Tiểu luận Tìm hiểu điều khiển khí nén

Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn TIEÅU LUAÄN ÑIEÀU KHIEÅN KHÍ NEÙN Thöïc Hieän: Klong & Namnet  1 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn 1. Ñaïi cöông heä thoáng ñieàu khieån ñieän-khí neùn 1.1. Heä thoáng ñieàu khieån Heä thoáng ñieàu khieån ñieän-khí neùn bao goàm caùc phaàn töû ñieàu khieån vaø cô caáu chaáp haønh ñöôïc noái keát vôùi nhau thaønh heä thoáng hoaøn chænh ñeå thöïc hieän nhöõng nhieäm vuï theo yeâu caàu ñaët ra. Heä thoáng ñöôïc moâ taû nhö hình 1-1. Hình 1.1 Heä thoáng ñieàu khieån ñieän-khí neùn * Tín hieäu ñaàu vaøo: nuùt nhaán, coâng taéc; coâng taéc haønh trình; caûm bieán. * Phaàn xöû lyù thoâng tin: xöû lyù tín hieäu nhaän vaøo theo moät quy taéc logic xaùc ñònh, laøm thay ñoåi traïng thaùi cuûa phaàn töû ñieàu khieån: van logic AND, OR, NOT, YES, FLIP-FLOP, RÔLE… * Phaàn töû ñieàu khieån: ñieàu khieån doøng naêng löôïng (löu löôïng, aùp suaát) theo yeâu caàu, thay ñoåi traïng thaùi cuûa cô caáu chaáp haønh: van chænh aùp, van ñaûo chieàu, van tieát löu, ly hôïp… * Cô caáu chaáp haønh: thay ñoåi traïng thaùi cuûa ñoái töôïng ñieàu khieån, laø ñaïi löôïng ra cuûa maïch ñieàu khieån: xy lanh khí-daàu, ñoäng cô khí neùn-daàu. * Naêng löôïng ñieàu khieån: bao goàm phaàn thoâng tin vaø coâng suaát. * Phaàn thoâng tin: ñieän töû, ñieän cô, khí, daàu, quang hoïc, sinh hoïc. * Phaàn coâng suaát: - Ñieän: coâng suaát nhoû, ñieàu khieån hoaït ñoäng deã, nhanh. - Khí: coâng suaát vöøa, quaùn tính, toác ñoä cao. - Thuûy: coâng suaát lôùn, quaùn tính ít - deã oån ñònh, toác ñoä thaáp. - Thuûy: coâng suaát lôùn, quaùn tính ít - deã oån ñònh, toác ñoä thaáp. Thöïc Hieän: Klong & Namnet  2 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn 1.2. Caùc loaïi tín hieäu ñieàu khieån Trong ñieàu khieån khí neùn noùi chuùng ta söû duïng hai loaïi tín hieäu: + Töông töï (hình 1.2.a) + Rôøi raïc (soá) (hình 1.2.b). 1.3. Ñieàu khieån voøng hôû Heä thoáng ñieàu khieån voøng hôû laø khoâng coù söï so saùnh giöõa tín hieäu ñaàu ra vôùi tín hieäu ñaàu vaøo, giaù trò thöïc thu ñöôïc vaø giaù trò caàn ñaït khoâng ñöôïc ñieàu chænh, xöû lyù. Hình 1.3 moâ taû heä thoáng ñieàu khieån toác ñoä ñoäng cô thuûy löïc. 1.4. Ñieàu khieån voøng kín (hoài tieáp) Heä thoáng maø tín hieäu ñaàu ra ñöôïc phaûn hoài ñeå so saùnh vôùi tín hieäu ñaàu vaøo. Ñoä cheânh leäch cuûa 2 tín hieäu vaøo ra ñöôïc thoâng baùo cho thieát bò ñieàu khieån, ñeå thieát bò naøy taïo ra tín hieäu ñieàu khieån taùc duïng leân ñoái töôïng ñieàu khieån sao cho giaù trò thöïc luoân ñaït ñöôïc nhö mong muoán. Hình 1.4 minh hoïa heä thoáng ñieàu khieån vò trí cuûa chuyeån ñoäng caàn pít toâng xy lanh thuûy löïc. Thöïc Hieän: Klong & Namnet  3 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn 2. ÖU VAØ NHÖÔÏC ÑIEÅM CUÛA HEÄ THOÁNG ÑIEÀU KHIEÅN KHÍ NEÙN 2.1. Öu ñieåm − Tính ñoàng nhaát naêng löôïng giöõa phaàn I vaø P ( ñieàu khieån vaø chaáp haønh) neân baûo döôõng, söûa chöõa, toå chöùc kyõ thuaät ñôn giaûn, thuaän tieän. − Khoâng yeâu caàu cao ñaëc tính kyõ thuaät cuûa nguoàn naêng löôïng: 3 – 8 bar. − Khaû naêng quaù taûi lôùn cuûa ñoäng cô khí − Ñoä tin caäy khaù cao ít truïc traëc kyõ thuaät − Tuoåi thoï lôùn − Tính ñoàng nhaát naêng löôïng giöõa caùc cô caáu chaáp haønh vaø caùc phaàn töû chöùc naêng baùo hieäu, kieåm tra, ñieàu khieån neân laøm vieäc trong moâi tröôøng deã noå, vaø baûo ñaûm moâi tröôøng saïch veä sinh. − Coù khaû naêng truyeàn taûi naêng löôïng xa, bôûi vì ñoä nhôùt ñoäng hoïc khí neùn nhoû vaø toån thaát aùp suaát treân ñöôøng daãn ít. − Do troïng löôïng cuûa caùc phaàn töû trong heä thoáng ñieàu khieån baèng khí neùn nhoû, hôn nöõa khaû naêng giaõn nôû cuûa aùp suaát khí lôùn, neàn truyeàn ñoäng coù theå ñaït ñöôïc vaän toác raát cao. 2.2. Nhöôïc ñieåm − Thôøi gian ñaùp öùng chaäm so vôùi ñieän töû − Khaû naêng laäp trình keùm vì coàng keành so vôùi ñieän töû, chæ ñieàu khieån theo chöông trình coù saün. Khaû naêng ñieàu khieån phöùc taïp keùm. − Khaû naêng tích hôïp heä ñieàu khieån phöùc taïp vaø coàng keành. Thöïc Hieän: Klong & Namnet  4 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn − Löïc truyeàn taûi troïng thaáp. − Doøng khí neùn thoaùt ra ôû ñöôøng daãn gaây tieáng oàn − Khoâng ñieàu khieån ñöôïc quaù trình trung gian giöõa 2 ngöôõng. 3. Phaïm vi öùng duïng cuûa ñieàu khieån khí neùn Heä thoáng ñieàu khieån khí neùn ñöôïc söû duïng roäng raõi ôû nhöõng lónh vöïc maø ôû ñoù vaán ñeà nguy hieåm, hay xaûy ra caùc chaùy noå, nhö: caùc ñoà gaù keïp caùc chi tieát nhöïa, chaát deûo; hoaëc ñöôïc söû duïng trong ngaønh cô khí nhö caáp phoâi gia coâng; hoaëc trong moâi tröôøng veä sinh saïch nhö coâng ngheä saûn xuaát caùc thieát bò ñieän töû. Ngoaøi ra heä thoáng ñieàu khieån baèng khí neùn ñöôïc söû duïng trong caùc daây chuyeàn saûn xuaát thöïc phaåm, nhö: röõa bao bì töï ñoäng, chieát nöôùc voâ chai…; trong caùc thieát bò vaän chuyeån vaø kieåm tra cuûa caùc baêng taûi, thang maùy coâng nghieäp, thieát bò loø hôi, ñoùng goùi, bao bì, in aán, phaân loaïi saûn phaåm vaø trong coâng nghieäp hoùa chaát, y khoa vaø sinh hoïc. Thöïc Hieän: Klong & Namnet  5 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn 4. Caáu truùc chung cuûa moät heä thoáng ñieàu khieån khí neùn Hình 1.5-Caáu truùc chung cuûa moät heä thoáng ñieàu khieån khí neùn 4.1. Heä thoáng cung caáp nguoàn naêng löôïng khí cho toaøn boä cô caáu: Hình 1.6 – Heä thoáng thieát bò phaân phoái khí neùn Thöïc Hieän: Klong & Namnet  6 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn Maïng ñöôøng oáng daãn khí neùn Hình 1.7 - Heä thoáng laép raùp maïng ñöôøng oáng theo kieåu voøng troøn Hình 1.8 - Laêp raùp maïng ñöôøng oáng tröïc tieáp töø maùy neùn khí 1. Boä phaän xaû nöôùc ôû bình trích chöùa 2. Bình trích chöùa nöôùc ngöng tuï 3. Van giaûm aùp + bình chöùa nöôùc ngöng tuï 4. Boä phaän loïc: boä loïc, van ñieàu chænh aùp suaát, van tra daàu 5. Bình chöùa nöôùc ngöng tuï vaø van xaû cuoái maïng oáng daãn Thöïc Hieän: Klong & Namnet  7 