ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HÀ NỘI TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ VIỆT NAM - HÀN QUỐC THÀNH PHỐ HÀ NỘI TRẦN VĂN NAM (Chủ biên) TRỊNH THỊ HẠNH – TRƯƠNG VĂN HỢI GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN KHÍ NÉN Nghề: Điện tử công nghiệp Trình độ: Cao đẳng (Lưu hành nội bộ) Hà Nội - Năm 2018 LỜI NÓI ĐẦU Để cung cấp tài liệu học tập cho học sinh - sinh viên và tài liệu cho giáo viên khi giảng dạy, Khoa Điện tử Trường CĐN Việt Nam - Hàn Quốc thành phố Hà Nội đã chỉnh sửa, biên soạn cuốn giáo trình “ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN KHÍ NÉN” dành riêng cho học sinh - sinh viên nghề Cơ điện tử. Đây là mô đun trong chương trình đào tạo nghề Điện tử công nghiệp trình độ Cao đẳng. Nhóm biên soạn đã tham khảo các tài liệu: “Điều khiển điện khí nén ” dùng cho sinh viên các Trường Đại học kỹ thuật, Cao đẳng của PGS. Hồ Đắc Thọ - NXB KH &KT 2004.
Hệ thống thủy lực và khí nén, Ts. Nguyễn Thị Xuân Thu - Ts. Nhữ Phương Mai, NXB Lao động – 2001 và nhiều tài liệu khác. Mặc dù nhóm biên soạn đã có nhiều cố gắng nhưng không tránh được những thiếu sót.
Rất mong đồng nghiệp và độc giả góp ý kiến để giáo trình hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày … tháng 09 năm 2018 Chủ biên: Trần Văn Nam 1 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU. 2 CHƯƠNG TRÌNH MÔ ĐUN. 3 Bài 1 Giới thiệu về hệ thống khí nén.
Sơ lược về lịch sử ra đời và phát triển hệ thống điều khiển điện khí nén. Ưu, nhược điểm của hệ thống điều khiển điện khí nén. Phạm vi ứng dụng của khí nén. 8 Bài 2 Các phần tử trong hệ thống điều khiển điện khí nén.
Các loại van trong hệ thống điều khiển khí nén. Các phần tử điện. Sơ đồ chức năng của hệ thống điều khiển điện khí nén. 43 Bài 3 Thiết kế, lắp đặt và vận hành hệ thống điều khiển khí nén.
Nguyên lý thiết kế hệ thống điều khiển điện khí nén. Điều khiển xy lanh bằng van hai cuộn dây. Điều khiển hai xy lanh. 73 Bài 4 Vận hành và kiểm tra hệ thống điện khí nén.
Điều khiển xy lanh bằng van hai cuộn dây. Điều khiển xy lanh bằng cảm biến tiệm cận. Điều khiển xy lanh bằng cảm biến tiệm cận với rơle. Điều khiển xy lanh với hàm AND, OR.5 Điều khiển xy lanh với van một cuộn dây - Điều khiển tự duy trì.
Điều khiển hai xy lanh làm việc một chu trình. Điều khiển hai xy lanh làm việc lớn hơn một chu trình. 122 Bài 5 Tìm và sửa lỗi trong hệ thống điều khiển điện - khí nén. Phương pháp tìm và sửa lỗi.
Các bài tập thực hành sửa lỗi. 195 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 218 2 CHƯƠNG TRÌNH MÔ ĐUN Tên mô đun: Điều khiển điện khí nén Mã mô đun: 23 Thời gian thực hiện mô đun: 120 giờ ( LT 45 giờ, TH 70 giờ, KT giờ) I. Vị trí, tính chất mô đun - Vị trí: Trước khi học mô đun này phải hoàn thành: MH 07; MH 08; MH 09; MĐ 15; MĐ 16; MĐ23.
