnh sẽ được chuyển đến bộ phận trao đổi nhiệt để nâng nhiệt độ lên khoảng từ 60°C.

8 0 C, trước khi đưa vào sử dụng

Chu kỳ hoạt động của chất làm lạnh bắt đầu từ máy nén, nơi chất làm lạnh được nén và nhiệt độ tăng lên Sau đó, bình ngưng tụ sẽ làm nguội chất làm lạnh nhờ quạt gió Van điều chỉnh lưu lượng và rơle điều chỉnh nhiệt độ có nhiệm vụ điều chỉnh dòng lưu lượng của chất làm lạnh trong các trạng thái khác nhau như có tải, không tải và hơi quá nhiệt.

Hình MĐ15-02-10 - Sấy khô bằng chất làm lạnh

* Thiết bị sấy khô bằng hấp thụ

Chất sấy khô, hay còn gọi là chất háo nước, có khả năng hấp thụ hơi nước trong không khí ẩm Thiết bị sấy khô bao gồm hai bình: bình đầu tiên chứa chất sấy khô để hút ẩm, trong khi bình thứ hai phục hồi khả năng hấp thụ của chất này Silicagen SiO2, với nhiệt độ điểm sương đạt -50°C, là một trong những chất sấy khô phổ biến được sử dụng trong quá trình này.

Hình MĐ15-02-11 - Sấy khô bằng hấp thụ

Thiết bị này bao gồm một bình chứa chất hấp thụ, thường là NaCl, giúp loại bỏ độ ẩm trong không khí Không khí ẩm được đưa vào qua cửa (1) và đi qua chất hấp thụ (2), nơi hơi nước kết hợp với chất hấp thụ tạo thành giọt nước lắng xuống đáy bình Nước ngưng tụ sau đó được dẫn ra ngoài qua van (5), trong khi không khí khô sẽ tiếp tục vào hệ thống qua cửa (4).

Hình MĐ15-02-12 - Sấy khô bằng hóa chất

Trong một số lĩnh vực như dụng cụ cầm tay sử dụng truyền động khí nén, thiết bị và đồ gá đơn giản, hoặc hệ thống điều khiển khí nén, chỉ cần sử dụng một bộ lọc không khí Bộ lọc không khí bao gồm ba phần tử chính: van lọc, van điều chỉnh áp suất và van tra dầu.

- Van lọc có nhiệm vụ tách các thành phần chất bẩn và hơi nước ra khỏi khí nén

Có hai nguyên lý thực hiện:

+ Chuyển động xoáy của dòng áp suất khí nén trong van lọc

+ Phần tử lọc xốp làm bằng các chất như: vải dây kim loại, giấy thấm ướt, kim loại thêu kết hay là vật liệu tổng hợp

Khí nén tạo ra chuyển động xoáy khi đi qua lá xoắn kim loại và tiếp theo là phần tử lọc Việc lựa chọn loại phần tử lọc phụ thuộc vào yêu cầu chất lượng của khí nén, với các loại từ 5μm đến 70μm Đối với những yêu cầu chất lượng khí nén rất cao, vật liệu lọc được chọn là sợi thủy tinh, có khả năng tách nước trong khí nén lên đến 99% Trong trường hợp này, dòng khí nén sẽ chuyển động từ trong ra ngoài.

Hình MĐ15-02-13 - Nguyên lý làm việc của van lọc và ký hiệu

Hình MĐ15-02-14 - Phần tử lọc b Van điều chỉnh áp suất

Van điều chỉnh áp suất giữ cho áp suất ổn định, ngay cả khi có sự biến đổi bất thường trong tải trọng làm việc hoặc sự dao động áp suất ở đầu vào Nguyên tắc hoạt động của van này đảm bảo hiệu suất tối ưu và an toàn trong hệ thống.

Khi điều chỉnh trục vít để thay đổi vị trí của đĩa van, nếu áp suất đầu ra tăng cao hơn mức áp suất đã được điều chỉnh, khí nén sẽ đi qua lỗ thông và tác động lên màng, dẫn đến sự thay đổi vị trí của kim van, từ đó khí nén sẽ được xả ra qua lỗ xả khí.

30 ngoài Đến khi áp suất ở đường ra giảm xuống bằng với áp suất được điều chỉnh, kim van trở về vị trí ban đầu

Hình MĐ15-02-15 - Nguyên lý hoạt động của van điều chỉnh áp suất và ký hiệu c Van tra dầu

Bình trích chứa khí nén

Bình trích chứa khí nén có nhiệm vụ là cân cân bằng áp suất khí nén từ máy én khí chuyển đến, trích chứa và ngưng tụ, tách nước

Kích thước bình trích chứa phụ thuộc và công suất của máy nén khí và công

31 suất tiêu thụ của thiết bị máy móc sử dụng, ngoài ra còn phụ thuộc vào phương pháp sử dụng khí nén

Bình trích chứa khí nén cần được lắp ráp trong không gian thoáng để đảm bảo chức năng ngưng tụ và tách nước hiệu quả Có ba loại bình trích chứa khí nén: loại thẳng đứng, loại nằm ngang và loại nhỏ ngắn trực tiếp vào ống dẫn khí.

Mạng đường ống khí nén

Mạng đường ống dẫn khí nén thông thường được chia làm 2 loại:

- Mạng cố định (ví dụ là mạng khí nén trong nhà máy)

- Mạng di động (mạng khí nén trong dây chuyền sản xuất)

*) Mạng lắp ráp cố định

Khi lắp đặt và thiết kế mạng khí nén cần phải quan tâm các thông số sau:

- Lưu lượng: Phụ thuộc vào vận tốc dòng chảy, vận tốc dòng chảy càng lớn thì tổn thất càng nhiều

- Vận tốc dòng chảy: Được chọn nằm trong khoảng vận tốc từ 6 đến 10 m/s

Vận tốc dòng chảy khi qua các cút nối sẽ tăng lên, hoặc vận tốc sẽ tăng tức thời khi vận hành thiết bị

Tổn thất áp suất trong hệ thống ống dẫn được giới hạn ở mức 0.1%, với sai số cho phép là 5% so với áp suất yêu cầu Khi có cút nối trong hệ thống, tổn thất áp suất sẽ tăng lên Để xác định mức tổn thất của các cút nối và van, cần tham khảo bảng 3.1.

Bảng 3.1: Hệ số cản  của phụ tùng nối tính theo chiều dài ống dẫn

CHIỀU DÀI ĐƯỜNG ỐNG DẪN TƯƠNG ĐƯƠNG (m) Đường kính trong của ống dẫn (mm)

Van kiểu màng mỏng 1,2 2,0 3 4,5 6 8 10

Nối vuông góc 1.5 2.5 3.5 5 7 10 15 Độ cong R = d 0,3 0,5 0,6 1 1,5 2 2,5 Độ cong R = 2d 0,1

5 0,3 0,5 0,8 1 1,5 Ống nối T 2 3 4 7 10 15 20 Ống nối thu nhỏ 0,5 0,7 1 2 2,5 3,5 4

Trong thực tế để xác định các thông số cho mạng đường ống lắp ráp cố định người ta dùng biểu đồ sau (Hình 3.2):

Hình 3.2 Biểu đồ sự phụ thuộc các thông số của đường ống cố định

Ví dụ: - Áp suất yêu cầu p = 8 bar

- Tổn thất áp suất cho phép p = 0.1 bar

Theo biểu đồ ta có đường kính trong của ống là:  70 mm

- Đường ống thường được lắp nghiêng một góc 1 0 đến 2 0 so với mặt phẳng ngang và lắp bình ngưng tụ để nước trong đường ống tích tụ tại đó (hình 3.1)

- Mạng đường ống lắp cố định trong nhà máy thường được lắp ở dạng vòng tròn (hình 2.23)

Hình 3.3 Sơ đồ mạng khí nén cố định trong nhà máy, lắp kiểu vòng tròn.

Xilanh

Xilanh tác động đơn chỉ nhận khí nén từ một phía, tạo ra hành trình làm việc một chiều Hành trình ngược lại của piston được thực hiện nhờ lò xo Kích cỡ của lò xo được xác định dựa trên khả năng đưa piston về vị trí khởi động một cách nhanh chóng.

Hình 3.4 Cấu tạo xilanh tác động đơn (loại pittong)

Trong xi lanh có lò xo hồi vị, hành trình của Pittong là một hàm theo chiều dài của lò xo Thông thường hành trình này không quá 100 mm

Loại này được sử dụng cho các công việc đơn giản: đẩy vào, đẩy ra, nâng lên, đưa chi tiết vào, cung cấp chuyển động

Độ kín khít 35 được đảm bảo nhờ vào vật liệu nhựa dẻo hoặc vật liệu mềm được lắp vào piston kim loại Chuyển động ở mép piston diễn ra dưới dạng chuyển động trượt kín trên bề mặt trụ của xi lanh.

Xi lanh sử dụng lò xo để thực hiện hành trình làm việc, trong khi khí nén thực hiện hành trình ngược lại Thông thường, khí nén được sử dụng để dừng và hãm các phương tiện như xe tải, xe con và toa xe, nhằm đảm bảo tính chắc chắn và an toàn của hệ thống phanh.

Màng có thể được làm từ cao su, nhựa dẻo hoặc kim loại, và đóng vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ Pittong Pittong được cố định ở trung tâm màng mà không cần đệm kín Hành trình của Pittong được thực hiện nhờ vào tính đàn hồi của vật liệu màng.

Hình 3.5 Xilanh tác động đơn (loại màng)

Hành trình của Pittong chịu ảnh hưởng bởi khí nén, cho phép chuyển động hai chiều có kiểm soát Độ kín giữa xi lanh và Pittong được đảm bảo nhờ các đệm ở mép Pittong hoặc màng.

Hình 3.6 Xi lanh tác động kép (loại không có giảm chấn)

4.3 Xi lanh có giảm chấn ở cuối hành trình

Việc giảm chấn cho Piston ở cuối hành trình được thực hiện thông qua van một chiều có tiết lưu, với khối dẫn hướng đóng vai trò quan trọng Để ngăn ngừa va đập gây hư hỏng, cần lắp đặt bộ phận giảm chấn điều chỉnh ở cuối hành trình của xi lanh Bộ phận này giúp giảm chấn đáng kể cho Piston khi đến cuối hành trình, với đường thoát khí nhỏ có thể điều chỉnh, tạo ra hiệu ứng giảm chấn hiệu quả.

Hình 3.7 Xilanh tác động kép có giảm chấn hai đầu

Khí được tích chứa ở cuối buồng chứa của xi lanh sau mỗi lần nén, tạo ra áp suất dư thoát qua van tiết lưu, kích hoạt hiệu ứng giảm chấn Quá trình nén khí qua tiết lưu không chỉ giúp hấp thụ năng lượng mà còn làm cho piston chậm lại cho đến khi dừng lại ở cuối hành trình Trong hành trình ngược lại, do tiết lưu chỉ cho phép dòng chảy một chiều, piston sẽ di chuyển mà không bị hãm.

4.4 Ngoài ra còn có các kiểu giảm chấn khác:

Giảm chấn không điều chỉnh được, ở hai phía

Giảm chấn không điều chỉnh được, ở một phía

Giảm chấn điều chỉnh được, ở một phía của Piston

+ Xi lanh kép nối nhau

Hình 3.8 Xi lanh kép nối nhau (tandem)

Với xi lanh này có lực tác động lên cán Piston là lực tổng của cả 2 xi lanh

+ Xi lanh kép hai đầu đòn

Hình 3.9 Xi lanh kép hai đầu đòn, có giảm chấn hai đầu, điều chỉnh được

+ Xi lanh bước (nhiều vị trí)

Xi lanh bước này có khả năng tạo ra nhiều vị trí dịch chuyển nhờ vào cấu tạo gồm hai xi lanh kép được nối với nhau Khi khí được cấp vào các cửa, các vị trí khác nhau của piston sẽ được co lại, cho phép điều chỉnh linh hoạt trong quá trình hoạt động.

Xi lanh khí nén thường có lực tác dụng hạn chế, do đó, xi lanh va đập được sử dụng để tạo ra lực lớn hơn Loại xi lanh này có khả năng tăng tốc độ của piston lên khoảng 7,5 m/s đến 10,5 m/s, mang lại hiệu quả cao trong các ứng dụng công nghiệp.

Hình 3.11 Xi lanh va đập.

Khi khí nén được cung cấp vào khoang A, nó tác động lên diện tích của Piston C, khiến Piston di chuyển theo chiều Z Sự di chuyển này mở van C, cho phép khí nén tác động lên toàn bộ đỉnh Piston, tạo ra lực lớn.

- Nguyên lý tạo chuyển động quay nhờ bánh răng thanh răng, góc quay có thể là:

90 0 ; 180 0 ; 360 0 Thông thường nó được dùng để dẫn động các đĩa hút chân không kẹp giữ chi tiết hoặc hút chi tiết

Loại máy này sử dụng băng đai và bàn trượt, với chuyển động của piston kéo băng đai để bàn trượt di chuyển qua lại Một số xi lanh trong loại này có khả năng phanh tại vị trí nhất định nhờ vào cơ cấu phanh.

Xilanh băng đai (xilanh trượt)

Hình 3.13 Cấu tạo xi lanh băng đai

- Với loại xi lanh này bàn trượt gắn ở phía ngoài và liên động với Piston bên trong nhờ lực từ của nam châm

Hình 3.14 Xi lanh từ (dùng ly hợp nam châm).

Động cơ khí nén

Động cơ khí nén chuyển đổi năng lượng khí nén thành chuyển động quay cơ học, cho phép thực hiện chuyển động quay với góc quay không hạn chế Đây là một thiết bị quan trọng trong hệ thống khí nén, mang lại hiệu suất cao và linh hoạt trong ứng dụng.

Có thể điều chỉnh vô cấp tốc độ quay

Kích thước choán chỗ nhỏ

Không bị ảnh hưởng bởi bụi, hơi nước, nóng lạnh

Không đòi hỏi bảo quản chu đáo

Quay được hai chiều thuận nghịch

Theo cấu tạo người ta phân thành các thiết bị sau: Động cơ kiểu bánh răng Động cơ kiểu Pittông Động cơ kiểu cánh gạt Động cơ kiểu turbin

5.1 Động cơ kiểu bánh răng

Động cơ bánh răng có tốc độ quay lớn nhất lên đến 5000 v/ph, với cặp ngẫu lực quay được tạo ra khi áp suất khí nén tác động lên bề mặt của hai bánh răng ăn khớp Bánh răng dẫn được gắn chặt với trục động cơ, cho phép động cơ đạt công suất cao, lên tới 44 kW (60 hp).

