GIÁO TRÌNH MÔN HỌC/MÔ ĐUN: ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN NGÀNH/NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP

SỞ GIAO THÔNG VẬN TẢI NAM ĐỊNH TRƯỜNG TRUNG CẤP GIAO THƠNG VẬN TẢI GIÁO TRÌNH MƠN HỌC/MƠ ĐUN: ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN NGÀNH/NGHỀ: ĐIỆN CƠNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP ( Lưu hành nội bộ) Ban hành kèm theo Quyết định số:136 /QĐ-TTCGTVT ngày 07 tháng 05 năm 2021 Hiệu trưởng trường Trung cấp GTVT Nam Định Nam định, Năm 2021 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 Giáo trình Điều khiển điện khí nén biên soạn theo chương trình khung đào tạo mơ đun nghề tự chọn chuyên ngành Điện Công Nghiệp Tài liệu loại giáo trình nội dùng nhà trường với mục đích làm tài liệu giảng dạy cho giáo viên học sinh, sinh viên nên nguồn thơng tin tham khảo Giáotrình trình bày vấn đề cốt lõi mơ đun Điều khiển điện khí nén Các học trình bày ngắn gọn, có nhiều ví dụ hình ảnh minh hoạ Giáo trình gồm có : Bài 1: Cơ sở lý thuyết khí nén Bài 2: Máy nén khí thiết bị xử lý khí nén Bài 3: Thiết bị phân phối cấu chấp hành Bài 4: Các phần tử hệ hống điều khiển Bài 5: Cơ sở lý thuyết điều khiển khí nén Bài 6: Thiết kế mạch điều khiển điện khí nén Trong trình giảng dạy biên soạn giáo trình này, nhận động viên quý thầy, cô Ban Giám Hiệu nhà trường ý kiến đồng nghiệp khoa Chúng xin chân thành cảm ơn hy vọng giáo trình giúp cho việc dạy học mơ đun Điều khiển điện khí nén trường ngày tốt Nam Định, ngày 28 tháng 03 năm 2021 Tham gia biên soạn Chủ biên soạn: Nguyễn Công Ánh Thành viên tham gia: Phạm Minh Trường MỤC LỤC TRANG 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 Lời giới thiệu Mục lục Giới thiệu mô đun BÀI CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ KHÍ NÉN Khái niệm chung Một số đặc điểm hệ truyền động khí nén Đơn vị đo hệ thống điều khiển Cơ sở tính tốn khí nén BÀI MÁY NÉN KHÍ VÀ THIẾT BỊ XỬ LÝ KHÍ NÉN Máy nén khí Thiết bị xử lý khí nén BÀI THIẾT BỊ PHÂN PHỐI VÀ CƠ CẤU CHẤP HÀNH Thiết bị phân phối khí nén Cơ cấu chấp hành BÀI CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN Khái niệm Van đảo chiều Van chắn Van tiết lưu Van áp suất Van điều chỉnh thời gian Van chân không Cảm biến Phần tử khuếch đại 10 Phần tử chuyển đổi tín hiệu BÀI CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN BẰNG KHÍ NÉN Khái niệm điều khiển Các phần tử mạch logic Lý thuyết đại số Boole Biểu diễn phẩn tử logic khí nén BÀI THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN KHÍ NÉN Biểu diễn chức trình điều khiển Phân loại phương pháp điều khiển 4 7 10 11 26 26 33 40 40 41 45 45 46 54 56 57 59 60 61 62 64 66 66 67 71 81 86 86 93 34 35 36 37 38 39 Các phần tử điện khí nén Thiết kế mạch điều khiển điện khí nén Mạch tổng hợp điều khiển theo nhịp Thiết kế mạch điều khiển khí