Đề cương bài giảng kỹ thuật điều khiển khí nén

KHOA C KH NG LC B MễN C IN LNH V IU HềA KHễNG KH Tng tttt CNG BI GING ff K THUT IU KHIN KH NẫN TRèNH O TO: I HC NGNH: C IN T CHUYấN NGNH: CễNG NGH C IN & BO TRè, CễNG NGH C IN LNH V IU HềA KHễNG KH GING VIấN: TS O CH CNG Nm 2015 kỹ thuật điều khiển khí nén Ch-ơng 1: vấn đề chung khí nén công nghệ khí nén 1.1 Vài nét phát triển kỹ thuật khí nén ứng dụng khí nén tr-ớc công nguyên Ví dụ: nhà triết học ng-ời Hi Lạp Ktesibios (năm 140, tr-ớc Công nguyên) học trò ông Heron (năm 100, tr-ớc Công nguyên) chế tạo thiết bị bắn tên hay ném đá khí nén (hình l.l) Dây cung đ-ợc căng áp suất khí xilanh thông qua đòn bẩy nối với Piston xilanh Khi buông dây cung ra, áp suất không khí nén làm tăng vận tốc bay mũi tên Sau số phát minh sáng chế Klesibios Heron nh-: thiết bị đóng, mở cửa khí nén; Bơm súng phun lửa đ-ợc sáng chế thời kỳ Khái niệm ''Pneumatica'' đ-ợc dùng thập kỷ Từ "Pneumatic" xuất phát từ tiếng cổ Hy Lạp có nghĩa "gió", "hơi thở", triết học có nghĩa "linh hồn" Thuật ngữ "Pneuma" để ngành khoa học khí động học t-ợng liên quan đ-ợc đúc kết Hình 1.1 Thiết bị bắn tên Tuy nhiên phát triển khoa học kĩ thuật thời không đồng bộ, kết hợp kiến thức học, vật lí, vật liệu thiếu, phạm vi ứng dụng khí nén hạn chế Mãi kỷ 17, kĩ s- chế tạo ng-ời Đức Otto von Guerike (1602-1686), nhà toán học triết học ng-ời Pháp Blaise Pascal (1623-1662), nh- nhà vật lí ng-ời Pháp Denis Papin (1647-1712) xây dựng nên tảng ứng dụng khí nén Trong kỷ 19, máy móc thiết bị sử dụng l-ợng khí nén lần l-ợt đ-ợc phát minh, nh- th- vận chuyển ống khí nén (1835) Josef Ritter (Austria), phanh khí nén (1880), búa tán đinh khí nén (1861) Trong lĩnh vực xây dựng đ-ờng hầm xuyên dãy núi Alpes Thụy Sĩ (1857) lần ng-ời ta sử dụng khí nén với công suất lớn Vào năm 70 kỷ 19 xuất Pari trung tâm sử dụng l-ợng khí nén lớn với công suất 7350kW Khí nén đ-ợc vận chuyển tới nơi tiêu thụ đ-ờng ống với đ-ờng kính 500 mm dài nhiều km Tại khí nén đ-ợc nung nóng lên nhiệt độ từ 500 C đến 1500 C để tăng công suất truyền động động cơ, thiết bị búa GV: o Chớ Cng Trang kỹ thuật điều khiển khí nén Với phát triển mạnh mẽ l-ợng điện, vai trò sử dụng l-ợng khí nén bị giảm dần Tuy nhiên việc sử dụng l-ợng khí nén đóng vai trò cốt yếu lĩnh vực, mà sử dụng l-ợng điện nguy hiểm, sử dụng l-ợng khí nén dụng cụ nhỏ, nh-ng truyền động với vận tốc lớn, sử dụng l-ợng khí nén thiết bị nh- búa hơi, dụng cụ dập, tán đinh nhiều dụng cụ, đồ gá kẹp chặt máy Thời gian sau chiến tranh Thế giới thứ 2, việc ứng dụng l-ợng khí nén kĩ thuật điều khiển phát triển mạnh mẽ Với dụng cụ, thiết bị, phần tử khí nén đ-ợc sáng chế đ-ợc ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác nhau, kết hợp khí nén với điện-điện tử nhân tố định cho phát triển kĩ thuật điều khiển t-ơng lai Hãng