Tiểu luận mô phỏng điều khiển hệ thống khí nén

Báo cáo chuyên ngành Mô điều khiển hệ thống khí nén LỜI MỞ ĐẦU Tự động điều khiển tự động, việc sử dụng nhiều hệ thống điều khiển cho thiết bị hoạt động máy móc, xử lý nhà máy, nồi hơi, lò xử lý nhiệt, chuyển mạch mạng điện thoại, đạo ổn định tàu, máy bay ứng dụng khác với người can thiệp tối thiểu giảm Một số quy trình hoàn toàn tự động Lợi ích lớn tự động hóa tiết kiệm lao động, nhiên, sử dụng để tiết kiệm lượng nguyên vật liệu nâng cao chất lượng, độ xác độ xác Thời hạn tự động, lấy cảm hứng từ lời trước tự động (đến từ máy tự động), không sử dụng rộng rãi trước năm 1947, General Motors thành lập phận tự động hóa Trong thời gian ngành công nghiệp áp dụng nhanh chóng điều khiển phản hồi, mà giới thiệu năm 1930 Tự động hóa thực phương tiện khác bao gồm khí, thủy lực, khí nén, điện, điện tử máy tính, thường kết hợp Các hệ thống phức tạp, chẳng hạn nhà máy đại, máy bay tàu thường sử dụng tất kỹ thuật kết hợp Cùng phát triển không ngừng lĩnh vực tự động hóa, ngày thiết bị truyền dẫn, điều khiển khí nén – thủy lực sử dụng máy móc trở nên rộng rãi hầu hết lĩnh vực công nghiệp máy công cụ CNC, phương tiện vận chuyển, máy y khoa, day chuyền chế biến thực phẩm,… thiết bị làm việc linh hoạt, điều khiển tối ưu, đảm bảo xác, công suất lớn với kích thước nhỏ gọn lắp đặt dể dàng không gian chật hẹp so với thiết bị truyền động điều khiển khí hay điện Nhằm trang bị cho bạn đọc kiến thức tốt để tiếp cận nhanh chóng với thiết bị hệ thống điều khiển khí nén – thủy lực thực tế Bằng kinh nghiệm đúc kết qua nhiều năm làm việc thực tiễn máy móc, công nghệ điều khiển số đại góp phần vào đào tạo nguồn nhân lực dòi giàu Báo cáo chuyên ngành Mô điều khiển hệ thống khí nén LỜI CẢM TẠ Sau tháng tìm hiểu nghiên cứu đề tài mô điều khiển hệ thống khí nén (viết chương trình phần mềm Automation Studio Chúng nổ lực hoàn thành báo cáo với kết trung thực khoa học Các kết có do, nổ lực tìm tòi đúc kết từ tài liệu tham khảo mạng Internet Đầu tiên, xin cảm ơn quý thầy cô Trường Đại học Tây Đô giảng dạy truyền đạt kiến thức kinh nghiệm quý báu cho học kỳ qua Chúng xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Trần Nhật Thanh, tận tình hướng dẫn truyền đạt kiến thức kinh nghiệm quý báu để hoàn thành tốt báo cáo Kính chúc quý thầy cô bạn dồi sức khỏe thành công công việc Xin chân thành cảm ơn! Báo cáo chuyên ngành Mô điều khiển hệ thống khí nén MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU .1 LỜI CẢM TẠ MỤC LỤC CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG 1.1.GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG KHÍ NÉN 1.1.1.Những đặc điểm .3 1.1.2.Cấu trúc hệ thống khí nén .4 CHƯƠNG CHUYỂN ĐỘNG KHÍ NÉN KẾT LUẬN .27 CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG KHÍ NÉN 1.1.1 Những đặc điểm Hệ thống khí nén gồm nhiều thiết bị quan trọng máy nén khí bình tích áp, sử dụng rộng rãi công nghiệp lắp ráp, chế biến đặc biệt lĩnh vực cần đảm bảo vệ sinh, chống cháy nổ môi trường độc hại Ví dụ lĩnh vực lắp ráp điện tử, chế biến thực phẩm, khâu phân loại, đóng gói sản phẩm thuộc dây chuyền sản xuất tự động, công nghiệp gia công khí, công nghiệp khai khoáng,  Các dạng truyền động sử dụng khí nén - Truyền động thẳng ưu hệ thống khí nén kết cấu đơn giản linh hoạt cấu chấp hành, chúng sử dụng nhiều thiết bị gá kẹp