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn Hình 1.9 - Sô ñoà laép raùp maïng ñöôøng oáng daãn khí neùn trong nhaø maùy Moät soá thieát bò trong heä thoáng cung caáp khí neùn: Maùy neùn khí kieåu Piston: · Nguyeân lyù: Khoâng khí sau khi qua boä loïc khí ñöôïc neùn ôû thaân maùy neùn khí nhôø caùc van ñoùng vaø môû treân ñaàu Piston, sau ñoù ñöôïc ñaåy vaøo bình chöùa. Ñeå coù theå neùn ñeán aùp suaát > 15 bar söû duïng Piston 2 caáp hoaëc nhieàu hôn, do khoâng khí ñöôïc neùn nhieàu laàn neân phaûi coù heä thoáng laøm maùt trung gian. Hình 1.10 – Nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa maùy neùn khí Piston 1 caáp Maùy neùn khí kieåu caùnh gaït: · Nguyeân lyù: Khoâng khí ñöôïc neùn vaøo buoàng huùt, nhôø Rotor vaø Stator ñaët leäch nhau neân khi Rotor quay khoâng khí seõ vaøo buoàng neùn sau ñoù seõ vaøo buoàng ñaåy. Thöïc Hieän: Klong & Namnet  8 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn Hình 1.11 – Nguyeân lyù hoaït ñoäng maùy neùn khí kieåu caùnh gaït Maùy neùn khí kieåu truïc vít: · Nguyeân lyù: Hai Rotor ñaët song song 1 Rotor coù 4 raêng vaø 1 Rotor coù 6 raõnh hoaït ñoäng theo nguyeân lyù thay ñoåi theå tích. Theå tích thay ñoåi giöõa caùc raêng khi truïc vít quay ñöôïc 1 voøng. Nhö vaäy seõ taïo ra quaù trình huùt (theå tích khoaûng troáng taêng leân) vaø quaù trình neùn (theå tích khoaûng troáng nhoû laïi) vaø cuoái cuøng laø quaù trình ñaåy. Hình 1.13 – Nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa bôm truïc vít. Thöïc Hieän: Klong & Namnet  9 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn Hình 1.14 – Sô ñoà heä thoáng maùy neùn khí kieåu truïc vít coù heä thoáng daàu boâi trôn. Maùy neùn khí kieåu Root: · Nguyeân lyù: Goàm 2 hoaëc 3 caùnh gaït (piston daïng soá 8), caùc piston ñoù ñöôïc quay ñoàng boä baèng boä truyeàn ñoäng ôû ngoaøi thaân maùy, trong quaù trình quay khoâng tieáp xuùc nhau. Nhö vaäy khaû naêng huùt cuûa maùy phuï thuoäc vaøo khe hôû giöõa hai piston, khe hôû giöõa phaàn quay vaø thaân maùy. Hình 1.15 – Nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa maùy neùn khí kieåu ROOT. Maùy neùn khí kieåu Turbin: · Nguyeân lyù: Laø nhöõng maùy neùn khí doøng lieân tuïc, ñaëc bieät coù löu löôïng lôùn, goàm hai loaïi doïc truïc vaø höôùng taâm. Toác ñoä doøng chaûy cuûa khí raát lôùn coù theå taêng toác baèng caùch taêng soá löôïng caùnh turbin. Thöïc Hieän: Klong & Namnet  10 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn Hình 1.16–Maùy neùn khí Tuabin – a.Kieåu li taâm – b.Kieåu khí neùn chieàu truïc. Bình ngöng tuï: Khí neùn sau khi ra khoûi maùy neùn khí ñöôïc daãn vaøo bình ngöng tuï. Taïi ñaây khí neùn seõ ñöôïc laøm laïnh vaø phaàn lôùn löôïng hôi nöôùc chöùa trong khoâng khí seõ ngöng tuï vaø taùch ra. Hình 1.17 – Nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa bình ngöng tuï laøm laïnh baèng nöôùc. Thieát bò saáy khoâ baèng chaát laøm laïnh: Khí neùn töø maùy neùn khí qua boä phaän trao ñoåi nhieät khí – khí (1), taïi ñaây doøng khí neùn seõ ñöôïc laøm laïnh sô boä baèng doøng khí neùn ñaõ ñöôïc saáy khoâ vaø xöû lyù töø boä phaän ngöng tuï ñi leân. Sau khi laøm laïnh sô boä, doøng khí neùn vaøo boä phaän trao ñoåi nhieät khí – chaát laøm laïnh (2), quaù trình laøm laïnh Thöïc Hieän: Klong & Namnet  11 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn seõ ñöôïc thöïc hieän baèng caùch doøng khí neùn ñöôïc ñoåi chieàu trong nhöõng oáng daãn ziczaêc, nhieät ñoä hoùa söông taïi ñaây khoaûng +20C, nhö vaäy hôi nöôùc trong doøng khí neùn ñöôïc ngöng tuï trong boä phaän keát tuûa (3). Daàu, nöôùc vaø chaát baån sau khi ñöôïc taùch ra khoûi doøng khí neùn seõ ñöôïc ñöa ra ngoaøi qua van thoaùt nöôùc ngöng tuï töï ñoäng (4). Doøng khí ñaõ ñöôïc laøm saïch vaø coøn laïnh seõ ñöôïc ñöa ñeán boä phaän trao ñoåi nhieät (1), ñeå nhieät ñoä khoaûng 6÷80C tröôùc khi ñöôïc ñöa vaøo söû duïng. Hình 1.18 – Nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa thieát bò saáy khoâ baèng chaát laøm laïnh. Boä loïc: · Ñaùp öùng yeâu caàu veà khoâng khí söû duïng vaø hieäu quaû kinh teá cho caùc heä thoáng ñieàu khieån ñôn giaûn. Thöïc Hieän: Klong & Namnet  12 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn Hình 1.19 - Boä loïc 1. Van loïc 2. Van ñieàu chænh aùp suaát 3. Van tra daàu Van ñieàu chænh aùp suaát: · Coù taùc duïng giöõ aùp suaát ñöôïc ñieàu chænh khoâng ñoåi cho duø coù aùp suaát baát thöôøng cuûa taûi troïng laøm vieäc. Nguyeân taéc hoaït ñoäng: khi ñieàu chænh truïc vít baèng caùch ñieàu chænh vò trí cuûa ñóa van, trong tröôøng hôïp aùp suaát ôû ñöôøng ra taêng leân so vôùi aùp suaát ñieàu chænh, khí neùn seõ qua loã thoâng taùc ñoäng leân maøng laøm vò trí kim van thay ñoåi, khí neùn qua loã xaû khí ra ngoaøi cho ñeán khi aùp suaát ñöôøng ra giaûm xuoáng baèng aùp suaát ñöôïc ñieàu chænh ban ñaàu. Thöïc Hieän: Klong & Namnet  13 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn Hình 1.20 – Nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa van ñieàu chænh aùp suaát vaø kí hieäu. Van tra daàu: Boâi trôn laøm giaûm ma saùt, maøi moøn vaø choáng ræ seùt. Hoaït ñoäng theo nguyeân lyù oáng Venturi. Hình 1.21 – Nguyeân lyù tra daàu Venturi. Thöïc Hieän: Klong & Namnet  14 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn Hình 1.22 – Nguyeân lyù hoaït ñoäng vaø kí hieäu cuûa van tra daàu. 4.2. Phaàn töû ñöa vaø xöû lyù tín hieäu Van ñaûo chieàu Van ñaûo chieàu coù nhieäm vuï ñieàu khieån doøng naêng löôïng baèng caùch ñoùng, môû hay chuyeån ñoåi vò trí ñeå thay ñoåi höôùng cuûa doøng naêng löôïng. * Nguyeân lyù hoaït ñoäng: Hình 1.23 – Nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa van ñaûo chieàu Khi chöa coù tín hieäu taùc ñoäng vaøo cöûa (12) thì cöûa (1) bò chaën vaø cöûa (2) noái vôùi cöûa (3). Khi coù tín hieäu taùc ñoäng vaøo cöûa (12), ví duï baèng doøng khí neùn, noøng van dòch chuyeån qua phaûi, cöûa (1) thoâng vôùi cöûa (2) vaø cöûa (3) bò chaën. Khi thoâi khoâng taùc ñoäng doøng khí neùn vaøo cöûa (3) döôùi taùc ñoäng cuûa loø xo