FESTO (Đức) có ch-ơng trình phát triển hệ thống điều khiển khí nén đa dạng, phục vụ cho công nghiệp, mà phục vụ cho phát triển ph-ơng tiện dạy học (Didactic) 1.2 Khả ứng dụng khí nén 1.2.1 Trong lĩnh vực điều khiển Sau chiến tranh Thế giới thứ 2, vào năm 50 60 ký 20 này, thời gian phát triển mạnh mẽ kĩ thuật điều khiển khí nén giai đoạn tự động hóa trình sản xuất đ-ợc phát triển rộng rãi đa dạng nhiều lĩnh vực khác Chỉ riêng Cộng hòa Liên bang Đức dã có 60 hãng chuyên sản xuất phân tử điều khiển khí nén Hệ thống điều khiển khí nén đ-ợc sử dụng lĩnh vực mà dễ xảy vụ cháy nổ, thiết bị phun sơn; loại đồ gá kẹp chi tiết nhựa, chất dẻo; đ-ợc sử dụng cho lĩnh vực sản xuất thiết bị điện tử, thiết bị khí nén đảm bảo điều kiện vệ sinh môi tr-ờng tốt an toàn cao Ngoài hệ thống điều khiển khí nén đ-ợc sử dụng dây chuyền rửa tự động; thiết bị vận chuyển kiểm tra thiết bị lò hơi, thiết bị mạ điện, đóng gói, bao bì công nghiệp hóa chất 1.2.2 Hệ thống truyền động Các dụng cụ, thiết bị máy va đập Các thiết bị, máy móc lĩnh vực khai thác, nh- khai thác đá, khai thác than; công trình xây dựng, nh- xây dựng hầm mỏ, đ-ờng hầm, Truyền động quay Truyền động động quay với công suất lớn l-ợng khí nén giá thành cao Nếu so sánh giá thành tiêu thụ điện động quay GV: o Chớ Cng Trang kỹ thuật điều khiển khí nén l-ợng khí nén động điện có công suất, giá thành tiêu thụ điện động quay l-ợng khí nén cao 10 đến 15 lần so với động điện Nh-ng ng-ợc lại thể tích trọng l-ợng nhỏ 30% so với động điện có công suất Những dụng cụ vặn vít từ M4 đến M300; máy khoan, công suất khoảng 3,5 kw; máy mài, công suất khoảng 2,5 kw, nhnhững láy mài với công suất nhỏ, nh-ng với số vòng quay cao 100.000 vòng/phút khả sử dụng động truyền động khí nén phù hợp Truyền động thẳng Vận dụng truyền động áp suất khí nén cho chuyển động thẳng dụng cụ, đồ gá kẹp chặt chi tiết, thiết bị đông gói, loại máy gia công gỗ, thiết bị làm lạnh, nh- hệ thống phanh hãm ô tô Trong hệ thống đo kiểm tra Dùng thiết bị đo kiểm tra chất l-ợng sản phẩm 1.3 -u nh-ợc điểm hệ thống truyền động khí nén a) -u điểm - Do khả chịu nén không khí, tích chứa khí nén cách thuận lợi Nh- có khả ứng dụng để thành lập trạm tích chứa khí nén - Có khả truyền tải l-ợng xa, độ nhớt động học khí nén nhỏ tổn thất áp suất đ-ờng dẫn - Đ-ờng dẫn khí nén (thải ra) không cần thiết (ra không khí) - Chi phí thấp để thiết lập hệ thống truyền động khí nén, phần lớn xí nghiệp hệ thống đ-ờng dẫn khí nén có sẵn - Hệ thống phòng ngừa áp suất giới hạn đ-ợc đảm bảo b) Nh-ợc điểm - Lực truyền tải trọng thấp - Khi tải trọng hệ thống thay đổi, vận tốc truyền thay đổi, khả đần hồi khí nén lớn, thực chuyển động thẳng quay - Dòng khí nén thoát đ-ờng dẫn gây nên tiếng ồn Hiện nay, Lĩnh vực điều khiển, ng-ời ta th-ờng kết hợp hệ thống điều khiển khí nén với cơ, với