chi tiết gia công thiết bị đột dập, phân loại đóng gói sản phẩm - Truyền động quay : nhiều trường hợp yêu cầu tốc độ truyền động cao, công suất không lớn gọn nhẹ tiện lợi nhiều so với dạng truyền động sử dụng lượng khác Ở hệ truyền động quay công suất lớn, chi phí cho hệ thống cao so với truyền động điện  Ưu nhược điểm hệ thống khí nén - Ưu điểm: + Do không khí có khả chịu nén nên nén trích chứa bình chứa với áp suất cao thuận lợi, kho chứa lượng Trong vận hành, người ta thường xây dựng trạm khí nén dùng chung cho nhiều mục đích khác công việc làm sạch, truyền động máy móc + Có khả truyền tải xa hệ thống đường ống với tổn thất nhỏ + Khí nén sau sinh công học thải mà không gây tổn hại cho môi trường + Tốc độ truyền động cao, linh hoạt + Dễ điều khiển với độ tin cậy xác Báo cáo chuyên ngành Mô điều khiển hệ thống khí nén + Có giải pháp thiết bị phòng ngừa tải, áp suất hiệu - Nhược điểm: + Công suất chuyển động không lớn + Do khả đàn hồi khí nén lớn nên tải trọng thay đổi vận tốc truyền động có xu hướng thay đổi Vì khả trì chuyển động thẳng quay thường khó thực + Dòng khí nén giải phóng môi trường gây tiếng ồn 1.1.2 Cấu trúc hệ thống khí nén Hệ thống khí nén thường bao gồm khối thiết bị : - Trạm nguồn : Máy nén khí, bình tích áp, thiết bị an toàn, thiết bị xử lý khí nén ( lọc bụi, lọc nước, sấy khô ) - Khối điều khiển : phần tử xử lý tín hiệu điều khiển phần tử điều khiển đảo chiều cấu chấp hành - Khối thiết bị chấp hành : Xi lanh, động khí nén, giác hút Dựa vào lượng tín hiệu điều khiển, người ta chia hai dạng hệ thống khí nén: - Hệ thống điều khiển khí nén tín hiệu điều khiển khí nén kéo theo phần tử xử lý điều khiển tác động khí nén Báo cáo chuyên ngành Mô điều khiển hệ thống khí nén Hình 1.1 Cấu trúc hệ thống điều khiển khí nén - Hệ thống điều khiển điện - khí nén phần tử điều khiển hoạt động tín hiệu điện kết hợp tín hiệu điện - khí nén Hình 1.2 Hệ thống điện – khí nén Báo cáo chuyên ngành Mô điều khiển hệ thống khí nén 1.2 GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM AUTOMATION STUDIO Automation Studio phần mềm công cụ để thiết kế, tính toán mô Nó tạo dành cho lĩnh vực Tự động hóa Công nghiệp, đặc biệt dùng để thực thi thiết kế kiểm tra điều kiện cần thiết Các nhà máy kết hợp với phần mềm tạo nên việc sử dụng rộng rãi công nghiệp cách chặt chẽ, xác nhận trình chương trình tự động Ở môi trường Automation Studio tất công cụ thiết kế khả thi Bản thân chương trình bao gồm phần hỗ trợ chính, là: - Bộ soạn thảo biểu đồ (Diagram Editor) - Tham khảo đề tài (Project Explorer) - Thư viện tìm kiếm (Library Explorer) Bộ soạn thảo biểu đồ cung cấp cho bạn cách tạo, mô biểu đồ làm báo cáo Trong Tham khảo đề tài lại giải việc quản lý file, phân loại tất tài liệu liên kết với đề tài mô Thư viện tìm kiếm cung cấp thư viện dạng ký hiệu, cần thiết cho việc tạo biểu đồ để làm nên đề tài bạn Cuối cùng, phần mền cho phép bạn tìm hồ sơ (Document) đề tài (Project) bạn Bạn in xuất biểu đồ cách dễ dàng CHƯƠNG CHUYỂN ĐỘNG KHÍ NÉN 2.1 KHỐI NGUỒN KHÍ NÉN Trong công nghiệp, tùy theo quy mô sản xuất, người ta thường xây dựng vài trạm khí nén phục vụ sản xuất với mục đích khác Yêu cầu tối thiểu, khí nén phải xử lý sơ đảm bao tiêu chuẩn: - Áp suất ổn định; - Khô; - Không lẫn bụi bẩn Các tiêu chuẩn đáp ứng yêu cầu chung dùng công việc làm môi trường, sản phẩm, bơm