Động cơ khí nén kiểu bánh răng bao gồm ba loại chính: động cơ bánh răng thẳng, động cơ bánh răng nghiêng và động cơ bánh răng chữ V Động cơ bánh răng thẳng tạo mô men quay nhờ áp suất khí nén tác động lên mặt bên răng, với ống thải khí được thiết kế dài nhằm giảm tiếng ồn Đối với động cơ bánh răng nghiêng, nguyên lý hoạt động tương tự như động cơ bánh răng thẳng, tuy nhiên cần chọn ổ lăn phù hợp để khử lực hướng trục và lực dọc trục Động cơ bánh răng chữ V nổi bật với ưu điểm giảm tiếng ồn hiệu quả.

Khí nén được sử dụng để điều khiển các cơ cấu trung gian của pittông thông qua chuyển động qua lại Các cơ cấu trung gian bao gồm thanh truyền và trục khuỷu, và để duy trì một hành trình ổn định, cần sử dụng nhiều xi lanh Công suất của động cơ phụ thuộc vào áp suất cung cấp từ bên ngoài, các bề mặt làm việc, khoảng chạy và vận tốc của pittông, thường dao động từ 1,5 đến 19 kW (2 đến 25 hp).

Hình 3.16 Động cơ khí nén kiểu Pittông

5.3 Động cơ kiểu cánh gạt

Do cấu trúc và trọng lượng nhỏ gọn nên động cơ kiểu cánh gạt được dùng nhiều trong các thiết bị cầm tay (hand tools)

Không khí nén được dẫn vào động cơ qua đường vào, tạo áp suất tác động lên các cánh, khiến roto quay Sau khi sinh công, khí nén sẽ được thải ra tại đường ra Để động cơ khởi động hiệu quả, cánh gạt cần ép sát vào thành roto; do đó, một số động cơ được thiết kế thêm lò xo đẩy để đảm bảo cánh gạt tiếp xúc tốt với vách.

Tốc độ roto khoảng từ 3000 đến 8500 v/ph và công suất từ 0,1 đến 17 kW (0,14 đến 24 hp)

5.4 Động cơ tuabin Động cơ tuabin hoạt động theo nguyên lý chuyển đổi động năng của dòng khí nén qua vòi phun thành năng lượng cơ học Tốc độ của loại động cơ này rất cao, nhiều khi lên đến

Tùy theo hướng của dòng khí đi vào động cơ mà đó được phân thành các loại: Động cơ hướng trục, dọc trục, tiếp tuyến

Van đảo chiều

Van đảo chiều điều khiển dòng năng lượng khí nén bằng cách đóng mở hoặc chuyển đổi vị trí, từ đó thay đổi hướng đi của dòng năng lượng.

Van đảo chiều hoạt động dựa trên nguyên lý tín hiệu tác động Khi không có tín hiệu vào cửa (12), cửa (1) bị chặn và cửa (2) kết nối với cửa (3) Khi có tín hiệu tác động vào cửa (12), nòng van dịch chuyển sang bên phải, làm cho cửa (1) kết nối với cửa (2) và chặn cửa (3) Khi tín hiệu tác động vào cửa (12) mất, nòng van trở lại vị trí ban đầu nhờ lực lò xo.

Hình 4.2 Nguyên lý hoạt động của van đảo chiều

Ký hiệu van đảo chiều:

Van đảo chiều được xác định bởi số cửa nối và vị trí của van, đồng thời mô tả chi tiết các chức năng, thông tin về phương án điều khiển và các thông số liên quan đến đường dẫn trong van.

- Mỗi vị trí của van được thể hiện bằng một ô vuông Việc thể hiện các cửa

(cổng) là rất quan trọng để giải thích sơ đồ và lắp đặt van vào hệ thống

Các van điều khiển được thiết kế theo tiêu chuẩn DIN ISO 1219 Trước đây, hệ thống ký hiệu chủ yếu sử dụng chữ cái, nhưng hiện nay đã áp dụng cả hai hệ thống để nâng cao tính hiệu quả và khả năng nhận diện.

Phương pháp điều khiển van khí nén tùy theo ứng dụng, bao gồm: Bằng tay, bằng cơ khí, bằng khí nén, bằng điện, tổ hợp

Các ký hiệu phương pháp tác động được chi tiết hóa theo tiêu chuẩn DIN ISO

Khi sử dụng van điều khiển khí nén, cần chú ý đến cách tác động và cách hồi phục Các ký hiệu cho hai phương pháp tác động được hiển thị bên cạnh các ô vuông chỉ vị trí Ngoài ra, có thể có thêm tác động trực tiếp bằng tay, được thể hiện bằng ký hiệu bổ sung.

Sự chuyển đổi của nòng van được biểu diễn bằng các ô vuông liền nhau với các chữ cái o, a, b, c…

Vị trí “không” được ký hiệu là trạng thái của van khi chưa nhận tín hiệu tác động từ bên ngoài Đối với loại van có 3 vị trí, vị trí 0 nằm ở giữa và được ký hiệu là “0”.

“không “ Đối với van có hai vị trí , thì vị trí “không“ có thể là vị trí “a” hoặc “b”, thông thường thì vị trí bên phải “b” là vị trí “không “

Trong mỗi ô vuông của từng vị trí, các đường thẳng hình mũi tên thể hiện chuyển động của dòng khí nén qua van Khi dòng khí bị chặn, điều này được biểu diễn bằng dấu gạch ngang.

Hình 4.3 Ký hiệu và tên gọi của van đảo chiều

Khi lò xo nằm bên phải ký hiệu van đảo chiều, van ở vị trí "không" (ô vuông bên phải ký hiệu van, ký hiệu "0") Điều này cho thấy lò xo giữ vị trí này khi không có tác động vào nòng van Tác động từ phía đối diện của van, như tín hiệu cơ, khí nén hoặc điện, sẽ giữ ô vuông bên trái của van và được ký hiệu "1" Hình 3.4 minh họa các loại tín hiệu tác động lên nòng van đảo chiều.

Hình 4.4 Tín hiệu tác động.

Van đảo chiều 2/2

Hình 4.5 Van đảo chiều 2/2, tác động cơ học - đầu dò.

- Van đảo chiều 3/2 tác động cơ học - đầu dò

- Van 3/2 thường mở: Khi không có tác động, cửa 1 (P) thông với cửa 2 (A) tạo tín hiệu khí nén Khi có tác động, cửa 1 (A) thông với 3 (R) xả khí ra ngoài

- Van 3/2 thường đóng: Ngược với van thường mở, khi không có tác động thì cửa

1 (P) bị đóng (chặn) còn cửa 2 (A) thông với cửa đ Khi có tác động, cửa 1 (A) tạo tín hiệu khí nén

* Nguyên lý hoạt động (với loại thường đóng): ì Van đảo chiều 3 2

Van hành trình 3/2 kết nối với nguồn qua cửa 1 (P) Khi con lăn bị tác động, khí nén tràn về phía màng, đẩy con trượt xuống, đóng đường dẫn khí giữa 2 (A) và 3 (R), đồng thời mở đường dẫn từ 2 (A) đến 1 (P) Khi không còn tác động, đường dẫn khí nén tới màng bị đóng lại, lò xo đẩy con trượt trở về vị trí ban đầu, đóng cửa 1 (P) và khí nén thoát ra từ cửa 2 (A) sang cửa 3 (R).

Bằng cách thay đổi vị trí các nhánh 1 (P) và 3 (R), cùng với việc xoay cần gạt con lăn một góc 180 độ, bạn có thể thay đổi chức năng của van từ thường đóng sang thường mở hoặc ngược lại.

*) Một số loại van 3/2 thông dụng thường gặp:

Hình 4.7 Van 3/2 loại dùng đĩa van, thường đóng

Hình 4.8 Van 3/2 loại dùng đĩa van, thường mở

- Van trượt 3/2 tác động bằng tay

Hình 4.9 Van trượt 3/2 tác động bằng tay

- Loại này đường tín hiệu khí nén điều khiển đi vào được kí hiệu là 10 Vì khi có tín hiệu 10 đi vào thì van đóng

Hình 4.10 Van 3/2 thường mở điều khiển bằng khí nén, hồi vị băng lò xo

- Van 3/2 tác động bằng con lăn (van hành trình)

Van hành trình có chức năng chính là cung cấp tín hiệu khi cơ cấu chấp hành đạt vị trí đã định, từ đó điều khiển các hoạt động như đảo chiều chuyển động, điều chỉnh tốc độ và điều khiển các bộ phận khác.

Loại thường đóng Loại thường mở

Hình 4.11 Van 3/2 thường đóng điều khiển bằng khí nén, hồi vị băng lò xo, có van phụ trợ

Nguyên lý hoạt động (với loại thường đóng):

Van hành trình 3/2 được kết nối với nguồn khí nén qua cửa 1 (P) Khi con lăn bị tác động, khí nén sẽ đẩy màng, làm con trượt di chuyển xuống, đóng đường dẫn khí giữa 2 (A) và 3 (R), đồng thời mở đường dẫn từ 2 (A) đến 1 (P) Khi không còn tác động, đường dẫn khí nén tới màng sẽ bị đóng lại, lò xo sẽ đẩy con trượt trở về vị trí ban đầu, đóng cửa 1 (P) và khí nén sẽ thoát ra từ cửa 2 (A) qua cửa 3 (R).

Bằng cách thay đổi vị trí của các nhánh 1 (P) và 3 (R), cũng như xoay cần gạt con lăn một góc 180 độ, bạn có thể chuyển đổi chức năng của van từ thường đóng sang thường mở hoặc ngược lại.

Hình 4.12 Chuyển đổi van thường đóng thành thường mở

- Van đảo chiều 3/2 tác động bằng tay – nút ấn

Van điều khiển 4/2 hoạt động dựa trên nguyên lý mặt tựa phẳng, bao gồm hai van đảo chiều 3/2 Bộ phân phối được giữ ở vị trí có lò xo, với một đường mở cũng ở vị trí này.

Trong hình bên, đường dẫn từ 1 (P) đến

2 (B) và từ 4 (A) đến 3 (R) thông nhau

Dưới tác động bằng lực đồng thời của cả hai trục ấn, nó đóng sự vượt qua từ

Khi tác động với áp suất đủ lớn lên cả hai trục ấn sẽ làm cho lò xo hồi phục lại, tức mở đường đi qua từ 1 (P) đến 4

Bộ phân phối 3/2 (A) và 4/2 (B) không có đường thoát và mở đường trùng lặp nhau Chúng được truyền dẫn nhờ vào lò xo ở vị trí đầu và thường được sử dụng để điều khiển thiết bị xi lanh tác động kép Trong thực tế, van 5/2 thường được ưa chuộng hơn so với van 4/2.

Dưới đây là van 4/2 tác động bằng khí nén

Hình 4.15 Van đảo chiều xung 4/2

- Van đảo chiều 4/2 tác động trực tiếp bằng bàn đạp

Van xoay đảo chiều 4/3

Van xoay đảo chiều 4/3 trong mạch có vị trí đóng ở giữa và thường được liên động với cơ cấu chấp hành để dừng hoạt động của cơ cấu này Van này đóng vai trò như một van hành trình, giúp điều khiển và kiểm soát các chuyển động trong hệ thống.

Hình 4.14 V đ ều khiển 4/2 tác động lò xo một đ u

Hình 4.16 Van 4/3 tác động bằng cơ khí

Bộ phân phối 5/2 hoạt động dựa trên nguyên lý ổn kép, cho phép đảo vị trí nhờ khí nén Khi một phía được kích hoạt, phía còn lại sẽ giữ nguyên cho đến khi nhận được xung tác động, đảm bảo tính ổn định trong quá trình hoạt động.

Dưới tác động của áp suất, Piston điều khiển sự dịch chuyển của con trượt dọc Trụ tròn giữa Piston có gắn doăng làm kín giúp duy trì áp suất Khi tín hiệu xung 12 (Y) được kích hoạt bên phải, cửa 1 (P) kết nối với cửa 2 (A), cửa 4 (B) kết nối với cửa 5 (S), trong khi cửa 3 (R) bị chặn Sau khi tín hiệu xung 12 (Y) ngừng, van vẫn giữ nguyên vị trí ban đầu.

Hình 4.17 Van 5/2 tác động bằng khí nén

Khi tín hiệu xung 14 (X) tác động vào phía trái, cửa 2 (B) sẽ kết nối với cửa 3 (R), trong khi cửa 1 (P) kết nối với cửa 4 (B) và cửa 5 (S) bị chặn lại Sau khi tín hiệu xung 14 (X) ngừng tác động, van vẫn giữ nguyên vị trí ban đầu.

Dưới đây là van 5/2 dùng van đĩa

Hình 4.18 Van 5/2 dùng van đĩa

- Van đảo chiều 5/2 tác động bằng cơ – đầu dò:

Van điều khiển 5/3

Van điều khiển 5/3 có 5 cổng và 3 vị trí, với vị trí giữa thường đóng, cho phép xi lanh tác động kép dừng ở bất kỳ vị trí nào trong hành trình làm việc Van này luôn được định vị ở vị trí chính giữa, và để hoạt động, cần duy trì tín hiệu điều khiển tại một trong hai đầu của nó.

Hình 4.20 Van 5/3 thường đóng

Van chắn

Van chắn là thiết bị chỉ cho phép lưu lượng khí nén đi qua một chiều, trong khi chiều ngược lại bị chặn Áp suất của dòng chảy tác động lên bộ phận chặn, dẫn đến việc van được đóng lại Các loại van chắn hiện có rất đa dạng.

Van một chiều

Van một chiều cho phép lưu lượng khí nén chỉ đi qua một chiều, trong khi chiều ngược lại bị chặn Nguyên lý hoạt động của van này là khí nén di chuyển từ điểm A đến điểm B, còn dòng khí từ B về A sẽ bị ngăn chặn.

Van logic OR

Ta có thể gọi nó là bộ chọn mạch, van điều khiển kép hay van một chiều kép

Hình 4.22 Van Logic OR (loại con trượt)

Chế độ làm việc của van một chiều kép này gồm hai cửa vào 1(X), 3(Y) và một cửa ra duy nhất 2(A) (hình 4.22)

Khi khí nén được đưa vào cửa 1(X), viên bi sẽ di chuyển và đóng cửa 3(Y), cho phép khí nén đi từ 1(X) đến 2(A) Ngược lại, khi khí nén đến cửa 3(Y), nó sẽ chuyển tiếp đến 2(A) và cửa vào.

1(X) sẽ được đóng kín Lúc dòng ngược về thì viên bi vẫn còn ở vị trí như trước của nó.

Van logic AND

Bộ chọn logic chức năng AND, được minh họa trong hình 4.23, có hai đường vào là 1 (X) và 3 (Y), cùng một đường ra duy nhất là 2 (A) Tín hiệu khí nén ở đường ra 2 (A) chỉ được kích hoạt khi cả hai tín hiệu vào 1 (X) và 3 (Y) đều có mặt Nếu một trong hai tín hiệu không có, nó sẽ chặn đường đi qua bằng cách tác động lên bề mặt của lá van, dẫn đến việc tín hiệu ở đường ra 2 (A) không được truyền.