điện, điện tử Cho nên khó xác định cách xác rõ ràng -u nh-ợc điểm hệ thống điều khiển GV: o Chớ Cng Trang kỹ thuật điều khiển khí nén 1.4 Đặc điểm, tính chất không khí nén - Số l-ợng: coi vô tận - Việc vận chuyển: đ-ợc l-u thông dễ dàng đ-ờng ống dẫn, với khoảng cách định Đ-ờng hồi không cần thiết khí nén sau công tác đ-ợc thoát môi tr-ờng - L-u trữ: Máy nén khí không thiết phải hoạt động liên tục Không khí nén đ-ợc l-u trữ bình chứa, đ-ợc lắp nối hệ thống ống dẫn để cung cấp cho sử dụng cần thiết - Nhiệt độ: Không khí nén bị thay đổi theo nhiệt độ - Chống cháy nổ: Không có nguy gây cháy khí nén nên không tốn phí phòng cháy Hoạt động với áp suất khoảng - bar nên việc phòng nổ không phức tạp - Mức độ sạch: Không khí nén tr-ờng hợp l-u thông đ-ờng ống hay thiết bị Không nguy gây bẩn phải lo tới Điều đặc biệt cần thiết ngành công nghiệp thực phẩm, vải sợi, lâm sản, thuộc da - Cấu tạo trang thiết bị: Đơn giản nên có giá thành thấp - Vận tốc: Không khí nén l-u thông với tốc độ cao Vận tốc công tác xilanh khí nén th-ờng khoảng đến m/s, số tr-ờng hợp đạt m/s - Tính dễ điều chỉnh: Vận tốc áp lực thiết bị công tác dùng khí nén đ-ợc điều chỉnh cách vô cấp - Vấn đề tải: Các công cụ thiết bị khí nén đảm nhận tải trọng chúng dừng hẳn, không xảy tải Để phân định cách cặn kẽ lĩnh vực áp dụng kỹ thuật khí nén, cần phải biết tính chất không trọng đến sau đây: - Cách xử lý: Không khí nén phải đ-ợc chuẩn bị cho không chứa bụi bẩn, tạp chất n-ớc chúng làm cho phần tử khí nén chóng mòn - Tính chịu nén: Không khí có tính nén đ-ợc, cho phép thay đổi điều chỉnh vận tốc Piston - Lực tác dụng: Không khí đ-ợc nén không kinh tế ch-a đạt đ-ợc công suất định, áp suất làm việc th-ờng đ-ợc chấp nhận bar Lực tác dụng đ-ợc giới hạn khoảng 20000 đến 30000 N (2000 đến 3000 kp) Độ lớn lực tác dụng phụ thuộc vào vận tốc hành trình GV: o Chớ Cng Trang kỹ thuật điều khiển khí nén - Thoát khí: Không khí nén xả tạo âm gây ồn, nh-ng nhờ giảm gắn đ-ờng thoát nên vấn đề đ-ợc giải - Giá thành: Không khí nén nguồn l-ợng dồi dào, đơn giản sẵn có nên hệ thống sử dụng có giá thành thấp 1.5 Các đại l-ợng vật lý đơn vị đo Không khí bầu khí hỗn hợp khí nh-: - Nitơ chiếm khoảng 78% thể tích - ôxy chiếm khoảng 21% lại số khí nh-: Cacbonic, Acgông, Hyđrô, Nêông, Hêli, Criptông, Xênon, Để hiểu rõ thêm định luật động lực học trạng thái không khí, d-ới liệt kê thông số vật lý hệ thống đo l-ờng Trong thực tế ng-ời ta th-ờng dùng hai hệ thống đo l-ờng thuận lợi việc nghiên cứu ứng dụng hệ kỹ thuật hệ SI a Các thông số bản: Thông số Ký hiệu Hệ kỹ thuật Hệ SI Chiều dài L mét (m) mét (m) Khối l-ợng m kp.s2/m kg Thời gian t giây (s) giây (s) Nhiệt độ T C-ờng độ dòng điện I C K Ampe A C-ờng độ ánh sáng Candela (Cd) b- Các thông số dẫn xuất: Thông số Ký hiệu Hệ kỹ thuật Hệ SI Lực F kp = kg.f = 9,8 