hơi… Báo cáo chuyên ngành Mô điều khiển hệ thống khí nén Để hệ thống khí nén làm việc bền vững, liên tục tin cậy, nguồn khí nén cần phải tăng cường ổn định áp suất, phun dầu bôi trơn cho phần tử điều khiển, cấu chấp hành… Để đạt yêu cầu trên, trạm nguồn khí nén cần trang bị loạt phần tử nối tiếp từ thiết bị lọc không khí đầu vào đến khí nén đủ tiêu chuẩn cung cấp cho hộ tiêu thụ, thường bao gồm thiết bị mô tả ký hiệu thể sơ đồ: Hình 2.1 Ký hiệu phần tử khối nguồn khí nén 2.1.1 MÁY NÉN KHÍ Việc lựa chọn máy nén khí dự a theo yêu cầu v ề áp suất làm việc cấu chấp hành (Xilanh, động cơ, giác hút…và lựa chọn theo yêu cầu công nghệ) yêu cầu khác kích thước, trọng lượng, mức độ gây tiếng ồn máy nén khí a Máy nén kiểu Piston - Một cấp: áp suất xấp xỉ 600 kPa = bar - Hai cấp: áp suất xấp xỉ 1500 kPa = 15bar Có thể thiết cấp, P = 250 bar Lưu lượng xấp xỉ 10m3/min Làm việc theo nguyên lý thay đổi thể tích Piston xuống hút không khí vào qua van hút Đến hành trình piston lên, van hút bị đóng Báo cáo chuyên ngành Mô điều khiển hệ thống khí nén lại, van đẩy mở để nén không khí vào bình tích áp Mỗi vòng quay gồm kỳ hút kỳ nén Hình 2.2 Máy nén kiểu Piston Lưu lượng máy nén khí tính cho cấp áp dụng theo công thức: Q = v n = [m3/vòng] [ vòng/phút] = [m3/phút] hay [m3/min] Trong đó: v: thể tích hành trình buồng hút ( tính cho chu trình hay vòng quay); n: số vòng quay phút Để nâng cao hiệu suất nén, máy nén nhiều cấp, khí nén làm mát trước vào cấp nén b Máy nén kiểu cánh gạt - Một cấp: áp suất xấp xỉ 400 kPa = 4bar - Hai cấp: áp suất xấp xỉ 800 kPa = 8bar Làm việc theo nguyên lý thay đổi thể tích Lưu lượng thể tích Qv lệ thuận với: tỷ Đường kính stator, số cánh độ rộng cánh gạt, độ lệch tâm tốc độ quay rotor Hình 2.3 Máy nén kiểu cánh gạt c Máy nén khí kiểu trục vít Làm việc theo nguyên lý thay đổi thể tích áp suất lớn, xấp xỉ 10bar lưu lượng tỷ lệ thuận với tốc độ quay, chiều dài trục vít Hình 2.4 Máy nén khí kiểu trục vít d Máy nén khí kiểu ly tâm Báo cáo chuyên ngành Mô điều khiển hệ thống khí nén (Máy nén kiểu hướng kính) làm việc theo nguyên lý động áp suất lớn, xấp xỉ 1000 kPa = 10 bar lưu lượng tỷ lệ với tốc độ quay, số cánh diện tích cánh Hình 2.5 Máy nén khí kiểu ly tâm e Máy nén khí kiểu hướng trục Làm việc theo nguyên lý động áp suất xấp xỉ 600 kPa = bar lưu lượng tỷ lệ với tốc độ quay, đường kính buồng hút, số cánh diện tích cánh Hình 2.6 Máy nén khí kiểu hướng trục 2.1.2 THIẾT BỊ XỬ LÝ KHÍ NÉN Các giai đoạn xử lý khí nén: - Lọc thô: làm mát sơ để tách chất bẩn, bụi; tiếp tục vào bình ngưng tụ để tách nước - Sấy khô: Ứng dụng trình vật lý trình hoá học - Lọc tinh: Dùng lọc cụm bảo dưỡng a Sấy khô trình hóa học Khí nén đưa qua tầng chất làm khô (ví dụ muối NaCl), đây, nước chứa không khí trao đổi với chất làm khô đọng lại thành chất lỏng chảy xuống buồng chứa nước ngưng tháo Phương pháp có chi phí vận hành cao, thường xuyên phải thay thế, bổ sung chất làm khô, nhiên lắp đặt đơn giản, không yêu cầu nguồn lượng từ bên Khí nén khô Bình chưa Muối NaCl Lỗ xả nước ngưng Khí nén ấm đưa vào Nước ngưng Báo cáo chuyên ngành Mô điều khiển hệ thống khí nén Hình 2.7 Thiết bị sấy khô trình hóa học b Bộ lọc sấy khô ứng dụng trình vật lý Nguyên lý hoạt động: khí nén từ máy nén khí qua phận trao đổi nhiệt Tại dòng khí nén vào nóng làm lạnh nhờ trao đổi nhiệt với dòng khí sấy khô