* Phân tích hệ truyền động – tự động khí nén như trong Hình 3.1:
Hình 3. 1 Sơ đồ nguyên lý của hệ truyền động tự động khí nén Trong đó:
+ A- cơ cấu chấp hành khí nén kiểu xy lanh tác động hai phía;
+ VPP- van phân phối 4/2, điều khiển hai phía bằng khí nén (A0, A1 là các tín hiệu điều khiển van);
+ ST1- công tắc khởi động, là van 3/2 thƣờng ngắt, điều khiển cơ dạng nút nhấn, làm việc theo kiểu BY HAND;
+ ST2- công tắc khởi động, là van3/2 thƣờng ngắt, điều khiển cơ dạng tay gạt, làm việc theo kiểu ON-OFF;
50
+ a1 - công tắc hành trình báo vị trí cuối của pít tông, là van 3/2 thƣờng ngắt, điều khiển cơ dạng cam-con lăn;
+ GUARD- công tắc bảo vệ (an toàn) bảo đảm an toàn cho ngƣời vận hành (ví dụ, để bắt buộc phải đóng cửa che máy khi hoạt động mới cho hệ thống làm việc);
+ p- van 3/2 thƣờng ngắt, điều khiển bằng áp suất khí nén đặt trƣớc, để đặt áp suất làm việc cho hệ thống;
+ t- bộ trễ (gồm 01 tiết lƣu điều chỉnh, 01 bình chứa có thể tích cố định, 01 van 3/2 thƣờng ngắt, điều khiển bằng khí nén) để tạo một khoảng thời gian trễ là 1,5 s cho hành trình nghịch của pít tông;
+ OR, AND- tƣơng ứng là các phần tử cộng và nhân logic khí nén.
* Xây dựng biểu đồ trạng thái hoạt động của hệ truyền động khí nén
+ xác định các tín hiệu điều khiển- 04 (ST1, ST2, GUARD, a1); + xác định số cơ cấu chấp hành- 01 (xy lanh A).
Hình 3. 2 Biểu đồ trạng thái của hệ truyền động-tự động khí nén + Hàm điều khiển: F(0) = ̅̅̅̅ ̅̅̅̅̅̅̅̅̅ ̅̅̅̅̅ ̅̅̅̅̅ + Trọng số: G(0)=0000=0
51
F(2) = ̅̅̅̅̅ G(2)=1100=12
Trên biểu đồ trạng thái có thể thấy, khi khởi động hệ thống bằng công tắc ST1, hệ truyền động sẽ chỉ thực hiện một chu trình làm việc rồi dừng lại; còn khi ta sử dụng công tắc ST2, hệ truyền động sẽ thực hiện liên tục và nhắc lại chu trình hoạt động của mình. Từ đó có thể thấy, công tắc ST1 dùng để chạy chế độ bán tự động- chạy chỉnh; còn công tắc ST2 dùng để chạy chế độ tự động-chế độ chạy sản xuất.
Van đặt áp p – đặt áp suất làm việc cho hệ thống nhƣng đồng thời cũng tạo ra một độ trễ nhất định tp (tp – bằng đúng thời gian tăng áp trong khoang trái của xy lanh từ áp suất có ban đầu cho đến khi áp suất đạt giá trị đặt là 6 bar) cho hành trình thuận của pít tông.
Bộ trễ t đặt sau công tắc hành trình a1 cũng tạo ra một độ trễ xác định cho hành trình nghịch (rút pít tông về) với mục đích, ví dụ, để giữ áp cuối hành trình thuận trong một khoảng thời gian nhất định theo yêu cầu công nghệ của hệ thống).
Trong cả hai trƣờng hợp (khởi động bằng ST1 hoặc bằng ST2) hệ thống chỉ có thể làm việc khi mà công tắc GUARD đã bị đè và nối nguồn khí nén qua nó tới chờ sẵn tại một cửa của phần tử nhân logic AND. Ngƣợc lại, hệ thống không thể làm việc đƣợc. Từ đó có thể thấy công tắc GUARD đƣợc sử dụng nhƣ một công tắc đảm bảo an toàn cho vận hành hệ truyền động.
*Xây dựng sơ đồ logic điều khiển hoạt động của hệ truyền động
Từ biểu đồ trạng thái có ta thấy có 04 (bốn) tín hiệu điệu điều khiển chính là ST1, ST2, GUARD, a1 và để khởi động hệ thống ta có thể sử dụng hoặc là ST1, hoặc là ST2. Hàm điều khiển của hệ truyền động có thể viết nhƣ sau:
+ Khi sử dụng ST1 ( chế độ bán tự động) F(0) = ̅̅̅̅ ̅̅̅̅̅̅̅̅̅ ̅̅̅̅̅ ̅̅̅̅̅
F(1) = ̅̅̅̅ ̅̅̅̅̅
F(2) = a1 ̅̅̅̅̅ ̅̅̅̅̅
52 F(0) = ̅̅̅̅ ̅̅̅̅̅̅̅̅̅ ̅̅̅̅̅ ̅̅̅̅̅ F(1) = ̅̅̅̅ ̅̅̅̅̅ F(2) = a1 ̅̅̅̅̅ + Cách viết kết hợp F(0) = ̅̅̅̅ ̅̅̅̅̅̅̅̅̅ ̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅ F(1) = ̅̅̅̅ F(2) = ̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅
Để tính các giá trị trọng số cho từng bƣớc công nghệ, ví dụ, cho trƣờng hợp đầu, ta có: + Hàm điều khiển: F(0) = ̅̅̅̅ ̅̅̅̅̅̅̅̅̅ ̅̅̅̅̅ ̅̅̅̅̅ + Trọng số: G(0)=0000=0 F(1) = ̅̅̅̅ ̅̅̅̅̅ G(1)=0110=6 F(2) = ̅̅̅̅̅ G(2)=1100=12 Còn cho trƣờng hợp sau, ta có: + Hàm điều khiển: F(0) = ̅̅̅̅ ̅̅̅̅̅̅̅̅̅ ̅̅̅̅̅ ̅̅̅̅̅ + Trọng số: G(0)=000=0 F(1) = ̅̅̅̅ ̅̅̅̅̅ G(1)=0101=5 F(2) = a1 ̅̅̅̅̅ G(2)=1101=13
Sơ đồ logic điều khiển hoạt động của hệ truyền động-tự động khí nén cho trình bày trên Hình 3.3.
53
Hình 3. 3 Sơ đồ logic điều khiển hệ truyền động-tự động khí nén *Nhận xét:
+ Đây là một hệ truyền động-tự động khí nén đƣợc điều khiển theo vị trí có vị trí cuối hành trình thuận (hành trình làm việc) đƣợc kiểm soát bằng công tắc hành trình a1 ; còn trong hành trình nghịch, pít tông lùi hết về tận cùng.
+ Hệ thống đƣợc đặt áp suất làm việc là 6 bar, bộ trễ ở trƣớc hành trình nghịch cho phép giữ áp suất trong khoang làm việc ở cuối hành trình thuận theo yêu cầu công nghệ đặt ra; hệ truyền động có thể làm việc đƣợc ở cả hai chế độ: chế độ chạy bán tự động (chạy chỉnh) và chế độ chạy tự động hoàn toàn (chạy sản xuất).
+ Trong thành phần của hệ truyền động, ngoài các van đặt áp p , bộ trễ t , còn sủ dụng cả các phần tử cộng OR và phần tử nhân AND logic để thiết lập mạch điều khiển và do đó, đây là một ví dụ khá tổng hợp về các hệ truyền động-tự động khí nén công nghiệp.