- Tính chất: Là mô đun tự chọn trong chương trình đào tạo nghề Điện tử công nghiệp. Mục tiêu của mô đun - Kiến thức: - Trình bày được cấu trúc, phân tích được sơ đồ của một số hệ thông điều khiển khí nén thông dụng - Về kỹ năng: - Thiết lập được sơ đồ hệ thống điều khiển điện khí nén theo yêu cầu cho những thiết bị công nghệ đơn giản, điển hình. - Lựa chọn, đo kiểm tra chức năng, lắp ráp và hiệu chỉnh được các phần tử khí nén, điện - khí nén trong sơ đồ hệ thống khí nén cơ bản. - Chạy thử, vận hành và kiểm tra các hệ thống điều khiển điện - khí nén.
- Phát hiện và khắc phục được các lỗi cơ bản trong hệ thống. - Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: - Thực hiện đúng các quy tắc an toàn trong vận hành, bảo dưỡng các thiết bị của hệ thống truyền động khí nén. - Chủ động, sáng tạo và an toàn trong thực hành. Nội dung của mô đun 1.
Nội dung tổng quát và phân bố thời gian: 3 Thời gian (giờ) T L Thự K ổng ý c hành, iểm S Tên các bài trong mô số thuyết thí tra TT đun nghiệm, thảo luận, bài tập 1 Giới thiệu hệ thống điều 2 2 0 0 khiển điện khí nén. 2 Các phần tử trong hệ 2 1 8 1 thống điện khí nén 5 6 3 Thiết kế, lắp đặt và vận 2 1 16 2 hành hệ thống điều khiển điện 8 0 khí nén. 4 Vận hành và kiểm tra hệ 2 9 19 1 thống điều khiển điện - khí nén. 9 5 Tìm và sửa lỗi trong hệ 3 8 27 1 thống điều khiển điện - khí nén 6 Tổng cộng 1 4 70 5 20 5 4 Bài 1 Giới thiệu về hệ thống khí nén Mục tiêu - Trình bày được ưu, nhược điểm của hệ thống điều khiển điện khí nén.
- Phân biệt được các phạm vi ứng dụng của hệ thống điều khiển điện khí nén. - Chủ động, sáng tạo và an toàn trong thực hành. Sơ lược về lịch sử ra đời và phát triển hệ thống điều khiển điện khí nén Giới thiệu cho người học hiểu về các hệ thống điều khiển chuyển mạch tự động và vai trò quan trọng trong việc thiết kế một hệ thống tuần tự, mà cụ thể là hệ thống khí nén tuần tự Trong những thập niên 50 và 60 của thế kỷ 20, kỹ thuật tự động hóa quá trình sản xuất đã được phát triển mạnh mẽ; cùng với quá trình đó, kỹ thuật điều khiển bằng khí nén được phát triển rộng rãi và được ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác nhau. Trong tự động hóa, hệ thống tự động hóa bắng khí nén thuộc về loại hệ thống chuyển mạch (switching systems) tự động do vậy trước khi trình bầy về kỹ thuật tư động hóa trong hệ thống điều khiển bằng khí nén, điện - khí nén, một số kiến thức cơ bản liên quan sẽ được đề cập dưới đây: - Giới thiệu về các hệ thống điều khiển chuyển mạch tự động Các hệ thống chuyển mạch (hình 1.1) tự động bao gồm trong đó hai loại chính: + Các hệ thống kết hợp (combinational systems) + Các hệ thống tuần tự (sequencial systems) bao gồm hệ thống đồng bộ và không đồng bộ.
Các hệ thống chuyển mạch Các hệ thống chuyển Các hệ thống mạch tuần tự Chuyển mạch kết hợp Các hệ thống Các hệ thống đồng bộ không đồng bộ Hình 1. Các loại hệ thống chuyển mạch. 5 + Các hệ thống chuyển mạch kết hợp Trong các hệ thống chuyển mạch kết hợp hay hệ thống mạch logic kết hợp, các tín hiệu ra (outputs) nhị phân luôn chỉ là hàm của các tín hiệu vào (inputs) hiện tại. Ví dụ: Các cổng logic đặc trưng cho các hệ thống kết hợp, trong đó các tín hiệu ra chỉ phụ thuộc vào trạng thái kết hợp của các tín hiệu vào hiện tại.