làm lạnh Như vậy, khâu này: khí nén vào làm mát, khí nén sưởi ấm Một phần nước khí nén vào ngưng tụ rơi xuống bình ngưng Sau làm lạnh sơ bộ, dòng khí nén tiếp tục vào trao đổi nhiệt với chất làm lạnh thiết bị làm lạnh Tại đây, dòng khí nén làm lạnh đế n nhiệt độ hóa sương (khoảng +20C), giọt sương ngưng tụ tiếp tục rơi xuống bình ngưng thứ hai Thiết bị ứng dụng công nghệ làm việc chắn, chi phí vận hành thấp Hình 2.8 Thiết bị sấy khô trình vật lý c Bộ điều hoà phục vụ Bộ điều hòa phục vụ lắp đặt nối tiếp với nguồn khí nén thông thường, nhằm cung cấp nguồn khí nén chất lượng cao bổ sung chức cung cấp dầu bôi trơn bảo quản phần tử hệ thống khí nén - Bộ lọc nước, - Van điều chỉnh áp suất, - Đồng hồ thị, - Bộ tra dầu bảo quản 10 Báo cáo chuyên ngành Mô điều khiển hệ thống khí nén - Xilanh kiểu màng Hình 2.15 Xilanh kiểu piston ký hiệu sơ đồ 2.2.2 Xilanh tác dụng kép * Nguyên tắc hoạ động: - Khí nén sử dụng để sinh công hai phía Piston - Xilanh có hai cửa cấp nguồn - Điều khiển hoạt động xilanh kép van 4/2, 5/2 5/3 Hình 2.16 Xilanh kép * Nguyên lý cấu tạo: Các dạng: - Xilanh kép có cần Piston phía: Do diện tích hai mặt Piston khác nên lực tác dụng cần Piston khác (lực đẩy lớn lực kéo) Hai dạng xilanh kép có cần Piston phía thường gặp: + Xilanh kép đệm giảm chấn Hình 2.17 Xilanh kép đệm giảm chấn + Xilanh kép có đệm giảm chấn điều chỉnh 14 Báo cáo chuyên ngành Mô điều khiển hệ thống khí nén Hình 2.18 Xilanh kép có đệm giảm chấn điều chỉnh - Xilanh kép có cần piston hai phía (gọi xilanh đồng bộ), diện tích hai mặt piston nên lự c tác dụng sinh Hình 2.19 Xilanh đồng 2.2.3 Xilanh quay Điều khiển van 4/2; 5/2 hay 5/3 Cần Piston có truyền động tới bánh quay, góc quay – 360 o , mômen khoảng 0,5 Nm đến 20 Nm áp suất vận hành bar, tuỳ thuộc đường kính Piston Hình 2.20 Xilanh quay Kiểu truyền động xoay: Điều khiển van 4/2; 5/2 hay 5/3 Góc xoay – 270o Mômen: khoảng 0,5Nm đến 20Nm áp suất vận hành 6bar phụ thuộc vào kích thước cánh gạt 15 Báo cáo chuyên ngành Mô điều khiển hệ thống khí nén Hình 2.21 Kiểu truyền động xoay 2.2.4 Động khí nén Đông quay tròn liên tục đảo chiều quay, điều khiển van 4/2; 5/2 hay 5/3 Hình 2.22 Kiểu cánh gạt 2.2.5 Giác hút Một vòng lõm cao su treo vật sức hút khí nén Khi có khí nén thổi từ sang 3, miệng hút tạo chân không cho giác hút Hình 2.23 Mạch khí nén dùng giác hút 2.3 CÁC VAN ĐIỀU KHIỂN ĐẢO CHIỀU THÔNG DỤNG 2.3.1 Quy ước ký hiệu van điều khiển đảo chiều a Quy ước biểu diễn cổng vào/ra, vị trí chuyển trạng thái 16 Báo cáo chuyên ngành Mô điều khiển hệ thống khí nén Trong đó, ký hiệu cổng vào/ra biểu diễn số, quy ước: - Số cổng nguồn (P); - Số số cổng cấp khí nén đến cấu chấp hành; - Số cổng xả khí trự c tiếp môi trường (chú ý: cần giảm tiếng ồn, người ta lắp vào cổng xả ống giảm thanh) b Quy ước biểu diễn dạng tác động điều khiển van Hình 2.23 Các dạng tác động điều khiển van c Một số ký hiệu đầy đủ van đảo chiều 17 Báo cáo chuyên ngành Mô điều khiển hệ thống khí nén Hình 2.24 Ký hiệu van đảo chiều Trong đó, quy ước biểu diễn tín hiệu điều khiển số: - Số 12 tín hiệu điều khiển mở van để khí nén từ cửa → cửa - Tương tự số 14 tín hiệu điều khiển mở van để khí nén từ cử a → cửa - Số 10 có ý nghĩa tín hiệu khóa đường nguồn (P) dành cho van có cửa - Số 91 điểm nguồn khí nén mở van phụ trợ -… Hình 2.25 Hoạt động van xilanh d Nguyên lý ứng