Khi có sự chênh lệch áp suất ở các tín hiệu đường vào, áp suất lớn hơn sẽ làm đóng kín cửa van, trong khi áp suất nhỏ hơn sẽ thoát ra ở vị trí 2 (A).

Van xả khí nhanh

Khi dòng khí nén đi qua cửa P2, pít-tông sẽ di chuyển sang phải và chắn cửa R, dẫn đến việc cửa P nối với cửa A Ngược lại, khi dòng khí nén từ A đi vào, pít-tông sẽ di chuyển sang trái, chắn cửa P và kết nối cửa A với cửa R Van xả khí nhanh thường được lắp đặt gần cơ cấu chấp hành, như pít-tông, nhằm mục đích xả khí nhanh ra ngoài.

Hình 4.24 Van xả khí nhanh.

Van tiết lưu

Van tiết lưu có vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh lưu lượng dòng chảy, ảnh hưởng đến vận tốc và thời gian hoạt động của cơ cấu chấp hành Bên cạnh đó, van cũng đảm nhiệm việc điều chỉnh thời gian chuyển đổi vị trí của van đảo chiều Nguyên lý hoạt động của van tiết lưu dựa trên sự thay đổi tiết diện, ảnh hưởng trực tiếp đến lưu lượng dòng chảy qua van.

Lưu lượng dòng chảy qua khe hở của van có tiết diện không thay đổi được

Hình 4.25: Ký hiệu van tiết lưu có tiết diện không thay đổi

Van tiết lưu có tiết diện thay đổi:

Van tiết lưu là thiết bị có khả năng điều chỉnh lưu lượng dòng chảy nhờ vào tiết diện thay đổi Loại van này có thể tiết lưu dòng chảy theo cả hai chiều và việc điều chỉnh tiết diện được thực hiện thông qua vít điều chỉnh Thông thường, van tiết lưu được lắp đặt ở đầu vào hoặc đầu ra của cơ cấu chấp hành.

Hình 4.26 Van tiết lưu có tiết diện thay đổi

Van tiết lưu một chiều điều chỉnh bằng tay:

Nguyên lý hoạt động của van dựa trên việc điều chỉnh tiết diện chảy Ax thông qua vít điều chỉnh Khi khí nén di chuyển từ A sang B, lò xo sẽ đẩy màng chắn xuống, cho phép khí nén chỉ đi qua tiết diện Ax Ngược lại, khi khí nén chảy từ B về A, áp suất khí nén sẽ vượt qua lực lò xo, làm cho màng chắn được đẩy lên, dẫn đến việc khí nén đi qua khoảng hở giữa màng chắn và mặt tựa màng chắn mà không có sự điều chỉnh lưu lượng.

Hình 4.27 Van tiết lưu một chiều điều chỉnh bằng tay

Van tiết lưu một chiều điều chỉnh bằng cữ chặn

Phương pháp điều chỉnh van tiết lưu bằng tay có nhược điểm là không thể thay đổi theo từng hành trình, dẫn đến vận tốc không đồng nhất Do đó, van tiết lưu một chiều được điều chỉnh bằng cơ chế chặn được sử dụng để khắc phục vấn đề này.

Hình 4.28 Van tiết lưu một chiều điều chỉnh bằng cữ chặn

Tuỳ theo cách lắp đặt van tiết lưu trên sơ đồ mà người ta phân ra là van tiết lưu đường vào hay là van tiết lưu đường ra.

Van áp suất

Van an toàn giữ vai trò quan trọng trong việc duy trì áp suất tối đa cho hệ thống Khi áp suất vượt quá giới hạn cho phép, van sẽ tự động xả khí nén (hoặc chất lỏng) để giảm áp lực, đảm bảo an toàn cho toàn bộ hệ thống.

Van tràn hoạt động theo nguyên tắc tương tự như van an toàn, nhưng điểm khác biệt chính là khi áp suất tại cửa P đạt giá trị xác định, cửa P sẽ kết nối với cửa A và hệ thống điều khiển.

Hình 4.30 Ký hiệu van tràn

Van điều chỉnh áp suất:

Van điều chỉnh áp suất giữ cho áp suất ổn định dù có sự thay đổi bất thường của tải trọng đầu ra hoặc dao động áp suất đầu vào Nguyên tắc hoạt động của van này là khi điều chỉnh trục vít để thay đổi vị trí đĩa van, nếu áp suất đầu ra tăng cao hơn áp suất đã được điều chỉnh, khí nén sẽ đi qua lỗ thông và tác động lên màng, làm thay đổi vị trí kim van và khí nén sẽ xả ra ngoài Khi áp suất đầu ra giảm xuống bằng với áp suất điều chỉnh, kim van sẽ trở về vị trí ban đầu.

Hình 4.31 Nguyên lý hoạt động của van điều chỉnh áp suất và ký hiệu

Rơle áp suất là thiết bị quan trọng trong việc điều khiển đóng mở công tắc điện khi áp suất trong hệ thống vượt quá mức cho phép Trong các hệ thống điều khiển điện – khí nén, rơle áp suất hoạt động như một phần tử chuyển đổi tín hiệu từ khí nén sang điện Công tắc điện sẽ đóng hoặc mở tương ứng với các giá trị áp suất khác nhau, có thể được điều chỉnh dễ dàng bằng vít.

Ví dụ: Mạch điều khiển với rơle áp lực

4.6 Van điều chỉnh thời gian:

4.6.1 Rơle thời gian đóng chậm:

Rơle thời gian đóng chậm gồm cụm các phần tử: van tiết lưu một chiều điều chỉnh bằng tay, bình trích chứa, van đảo chiều

3/2 ở vị trí “không” cửa P bị chặn

Hình 4.33 Rơle thời gian đóng chậm

Nguồn khí nén cung cấp cho van qua cửa 1 (P) Dòng khí điều khiển qua cửa vào

Van tiết lưu một chiều 12 (Z) điều chỉnh lượng khí vào bình chứa nhỏ thông qua vít tiết lưu, ảnh hưởng đến áp suất trong bình Khi áp suất đạt mức cần thiết, nó sẽ đẩy con trượt xuống, đóng kín liên thông từ 2 (A) đến 3 (R) và mở bề mặt tựa của van, cho phép khí nén từ 1 (P) sang 1 (A) Thời gian thiết lập áp suất trong bình chứa làm chậm trễ điều khiển van phân phối 3/2 Khi cửa điều khiển 12 (Z) trở thành cửa thoát khí, khí nén sẽ thoát tự do qua van tiết lưu và van 3/2 nhận tín hiệu Lực lò xo sẽ đẩy con trượt lên, đóng kín cửa 1 (P) và nối 2 (A) với 3 (R).

4.6.2 Rơle thời gian ngắt chậm:

Rơle thời gian đóng chậm, về nguyên lý, cấu tạo cũng tương tự như rơle thời gian đóng chậm, nhưng van một chiều có chiều ngược lại

Hình 4.34 Rơle thời gian ngắt chậm

Loại thu ngắn tín hiệu

Loại kéo dài tín hiệu

Van chân không

Van chân không là cơ cấu có nhiệm vụ hút và giữ chi tiết bằng lực hút chân không

Chân không không được tạo ra bằng bơm chân không hay nguyên lý ống Ventury Khí nén với áp suất từ 1,5 đến 10 bar sẽ đi qua ống Ventury và thoát ra ngoài qua cửa R Tại cuối ống Ventury, chân không sẽ được hình thành, nhờ đó cửa nối U tạo ra chân không hiệu quả.

Cửa U kết nối với đĩa hút, thường được chế tạo hình dạng đĩa tròn bằng cao su hoặc vật liệu tổng hợp Áp suất chân không tại cửa U có thể đạt tới 0,7 bar và phụ thuộc vào áp suất p của dòng khí nén.

Hình 4.35 Van chân không có bình trích chứa

Cảm biến là thiết bị chuyển đổi các tín hiệu như áp suất, nhiệt độ, ánh sáng và mùi vị thành tín hiệu điện Quá trình chuyển đổi này có thể diễn ra thông qua các dạng tín hiệu số, tương tự hoặc nhị phân Cảm biến tương tự (Analog) là một trong những loại cảm biến phổ biến.

Cảm biến tương tự chuyển đổi các đại lượng vật lý thành tín hiệu điện thông qua hiệu ứng vật lý, phục vụ cho mục đích đo đạc Các yếu tố như nhiệt độ, ánh sáng và lực tác động có thể tạo ra điện thế khi sử dụng thiết bị chuyển đổi hoặc biến trở phù hợp.

Tín hiệu đầu ra phụ thuộc vào cấu tạo của cảm biến với hiệu điện thế từ 0V đến 10V hoặc cường độ dòng điện từ

Hình 4.36 Tín hiệu tuơng tự

Cảm biến số chuyển đổi các giá trị đo thành dãy số được sắp xếp theo thứ tự Tín hiệu số không sắp xếp sẽ được số hóa thành một dãy số.

Các hệ thống đo đường đi và góc quay trong ngành công nghiệp thường dùng cảm biến số Một trong những ứng dụng rộng rãi nhất là máy CNC

Cảm biến nhị phân chuyển đổi các đại lượng vật lý thành tín hiệu nhị phân, cho phép mạch được đóng hoặc ngắt Trong thiết bị báo nhiệt độ của lò nướng, cảm biến được cấu tạo từ một thanh lưỡng kim Thanh lưỡng kim này sẽ cong theo sự thay đổi nhiệt độ, mở mạch khi nhiệt độ đạt đến một giá trị nhất định Khi nhiệt độ giảm, thanh lưỡng kim sẽ đóng mạch lại.

Công tắc hành trình điện – cơ

Công tắc hành trình điện cơ được dùng để xác định vị trí của cơ cấu chấp hành hoặc vị trí của phôi liệu

Hình 4.38 Công tắc hành trình điện – cơ

1– Chốt dẫn hướng 3 – Vỏ 7, 9 – Tiếp điểm tĩnh

2 – Đòn mở 4, 5, 6 – Lò xo 8 – Tiếp điểm động

Nguyên lý hoạt động của công tắc hành trình điện - cơ đ−ợc biểu diễn: Khi con lăn chạm vào cữ hành trình, thì tiếp điểm 1à được nối với 4

4.8.2 Cảm biến hành trình nam châm

- Cảm biến hành trình nam châm thuộc loại công tắc hành trình không tiếp xúc

Cảm biến được cấu tạo bởi một cặp tiếp điểm lưỡi gà nằm trong buồng chân không Khi Piston di chuyển gần cảm biến, nam châm gắn trên Piston sẽ tác động và khiến tiếp điểm đóng lại.

Hình 4.39 Cảm biến hành trình nam châm a) Sơ đồ cấu tạo b) Sơ đồ bố trí chung c) Sơ đồ nguyên lý d) Kí hiệu

Cảm biến điện từ

Cảm biến cảm ứng từ hoạt động dựa trên nguyên tắc phát ra tần số cao từ bộ tạo dao động Khi có vật cản kim loại trong vùng cảm ứng từ, dòng điện xoáy sẽ hình thành trong kim loại, dẫn đến việc giảm năng lượng của bộ dao động Sự tăng lên của dòng điện xoáy xảy ra khi vật cản gần cuộn cảm ứng, làm giảm biên độ dao động của bộ dao động Tín hiệu ra từ bộ so đảo sẽ được khuếch đại và chuyển đổi thành tín hiệu cho mạch.

Hình 4.40 Cảm biến điện từ

Cảm biến điện dung

Cảm biến điện dung hoạt động dựa trên nguyên tắc bộ tạo dao động phát ra tần số cao Khi có vật cản kim loại hoặc phi kim loại trong vùng điện trường, điện dung của tụ điện sẽ thay đổi, dẫn đến sự thay đổi tần số riêng của bộ dao động Tín hiệu ra sau đó được khuếch đại qua bộ so đảo, và nếu tín hiệu là nhị phân, mạch đảo sẽ thực hiện nhiệm vụ xử lý tín hiệu này.

Hình 4.41 Cảm biến điện dung

Cảm biến quang điện

Với cảm biến quang bao gồm một nguồn phát và một bộ nhận tín hiệu ánh sáng

Bộ phận phát sẽ phát ra tia hồng ngoại bằng Điốt phát quang, khi gặp vật chắn

64 tia hồng ngoại sẽ được phản hồi về bộ nhận, nơi tín hiệu sẽ được xử lý trong mạch và khuếch đại để cho ra kết quả cuối cùng.

Hình 4.42 Cảm biến quang điện

- Tùy theo việc bố trí, sắp xếp của bộ phận phát và bộ phận nhận tín hiệu, người ta phân cảm biến quang thành 3 loại sau:

Phương pháp cản ánh sáng một chiều sử dụng bộ phát sáng “S” để phát ra ánh sáng và bộ nhận “E” để nhận ánh sáng đó Khi có vật cản chắn nguồn sáng, tín hiệu sẽ bị biến đổi, cho thấy rằng vật cản này là vật cản ánh sáng, không phải là vật trong suốt.

Hình 4.43 Cảm biến quang điện cản ánh sáng một chiều

*) Phương pháp phản quang không có bộ phản chiếu:

Nguồn phát sáng và bộ nhận tín hiệu được lắp chung trong một vỏ hộp Khi một vật thể cắt ngang nguồn sáng, nó sẽ phản chiếu ánh sáng trở lại bộ nhận Mức độ ánh sáng phản chiếu phụ thuộc vào màu sắc, cấu tạo bề mặt của vật chắn và góc phản chiếu Nếu tín hiệu ánh sáng nhận được vượt qua một giá trị nhất định, đầu ra sẽ phát tín hiệu.

Hình 4.44 Cảm biến quang điện không có bộ phận phản chiếu

Cảm biến áp suất

Có một số loại cảm biến áp suất sau:

- Cảm biến áp suất với tiếp điểm cơ khí, tín hiệu ra là tín hiệu nhị phân

- Cảm biến áp suất với cảm biến điện tử, tín hiệu ra là tín hiệu nhị phân

- Cảm biến áp suất điện tử, tín hiệu ra là tín hiệu tương tự

Cảm biến cơ khí hoạt động dựa trên áp suất tác động lên bề mặt Khi lực đẩy do áp suất vượt qua sức căng của lò xo, Piston sẽ di chuyển và kích hoạt tiếp điểm.

Hình 4.45 Cảm biến áp suất loại cơ khí Đấu nối cảm biến

Cảm biến ha chân hoạt động với dòng điện một chiều, được kết nối trực tiếp với tải chỉ cần hai chân nối Cách đấu nối các đầu dây của cảm biến có thể khác nhau tùy thuộc vào từng trường hợp cụ thể.

Hình 4.46 Đấu dây cảm biến 2 chân

Cảm biến ba chân gồm hai chân kết nối với nguồn điện: chân màu nâu nối với cực dương (+) và chân màu xanh lá cây nối với cực âm (-) Chân còn lại, màu đen, là dây tín hiệu ra của cảm biến Ngoài ra, cực âm có thể được kết nối với một đèn LED trước khi nối với nguồn âm.

