MỤC LỤC. MODUL: ĐIỆN KHÍ NÉN ................................................................................... 1 I. Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học:........................................... 1 II. Mục tiêu của môn học:.................................................................................. 1 III. Nội dung của môn học:................................................................................ 1 BÀI 1 ..................................................................................................................... 3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT KHÍ NÉN. ......................................................................... 3 1. Cơ sở tính toán:.............................................................................................. 3 1.2.Đơn vị đo trong hệ thống:............................................................................ 3 2.Phương trình trạng thái nhiệt động học: ......................................................... 4 3. Khả năng ứng dụng của khí nén : .................................................................. 6 4. Ưu nhược điểm của hệ thống truyền động bằng khí nén: ............................ 8 CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 1 ............................................................................... 8 BÀI 2 ..................................................................................................................... 9 CUNG CẤP VÀ XỬ LÝ KHÍ NÉN. .................................................................... 9 1. Máy nén khí: .................................................................................................. 9 2. Thiết bị xử lý khí nén:.................................................................................. 16 CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 2 ............................................................................. 21 BÀI 3 ................................................................................................................... 22 CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG KHÍ NÉN............................................. 22 I. Kiến thức lý thuyết: ...................................................................................... 22 1. Khái niệm: ................................................................................................... 22 2. Cơ cấu chấp hành: ....................................................................................... 22 3.Van đảo chiều:.............................................................................................. 24 4. Nút nhấn:..................................................................................................... 26 5. Công tắc hành trình: .................................................................................... 27 6.Van tiếc lưu: ................................................................................................. 29 7.Van logic: ..................................................................................................... 30 9. Van áp suất:................................................................................................. 