dụng van điện từ Như nêu mục đây, van đảo chiều điều khiển lực tác động: tay, tiếp xúc khí, lực sinh khí nén lực điện từ Khi dòng điện chảy qua cuộn dây (Coil winding), xuất từ trường Từ trường sinh lực điện từ tác động lên lõi (Core) vật liệu sắt từ mềm (Soft iron), kéo lõi vào lòng cuộn dây Lõi từ gắn với cấu đóng-mở trực tiếp van đảo chiều gián tiếp qua van phụ trợ Độ lớn lực điện từ phụ thuộc vào: - Số vòng dây cuộn dây - Cường độ dòng điện chảy qua cuộn dây - Kích thứ c hợp lý cuộn dây Hình 2.26 Van điện từ 2.3.2 Nguyên lý cấu tạo hoạt động van đảo chiều a Van đảo chiều khí nén loại cửa vị trí (Van 2/2) 18 Báo cáo chuyên ngành Mô điều khiển hệ thống khí nén - Van 2/2 có hai cổng vào/ra (1/2), hai trạng thái, van 2/2 sử dụng làm khóa ON/OFF đóng/mở nguồn khí nén rẽ mạch khí nén - Van 2/2 chế tạo điều khiển tay, tiếp xúc khí, khí nén hay điện - khí nén - Hoạt động van sau: Khi chưa nhấn nút, tác dụng lực lò xo van hoạt động vị trí bên phải, lúc cửa số cửa số bị chặn Khi ta nhấn nút van 2/2 đảo trạng thái làm cửa thông với cửa 2, ta nối nguồn khí với cửa có khí cấp lên cửa Kí hiệu Hình 2.27 Van đảo chiều khí nén 2/2 b Van đảo chiều khí nén loại cửa vị trí (Van 3/2) Van 3/2 có cổng làm việc vào/ra (1/2) cổng xả (3) Các van 3/2 chế tạo đa dạng ứng dụng phong Dạng tác động tay; tiếp xúc khí; khí nén hay điện từ phía hai phía Các van điều khiển khí nén hay điện từ hai phía có đặc tính phần tử chuyển mạch có nhớ trạng thái (Flip-Flop) hay gọi van xung Hình 2.28 Các dạng van 3/2 - Hoạt động van sau: Khi chưa gạt cần gạt, tác dụng lực lò xo van hoạt động vị trí bên phải, lúc cửa số bị chặn cửa số thông với cửa Khi ta 19 Báo cáo chuyên ngành Mô điều khiển hệ thống khí nén gạt cần gạt van 3/2 đảo trạng thái làm cửa thông với cửa 2, cửa bị chặn ta nối nguồn khí với cửa có khí cấp lên cửa Hình 2.29 Ký hiệu van đảo chiều khí nén 3/2 - Van đảo chiều 3/2, tác động trực tiếp khí nén, phục hồi vị trí ban đầu lò xo Tại vị trí "không", cửa bị chặn, cửa thông khí với cửa Khi có tín hiệu khí nén 12 tác động, nòng piston bị đẩy xuống van chuyển sang hoạt động vị trí 1, lúc cửa1 nối với cửa 2, cửa bị chặn - Van đảo chiều 3/2 điều khiển khí nén có dạng: + Một trạng thái ổn định (thường đóng) thiết lập lò xo hồi + Một trạng thái thiết lập tồn với tín hiệu điều khiển (12) Hình 2.30 Van đảo chiều 3/2 điều khiển khí nén c Van đảo chiều khí nén loại cửa vị trí (van 4/2) - Van 4/2 có cổng làm việc vào/ra (1/2và4) chung cổng xả (3) Van 4/2 ghép hai van 3/2 vỏ: thường đóng, thường mở - Van 4/2 điều khiển khí, khí nén hay điện phía hai phía Các van điều khiển khí nén hay điện hai phía có đặc điểm phần tử nhớ hai trạng thái - Van 4/2 sử dụng làm van đảo chiều xilanh kép động 20 Báo cáo chuyên ngành Mô điều khiển hệ thống khí nén Hình 2.31 van 4/2 điều khiển khí nén hai phía d Van đảo chiều khí nén loại vị trí (van 5/2) - Van 5/2 có cổng làm việc vào/ra (1/2và4) hai cửa xả riêng cho trạng thái (3,5) - Van 5/2 điều khiển khí, khí nén hay điện phía hai phía Các van điều khiển khí nén hay điện hai phía phần tử nhớ hai trạng thái - Van 5/2 dùng làm van đảo chiều điều khiển xilanh tác dụng kép, động - Van 5/2 xung điều khiển khí nén, trạng thái ổn định có thiết lập tín hiệu 12 Hình 2.32a Van 5/2 xung điều khiển khí nén thiết lập lại tín hiệu 12 - Van 5/2 xung điều khiển khí nén, trạng