L ỜI NểI ĐẦU
6.4.Biểu diễn phần tử logic của thủy lực
6.4.1. Phần tử NOT.
- Phần tử NOT là một van đảo chiều 3/2 cú vị trớ "khụng", tại vị trớ "khụng cổng tớn hiệu ra A (1) nối nguồn P.
Khi chưa cú tớn hiệu vào a = 0, cửa A nối với cửa P.
Khi cú tớn hiệu vào (ỏp suất) a = 1, van đảo chiều đổi vị trớ, cửa A = 0 (bị chặn)
6.4.2. Phần tử OR:
- Phần tử OR là một tổ hợp gồm một van OR và một van đảo chiều 3/2 cú vị trớ "khụng", tại vị trớ "khụng" cổng tớn hiệu ra A bị chặn. Khi chưa cú tớn hiệu vào a1 = 0, a2 = 0, cửa A bị chặn (A=0). Khi cú tớn hiệu vào (ỏp suất) a1 = 1, a2 = 1, van đảo chiều đổi vị trớ, cửa A = 1 (nối với nguồn P).
6.4.3. Phần tử NOR:
- Phần tử NOR là một tổ hợp gồm một van OR và một van đảo chiều 3/2 cú vị trớ "khụng", tại vị trớ "khụng" cổng tớn hiệu ra A nối với nguồn P. Khi chưa cú tớn hiệu vào a1=0, a2=0, cửa A nối với nguồn P. Khi cú tớn hiệu vào (ỏp suất) a1=1, a2=1, van đảo chiều đổi vị trớ, cửa A bị chặn A=0.
6.4.4. Phần tử AND:
- Phần tử AND là một tổ hợp gồm hai van đảo chiều 3/2 cú vị trớ "khụng" đấu nối tiếp với nhau, tại vị trớ "khụng" cổng tớn hiệu ra A bị chặn. Khi chưa cú tớn hiệu vào a1 = 0, a2 = 0, cửa A bị chặn (A = 0). Khi cú hai tớn hiệu (ỏp suất) vào đồng thời a1 = 1, a2 = 1, cửa A = 1 (nối với nguồn P).
6.4.5. Phần tử NAND:
- Phần tử NAND là một tổ hợp gồm hai van 3/2 cú vị trớ "khụng" được nối với nhau như hỡnh vẽ. Tại vị trớ "khụng" cổng tớn hiệu ra A nối với nguồn P. Khi cú một trong hai tớn hiệu vào (ỏp suất) a1=1, a2=1, van đảo chiều đổi vị trớ, cửa A nối với nguồn P. Khi cú hai tớn hiệu (ỏp suất) vào đồng thời a1=1 và a2=1, cửa A bị chặn A=0.
6.4.6. Phần tử EXC - OR:
- Phần tử EXC - OR được cấu tạo gồm một van OR, một van AND và một van đảo chiều 3/2 cú vị trớ "khụng" và ở vị trớ "khụng" cửa A nối với nguồn P.
- Phần tử EXC - OR được cấu tạo gồm một van OR và hai van đảo chiều 3/2 cú vị trớ "khụng" cửa A nối với nguồn P.
Bài 7. THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐIỆN – THỦY LỰC.
7.1. Biểu diễn chức năng của quỏ trỡnh điều khiển
Trong một hệ thống gồm nhiều mạch điều khiển. Hơn nữa trong quỏ trỡnh điều khiển, nhiều hệ thống được kết hợp với nhau, vớ dụ: điều khiển bằng thủy lực kết hợp với điện, khớ nộn… Để đơn giản quỏ trỡnh điều khiển, phần tiếp theo sẽ trỡnh bày cỏch biểu diễn cỏc chức năng của quỏ trỡnh điều khiển, gồm cú: Biểu đồ trạng thỏi, sơ đồ chức năng và lưu đồ tiến trỡnh.
7.1.1. Biểu đồ trạng thỏi:
*) Ký hiệu:
Hỡnh 6.1. Ký hiệu biểu diễn biểu đồ trạng thỏi.
*) Thiết kế biểu đồ trạng thỏi:
Biểu đồ trạng thỏi biểu diễn trạng thỏi cỏc phần tử trong mạch, mối liờn hệ giữa
cỏc phần tửvà trỡnh tự chuyển mạch của cỏc phần tử.
- Trục tọa độ thẳng đứng biểu diễn trạng thỏi (hành trỡnh chuyển động, ỏp suất, gúc quay...)