nén theo biểu đồ Karnaugh Các mạch ứng dụng TÀI LIỆU THAM KHẢO 99 108 117 119 126 131 GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN Tên mơ đun: Điều khiển khí nén Mã mơ đun: MĐ16 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơ đun: - Vị trí: Mơ đun mô đun sở kỹ thuật chuyên ngành, chuẩn bị kiến thức cần thiết cho phần học kỹ thuật chuyên môn Mô đun học sau mơn học: An tồn lao động; Vật liệu điện; Đo lường điện; Mạch điện - Tính chất: Là mô đun thuộc mô đun đào tạo nghề điện công nghiệp Mục tiêu mô đun: - Về kiến thức: + Hiểu hệ thống khí nén, logic điều khiển, phương pháp điều khiển, thiết lập mạch điều khiển điện khí nén - Về kỹ năng: + Hình thành kỹ lập chương trình điều khiển + Đọc sơ đồ điều khiển điện - khí nén, thiết lập mạch điều khiển điện khí nén - Năng lực tự chủ chịu trách nhiệm: Rèn luyện tính cẩn thận, xác, chủ động, sáng tạo khoa học, nghiêm túc học tập công việc Nội dung mô đun: BÀI CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ KHÍ NÉN Mã bài: MĐ16-01 Giới thiệu: Bài học giới thiệu tới sinh viên vấn đề lịch sử hình thành phát triển sở tính tốn khí nén, từ giúp sinh viên có nguồn kiến thức để phục vụ cho học Mục tiêu: - Trình bày khái niệm đặc điểm hệ truyền động khí nén - Phân tích đại lượng đặc trưng khí nén ứng dụng chúng công nghiệp - Rèn luyện tính chủ động, nghiêm túc học tập cơng việc Nội dung chính: Khái niệm chung Mục tiêu: - Trình bày lịch sử phát triển, khả ứng dụng ưu nhược điểm hệ thống truyền động khí nén 1.1 Vài nét phát triển - Ứng dụng khí nén có từ thời trước Công Nguyên, nhiên phát triển khoa học kỹ thuật thời khơng đồng bộ, kết hợp kiến thức học, vật lý, vật liệu thiếu, phạm vi ứng dụng khí nén cịn hạn chế - Mãi đến kỷ thứ 19, máy móc thiết bị sử dụng lượng khí nén phát minh Với phát triển mạnh mẽ lượng điện vai trị sử dụng lượng khí nén bị giảm dần Tuy nhiên, việc sử dụng lượng khí nén đóng vai trò cốt yếu lĩnh vực mà sử dụng điện khơng an tồn Khí nén sử dụng dụng cụ nhỏ truyền động với vận tốc lớn như: búa hơi, dụng cụ dập, tán đinh… dụng cụ, đồ gá kẹp chặt máy Sau chiến tranh giới thứ hai, việc ứng dụng lượng khí nén kỹ thuật điều khiển phát triển mạnh mẽ Những dụng cụ, thiết bị, phần tử khí nén sáng chế ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác Sự kết hợp khí nén với điện - điện tử định cho phát triển kỹ thuật điều khiển tương lai 1.2 Khả ứng dụng khí nén 1.2.1 Trong lĩnh vực điều khiển - Những năm 50 60 kỷ 20 giai đọan kỹ thuật tự động hóa trình sản xuất phát triển mạnh mẽ Kỹ thuật điều khiển khí nén phát triển rộng rãi đa dạng nhiều lĩnh vực khác Chỉ riêng Cộng Hồ Liên Bang Đức có 60 hãng chuyên sản xuất phần tử điều khiển khí nén Hệ thống điều khiển khí nén sử dụng lĩnh vực mà hay xảy vụ nổ nguy hiểm thiết bị phun sơn, loại đồ gá kẹp cho chi tiết nhựa, chất dẻo lĩnh vực sản