32 10. Van xả nhanh:............................................................................................ 35 11. Van chân không: ....................................................................................... 35 12. Van kiểm tra:( Van một chiều): ................................................................ 37 13. Van tuần tự:............................................................................................... 37 14. Cảm biến bằng tia: .................................................................................... 38 II. Thực hành:................................................................................................... 39 1. Công tác chuẩn bị: ....................................................................................... 39 1.1. Nghiên cứu sơ đồ:..................................................................................... 39 2. Trình tự thực hiện:....................................................................................... 40
ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH BR – VT TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ GIÁO TRÌNH MƠN ĐUN: ĐIỆN KHÍ NÉN NGHỀ: ĐIỆN CƠNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG VÀ TRUNG CẤP Ban hành kèm theo Quyết định số: 01 /QĐ-CĐN ngày 04 tháng 01 năm 2016 Hiệu trưởng trường Cao đẳng nghề tỉnh BR – VT Bà Rịa – Vũng Tàu, năm 2016 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Cùng với phát triển không ngừng lĩnh vực tự động hóa, ngày thiết bị truyền dẫn, điều khiển khí nén sử dụng máy móc trở nên rộng rãi hầu hết lĩnh vực công nghiệp máy công cụ CNC, phương tiện vận chuyển, máy dập, máy khoan-doa, máy ép phun, tàu thủy, dây chuyền chế biến thực phẩm…do thiết bị làm việc linh hoạt, điều khiển tối ưu, đảm bảo xác, cơng suất lớn với kích thước nhỏ lắp đặt dễ dàng không gian chật hẹp sơ với thiết bị truyền động điều khiển khí hay điện Nhằm trang bị cho người học kiến thức tốt để tiếp cận nhanh chóng với thiết bị hệ thống khí nén-thủy lực thực tế Bằng kinh nghiệm đúc kết trình thực tiễn, tác giả biên soạn sách Giáo trình “ Điện Khí Nén “ tác giả tổng hợp kiến thức lĩnh vực có liên quan Hy vọng qua nội dung giáo trình người học thiết kế lắp đặt hệ thống truyền dẫn khí nén theo yêu cầu khác Trong q trình biên soạn giáo trình này, khơng thể tránh khỏi thiếu sót Rất mong đóng góp để giáo trình hồn thiện Bà Ria – Vũng Tàu, ngày 28 tháng 12 năm 2016 Biên soạn Đinh Hùng – Chủ biên Hà Quốc Trung MỤC LỤC MODUL: ĐIỆN KHÍ NÉN I Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị môn học: II Mục tiêu môn học: III Nội dung môn học: BÀI CƠ SỞ LÝ THUYẾT KHÍ NÉN Cơ sở tính tốn: 1.2.Đơn vị đo hệ thống: 2.Phương trình trạng thái nhiệt động học: Khả ứng dụng khí nén : Ưu- nhược điểm hệ thống truyền động khí nén: CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI BÀI CUNG CẤP VÀ XỬ LÝ KHÍ NÉN Máy nén khí: Thiết bị xử lý khí nén: 16 CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 21 BÀI 22 CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG KHÍ NÉN 22 I Kiến thức lý thuyết: 22 Khái niệm: 22 Cơ cấu chấp hành: 22 3.Van đảo chiều: 24 Nút nhấn: 26 Cơng tắc hành trình: 27 6.Van tiếc lưu: 29 7.Van logic: 30 Van áp suất: 32 10 Van xả nhanh: 35 11 Van chân không: 35 12 Van kiểm tra:( Van chiều): 37 13 Van tuần tự: 37 14 Cảm biến tia: 38 II Thực