“Điều khiển” (theo tiêu chuẩn DIN 19 226) là quá trình của một hệ thống, trong đó dưới tác động của một hay nhiều đại lượng vào, những đại lượng ra được thay đổi theo một quy luật nhất định của hệ thống đó. Đặc trưng cho quá trình điều khiển là mạch tác động hở (hệ thống điều khiển hở). Cấu trúc của hệ thống điều khiển hở được biểu diễn như H. 61 H. 61. Hệ thống điều khiển hở Các phần tử trong hệ thống điều khiển được biểu diễn bằng hình chữ nhật, trong đó tín hiệu vào được ký hiệu xe, tín hiệu ra ký hiệu xa . Trên H. 62 là ví dụ mạch điều khiển đơn giản của xy lanh.
Trang 1Phần thứ hai
điều khiển tự động truyền động khí nén
Chơng 6 Cơ sở lý thuyết điều khiển hệ thống
truyền động khí nén
6.1 Khái niệm cơ bản
“Điều khiển” (theo tiêu chuẩn DIN 19 226) là quá trình của một hệ thống, trong
đó dới tác động của một hay nhiều đại lợng vào, những đại lợng ra đợc thay đổi theo một quy luật nhất định của hệ thống đó
Đặc trng cho quá trình điều khiển là mạch tác động hở (hệ thống điều khiển hở) Cấu trúc của hệ thống điều khiển hở đợc biểu diễn nh H 6-1
H 6-1 Hệ thống điều khiển hở
Các phần tử trong hệ thống điều khiển đợc biểu diễn bằng hình chữ nhật, trong
đó tín hiệu vào đợc ký hiệu xe, tín hiệu ra ký hiệu xa Trên H 6-2 là ví dụ mạch
điều khiển đơn giản của xy lanh
lanh
Dới tác động của đại lợng vào xe1 (nút bấm), đại lợng ra xa1 (khí nén) sẽ qua van điều khiển Đại lợng ra xa1 coi nh là đại lợng vào xe2 của phần tử tiếp theo, tác
động vào phần tử 2, làm thay đổi vị trí của van Tiếp tục tín hiệu ra ra xa2 coi nh là
đại lợng vào xe3 tác động vào xy lanh ( xa1 và xa2) không thể hiện trên hình) Quá trình xy lanh đi ra là tín hiệu xa3
Một hệ thống điều khiển bao gồm: Thiết bị
điều khiển và đối tợng điều khiển (H.6.3)
94
1
xa3
xe1
xa1= xe2
xa2= xe3
Dây chuyền sản xuất Đối t ợng điều khiển
Thiết bị điều khiển
Tín hiệu nhiễu z
Tín hiệu điều khiển
a
xe
Trang 2H 6-3 Sơ đồ hệ thống điều khiển
- Đối tợng điều khiển là các thiết bị, máy móc
- Thiết bị điều khiển bao gồm: phần tử đa tín hiệu, phần tử sử lý và điều
khiển, cơ cấu chấp hành (H 6-4)
- Tín hiệu điều khiển là đại lợng ra xa của thiết bị và đại lợng vào xe của đối tợng điều khiển
- Tín hiệu nhiễu z là đại lợng đợc tác động từ bên ngoài vào hệ thống và gây
ảnh hởng xấu đến hệ thống
Thông tin (tín hiệu vào xe và tín hiệu ra xa) để cho
mạch điều khiển bằng khí nén theo quy luật định sẵn có thể thực đợc là tín hiệu áp
suất Đại lợng đặc trng của tín hiệu, giá tri áp suất đợc gọi là thông số tín hiệu
Khi tín hiệu áp suất đợc thay đổi liên tục, tơng ứng những giá trị áp suất nhận
đ-ợc những thông tin tơng ứng khác nhau, đđ-ợc gọi là tín hiệu tơng tự (H 6-5)
Tín hiệu số Tín hiệu nhị phân Tín hiệu bộ ba
H 6-5 Phân loại tín hiệu
95
Phần tử đ a tín hiệu Phần tử xử lý
và điều khiển Cơ cấu chấp hành
- Công tắc, nút bấm
- Công tắc hành trình
- Cảm biến
- Van hành trình
- Van chắn (van một chiều, van lgic OR, van AND); Van tiết lu;
Van áp suất
- Phần tử khuếch đại
- Phần tử chuyển đổi tín hiệu
- Xy lanh
- Động cơ khí nén
- Bộ biến đổi áp suất
Trang 3- Khi tín hiệu mà biên độ thay đổi gián đoạn, đợc gọi là tín hiệu rời rạc.
- Khi giá trị của tín hiệu thay đổi đợc định nghĩa dới dạng mã nhị phân, đợc gọi
là tín hiệu số.
tín hiệu nhị phân là tín hiệu số chỉ có hai giá trị (0 và 1) và tín hiệu bộ ba là tín
hiệu số có ba giá trị
Điều khiển bằng khí nén chủ yếu dùng tín hiệu nhị phân, ví dụ:
Đóng - Mở
Van đóng - Van mở
Có áp suất - Không có áp suất
6.2 Phần tử mạch logic
Các phần tử cơ bản của mạch logic ký hiệu theo DIN 40 100, đợc trình bày trên bảng 6.1
Các phần tử cơ bản của mạch logic ký hiệu theo tiêu chuẩn DIN 40 100, đợc trình bày trên bảng 6.1
Bảng 6.1 Phần tử cơ bản của mạch logic
1 Phần tử logic NOT (phủ định)
Phần tử logic NOT minh hoạ trên H 6-6 Khi nhấn nút b1, rơle c có điện, bóng đèn h mất điện và khi nhả nút b1, đèn h sáng
96
1.