- Trục tọa độ nằm ngang biểu diễn cỏc bước thực hiện hoặc là thời gian hành trỡnh. - Hành trỡnh làm việc được chia thành cỏc bước. Sự thay đổi trạng thỏi trong cỏc bước được biểu diễn bằng đường đậm.
Cụng tắc ngắt khẩn cấp Phần tử ỏp suất
Nỳt đúng Phần tử thời gian
Nỳt đúng và ngắt Tớn hiệu rẽ nhỏnh
Nỳt ngắt Liờn kết OR
Cụng tắc chọn chế độ làm việc Liờn kết AND (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Nỳt tự động Phần tử tớn hiệu tỏc động bằng cơ
Nỳt ấn Liờn kết OR cú 1 nhỏnh phủ định
Đốn bỏo
- Sự liờn kết cỏc tớn hiệu được biểu diễn bằng đường nột nhỏ và chiều tỏc động biểu diễn bằng mũi tờn.
Vớ dụ: Xy lanh tỏc dụng kộp 1A dẫn hướng cỏc phụi cục trũn đến một khõu làm
việc kế tiếp. Ở hai phớa đầu và cuối hành trỡnh cú gắn 2 cữ hành trỡnh 1S2 và 1S3. Pittụng dịch chuyển đẩy phụi(hành trỡnh đi) khi đồng thời 1S2 và nỳt nhấn 1S1 được tỏc động. Thời gian của hành trỡnh đi là t1 = 0.6 s, thời gian hành trỡnh về là t2 = 0.4 s, thời gian pittụng lưu trỳ tại vị trớ 1S3 là t3 =1 s.
7.1.2. Sơ đồ chức năng: *) Kớ hiệu:
Sơ đồ chức năng bao gồm cỏc bước thực hiện và cỏc lệnh. Cỏc bước thực hiện được ký hiệu theo số thứ tự và cỏc lệnh gồm tờn lệnh, loại lệnh và vị trớ ngắt của lệnh.
Hỡnh 7.2. Ký hiệu cỏc bước và lệnh thực hiện.
- Ký hiệu bước thực hiện được biểu diễn ở hỡnh 6.10. Tớn hiệu ra a1 của bước thực hiện điều khiển lệnh thực hiện (van đảo chiều, xy – lanh, động cơ…) và được biểu diễn bằng những đường thẳng nằm bờn phải và phớa dưới ký hiệu của bước thực hiện.
Hỡnh 7.3. Ký hiệu bước thực hiện.
Tớn hiệu vào được biểu diễn bằng những đường thẳng nằm phớa trờn và bờn trỏi của ký hiệu bước thực hiện. Bước thực hiện thứ n sẽ cú hiệu lực, khi lệnh của bước thực hiện thứ (n-1) trước đú phải hoàn thành, và đạt được vị trớ ngắt của lệnh đú. Bước thực hiện thứ n sẽ được xúa, khi cỏc bước thực hiện tiếp theo sau đú cú hiệu lực.
- Ký hiệu lệnh thực hiện được biểu diễn ở hỡnh: gồm 3 phần: tờn lệnh, loại
lệnh và vị trớ ngắt lệnh. Tớn hiệu ra ký hiệu của lệnh cú thể khụng cần biểu diễn ở ụ vuụng bờn phải của ký hiệu. Quỏ đú, ta cú thể nhận thấy được một cỏch tổng thể từ tớn hiệu điều khiển ra tới cơ cấu chấp hành. Vớ dụ: tớn hiệu ra a1 sẽ điều khiển van đảo chiều V1 bằng loại lệnh SH (loại lệnh nhớ, khi dũng năng lượng trong hệ thống mất đi). Với tớn hiệu ra A1 từ van đảo chiều điều khiển pớt – tụng Z1 đi ra với loại lệnh NS (khụng nhớ).
Hỡnh 7.4. Ký hiệu lệnh thực hiện
S: Loại lệnh nhớ
NS: Loại lệnh khụng nhớ
SH: Loại lệnh nhớ, mặc dự dũng năng lượng mất đi. ST: Loại lệnh nhớ và giới hạn thời gian.
NSD: Loại lệnh khụng nhớ, nhưng chậm trễ. SD: Loại lệnh nhớ và bị chậm trễ.
