Giáo trình Điều khiển khí nén 1 cung cấp cho người học những kiến thức như: Khái niệm về khí nén và ứng dụng của khí nén; thiết kế, lắp đặt và vận hành hệ thống khí nén; thiết kế và điều khiển khí nén ứng dụng; lắp đặt, vận hành và kiểm tra hệ thống điện – khí nén.
1 LỜI MỞ ĐẦU Với phát triển công nghệ nay, đặc biệt lĩnh vực tự động hóa điện khí nén, khí nén, thủy lực ứng dụng đóng vai trị quan trọng chủ chốt hệ thống tự động hóa Với mục đích đào tạo đội ngũ thuật viên chất lượng cao chuẩn hóa tài liệu cho người muốn tìm hiểu, nghiên cứu PLC Những mong muốn làm để người nghiên cứu đưa ứng dụng khí nén vào sản xuất Với kiến thức hiểu biết lĩnh vực khí nén, tài liệu tham khảo từ nhiều hãng, tài liệu hệ thống MPS hãng Festo giúp tơi hồn thiện tài liệu điều khiển khí nén I Trong trình làm việc nghiên cứu Trường TCN – KTCN Hùng Vương giúp đỡ tận tình từ nhà trường, đặc biệt Thầy Phạm Phú Thọ để tơi hồn thành tài liệu Xin chân thành cám ơn Thầy động viên giúp đỡ tinh thần lẫn kiến thức chuyên môn để em hoàn thành tốt sách Những kiến thức nhỏ bé mong trao đổi, học hỏi chia sẻ với người lĩnh vực Nếu có sai sót bổ sung mong giúp đỡ tất bạn bè lĩnh vực giúp Quận 5, ngày tháng Tham gia biên soạn 1.Trần Văn Hiếu 2.…………… năm 20… MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: KHÁI NIỆM VỀ KHÍ NÉN VÀ ỨNG DỤNG CỦA KHÍ NÉN I SỰ PHÁT TRIỂN CỦA KỸ THUẬT KHÍ NÉN II NHỮNG ĐẶC TRƯNG CỦA KHƠNG KHÍ NÉN III ĐẶC TÍNH CỦA KHÍ NÉN IV CÁC ĐẠI LƯỢNG VẬT LÝ V KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA KHÍ NÉN 10 Trong lĩnh vực điều khiển 10 Hệ thống truyền động 10 VI ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG BẰNG KHÍ NÉN 10 Ưu điểm 10 Nhược điểm 11 VII CÁC LOẠI MÁY KHÍ NÉN VÀ THIẾT BỊ XỬ LÝ KHÍ NÉN 11 Máy nén khí: 11 Thiết bị xử lý khí nén 12 Các phần tử chấp hành (working elements) 14 CHƯƠNG II: THIẾT KẾ, LẮP ĐẶT VÀ VẬN HÀNH HỆ THỐNG KHÍ NÉN 17 I CÁC LOẠI VAN KHÍ NÉN 17 Ký hiệu chung van điều khiển đảo chiều (Directional control valve) 17 Các van đảo chiều điều khiển khí nén 19 II CÁC LOẠI VAN LOGIC 23 Van logic AND ( Dual Pressure Valve – AND Function) ( Hình 2.29) 23 Van logic OR (Shuttle Valve – OR function ) (Hình 2.30) 24 Van chiều ( Non- Return Valve) 24 Van xả nhanh 24 III VAN ĐIỀU CHỈNH LƯU LƯỢNG 25 IV VALVE ĐIỀU CHỈNH THỜI GIAN 26 V VAN TUẦN TỰ ÁP SUẤT (Pressure sequence valve) 28 VI CƠ CẤU CHẤP HÀNH 28 CHƯƠNG III: THIẾT KẾ VÀ ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN ỨNG DỤNG 32 I PHƯƠNG PHÁP MƠ TẢ BÀI TỐN ĐIỀU KHIỂN 32 Biểu đồ hành trình bước ( Displacement - Step Diagram) 32 Phương pháp dùng sơ đồ chức 36 II CÁC CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG KHÍ NÉN 36 Điều khiển trực tiếp: 36 Điều khiển gián tiếp: 37 Điều khiển tự động theo hành trình 37 Điều khiển tự động theo thời gian 39 III BIỂU ĐỒ TRẠNG THÁI 41 