xuất thiết bị điện tử, điều kiện vệ sinh mơi trường tốt độ an tồn cao Ngồi ra, hệ thống điều khiển khí nén cịn sử dụng dây chuyền rửa tự động, thiết bị vận chuyển kiểm tra thiết bị lị hơi, thiết bị mạ điện, đóng gói, bao bì cơng nghiệp hóa chất 1.2.2 Trong hệ thống truyền động - Các dụng cụ, thiết bị máy va đập: Các thiết bị, máy móc lĩnh vực khai thác như: khai thác đá, khai thác than; cơng trình xây dựng như: xây dựng hầm mỏ, đường hầm - Truyền động quay: Truyền động động quay với cơng suất lớn lượng khí nén giá thành cao Nếu so sánh giá thành tiêu thụ lượng động quay lượng khí nén động điện có cơng suất, giá thành tiêu thụ lượng động quay lượng khí nén cao 10 đến 15 lần so với động điện Nhưng ngược lại thể tích trọng lượng nhỏ 30% so với động điện có cơng suất Những dụng cụ vặn vít, máy khoan, cơng suất khoảng 3,5 kW, máy mài, công suất khoảng 2,5 kW máy mài với công suất nhỏ, với số vịng quay cao khoảng 100.000 v/ph khả sử dụng động truyền động khí nén phù hợp - Truyền động thẳng: Vận dụng truyền động áp suất khí nén cho truyền động thẳng dụng cụ, đồ gá kẹp chi tiết, thiết bị đóng gói, loại máy gia cơng gỗ, thiết bị làm lạnh hệ thống phanh hãm ôtô - Trong hệ thống đo lường kiểm tra: 1.3 Ưu nhược điểm hệ thống truyền động khí nén 1.3.1 Ưu điểm - Dễ dàng thành lập trạm trích chứa khí nén khả chịu nén (đàn hồi) khơng khí lớn - Có khả truyền lượng xa, độ nhớt động học khí nén nhỏ tổn thất áp suất đường ống nhỏ - Chi phí để thiết lập hệ thống truyền động khí nén tương đối thấp, phần lớn xí nghiệp hệ thống đường ống dẫn khí nén có sẵn đường dẫn khí nén thải khơng cần thiết - Hệ thống phòng ngừa áp suất giới hạn bảo đảm 1.3.2 Nhược điểm - Lực truyền tải thấp - Khi tải trọng hệ thống thay đổi vận tốc thay đổi, khả đàn hồi khí nén lớn, thực chuyển động thẳng quay - Dịng khí nén thoát đường dẫn gây tiếng ồn Hiện nay, lĩnh vực điều khiển, người ta thường kết hợp hệ thống điều khiển khí nén với điện điện tử Cho nên khó xác định cách xác, rõ ràng ưu nhược điểm hệ thống điều khiển Một số đặc điểm hệ truyền động khí nén Mục tiêu: - Trình bày đặc điểm: độ an toàn tải, truyền tải lượng, tuổi thọ bảo dưỡng, khả thay phần tử thiết bị, vận tốc truyền động, khả điều chỉnh lưu lượng dòng áp suất vận tốc truyền tải hệ truyền động khí nén Kí hiệu(+), (=), (-), có nghĩa là: thích hợp hơn/bằng/ít so với truyền động khí nén 2.1 Độ an tồn q tải - Khi hệ thống đạt áp suất làm việc tới hạn, truyền động an tồn, khơng có cố hay hư hỏng xảy - Truyền động điện – (-), truyền động thuỷ lực (=), truyền động (-) 2.2 Sự truyền tải lượng - Tổn thất áp suất giá đầu tư cho mạng truyền tải khí nén tương đối thấp - Truyền tải lượng điện (+), truyền tải thuỷ lực (-), truyền tải (-) 2.3 Tuổi thọ bảo dưỡng - Hệ thống điều khiển truyền động khí nén hoạt động tốt Khi mạng đạt tới áp suất tới hạn