Hình 4.47 Đấu dây cảm biến 3 chân

Cảm biến PNP có đầu ra dương, trong đó cực BN kết nối với nguồn điện dương, cực BU nối với nguồn âm, và cực tín hiệu BK được kết nối với thiết bị và nguồn âm Ngược lại, cảm biến NPN có tín hiệu ra âm.

Cực BN nối với dương nguồn, Cực BU nối với âm nguồn, còn cực BK nối với rơle K1 và K1 nối với dương nguồn (hình b)

Hình 4.48 Đấu dây cảm biến 3 chân PNP và NPN a Cảm biến PNP b Cảm biến NPN

Phần tử khuếch đại là thiết bị điều khiển tác động gián tiếp lên nòng van đảo chiều Khi nhận tín hiệu áp suất điều khiển thấp X từ 0,1 đến 0,3 bar, phần tử khuếch đại này sẽ kích hoạt áp suất nguồn p = 6 bar nối với cửa A Do đó, phần tử khuếch đại có khả năng tăng giá trị áp suất từ 0,1 – 0,3 bar lên 6 bar.

Hình 4.49 Phần tử khuếch đại màng

4.10 Phần tử chuyển đổi tín hiệu

Trong lĩnh vực đo lường và điều khiển, phần tử chuyển đổi tín hiệu đóng vai trò quan trọng Chức năng chính của nó là chuyển đổi tín hiệu từ môi trường vào bộ xử lý hoặc từ bộ xử lý ra các tín hiệu điều khiển.

4.10.1 Phần tử chuyển đổi tín hiệu khí nén – điện

*) Cấu tạo Áp suất p để đóng mở công tắc điện được tiêu chuẩn theo từng hãng sản xuất

Hình 4.50 Phần tử chuyển đổi tín hiệu khí nén – điện (rơle áp suất)

*) Nguyên lý hoạt động (hình 4.51)

Khi lò xo được điều chỉnh cùng với áp suất điều khiển tác động lên ống lượn sóng, khoảng cách của mặt đáy ống lượn sóng sẽ thay đổi Sự thay đổi này ảnh hưởng đến mạch điện, làm thay đổi điện dung hoặc điện trường, từ đó tạo ra tín hiệu điện, bao gồm tín hiệu nhị phân hoặc tín hiệu tương tự Trong kỹ thuật điều khiển, đây là phần tử chuyển đổi tín hiệu khí nén (áp suất dư) sang điện.

Khi áp suất (P2) tác động, lực từ P2 kết hợp với lực của ống lượn sóng (2) sẽ tác động ngược lại với lực do áp suất (P1) và lực lò xo (1), dẫn đến sự thay đổi khoảng cách của mặt đáy ống lượn sóng Trong kỹ thuật điều khiển, đây là phần tử chuyển đổi tín hiệu khí nén (độ chênh lệch áp suất) thành tín hiệu điện.

Khi áp suất chân không được kết nối với phần tử điều khiển, lực lò xo và lực từ ống lượn sóng sẽ tác động làm thay đổi khoảng cách của mặt đáy ống Trong kỹ thuật điều khiển, đây là một phần tử quan trọng giúp chuyển đổi tín hiệu khí nén (áp suất chân không) thành tín hiệu điện.

Thông số kỹ thuật loại FESTO – ARL – 2N – PEV Áp suất P 1 : 0,25/8 bar Áp suất P 2 : -0,2/ -8 bar

∆P: - 0,95/ 8 bar Độ trẽ max:0,25 bar Tần số đóng, mở: 70 Hz Dòng điện: 400mA Hình 4.51 Phần tử chuyển đổi tín hiệu khí nén – điện

Trong kỹ thuật điều khiển, tín hiệu điều khiển (áp suất chân không) có thể tác động trực tiếp lên màng, để các tiếp điểm điện đóng, mở (hình 4.52)

Hình 4.52 Phần tử chuyển đổi tín hiệu khí nén – điện a – Bằng tiếp điểm điện b – Bằng rơle điện

Phần tử chuyển đổi tín hiệu khí nén sang điện, hay còn gọi là tiếp điểm chuyển mạch, hoạt động dưới tác dụng của tín hiệu áp suất điều khiển X Khi tín hiệu này tác động lên màng (9), nòng van (4) sẽ dịch chuyển xuống, dẫn đến việc tiếp điểm (3) đóng lại Đồng thời, áp kế (8) sẽ hiển thị áp suất điều khiển, trong khi đòn bẩy tác động bằng tay (10) cũng được sử dụng trong quá trình này.

Hình 4.53 Phần tử chuyển đổi tín hiệu khí nén – điện (tiếp điểm chuyển mạch)

Phần tử chuyển đổi tín hiệu khí nén sang điện, kết hợp với phần tử khuếch đại, hoạt động như sau: Khi nhận tín hiệu điều khiển X, màng (8) chặn cửa (10), dẫn đến áp suất trong buồng (11) tăng lên Áp suất này tác động lên màng (9), đẩy nòng van (4) xuống và làm cho tiếp điểm (3) đóng lại.

Hình 4.54 Phần tử chuyển đổi tín hiệu khí nén – điện kết hợp với phần tử khuếch đại

4.10.2 Phần tử chuyển đổi tín hiệu điện – khí nén

Nguyên tắc cơ bản để chuyển đổi tín hiệu điện thành khí nén là sử dụng nam châm điện Khi dòng điện đi vào cuộn dây, lõi từ sẽ di chuyển sang bên trái, kích hoạt cửa A nối với cửa P Thông tin chi tiết về nguyên lý điện sẽ được trình bày trong chương VI.

Hình 4.55 Nguyên lý tác động của nam châm điện

CÂU HỎI ÔN TẬP VÀ BÀI TẬP:

1 Trình cấu tạo, nhiệm vụ và yêu cầu của hệ thống cung cấp khí nén

2 Nêu các thông số khi lắp đặt và thiết kế mạng đường ống khí nén

Để xác định đường kính của ống khí trong một mạng đường ống khí nén cố định với áp suất 5 bar, chiều dài 200m và lưu lượng khí 150 lit/s, cùng với tổn thất áp suất 0,1 bar, cần áp dụng các công thức tính toán phù hợp Việc tính toán này sẽ giúp đảm bảo hiệu suất và hiệu quả trong việc vận chuyển khí nén qua hệ thống.

3 Hãy trình bày cấu tạo, ký hiệu và nguyên lý làm việc của xilanh tác động đơn kiểu pittông

4 Hãy trình bày cấu tạo, ký hiệu và nguyên lý làm việc của xilanh tác động kép kiểu pittông không có giảm chấn và có giảm chấn

5 Trình bày đặc điểm và phân loại động cơ khí nén

6 Nêu cấu tạo, và nguyên lý làm việc của động cơ khí nén kiểu bánh răng, động cơ kiểu pittông, động cơ kiểu cánh gạt, động cơ kiểu tuabin

7 Trình bày nguyên lý làm việc của van đảo chiều, van tiết lưu van chắn, van áp suất, van điều chỉnh thời gian, van chân không?

8 Nêu cấu tạo của cảm biển điện từ, cảm biến điện dung, cảm biến quang điện

9 Cho các van có ký hiệu như hình dưới, anh (chị) hãy cho biết tên gọi của các van tương ứng với các hình và trình bày nguyên lý làm việc cảu các van có trong hình a) b) c)

THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN ỨNG DỤNG

Biểu diễn chức năng của quá trình điều khiển

Trong một hệ thống điều khiển phức tạp, nhiều mạch điều khiển được kết hợp, như điều khiển khí nén với điện và thủy lực Để đơn giản hóa quá trình điều khiển, bài viết sẽ trình bày các phương pháp biểu diễn chức năng của quá trình điều khiển, bao gồm biểu đồ trạng thái, sơ đồ chức năng và lưu đồ tiến trình.

Hình 6.1 Ký hiệu biểu diễn biểu đồ trạng thái

*) Thiết kế biểu đồ trạng thái:

Biểu đồ trạng thái biểu diễn trạng thái các phần tử trong mạch, mối liên hệ giữa các phần tử và trình tự chuyển mạch của các phần tử

- Trục tọa độ thẳng đứng biểu diễn trạng thái (hành trình chuyển động, áp suất, góc quay )

- Trục tọa độ nằm ngang biểu diễn các bước thực hiện hoặc là thời gian hành trình

- Hành trình làm việc được chia thành các bước Sự thay đổi trạng thái trong các bước được biểu diễn bằng đường đậm

Công tắc ngắt khẩn cấp Phần tử áp suất

Nút đóng Phần tử thời gian

Nút đóng và ngắt Tín hiệu rẽ nhánh

Nút ngắt Liên kết OR

Công tắc chọn chế độ làm việc Liên kết AND

Nút tự động Phần tử tín hiệu tác động bằng cơ

Nút ấn Liên kết OR có 1 nhánh phủ định Đèn báo

Nút ấn tác động đồng thời

- Sự liên kết các tín hiệu được biểu diễn bằng đường nét nhỏ và chiều tác động biểu diễn bằng mũi tên

Thiết kế biểu đồ trạng thái của quy trình điều khiển sau:

Xi lanh tác dụng hai chiều 1A sẽ hoạt động ở bước 1, sau đó xi lanh 2A sẽ hoạt động ở bước 2 Tiếp theo, ở bước 3, xi lanh 1A sẽ quay trở lại vị trí ban đầu, và ở bước 4, xi lanh 2A cũng sẽ trở về Cuối cùng, bước 5 sẽ quay lại bước 1 để bắt đầu chu trình mới.

- Khi xi lanh đi ra kí hiệu là (+) và đi vào kí hiệu là (-) Và ở đây ta có:

Hình 6.3 Biểu đồ trạng thái các xi lanh theo bước hoạt động

Ngoài ra người ta còn dùng biểu đồ trạng thái theo thời gian:

Hình 6.4 Biểu đồ trạng thái các xi lanh theo thời gian

Hình 6.2 Sơ đồ bố trí hệ thống

Để thể hiện trạng thái của bộ phận tạo tín hiệu và điều khiển, người ta sử dụng biểu đồ trạng thái Tín hiệu điều khiển được biểu diễn dưới dạng tín hiệu nhị phân, với các giá trị cụ thể.

“0” và “1”) Tương tự biểu đồ trạng thái đối với các bộ phận điều khiển được biểu diễn như sau:

Hình 6.5 Biểu đồ trạng thái các bộ phận điều khiển

Biểu đồ trạng thái của hệ thống được xây dựng bằng cách kết hợp các biểu đồ trạng thái của cơ cấu chấp hành và bộ phận điều khiển Để thể hiện mối liên kết giữa các tín hiệu điều khiển, chúng ta sử dụng các nét mảnh có mũi tên chỉ vị trí tác động.

Hình 6.6 Biểu đồ trạng thái hệ thống

Sự liên kết các tín hiệu của hệ thống được biểu diễn như sau:

Hình 6.7 Cách biểu diễn sự liên kết trong biểu đồ trạng thái

Biểu đồ trạng thái trên có nghĩa như sau: Khi tác độ vào nút ấn khởi động

Khi "1S1" và "2S1" được kích hoạt, xi lanh 1A sẽ di chuyển ra ngoài (1A+) Xi lanh 1A+ sau đó tác động vào "1S3", điều khiển cho 2A+ Khi 2A+ hoạt động, nó sẽ tác động vào "2S2", khiến 1A trở về vị trí ban đầu (1A-) Khi 1A- hoạt động, nó sẽ tác động vào 1S2, tạo ra 2A- Cuối cùng, 2A- sẽ tác động vào "2S1" để đóng lại Sơ đồ mạch khí nén điều khiển được minh họa trong hình 6.8.

Hình 6.8 Sơ đồ mạch điều khiển khí nén theo biểu đồ trạng thái (hình 6.7)

Sơ đồ chức năng thể hiện các bước thực hiện và lệnh cần thiết, trong đó các bước được đánh số thứ tự rõ ràng Mỗi lệnh bao gồm tên lệnh, loại lệnh và vị trí ngắt tương ứng, giúp người dùng dễ dàng theo dõi và thực hiện.

Hình 6.9 Ký hiệu các bước và lệnh thực hiện

Ký hiệu bước thực hiện được thể hiện trong hình 6.10, với tín hiệu ra a1 điều khiển các lệnh thực hiện như van đảo chiều, xy-lanh, và động cơ, được biểu diễn bằng các đường thẳng bên phải và phía dưới ký hiệu Tín hiệu vào được thể hiện bằng các đường thẳng phía trên và bên trái Bước thực hiện thứ n chỉ có hiệu lực khi lệnh của bước thực hiện thứ (n-1) trước đó hoàn thành và đạt được vị trí ngắt Bước thực hiện thứ n sẽ bị xóa khi các bước thực hiện tiếp theo có hiệu lực.

Hình 6.10 Ký hiệu bước thực hiện

Ký hiệu lệnh thực hiện bao gồm ba phần: tên lệnh, loại lệnh và vị trí ngắt lệnh Tín hiệu ra của lệnh không nhất thiết phải được biểu diễn ở ô vuông bên phải ký hiệu, giúp ta nhận diện tổng thể từ tín hiệu điều khiển đến cơ cấu chấp hành Chẳng hạn, tín hiệu ra a1 điều khiển van đảo chiều V1 bằng lệnh SH (lệnh nhớ, khi dòng năng lượng trong hệ thống mất đi), trong khi tín hiệu A1 từ van đảo chiều lại điều khiển pít-tông Z1 với lệnh NS (không nhớ).

Hình 6.11 Ký hiệu lệnh thực hiện S: Loại lệnh nhớ

NS: Loại lệnh không nhớ

T: Loại lệnh giới hạn thời gian

SH: Loại lệnh nhớ, mặc dù dòng năng lượng mất đi

ST: Loại lệnh nhớ và giới hạn thời gian

NSD: Loại lệnh không nhớ, nhưng chậm trễ

SD: Loại lệnh nhớ và bị chậm trễ

D: Loại lệnh bị chậm trễ

*) Ví dụ thiết kế sơ đồ chức năng

Nguyên lý làm việc của máy khoan như sau: sau khi chi tiết được kẹp chặt (xy

Khi đầu khoan 1.0 đi ra, đầu khoan bắt đầu hạ xuống (xy - lanh 2.0 đi ra) để tiến hành khoan chi tiết Sau khi đầu khoan đã lùi về (xy - lanh 2.0 đi vào), chi tiết sẽ được tháo ra (xy - lanh 1.0 đi vào).

Sơ đồ chức năng trong hình 6.14 cho thấy tín hiệu ra từ lệnh thực hiện (chẳng hạn như lệnh thực hiện 1) sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến cơ cấu chấp hành (xy).

Sau khi lệnh thứ nhất được thực hiện, vị trí ngắt lệnh tại công tắc hành trình S2 sẽ kích hoạt bước thực hiện thứ hai Theo quy trình, lệnh thứ nhất cần được ghi nhớ để đảm bảo sự hiệu quả trong các bước tiếp theo.