Điều khiển tự động theo áp suất 41 Điều khiển theo tầng 41 CHƯƠNG IV: LẮP ĐẶT, VẬN HÀNH VÀ KIỂM TRA HỆ THỐNG ĐIỆN –KHÍ NÉN 55 I KHÁI NIỆM 55 II ĐỊNH LUẬT OHM 55 III NÚT NHẤN 57 IV VALVE ĐIỆN TỪ 57 V RELAY 62 VI CƠNG TẮC HÀNH TRÌNH 65 VII RELAY THỜI GIAN 69 VIII CÔNG TẮC ÁP SUẤT 72 CHƯƠNG I: KHÁI NIỆM VỀ KHÍ NÉN VÀ ỨNG DỤNG CỦA KHÍ NÉN Giới thiệu: Trong chương cho người học có kiến thức, khái niệm khí nén ứng dụng hệ thống tự động hóa, điện tử Mục tiêu: - Nắm rõ quy định lúc thực hành nội quy an toàn lao động - Biết số đặc điểm hệ thống truyền động khí nén - Cơng thức tính tốn sở hệ thống kín nén - Nhận dạng thiết bị công nghiệp I SỰ PHÁT TRIỂN CỦA KỸ THUẬT KHÍ NÉN Như biết, khơng khí nén dạng lượng cũ mà người sử dụng thay cho lực học Từ hàng ngàn năm trước, khơng khí nén đến mức chảy Nó cịn bốn phần tử thừa nhận người xưa Người ta sử dụng chúng cách có ý thức vơ thức Một bước hiểu biết việc ứng dụng kỹ thuật khí nén, có nghĩa dùng khơng khí nén đến mức chảy để cơng tác Một người Hy lạp tên KTESIBIOS, cách 2000 năm, chế tạo máy bắn đá khí nén Một sách ghi lại việc sử dụng khơng khí nén nguồn lượng vào ngày cơng ngun Nó mô tả lại phận điều khiển không khí nóng Từ "Pneuma" từ cổ Hy lạp có nghĩa gió, thở Triết học có nghĩa linh hồn "Pneumatic" cách miêu tả từ "Pneuma" Đó ngành khoa học khí động lực học tượng liên quan đúc kết Sự hiểu biết nhân loại khoa học khí nén từ kỷ đầu, song phải chờ đến kỷ nghiên cứu có hệ thống Từ kỹ thuật khí nén thực vào ngành công nghiệp Điều đáng quan tâm không khí nén áp dụng rộng rãi lĩnh vực quan trọng, ví dụ cơng nghiệp khai thác quặng mỏ, đường sắt, dệt, công nghiệp thực phẩm,… Mặc dù ban đầu có nhiều thiếu sót bổ sung thường xuyên tri thức, kinh nghiệm thực tế nên áp dụng kỹ thuật khí nén phát triển ngày mạnh Ngày khơng khí nén dùng rộng rải nhà máy đại, bố trí thành hệ thống nguồn cung cấp hệ thống điện II NHỮNG ĐẶC TRƯNG CỦA KHÔNG KHÍ NÉN Có thể người ta ngạc nhiên tiến vượt bậc lĩnh vực khí nén với thời gian ngắn Điều tự hiểu kiện mà ta không nhận biết không cách đơn giản hợp lý để giải vấn đề khí hóa tự động hóa Các đặc trung khơng khí nén là: Về số lượng: khơng khí có sẵn khắp nơi nên nén với số lượng vơ hạn Về vận chuyển: khơng khí nén vận chuyển đường ống, với khoảng cách định Các đường ống dẫn khơng cần thiết khí cho ngồi mơi trường sau công tác Về lưu trữ: máy nén khí khơng thiết phải hoạt động liên tục Khí nén đuợc lưu trữ bình chứa, lắp nối hệ thống ống dẫn để cung cấp cho sử dụng cần thiết Về nhiệt độ: khơng khí nén thay đổi theo nhiệt độ Về chống cháy nổ: không nguy gây cháy khí nén, nên khơng tốn chi phí phịng cháy Hoạt động với áp suất khoảng bar nên phịng nổ khơng q phức tạp Về tính sẽ: khí nén sạch, trường hợp dòng chảy đường ống thiết bị, không nguy gây bẩn quan tâm đến Tính chất cần thiết ngành công nghiệp