N N = kg.m/s2 Diện tích A m2 m2 Thể tích V m3 m3 L-u l-ợng Q m3/s m3/s áp suất p at (kỹ thuật) Pa (1 Pa = N/m2) kp/cm2 bar (1 bar = 105 Pa) GV: o Chớ Cng Trang kỹ thuật điều khiển khí nén F=m.a Công thức Niutơn: đây: (1-1) m - Khối l-ợng a - Gia tốc g - Gia tốc trọng tr-ờng (g = 9,81 m/s2) Quan hệ thông số nh- sau: Khối l-ợng kg = kp.s2/9,81.m Lực kp = 9,81 N Để đơn giản tính toán ta lấy kp = 10 N Nhiệt độ điểm 0: 00C = 2730 K nghĩa T = 273,15 + t 10C = K nhiệt độ khác: c Đơn vị đo áp suất Đơn vị áp suất theo Hệ đo l-ờng SI lâ Pascal áp suất lực tác dụng phân tử theo ph-ơng pháp tuyến lên đơn vị diện tích thành bình chứa khí chất lỏng áp suất đ-ợc kí hiệu là: p p Trong đó: F A ; N/m2 (1-2) F - Lực tác dụng phân tử khí chất lỏng (N) A Diện tích thành bình (m2) (Một Pascal áp suất phân bố lên bề mặt có diện tích 1m2 với lực tác động vuông góc lên bề mặt Newton N) - Đơn vị đo áp suất N/m2 Pa (Pascal) bar, ta có: l Pascal (Pa) = l N/m2 Pa = kg m/s2/m2 =1 kg/ms2 Trong thực tế ng-ời ta dùng đơn vị bội số Pascal Megapascal (MPa) 1MPa = l.000.000 Pa = 106 Pa Ngoài dùng đơn vị bar: bar = 105 Pa = 100.000 Pa đơn vị kp/cm2 (theo DIN - Tiêu chuẩn Càng hòa Liên bang Đức) kp/cm2 = 0,980665 bar bar GV: o Chớ Cng = 0,981 bar = 1,01972Kp/cm2 = 1,02 kp/cm2 Trang kỹ thuật điều khiển khí nén Trong thực tế ng-ời ta coi: bar = kp/cm2 = at (1 at = 0,98 bar = 735,5 mm Hg = 10 mm H2O) - Các quy đổi tr-ờng hợp chiều cao cột chất lỏng 00C Ngoài sô n-ớc (Anh, Mỹ) sử dụng đơn vị đo áp suất: Pound (0,45336kg) per Square Inch (6,4521 cm2) Kí hiệu Ibf/in2 (psi) bar = 14,5 psi - 1psi = 0,06895 bar Việt nam quen dùng đơn vị kG/cm2 t-ơng đ-ơng với kp/cm2 - áp suất thật chất khí đ-ợc gọi áp suất tuyệt đối (Hình 2), kí hiệu p thông số trạng thái áp suất tuyệt đối khí kí hiệu p Phần áp suất chất khí lớn áp suất khí gọi áp suất d-, kí hiệu pd áp suất khí po ta có: p d p p0 (1-3) - Phần áp suất nhỏ áp suất khí gọi áp suất chân không, kí hiệu pck p pd pck (1-4) - Thông th-ờng khí nén đại l-ợng (nhiệt độ, áp suất) đ-ợc quy chuẩn theo DIN 1343 nh- sau: Trạng thái chuẩn kỹ thuật: - Nhiệt độ: T 293,15 K ; - áp suất: p 98066 ,5Pa 98066 ,5N / m 0,980665 bar GV: o Chớ Cng t 20 C Trang kỹ thuật điều khiển khí nén Trạng thái chuẩn vật lý: - Nhiệt độ: T 273,15 K ; - áp suất: p 101 325 Pa 101325 N / m 1,01325 bar t 00 C - Dụng cụ đo áp suất gọi chung áp kế Có nhiều loại áp kế: áp kế chất lỏng, áp kế lò xo áp kế dùng để đo áp suất tuyệt đối khí gọi baromet, áp kế dùng để đo áp suất d- gọi manomet, áp kế dùng đo độ chân không gọi chân không kế - áp suất sử dụng tất thiết bị áp suất d- 1.6 Các tính chất định luật chất khí a) Không khí có tính chịu nén Không khí hỗn hợp khí xác định gồm nhiều thành phần nh- ôxy, hyđrô, nitơ, nước, nên nén giãn nở Định luật Boyle Mariotte Định luật Boyle