Tín hiệu ra từ lệnh thực hiện sẽ tác động trực tiếp lên van đảo chiều, khiến van này chuyển vị trí và vị trí đó sẽ được ghi nhớ trong quá trình xy-lanh 1.0 hoạt động Trong giai đoạn này, không cần phải ghi nhớ Khi lệnh đầu tiên hoàn tất, vị trí ngắt lệnh tại công tắc hành trình S2 sẽ kích hoạt bước thực hiện thứ hai.

Hình 6.12 Nguyên lý làm việc của máy khoan

Hình 6.13: Sơ đồ mạch khí nén của máy khoan

Sơ đồ chức năng trong hình 6.11 cho thấy tín hiệu ra từ lệnh thực hiện tác động trực tiếp lên cơ cấu chấp hành Sau khi lệnh đầu tiên hoàn thành, công tắc hành trình S2 sẽ ngắt lệnh đó, cho phép bước thực hiện thứ hai có hiệu lực Quy trình yêu cầu lệnh đầu tiên phải được ghi nhớ.

Hình 6.14 Sơ đồ chức năng với tín hiệu ra trực tiếp tác động lên cơ cấu chấp hành

Tín hiệu ra từ lệnh thực hiện sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến van đảo chiều, khiến van thay đổi vị trí và vị trí này cần được ghi nhớ trong quá trình xy-lanh 1.0 di chuyển ra Tín hiệu từ van đảo chiều sẽ tác động trực tiếp đến cơ cấu chấp hành (xy-lanh 1.0 di chuyển ra), và giai đoạn này không yêu cầu ghi nhớ Sau khi hoàn thành lệnh đầu tiên, vị trí ngắt lệnh thực hiện thứ nhất là công tắc hành trình S2, và bước thực hiện thứ hai sẽ được kích hoạt.

Hình 6.15 Sơ đồ chức năng với tín hiệu ra của ký hiệu lệnh trực tiếp

80 tác động lên van đảo chiều

Ký hiệu để biểu diễn lưu đồ tiến trình theo DIN được trình bày trên hình6.13

Lưu đồ tiến trình, như được thể hiện trong hình 6.16, là công cụ mô tả phương thức giải quyết (thuật toán) của một quá trình điều khiển Nó không thể hiện các thông số và phần tử điều khiển, nhưng lại có ưu điểm trong việc phác thảo hướng tổng quát của quá trình điều khiển Lưu đồ tiến trình cũng đóng vai trò quan trọng như một phương tiện truyền đạt thông tin giữa người sản xuất phần tử điều khiển và kỹ thuật viên sử dụng chúng.

*) Ví dụ thiết kế lưu đồ tiến trình

Nguyên tắc hoạt động của mạch điều khiển ở hình 6.17 được thực hiện như sau:

- Bước thực hiện thứ nhất:

Khi pít – tông ở vị trí ban đầu (E1 = 1/E2 = 0), nút ấn khởi động E0 tác động

- Bước thực hiện thứ hai:

Khi pít - tông đi ra đến cuối hành trình, chạm công tắc hành trình E2, pít - tông sẽ lùi về (Z1 -)

- Bước thực hiện thứ ba:

Tại vị trí ban đầu, pít - tông chạm công tắc hành trình E1, quá trình điều khiển kết thúc

Quá trình điều khiển được viết như sau:

Bước thực hiện thứ nhất:

- Bước thực hiện thứ hai:

- Bước thực hiện thứ ba:

E1 = kết thúc quá trình điều khiển

Hình 6.17 Nguyên lý hoạt động của mạch điều khiển Lưu đồ tiến trình của quá trình điều khiển trình bày trên hình 6.15

Hình 6.18 Lưu đồ tiến trình.

Phân loại phương pháp điều khiển

- Điều khiển tùy động theo thời gian

- Điều khiển tùy động theo hành trình

- Điều khiển theo chương trình bằng cơ cấu chuyển mạch

- Điều khiển bằng bộ chọn theo bước

Điều khiển trực tiếp là phương pháp phổ biến trong các mạch điều khiển khí nén đơn giản, như đồ gá kẹp chi tiết Đặc điểm của điều khiển trực tiếp là tín hiệu và xử lý tín hiệu được thực hiện bởi một phần tử duy nhất, chẳng hạn như trong mạch điều khiển xy-lanh tác dụng một chiều.

Hình 6.19 Mạch điều khiển trực tiếp

Hình 6.20 biểu diễn mạch điều khiển bằng tay gồm có phần tử đưa tín hiệu 1.1 và phần tử xử lý tín hiệu 1.2

Hình 6.20 Mạch điều khiển gián tiếp

Pít - tông đi ra và lùi vào được điều khiển bằng phần tử nhớ 1.3 Mạch điều khiển và biểu đồ trạng thái trình bày trên hình 6.21

Hình 6.21 Mạch điều khiển gián tiếp xy - lanh tác dụng đơn có phần tử nhớ

Mạch điều khiển xy - lanh tác động hai chiều với phần tử nhớ 1.3 trình bày ở hình 6.22

Hình 6.22 Mạch điều khiển gián tiếp xy - lanh tác dụng kép có phần tử nhớ

2.2 Điều khiển tùy động theo thời gian: Điều khiển tùy động theo thời gian được minh họa ở hình 6.23 Khi nhấn nút ấn 1.1 van đảo chiều 1.3 đổi vị trí, pít - tông 1.0 đi ra, đồng thời khí nén sẽ qua cửa

X để truy cập phần tử thời gian 1.2 Sau thời gian (t), van sẽ đảo chiều 1.3 và đổi vị trí Hình 6.20 thể hiện sơ đồ mạch điều khiển tự động theo thời gian với chu kỳ tự động.

Xy - lanh tác dụng kép 1.0

Hình 6.23 Sơ đồ mạch điều khiển tùy động theo thời gian và biểu đồ trạng thái

Biểu đồ trạng thái của sơ đồ mạch điều khiển tùy động theo thời gian có chu kỳ tự động trình bày trên hình 6.24

Nút ấn có rãnh định vị 3/2 (1.1)

Hình 6.24: Sơ đồ mạch điều khiển tùy động theo thời gian có chu kỳ tự động và biểu đồ trạng thái

Điều khiển vận tốc của xy-lanh được thực hiện thông qua van tiết lưu một chiều, như được minh họa ở hình 6.25 Khi công tắc 1.1 được ấn, vận tốc ra của xy-lanh sẽ phụ thuộc vào mức độ mở của van tiết lưu.

85 khi ngắt công tắc 1.1, vận tốc đi vào của xy - lanh tăng lên nhờ khí nén thoát qua hai đường van tiết lưu và van một chiều

Hình 6.25 Điều khiển vận tốc bằng van tiết lưu một chiều

Điều khiển vận tốc của xy-lanh bằng van thoát khí nhanh được minh họa trong hình 6.26 Khi công tắc 1.1 được ấn, vận tốc khí ra của xy-lanh sẽ giảm, trong khi khi công tắc 1.1 được ngắt, vận tốc khí vào sẽ tăng lên nhờ khí nén thoát qua van thoát khí nhanh.

Hình 6.26 Điều khiển vận tốc bằng van thoát nhanh

2.3 Điều khiển tùy động theo hành trình

Cơ sở điều khiển tùy động theo hành trình xác định vị trí của các công tắc hành trình Khi có lỗi trong mạch điều khiển, quá trình sẽ dừng lại, đảm bảo an toàn và hiệu quả trong hoạt động.

- Điều khiển tùy động theo hành trình một xilanh trình bày trên hình 6.22

Nút ấn 3/2 (1.1) Hình 6.27: Điều khiển tùy động theo hành trình với 1 xy - lanh

- Điều khiển tùy động theo hành trình với một xy - lanh có chu kỳ tự động trình bày trên hình 6.28

Mạch điều khiển tự động hoạt động thông qua nút ấn có rãnh định vị 1.1 Khi nút ấn 1.1 được đặt ở vị trí b, mạch sẽ ngừng hoạt động.

Sơ đồ và biểu đồ trạng thái của mạch điều khiển tùy động theo hành trình với một xy - lanh có chu kỳ tự động trình bày trên hình 6.28

Nút ấn có rãnh định vị 3/2 (1.1)

Hình 6.28 Điều khiển tùy động theo hành trình một xilanh có chu kỳ tự động và biểu đồ trạng thái

Điều khiển tùy động theo hành trình sử dụng một xy-lanh với phần tử thời gian, giúp giới hạn thời gian dừng của pít-tông ở cuối hành trình, như thể hiện trong hình 6.26.

Hình 6.29: Sơ đồ và biểu đồ trạng thái của mạch điều khiển tùy động theo hành trình với một xilanh có phần tử thời gian.

Các phần tử điện - khí nén

Hệ thống lắp ráp điện – khí nén được biểu diễn một cách tổng quát theo hình 6.25 Mạch điện điều khiển thông thường là dòng điện một chiều

Hình 6.30 Hệ thống lắp ráp điện – khí nén

3.1 Các van đảo chiều bằng nam châm điện

Van đảo chiều sử dụng nam châm điện kết hợp với khí nén cho phép điều khiển trực tiếp tại hai đầu nòng van hoặc gián tiếp thông qua van phụ trợ Một số ký hiệu của van điều khiển bằng nam châm điện được thể hiện trong hình 6.26.

Van đảo chiều điều khiển trực tiếp bằng nam châm điện và lò xo

Van đảo chiều điều khiển trực tiếp bằng nam châm điện cả hai phía

Van đảo chiều điều khiển gián tiếp bằng nam châm điện và khí nén

Van đảo chiều điều khiển gián tiếp bằng nam châm điện cả hai phía

Van đảo chiều điều khiển gián tiếp bằng nam châm điện và khí nén

Hình 6.31 Ký hiệu các loại điều khiển

- Van đảo chiều 2/2 điều khiển trực tiếp bằng nam châm điện

2 Cuộn dây nam châm điện

Hình 6.32 Cấu tạo và ký hiệu van đảo chiều 2/2 điều khiển trực tiếp bằng nam châm điện

Cấu tạo và ký hiệu của van đảo chiều 3/2 điều khiển trực tiếp bằng nam châm điện (hình 6.28)

Hình 6.33 Van đảo chiều 3/2 điều khiển trực tiếp bằng nam châm điện

- Cấu tạo và ký hiệu của van đảo chiều 3/2 điều khiển gián tiếp bằng nam châm điện

9 Nút điều chỉnh bằng tay 10.Vòng đệm chắn

Hình 6.34 Cấu tạo và ký hiệu van đảo chiều 3/2 điều khiển gián tiếp bằng nam châm điện

Khi van ở vị trí “không” cửa nối với nguồn P sẽ nối với nhánh b

Khi cấp nguồn điện vào nhánh a của van, dòng điện sẽ tạo ra lực từ, khiến nòng van di chuyển về vị trí b Điều này giúp van được giữ ở vị trí mong muốn, đảm bảo hoạt động hiệu quả trong hệ thống điều khiển.

Hình 6.35 Nguyên lý làm việc của van đảo chiều 3/2

91 điều khiển gián tiếp bằng nam châm điện

*) Một số van đảo chiều:

Van đảo chiều là thiết bị quan trọng trong hệ thống khí nén, bao gồm hai loại chính: van 4/2 và van 5/2 Van 4/2 được điều khiển gián tiếp bằng nam châm điện và khí nén, trong khi van 5/2 cũng sử dụng phương pháp điều khiển tương tự Cấu tạo và ký hiệu của các loại van này, như được minh họa trong hình 6.36 của hãng Herion, cho thấy tính năng và ứng dụng đa dạng của chúng trong các hệ thống tự động hóa.

Trong kỹ thuật điều khiển, công tắc, nút ấn thuộc phần tử đưa tín hiệu

Hình 6.37 Công tắc: a Công tắc đóng – mở b Công tắc chuyển mạch + Nút ấn

- Nút ấn – đóng mở: Khi chưa tác động vào nút ấn thì chưa có dòng điện chạy qua (mở), khi tác động (nhấn) dòng điện đi qua 3 – 4

Hình 6.38 Cấu tạo và ký hiệu nút ấn đóng – mở

- Nút ấn chuyển mạch (nút ấn liên động)

Hình 6.39 Cấu tạo và ký hiệu của nút ấn chuyển mạch

+ Rơle: Trong kỹ thuật điều khiển, rơle được sử dụng như là phần tử xử lý tín hiệu Có nhiều loại rơle khác nhau, tùy theo công dụng

Rơle đóng mạch hoạt động khi dòng điện chạy qua cuộn dây cảm ứng, tạo ra lực từ trường hút lõi sắt, từ đó kích hoạt các tiếp điểm Những tiếp điểm này đóng vai trò quan trọng trong việc đóng mở mạch chính và mạch điều khiển Rơle đóng mạch được ứng dụng cho các mạch có công suất từ 1Kw đến 500Kw.

Rơ le điều khiển hoạt động tương tự như rơ le đóng mạch, nhưng có chức năng đóng và mở cho mạch công suất nhỏ Thời gian đóng và mở của tiếp điểm rơ le điều khiển rất ngắn, chỉ từ 1ms đến 10ms.

Hình 6.41 Cấu tạo và ký hiệu rơ le điều khiển

- Rơle thời gian: Cấu tạo

Hiện nay, rơ le diện từ được sản xuất chủ yếu tại Đài Loan, Trung Quốc và Hàn Quốc đang được sử dụng rộng rãi Sơ đồ bố trí cực đấu dây của loại rơ le này được minh họa trong hình 6.42b.

-Cặp cực 8-6 là tiếp điểm thường mở, đóng chậm

-Cặp cực 8-5 là tiếp điểm thường đóng, mở chậm

-Cặp cực 1-3 là tiếp điểm thường mở (tác động tức thời)

-Cặp cực 1-4 là tiếp điểm thường đóng (tác động tức thời)

-Cặp cực 2-7 đấu với nguồn điện a)

CKC TYPE: AH3-3 TIMER b) Hình 6.42 Cấu tạo rơ le thời gian

Các rơ le thời gian điện từ thông thường đều dựa trên cơ sở mạch “RC” như hình vẽ 6.43 a Nguyên tắc làm việc như sau:

Khi K2 ngắt và K1 đóng, tụ điện C sẽ được nạp cho đến khi đạt điện áp nguồn EC, kết thúc quá trình nạp Thời gian nạp của tụ điện được xác định bởi hằng số τ = RC Sau đó, khi K1 ngắt và K2 đóng, tụ C sẽ phóng điện qua R1, như minh họa trong Hình 6.38 b.