chuyên biệt công nghiệp thực phẩm, vải sợi, lâm sản thuộc da Về cấu tạo trang thiết bị: đơn giản nên rẻ tiền Về vận tốc: khơng khí nén dịng chảy có lưu tốc lớn, cho phép đạt tốc độ cao (vận tốc làm việc xy lanh thường từ 1-2m/s, cá biệt đạt đến m/s) Về tính điều chỉnh: vận tốc lực thiết bị công tác khí nén điều chỉnh cách vơ cấp Về tải: công cụ thiết bị khí nén đảm nhận tải trọng chúng dừng hồn tồn, khơng xảy tải Để phân định cách cặn kẽ lĩnh vực áp dụng kỹ thuật khí nén, cần phải biết đến tính chất khơng thể khơng trọng đến như: Cách xử lý: khơng khí nén phải chuẩn bị cho không chứa bụi bẩn, tạp chất hay nước, chúng gây mịn cho phần tử khí nén Tính chịu nén: khơng khí nén cho phép thay đổi điều chỉnh vận tốc piston Độ lớn lực tác dụng: khơng khí nén khơng kinh tế chưa đạt công suất định Ap suất làm việc thường chấp nhận bars Độ lớn lực giới hạn từ 20.000 - 30.000 N (2.000 - 3.000 kp), phụ thuộc vào vận tốc hành trình Sự : khí nén xả tạo âm ồn, nhờ có phận giảm gắn đường thoát vấn đề giải Gía thành: khơng khí nén nguồn lượng dồi dào, đơn giản sẳn có nên gía thành hệ thống sử dụng rẻ III ĐẶC TÍNH CỦA KHÍ NÉN Khơng khí chung quanh ta có áp suất thay đổi, phụ thuộc vào: Độ cao so với mực nước biển Vị trí địa lý Khí tượng Chúng ta phân loại loại áp suất sau: Áp suất khí trời: áp suất khơng khí chung quanh ta Ap suất 1013mbar mực nước biển, 00 vĩ tuyến 450 Áp suất chân khơng: Nếu khí biến chung quanh đất, áp suất khơng cịn nữa, ta có chân khơng tuyệt đối Áp suất biểu diễn so với chân không tuyệt đối gọi Áp suất tuyệt đối Áp suất dư: áp suất đọc so với áp suất khí Khơng khí dùng cơng nghiệp lúc đầu khơng khí áp suất khí trời, tăng lên áp suất cao gọi Ap suất tương đối hay gọi Ap suất dư (áp suất đo) Áp suất dư Áp suất khí Áp suất chân khơng Áp suất chân không tuyết đối IV CÁC ĐẠI LƯỢNG VẬT LÝ Bề mặt địa cầu bao quanh lớp không khí Đây hỗn hợp khí cần thiết cho sống, có tỷ lệ tương ứng sau: Nitơ chiếm 78% thể tích Oxy chếm 21% thể tích Cịn lại số khí khác như: carbonic, argon, hydro, neon, heli, cryton, xenon Để hiểu rõ thêm định luật động lực học trạng thái khơng khí, người ta liệt kê sau thông số vật lý với hệ thống đo lường Để thuận lợi việc nghiên cứu ứng dụng, người ta thường dùng hai hệ thống đo: hệ thống đo "Kỹ thuật" hệ thống đo "SI" Các thông số Thông số Chiều dài Khối lượng Thời gian Nhiệt độ Cường độ dòng điện Cường độ ánh sáng Các thông số dẫn xuất Ký hiệu l m t T I Hệ kỹ thuật Mét (m) Kp.s2/m Giây (s) C Ampere (A) Cd Thông số Cadela Ký hiệu Lực F Diện tích Thể tích Lưu lượng Ap suất A V Q P Hệ SI Mét (m) Kg Giây (s) K A Hệ kỹ thuật Kp = kg.f = 9,8N m2 m3 m3/s at ( kỹ thuật ) kp/cm2 Hệ SI 1N = kg.m/s2 m2 m3 m3/s Pa Pa = N/m2 Bar Bar = 105 Pa lường kỹ thuật quốc tế ta có công thức Kết hợp hệ thống đo Newton F=m.a : m - khối lượng a - gia tốc g - gia tốc