thái ổn định thiết lập lại tín hiệu 14 Hình 2.32b Van 5/2 xung điều khiển khí nén thiết lập lại tín hiệu 14 - Van 5/2 điện từ: Các van đảo chiều 5/2 điện từ điều khiển gián tiếp qua van phụ trợ sử dụng rộng rãi cho điều khiển đảo chiều xilanh kép, động + Van điện từ 5/2 có trạng thái ổn định thiết lập lò xo hồi với nguồn khí nén hỗ trợ lấy chung từ nguồn (1), trạng thái lại ( 1Æ4) điều khiển tín hiệu 14 21 Báo cáo chuyên ngành Mô điều khiển hệ thống khí nén Đặc biệt hơn, nguồn khí nén cho van phụ trợ lấy từ nguồn chung (1) từ nguồn (cửa 84) Hình 2.34 Van điện từ 5/2 có trạng thái ổn định thiết lập lò xo hồi e Van 5/3 Van 5/3 có trạng thái, trạng thái trung gian (mid – position) trạng thái ổn định thiết lập lò xo hồi tín hiệu điều khiển Người ta thường gọi trạng thái không Hai trạng thái lại thiết lập tồn hai tín hiệu điều khiển tương ứng van 5/2 điều khiển phía Ngoài chức đảo chiều cấu chấp hành, van 5/3 khác trạng thái không lựa chọn mục đích sử dụng khác nhau: + Van 5/3 có trạng thái không van thích hợp với yêu cầu hãm dừng cần piston xilanh vị trí đoạn tác dụng Tuy nhiên, điểm dừng xác phụ thuộc vào nhiều yếu tố, tải trọng, áp suất, tính nén khí nén… Gọi tên van 5/3 có vị trí trung gian khóa Hình 2.35.Van 5/3 có khóa trung gian + Van 5/3 có trạng thái không van mở nguồn cho hai cửa cung cấp khí nén cho hai phía piston xilanh, gọi van 5/3 có vị trí trung gian áp lực Nó thích hợp với yêu cầu trì chuyển động chậm cần piston phía có diện tích tác dụng nhỏ 22 Báo cáo chuyên ngành Mô điều khiển hệ thống khí nén Hình 2.36 Van 5/3 có trạng thái van mở nguồn + Van 5/3 có trạng thái không van xả nguồn cho hai phía piston xilanh, gọi van 5/3 có vị trí trung gian xả Nó thích hợp với yêu cầu thả tự cho cần piston di chuyển theo ý muốn ngoại lực Hình 2.37 Van 5/3 có trạng thái van xả nguồn 2.4 CÁC VAN ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG 2.4.1 Van chiều - Van chiều, loại van có tác dụng cho lưu lượng khí nén qua chiều, chiều ngược lại bị chặn Nguyên lý hoạt động ký hiệu van chiều: dòng khí nén từ A qua B, chiều từ B qua A dòng khí nén bị chặn Hình 2.38 Van chiều 2.4.2 Van xả nhanh Tốc độ Piston Xilanh tăng đến cực đại làm giảm thiểu cản trở dòng chảy dòng khí xả Khi có van xả nhanh, khí xả buồng xilanh không chảy qua van đảo chiều mà xả môi trường dễ dàng qua van “xả nhanh” - Khi dẫn nguồn, áp suất P1 > P2 nên cửa bị đóng lại khí nén cung cấp cho tải qua cửa 23 Báo cáo chuyên ngành Mô điều khiển hệ thống khí nén - Khi áp xả nhanh mở cửa xả gần nhanh suất P1 < P2 van tự động đóng cửa tạo nên đường trình xả Hình 2.39 Van xả nhanh 2.4.3 Van tiết lưu hai chiều van tiết lưu chiều Van tiết lưu sử dụng với mục đích điều chỉnh tốc độ cấu chấp hành Trong thực tế, thường có yêu cầu khác tốc độ hành trình cấu chấp hành nhằm đáp ứng công nghệ suất Hình 2.40 Van tiết lưu hai chiều chiều 2.5 CÁC PHẦN TỬ XỮ LÝ TÍN HIỆU KHÍ NÉN 2.5.1 Van logic AND Van logic AND, có chức nhận tín hiệu điều khiển lúc vị trí khác hệ thống điều khiển Nguyên lý hoạt động van logic AND sau: Khi có dòng khí nén qua cửa số 1, đẩy piston trụ van sang bên phải, cửa số bị chặn Hoặc có dòng khí nén qua cửa 1(3), đẩy piston trụ 24 Báo cáo chuyên ngành Mô điều khiển hệ thống khí nén van sang vị trí bên trái, cửa 1(3) bị chặn Nếu dòng khí nén đồng thời qua hai cửa 1(3), cửa số có khí Hình 