hành: 39 Công tác chuẩn bị: 39 1.1 Nghiên cứu sơ đồ: 39 Trình tự thực hiện: 40 CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 40 BÀI 41 THIẾT KẾ MẠCH KHÍ NÉN 41 Biểu diễn chức trình điều khiển 41 1.1 Biểu đồ trạng thái: 41 1.2 Sơ đồ chức 43 1.3 Lưu đồ tiến trình 47 Các phương pháp điều khiển 48 CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 63 BÀI 66 CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN-KHÍ NÉN 66 I Kiến thức lý thuyết: 66 1.Khái niệm: 66 Nút nhấn: 67 Rơ le: 69 Van điện từ 71 Công tác hành trình: 75 Cảm biến: 77 II Thực hành: 80 Công tác chuẩn bị: 80 Trình tự thực hiện: 81 CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 82 BÀI 83 LẮP ĐẶT MẠCH MÁY DẬP 83 Kiến thức lý thuyết: 83 Công tác chuẩn bị: 84 Trình tự thực hiện: 85 Các sai hỏng thường gặp- nguyên nhân cách khắc phục: 87 CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 87 BÀI 88 LẮP ĐẶT MẠCH MÁY LẮP RÁP 88 Kiến thức lý thuyết: 88 Công tác chuẩn bị: 91 Trình tự thực hiện: 91 Các sai phạm thường gặp- nguyên nhân cách khắc phục 93 CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 94 BÀI 95 LẮP ĐẶT MẠCH MÁY KHOAN 95 Kiến thức lý thuyết: 95 Công tác chuẩn bị: 97 Trình tự thực hiện: 98 Các sai phạm thường gặp- nguyên nhân cách khắc phục 100 CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 100 BÀI 101 LẮP ĐẶT MẠCH MÁY KHOAN DOA 101 Kiến thức lý thuyết: 101 Công tác chuẩn bị: 104 Trình tự thực hiện: 105 Các sai phạm thường gặp- nguyên nhân cách khắc phục 107 CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 109 BÀI 10 110 LẬP TRÌNH PLC ĐIỀU KHIỂN MÁY DẬP 110 Kiến thức lý thuyết: 110 Lập trình điều khiển mạch Máy Dập hoạt động lặp lại: 116 CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 10 120 BÀI 11 121 LẬP TRÌNH PLC ĐIỀU KHIỂN MÁY LẮP RÁP 121 Kiến thức lý thuyết: 121 Lập trình PLC điều khiển Máy lắp ráp 122 CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 11 124 BÀI 12 125 LẬP TRÌNH PLC ĐIỀU KHIỂN MÁY KHOAN THỰC HIỆN SẢN PHẨM 125 Kiến thức lý thuyết: 125 Lập trình plc điều khiển máy Khoan thực sản phẩm 132 CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 12 136 TÀI LIỆU THAM KHẢO 137 MODUL: ĐIỆN KHÍ NÉN Mã mơn học: MĐ22 I Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơn học: - Vị trí: Trước học mơn học cần hồn thành môn học sở, đặc biệt môn học, mô đun: Mạch điện, Điện tử bản, Đo lường điện Trang bị điện - Tính chất: Là môn học chuyên môn nghề, thuộc môn học nghề bắt buộc II Mục tiêu môn học: - Biết phạm vi ứng dụng, ưu nhược điểm hệ thống truyền động khí nén - Biết quy trình cung cấp xử lý khí nén - Giải thích nguyên lý làm việc phần tử hệ thống khí nén – điện khí nén - Phân tích mạch điều khiển hệ thống khí nén – điện khí nén - Sử dụng phần tử hệ thống khí nén – điện khí nén - Thiết kế mạch điều khiển Khí nén, Điện khí nén -Thực tập ứng dụng điện khí nén đảm bảo đúng, trình tự, an toàn cho người thiết bị - Rèn luyện cho học sinh thái độ nghiêm túc, tỉ mỉ, xác học tập thực công việc thực tế III Nội dung môn học: STT TÊN CÁC BÀI TRONG MODUN Cơ sở lý thuyết khí nén Cung cấp xử lý khí nén Các phần tử hệ thống Khí nén Thiết kế mạch Khí nén Kiểm tra bài 1,2,3,4 THỜI GIAN 13 13 HÌNH THỨC GIẢNGDẠY Lý thuyết Tích hợp Tích hợp Tích hợp Tích hợp 10 11 12 Các phần tử hệ thống Điện – khí nén