trọng trường ( g = 9,81 m/s2 ) Giữa công thức tồn mối quan hệ sau: Khối lượng (kg) = kp.s2/ 9,81.m Lực (kp) = 9,81 (N) Để đơn giản cho tính tốn ta lấy (kp) = 10 (N) Nhiệt độ Ở điểm 0: 00C = 273 K (Kelvin) Ở nhiệt độ khác: 10C = K (Kelvin) Ap suất * Atmosphere, [at]: at = kp/cm2 = 0,981 bar * Pascal, Pa ; bar: Pa = 1N/m2 = 10-5 bar bar = 10-5 N/m2 = 105 Pa = 1,02 at * Atmosphere vật lý, atm: atm = 1,033 at = 1,013 bar * Milimét cột nước, mm cột nước: 1000 mm cột nước = 1at = 0,981 bar *Milimet thủy ngân, mmHg: mmHg = Torr, 1at = 736 Torr, bar = 750 Torr Định luật Boyle – Mariotte Ở nhiệt độ cố định, tích số thể tích áp suất tuyệt đối khí lý tưởng số Ptuyệt đối x V = constant 8bar 4bar 2bar 1bar Định luật Gay-Lussac Ở áp suất cố định, tỷ số thể tích nhiệt độ tuyệt đối khí lý tưởng số V Ttuyệt đối cons tan t Ghi chú: Nhiệt độ tuyệt đối ln ln tính độ Kelvin 00 K (Kelvin) = -2370C (Celcius) T0 P1 P0 V0 T1 V1 Bếp điện Định luật Charles Ở thể tích cố định, tỷ số áp suất tuyệt đối nhiệt độ tuyệt đối mộtP khí lý tưởng số tưyệt đối Ttuyệt đối cons tan t Định luật tổng hợp biến (áp suất, thể tích, nhiệt độ cho Phương trình trạng thái nhiệt tổng quát khí nén: Pabs V = m R T Trong : Pabs [bar] : áp suất tuyệt đối V [cm3] m [kg] khí tính kg/m3 R [J/kg.K] T [K] Ap suất Pa bar Pa N/m2 bar : thể tích khí nén = V r : khối lượng, r khối lượng riêng không : số khí : nhiệt độ tính Kelvin mbar at mmWs Kp/cm Kp/cm2 1,000.1 1,000.10 1,02.10- 0,102 0-5 1,000.10 1,000.10 1,02 1,02.104 Torr psi atm Mm Hg 7,50.10- 1,45.10- 0,987.1 0-5 0,75.10 1,45.10 0,987 3 mbar 1,000.10 1,000.1 1,02.102 0-3 at 0,981.10 0,981 9,81.102 kp/cm2 1mmW 9,81 0,981.1 9,81.10- 1,000.1 S 0-4 0-4 kp/m2 1mmH 1,33.102 1,33.10- 1,33 1,36.103 g Torr psi 6,895.10 6,895.1 6,895.1 7,033.1 0-2 0-2 atm 1,013.10 1,013 1,013.10 1,033 1,45.10- 0,987.1 0-3 1,000.10 7,36.10 1,42.10- 0,987 1,02.10 0,75 7,36.10- 1,42.10- 9,68.102 1,36.10 1,934.1 1,32.103 0-2 7,033.10 5,171.1 6,805.1 0-2 1,033.10 7,6.102 1,469.1 0-2 N dyn kp Mp P -4 10 0,102 1,02.10 102 -6 -9 10-5 1,02.10 1,02.10 1,02.10-3 9,81 9,81.105 10-3 103 9,81.103 9,81.108 103 106 9,81.10-3 981 10-3 10-6 Đơn vị công Joule (J) Joule (J) công sinh tác động lực N để vật dịch chuyển quảng 1J đường 1Nm 1m j 10-7 9,81 3,60.106 4187 erg 107 9,81.107 3,60.1013 4,19.1010 1J kpm 0,102 1,02.10-8 3,67.105 427 m kg s2 Kwh 2,78.10-7 2,78.10-4 2,72.10-6 1,16.10-3 Kcal 2,39.10-4 2,39.10-11 2,34.10-3 8,60 eV 6,24.1018 6,24.1011 6,12.1019 2,25.1025 2,61.1022 10 1,6.10-19 1,6.10-12 1,63.10-20 4,45.10-26 3,83.10-23 Đơn vị công suất Watt (W) Watt (W) công suất thời gian s, sinh lượng J W = Nm/s W kw Kpm/s PS Kcal/s Kcal/h -3 -3 -4 10 0,102 1,36.10 2,39.10 0,86 10 102 1,36 0,239 860 -3 -2 -4 9,81 9,81.10 1,33.10 23,45.10 8,43 735,5 0,7355 75 0,1757 622 4187 4,19 427 5,69 3600 -3 -3 -4 1,16 