2.41 Van logic AND 2.5.2 Van logic OR Van logic OR, có chức nhận tín hiệu điều khiển vị trí khác hệ thống điều khiển Nguyên lý hoạt động van sau: có dòng khí nén qua cửa số 1, piston trụ van bị đẩy sang vị trí bên phải, chắn cửa 1(3) Như cửa số thông khí với cửa số Hoặc có dòng khí nén cấp vào cửa 1(3), piston trụ van bị đẩy sang vị trí bên trái, chắn cửa số 1, cửa 1(3) nối với cửa Hình 2.42 Van logic OR 2.5.3 Van áp suất - Van an toàn có nhiệm vụ giữ áp suất lớn mà hệ thống tải Khi áp suất lớn áp suất cho phép hệ thống, dòng áp suất khí nén thắng lực lò xo khí nén theo cửa R không khí, van an toàn điều chỉnh áp suất 25 Báo cáo chuyên ngành Mô điều khiển hệ thống khí nén Hình 2.43 Ký hiệu van an toàn - Van tràn nguyên tắc hoạt động tương tự van an toàn Nhưng khác áp suất cửa vào van tràn đạt đến giá trị xác định cửa vào 1(P) thông với cửa 2(A) nối với hệ thống điều khiển, giá trị áp suất khí nén xác định lò xo Hình 2.44 Van tràn - Van điều chỉnh áp suất (van giảm áp), Van điều chỉnh áp suất có công dụng giữ áp suất điều chỉnh không đổi Nguyên tắc hoạt động van điều chỉnh áp suất: điều chỉnh trục vít, tức điều chỉnh vị trí đĩa van, trường hợp áp suất đường tăng lên so với áp suất điều chỉnh, khí nén tác động lên qua lỗ thông, vị trí kim van thay đổi, khí nén qua lỗ xả khí Cho đến chừng áp suất đường giảm xuống áp suất điều chỉnh ban đầu vị trí kim van trở vị trí ban đầu Hình 2.45 Van giảm áp 26 Báo cáo chuyên ngành Mô điều khiển hệ thống khí nén KẾT LUẬN • TỰ ĐÁNH GIÁ ĐỀ TÀI Trong thời thực đề tài, hướng dẫn tận tình thầy Trần Nhựt Thanh, nhóm em hoàn thành thời gian kế hoạch giao Đề tài hoàn thành nội dung sau đây: - Soạn lý thuyết hệ thống khí nén cho sinh viên ngành điện - Mô thành công ứng dụng phần mềm PLC điều khiển Đây đề tài nhóm thời gian kiến thức có hạn nên chắn có chút thiếu sót nội dung hình thức trình bày Tuy nhiên bên cạnh đó, thực đề tài mà nhóm tích lũy nhiều kiến thức kinh nghiệm quý báo lĩnh vực mong với kiến thức giúp chúng em nhiều sau • HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Về mặt nội dung, nhóm em thực nội dung đề Tuy nhiên trình mô gặp khó khăn việc thiết kế 27 Báo cáo chuyên ngành Mô điều khiển hệ thống khí nén TÀI LIỆU THAM KHẢO Luận án TS: Nghiên cứu hệ thống ABS dẫn động khí nén - NCS Hồ Hữu Hùng Điều khiển khí nén & thủy lực - ĐH Kỹ thuật công nghệ Tp.HCM Ebook Điều khiển khí nén thủy lực - ThS Lê Văn Tiến Dũng Giáo trình Hệ thống khí nén thủy lực - ĐH Công nghiệp TP Hồ Chí Minh Giáo trình truyền động thủy lực khí nén - ĐH Nông nghiệp Hà Nội 28 [...]... đề ra Tuy nhiên trong quá trình mô phỏng cũng gặp khó khăn về việc thiết kế 27 Báo cáo chuyên ngành Mô phỏng điều khiển hệ thống khí nén TÀI LIỆU THAM KHẢO Luận án TS: Nghiên cứu hệ thống ABS dẫn động khí nén - NCS Hồ Hữu Hùng Điều khiển khí nén & thủy lực - ĐH Kỹ thuật công nghệ Tp.HCM Ebook Điều khiển khí nén và thủy lực - ThS Lê Văn Tiến Dũng Giáo trình Hệ thống khí nén thủy lực - ĐH Công nghiệp TP... cũng có thể điều khiển bằng cơ khí, bằng khí nén hay điện một phía hoặc cả hai phía Các van điều khiển bằng khí nén hay điện cả hai phía cũng có đặc điểm như một phần tử nhớ hai trạng thái - Van 4/2 được sử dụng làm van đảo chiều xilanh kép hoặc động cơ 20 Báo cáo chuyên ngành Mô phỏng điều khiển hệ thống khí nén Hình 2.31 van 4/2 điều khiển bằng khí nén