không gây nên ảnh hưởng môi trường nhiên hệ thống đòi hỏi cao vấn đề lọc chất bẩn áp suất khơng khí hệ thống - Hệ thống điện - (-/=), hệ thống (-), hệ thống thuỷ lực (=), hệ thống điện (+) 2.4 Khả thay phần tử thiết bị - Trong hệ thống truyền động khí nén, khả thay phần tử dễ dàng - Điều khiển điện (+), hệ thống điều khiển (-), hệ thống điều khiển thủy lực (=) 2.5 Vận tốc truyền động - Do trọng lượng phần tử hệ thống điều khiển khí nén nhỏ, nửa khả giản nở áp suất khí lớn, nên truyền động đạt vận tốc cao - Điện – (-), (-), thuỷ lực (-) 2.6 Khả điều chỉnh lưu lượng dòng áp suất - Truyền động khí nén có khả điều chỉnh lưu lượng áp suất cách đơn giản Tuy nhiên với thay đổi tải trọng tác động, vận tốc bị thay đổi - Điện – (-), (-), thuỷ lực (+) 2.7 Vận tốc truyền tải - Vận tốc truyền tải xử lý tín hiệu tương đối chậm Đơn vị đo hệ thống điều khiển Mục tiêu: - Trình bày đơn vị đo hệ thống điều khiển khí nén 3.1 Áp suất - Đơn vị áp suất hệ đo lường SI Pascal (Pa) Pascal áp suất phân bố lên bề mặt có diện tích 1m2 với lực tác động vng góc lên bề mặt Newton (N) Pascal (Pa) = N/m2 - Trong thực tế người ta dùng đơn vị bội số Pascal Megapascal (MPa) Mpa = 106 Pa - Ngoài dùng đơn vị bar bar = 105 Pa 3.2 Lực - Đơn vị lực hệ đo lường SI Newton (N) Newton (N) lực tác động lên đối trọng có khối lượng kg với gia tốc 1m/s2 N = kg.m/s2 3.3 Công - Đơn vị công hệ đo lường SI Joule (J) Joule (J) công sinh tác động lực N để vật thể dịch chuyển quảng đường m J = Nm 3.4 Cơng suất 10 Hình MĐ17-06-53 - Bộ điều khiển loại TAC Chuỗi điều khiển với nhịp khối: khối kiểu TAA khối kiểu TAB biểu diễn hình MĐ17-06-54: Hình MĐ17-06-54 - Chuỗi điều khiển theo nhịp gồm khối TAA khối TAB Mạch tổng hợp điều khiển theo nhịp Mục tiêu: - Trình bày, lắp ráp vận hành mạch điều khiển với chu kỳ đồng thời - Trình bày, lắp ráp vận hành mạch điều khiển với chu kỳ 5.1 Mạch điều khiển với chu kì đồng thời Nguyên lý hoạt động: - Sau qui trình M thực xong, qui trình 1, qui trình 2, qui trình thực đồng thời Sau qui trình thực đồng thời hồn thành, tín hiệu cổng Yn+1 kết hợp lại phần tử AND, để qui trình N thực Như trước chuẩn bị thực đồng thời qui trình, tín hiệu phân nhánh Sau qui trình đồng thời thực xong, tín hiệu kết hợp lại Nguyên lý hoạt động điều khiển theo nhịp với chu đồng thời biểu diễn hình MĐ17-06-55: 118 Hình MĐ17-06-55 - Mạch điều khiển theo nhịp với chu đồng thời Bài tập thực hành: Em lắp ráp vận hành mạch điều khiển với chu kỳ đồng thời 5.2 Mạch điều khiển với chu - Sau qui trình M thực hiện, k = qui trình thứ thực hiện, k = 0, qui trình thứ hai thực Sau đó, qui trình N thực 119 Hình MĐ17-06-56 - Mạch điều khiển theo nhịp với chu Bài tập thực hành: Em lắp ráp vận hành mạch điều khiển với chu kỳ Thiết kế mạch điều khiển khí nén theo biểu đồ Karnaugh Mục tiêu: - Thiết kế mạch điều khiển khí