+ Các hệ thống chuyển mạch tuần tự Khác với các hệ thống chuyển mạch kết hợp, trong các hệ thống chuyển mạch tuần tự, một số hoặc tất cả các tín hiệu ra phụ thuộc vào các tín hiệu vào trước đó có nghĩa nó phục thuộc vào “quá khứ” của hệ thống này. Do vậy, hệ thống tuần tự phải sử dụng các flip – flop, các phần tử nhớ các trạng thái trước đó. Các hệ thống chuyển mạch tuần tự được chia nhỏ làm hai loại hệ thống đồng bộ và hệ thống không đồng bộ. Hệ thống không đồng bộ hoạt động trên cơ sở sự kiện.
điều này có nghĩa là một bước hoạt động nào đó xẩy ra chỉ khi một bước hoạt động trước của hệ thống đã được hoàn tất. Các hệ thống đồng bộ là hệ thống hoạt động trên cơ sở thời gian. Ở các hệ thống này, người ta sử dụng một đồng hồ tạo ra xung, mục đích để ra các xung với chu kỳ nhất định, mà mỗi xung này được kích hoạt các bước tiếp theo. Tín hiệu vào xi zjTín hiệu ra Hệ thống kết hợp yk Flip - Flops Sk y’k Rk Hình 1.2 Cấu tạo của hệ thống chuyển mạch tuần tự Hình 1.2 thể hiện cấu tạo chung của một hệ thống chuyển mạch tuần tự trong đó bao gồm cả hệ thống kết hợp (logic); trong các tín hiệu xi và zj lần lượt là các tín hiệu vào ra của hệ thống, các phần tử nhớ flip-flop đóng vai trò ghi nhớ các trạng thái “quá khứ” trước đó, chúng bao gồm các hàm kích hoạt Sk và Rk (tín hiệu điều khiển flip-flop) và các biến trạng thái yk va y’k (tín hiệu ra flip-flop).
Các tín hiệu vào xi , yk và y’k của hệ thống thong qua các hệ thống kết hợp sẽ tạo ra các tín hiệu ra zj và các hàm kích hoạt Sk và Rk để tác động trở lại flip-flop để tạo ra các biến yk và y’k tương ứng các sự kiện tiếp theo. 6 Vì vậy, khi thiết kế một hệ thống tuần tự, việc quan trọng đầu tiên là phải xác định số lượng flip-flops và các hàm kích hoạt. Như trên đã trình bầy, các hệ thống logic kết hợp, các phần tử nhớ flip-flop đóng vai trò quan trọng trong việc thiết kế một hệ thống tuần tự, mà cụ thể là hệ thống khí nén tuần tự. Để hiểu rõ bản chất quá trình thiết kế, điều khiển các hệ thống khí nén, cần lắm vững một số lý thuyết cơ bản nhất định, đặc biệt là đại số Boolean và các phần tử logic cơ bản.
Ưu, nhược điểm của hệ thống điều khiển điện khí nén. Ưu điểm - Tính đồng nhất năng lượng giữa phần I và O ( điều khiển và chấp hành) nên bảo dưỡng, sửa chữa, tổ chức kỹ thuật đơn giản, thuận tiện. - Không yêu cầu cao đặc tính kỹ thuật của nguồn năng lượng: 3 – 8 bar. - Khả năng quá tải lớn của động cơ khí - Độ tin cậy khá cao ít trục trặc kỹ thuật - Tuổi thọ lớn - Tính đồng nhất năng lượng giữa các cơ cấu chấp hành và các phần tử chức năng báo hiệu, kiểm tra, điều khiển nên làm việc trong môi trường dễ nổ, và bảo đảm môi trường sạch vệ sinh.
- Có khả năng truyền tải năng lượng xa, bởi vì độ nhớt động học khí nén nhỏ và tổn thất áp suất trên đường dẫn ít. - Do trọng lượng của các phần tử trong hệ thống điều khiển bằng khí nén nhỏ, hơn nữa khả năng giãn nở của áp suất khí lớn, nền truyền động có thể đạt được vận tốc rất cao.