1,16.10 0,119 1,58.10 2,78.10 V KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA KHÍ NÉN Trong lĩnh vực điều khiển Hệ thống điều khiển khí nén sử dụng lĩnh vực có khả nguy hiểm nhiều như: cháy, nổ…, ví dụ thiết bị phun sơn, loại đồ gá, kẹp chi tiết, plastic, sử dụng lĩnh vực sản xuất thiết bị điện tử Ngồi hệ thống điều khiển khí nén sử dụng dây chuyền rửa tự động, thiết bị vận chuyển kiểm tra lò hơi, thiết bị mạ điện, đóng gói, bao bì cơng nghiệp hóa chất Hệ thống truyền động Các dụng cụ, thiết bị máy va đập: máy khai thác đá, khai thác than, xây dựng hầm mỏ, đường hầm … Truyền động quay: động quay với công suất lớn, giá thành đắt gấp 10 đến 15 lần so với động điện có cơng suất, thể tích trọng lượng nhỏ 30% Những dụng cụ vặn vít từ M4 đến M30, máy khoan có cơng suất khoảng 3,5kW, máy mài có cơng suất khoảng 2,5kW Truyền động thẳng: sử dụng đồ gá kẹp chặt, thiết bị đóng gói, máy gia cơng gỗ, thiết bị làm lạnh, hệ thống phanh hãm ô tô Trong hệ thống đo kiểm tra, hệ thống vận chuyển xi măng VI ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG BẰNG KHÍ NÉN Ưu điểm Do khả chịu nén (đàn hồi) lớn khơng khí, khả tích chứa áp suất nén cách thuận lợi Như có khả ứng dụng để thành lập trạm tích chứa khí nén Có khả truyền tải lượng xa, độ nhớt động học khí nén nhỏ tổn thất áp suất đường dẫn Đường dẫn khí (khí thải) khơng cần thiết Chi phí thấp để thiết lập hệ thống truyền động khí nén Hệ thống phòng ngừa tải áp suất giới hạn bảo đảm 62 Nhấn nút S1, xy lanh tác động hai phía Muốn xy lanh vào nhấn nút S2 Hãy vẽ mạch điều khiển Điện – Khí nén +24V S1 Y1 Y1 S2 Y2 Y2 Giải thích mạch : Khi nhấn nút S1, cuộn dây điện từ Y1 có điện làm cho nòng van di chuyển sang phải, cửa (P) nối với cửa (4), làm cho xy lanh Khi thả nút nhấn, van điện từ van trì, nên cuộn dây Y1 khơng cịn tác động, nịng van bên khơng thay đổi vị trí Khi ta nhấn nút S2, cuộn dây Y2 có điện nịng van di chuyển sang trái, cửa (P) nối với cửa (2), làm cho xy lanh vào (lưu ý, nòng van bên van điện từ di chuyển cuộn dây Y1 khơng cịn tác động) V RELAY Ngun lý Ở trạng thái đóng điện, cuộn dây (1) đẩy lị xo (6) lỏi sắt (4) lên phía Khi cuộn dây (1) có điện, lỏi sắt (4) hút xuống phía dưới, lị xo (6) bị nén theo; đồng thời tiếp điểm tương ứng thay đổi trạng thái, nghĩa đóng lại mở Tiếp điểm chuyển động (4) đóng lại với tiếp điểm (5) lị xo (7) A1, A2, 13, 14 ký hiệu cuộn dây tiếp điểm 63 Tiếp điểm Thay đổi Điểm quay Chạc nối dây Cuộn dây Cuộn dây Ứng dụng Cuộn dây (Relais) loại tác động từ xa lực điện từ có nhiều tiếp điểm, thường sử dụng để đóng mở mạch thiết bị nhiệt, cuộn dây điện từ, động cơ,v.v… Thông thường cuộn dây kèm với tiếp điểm thường mở thường đóng tương ứng Các cuộn dây thông thường ký hiệu K1, K2, K3, … đầu cuộn dây ký hiệu A1, A2 Số phía trước số thứ tự cuộn dây Số phía sau tiếp điểm thường đóng