Rơ le thời gian gồm có loại tác động muộn và loại nhả muộn

94 Đường nạp của tụ Đường phóng của tụ

Hình 6.43 a Sơ đồ mạch của rơ le thời gian b Sự nạp, phóng của tụ điện trong rơ le thời gian + Công tắc hành trình cơ điện:

Công tắc hành trình điện cơ được dùng để xác định vị trí của cơ cấu chấp hành hoặc vị trí của phôi liệu

Hình 6.44 Công tắc hành trình điện – cơ

1– Chốt dẫn hướng 3 – Vỏ 7, 9 – Tiếp điểm tĩnh

2 – Đòn mở 4, 5, 6 – Lò xo 8 – Tiếp điểm động

Nguyên lý hoạt động của công tắc hành trình điện - cơ được biểu diễn: Khi con lăn chạm vào cữ hành trình, thì tiếp điểm 1à được nối với 4

3.4 Thiết kế mạch điều khiển điện – khí nén

Sơ đồ mạch điện - khí nén gồm có hai phần:

- Sơ đồ mạch điện điều khiển

- Sơ đồ mạch khí nén

Các phần tử điện đã được trình bày ở phần trên Sau đây là ký hiệu các phần tử điện:

Truyền tín hiệu giữa các đoạn mạch mà không cần nối điện có thể thực hiện được thông qua rơle hoặc bảo vệ Mạch điều khiển chỉ cần một điện áp nhỏ, có thể là một chiều hoặc xoay chiều Nhờ vào tác động của rơle, người dùng có thể điều khiển nhiều mục đích khác nhau một cách hiệu quả.

* Khuếch đại: Rơle K1 chỉ cần một công suất điện rất nhỏ để đóng ngắt Tiếp điểm K1 của rơle có thể đóng ngắt một công suất lớn gấp nhiều lần

Rơle có nhiều tiếp điểm, cho phép điều khiển và đóng ngắt nhiều mạch điện cùng lúc, như hệ thống đèn báo hiệu và bơm nước làm mát Điều này giúp một tín hiệu có thể điều khiển nhiều mạch khác nhau, tối ưu hóa hiệu suất hoạt động.

Với bộ ngắt S1, các thiết bị có thể được đóng lại, trong đó đèn báo H1 sẽ sáng khi động cơ hoặc máy công tác đứng yên và tắt khi mạch đã được đóng Việc đảo tín hiệu được thực hiện nhờ bộ mở tín hiệu của rơle K1 với tiếp điểm thường mở, giúp rơle đảm nhiệm chức năng đảo tín hiệu một cách hiệu quả.

Liên kết AND yêu cầu cả hai tiếp điểm S1 và S2 đều phải được tác động để rơle K1 hoạt động, được biểu diễn bằng K1 = S1 ^ S2 Trong khi đó, liên kết OR cho phép rơle K1 hoạt động khi chỉ cần một trong hai bộ ngắt S1 hoặc S2 được tác động, cũng được biểu diễn bằng K1 = S1 ^ S2 Đối với liên kết NOT, rơle K1 sẽ hoạt động khi bộ ngắt S1 không được tác động; nếu S1 được tác động, rơle sẽ không hoạt động.

K1 điều khiển tiếp điểm thường đóng, ngắt mạch động lực, được biểu diễn bằng hàm số mạch K1 = S1 Liên kết này thường xuất hiện trong mạch điều khiển động cơ điện xoay chiều 3 pha, cho phép thay đổi chiều quay trong quá trình hoạt động Ví dụ, K1 điều khiển động cơ quay phải, trong khi K2 điều khiển động cơ quay trái Để đóng ngắt K1 và K2, có thể sử dụng tiếp điểm định vị cơ học hoặc tiếp điểm thường mở K1 kết hợp với liên kết NOT để khóa tiếp điểm K2, và ngược lại khi cần đổi chiều quay.

Hình 6.45: Các loại liên kết trong mạch điện

Để thực hiện điều khiển ngắt quãng, chúng ta sử dụng các hàm logic và tiếp điểm để điều khiển quá trình Hình 6.46 minh họa nguyên lý điều khiển theo xung Khi nút ấn ON1 hoặc ON2 được tác động, thời gian tác động sẽ được đóng lại tính bằng milliseconds, dẫn đến việc kích hoạt các cuộn dây điện.

97 từ X hoặc Y có điện điều khiển pittong di chuyển ra ngoài Khi ngừng tác động, pittong sẽ dừng lại tại thời điểm đó Thời gian nhấn nút càng ngắn, pittong di chuyển càng ít và không thể hoàn thành quá trình trong một lần nhấn.

Hình 6.46: Sơ đồ mạch điều khiển dạng xung

3.4.3 Mạch trigơ một trạng thái bền:

Mạch tạo xung vuông từ tín hiệu bất kỳ:

Mạch tạo xung từ tín hiệu bất kỳ, như mạch Schmitt trigger, được sử dụng phổ biến trong kỹ thuật số để chuyển đổi tín hiệu tương tự thành xung tín hiệu số, phục vụ cho các mạch xử lý dạng số.

LẮP ĐẶT, VẬN HÀNH VÀ KIỂM TRA HỆ THỐNG KHÍ NÉN

Mạch trigơ một trạng thái bền bằng khí nén

Mạch trigơ một trạng thái bền bằng khí nén hoạt động dựa trên tín hiệu z có giá trị L Khi tín hiệu này xuất hiện, khí nén qua các van 2.1 và 2.2 sẽ làm van đảo chiều của phần tử thời gian ngắt chậm chuyển sang vị trí “1”, dẫn đến tín hiệu ra y nhận giá trị L Sau thời gian t1, tín hiệu x sẽ trở về giá trị 0, nhưng tín hiệu ra y vẫn duy trì giá trị L trong khoảng thời gian t2, không phụ thuộc vào thời gian nhấn nút 2.0 Để mạch hoạt động hiệu quả, tín hiệu z cần giữ giá trị L trong khoảng thời gian lớn hơn t1.

Hình MĐ15-06-41 - Phần tử trigơ một trạng thái bền bằng khí nén

Em hãy lắp ráp và vận hành mạch trigơ một trạng thái bền bằng khí nén.

Mạch điều khiển điện khí nén với một xy- lanh

2.1 Mạch điều khiển với tiếp điểm tự duy trì

- Cơ sở để thiết kế mạch điều khiển điện - khí nén là biểu đồ trạng thái

Hình MĐ15-06-42 - Biểu đồ trạng thái và sơ đồ mạch khí nén

- Sơ đồ mạch điện điều khiển được biểu diễn ở trong ì MĐ15-06-43 :

Hình MĐ15-06-43 - Mạch điều khiển với tiếp điểm tự duy trì

Khi nhấn nút S2, rơle K2 được cấp điện, dẫn đến việc các tiếp điểm K2 ở nhánh thứ ba và thứ năm đóng lại Khi nhả nút S2, tiếp điểm duy trì K2 ở nhánh thứ ba giữ cho rơle K2 vẫn có điện, cho phép tiếp điểm K2 ở nhánh thứ năm duy trì dòng điện qua cuộn cảm ứng của van đảo chiều, khiến pít-tông tiến lên Ngược lại, khi nhấn nút S1, dòng điện trong nhánh hai ngừng, rơle K2 mất điện, các tiếp điểm mở ra và pít-tông sẽ lùi lại.

Em hãy lắp ráp và vận hành mạch điều khiển với tiếp điểm tự duy trì

2.2 Mạch điều khiển với rơle thời gian tác động muộn

- Biểu đồ trạng thái, sơ đồ mạch khí nén được trình bày ở ì MĐ15-06-44

Sơ đồ mạch điện điều khiển với phần tử tự duy trì và rơle thời gian tác động muộn được trình bày trên MĐ15-06-45 Sau thời gian t1, khi công tắc hành trình điện - cơ S2 đóng ở vị trí cuối hành trình, rơle thời gian tác động muộn K2 sẽ được cấp điện, cho phép pit - tông 1.0 di chuyển về vị trí.

Hình MĐ15-06-44 - Biểu đồ trạng thái và mạch khí nén

Hình MĐ15-06-45 - Mạch điện điều khiển tự duy trì với rơle thời gian tác động muộn

Em hãy lắp ráp và vận hành mạch điều khiển với rơle thời gian tác động muộn

Mạch điều khiển điện khí nén với 2 xy- lanh

Mạch điều khiển điện khí nén với hai xy-lanh kép 2A và 2B hoạt động như sau: Khi chưa điều khiển, cả hai pít-tông đều ở vị trí trong cùng Khi nhấn nút khởi động, pít-tông 2A di chuyển ra và dừng lại tại vị trí cảm biến CB Sau đó, pít-tông 2B đi ra và tự động trở về khi đến công tắc hành trình S3, tiếp tục quay về vị trí trong cùng và gặp công tắc S2, lúc này pít-tông 2A cũng trở về, hoàn thành một chu kỳ hoạt động Công tắc hành trình S4 có nhiệm vụ đưa các phần tử trong mạch về trạng thái ban đầu, chuẩn bị cho chu kỳ tiếp theo Mạch điều khiển này được mô tả tại tài liệu MĐ15-06-46.

Hình MĐ15-06-46 - Sơ đồ nguyên lý mạch điện khí nén điều khiển tuần tự hai xy- lanh

- Biều đồ thời gian của mạch điều khiển được biểu diễn ở hình MĐ15-06-47:

Hình MĐ15-06-47 - Biểu đồ thời gian

Em hãy lắp ráp và vận hành mạch điều khiển điện khí nén với hai xy- lanh.

Bộ dịch chuyển theo nhịp

- Cấu tạo khối của nhịp điều khiển gồm có 3 phần tử là: phần tử AND, phần tử nhớ và phần tử OR

Hình MĐ15-06-48 - Cấu tạo của bộ điều khiển theo nhịp

Nguyên tắc thực hiện của điều khiển theo nhịp là các bước lệnh được thực hiện tuần tự Khi các lệnh trong nhịp một hoàn thành, chúng sẽ thông báo cho nhịp tiếp theo và xóa lệnh của nhịp trước đó Tín hiệu vào được xử lý theo cách này để đảm bảo tính chính xác và hiệu quả trong quá trình điều khiển.

Tín hiệu điều khiển A1 có giá trị L sẽ tác động để xóa lệnh thực hiện trước đó Zn-1, đồng thời chuẩn bị cho nhịp tiếp theo với tín hiệu vào X1 (ì MĐ15-06-49) Do đó, khối của nhịp điều khiển bao gồm các chức năng quan trọng.

+ Chuẩn bị cho nhịp tiếp theo

+ Xoá lệnh của nhịp trước đó

+ Thực hiện lệnh của tín hiệu điều khiển

Hình MĐ15-06-49 - Mạch logic của bộ điều khiển theo nhịp

Biểu diễn đơn giản của chuỗi điều khiển theo nhịp:

Hình MĐ15-06-50 - Biểu diễn đơn giản chuỗi điều khiển theo nhịp

Trong thực tế có 3 loại khối điều khiển theo nhịp:

- Loại ký hiệu TAA ( ì MĐ15-06-51 ): khi cổng Yn có giá trị L, van đảo chiều đổi vị trí:

* Tín hiệu ở cổng A có giá trị L

* Chuẩn bị cho nhịp tiếp theo bằng phần tử AND của tín hiệu X

* Phần tử nhớ của nhịp trước đó trở về vị trí RESET

Hình MĐ15-06-51 - Bộ điều khiển loại TAA

Loại ký hiệu TAB (ì MĐ15-06-52) thường được bố trí ở cuối chuỗi điều khiển theo nhịp, khác với kiểu TAA Kiểu TAB có phần tử OR nối với cổng Yn, và khi cổng L có khí nén, toàn bộ các khối của chuỗi điều khiển, ngoại trừ khối cuối cùng, sẽ trở về vị trí ban đầu Do đó, khối kiểu TAB đóng vai trò như điều kiện để chuẩn bị khởi động cho mạch điều khiển, đồng thời cũng thực hiện chức năng tương tự như khối kiểu TAA Khi cổng Yn có giá trị L, van đảo chiều (phần tử nhớ) sẽ đổi vị trí.

* Tín hiệu ở cổng A có giá trị L

* Chuẩn bị cho nhịp tiếp theo bằng phần tử AND của tín hiệu ở cổng X

* Phần tử nhớ của nhịp trước đó trở về vị trí RESET

Hình MĐ15-06-52 - Bộ điều khiển loại TAB

Ký hiệu TAC (ì MĐ15-06-53) là loại tín hiệu không có phần tử nhớ và phần tử OR Chức năng chính của loại TAC là điều khiển nhịp trong các chu trình tiếp theo.

127 khi tín hiệu của nhịp trước đó vẫn còn giá trị L thì đèn tín hiệu vẫn còn sáng ở nhịp tiếp theo

Hình MĐ15-06-53 - Bộ điều khiển loại TAC

Chuỗi điều khiển với nhịp 4 khối: 3 khối kiểu TAA và 1 khối kiểu TAB biểu diễn ở trên ì MĐ15-06-54:

Hình MĐ15-06-54 - Chuỗi điều khiển theo nhịp gồm 3 khối TAA và 1 khối

Mạch tổng hợp điều khiển theo nhịp

5.1 Mạch điều khiển với chu kì đồng thời

- Sau khi qui trình M thực hiện xong, thì các qui trình 1, qui trình 2, qui trình

Ba qui trình sẽ được thực hiện đồng thời Khi cả ba qui trình hoàn tất, tín hiệu tại cổng ra Yn+1 sẽ được kết hợp qua phần tử AND, cho phép qui trình N được thực hiện.

Trước khi tiến hành các quy trình đồng thời, tín hiệu sẽ được phân nhánh Sau khi hoàn thành các quy trình này, tín hiệu sẽ được kết hợp lại Nguyên lý hoạt động điều khiển theo nhịp với các chu kỳ thực hiện đồng thời được thể hiện trong MĐ15-06-55.

Hình MĐ15-06-55 - Mạch điều khiển theo nhịp với các chu kì thực hiện đồng thời

Em hãy lắp ráp và vận hành mạch điều khiển với chu kỳ đồng thời

5.2 Mạch điều khiển với các chu kì thực hiện tuần tự

Sau khi quy trình M được thực hiện, nếu k = 1, quy trình thứ nhất sẽ được thực hiện; nếu k = 0, quy trình thứ hai sẽ được thực hiện Tiếp theo, quy trình N sẽ được tiến hành.

Hình MĐ15-06-56 - Mạch điều khiển tuần tự theo nhịp với các chu kì thực hiện tuần tự

Em hãy lắp ráp và vận hành mạch điều khiển với chu kỳ tuần tự.

Thiết kế mạch điều khiển khí nén theo biểu đồ Karnaugh

Qui trình làm việc của máy khoan bao gồm hai xy-lanh: đầu tiên, khi chi tiết được đưa vào, pít-tông A sẽ di chuyển ra ngoài để kẹp chi tiết Tiếp theo, pít-tông B sẽ đi xuống để thực hiện quá trình khoan Sau khi khoan xong, pít-tông B sẽ lùi về vị trí ban đầu, và chỉ khi pít-tông B đã hoàn tất, pít-tông A mới lùi về.