noøng van trôû veà beân traùi laø vò trí ban ñaàu. * Kyù hieäu van ñaûo chieàu: Thöïc Hieän: Klong & Namnet  15 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn Bieåu dieãn baèng caùc oâ vuoâng lieàn nhau vaø caùc kyù hieäu: a, b, c… hoaëc caùc chöõ soá 1, 2, 3,… a  0  b  a  b Kí hieäu chuyeån ñoåi vò trí noøng Vò trí “khoâng” ñöôïc kí hieäu laø vò trí maø khi chöa coù tín hieäu ngoaøi taùc ñoäng vaøo. Vôùi van 3 vò trí thì vò trí giöõa kí hieäu “0” laø vò trí “khoâng”. Ñoái vôùi van 2 vò trí thì vò trí “khoâng” coù theå laø “a” hoaëc “b”, thoâng thöôøng laø “b”. Tröôøng hôïp cöûa xaû khí coù vaø khoâng coù moái noái cho oáng daãn ñöôïc bieåu dieãn nhö hình. a  b Kí hieäu cöûa xaû khí Beân trong oâ vuoâng cuûa moãi vò trí laø caùc ñöôøng thaúng coù hình muõi teân, bieåu dieãn höôùng chuyeån ñoäng cuûa doøng qua van. Tröôøng hôïp doøng bò chaën ñöôïc bieåu dieãn baèng daáu gaïch ngang. Thöïc Hieän: Klong & Namnet  16 ISO 5599 ISO 1219 Cöûa noái vôùi nguoàn (töø boä loïc khí) 1 P Cöûa noái laøm vieäc 2, 4, 6 … A, B, C … Cöûa xaû khí 1, 3, 5 … R, S, T … Cöûa noái tín hieäu ñieàu khieån 12, 14 … X, Y … Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn Hình 1.24 – Kí hieäu cöûa noái cuûa van ñaûo chieàu Caùch goïi teân vaø kí hieäu moät soù van ñaûo chieàu: Hình 1.25 – Kí hieäu vaø teân goïi van ñaûo chieàu Hình 1.26 – Caùc loaïi van ñaûo chieàu Tín hieäu taùc ñoäng: Neáu kí hieäu loø xo naèm ngay phía beân phaûi cuûa kí hieäu van ñaûo chieàu thì van ñaûo chieàu ñoù coù vò trí “khoâng”, vò trí ñoù laø oâ vuoâng phía beân phaûi cuûa kí hieäu van ñaûo chieàu vaø ñöôïc kí hieäu laø “0”. Ñieàu ñoù coù nghóa laø chöøng naøo chöa coù taùc ñoäng vaøo noøng van thì loø xo taùc ñoäng giöõ bò trí ñoù. Taùc ñoäng phía ñoái dieän cuûa van giöõ oâ vuoâng phía beân traùi cuûa van vaø ñöôïc kyù hieäu laø “1” Thöïc Hieän: Klong & Namnet  17 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn Hình 1.27 – Tín hieäu taùc ñoäng Van ñaûo chieàu coù vò trí “khoâng”: · Van ñaûo chieàu 2/2: - - Taùc ñoäng cô hoïc – ñaàu doø. 2 cöûa P vaø R. Thöïc Hieän: Klong & Namnet  18 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn - - - - - 2 vò trí 0 vaø 1. Vò trí 0 cuûa P vaø R bò chaën. Vò trí 0 qua 1 baèng taùc ñoäng cô. Vò trí 1 noái thoâng P vaø R. Heát taùc ñoäng cô van trôû veà 0. Hình 1.28 – Van ñaûo chieàu 2/2 · Van ñaûo chieàu 3/2: - - - - - - Taùc ñoäng cô hoïc – ñaàu doø. 3 cöûa P, A vaø R. 2 vò trí 0 vaø 1. Ôû vò trí 0 coång A noái vôùi cöûa xaû R, coång nguoàn P ñoùng. Ôû vò trí 1 coång nguoàn P noái coång laøm vieäc A, coång xaû A ñoùng. Chòu taùc ñoäng cô qua vò trí 1, thoâi taùc ñoäng cô trôû veà vò trí 0. Hình 1.29 – Van ñaûo chieàu 3/2 · Van ñaûo chieàu 4/2: - 4 cöûa A, B, P, R. Thöïc Hieän: Klong & Namnet  19 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn - - - - 2 vò trí 0 vaø 1. Ôû vò trí 0 coång nguoàn P noái coång laøm vieäc A, coàng laøm vieäc B noái coång xaû R. ÔÛ vò trí 1 coång nguoàn P noái coång laøm vieäc B, coång laøm vieäc A noái coång xaû R. Chòu taùc ñoäng cô qua vò trí 1, thoâi taùc ñoäng cô trôû veà vò trí 0. Hình 1.30 – Van ñaûo chieàu 4/2 taùc ñoäng baèng baøn ñaïp · Van ñaûo chieàu 5/2: - - - - - - Chòu taùc ñoäng cô – ñaàu doø. 5 cöûa A, B, P, R, S. 2 vò trí 0 vaø 1. Ôû vò trí 0 coång xaû S ñoùng, coång nguoàn P noái coång laøm vieäc B, coång laøm vieäc noái coång xaû R. Ôû vò trí 1 coång laøm vieäc B noái coång xaû S, coång nguoàn P noái coång laøm vieäc A, coång xaû R ñoùng. Chòu taùc ñoäng cô qua vò trí 1, thoâi taùc ñoäng cô trôû veà vò trí 0. Hình 1.31 – Van ñaûo chieàu 5/2 taùc ñoäng baèng ñaàu doø Thöïc Hieän: Klong & Namnet  20 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn · Van ñaûo chieàu 5/2: - - - - - - Chòu taùc ñoäng khí neùn vaøo tröïc tieáp. 5 cöûa A, B, P, R, S. 2 vò trí 0 vaø 1. Ôû vò trí 0 coång xaû S ñoùng, coång nguoàn P noái coång laøm vieäc B, coång laøm vieäc noái coång xaû R. Ôû vò trí 1 coång laøm vieäc B noái coång xaû S, coång nguoàn P noái coång laøm vieäc A, coång xaû R ñoùng. Chòu taùc ñoäng cuûa khí neùn qua vò trí 1, thoâi taùc ñoäng cô trôû veà vò trí 0. Hình 1.32 – Van ñaûo chieàu 5/2 taùc ñoäng baèng doøng khí neùn · Van ñaûo chieàu 4/2: - - - - - - Chòu taùc ñoäng tröïc tieáp baèng nam chaâm ñieän. 4 cöûa A, B, P, R. 2 vò trí 0 vaø 1. Ôû vò trí 0 coång nguoàn P noái coång laøm vieäc B, coång laøm vieäc A noái coång xaû R. Ôû vò trí 1 coång nguoàn P noái coång laøm vieäc A, coång laøm vieäc B noái coång xaû R. Chòu taùc ñoäng nam chaâm qua vò trí 1, thoâi taùc ñoäng cô trôû veà vò trí 0. Thöïc Hieän: Klong & Namnet  21 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn Hình 1.33 – Van ñaûo chieàu 4/2 taùc ñoâng tröïc tieáp baèng nam chaâm · Van ñaûo chieàu 3/2: - - - - - - Taùc ñoäng baèng nam chaâm ñieän qua van phuï trôï. 3 cöûa P, A vaø R. 2 vò trí 0 vaø 1. Ôû vò trí 0 coång A noái vôùi cöûa xaû R, coång nguoàn P ñoùng. Ôû vò trí 1 coång nguoàn P noái coång laøm vieäc A, coång xaû A ñoùng. Chòu taùc ñoäng nam chaâm qua vò trí 1, thoâi taùc ñoäng cô trôû veà vò trí 0. Thöïc Hieän: Klong & Namnet  22 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn Hình 1.34 – Van ñaûo chieàu 3/2 taùc ñoäng baèng nam chaâm ñieän qua van phuï trôï Van ñaûo chieàu khoâng coù vò trí “khoâng”: Van ñaûo chieàu khoâng coù vò trí 0 laø loaïi van sau khi tín hieäu taùc ñoäng laàn cuoái leân noøng van khoâng coøn nöõa thì van seõ giöõ nguyeân vò trí laàn ñoù cho tôùi khi coù tín hieäu taùc ñoäng leân phía ñoái dieän noøng van. Vò trí taùc ñoäng kí hieäu a, b, c… · Van ñaûo chieàu xung: Laø loaïi van ñaûo chieàu chòu taùc ñoäng baèng doøng khí neùn ñieàu khieån ñi vaøo hay ñi ra töø 2 phía noøng van hay taùc ñoäng tröïc tieáp baèng ñieän töø hay giaùn tieáp baèng doøng khí neùn ñi qua van phuï trôï (vò trí cuûa van ñöôïc thay ñoåi khi coù tín hieäu xung taùc ñoäng leân noøng van). · Van tröôït ñaûo chieàu 3/2: - - - - - Taùc ñoäng baèng tay. 3 cöûa A, P, R. 2 vò trí a vaø b. ÔÛ vò trí a coång nguoàn P ñoùng, coång