thường mở Các tiếp điểm tương ứng ký hiệu 13 23 33 43 14 24 34 44 Cuộn dây có tiếp điểm thường đóng tiếp điểm thường mở Cuộn dây có tiếp điểm thay đổi Bài tập Một xy lanh tác động hai phía điều khiển phía trước cách tác dụng nút nhấn S1 Cuối hành trình, muốn xy lanh quay tác động nút 64 nhấn S2 Yêu cầu sử dụng van điện từ 5/2 khơng trì Vẽ mạch điều khiển Điện – Khí nén +24V S1 K1 K1 S2 Y1 K1 Y1 Nhấn nút nhấn S1, dòng điện qua cuộn dây K1 (do cơng tắc thường đóng S2 đóng) Cuộn dây K1 có điện Tiếp điểm K1 thường mở nhánh đóng lại Đồng thời tiếp điểm K1 nhánh đóng lại, dịng điện qua cuộn dây Y1 van điện từ 5/2 Van điện từ 5/2đổi vị trí, l;àm cho xy lanh Sau thả nút nhấn S1, cuộn dạy K1 có điện tiếp điểm K1 nhánh đóng lại Ta gọi mạch tự trì Muốn xy lanh quay về, ta nhấn nút S2, K1 điện, tiếp điểm nhánh mở cuộn dây điện từ Y1 điện đàn hồi lò xo, nên nòng van đẩy sang trái van đảo chiều, xy lanh quay Trong thực tế người ta lắp sau: 65 VI CƠNG TẮC HÀNH TRÌNH Cơng tắc hành trình thường mở Ngun lý hoạt động cơng tắc hành trình thường mở sau : Khi lăn bị tác động, ép lò xo (1) làm lị xo (6) di chuyển xuống phía đến tác động lên cần đẩy (3) nâng trục dẫn hướng (9) lên phía Trên thân (2) có gắn tiếp điểm (4) (5), trục dẫn hướng (9) gắn tiếp điểm (8) Khi trục dẫn hướng bị di chuyển lên phía tiếp điểm (4) mở thành tiếp điểm đóng tiếp điểm đóng (5) thành tiếp điểm mở Cơng tắc hành trình nam châm Cấu tạo cơng tắc hành trình nam châm gồm vỏ thủy tinh bên có hai cực làm Rhodium, Volfram, bạc, v.v…toàn chứa mơi trường khí nitơ, khí hydro chân khơng Đây loại cơng tắc hành trình khơng tiếp xúc, cần đẩy xy lanh có gắn nam chân vĩnh cửu Khi cần piston di chuyển – nghĩa nam chân di chuyển đến công tắc, làm cho đóng mạch cơng tắc 66 Tiếp điểm Xy lanh Khí nitơ, khí hydro chân khơng Lớp vỏ (thủy tinh) Tiếp điểm làm Rhodium, Volfram, bạc, v.v Nam châm Pít tơng Khi vị trí nam châm gắn píttơng trùng với vị trí đặt thành xy lanh, tiếp điểm đóng lại Cảm biến cảm ứng từ Bộ tạo dao động phát tần số cao Khi có vật cản kim loại nằm vùng đường sức từ trường, kim loại hình thành dịng điện xốy Như lượng dao động giảm, dòng điện xoáy tăng vật cản gần cuộn cảm ứng 1 4 Bộ động Bộtạo tạodao dao Bộ so động Bộ đại Bộ khuếch so Tín hiệu Bộ khuếch đại Tín hiệu 11 22 33 44 Khoảng cách tác dụng Đồng, nhôm thau gần so với sắt Khoảng cách đối Khoảng cách Đồng, Nhôm Cảm biến điện dung với thép 67 Bộ tạo dao động phát tần số cao Khi vật cản kim loại phi kim loại nằm vùng đường sức điện trường, điện dung tụ điện thay đổi Qua so sánh nắn dịng tín hiệu khuếch đại Bộ tạo dao động Bộ so sánh Bộ khuếch đại Tín hiệu Cảm biến quang Bộ phận phát phát tia hồng ngoại diốt phát quang, vật vật chắn tia hồng ngoại phản hồi lại vào phận nhận, phận nhận tia hồng ngoại xử lý mạch cho tín hiệu sau khuếch đại Tế bào quang điện