nén cho máy khoan gồm hai xy- lanh biều đồ Karnaugh - Giả sử qui trình làm việc máy khoan gồm hai xy- lanh: đưa chi tiết vào pít- tơng A để kẹp chi tiết Sau pít- tông B xuống khoan chi tiết sau khoan xong pít- tơng B lùi Sau pít- tơng B lùi pít- tơng A lùi Ta có sơ đồ khí nén biểu đồ thời gian (biểu đồ trạng thái) sau: 120 Hình MĐ17-06-57 - Sơ đồ mạch điều khiển khí nén biểu đồ trạng thái Từ biểu đồ trạng thái, ta xác định điều kiện để xy- lanh làm việc: + Bước 1: Pít- tơng A với tín hiệu điền khiển A+ A+ = a0.b0 + Bước 2: Pít- tơng B với tín hiệu điều khiển B+ B+ = a1.b0 + Bước 3: Pít- tơng B với tín hiệu điều khiển BB- = a1.b1 + Bước 4: Pít- tơng A với tín hiệu điều khiển AA- = a1.b0 Như phương trình logic qui trình khoan sau: A+ = a0.b0 B+ = a1.b0 B- = a1.b1 A- = a1.b0 So sánh phương trình trên, ta thấy điều kiện để thực B+ v A- giống Như phương diện khiển điều khơng thể thực Để 121 phân biệt bước thực B+ A- có điều kiện (a1.b0) phương trình phải thêm điều kiện phụ Trong điều khiển người ta sử dụng phần tử nhớ trung gian (ký hiệu x x tín hiệu phần tử nhớ trung gian) Phương trình logic viết lại sau: A+ = a0.b0 B+ = a1.b0 x B- = a1.b1 A- = a1.b0.x Để tín hiệu x phần tử nhớ trung gian thực bước (B+), tín hiệu tín hiệu phải chuẩn bị bước thực trước (tức bước thứ 1) Tương tự để tín hiệu x phần tử nhớ trung gian thực bước (A-), tín hiệu phải chuẩn bị bước thực trước (tức bước thứ 3) Từ ta viết lại phương trình logic sau: A+ = a0.b0 x B+ = a1.b0 x B- = a1.b1.x A- = a1.b0.x Trong qui trình thêm phần tử nhớ trung gian (Z), ta có tín hiệu để điều khiển phần tử nhớ là:  X + = a1.b1.x   −   X = a0 b0 x Như ta có phương trình khơng trùng nhau: A+ = a0.b0 x B+ = a1.b0 x B- = a1.b1.x A- = a1.b0.x X+ = a1.b1 x X- = a0.b0.x Với phương trình ta có sơ đồ mạch logic sau: 122 Hình MĐ17-06-58 - Sơ đồ mạch logic Rút gọn phương pháp biểu đồ Karnaugh: Biểu đồ Karnaugh với biến( a1 a0 ; b1 b0 ; x) biểu diễn sau: Hình MĐ17-06-59 - Biểu đồ Karnaugh với biến Các công tắc hành trình biểu diễn qua trục đối xứng nằm ngang, biến phần tử nhớ trung gian biểu diễn qua trục đối xứng thẳng đứng Trong điều khiển giả thiết rằng, cơng tắc hành trình (ví dụ a0) bị tác động cơng tắc hành a1 khơng tác động Không xảy trường hợp công tắc hành trình a0 a1 tác động đồng thời công tắc không tác động đồng thời * Đơn giản hành trình xilanh A biểu đồ Karnaugh: 123 Theo biểu đồ trạng thái, ta thiết lập biểu đồ Karnaugh cho xy- lanh A: Hình MĐ17-06-60 - Biều đồ Karnaugh cho xy- lanh A Bước thực thứ pít- tơng A (A+) dừng lại bước thực thứ Sang bước thứ pít- tơng A lùi (A-) Các khối 1, 2, ký hiệu A+ khối 5, ký hiệu A- Đơn giản hành trình xy- lanh A (A+) thực cột thứ (x) Ta có phương trình logic A+ là: A+ = x.S Trong S0 nút ấn khởi động Tương tự đơn giản hành trình xy- lanh A (A-), ta có phương trình logic