D: Loại lệnh bị chậm trễ. *) Vớ dụ thiết kế sơ đồ chức năng
Nguyờn lý làm việc của mỏy khoan như sau: sau khi chi tiết được kẹp chặt (xy - lanh 1.0 đi ra), đầu khoan bắt đầu đi xuống (xy - lanh 2.0 đi ra) và khoan chi tiết. Khi đầu khoan đó lựi trở về (xy - lanh 2.0 đi vào), chi tiết được thỏo ra (xy lanh 1.0 đi vào).
Sơ đồ chức năng được thiết kế trong hỡnh 6.14. Theo hỡnh 6.14 tớn hiệu ra của lệnh thực hiện (vớ dụ lệnh thực hiện 1), sẽ tỏc động trực tiếp cơ cấu chấp hành (xy - lanh 1.0 đi ra). Sau khi lệnh thứ nhất thực hiện xong, vị trớ ngắt lệnh thực hiện thứ nhất là cụng tắc hành trỡnh S2, thỡ bước thực hiện thứ hai sẽ cú hiệu lực. Theo qui trỡnh thỡ lệnh thứ nhất này phải nhớ.
Theo hỡnh 6.15 tớn hiệu ra của lệnh thực hiện (vớ dụ lệnh thực hiện 1), sẽ tỏc động trực tiếp lờn van đảo chiều, van đảo chiều đồi vị trớ và vị trớ đú phải được nhớ trong quỏ trỡnh xy – lanh 1.0 đi ra, tớn hiệu ra từ van đảo chiều tỏc động trực tiếp lờn cơ cấu chấp hành (xy – lanh 1.0 đi ra). Giai đoạn này khụng cần phải nhớ. Sau khi lệnh thứ nhất thực hiện xong, vị trớ ngắt lệnh thực hiện thứ nhất là cụng tắc hành trỡnh S2, thỡ bước thực hiện thứ hai sẽ cú hiệu lực.
Hỡnh 7.4: Sơ đồ mạch khớ nộn của mỏy khoan.
Sơ đồ chức năng được thiết kế trờn hỡnh 6.11. Theo hỡnh 6.11 tớn hiệu ra của lệnh thực hiện sẽ tỏc động trực tiếp lờn cơ cấu chấp hành. Sau khi lệnh thứ nhất thực hiện xong, vị trớ ngắt lệnh thực hiện thứ nhất là cụng tắc hành trỡnh S2, thỡ bước thực hiện thứ hai sẽ cú hiệu lực. Theo qui trỡnh thỡ lệnh thứ nhất này phải được nhớ.
Hỡnh 6.14. Sơ đồ chức năng tớn hiệu ra trực tiếp tỏc động lờn cơ cấu chấp hành.
Theo hỡnh 6.13 tớn hiệu ra của lệnh thực hiện sẽ tỏc động trực tiếp lờn van đảo chiều, van đảo chiều đổi vị trớ và vị trớ đú phải được nhớ trong quỏ trỡnh xy - lanh 1.0 đi ra, tớn hiệu ra từ van đảo chiều tỏc động trực tiếp lờn cơ cấu chấp hành (xy - lanh 1.0 đi ra). Giai đoạn này khụng cần phải nhớ. Sau khi lệnh thứ nhất được thực hiện xong, vị trớ ngắt lệnh thực hiện thứ nhất là cụng tắc hành trỡnh S2, thỡ bước thực hiện thứ hai sẽ cú hiệu lực.
Hỡnh 6.15. Sơ đồchức năng với tớn hiệu ra của ký hiệu lệnh trực tiếp
tỏc động lờn van đảo chiều.
7.1.3. Lưu đồ tiến trỡnh: *) Ký hiệu: *) Ký hiệu: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Ký hiệu để biểu diễn lưu đồ tiến trỡnh theo DIN được trỡnh bày trờn hỡnh6.13.
Hỡnh 6.16. Ký hiệu biểu diễn lưu đồ tiến trỡnh
Lưu đồ tiến trỡnh biểu diễn phương thức giải (thuật toỏn - algorithmus) của một quỏ trỡnh điều khiển. Lưu đồ tiến trỡnh khụng biểu diễn những thụng số và phần tử điều khiển. Lưu đồ tiến trỡnh cú ưu điểm là vạch ra hướng tổng quỏt của quỏ trỡnh điều khiển và cú tỏc dụng như là phương tiện thụng tin giữa người sản xuất phần tử điều khiển và kỹ thuật viờn sử dụng phần tử đú.