Tạo đồng Bộ khuếch đại Tín hiệu 68 Bài tập 5: Các chi tiết từ giá đựng di chuyển đến dây chuyền khác xy lanh tác động hai phía, cách : Nhấn nút Start, xy lanh tác động hai phía Cuối hành trình xy lanh tự quay về.Hãy vẽ mạch điều khiển Điện – Khí nén S1 Y1 P +24V Start K1 S1 K1 K2 K1 +24V Start K1 K1 S1 K2 Y1 K1 Y1 Bài tập 6: Một chi tiết nhơm cần đóng nhãn hiệu, điều khiển hệ thống điện khí nén sau : Nhấn nút nhấn Start xy lanh tác động hai phía A chậm để đẩy chi tiết vào vị trí dập, sau xy lanh tác động hai phía B để đóng nhãn hiệu chi tiết, cuối hai xy lanh A B trỡ lúc 69 S2 S4 +24 Bài tập Start 4: K3 Y1 K1 S2 S4 K1 K2 K1 Y2 K2 K3 Y2 Y1 VII RELAY THỜI GIAN Relay thời gian tác động muộn Nguyên lý : Relais thời gian tác động muộn bao gồm phần tử : - Biến trở R1 - Cuộn dây K1 - Diot D1 - Tụ điện C1 - Điện trở phóng điện R2 Khi tác động S1, dòng điện qua điện trở R1 Diot D1 nối song song với biến trở R1 dịng điện qua Khi việc nạp điện tụ điện tăng lên đến lúc tụ điện C1 phóng điện cuộn dây K1 có điện Dịng điện nạp cuộn dây K1 có điện tùy thuộc vào việc điều chỉnh biến trở R1- Khi điều chỉnh biến trở R1 có giá trị lớn dịng điện qua sẻ nhỏ thời gian để nạp vào tụ C1 lâu; biến trở R1 có giá trị nhỏ dịng điện qua lớn thời gian nạp vào tụ điện C1 nhanh Sau thả nút nhấn S1, dịng điện bị ngắt tụ điện phóng diot D1 biếntrở R1 A Điện trở phóng điện R2 dùng để giảm điện áp tụ điện D1 ki cuộn dây bị ngắt So sánh với Khí nén Trong phần tử khí nén, relay thời gian có cấu trúc tương tự relais tác động muộn, nghĩa Z P 70 Ký hiệu Tín hiệu vào S1 Tín hiệu K1 t Dt Bài tập : Một ép có gia nhiệt dùng đển đóng gói sản phẩm nhựa, điều khiển xy lanh tác động hai phía, cách : Sau nhấn nút Start, xy lanh mang gia nhiệt theo, sau đến cuối hành trình chờ khoảng thời gian chỉnh trước, xy lanh mang gia nhiệt lại trở vào Chấm dứt chu trình S2 +24V Start K1 S2 K1 K2 Y1 K1 K2 Y1 Relais thời gian nhả muộn Nguyên lý : Relais thời gian nhả muộn bao gồm phần tử : - Biến trở R1 - Cuộn dây K1 - Diot D1 - Tụ điện C1 - Điện trở phóng điện R2 Khi tác động S1, dòng điện qua Diot D1 để đến tụ điện C1 cuộn dây K1 Cuộn dây K1 có điện Sau thả nút nhấn S1 (được vẽ lại hình 2) Tụ điện phóng ngược điện phía biến trở R1, điện trở phóng điện R2 cuộn dây K1 Nếu biến trở R1 chỉnh với giá trị lớn, dịng điện qua nhỏ lỏi sắt cuộn dây phải chờ khoảng thời gian sau di chuyển đến để đóng hay mở tiếp điểm 71 Điện trở phóng điện R2 dùng để giảm điện áp tụ điện D1 ki cuộn dây bị ngắt Ký hiệu Tín hiệu vào S1 Tín hiệu K1 t Ký hiệu Dt So sánh với Khí nén Cũng giống trường hớp Relais tác động muộn; với trường hợp van tiết lưu gắn ngược lại - nghĩa : tín hiệu có đường Z, đường (A) có tín hiệu, đồng thời bình tích nhận vào số khí nén Khi đường Z tín hiệu, áp suất bình tích trì cho van đảo chiều 3/2 tiếp tục hoạt động, đồng