A- là: A- = b0.x * Đơn giản hành trình xy- lanh B biểu đồ Karnaugh Hình MĐ17-06-61 - Biểu đồ Karnaugh xy - lanh B Đơn giản hành trình pít- tơng B (B+), ta có phương trình logic sau: B + = a1.x Đơn giản hành trình pít- tơng B (B-), ta có phương trình logic sau: B- = x * Đơn giản phần tử nhớ trung gian biểu đồ Karnaugh 124 Ta có phương trình logic sau: X + = b1 X- = a0 Vậy phương trình logic sau đơn giản là: A+ = x.S A- = b0.x B + = a1.x B- = x X + = b1 X- = a0 Hình MĐ17-06-62 - Sơ đồ mạch logic sau đơn giản Từ sơ đồ mạch logic hình MĐ17-06-62, ta có sơ đồ mạch điều khiển khí nén sau: 125 Hình MĐ17-06-63 - Sơ đồ lắp ráp mạch điều khiển khí nén Sơ đồ nguyên lý mạch khí nén sau đơn giản sau: Hình MĐ17-06-64 - Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển khí nén 126 Từ sơ đồ mạch logic hình MĐ17-06-62, ta có mạch điều khiển điện khí nén sau: Hình MĐ17-06-65 - Sơ đồ nguyên lý mạch điện khí nén Các mạch ứng dụng Mục tiêu: - Trình bày nguyên lý hoạt động, lắp ráp vận hành mạch điều khiển điện khí nén máy cắt giấy - Trình bày nguyên lý hoạt động, lắp ráp vận hành mạch điều khiển điện khí nén máy khoan 7.1 Mạch điều khiển điện khí nén máy cắt giấy Cơng nghệ miêu tả sau: Đầu cần pít- tơng xy- lanh tác động đơn phục hồi lò xo 1A mang lưỡi dao cắt giấy Khi ấn nút S2 cần pít- tơng xuống cắt giấy Ấn nút S1 cần pit- tơng lên để lấy sản phẩm - Mạch điều khiển máy cắt giấy biểu diễn sau: 127 +24V 31 A 21 S1 K 32 13 S2 V 24 11 K 14 12 Y 14 2 Y A1 K 0V A2 * Bước 1: Các phần tử mạch điều khiển bao gồm: - 1A: Xy- lanh tác động2 đơn phục hồi lò xo - V1: Van đảo chiều 3/23 điều khiển gián tiếp nam châm điện qua van phụ trợ, phục hồi 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: Rơle điều khiển với: + K(A1-A2): Cuộn hút + K(11-14), K(21-24): Hai cặp tiếp điểm thường mở - Y(12-0): Cuộn hút nam châm điện van V1 * Bước 2: Thuyết minh nguyên lý hoạt động mạch điều khiển - Khi chưa có tác động vào mạch điều khiển cặp tiếp điểm S 2(13-14) mở nên cuộn hút K(A1-A2) điện, cặp tiếp điểm K(21-24) mở nên cuộn hút nam châm điện Y(12-0) khơng có điện, van V1 thiết lập vị trí “0”, khơng có dịng khí nén cấp tới khoang sau xy- lanh 1A, lực lò xo giữ cho pít- tơng cần píttơng đứng n vị trí - Khi tác động vào nút ấn S2 cặp tiếp điểm S2(13-14) đóng lại cấp điện cho cuộn hút rơ le điều khiển K(A1-A2), cặp tiếp điểm K(11-14) đóng lại làm nhiệm vụ trì, cặp tiếp điểm K(21-24) đóng lại cấp điện cho cuộn hút nam châm điện Y(12-0), van V1 chuyển sang vị trí “1”, dịng khí nén từ máy nén khí vào cửa cửa van V1 tới khoang sau xy- lanh 1A, đẩy pít- tơng cần pít- tơng xuống, xuống tới vị trí đứng lại vị trí - Khi tác động vào nút ấn S1 cặp tiếp điểm S1(31-32) mở ra, cắt điện cuộn hút rơ le điều khiển K(A1-A2), cặp tiếp điểm K(21-24) mở cắt điện cuộn hút nam châm điện Y(12-0), van V1 chuyển