Lắp đặt mạch Máy dập Lắp đặt mạch Máy Lắp ráp Lắp đặt mạch Máy khoan Kiểm tra bài 5,6,7,8 Lắp đặt mạch Máy khoan- Doa Kiểm tra bài Lập trình PLC điều khiển Máy dập Lập trình PLC điều khiển Máy lắp ráp Lập trình PLC điều khiển Máy khoan thực sản phẩm Kiểm tra bài 11,12,13 Tổng 12 12 10 Tích hợp Tích hợp Tích hợp Tích hợp Tích hợp Tích hợp Tích hợp Tích hợp Tích hợp Tích hợp 120 Tích hợp BÀI CƠ SỞ LÝ THUYẾT KHÍ NÉN Giới thiệu: Sau học xong học này, người học có khả trình bày khái niệm phương trình cơng thức tính tốn hệ thống khí nén-thủy lực Mục tiêu: - Biết thành phần hóa học khơng khí - Biết đơn vị đo áp suất - Biết ứng dụng khả ứng dụng khí nén - Phân tích ưu nhược điểm hệ thống truyền động khí nén Cơ sở tính tốn: 1.1.Thành phần hóa học khí nén: Ngun tắc hoạt động thiết bị khí nén khơng khí khí hút vào nén máy nén sau áp suất khí nén từ máy nén khí đưa vào hệ thống khí nén khơng khí loại hỗn hợp bao gồm thành phần sau: N2 78 % O2 21% Hình 1.1 Phần trăm chất khí khơng khí Hơi nước loại khí khác: 1% Ngồi nước khơng khí cịn có bụi, thành phần gây cho thiết bị khí nén bị ăn mịn, gỉ, Vì phải có biện pháp hay thiết bị để loại trừ giới hạn đến mức thấp thành phần hệ thống 1.2.Đơn vị đo hệ thống: 1.2.1.Định nghĩa loại áp suất: - Áp suất khí quyển:là áp suất khơng khí mực nước biển đơn vị đo: 760mmhg = 1,013 bar - Áp suất tương đối: áp suất chất khí so với áp suất khí (p=0) - Áp suất tuyệt đối: áp suất chất khí có kể đến áp suất khí (p=14,5 psi) ptuyệt đối = p tương đối + pkhí 1.2.2 Các đơn vị đo áp suất khơng khí theo tiêu chuẩn iso: N/m2 , kN/m2 , pa, kpa 1.2.3 Các đơn vị thường dùng: kg/cm2 , bar 1.2.4.Đơn vị áp suất : kN/m2, kpa, bar, kg/cm2 , psi bar = 100kpa = 100kN/m2 = 14,5psi kg/cm2 = 0,981 bar = 14,2233 psi psi = 0,0689 bar = 0,0702 kg/cm2 2.Phương trình trạng thái nhiệt động học: Giả thiết khí nén hệ thống gần lý tưởng Phương trình trạng thái nhiệt tổng qt khí nén: pabs.V = m.R.T (1-1) Trong đó: pabs : áp suất tuyệt đối (bar) V : thể tích khí nén (m3) m : khối lượng (kg) R : số nhiệt (J/ kg.K) T : Nhiệt độ Kelvin (K) 2.1 Định luật Boyle- Mariotte: Khi nhiệt độ không thay đổi (T = số), theo phương trình nhiệt tổng quát (1-1) ta có: pabs.V = số Nếu gọi: V1(m ) thể tích khí nén thời điểm áp suất p1 P(bar ) (1-2) V2(m ) thể tích khí nén thời điểm áp suất p2 p1abs (bar) áp suất tuyệt đối khí nén tích V1 1 V Hình 1.2: Sự phụ thuộc áp suất và(m thể3) tích nhiệt độ không đổi 3.2.Bảng trạng thái: 3.3 Thực Dowload vào PLC FESTO FC34: - Click phải chuột vào FC34:> Chọn Settings: - Chọn cổng COM mà máy nhận kết nối với PLC:> OK - Chọn biểu tượng :> Chọn Download: Thực tương tự mô máy tinh 3.4 Kết nối PLC với thiết bị ngoại vi: 123 +24V A0 START 24V I0 I1 A1 I2 B0 I3 B1 I4 I5 I6 I7 0V Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 A_RA A_VAO B_RA B_VAO 0V 3.5 Kiểm tra, cấp nguồn vận hành CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 11 Lập trình PLC điều khiển: 1: Máy khoan : A+ B+ B- A2: A- B+ A+ B3: A+ B+ C+ A- B- C4: A+ A- B+ B5: A+ A- B+ C+C- B+ 6: A+ B+ A- B- C+C7: A+ B+ A- B- C+ C-D+ D8: A+ B+ B- A- C+C9: A+ B+ A- B- C+C- 124 BÀI 12 LẬP TRÌNH PLC ĐIỀU KHIỂN MÁY KHOAN THỰC HIỆN SẢN PHẨM Giới thiệu: Sau học xong học này, người học có khả lập trình PLC FESTO điều khiển mạch máy khoan thực sản phẩm mơ hình Mục