Mariotte phát biểu: Một l-ợng khí định nhiệt độ không thay đổi áp suất tuyệt đối tỉ lệ nghịch với thể tích (V) thể tích riêng (v) t (T) = Const ta có: p.V = Const (1-5) p v = Const (1-6) Điều có nghĩa tích áp suất thể tích số l-ợng khí xác định (p tăng V giảm) p1 V1 = p2 V2 = p3 V31 = Const (1-7) b) Thể tích không khí thay đổi theo nhiệt độ Với l-ợng áp suất d- không đổi nhiệt độ tăng K thể tích không khí tăng thêm 1/273 thể tích Định luật Gay Lussac 1: Định luật: Một l-ợng khí định điều kiện áp suất không đổi thể tích (V) hay thể tích riêng (v) nhiệt độ tuyệt đối (T) tỉ lệ thuận với p = Const Ta có: GV: o Chớ Cng V = Const T hay (1-8) V1 T1 = V2 T2 (1-9) Trang kỹ thuật điều khiển khí nén Sự thay đổi thể tích V là: Ta có: V V2 V2 V1 (T2 T1 ) T1 V2 V1 V V1 V1 (T2 T1 ) T1 (1-10) Định luật Gay Lussac 2: Định luật: Một l-ợng khí định điều kiện thể tích (V) không đổi áp suất (p) nhiệt độ tuyệt đối (T) tỉ lệ thuận với (p tăng T tăng) V = Const p = Const T Ta có: hay (1-11) p1 T1 = p T2 (1-12) Ví dụ: Trong bình chứa khí tích m3 đ-ợc nén lên áp suất bar, nhiệt độ 298K (250C) Hãy xác định thể tích khí ban đầu bao nhiêu? Giải : - V1: Thể tích áp suất p1 - p1 = bar (áp suất khí quyển) - V2 = m3 - p2 = bar (áp suất tuyệt đối) áp dụng định luật Boy Mariotte coi T1 = T2 = const Tại nhiệt độ 250C: p1 V1 p2 V2 p2 V2 7bar.2m V1 14 m p1 1bar Sau làm lạnh xuống nhiệt độ 00C (T1 T2): áp dụng định luật Guy Lusac ta có : V1 14 m 3 V0 V1 (T2 T1 ) 14 m ( 273 K 298 K ) 12,7m T1 273 K Vậy khối khí nhiệt độ 250C 14m3 00C 12,7m3 GV: o Chớ Cng Trang kỹ thuật điều khiển điện khí nén b) Hình 5.40 L-u trữ tín hiệu van đảo chiều a) Hồi vị nút bấm GV o Chớ Cng b) Hồi vị tự động Trang 131 kỹ thuật điều khiển điện khí nén L-u trữ tín hiệu rơle điện từ Để l-u trữ tín hiệu ta dùng tiếp điểm rơle vào việc trì nguồn nuôi, ph-ơng pháp có hai dạng mạch nh- sau: - ON trội (nút bật trội nút tắt) - OFF trội (nút tắt trội nút bật) Hình 5.41 L-u trữ tín hiệu tiếp điểm rơle a) Mạch l-u trữ tín hiệu ON trội b) Mạch l-u trữ tín hiệu OFF trội Nếu nút bấm ON đ-ợc ấn, cuộn dây rơle K1 hoạt động làm cho tiếp điểm K1 đóng (hình 5.41a) tác động vào nút ấn tiếp điểm K1 đóng Tín hiệu điện bật đ-ợc trì Đó tác dụng l-u trữ tín hiệu rơle Khi tác động vào nút OFF tiếp điểm rơle K1 mở cắt nguồn cung cấp cho cuộn dây K1 Nếu ấn đồng thời hai nút ON OFF mạch điện đ-ợc trì (hình 5.41a) ta có mạch ON trội T-ơng tự nh- sơ đồ (hình 5.41b) ta có OFF trội nên mạch điện cung cấp cho cuộn dây rơle không đ-ợc trì nên tiếp điểm rơle mở mạch, dòng điện cung cấp cho cuộn dây rơle cắt Trong kỹ thuật điều khiển mạch OFF trội đ-ợc sử dụng nhiều đảm bảo an toàn Th-ờng dùng mạch điện an toàn (EMERGENCY) GV o Chớ Cng Trang 132 kỹ thuật điều khiển điện khí nén Hình 5.42 Điều khiển tiếp điểm trì Bảng 3: So sánh mạch ON