vị trí “0”, cắt khí nén cấp tới khoang sau xylanh 1A, lực lị xo đẩy pít- tơng cần pít- tơng lên, lên tới vị trí đứng lại vị trí Kết thúc chu trình hoạt động 128 Bài tập thực hành: Em lắp ráp vận hành mạch điều khiển điện khí nén máy cắt giấy 7.2 Mạch điều khiển điện khí nén máy khoan Mơ tả cơng nghệ: Xy- lanh kép 2A có nhiệm vụ kẹp chặt chi tiết cần khoan Xy- lanh tác động đơn phục hồi lị xo 1B có nhiệm vụ khoan chi tiết Khi ấn nút S1 pít- tơng 2A để kẹp chi tiết (gặp cảm biến CB) Sau pít- tơng 1B tự động xuống khoan chi tiết, khoan đạt vị trí yêu cầu (gặp cơng tắc hành trình S3) pít- tơng 1B tự động lên, lên tới vị trí (gặp cơng tắc hành trình S2) pít- tơng 2B tự động nhả phơi, tới vị trí (gặp cơng tắc hành trình S4) mạch tự động Reset sẵn sàng cho chu kì làm việc Trong mạch có sử dụng thêm van tiết lưu để điều chỉnh tốc độ chuyển động cấu - Mạch điều khiển máy khoan biểu diễn sau: +24V + S2 S3 S4 13 CB B A a 20% V 1 2 b Y1 14 14 V Y2 V 3 V 30% Y1 2 K 12 12 S4 S2 24 31 K A1 21 K Y3 0 0V - Y3 S3 CB 11 S1 1 K 12 Y2 A2 * Bước 1: Các phần tử mạch bao gồm - 2A: Xy- lanh tác động kép có giảm chấn - 1B: Xy- lanh tác động đơn phục hồi ngoại lực - V2, V4: Van tiết lưu chiều điều chỉnh tay - V1: Van đảo chiều 5/2 điều khiển gián tiếp nam châm điện qua van phụ trợ hai phía - V3: Van đảo chiều 3/2 điều khiển gián tiếp nam châm điện qua van phụ trợ, phục hồi lò xo - S1: Nút ấn tự phục hồi có cặp tiếp điểm thường mở S1(13-14) - S2: Cơng tắc hành trình điện- với cặp tiếp điểm thường mở S2(1-4) - S3: Cơng tắc hành trình điện- với cặp tiếp điểm thường mở S3(1-4) - S4: Cơng tắc hành trình điện- với cặp tiếp điểm thường đóng S4(1-4) - K: Role điều khiển với: 129 34 + K(A1-A2): cuộn hút + K(21-24), K(31-34): Hai cặp tiếp điểm thường mở + K(11-12): Cặp tiếp điểm thường đóng - CB: Cảm biến quang - Y1(14-0), Y2(12-0): Hai cuộn hút nam châm điện van V1 - Y3(12-0): Cuộn hút nam châm điện van V3 * Bước 2: Thuyết minh nguyên lý hoạt động mạch điều khiển - Khi chưa có tác động vào mạch điều khiển cặp tiếp điểm S 1(13-14) mở nên cuộn hút nam châm điện Y1(14-0) khơng có điện, cảm biến quang chưa tác động nên cuộn hút Y3(12-0) khơng có điện, cặp tiếp điểm K(31-34) mở nên cuộn hút Y2(12-0) khơng có điện, van V1 thiết lập vị trí “b” van V3 thiết lập vị trí “0”, dịng khí nén từ máy nén khí qua van V tới cửa cửa van V1 vào khoang trước xy- lanh 2A giữ cho pít- tơng cần pít- tơng 2A đứng n vị trí cùng, đồng thời khơng có dịng khí nén vào khoang sau xy- lanh 1B nên lực lị xo giữ cho pít- tơng cần pít- tơng 1B đứng n vị trí - Khi tác động vào nút ấn S1 cặp tiếp điểm S1(13-14) đóng lại cấp điện cho cuộn hút Y1(14-0), van V1 chuyển sang vị trí “a”, dịng khí nén từ máy nén khí qua van V2 tới cửa cửa van V1 vào khoang sau xy- lanh 2A đẩy pít- tơng cần pít-tơng ra, S4 bị cắt tác động nên cặp