laøm vieäc A noái coång xaû R. Ôû vò trí b coång nguoàn P noái coång laøm vieäc A, coång xaû R ñoùng. Hình 1.35 – Van tröôït ñaûo chieàu 3/2 · Van xoay ñaûo chieàu 4/3: - - - - - - Taùc ñoäng baèng tay. 4 cöûa A, B, P, R. 3 vò trí a, b, c. Ôû vò trí a coång nguoàn P noái coång laøm vieäc A, coång laøm vieäc B noái coång xaû R. Ôû vò trí b taát caû caùc coång ñeàu ñoùng. Ôû vò trí c coång nguoàn P noái coång laøm vieäc B, coång laøm vieäc B noái coång xaû R. Thöïc Hieän: Klong & Namnet  23 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn Hình 1.36 – Van xoay ñaûo chieàu 4/3 · Van ñaûo chieàu xung 4/2: - - - - - - Taùc ñoäng baèng doøng khí neùn ñi ra töø 2 phía. 4 cöûa A, B, P, R. 2 vò trí a, b. Ôû vò trí a coång nguoàn P noái coång laøm vieäc B, coång laøm vieäc A noái coång xaû R. Ôû vò trí b coång nguoàn P noái coång laøm vieäc A, coång laøm vieäc B noái coång xaû R. Dòch chuyeån giöõa hai vò trí a, b baèng 2 doøng khí neùn ñi ra X, Y. Hình 1.37 – Van tröôït ñaûo chieàu 4/2 Thöïc Hieän: Klong & Namnet  24 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn · Van ñaûo chieàu xung 5/2: - - - - - - Taùc ñoäng baèng doøng khí neùn ñi ra töø 2 phía. 5 cöûa A, B, R, P, S. 2 vò trí a vaø b. Ôû vò trí a coång nguoàn P noái coång laøm vieäc B, coång laøm vieäc A noái coång xaû R, coång xaû S ñoùng. Ôû vò trí b coång nguoàn P noái coång laøm vieäc A, coång laøm vieäc B noái coång xaû S, coång xaû R ñoùng. Caùc vò trí a, b ñöôïc ñieàu khieån baèng doøng khí ra X, Y. Hình 1.37 – Van tröôït ñaûo chieàu 5/2 · Van ñaûo chieàu xung 4/2: - - - - Taùc ñoäng baèng doøng khí neùn ñi vaøo. 4 cöûa A, B, P, R. 2 vò trí a vaø b. Ôû vò trí a coång nguoàn P noái coång laøm vieäc B, coång laøm vieäc A noái coång xaû R. Thöïc Hieän: Klong & Namnet  25 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn - - Ôû vò trí b coång nguoàn P noái coång laøm vieäc A, coång laøm vieäc B noái coång xaû R. Caùc vò trí a, b ñöôïc ñieàu khieån baèng doøng khí neùn ñi vaøo X,Y. Hình 1.38 – Van tröôït ñaûo chieàu 4/2 · Van ñaûo chieàu xung 5/2: - - - - - - Taùc ñoäng baèng doøng khí neùn ñi vaøo, ñöôøng kính 2 ñaàu noøng van khaùc nhau. 5 cöûa A, B, S, P, R. 2 vò trí a vaø b. ÔÛ vò trí a coång nguoàn P noái coång laøm vieäc A, coång laøm vieäc B noái coång xaû s, coång xaû R ñoùng. Ôû vò trí b coång nguoàn P noái coång laøm vieäc B, coång laøm vieäc A noái coång xaû R, coång xaû S ñoùng. Caùc vò trí a vaø b dòch chuyeån baèng doøng khí neùn vaøo X vaø Y. Hình 1.39 – Van tröôït ñaûo chieàu 5/2 · Van ñaûo chieàu xung 3/2 taùc ñoäng baèng nam chaâm ñieän qua van phuï trôï: Thöïc Hieän: Klong & Namnet  26 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn · Van ñaûo chieàu xung 4/2 taùc ñoäng baèng nam chaâm ñieän qua van phuï trôï: · Van ñaûo chieàu xung 5/2 taùc ñoäng baêng nam chaâm ñieän qua van phuï trôï: Van chaén Laø loaïi van chæ cho löu löôïng khí neùn ñi qua moät chieàu. Goàm caùc loaïi: Van moät chieàu, van logic OR, van logic AND, van xaû khí nhanh. Van moät chieàu: Coù taùc duïng chæ cho löu löôïng khí neùn ñi qua moät chieàu, chieàu ngöôïc laïi bò chaën. Nguyeân lyù hoaït ñoäng vaø kyù hieäu: doøng khí neùn ñi töø A qua B nhôø aùp suaát lôùn hôn löïc ñaåy loø xo, chieàu töø B qua A bò chaën. Hình 1.40 – Van moät chieàu Van logic OR: Nguyeân lyù hoaït ñoäng vaø kí hieäu: Khi coù doøng khí neùn qua cöûa P1 seõ ñaåy piston truï cuûa van qua beân phaûi chaén cöûa P2, cöûa P1 noái vôùi A. Hoaëc khi coù doøng khí neùn qua cöûa P2 Thöïc Hieän: Klong & Namnet  27 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn piston ñöôïc ñaåy qua traùi cöûa P1 ñoùng, cöûa P2 noái vôùi A. Vaäy van logic OR coù khaû naêng nhaän tín hieäu ñieàu khieån töø nhöõng vò trí khaùc nhau. Hình 1.41 – Van logic OR Van logic AND: Nguyeân lyù hoaït ñoäng vaø kí hieäu: Khi coù doøng khí neùn qua cöûa P1 ñaåy piston qua beân phaûi, cöûa P1 bò chaën. Hoaëc khi coù doøng khí neùn qua cöûa P2 ñaåy piston qua beân traùi cöûa P2 bò chaën. Neáu doøng khí neùn ñoàng thôøi ñi qua cöûa P1 vaø P2 cöûa A seõ nhaän ñöôïc doøng khí ñi qua. Vaäy van logic AND chæ cho doøng khí ñi qua khi nhaän tín hieäu ñieàu khieån cuøng moät luùc töø 2 coång. Hình 1.42 – Van logic AND Van xaû khí nhanh: Nguyeân lyù hoaït ñoäng vaø kí hieäu: Khi doøng khí neùn ñi qua cöûa P ñaåy piston qua phaûi chaén coång R, coång P noái vôùi coång A. Tröôøng hôïp ngöôïc laïi khi doøng khí neùn ñi töø A ñaåy piston truï sang traùi chaén cöûa P, coång A noái coång R. Van xaû khí nhanh thöôøng laép ôû vò trí gaàn cô caáu chaáp haønh nhö piston coù nhieäm vuï xaû khí nhanh ra ngoaøi. Thöïc Hieän: Klong & Namnet  28 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn HÌnh 1.43 – Van xaû khí nhanh Van tieát löu - - - Löu löôïng doøng chaûy qua van phuï thuoäc söï thay ñoåi tieát dieän. Ñieàu chænh löu löôïng doøng chaûy töùc laø ñieàu chænh vaän toác hoaëc thôøi gian chaïy cuûa cô caáu chaáp haønh. Ñieàu chænh thôøi gian chuyeån ñoåi vò trí van ñaûo chieàu. Van tieát löu coù tieát dieän thay ñoåi: - - - Löu löôïng doøng chaûy qua khe hôû cuûa van coù tieát dieän khoâng ñoåi ñöôïc kí hieäu: Hình 1.44 – Van tieát löu coù tieát dieän khoâng ñoåi Van tieát löu coù tieát dieän thay ñoåi ñieàu chænh ñöôïc löu löôïng doøng qua van. Hình 1.45 – Van tieát löu coù tieát dieän thay ñoåi Van tieát löu laép tröïc tieáp treân cöûa S vaø cöûa R cuûa van ñaûo chieàu, ñeå ñieàu chænh vaän toác ôû ñöôøng ra cuûa cô caáu chaáp haønh (piston). Khí Thöïc Hieän: Klong & Namnet  29 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn neùn xaû tröïc tieáp ra khoâng khí vaø xaû giaùn tieáp qua heä thoáng giaûm chaán. Hình 1.46 – Van tieát löu: a. Khoâng coù moái noái ren; b. coù moái noái ren Van tieát löu moät chieàu ñieàu chænh baèng tay: Nguyeân lyù hoaït ñoäng vaøkí hieäu: Tieát dieän Ax thay ñoåi baèng vít ñieàu chænh baèng tay. Khi doøng khí neùn ñi töø A qua B loø xo ñaåy maøng chaén xuoáng vaø doøng khí neùn chæ ñi qua tieát dieän Ax. Khi doøng khí neùn ñi ngöôïc laïi töø B qua