trội OFF trội Trạng thái Tín hiệu ON OFF đồng thời Nguồn không nối (không tín hiệu) GV o Chớ Cng Tín hiệu l-u trữ rơle với van kích hoạt điện hồi vị lò xo Mạch ON trội Mạch OFF trội Van hoạt động Van nằm trạng thái ban đầu Van nằm trạng thái ban đầu Van nằm trạng thái ban đầu Trang 133 kỹ thuật điều khiển điện khí nén d Mạch điều khiển với rơle thời gian tác động trễ Trong nhiều ứng dụng, yêu cầu công nghệ trình điều khiển cần điều chỉnh thời gian thực Để giải vấn đề ta sử dụng rơle thời gian 4=1 1A 1S2 K2 K1 S1 Hình 5.43 Điều khiển hồi vị trễ (rơle đóng trễ) Nguyên lý hoạt động mạch: Khi ta ấn nút S1, cán piston 1A tác động vào công tắc hành trình 1S2 làm cho K2 hoạt động Rơle K2 hoạt động tác dụng trễ lê tiếp điểm khoảng thời gian t Nh- sau vị trí piston xi lanh 1A dừng lại khoảng thời gian t sau quay trở GV o Chớ Cng Trang 134 kỹ thuật điều khiển điện khí nén Mạch điều khiển điện - khí nén theo nhịp a Đặc điểm trình điều khiển theo nhịp Nguyên tắc thực điều khiển theo nhịp b-ớc thực lệnh tiến hành ph-ơng án ng-ời ta sử dụng phần tử nhớ để thực nhịp điều khiển Có nghĩa lệnh nhịp thực song lệnh cho nhịp (Set) đồng thời xoá (Reset) lệnh nhịp thực tr-ớc Nh- khối nhịp điều khiển gồm chức sau: - Đ-a tín hiệu cho nhịp - Xoá lệnh nhịp tr-ớc - Thực lệnh tín hiệu điều khiển Nhịp thứ Zn đ-ợc xoá nhịp cuối Zn+1 A1 A2 A3 A4 R S R S R S Zn+1 X1 X2 & & Yn+1 & Yn & R S Zn X3 X4 Hình 5.44 Sơ đồ biểu diễn đơn giản chuỗi điều khiển theo nhịp (DIN 40 700) A - Các tín hiệu trình điều khiển X - Tín hiệu đầu vào Y - Tín hiệu thực nhịp điều khiển (Set) Z - Tín hiệu xóa thực nhịp (Reset) SR - Phần tử nhớ (có thể dùng ON trội OFF trội) & - Phần tử logic b Ví dụ quy trình điều khiển theo nhịp Một trạm khoan gồm hai 1A 2A Qúa trình giữ chặt khoan phôi liệu diễn tự động Sau ấn nút khởi động START, Piston 1A kẹp chặt phôi cần gia công, sau phôi đ-ợc khoan nhờ 2A Khi khoan xong 2A 1A quay trở GV o Chớ Cng Trang 135 kỹ thuật điều khiển điện khí nén Khi tác động vào nút ấn START, xilanh thực quy trình theo yêu cầu đề Mỗi nhịp có mạch tự trì Sau ấn nút khởi động START, lần l-ợt nhịp đến nhịp đ-ợc tiến hành Nhịp cuối tác động cho quy trình trở trạng thái ban đầu 1A V1 1S2 2A 1S3 2S1 V1 1Y 2S2 2Y a) b) Hình 5.45 Sơ đồ bố trí máy khoan a) Sơ đồ bố réi máy khoan b) Biểu đồ trạng thái trình hoạt động Mạch điều khiển với van đảo chiều hồi vị lò xo +24V 10 START 13 13 13 13 33 33 K1 1S3 K2 2S2 K3 2S1 K4 1S2 K1 K2 14 14 14 14 34 34 23 41 31 1S2 11 K5 23 K1 12 0V K2 24 A1 K1 10 K4 K3 A1 K4 A2 1Y A2 10 K3 42 32 A1 K5 A2 11 K4 24 24 A1 K3 11 23 24 A1 K2 A2 23 2Y A2 Hình 5.46 Sơ đồ mạch điện điều khiển quy trình khoan GV o Chớ Cng Trang 136 kỹ thuật điều khiển điện khí nén Mạch điều khiển với van đảo chiều 5/2 xung - Nếu ta chọn van đảo chiều 5/2 xung, hai phía tác động nam châm