&
&
1
1
Bảng chân lý
b1 h
O L
Sơ đồ tín hiệu
Tín hiệu vào Tín hiệu ra
L O L O b1 h
Trang 4H 6-6 Phần tử logic NOT
Phần tử logic AND đợc minh hoạ trên H.6-7 Khi nhấn nút b1 đồng thời nhấn nút b2, rơle c có điện, bóng đèn h sáng
H 6-7 Phần tử logic AND
Phần tử logic NAND đợc minh hoạ trên H 6-8 Khi nhấn nút b1 đồng thời nhấn nút b2, rơle c mất điện, bóng đèn h tắt
H 6-8 Phần tử logic NAND
97
Sơ đồ tín hiệu
L O
L O b1 b2
h LO
Bảng chân lý
b1 b2 h
O O O
O L O
L O O
L L L
b1
c
h
1.
Ký hiệu
Ký hiệu
b1
c
h b2
&
b1
Ký hiệu
&
b1
b1
c
h b2
Sơ đồ tín hiệu
L O
L O b1 b2
h L O
Bảng chân lý
b1 b2 h
O O L
O L O
L O L
L L O
Trang 54 Phần tử logic AND – NAND NAND
Phần tử logic AND – NAND NAND có 2 tín hiệu ra h1 và h2, đợc minh hoạ trên H
6-9 Với sự liên hệ cứng giữa c, c1 và c2, thì tín hiệu h1 và h2 không bao giờ đồng thời
-NAND
5 Phần tử logic OR (hoặc)
Sơ đồ tín hiệu, bảng chân lý của phần tử logic OR đợc trình bày ở H 6-10 Khi nhấn nút b1 hoặc b2 , đèn h sáng
H 6-10 Phần tử logic OR
6 Phần tử logic NOR (hoặc - không)
Ký hiệu, sơ đồ tín hiệu, bảng chân lý của phần tử logic NOR đợc trình bày ở
H 6-11 Khi nhấn nút b1 hoặc b2 , đèn h tắt Đèn h sáng khi không có tín hiệu nào thực hiên cả
98
h2 b1
c
b2
h1
c1
c2
Ký hiệu
&
b1
Sơ đồ tín hiệu
L O
L O b1 b2
h1 h2
L O L O
Bảng chân lý
b1 b2 h1 h2
O O O L
O L O L
L O O L
L L L O
Bảng chân lý
b1 b2 h
O O O
O L L
L O L
L L L
Ký hiệu
1
b1
c
h b2 b1
Sơ đồ tín hiệu
L O
L O b1 b2
h LO
Trang 6H 6-11 Phần tử logic NOR
7 Phần tử logic OR/NOR
Phần tử logic OR/NOR với 2 tín hiệu vào b1, b2 và 2 tín hiệu ra h1 và h2 đợc
trình bày trên H 6-12
hiệu ra 6.3 Các phần tử lôgic của truyền động khí nén
1 Phần tử NOT
Van hành trình 3/2 có vị trí “không”, tại vị trí “không” cổng tín hiệu ra A nối với nguồn P (A = L)
Khi cha có tín hiệu vào a = 0, cửa A nối với cửa P
Khi có tín hiệu vào (áp suất) a = L, van hành trình đổi vị trí làm việc, cửa A bị chặn (A = 0)
99
Bảng chân lý
b1 b2 h
O O L
O L O
L O O
L L O
Ký hiệu
1
b1
c
h b2 b1
Sơ đồ tín hiệu
L O
L O b1 b2
h L O
c
h2 b2
Ký hiệu
1
b1
b2
h1 h2
Sơ đồ tín hiệu
L O
L O b1 b2
h1 h2
L O L O
Bảng chân lý
b1 b2 h1 h2
O O O L
O L L O
L O L O
L L L O
a
a=0
A=L
P
a a=L
A=0 P
Trang 7H 6-13 Phần tử NOT
2 Phần tử OR và NOR
- Phần tử OR là van hành trình 3/2 có vị trí “không”, tại vị trí “không” cổng
tín hiệu ra A bị chặn (H 6-14a)
Khi cha có tín hiệu vào a1 = 0, a2 = 0, cửa A nối với nguồn P
Khi có tín hiệu vào (áp suất) a1 = L, hoặc a2 = L, van hành trình đổi vị trí làm việc, cửa A nối với nguồn P (A = L)
- Phần tử NOR là van hành trình 3/2 có vị trí “không”, tại vị trí “không” cổng
tín hiệu ra nối với nguồn P ( H 6-14b)
Khi cha có tín hiệu vào a1 = 0, a2 = 0, cửa A nối với nguồn P
Khi có tín hiệu vào (áp suất) a1 = L, hoặc a2 = L, van hành trình đổi vị trí làm việc, cửa A bị chặn (A = 0)
a Phần tử OR
b Phần tử NOR
3 Phần tử AND và NAND
Sơ đồ mạch, bảng chân lý của phần tử AND trình bày trên H.6-15a và của phần
tử NAND trình bày trên H6-15b
H 6-15 Phần tử logic khí nén
a Phần tử AND
b Phần tử NAND
100
A
P
a)
a1
P
b) a2
a1
Bảng chân lý
a1 a2 A
O O O
O L L
L O L
L L L
Bảng chân lý
a1 a2 A
O O L
O L O
L O O
L L O
Bảng chân lý
a1 a2 A
O O O
O L O
L O O
L L L
Bảng chân lý
a1 a2 A
O O L
O L L
L O L
L L O
a)
a1
a2
A
P
a1
A
a2
a1
A
P
a2
b)
Trang 8101