cả hai phía d Van đảo chiều khí nén loại 5 của... các van đảo chiều a Van đảo chiều khí nén loại 2 cửa 2 vị trí (Van 2/2) 18 Báo cáo chuyên ngành Mô phỏng điều khiển hệ thống khí nén - Van 2/2 có hai cổng vào/ra (1/2), hai trạng thái, van 2/2 có thể sử dụng làm khóa ON/OFF đóng/mở nguồn khí nén hoặc rẽ mạch khí nén - Van 2/2 có thể được chế tạo điều khiển bằng tay, bằng tiếp xúc cơ khí, bằng khí nén hay điện - khí nén - Hoạt động của van như sau: Khi... van Hình 2.23 Các dạng tác động điều khiển van c Một số ký hiệu đầy đủ của van đảo chiều 17 Báo cáo chuyên ngành Mô phỏng điều khiển hệ thống khí nén Hình 2.24 Ký hiệu van đảo chiều Trong đó, quy ước biểu diễn các tín hiệu điều khiển bằng các con số: - Số 12 là tín hiệu điều khiển mở van để khí nén từ cửa 1 → cửa 2 - Tương tự số 14 là tín hiệu điều khiển mở van để khí nén từ cử a 1 → cửa 4 - Số 10 có... 5/2 cũng có thể điều khiển bằng cơ khí, bằng khí nén hay điện một phía hoặc cả hai phía Các van điều khiển bằng khí nén hay điện cả hai phía là một phần tử nhớ hai trạng thái - Van 5/2 dùng làm van đảo chiều điều khiển xilanh tác dụng kép, động cơ - Van 5/2 xung điều khiển bằng khí nén, trạng thái ổn định hiện có được thiết lập bởi tín hiệu 12 Hình 2.32a Van 5/2 xung điều khiển bằng khí nén thiết lập... 2.5.3 Van áp suất - Van an toàn có nhiệm vụ giữ áp suất lớn nhất mà hệ thống có thể tải Khi áp suất lớn hơn áp suất cho phép của hệ thống, thì dòng áp suất khí nén sẽ thắng lực lò xo và như vậy khí nén sẽ theo cửa R ra ngoài không khí, van an toàn có thể điều chỉnh được áp suất 25 Báo cáo chuyên ngành Mô phỏng điều khiển hệ thống khí nén Hình 2.43 Ký hiệu van an toàn - Van tràn nguyên tắc hoạt động tương... phối khí nén Hệ thống ống dẫn thường được đặt dốc theo hướng cung cấp khí nén, với độ dốc từ 1-2% Hình 2.13 Một hệ thống phân phối khí nén Đường kính của ống dẫn được lựa chọn phụ thuộc vào yêu cầu về tổn thất áp suất trên đường dẫn tính từ nguồn đến nơi tiêu thụ, theo tiêu chuẩn không vượt quá 0,1 bar Cơ sở lựa chọn: - Lưu lượng cần thiết 12 Báo cáo chuyên ngành Mô phỏng điều khiển hệ thống khí nén -... ngành Mô phỏng điều khiển hệ thống khí nén gạt cần gạt van 3/2 đảo trạng thái làm cửa 1 thông với cửa 2, cửa 3 bị chặn nếu ta nối nguồn khí với cửa 1 thì sẽ có khí cấp lên cửa 2 Hình 2.29 Ký hiệu van đảo chiều khí nén 3/2 - Van đảo chiều 3/2, tác động trực tiếp bằng khí nén, phục hồi về vị trí ban đầu bằng lò xo Tại vị trí "không", cửa 1 bị chặn, cửa 2 thông khí với cửa 3 Khi có tín hiệu khí nén 12... hệ thống điều khiển, giá trị của áp suất khí nén được xác định bằng lò xo Hình 2.44 Van tràn - Van điều chỉnh áp suất (van giảm áp), Van điều chỉnh áp suất có công dụng giữ áp suất được điều chỉnh không đổi Nguyên tắc hoạt động của van điều chỉnh áp suất: khi điều chỉnh trục vít, tức là điều chỉnh vị trí của đĩa van, trong trường hợp áp suất ở đường ra tăng lên so với áp suất được điều chỉnh, khí nén. .. của van logic AND như sau: Khi có dòng khí nén qua cửa số 1, sẽ đẩy piston trụ của van sang bên phải, như vậy cửa số 1 bị chặn Hoặc là khi có dòng khí nén qua cửa 1(3), sẽ đẩy piston trụ của 24 Báo cáo chuyên ngành Mô phỏng điều khiển hệ thống khí nén van sang vị trí bên trái, như vậy cửa 1(3) bị chặn Nếu dòng khí nén đồng thời qua hai cửa 1 và 1(3), cửa số 2 sẽ có khí Hình 2.41 Van logic AND 2.5.2 Van