thời thoát khí đường Z qua van tiết lưu Sau thời gian (bằng cách chỉnh van tiết lưu) áp suất bình tích giảm, van đảo chiều 3/2 đưọc thay đổi trạng thái lò xo Bài tập : Một cánh cửa đóng, mở điều khiển hệ thống Điện khí nén sau : 72 Nhấn hai nút nhấn S1 S2, xy lanh tác động hai phía làm mở cánh cửa Khi thả nút nhấn, cánh cửa chờ khoảng thời gian xy lanh vào đóng cánh cửa Hãy vẽ mạch điều khiển Điện – Khí nén +24V S2 S1 Y1 VIII K1 K1 Y1 CƠNG TẮC ÁP SUẤT Một tín hiệu khí nén chuyển đổi thành tín hiệu điện thơng qua cơng tắc áp suất Ngun lý Tín hiệu khí nén đưa vào cửa (X), tác động lên chuyền nhỏ, qua hệ thống đòn bẩy đóng tiếp điểm, áp lực vào cửa (X) thắng lực nén lò xo mà ta chỉnh trước Ký hiệu Bài tập : Một chuyền xy lanh tác động hai phía di chuyển ra, cách tác động nút nhấn, cuối hành trình đồng thời đạt đến áp suất chỉnh sẳn, xy lanh tự quay 73 S2 +24V K1 K1 Start S2 B1 B1 pe K2 Y1 Y1 K1 +24V K1 K1 Start K2 B1 S2 K2 Y1 K1 K2 Bài tập 10 : Những thùng carton cần mang đến băng tải khác,Nhấn nút nhấn Start, xy lanh A chậm nâng thùng carton lên phía trên, cuối hành trình xy lanh B chậm để đẩy thùng carton vào băng tải Sau xy lanh B trở vào, cuối hành trình xy lanh A tiếp tục vào hồn tất chu trình Vẽ sơ đồ điều khiển Điện – Khí nén S2 A Xy lanh B S4 Xy lanh A B S3 74 Mạch Khí nén A B S2 Y1 S3 Y4 Y3 Y2 S4 Sơ đồ mạch điều khiển điện +24V Start K1 S2 K4 K1 K2 K3 \31 K1 K2 K1 S4 K2 K1 S3 1 K3 K4 K1 K3 K4 K4 SET 10 K1 Y1 11 K4 Y2 12 K2 Y3 13 K3 Y4 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TS.Nguyễn Ngọc Phương, Hệ thống điều khiển khí nén – NXB Giáo dục – 2000 [2] PGS TS Hồ Đắc Thọ - Cơng nghệ khí nén, Nxb KH &KT 2004 [3] Ts Nguyễn Thị Xuân Thu, Ts Nhữ Phương Mai – Hệ thống thủy lực khí nén – NXB Lao động – 2001 76 ỦY BAN NHÂN DÂN QUẬN TRƯỜNG TCN KỸ THUẬT CƠNG NGHỆ HÙNG VƯƠNG GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN I NGHỀ CƠ ĐIỆN TỬ Trình độ trung cấp nghề (Ban hành theo Quyết định số: /QĐ-KTCNHV ngày tháng năm 201 Hiệu trưởng trường Trung cấp nghề Kỹ thuật Công nghệ Hùng Vương) TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ ... 6,805 .1 0-2 1, 033 .10 7,6 .10 2 1, 469 .1 0-2 N dyn kp Mp P -4 10 0 ,10 2 1, 02 .10 10 2 -6 -9 10 -5 1, 02 .10 1, 02 .10 1, 02 .10 -3 9, 81 9, 81. 105 10 -3 10 3 9, 81. 103 9, 81. 108 10 3 10 6 9, 81. 1 0-3 9 81 1 0-3 10 -6 Đơn vị công. .. 2,78 .10 -4 2,72 .10 -6 1, 16 .10 -3 Kcal 2,39 .10 -4 2,39 .10 -1 1 2,34 .10 -3 8,60 eV 6,24 .10 18 6,24 .10 11 6 ,12 .10 19 2,25 .10 25 2, 61. 1022 10 1, 6 .10 -1 9 1, 6 .10 -1 2 1, 63 .10 -2 0 4,45 .10 -2 6 3,83 .10 -2 3 Đơn vị công. .. 7,033 .1 0-2 0-2 atm 1, 013 .10 1, 013 1, 013 .10 1, 033 1, 45 .10 - 0,987 .1 0-3 1, 000 .10 7,36 .10 1, 42 .10 - 0,987 1, 02 .10 0,75 7,36 .10 - 1, 42 .10 - 9,68 .10 2 1, 36 .10 1, 934 .1 1,32 .10 3 0-2 7,033 .10 5 ,17 1 .1 6,805.1