Ta có sơ đồ khí nén và biểu đồ thời gian (biểu đồ trạng thái) như sau:

Hình MĐ15-06-57 - Sơ đồ mạch điều khiển khí nén và biểu đồ trạng thái

Từ biểu đồ trạng thái, ta xác định điều kiện để các xy- lanh làm việc:

+ Bước 1: Pít- tông A đi ra với tín hiệu điền khiển A +

A + = a0.b0 + Bước 2: Pít- tông B đi ra với tín hiệu điều khiển B +

B + = a1.b0 + Bước 3: Pít- tông B đi về với tín hiệu điều khiển B -

B - = a1.b1 + Bước 4: Pít- tông A đi về với tín hiệu điều khiển A -

A - = a1.b0 Như vậy phương trình logic của qui trình khoan như sau:

So sánh các phương trình cho thấy điều kiện thực hiện B + và A - là giống nhau, điều này cho thấy không thể thực hiện chúng về phương diện điều khiển Để phân biệt các bước thực hiện B + và A - với cùng điều kiện (a1.b0), cần phải xem xét thêm các yếu tố liên quan.

Trong điều khiển, để giải quyết hai phương trình, cần thêm điều kiện phụ Phần tử nhớ trung gian, ký hiệu là x, đóng vai trò quan trọng, với x là tín hiệu ra của nó Phương trình logic có thể được diễn đạt lại như sau:

Để tín hiệu ra x của phần tử nhớ trung gian thực hiện bước 2 (B +) được chuẩn bị, cần có tín hiệu từ bước thực hiện trước đó (bước 1) Tương tự, để tín hiệu ra x của phần tử nhớ trung gian thực hiện bước 4 (A-), tín hiệu cũng phải được chuẩn bị từ bước 3 Do đó, phương trình logic có thể được viết lại như sau:

Trong qui trình thêm một phần tử nhớ trung gian (Z), ta có tín hiệu ra để điều khiển phần tử nhớ là:

Như vậy ta có 6 phương trình không trùng nhau:

Với 6 phương trình trên ta có sơ đồ mạch logic như sau:

Hình MĐ15-06-58 - Sơ đồ mạch logic

Rút gọn bằng phương pháp biểu đồ Karnaugh:

Biểu đồ Karnaugh với 3 biến( a1 và a 0 ; b1 và b 0 ; x) được biểu diễn như sau:

Hình MĐ15-06-59 - Biểu đồ Karnaugh với 3 biến

Các công tắc hành trình được biểu diễn qua trục đối xứng nằm ngang, trong khi phần tử nhớ trung gian được thể hiện qua trục đối xứng thẳng đứng Trong điều khiển, giả thiết rằng khi công tắc hành trình a0 bị tác động, công tắc hành trình a1 sẽ không bị tác động Điều này có nghĩa là không thể xảy ra trường hợp cả hai công tắc a0 và a1 cùng tác động hoặc cả hai đều không tác động đồng thời.

* Đơn giản hành trình của xilanh A bằng biểu đồ Karnaugh:

Theo biểu đồ trạng thái, ta thiết lập được biểu đồ Karnaugh cho xy- lanh A:

Hình MĐ15-06-60 - Biều đồ Karnaugh cho xy- lanh A

Trong quá trình thực hiện, bước đầu tiên là pít-tông A di chuyển ra ngoài (A +) và dừng lại cho đến bước thứ ba Đến bước thứ tư, pít-tông A sẽ lùi lại (A-) Các khối 1, 2, 3 và 7 được ký hiệu là A +, trong khi các khối 5, 6 được ký hiệu là A - Hành trình di chuyển ra của xy-lanh A (A +) sẽ được thực hiện trong cột thứ nhất (x), với phương trình logic của A + được xác định.

Trong đó S0 là nút ấn khởi động Tương tự khi đơn giản hành trình đi về của xy- lanh A (A - ), ta có phương trình logic của A - là:

* Đơn giản hành trình của xy- lanh B bằng biểu đồ Karnaugh

Hình MĐ15-06-61 - Biểu đồ Karnaugh của xy - lanh B Đơn giản hành trình đi ra của pít- tông B (B + ), ta có phương trình logic sau:

B + = a x Đơn giản hành trình đi về của pít- tông B (B - ), ta có phương trình logic sau:

* Đơn giản phần tử nhớ trung gian bằng biểu đồ Karnaugh

Ta có phương trình logic như sau:

X - = a0 Vậy phương trình logic sau khi đơn giản là:

Hình MĐ15-06-62 - Sơ đồ mạch logic sau khi đơn giản

Từ sơ đồ mạch logic trên ì MĐ15-06-62 , ta có sơ đồ mạch điều khiển khí nén như sau:

Hình MĐ15-06-63 - Sơ đồ lắp ráp mạch điều khiển khí nén

Sơ đồ nguyên lý của mạch khí nén sau khi đã đơn giản như sau:

Hình MĐ15-06-64 - Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển khí nén

Từ sơ đồ mạch logic trên ì MĐ15-06-62 , ta có mạch điều khiển điện khí nén như sau:

Hình MĐ15-06-65 - Sơ đồ nguyên lý mạch điện khí nén.

Các mạch ứng dụng

7.1 Mạch điều khiển điện khí nén của máy cắt giấy

Công nghệ này sử dụng đầu cần pít-tông của xy-lanh với lò xo phục hồi 1A, được trang bị lưỡi dao cắt giấy Khi nhấn nút S2, cần pít-tông sẽ hạ xuống để thực hiện việc cắt giấy, trong khi nhấn nút S1 sẽ làm cần pít-tông nâng lên để lấy sản phẩm ra.

- Mạch điều khiển của máy cắt giấy được biểu diễn như sau:

* Bước 1: Các phần tử trong mạch điều khiển bao gồm:

- 1A: Xy- lanh tác động đơn phục hồi bằng lò xo

- V1: Van đảo chiều 3/2 điều khiển gián tiếp bằng nam châm điện qua van phụ trợ, phục hồi bằng lò xo

- S1: Nút ấn tự phục hồi có cặp tiếp điểm thường đóng S1(31-32)

- S2: Nút ấn tự phục hồi có cặp tiếp điểm thường mở S2(13-14)

+ K(11-14), K(21-24): Hai cặp tiếp điểm thường mở

- Y(12-0): Cuộn hút nam châm điện của van V1

* Bước 2: Thuyết minh nguyên lý hoạt động của mạch điều khiển

Khi chưa có tác động vào mạch điều khiển, cặp tiếp điểm S2(13-14) mở, dẫn đến cuộn hút K(A1-A2) không có điện Điều này cũng khiến cặp tiếp điểm K(21-24) mở, làm cho cuộn hút nam châm điện Y(12-0) không hoạt động Van V1 ở vị trí “0” không cấp dòng khí nén tới khoang sau của xy-lanh 1A, do đó, lực lò xo giữ cho pít-tông và cần pít-tông đứng yên ở vị trí trên cùng.

Khi nhấn nút S2, cặp tiếp điểm S2(13-14) đóng lại, cung cấp điện cho cuộn hút rơ le điều khiển K(A1-A2) Tiếp theo, cặp tiếp điểm K(11-14) cũng đóng lại để duy trì hoạt động, trong khi cặp tiếp điểm K(21-24) cấp điện cho cuộn hút nam châm điện Y(12-0) Van V1 chuyển sang vị trí “1”, cho phép dòng khí nén từ máy nén khí vào cửa 1 và ra cửa 2 của van V1, đi tới khoang sau của xy-lanh 1A, đẩy pít-tông và cần pít-tông đi xuống Khi pít-tông xuống tới vị trí dưới cùng, nó sẽ đứng lại ở vị trí đó.

Khi nhấn nút S1, tiếp điểm S1(31-32) mở ra, ngắt điện cuộn hút của rơ le K(A1-A2) Tiếp theo, tiếp điểm K(21-24) cũng mở ra, ngắt điện cuộn hút của nam châm điện Y(12-0) Van V1 chuyển về vị trí “0”, ngắt khí nén cấp tới khoang sau của xy-lanh 1A Lực lò xo sẽ đẩy pít-tông và cần pít-tông đi lên, dừng lại ở vị trí trong cùng, hoàn thành một chu trình hoạt động.

Em hãy lắp ráp và vận hành mạch điều khiển điện khí nén của máy cắt giấy

7.2 Mạch điều khiển điện khí nén của máy khoan

Công nghệ sử dụng xy-lanh kép 2A để kẹp chặt chi tiết cần khoan, trong khi xy-lanh tác động đơn phục hồi bằng lò xo 1B thực hiện quá trình khoan Khi nhấn nút S1, pít-tông 2A sẽ di chuyển ra ngoài để kẹp chi tiết và gặp cảm biến CB Sau đó, pít-tông 1B tự động hạ xuống để khoan chi tiết đến vị trí yêu cầu, khi gặp công tắc hành trình.

S3) thì pít- tông 1B tự động đi lên, lên tới vị trí trên cùng (gặp công tắc hành trình

S2) thì pít- tông 2B tự động đi về nhả phôi, về tới vị trí trong cùng (gặp công tắc

Khi hành trình S4 được kích hoạt, mạch tự động sẽ reset để chuẩn bị cho chu kỳ làm việc mới Trong mạch này, van tiết lưu được sử dụng để điều chỉnh tốc độ chuyển động của cơ cấu.

- Mạch điều khiển của máy khoan được biểu diễn như sau:

* Bước 1: Các phần tử trong mạch bao gồm

- 2A: Xy- lanh tác động kép có giảm chấn

- 1B: Xy- lanh tác động đơn phục hồi bằng ngoại lực

- V2, V4: Van tiết lưu một chiều điều chỉnh bằng tay

- V1: Van đảo chiều 5/2 điều khiển gián tiếp bằng nam châm điện qua van phụ trợ cả hai phía

- V3: Van đảo chiều 3/2 điều khiển gián tiếp bằng nam châm điện qua van phụ trợ, phục hồi bằng lò xo

- S1: Nút ấn tự phục hồi có cặp tiếp điểm thường mở S1(13-14)

- S2: Công tắc hành trình điện- cơ với cặp tiếp điểm thường mở S2(1-4)

- S3: Công tắc hành trình điện- cơ với cặp tiếp điểm thường mở S3(1-4)

- S4: Công tắc hành trình điện- cơ với cặp tiếp điểm thường đóng S4(1-4)

+ K(21-24), K(31-34): Hai cặp tiếp điểm thường mở

+ K(11-12): Cặp tiếp điểm thường đóng

- Y1(14-0), Y2(12-0): Hai cuộn hút nam châm điện của van V1

- Y3(12-0): Cuộn hút nam châm điện của van V3

* Bước 2: Thuyết minh nguyên lý hoạt động của mạch điều khiển

Khi chưa có tác động vào mạch điều khiển, cặp tiếp điểm S1(13-14) mở, dẫn đến cuộn hút nam châm điện Y1(14-0) không được cấp điện Do cảm biến quang chưa hoạt động, cuộn hút Y3(12-0) cũng không có điện Bên cạnh đó, cặp tiếp điểm K(31-34) mở, khiến cuộn hút Y2(12-0) không hoạt động Van V1 được thiết lập ở vị trí “b” trong khi van V3 đang ở vị trí tương ứng.

Dòng khí nén từ máy nén khí qua van V2 vào khoang trước của xy-lanh 2A giúp pít-tông và cần pít-tông 2A giữ nguyên vị trí trong cùng Đồng thời, không có khí nén vào khoang sau của xy-lanh 1B, khiến lực lò xo giữ cho pít-tông và cần pít-tông 1B ở vị trí trên cùng.

Khi nhấn nút S1, cặp tiếp điểm S1(13-14) đóng lại, cấp điện cho cuộn hút Y1(14-0) và van V1 chuyển sang vị trí “a”, cho phép dòng khí nén từ máy nén khí qua van V2 vào khoang sau của xy-lanh 2A, đẩy pít-tông ra ngoài S4 bị cắt tác động, khiến cặp tiếp điểm S4(1-2) đóng lại, lượng khí trong khoang trước thoát ra qua cửa 2 và xả ở cửa 3 của van V1 Khi nhả tay khỏi nút S1, cặp tiếp điểm S1(13-14) mở ra, cắt điện cuộn hút Y1(14-0), nhưng van V1 vẫn giữ ở vị trí “a” để pít-tông 2A tiếp tục đi ra Khi pít-tông 2A tác động vào cảm biến CB, cuộn hút Y3(12-0) được cấp điện, van V3 chuyển sang vị trí “1”, cho phép dòng khí nén từ máy nén khí vào khoang sau của xy-lanh 1B, đẩy pít-tông 1B đi xuống Khi pít-tông 1B đi xuống khỏi vị trí tác động lên con lăn S2, cặp tiếp điểm S2(1-4) mở ra.

Cặp tiếp điểm S3(1-4) đóng lại cung cấp điện cho cuộn hút K(A1-A2), trong khi cặp tiếp điểm K(21-24) thực hiện chức năng duy trì Đồng thời, cặp tiếp điểm K(31-34) sẵn sàng cấp điện cho cuộn hút Y2(12-0), và cặp tiếp điểm K(11-12) mở ra để ngắt điện cuộn hút.

Khi van V3 chuyển về vị trí "0", dòng khí nén được cắt vào khoang sau của xy-lanh 1B, khiến lực lò xo đẩy pít-tông và cần pít-tông 1B đi lên Lượng khí trong khoang sau thoát ra qua cửa 2 và xả ra cửa 3 của van V3 Khi pít-tông và cần pít-tông 1B đi lên, chúng tác động vào con S2, làm cặp tiếp điểm S2(1-4) đóng lại và cấp điện cho cuộn hút Y2(12-0) Van V1 chuyển về vị trí "b", cho phép dòng khí nén từ máy nén khí qua van V2 tới cửa 1, xả ra cửa 2 của van V1 vào khoang trước của xy-lanh 2A, đẩy pít-tông và cần pít-tông 2A đi về Lượng khí trong khoang sau thoát ra qua cửa 4, xả ra cửa 5 của van V1 Khi cần pít-tông 2A di chuyển tới vị trí tác động lên con lăn của van S4, cặp tiếp điểm S4(1-2) mở ra, cắt điện cuộn hút K(A1-A2) Đồng thời, cặp tiếp điểm K(31-34) mở ra, cắt điện cuộn hút Y2(12-0), trong khi cặp tiếp điểm K(11-12) đóng lại, chuẩn bị cho chu kỳ làm việc tiếp theo.

Van V2 điều chỉnh vận tốc chuyển động đi ra và đi về của pít-tông 2A, trong khi van V4 có nhiệm vụ điều chỉnh vận tốc chuyển động đi ra của pít-tông 1B.