tiêu: - Chuyển từ mạch điện điều khiển Điển khí nén có tiếp điểm sang lập trình PLC - Kết nối PLC FC34 vào điều khiển Điện khí nén - Lập trình PLC thực điều khiển mạch Máy khoan thực sản phẩm mơ hình - Rèn luyện tính chủ động, tư khoa học, nghiêm túc học tập công việc Kiến thức lý thuyết: 1.1 Bộ đếm: Bây muốn chèn đếm lập trình LD: 1) Lick chuột vào vị trí cần chèn 2) Chọn biểu tượng cơng cụ: 3) Mở nhóm khối hàm, chọn CTU 125 Bảng thuộc tính: 4) Đặt tên, sau click OK để xác nhận 5) Ẩn biểu tượng nhóm khối hàm: click lần 6) Ta có Netword 126 - Click vào RESET nhập địa chỉ: - Khai báo biến cho C002: - Nhập giá trị cần đếm cho PV: 127 - Khai báo biến cho CTU - Nhập địa ngõ ra: 128 Kết quả: - Nhập tên cho ET: 129 - Khai báo biến: 130 - Nhập địa ngõ ra: 1.2 Timer: Thực hiện: 1) Click chuột vào vị trí cần chèn: 2) Chọn biểu tượng cơng cụ: 3) Mở nhóm khối hàm, chọn TON 4) Nhập tên cho Timer: 131 - Nhập thời gian cần tác động cho PT: Lập trình plc điều khiển máy Khoan thực sản phẩm Yêu cầu kỹ thuật: Ấn nút trì START, piston A duỗi chậm kẹp chi tiết, kẹp chặt chạm cơng tắc hành trình a1, a1 điều khiển piston B(điều khiển cần khoan) duỗi chậm khoan chi tiết, khoan xong cơng tắc hành trình b1 tác động, b1 điều khiển piston B thụt vào nhanh gặp công tắc hành trình b0 , b0 tác động điều khiển piston A thụt vào nhanh để lấy chi tiết Quá trình lặp lại lần dừng Mạch hoạt động, ấn nút SET Piston A,B ln thụt vào vị trí 132 - Sơ đồ hành trình bước: Start A1 Xy lanh A A0 B1 Xy lanh B B0 - Sơ đồ hành trình hoạt động: A1 B0 A + B + B - A - T1 B1 Start T2 A0 - Sơ đồ mạch điện – khí nén: 133 A0 A1 B0 60% A+ 60% A- B+ B- 1 +24V K1 START B1 10 12 START K1 K2 SET K2 K2 T1 T2 A0 K2 SET A1 SET C0 B0 B1 T2 C0 K1 K2 A+ B+ B- A- 0V Hình 13.1 Mạch điều khiển điện khí nén Máy Dập 10 2.1 Chương trình điều khiển: 134 2.2 Bảng trạng thái: 2.3 Thực Dowload vào PLC FESTO FC34: - Click phải chuột vào FC34:> Chọn Settings: 135 - Chọn cổng COM mà máy nhận kết nối với PLC:> OK - Chọn biểu tượng :> Chọn Download: Thực tương tự mô máy tinh 2.4 Kết nối PLC với thiết bị ngoại vi: +24V START A0 SET 24V I0 I1 I2 A1 I3 I4 B0 I5 B1 I6 I7 0V Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 A_RA A_VAO B_RA B_VAO 0V 2.5 Kiểm tra, cấp nguồn vận hành CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 12 Lập trình PLC điều khiển mạch hoạt động lại lặp lần, dừng s hoạt động lại: A- B+ B- A+ A+ B+ C+ A- B- C3 A+ A- B+ B4 A+ A- B- B+ A+ A- B+ C+C- B6 A+ B+ A- B- C+C7 A+ B+ A- B- C+ C-D+ D8 A+ B+ B- A- C+C9 A+ B+ A- B- C+C- 136 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 [4]- Kỹ thuật điều khiển khí nén- điện khí nén – Trung tâm Việt Đức, ĐHSPKT Thành phố Hồ Chí Minh 137 ... truyền động khí nén - Biết quy trình cung cấp xử lý khí nén - Giải thích nguyên lý làm việc phần tử hệ thống khí nén – điện khí nén - Phân tích mạch điều khiển hệ thống khí nén – điện khí nén - Sử... điện khí nén - Sử dụng phần tử hệ thống khí nén – điện khí nén - Thiết kế mạch điều khiển Khí nén, Điện khí nén -Thực tập ứng dụng điện khí nén đảm bảo đúng, trình tự, an tồn cho người thiết bị -... ứng dụng khí nén - Phân tích ưu nhược điểm hệ thống truyền động khí nén Cơ sở tính tốn: 1.1.Thành phần hóa học khí nén: Nguyên tắc hoạt động thiết bị khí nén khơng khí khí hút vào nén máy nén sau