tiếp điểm S4(1-2) đóng lại, lượng khí khoang trước thoát theo đường vào cửa xả cửa van V1 Ngay nhả tay khỏi nút ấn S1 cặp tiếp điểm S1(13-14) mở ra, cắt điện cuộn hút Y1(14-0), van V1 trì vị trí “a” giữ cho pít- tơng 2A Khi cần píttơng 2A tới vị trí tác động vào cảm biến CB cuộn hút Y3(12-0) có điện, van V3 chuyển sang vị trí “1”, dịng khí nén từ máy nén khí vào cửa cửa van V3 qua van V4 vào khoang sau xy- lanh 1B đẩy pít- tơng cần pít- tơng 1B xuống, cần pít- tơng xuống khỏi vị trí tác động lên lăn S2 cặp tiếp điểm S2(1-4) mở Khi cần pít- tơng 1B xuống tới vị trí tác động vào S3 cặp tiếp điểm S3(1-4) đóng lại cấp điện cho cuộn hút K(A 1-A2), cặp tiếp điểm K(21-24) đóng lại làm nhiệm vụ trì, cặp tiếp điểm K(31-34) đóng lại sẵn sàng cấp điện cho cuộn hút Y2(12-0), cặp tiếp điểm K(11-12) mở cắt điện cuộn hút Y3(12-0), van V3 chuyển vị trí “0”, cắt dịng khí nén vào khoang sau xylanh 1B, lực lị xo đẩy pít- tơng cần pít- tơng 1B lên, lượng khí khoang sau thoát theo đường vào cửa xả cửa van V Khi pít- tơng cần píttơng 1B lên tác động vào S2 cặp tiếp điểm S2(1-4) đóng lại cấp điện cho cn hút Y2(12-0), van V1 chuyển vị trí “b”, dịng khí nén từ máy nén khí qua van V2 tới cửa cửa van V1 vào khoang trước xy- lanh 2A đẩy píttơng cần pít- tơng 2A về, lượng khí khoang sau theo đường vào 130 cửa xả cửa van V1 Khi cần pít- tơng 2A tới vị trí tác động lên lăn van S4 cặp tiếp điểm S4(1-2) mở cắt điện cuộn hút K(A1-A2), cặp tiếp điểm K(31-34) mở cắt điện cuộn hút Y2(12-0), cặp tiếp điểm K(11-12) đóng lại để sẵn sàng cho chu kì làm việc - Van V2 có vai trị điều chỉnh vận tốc chuyển động pít- tơng 2A Van V4 có vai trị điều chỉnh vận tốc chuyển động pít- tơng 1B Bài tập thực hành: Em lắp ráp vận hành mạch điều khiển điện khí nén máy khoan - 131 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bùi Hải, Trần Thế Sơn, Kỹ thuật nhiệt, NXB Giáo dục [2] Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tùy, Thơng gió điều hịa khơng khí, NXB Khoa học Kỹ thuật [3] Nguyễn Đức Lợi, Máy thiết bị lạnh, NXB Khoa học Kỹ thuật [4] Nguyễn Ngọc Phương, Hệ thống điều khiển khí nén, NXB Giáo dục 1999 [5] Lê Văn Tiến Dũng, Điều khiển khí nén thuỷ lực, Trường ĐHCN TPHCM [6] Tài liệu dự án hãng Festo 132 ... khiển, thiết lập mạch điều khiển điện khí nén - Về kỹ năng: + Hình thành kỹ lập chương trình điều khiển + Đọc sơ đồ điều khiển điện - khí nén, thiết lập mạch điều khiển điện khí nén - Năng lực tự... VỀ KHÍ NÉN Khái niệm chung Một số đặc điểm hệ truyền động khí nén Đơn vị đo hệ thống điều khiển Cơ sở tính tốn khí nén BÀI MÁY NÉN KHÍ VÀ THIẾT BỊ XỬ LÝ KHÍ NÉN Máy nén khí Thiết bị xử lý khí nén. .. lượng khí nén qua khe hở tổn thất áp suất khí nén 4.1 Thành phần hố học khí nén - Nguyên tắc hoạt động thiết bị khí nén khơng khí khí hút và nén máy nén khí Sau khí nén từ máy nén khí đưa vào