Em hãy lắp ráp và vận hành mạch điều khiển điện khí nén của máy khoan

TÌM VÀ SỬA LỖI TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN

Lắp ráp phần cơ khí lắp đặt và vận hành trạm cấp phôi

Bàn thí nghiệm được thiết kế dạng tủ đứng có các bánh xe để di chuyển và tay cầm để nâng hạ, với kích thướt là 700 * 700 * 350 mm

Tấm nhôm được thiết kế với rãnh dọc, cho phép ghép nối các thanh nhôm để tạo ra diện tích tùy ý Việc lắp đặt thiết bị lên tấm nhôm giúp dễ dàng di chuyển đến vị trí mong muốn.

Trên bảng điều khiển có các thiết bị cơ bản phục vụ cho điều khiển một cụm chi tiết máy với các tính năng như sau:

- Công tắc khẩn cấp để ngắt nguồn khi cần thiết

- Công tắc chọn chế độ làm việc Auto/Man

- Các nút nhấn điều khiển Start, Stop, Reset

- Các đèn báo tín hiệu

Module tay xoay khí nén có khả năng xoay tối đa 180 độ và có thể điều chỉnh thông qua hai cử chặn Vị trí di chuyển được xác định chính xác nhờ vào công tắc hành trình.

Phôi được hút bằng giác hút, dùng kỹ thuật hút chân không

Module cấp phôi dạng ống xếp cho phép tách phôi một cách tuần tự từ ổ chứa Xylanh tác động kép đẩy phôi ở vị trí thấp nhất, và khi xylanh trở về, phôi tiếp theo tự động di chuyển xuống Quá trình này tiếp diễn cho đến khi tất cả các phôi được cấp ra Để xác định vị trí của xylanh, hệ thống được trang bị hai cảm biến tiệm cận.

Cảm biến tiệm cận được lắp trên thân xylanh để xác định hành trình của nó, hoạt động nhờ vào vòng nam châm trên piston Để hiệu chỉnh vị trí, người dùng chỉ cần mở chốt bằng lục giác, dịch chuyển cảm biến đến vị trí mong muốn và cố định lại.

Để lắp đặt cảm biến hoạt động, cần cung cấp nguồn 24 VDC cho các chân màu nâu và đen Chân tín hiệu đầu ra phải được kết nối với đầu vào của terminal hoặc trực tiếp vào PLC.

- Module ổ chứa dạng xếp được lắp ráp, cảm biến tiệm cận được lắp ráp trước

- Xylanh được nối ống dẫn khí

- Nguồn khí nén được bật

- Cảm biến tiệm cận được nối dây

- Thiết bị nguồn điện được bật

- Sử dụng chốt ấn tay của van điện từ để đặt pittong ở vị trí mà mình muốn có

- Thay đổi cảm biến dọc theo thân xylanh tới vị trí nó đóng, trạng thái chuyển mạch là khi đèn báo hiệu (LED) sáng

- Dịch chuyển cảm biến vài milimet tiếp theo cổng hướng tới khi nó ngắt (đèn LED tắt)

- Đặt công tắc chính ở vị trí chính giữa hai vị trí đóng & ngắt

- Xiết chặt vít kẹp của cảm biến bằng tuanơvít 6 cạnh A/F 1.3

- Khởi động chương trình chạy thử để kiểm tra xem cảm biến có đóng ở vị trí chính xác hay không ( pittong xylanh đi ra & co vào)

Công tắc hành trình (micro)

Công tắc hành trình là thiết bị được kích hoạt bằng các cam để xác định hành trình của các cơ cấu chuyển động Thiết bị này có thể sử dụng tiếp điểm thường hở hoặc thường đóng, tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể của hệ thống.

Công tắc hành trình xác nhận vị trí cuối của module tay xoay, được tác động bởi cam hành trình hiệu chỉnh trên trục xylanh xoay.

- Module chuyển được lắp rắp, công tác Micro được lắp sơ bộ

- Xylanh quay được nối ống dẫn khí

- Công tắc Micro được nối dây

- Sử dụng chốt điều khiển tay trên van điện từ để đặt xilanh quay ở vị trí mà mình muốn dừng

- Thay đổi công tắc Micro trong rãnh, lỗ của giá đỡ tới khi nó được tác động

- Khởi đông chạy thử để kiểm tra xem vị trí của công tác micro đặt có đúng vị trí hay không( dịch chuyển đẫn động quay trái /quay phải)

Cảm biến quang (chùm tia quang)

Cảm biến quang có thiết kế với hai dây dẫn quang đối diện, một dây phát và một dây thu Để cảm biến hoạt động, cần cung cấp nguồn điện 24VDC, và chân tín hiệu out phải được kết nối với input của terminal hoặc trực tiếp với PLC.

- Thiết bị quang điện được lắp ráp

- Thiết bị quang điện đã được nối dây

- Lắp đầu của dây Cáp quang sợi vào trong ổ chứa

- Nối dây cáp quang sợi vào dây cáp quang điện

Để hiệu chỉnh chiết áp của thiết bị quang điện, sử dụng tuốc nơ vít và vặn cho đến khi đèn trạng thái bật sáng Lưu ý rằng bạn chỉ nên vặn tối đa 12 vòng để đảm bảo hiệu quả điều chỉnh.

- Cho chi tiết phôi vào trong ổ chứa chi tiết phôi Đèn trạng thái phải chuyển sang chế độ tắt

Công tắc áp suất chân không

Công tắc áp suất, hay còn gọi là công tắc chân không, có chức năng báo trạng thái chân không trong giác hút Khi tín hiệu từ cảm biến được kích hoạt, điều này cho thấy phôi đã được hút và nâng lên một cách an toàn.

Lắp đặt điện cho cảm biến theo sơ đồ, sử dụng nguồn điện 24VDC và kết nối tín hiệu OUT vào input của plc Điều kiện tiên quyết:

- Module vận chuyển đã được lắp ráp

- Bộ tạo chân không, công tác chân không và giác hút chân không được nối ống

- Công tác chân không được nối dây

- Bật nguồn công tác khí nén để tạo chân không

- Dịch chuyển phôi tới gần giác hút chân không tới khi nó được nhấc lên

- Quay vít hiệu chỉnh của công tắc chân không theo chiều ngược chiều kim đồng hồ đến khi đèn LED màu vàng sáng lên

Khởi động quá trình chạy thử để đảm bảo rằng chi tiết phôi được nâng lên một cách an toàn Tiến hành dịch chuyển dẫn động quay từ vị trí cuối này đến vị trí cuối kia, đồng thời cần đảm bảo rằng chi tiết phôi không bị rơi xuống trong suốt quá trình.

3 Lắp ráp và kiểm tra hoạt động của các cụm van

Hiệu chỉnh valve tiết lưu

Van tiết lưu được sử dụng để điều chỉnh lưu lượng khí cho xy lanh tác động kép Khi lưu lượng khí giảm, tốc độ di chuyển của piston cũng sẽ giảm, giúp chuyển động trở nên êm ái và không gây ra va đập mạnh.

• Xylanh được nối ống khí

• Nguồn khí nén được bật

- Đầu tiên vặn vít chỉnh của van tiết lưu một chiều vào hết rồi sau đó nới lỏng ra 1 vòng

- Khởi động chạy để kiểm tra

- Mở van tiết lưu từ từ đến khi đạt được tốc độ pittong cần thiết

4 Lắp ráp và kết nối các phần tử điện

5 Nạp chương trình PLC ( có sẵn)

Phân tích vận hành trạm cấp phôi

2.1 Phân tích – nhận dạng thiết bị

Trong hình dưới (1–3), các cảm biến và cơ cấu chấp hành bao gồm: cảm biến nhiệt độ, cảm biến áp suất, và van điều khiển Cảm biến nhiệt độ có chức năng đo và giám sát nhiệt độ trong hệ thống, trong khi cảm biến áp suất theo dõi áp suất khí nén để đảm bảo hoạt động ổn định Van điều khiển điều chỉnh lưu lượng và áp suất của khí nén, giúp hệ thống hoạt động hiệu quả và an toàn.

Sử dụng tài liệu kỹ thuật, sơ đồ khí nén và sơ đồ điện để liệt kê các chức năng của thiết bị trong bảng Tham khảo các ví dụ (Ex.1 – Ex.3) và thực hiện theo các số (1-3) đã đánh trên ảnh về trạm dưới đây, lưu ý rằng Ex.1 không được chỉ ra trên ảnh.

Lập kế hoạch cẩn thận cho toàn bộ nhóm là rất quan trọng Sử dụng tài liệu kỹ thuật và trạm thực tế cho bài tập để mô tả chức năng chung của từng thiết bị trên trạm, không chỉ giới hạn ở cổng và điều khiển vật liệu Tìm tài liệu cho từng phần tử bằng cách xem danh sách thiết bị trước, sau đó kiểm tra mã số in trên thiết bị để đảm bảo tính chính xác.

Hãy hoàn thành danh sách theo các phần tử đã thấy và số trên hình ảnh trên

STT Tên Kí hiệu Diễn tả Trang #

S1 Nút ấn có đèn trên bảng điều khiển, là công tắc thường mở, cổng nhập cho PLC

Bảng điều khiển: cổng nhập

Ex.2 Công tắc tiệm cận, điện cảm

Công tắc điện cảm 1B1 thường mở, được kích hoạt bởi vòng nam châm trên đĩa pittong của xilanh ngắn 1, cung cấp tín hiệu cho PLC khi pittong của xilanh đạt vị trí cuối hành trình.

Trạm: khí nén PLC-board: cổng nhập

Ex.3 Xy lanh tác động kép

1A Xy lanh tác động kép, có nam châm để định vị trí, có bộ điều chỉnh tốc độ

Hãy phân tích cáp nối trên trạm và hoàn thành hình vẽ trên trang sau (thực hành và tài liệu)

Hãy hoàn thành tất cả các đầu nối trên hình ảnh Sử dụng trạm thực tế để kiểm tra Một trạm tiêu chuẩn không cần bảng Dừng khẩn cấp, vì vậy tất cả các bài viết tiếp theo sẽ không bao gồm bảng này.

Hãy theo sự giải thích của giáo viên sau đó lập kế hoạch cho bạn theo từng bước

Sử dụng trạm thật để tìm tất cả kết nối và nhận dạng Sử dụng đồng thời tài liệu kỹ thuật

Thực hành/ Lập tài liệu

2.3 Phân tích – Địa chỉ cổng xuất nhập

Hãy hoàn thành danh sách cổng nhập/xuất của PLC đã kể ra bên dưới Hãy định nghĩa các cổng, sử dụng nhiều nhất 8 ký tự

Để xác định cổng, hãy tham khảo tài liệu kỹ thuật và sơ đồ điện của trạm và bảng điều khiển Cổng nhập có thể kiểm tra trực tiếp qua đèn trên PLC, trong khi cổng xuất không được hiển thị trong chương trình Để dịch chuyển cơ cấu khí nén, cần đóng công tắc nguồn khí và thực hiện di chuyển bằng tay Cần cẩn thận để đảm bảo cơ cấu chấp hành được đưa về cuối hành trình trước khi bật lại nguồn khí Lưu ý rằng một số cơ cấu chấp hành khí nén và điện không thể di chuyển theo cách này vì thiết bị khí có thể được điều khiển thông qua nút thử tay trên van.

Ví dụ: ấn vào 1 = có nguồn chân không, ấn vào 2 = tắt nguồn chân không

Lập kế hoạch cho toàn bộ nhóm bằng cách kiểm tra cơ cấu chấp hành có thể di chuyển bằng tay và những cơ cấu không thể Sử dụng tài liệu kỹ thuật và sơ đồ khí nén để hỗ trợ Đồng thời, cần kiểm tra cổng nhập trên sơ đồ điện và trên PLC để đảm bảo tính chính xác trong quá trình thực hiện.

Hãy hoàn thành danh sách cổng nhập và cổng xuất trên trạm của bạn

Cổng Mã hiệu Ký hiệu Miêu tả

I0.1 Mag_back 1B2 Ổ cấp phôi ở vị trí sau Ổ cấp phôi ở vị trí trước

I0.3 Vacuum 2B1 Một phôi được hút ở tay quay

I0.4 Arm_take 3S1 Tay quay ở vị trí ổ cấp phôi

I0.5 Arm_put 3S2 Tay quay ở vị trí trong trạm tiếp theo

I0.6 Mat_sen B4 ON= không có phôi trong bộ nạp phôi I0.7 Follow IP_FL Cảm biến phát tín hiệu quang cho trạm sau

Cuộn coil điều khiển xy lanh ổ cấp phôi

Q0.1 Vacumon 2Y1 Cuộn coil bật van hút chân không

Q0.2 Vacumoff 2Y2 Cuộn coil tắt van hút chân không

Q0.3 Armleft 3Y1 Cuộn coil chuyển tay quay đến ổ cấp phôi

Q0.4 armright 3Y2 Cuộn coil chuyển tay quay đến ổ trạm kế tiếp

I1.2 AUTOMAN S3 Đóng mạch tự động hoặc điều khiển tay

I1.5 EMERGEN S1 Nút dừng khẩn cấn, xoay nhả ra

Q1.0 L_START H1 Đèn bên trong nút Start

Q1.1 L_RESET H2 Đèn bên trong nút Stop

1.2 L_SPEC1 H3 Đèn số 1 cho chức năng đặc biệt

Q1.3 L_SPEC2 H4 Đèn số 2 cho chức năng đặc biệt

I1.6 CI1_Foll Tín hiệu vào từ trạm sau Q1.4

I1.7 CI2_Foll Tín hiệu vào từ trạm sau Q1.5

Q1.6 CQ1_Foll Tín hiệu ra từ trạm sau I1.4

2.4 Phân tích – Địa chỉ cổng nhập xuất mở rộng

Hãy hoàn thành danh sách cổng nhập/xuất của PLC đã kể ra bên dưới Hãy định nghĩa các cổng, sử dụng nhiều nhất 8 ký tự

Để xác định cổng, bạn cần tham khảo tài liệu kỹ thuật và sơ đồ điện của trạm cùng bảng điều khiển Cổng nhập có thể được kiểm tra trực tiếp qua đèn trên PLC, trong khi cổng xuất không hiển thị trong chương trình Khi cần dịch chuyển cơ cấu khí nén, hãy tắt công tắc nguồn và thực hiện việc di chuyển bằng tay Cần lưu ý rằng, trước khi bật nguồn khí trở lại, hãy đảm bảo dịch chuyển cơ cấu chấp hành về cuối hành trình Một số cơ cấu chấp hành khí nén và điện không thể di chuyển bằng cách này, vì thiết bị khí có thể được điều khiển thông qua nút thử tay trên van.

Ví dụ: ấn vào 1 = có nguồn chân không, ấn vào 2 = tắt nguồn chân không

Tiêu đề	Giáo Trình Điều Khiển Khí Nén
Trường học	Trường Cao Đẳng Nghề Ninh Thuận
Chuyên ngành	Cơ Điện Tử
Thể loại	giáo trình
Năm xuất bản	2017
Thành phố	Ninh Thuận

Định dạng
Số trang	159
Dung lượng	6,84 MB