A aùp suaát khí neùn thaéng löïc loø xo ñaåy maøng chaén leân laøm cho löu löôïng doøng khí khoâng phuï thuoäc khoaûng hôû maøng chaén do ñoù khoâng ñieàu chænh ñöôïc. Hình 1.46 – Van tieát löu moät chieàu ñieàu chænh baèng tay Van tieát löu moät chieàu ñieàu khieån baèng cöû chaën: Vaän toác xilanh trong quaù trình chuyeån ñoäng coù nhöõng vaän toác khaùc nhau taïi caùc haønh trình khaùc nhau. Thöïc Hieän: Klong & Namnet  30 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn Hình 1.47 – Van tieát löu moät chieàu ñieàu chænh baèng cöû chaën Van an toaøn: Van an toaøn coù nhieäm vuï giöõ aùp suaát lôùn nhaát maø heä thoáng coù theå taûi. Khi aùp suaát lôùn hôn aùp suaát cho pheùp cuûa heä thoáng thì aùp suaát doøng khí seõ thaéng löïc loø xo, doøng khí neùn theo cöûa R ra ngoaøi khoâng khí. Hình 1.48 – Van an toaøn Van traøn: Nguyeân taéc hoaït ñoäng cuûa van traøn töông töï nhö van an toaøn. Ñieåm khaùc bieät laø khi aùp suaát cöûa P ñaït giaù trò xaùc ñònh thì P seõ noái vôùi A. Hình 1.49 – Van traøn Van ñieàu chænh aùp suaát (van giaûm aùp): Nguyeân lyù hoaït ñoäng vaø kí hieäu: Thöïc Hieän: Klong & Namnet  31 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn Coù coâng duïng giöõ aùp suaát ñöôïc ñieàu chænh khoâng ñoåi duø coù söï thay ñoåi baát thöôøng cuûa taûi troïng. Khi ñieàu chænh truïc vít à ñieàu chænh vò trí ñóa van. Trong tröôøng hôïp aùp suaát ôû ñöôøng ra taêng leân so vôùi aùp suaát ñöôïc ñieàu chænh, khí neùn seõ qua loã thoâng taùc ñoäng leân maøng, vò trí kim van thay ñoåi khí neùn theo loã xaû ra ngoaøi cho ñeán khi aùp ñöôøng ra giaûm xuoáng baèng aùp suaát ñieàu chænh thì kim van trôû veà vò trí ban ñaàu. Hình 1.50 – Van ñieàu chænh aùp suaát (van traøn) Van aùp suaát ñieàu chænh töø xa: Nguyeân lyù hoaït ñoäng vaø kí hieäu: Khi coù tín hieäu aùp suaát X (coù theå töø nguoàn khí neùn khaùc) taùc ñoäng cöûa P seõ noái coång A. Tín hieäu X coù theå taùc ñoäng tröïc tieáp leân van ñaûo chieàu hay giaùn tieáp Z qua van traøn. Thöïc Hieän: Klong & Namnet  32 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn Hình 1.51 – Van aùp suaát ñieàu chænh töø xa Hình 1.52 – Van aùp suaát ñieàu chænh töø xa qua taùc ñoäng giaùn tieáp qua van traøn Boä chuyeån ñoåi xung: Coù nhieäm vuï chuyeån ñoåi tín hieäu lieân tuïc (löu löôïng doøng khí neùn) thaønh nhöõng tín hieäu rôøi raïc – xung chuyeån maïch ngaén (löu löôïng doøng khí ñöôïc ñoùng môû theo xung taùc ñoäng). Doøng khí neùn ñi töø P qua A ñoàng thôøi doøng khí neùn cuõng qua loã nhoû cuûa piston (noøng van) ñaåy noøng van töø töø qua traùi cho ñeán khi cöûa P vaø cöûa A bò chaën. Thôøi gian bò chaën khoaûng 1 giaây, taïi vò trí naøy cöûa A thoâng vôùi cöûa xaû R. Khi doøng khí neùn ôû P khoâng coøn, doøng khí neùn phía sau noøng van seõ ñöôïc thoaùt ra vaø döôùi taùc ñoäng cuûa löïc loø xo ñaåy noøng van trôû veà vò trí ban ñaàu. Hình 1.53 – Boä chuyeån ñoåi xung Rôle aùp suaát: Coù nhieäm vuï ñoùng môû coâng taéc ñieän khi aùp suaát trong heä thoáng vöôït yeâu caàu. Coù theå coi rôle nhö phaàn töû chuyeån ñoåi tín hieäu khí neùn – ñieän, giaù trò aùp suaát ñeå kích hoaït rôle ñöôïc ñieàu chænh baèng vít ñieàu chænh. Thöïc Hieän: Klong & Namnet  33 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn Hình 1.54 – Rôle aùp suaát Van ñieàu chænh thôøi gian Rôle thôøi gian ñoùng chaäm: Laø cuïm caùc phaàn töû: van tieát löu moät chieàu ñieàu chænh baèng tay, bình trích chöùa, van ñaûo chieàu 3/2 ôû vò trí “khoâng” cöûa P bò chaën. Nguyeân lyù hoaït ñoäng vaø kyù hieäu: Khí neùn qua van tieát löu moät chieàu, caàn thôøi gian t1 ñeå laøm ñaày bình chöùa, sau ñoù taùc ñoäng leân noøng van ñaûo chieàu, van ñaûo chieàu chuyeån ñoåi vò trí cöûa P noái vôùi cöûa A. Hình 1.55 – Rôle thôøi gian ñoùng chaäm Thöïc Hieän: Klong & Namnet  34 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn a. Caáu taïo b. Kí hieäu c. Bieåu ñoà thôøi gian Rôle thôøi gian ngaét chaäm: Nguyeân taéc hoaït ñoäng töông töï nhö rôle thôøi gian ñoùng chaäm nhöng van tieát löu moät chieàu coù chieàu ngöôïc laïi. Kyù hieäu: Hình 1.56 – Rôle thôøi gian ngaét chaäm a. Kí hieäu b. Bieåu ñoà thôøi gian Van chaân khoâng Coù nhieäm vuï huùt vaø giöõ chi tieát (trong daây chuyeàn laép raùp) baèng löïc huùt chaân khoâng. Chaân khoâng ñöôïc taïo ra baèng bôm chaân khoâng hoaëc baèng nguyeân lyù oáng venturi. Sau ñaây laø nguyeân lyù taïo chaân khoâng baèng oáng venturi: Khí neùn vôùi aùp suaát p (1.5÷10 bar) qua oáng venturi vaø theo cöûa R thoaùt ra ngoaøi, taïi phaàn cuoái cöûa U cuûa oáng venturi chaân khoâng seõ taïo thaønh. Hình 1.57 – Van chaân khoâng a. Nguyeân lyù hoaït ñoäng b.Kí hieäu Vôùi nhöõng chi tieát meàm coù troïng löôïng nheï, khi aùp suaát p khoâng coøn chi tieát vaãn bò giöõ taïi ñóa huùt. Ñeå loaïi tröø khaû naêng naøy ngöôøi ta söû duïng theâm bình trích chöùa, trong quaù trình taïo chaân khoâng taïi cöûa U, moät phaàn khí neùn seõ ñöôïc vaøo gình trích chöùa, khi cöûa P khoâng coøn aùp suaát nöõa khí Thöïc Hieän: Klong & Namnet  35 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn neùn trong bình trích chöùa ñi ra ngoaøi theo oáng noái ñeán cöûaU ñaåy chi tieát khoûi ñóa huùt (nguyeân lyù van thoaùt nhanh). Hình 1.58 – Ñóa huùt chaân khoâng Hình 1.59 – Van chaân khoâng coù bình trích chöùa a. Nguyeân lí hoaït ñoäng b.Kí hieäu Caûm bieán baèng tia Thuoäc loaïi caûm bieán khoâng tieáp xuùc (khoâng coù söï tieáp xuùc cuûa boä phaän caûm bieán vaø chi tieát), thay theá caûm bieán ñieän trong nhöõng tröôøng hôïp ñaëc bieät: moâi tröôøng noùng, nhieãm tröôøng ñieän töø, nöôùc… Goàm 3 loaïi: caûm bieán baèng tia reõ nhaùnh, caûm bieán baèng tia phaûn hoài, caûm bieán baèng tia qua khe hôû. Caûm bieán baèng tia reõ nhaùnh: Nguyeân taéc hoaït ñoäng vaø kí hieäu: Doøng khí neùn phaùt ra ôû cöûa P (aùp suaát nguoàn) neáu khoâng coù vaät caûn seõ ñi thaúng, ngöôïc laïi reõ nhaùnh qua cöûa X (aùp suaát reõ nhaùnh). Thöïc Hieän: Klong & Namnet  36 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn Hình 1.60 – Caûm bieán