điện, sơ đồ mạch điều khiển điện đ-ợc biểu diễn hình sau - Mặc dù nhịp có mạch tự trì, nh-ng nhịp đ-ợc thực hiện, nhịp tr-ớc phải đ-ợc xoá +24V 3 START 4 K2 K1 14 23 13 K1 K5 23 23 K4 24 33 K2 11 12 1S2 K3 24 10 2S1 23 13 2S2 1S2 1S3 33 K5 24 33 K3 SET K1 34 33 43 44 K4 24 34 34 11 11 21 34 14 11 K2 K3 K4 12 22 A1 A1 A1 A1 K3 A2 12 14 A1 K4 A2 K5 A2 1Y 32 12 K2 K1 K5 12 K1 0V 31 A2 13 A2 15 10 10 1S2 33 K5 33 11 12 SET 34 13 43 K1 14 43 K3 44 43 K2 44 43 K4 44 44 1A K4 1S2 2A 1S3 2S1 2S2 34 31 K1 1Y 1 V1 2Y 32 1Y A1 2Y K5 1Y 2 V1 1Y 2Y 1 2Y A2 Hình 5.47 Sơ đồ mạch điều khiển quy trình khoan GV o Chớ Cng Trang 137 kỹ thuật điều khiển điện khí nén Mạch điều khiển điện - khí nén theo tầng a Ph-ơng pháp thiết kế mạch điều khiển theo tầng - Ph-ơng pháp thiết kế mạch điều khiển điện khí nén đ-ợc xây dựng dựa sở thiết kế mạch điều khiển khí nén Trong điều khiển khí nén tín hiệu vào tín hiệu tín hiệu khí nén điều khiển điện khí nén tín hiệu vào tín hiệu điện Ngoài mạch công tác khí nén ta phải thiết kế mạch điều khiển điện (Rơ le, công tắc) Trong phần trình ph-ơng pháp mạch điều khiển điện khí nén theo tầng cho hệ thống điều khiển hành trình Nh- biết tầng ta thiết kế mạch điều khiển tuần tự, tức dựa theo nguyên tắc tín hiệu vào khác tín hiệu khác ng-ợc lại Mạch điều khiển điện đ-ợc thiết kế theo tầng Các b-ớc thiết kế đ-ợc tiến hành nh- sau: - B-ớc 1: Vẽ sơ đồ hành trình b-ớc - B-ớc 2: Xác định hệ điều kiện - B-ớc 3: Chia tầng - B-ớc 4: Cách thiết kế tầng điều khiển điện khí nén Cần đặc biệt ý thời điểm có tầng hoạt động Các tầng khác điện - B-ớc 5: Thiết kế mạch (tổng hợp mạch) Trong điều khiển khí nén ng-ời ta sử dụng phần tử lôgíc hệ điều khiển rơ le công tắc thông th-ờng mối liên kết đ-ợc vẽ cách mắc nối tiếp song song Ví dụ liên kết AND ta sử dụng mạch nối tiếp liên kết OR sử dụng mạch song song Các tầng điều khiển khí nén đ-ợc tạo van đảo chiều 5/2 hai đầu điều khiển khí nén Các tầng điều khiển mạch điện đ-ợc tạo rơ le Để tạo hai tầng ng-ời ta dùng rơ le Mạch hai tầng đ-ợc thiết kế nh- hình vẽ bên Hình 5.48 Sơ đồ mạch điện hai tầng GV o Chớ Cng Trang 138 kỹ thuật điều khiển điện khí nén - Để tạo ba tầng ng-ời ta dùng hai rơ le Mạch ba tầng đ-ợc thiết kế nh- sau: Hình 5.49 Sơ đồ mạch điện ba tầng - Để tạo bốn tầng ng-ời ta dùng rơ le Mạch bốn tầng đ-ợc thiết kế nh- d-ới: Hình 5.50 Sơ đồ mạch điện bốn tầng GV o Chớ Cng Trang 139 kỹ thuật điều khiển điện khí nén - Để tạo n tầng ng-ời ta dùng n-1 rơ le Mạch n đ-ợc thiết kế nh- hình vẽ: Hình 5.51 Sơ đồ mạch điện n tầng b Ví dụ Một phận vận chuyển hàng hóa từ băng chuyền đến băng chuyền khác vị trí cao Nhiệm vụ đ-ợc thực hệ thống điều khiển điện khí nén có sơ đồ bố trí hệ thống d-ới Hệ thống chạy đơn chu trình chạy tự động nhiều chu trình liên tục Hình 5.52 Sơ đồ bố trí hệ thống vận chuyển