*) Vớ dụ thiết kế lưu đồ tiến trỡnh
- Bước thực hiện thứ nhất:
Khi pớt – tụng ở vị trớ ban đầu (E1 = 1/E2 = 0), nỳt ấn khởi động E0 tỏc động. - Bước thực hiện thứ hai:
Khi pớt - tụng đi ra đến cuối hành trỡnh, chạm cụng tắc hành trỡnh E2, pớt - tụng sẽ lựi về (Z1 -).
- Bước thực hiện thứ ba:
Tại vị trớ ban đầu, pớt - tụng chạm cụng tắc hành trỡnh E1, quỏ trỡnh điều khiển kết thỳc.
Quỏ trỡnh điều khiển được viết như sau: Bước thực hiện thứ nhất:
E0 ^ E1 ^ E2 = Z1+ → E2. - Bước thực hiện thứ hai: E2 = Z1- → E1.
- Bước thực hiện thứ ba:
E1 = kết thỳc quỏ trỡnh điều khiển
Hỡnh 6.17. Nguyờn lý hoạt động của mạch điều khiển.
Lưu đồ tiến trỡnh của quỏ trỡnh điều khiển trỡnh bày trờn hỡnh 6.15
Hỡnh 6.18. Lưu đồ tiến trỡnh.
- Điều khiển bằng tay.
- Điều khiển tựy động theo thời gian. - Điều khiển tựy động theo hành trỡnh.
- Điều khiển theo chương trỡnh bằng cơ cấu chuyển mạch. - Điều khiển theo tầng.
- Điều khiển theo nhịp.
- Điều khiển bằng bộ chọn theo bước. 7.2.1. Điều khiển bằng tay
- Điều khiển trực tiếp
Điều khiển bằng tay được ứng dụng phần lớn ở những mạch điều khiển bằng khớ nộn đơn giản, vớ dụ như cỏc đồ gỏ kẹp chi tiết. a/ Điều khiển trực tiếp: Điều khiển trực tiếp cú đặc điểm là chức năng đưa tớn hiệu và xử lý tớn hiệu do một phần tử đảm nhận. Vớ dụ mạch điều khiển xy - lanh tỏc dụng một chiều.
Hỡnh 7.19. Mạch điều khiển trực tiếp.
Hỡnh 6.20 biểu diễn mạch điều khiển bằng tay gồm cú phần tử đưa tớn hiệu 1.1 và phần tử xử lý tớn hiệu 1.2.
Hỡnh 7.20. Mạch điều khiển giỏn tiếp
- Điều khiển giỏn tiếp:
Pớt - tụng đi ra và lựi vào được điều khiển bằng phần tử nhớ 1.3. Mạch điều khiển và biểu đồ trạng thỏi trỡnh bày trờn hỡnh 6.21.
Hỡnh 7.21. Mạch điều khiển giỏn tiếp xy - lanh tỏc dụng đơn cú phần tử nhớ.
Mạch điều khiển xy - lanh tỏc động hai chiều với phần tử nhớ 1.3 trỡnh bày ở hỡnh 6.22. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hỡnh 7.22. Mạch điều khiển giỏn tiếp xy - lanh tỏc dụng kộp cú phần tử nhớ. 7.2.2. Điều khiển tựy động theo thời gian:
Điều khiển tựy động theo thời gian được minh họa ở hỡnh 6.23. Khi nhấn nỳt ấn 1.1 van đảo chiều 1.3 đổi vị trớ, pớt - tụng 1.0 đi ra, đồng thời khớ nộn sẽ qua cửa X để vào phần tử thời gian 1.2. Sau thời gian (t) van đảo chiều 1.3 đổi vị trớ. Hỡnh 6.20 biểu diễn sơ đồ mạch điều khiển tựy động theo thời gian cú chu kỳ tự động.
Van đảo chiều 5/2 (1.3)
Phần tử thời gian 1.2
Nỳt ấn 3/2 (1.1)
Hỡnh7.23. Sơ đồ mạch điều khiển tựy động theo thời gian và biểu đồ trạng thỏi.
Biểu đồ trạng thỏi của sơ đồ mạch điều khiển tựy động theo thời gian cú chu kỳ tự động trỡnh bày trờn hỡnh 7.24.