baèng tia reõ nhaùnh ÖÙng duïng kieåm tra vò trí cuoái haønh trình cuûa cô caáu chaáp haønh: Hình 1.61 – ÖÙng duïng caûm bieán baèng tia reõ nhaùnh ñieàu khieån vò trí cuoái haønh trình Caûm bieán baèng tia phaûn hoài: Nguyeân taéc hoaït ñoäng vaø kí hieäu: Khi doøng khí neùn P ñi qua khoâng coù löïc caûn, tín hieäu phaûn hoài X=0, khi coù vaät caûn tín hieäu phaûn hoài X=1. Ñaëc ñieåm cuûa caûm bieán baèng tia phaûn hoài laø khi vaät caûn dòch chuyeån theo höôùng doïc truïc caûm bieán (khoaûng caùch a) hoaëc theo höôùng vuoâng goùc truc caûm bieán (khoaûng caùch s) thì tín hieäu nhaän ñöôïc laø X=1. Thöïc Hieän: Klong & Namnet  37 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn Hình 1.62 – Caûm bieán baèng tia reõ nhaùnh ÖÙng duïng kieåm tra kích thöôùc chi tieát, kieåm tra daây chuyeàn vaän haønh (baêng taûi). Ñeå caûm bieán laøm vieäc hieäu quaû chieàu daøy chi tieát kieåm tra >0.1mm. Hình 1.63 – ÖÙng duïng caûm bieán kieåm tra kích thöôùc chi tieát a. Sô ñoà maïch b. Sô ñoà vaän haønh Hình 1.64 – ÖÙng duïng caûm bieán theo doõi vò trí chính xaùc meùp baêng taûi daây chuyeàn Thöïc Hieän: Klong & Namnet  38 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn Caûm bieán baèng tia qua khe hôû: Nguyeân lyù hoaït ñoäng vaø kyù hieäu: Goàm 2 boä phaän phaùt vaø thu cuøng aùp hoaëc leäch aùp. Hình 1.65 – Caûm bieán baèng tia qua khe hôû a. Chöa coù vaät caûn, X=0 b. Coù vaät caûn, X=1 c. Keát caáu d. Kí hieäu Thöïc Hieän: Klong & Namnet  39 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn Hình 1.66 – ÖÙng duïng caûm bieán baèng tia qua khe hôû theo doõi ñoä leäch meùp 2 baêng chuyeàn ñöôïc eùp vaøo nhau Phaàn töû khueách ñaïi baèng maøng Phaàn töû khueách ñaïi maøng laø phaàn töû taùc ñoäng tín hieäu ñieàu khieån giaùn tieáp leân noøng van ñaûo chieàu. Khi coù tín hieäu aùp suaát ñieàu khieån thaáp coù giaù trò 0.1÷0.3 bar taùc ñoäng leân maøng, cöûa aùp suaát p=6 bar seõ noái vôùi cöûa A. Nhö vaäy coù theå coi phaàn töû khueách ñaïi töø 0.1÷0.3 bar leân 6 bar. Hình 1.67 – Phaàn töû khueách ñaïi baèng maøng Nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa khueách ñaïi hai caáp vaø caûm bieán baèng tia qua khe hôû. Hình 1.68 – Sô ñoà keát caáu phaàn töû khueách ñaïi tín hieäu baèng caûm bieán baèng tia qua khe hôû Sô ñoà keát caáu phaàn töû khueách ñaïi baèng maøng qua caûm bieán baèng tia reõ nhaùnh. Thöïc Hieän: Klong & Namnet  40 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn Hình 1.69 – Sô ñoà keát caáu phaàn töû khueách ñaïi baèng maøng cuûa caûm bieán baèng tia qua khe hôû Phaàn töû chuyeån ñoåi tín hieäu Phaàn töû chuyeån ñoåi tín hieäu khí neùn-ñieän: Nguyeân lyù hoaït ñoäng vaø kí hieäu: Aùp suaát ñeå ñoùng vaø môû coâng taéc ñieän ñöôïc tieâu chuaån hoùa, ví duï: nhöõng heä thoáng ñieàu khieån baèng khí neùn coù aùp suaát laøm vieäc 5÷8 bar, aùp suaát ñöôïc söû duïng ñeå ñoùng ñieän laø 1.5 bar vaø aùp suaát môû coâng taéc laø 1 bar. Vôùi nhöõng aùp nhoû hôn 0.1 bar thì caàn phaûi qua van phuï trôï hay phaàn töû khueách ñaïi. Hình 1.70 – Phaàn töû chuyeån ñoåi tín hieäu khí neùn – ñieän (rôle aùp suaát) Hình 1.71 – Phaàn töû chuyeån ñoái tín hieäu khí neùn – ñieän (tieáp ñieåm chuyeån maïch) Thöïc Hieän: Klong & Namnet  41 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn Hình 1.72 – Phaàn töû chuyeån ñoåi tín hieäu khí neùn – ñieän keát hôïp phaàn töû khueách ñaïi Phaàn töû chuyeån ñoåi tín hieäu ñieän-khí neùn: Nguyeân taéc chuyeån ñoåi tín hieäu ñieän – khí neùn laø nam chaâm ñieän. Doøng ñieän vaøo cuoän daây (1), loõi töø (2) seõ dòch chuyeån veà beân traùi laøm cöûa laøm vieäc A noái cöûa nguoàn P. Hình 1.73 – Nguyeân lyù taùc ñoäng cuûa nam chaâm ñieän Xilanh maøng: Nguyeân lyù hoaït ñoäng töông töï xilanh taùc duïng ñôn nhöng haønh trình daøi hôn Thöïc Hieän: Klong & Namnet  42 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn Hình 1.74 – Xilanh maøng a. Xilanh maøng kieåu cuoân b. Xilanh maøng kieåu hoäp Xilanh taùc ñoäng hai chieàu (xilanh taùc ñoäng keùp): Nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa xilanh taùc ñoäng 2 chieàu laø aùp suaát khí neùn ñöôïc daãn vaøo caû hai phía cuûa xilanh Hình 1.75 – Xilanh taùc ñoäng 2 chieàu khoâng coù giaûm chaán Hình 1.76 – Xilanh taùc ñoäng hai chieàu coù giaûm chaán cuoái haønh trình Thöïc Hieän: Klong & Namnet  43 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn Xilanh khoâng coù caàn Piston: Ñoäng cô baùnh raêng: Hình 1.77 – Ñoäng cô baùnh raêng Ñoäng cô truïc vít: Hình 1.78 – Ñoäng cô truïc vít Thöïc Hieän: Klong & Namnet  44 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn Ñoäng cô caùnh gaït: Hình 1.79 – Nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa ñoäng cô caùnh gaït 3. Caùc phöông phaùp thieát keá vaø veõ maïch ñieàu khieån cho cô caáu Trong kyõ thuaät ñieàu khieån, caùc hoaït ñoäng cuûa caùc cô caáu trong heä thoáng ñieàu khieån töï ñoäng ñeàu xuaát phaùt töø caùc phöông trình chuyeån ñoäng ñöôïc xaây döïng treân nguyeân lyù laøm vieäc cuûa heä thoáng. Caùc phöông trình naøy laø haøm tích hôïp nhöõng giaù trò cuûa tín hieäu vaøo vaø tín hieäu ra vaø ñöôïc vieát döôùi daïng caùc bieán soá cuûa ñaïi soá Bool. Quaù trình ñònh nghóa tín hieäu vaøo ra ñaày ñuû, tuaân thuû nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa heä thoáng ñeå xaây döïng ñöôïc caùc haøm toái öu, töùc giaûm thieåu ñöôïc toái ña caùc phaàn töû logic trong thieát keá laø moät nhieäm vuï quan troïng trong kyõ thuaät ñieàu khieån. Tuøy theo möùc ñoä ñôn giaûn hay phöùc taïp cuûa hoaït ñoäng heä thoáng ta coù theå coù ít hay nhieàu phöông trình ñieàu khieån. LYÙ THUYEÁT ÑAÏI SOÁ BOOLE Pheùp bieán ñoåi ñôn giaûn Thöïc Hieän: Klong & Namnet  45 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn Hoaùn vò: Keát hôïp: Thöïc Hieän: Klong & Namnet  46 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn Phaân phoái: Haáp thuï: Buø: Thöïc Hieän: Klong & Namnet  47 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn De Morgan Phaân loaïi vaø minh hoïa thieát keá: Ñieàu khieån tuøy choïn Ñieàu khieån tuøy thuoäc laø ñieàu khieån thöôøng caùc taùc ñoäng ñöôïc thöïc hieän baèng tay hay baèng chaân. Trong ñieàu khieån khí neùn – thuûy löïc tuøy thuoäc tín hieäu ñaàu vaøo laø caùc van taùc ñoäng baèng tay, chuùng kích hoaït caùc pít toâng dòch chuyeån veà phía tröôùc hoaëc trôû veà vò trí ban ñaàu theo mong muoán. Hình 1.80 moâ taû maïch daäp ñôn giaûn ñieàu khieån tuøy choïn. Goàm moät van 4/3 coù nhôù 2.6, moät phaàn töû OR vaø 3 van taùc ñoäng tín hieäu baèng tay. Taát caû nhöõng ñieàu khieån tuøy thuoäc ñoøi hoûi vaän haønh cuûa con ngöôøi môùi trôû neân hieäu löïc. Ñieàu khieån tuøy thuoäc thích hôïp ôû baát cöù nôi ñaâu maø ta khoâng quan taâm ñeán chu trình laøm vieäc töï ñoäng cuûa heä thoáng. Noùi moät caùch khaùc, ñaây laø moät loaïi ñieàu khieån phuø hôïp ñoái vôùi nhöõng heä thoáng hoaït ñoäng ñôn giaûn, thí duï nhö keïp chaët, naâng chuyeån, ñònh vò…ñoàng thôøi noù cuõng laø coäi nguoàn cuûa heä thoáng phöùc taïp nöõa ñoù laø chi tieát caàn thieát cho söï khôûi ñoäng hay ngöøng khaån caáp taùc ñoäng trong caùc maùy töï ñoäng. Thöïc Hieän: Klong & Namnet  48 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn HÌnh 1.80 – Ñieàu khieån tuøy choïn Ñieàu khieån theo haønh trình Trong moät heä thoáng ñieàu khieån theo haønh trình, hoaït ñoäng cuûa caùc phaàn töû ñöa tín hieäu khôûi ñoäng caùc cô caáu chuyeåu höôùng hay vaän haønh caùc voøng laëp ñieàu khieån khaùc ñöôïc thöïc hieän bôûi chính caùc phaàn töû chaáp haønh. Caùc tín hieäu haønh trình ñöôïc kích tröïc tieáp töø caàn pit toâng ôû cuoái cuûa moãi haønh trình. Tuy nhieân ñeå thöïc hieän nhöõng nhieäm vuï hoaëc nhöõng yeâu caàu naøo ñoù, ta coù boá trí caùc tín hieäu haønh trình ôû nhöõng vò trí baát kyø treân khoaûng chaïy cuûa pít toâng. Hình 1.81 moâ taû moät maïch laøm vieäc ñöôïc laëp ñi laëp laïi. Ngay khi nguoàn khí cung caáp ñöôïc môû bôûi van 0.1, pít toâng ñöôïc khôûi ñoäng qua laïi trong xy lanh cho tôùi khi nguoàn khí cung caáp ñöôïc ñoùng laïi. Van taùc ñoäng con laên 1.1 vaø 1.2 ñöôïc boá trí nhö caùc haønh trình ñeå ñöa tín hieäu tôùi van nhôù traïng thaùi 4/2 1.3 khi caàn pit toâng chaïm vaøo con laên. HÌnh 1.81 – Ñieàu khieån theo haønh trình Thöïc Hieän: Klong & Namnet  49 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn Hình 1.82 – Ñieàu khieån theo thôøi gian Hình 1.83-Ñieàu khieån phoái hôïp Hình 1.84-Ñieàu khieån theo chöông trình cöùng Thöïc Hieän: Klong & Namnet  50 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn Hình 1.85-Ñieàu khieån tuaàn töï PHÖÔNG PHAÙP THIEÁT KEÁ MAÏCH ÑIEÀU KHIEÅN Maïch ñieàu khieån ñöôïc xem nhö laø moät quaû tim cuûa cuûa moät heä thoáng laøm vieäc khí neùn vaø thuûy löïc. Do ñoù nhieäm vuï thieát keá hoaøn chænh moät maïch ñieàu khieån ñaûm baûo ñöôïc söï ñuùng ñaén veà nguyeân lyù hoaït ñoäng, ñôn giaûn, tin caäy, oån ñònh vaø linh hoaït laø heá söùc ñöôïc quan taâm. Muoán nhö vaäy, cô baûn ta phaûi thöïc hieän trình töï nhöõng böôùc sau: · Bieãu dieãn sô ñoà chöùc naêng cuûa quaù trính ñieàu khieån. · Vieát chöông trình ñieàu khieån cuûa caùc böôùc laøm vieäc trong quaù trình. ·· Xaây döïng maïch ñieàu khieån treân cô sôû cuûa phöông trình ñieàu khieån. Tuøy thuoäc vaøo tính naêng laøm vieäc cuûa heä thoáng maø trong moät heä thoáng ñieàu khieån coù theå coù moät hay nhieàu maïch ñieàu khieån thöïc hieän caùc nhieäm vuï rieâng bieät. Maët khaùc, haàu heát trong caùc heä thoáng, coâng ngheä töï ñoäng hieän ñaïi coù söï keát hôïp raát nhieàu caùc cô caáu chaáp haønh khaùc nhau raát ña daïng: Cô khí, khí neùn, thuûy löïc, Ñieän… do ñoù trong quaù trình ñieàu khieån, taát yeáu laø nhieàu heä thoáng ñieàu khieån ñöôïc keát hôïp vôùi nhau, ví duï: ñieàu khieån khí neùn keát hôïp vôùi ñieän, thuûy löïc, ñieàu khieån theo chöông trình PLC, maùy tính…Ñeå ñôn giaûn quaù trình ñieàu khieån cuõng nhö toái öu vaø ñôn giaõn thieát keá ta phaûi thöïc hieän nhieäm vuï bieåu dieãn chöùc naêng cuûa quaù trình ñieàu khieån ñaày ñuû vaø hoaøn chænh nhaát. Bieåu ñoà traïng thaùi Caùc kí hieäu bieåu dieãn bieåu ñoà traïng thaùi cuûa quaù trình ñieàu khieån ñöôïc moâ taû hình Thöïc Hieän: Klong & Namnet  51 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn Bieåu ñoà traïng thaùi bieåu dieãn caùc traïng thaùi hoaït ñoäng cuûa caùc phaàn töû trong heä thoáng, moái lieân heä giöõa caùc phaàn töû vaø trình töï chuyeån maïch cuûa caùc phaàn töû. Do ñoù noù ñöôïc xem nhö laø cô sôû theå hieän nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa moät heä thoáng. Truïc tung cuûa bieåu ñoà traïng thaùi laø bieåu dieãn traïng thaùi ( haønh trình chuyeån ñoäng, aùp suaát, goùc quay,…). Truïc hoaønh bieåu dieãn caùc böôùc thöïc hieän hoaëc laø thôøi gian haønh trình. Haønh trình laøm vieäc ñöôïc chia thaønh nhieàu böôùc. Söï thay ñoåi traïng thaùi caùc böôùc ñöôïc bieåu dieãn baèng caùc ñöôøng neùt ñaäm. Söï lieân keát caùc tín hieäu ñöôïc theå hieän baèng caùc neùt nhoû vaø chieàu taùc ñoäng ñöôïc bieåu dieãn baèng muõi teân. Ví duï maùy neùm boùng Thöïc Hieän: Klong & Namnet  52 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn Sô ñoà chöùc naêng Sô ñoà chöùc naêng bao goàm caùc leänh vaø caùc böôùc thöïc hieän. Caùc böôùc thöïc hieän ñöôïc kí hieäu theo soá thöù töï vaø caùc leänh goàm teân loaïi, loaïi leänh vaø vò trí ngaét cuûa leänh Thöïc Hieän: Klong & Namnet  53 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn Löu ñoà tieán trình Löu ñoà tieán trình laø giaûi thuaät (thuaät toaùn) cuûa moät quaù trình ñieàu khieån. Theå hieän caùc trình töï hoaït ñoäng, nhöõng tín hieäu taùc ñoäng aûnh höôûng ñeán heä thoáng ñieàu khieån. Caùc kí hieäu vaø thöù töï vi trí ñöôïc moâ taû Thöïc Hieän: Klong & Namnet  54 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn Löu ñoà ñieàu khieån Vieát phöông trình ñieàu khieån cuûa hoaït ñoäng heä thoáng - Döïa vaøo bieåu ñoà traïng thaùi hoaït ñoäng theo thôøi gian cuûa quaù trình laøm vieäc heä thoáng, döïa vaøo lyù thuyeát ñaïi soá Boole vaø caùc phaàn töû coù chöùc naêng nhôù