hàng hóa GV o Chớ Cng Trang 140 kỹ thuật điều khiển điện khí nén Tr-ớc tiến hành xây dựng sơ đồ mạch điều khiển ta cần phải xác định vấn đề sau: - Cần phải có b-ớc để thực chu trình - Phần tử hoạt động b-ớc - Những tín hiêu nào, điều kiện cần cho b-ớc Chu trình hoạt động thiết bị: Kết thúc b-ớc, Hoạt động Hoạt động Hoạt động 1A 2A 3A Đứng yên Đứng yên Đi Tác động tới B5 Mở cấu chặn kiện hàng Đi Đứng yên Đi Tác động tới 1B2 Nâng kiện hàng lên Đứng yên Đi Đứng yên Tác động tới 2B2 Đẩy kiện hàng Đi Đứng yên Tác động tới 1B1, 2B1 Quay trở trạng thái ban đầu B-ớc Đi Tác dụng điều kiện hoạt động b-ớc hoạt động b-ớc Bảng Panel điều khiển thiết bị: Dừng khẩn cấp Công tắc nguồn Khởi động tự động Chạy tự động Khởi động chu trình đơn Tắt tự động Chạy đơn Khởi độnglại Hình 5.53 Sơ đồ bố trí bảng điều khiển thiết bị GV o Chớ Cng Trang 141 kỹ thuật điều khiển điện khí nén - Dừng khẩn cấp: Khi tác động vào nút mạch cung cấp điện, khí nén phải đóng Riêng mạch khí nén phải xả thông với khí trời - Khởi động lại: Thiết lập lại toàn hệ thống trạng thái ban đầu Xilanh 1A, 2A vị trí cùng, 3A vị trí - Tắt tự động: Dừng chạy tự động, thiết lập lại toàn hệ thống trạng thái ban đầu Bảng xác định phần tử cho thiết bị nâng: Van điện từ Bộ phận Cảm biến hành trình Phần tử điều Ra Vào Khác Ra Vào Khác Ghi khiển 1A 1M1 1M2 - 1B2 1B1 Chuỗi điều khiển 2A 2M1 2M2 - 2B2 2B1 Chuỗi điều khiển 3A 3M1 - 3B1 Cấp khí Chuỗi điều khiển 0M1 Van cấp nguồn B5 GV o Chớ Cng Hàng bàn nâng S1 Công tắc nguồn S2 Nút dừng khẩn cấp (loại th-ờng đóng) S3 Chạy đơn (MAU) S4 Chạy tự động (AUT) S5 Khởi động lại S6 Bật tự động S7 Chu trình đơn S8 Tắt tự động Trang 142 kỹ thuật điều khiển điện khí nén Biểu đồ trạng thái: Hình 5.54 Biểu đồ trạng thái thiết bị nâng Sơ đồ mạch khí nén: Hình 5.55 Sơ đồ mạch khí nén thiết bị nâng GV o Chớ Cng Trang 143 kỹ thuật điều khiển điện khí nén Sơ đồ mạch điện điều khiển: Hình 5.56a Sơ đồ mạch điện cho thiết bị nâng - phần tử điều khiển Hình 5.56b Sơ đồ mạch điện cho thiết bị nâng - cảm biến GV o Chớ Cng Trang 144 kỹ thuật điều khiển điện khí nén Hình 5.56c Sơ đồ mạch điện cho thiết bị nâng - tiếp điểm điều khiển b-ớc Hình 5.56d Sơ đồ mạch điện cho thiết bị nâng - cuộn dây điện từ GV o Chớ Cng Trang 145 .. .kỹ thuật điều khiển khí nén Ch-ơng 1: vấn đề chung khí nén công nghệ khí nén 1.1 Vài nét phát triển kỹ thuật khí nén ứng dụng khí nén tr-ớc công nguyên Ví dụ: nhà... Cng Trang 10 kỹ thuật điều khiển khí nén 1.7 Hệ thống kí hiệu mạch khí nén 1.7.1 Cấu trúc hệ thống điều khiển khí nén theo tiêu chuẩn DIN - Xi lanh khí nén Cơ cấu chấp hành - Động khí nén - Bộ phận... tử hệ thống điều khiển Nh- khí nén đ-ợc sử dụng kĩ thuật phải xử lí Mức độ xử lí khí nén tùy thuộc vào ph-ơng pháp xử lí cụ thể GV: o Chớ Cng Trang 23 kỹ thuật điều khiển khí nén Khí nén đ-ợc tải