Xy - lanh tỏc dụng kộp 1.0 Van đảo chiều 5/2 (1.4)
Phần tử thời gian 1.2
Phần tử thời gian 1.3
Nỳt ấn cú rónh định vị 3/2 (1.1)
Hỡnh 7.24: Sơ đồ mạch điều khiển tựy động theo thời gian
cú chu kỳ tự động và biểu đồ trạng thỏi.
- Điều khiển vận tốc:
+ Điều khiển vận tốc bằng van tiết lưu một chiều trỡnh bày ở hỡnh 6.25. Khi ấn cụng tắc 1.1, vận tốc đi ra của xy - lanh phụ thuộc vào độ mở của van tiết lưu, khi ngắt
cụng tắc 1.1, vận tốc đi vào của xy - lanh tăng lờn nhờ khớ nộn thoỏt qua hai đường van tiết lưu và van một chiều.
Hỡnh 7.25. Điều khiển vận tốc bằng van tiết lưu một chiều.
+ Điều khiển vận tốc bằng van thoỏt khớ nhanh trỡnh bày ở hỡnh 6.26. Khi ấn cụng tắc 1.1, vận tốc đi ra của xy - lanh chậm, khi ngắt cụng tắc 1.1, vận tốc đi vào của xy - lanh tăng lờn nhờ khớ nộn thoỏt qua van thoỏt khớ nhanh.
Hỡnh 7.26. Điều khiển vận tốc bằng van thoỏt nhanh.
7.2.3. Điều khiển tựy động theo hành trỡnh
Cơ sở điều khiển tựy động theo hành trỡnh là vị trớ của cỏc cụng tắc hành trỡnh Khi một bước thực hiện trong mạch điều khiển cú lỗi, thỡ mạch điều khiển sẽ đứng yờn.
Pớt - tụng 1.0
Van đảo chiều 3/2 (1.3)
Cụng tắc hành trỡnh 3/2 (1.2)
Nỳt ấn 3/2 (1.1)
Hỡnh 7.27: Điều khiển tựy động theo hành trỡnh với 1 xy - lanh.
- Điều khiển tựy động theo hành trỡnh với một xy - lanh cú chu kỳ tự động trỡnh bày trờn hỡnh 6.28.
Mạch điều khiển thực hiện tự động nhờ sử dụng nỳt ấn cú rónh định vị 1.1, chừng nào nỳt ấn 1.1 ở vị trớ b thỡ mạch sẽ ngừng hoạt động.
Sơ đồ và biểu đồ trạng thỏi của mạch điều khiển tựy động theo hành trỡnh với một xy - lanh cú chu kỳ tự động trỡnh bày trờn hỡnh 6.28.
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Pớt - tụng 1.0
Van đảo chiều 3/2 (1.4)
Cụng tắc hành trỡnh 3/2 (1.3) Cụng tắc hành trỡnh 3/2 (1.2)
Hỡnh 7.28. Điều khiển tựy động theo hành trỡnh một xilanh cú chu kỳ tự động và biểu đồ
trạng thỏi.
- Điều khiển tựy động theo hành trỡnh với một xy – lanh cú phần tử thời gian giới hạn thời gian dừng của pớt - tụng ở cuối hành trỡnh biểu diễn trờn hỡnh 6.26
Xy - lanh tỏc dụng kộp 1.0 Van đảo chiều 5/2 (1.4)
Phần tử thời gian 1.3
Cụng tắc hành trỡnh 3/2 (1.2) Nỳt ấn 3/2 (1.1)
Hỡnh 6.29: Sơ đồ và biểu đồ trạng thỏi của mạch điều khiển tựy động theo hành
trỡnh với một xilanh cú phần tử thời gian.
7.3. Cỏc phần tử điện – thủy lực
Hệ thống lắp rỏp điện – thủy lực được biểu diễn một cỏch tổng quỏt theo hỡnh 7.25. Mạch điện điều khiển thụng thường là dũng điện một chiều.
Hỡnh 7.30. Hệ thống lắp rỏp điện – thủy lực
7.3.1. Cỏc van đảo chiều bằng nam chõm điện *) Ký hiệu: *) Ký hiệu:
Van đảo chiều bằng nam chõm điện kết hợp với khớ nộn cú thể điều khiển trực tiếp ở hai đàu nũng van hoặc giỏn tiếp qua van phụ trợ. Một số ký hiệu của van điều khiển bằng nam chậm điện được biểu diển ở hỡnh 6.26.
Van đảo chiều điều khiển trực tiếp bằng nam chõm