traïng thaùi ta coù theå vieát ra ñöôïc caùc phöông trình caùc böôùc ñieàu khieån cuûa quaù trình. - Ta coù theå toái öu caùc phöông trình ñieàu khieån ñoù tôùi möùc chöùa ít tham soá bieán vaøo ra caøng ít ñeå ñôn giaûn maïch ñieàu ñieàu khieån vaø giaûm toán keùm veà söû duïng caùc phaàn töû khoâng caàn thieát. Ví duï: Quy trình ñieàu khieån piston ñeå neùn chaët caùc baõ ñaäu thaønh caùc khoái baùnh ñöôïc moâ taû ôû hình döôùi. Taïi caùc vò trí S0, S1 vaø S2 coù caùc coâng taéc haønh trình töông öùng x0, x1 vaø x2. Nuùt nhaán thöùc hieän haønh trình eùp laø Sp. Ñaàu tieân piston chaïy vôùi toác ñoä v1 trong ñoaïn haønh trình khoâng eùp S0S1, vaø seõ chaïy chaäm vôùi v2 trong haønh trình eùp S1S2. Gaëp S2 piston seõ giaät luøi veà vôùi vaän toác lôùn nhaát v3 vaø keát thuùc chu kyø eùp taïi S0. (chuù yù: v3> v1 > v2). Thöïc Hieän: Klong & Namnet  55 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn Vôùi nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa quy trình eùp ta xaây döïng ñöôïc sô ñoà maïch ñoäng löïc nhö sau: Böôùc 0-1 Taïi vò trí khôûi ñaàu cuûa böôùc 0 – 1, khi ñoàng thôøi S0 bò taùc ñoäng vaø nuùt Sp ñöôïc nhaán thì thöïc hieän böôùc 0 –1, töùc laø A+ thöïc hieän. Vaø noù vaãn thöïc hieän sau khi ta thaû nuùt nhaán ñieàu naøy phaûi nhôù traïng thaùi cuûa A+. Phöông trình vieát nhö sau: Böôùc 1-2 - - Taïi vò trí 1, tín hieäu S1 taùc ñoäng keát thuùc böôùc 0-1 vaø thöïc hieän böôùc 1-2, cuõng laø A+ nhöng vaän toác v1. Khi thöïc hieän 1-2 thì S1 seõ thoâi taùc ñoäng, vaãn thöïc hieän A+ töùc laø phaûi nhôù traïng thaùi naøy. Phöông trình vieát nhö sau: Böôùc 2-3 - Khi piston gaëp S2 thì keát thuùc böôùc 1-2 vaø thöïc hieän böôùc giaät luøi 2-3 (A- ) vaø keát thuùc taïi S0. Khi thöïc hieän böôùc 2-3 thì S2 thoâi taùc ñoäng nhöng A- vaãn hoaït ñoäng, töùc phaûi coù nhôù traïng thaùi cuûa noù. - Phöông trình ñöôïc vieát nhö sau: Thöïc Hieän: Klong & Namnet  56 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn Veõ sô ñoà maïch ñieàu khieån - Maïch ñieàu khieån laø toå hôïp caùc taàng. Taàng laø toå hôïp cuûa caùc phaàn töû logic ñieän theo caùc phöông trình ñieàu khieån ñaõ vieát ñöôïc ôû treân. - Moãi phöông trình ñieàu khieån coù theå xem nhö laø moät taàng. Trong ñoù Kn laø haøm cuûa caùc taàng vaø ñöôïc gaùn cho caùc ñaàu ra coâng suaát cuûa caùc van ñieàu khieån. Ví duï Moät thanh haøn nhieät ñieän ñöôïc eùp vaøo moät troáng troøn xoay ñöôïc laøm maùt baèng xy lanh khí neùn taùc ñoäng keùp (1A) vaø haøn taám plastic thaønh caùc oáng, hình 7.21. Haønh trình duoãi ra ñöôïc kích baèng moät nuùt nhaán 1S1. Haønh trình duoãi vôùi aùp suaát laø 4 bar vaø khi 1S4 ñöôïc taùc ñoäng thì baét ñaàu eùp cho tôùi aùp suaát eùp taêng ñeán 8 bar thì piston giaät veà. Gaëp 1S3 thì piston döøng laïi, sau 2 giaây thì chu kyø eùp môùi laïi baét ñeàu. Trong maïch söû duïng van 5/2/2 coil. Xaây döïng maïch ñieàu khieån cuûa cô caáu haøn nhieät ñieän. Giaûi: · Bieåu ñoà traïng thaùi ñöôïc moâ taû hình sau: Thöïc Hieän: Klong & Namnet  57 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn Vieát phöông trình ñieàu khieån Vì hoaït ñoäng cuûa heä thoáng ñöôïc thöïc hieän lieân tuïc, do vaäy traïng thaùi nhaán cuûa 1S1 taïi (1) ñöôïc duy trì trong suoát quaù trình. Thöïc Hieän: Klong & Namnet  58 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn Xaây döïng maïch ñieän ñieàu khieån Caên cöù vaøo soá phöông trình ôû treân ta coù soá taàng töông öùng. Maïch ñöôïc theå hieän döôùi ñaây: ÑIEÀU KHIEÅN BAÈNG LAÄP TRÌNH - Treân ñaây, chuùng ta ñaõ söû duïng lyù thuyeát ñaïi soá Boole, caùc phaàn töû nhôù ñeå toå hôïp thaønh caùc phöông trình ñieàu khieån vaø söû duïng caùc luaät logic ñeå toái öu chuùng. Böôùc keá tieáp môùi tieán haønh xaây döïng maïch ñieàu khieån treân toå hôïp ñaõ toái öu ñöôïc. - Vôùi phöông thöùc naøy seõ gaëp nhieàu khoù khaên ñoái vôùi nhöõng heä thoáng coù quaù trình hoaït ñoäng phöùc taïp, heä thoáng ñoøi hoûi phaûi thay ñoåi caùc thoâng soá laøm vieäc thöôøng xuyeân, khoù khaên khi baûo trì, söûa chöõa hoaëc caûi tieán, naâng caáp ñeå phuø hôïp vôùi nhu caàu. Maëc khaùc phöông thöùc naøy toán keùm chi phí, khoâng gian vaø tính an toaøn, oån ñònh laøm vieäc raát thaáp aûnh höôûng raát lôùn ñeán hieäu quaû saûn xuaát. Thöïc Hieän: Klong & Namnet  59 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn - Ñeå giaûi quyeát nhöõng haïn cheá cuûa phöông thöùc naøy ngöôøi ta ñaõ söû duïng caùc boä ñieàu khieån coù khaû naêng laäp trình thay theá hoaøn toaøn cho caùc maïch ñieàu khieån treân taïo ra moät söï linh hoaït meàm deûo töø yù töôûng ñeán hoaøn thieän maïch. - Söû duïng boä ñieàu khieån laäp trình, chuùng ta khoâng caàn quan taâm ñeán baûn chaát cuûa söï noái maïch do ñieàu naøy ñöôïc giaûi quyeát baèng chöông trình. - Chöông trình coù theå vieát döôùi daïng ngoân ngöõ STL, LADDER, FBD. Trong phaàn naøy taùc giaû söû duïng ngoân ngöõ ñôn giaûn LADDER ñeå moâ taû vaø laäp trình caùc hoaït ñoäng cuûa heä thoáng. Moät soá leänh cô baûn vieát chöông trình Thöïc Hieän: Klong & Namnet  60 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn Thöïc Hieän: Klong & Namnet  61 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn Vieát chöông trình cho maïch ñieàu khieån Ví duï: Maùy daäp ñaàu phoâi theùp töï ñoäng trong daây chuyeàn saûn xuaát truï ñieän beâ toâng tieàn aùp. · Taùc ñoäng tín hieäu khôûi ñoäng ( nuùt nhaán PB start) pít toâng keïp chaët dòch chuyeån töø vò trí A ñeán B thöïc hieän keïp chaët phoâi, luùc naøy LS2 ñöôïc taùc ñoäng vaø pít toâng daäp dòch chuyeån töø vò trí C ñeán D ñeå daäp ñònh hình phoâi ( theo hình daïng khuoân) luùc naøy LS4 taùc ñoäng laøm cho pít toâng daäp luøi veà C vaø LS3 taùc ñoäng. LS3 taùc ñoäng laøm cho pít toâng keïp dòch chuyeån töø B veà A vaø LS1 taùc ñoäng döøng quaù trình daäp (Hình 5). · Chuù yù: PLC chæ nhaän tín hieäu töø PB Start khi ñoàng thôøi LS1 vaø LS3 bò taùc ñoäng. Thöïc Hieän: Klong & Namnet  62 Ñieàu Khieån Ñieän - Khí Neùn Chöông trình ñieàu khieån Thöïc Hieän: Klong & Namnet  63