TẬP ĐOÀN DẦU KHÍ VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ GIÁO TRÌNH MÔN HỌC/MÔ ĐUN: ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN - KHÍ NÉN NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định số: 215/QĐ-CĐDK ngày 1 tháng 3 năm 2022 của Trường Cao Đẳng Dầu Khí) Bà Rịa - Vũng Tàu, năm 2022 (Lưu hành nội bộ) TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. LỜI GIỚI THIỆU Giáo trình Điều khiển điện - khí nén được biên soạn dành cho sinh viên cao đẳng nghề Điện công nghiệp (ĐCN) của Trường Cao Đẳng Dầu Khí, thuộc mô đun chuyên môn nghề. Các sinh viên nghề ĐCN trước khi học môn học này cần hoàn thành môn học cơ sở ngành.
Nội dung của giáo trình gồm 03 bài: Bài 1 – Cơ sở lý thuyết về khí nén Bài 2 – Các phần tử cơ bản trong hệ thống điều khiển điện khí nén Bài 3 – Thiết kế mạch điều khiển điện khí nén Trong quá trình biên soạn, chúng tôi đã tham khảo và trích dẫn từ nhiều tài liệu được liệt kê tại mục Danh mục tài liệu tham khảo. Chúng tôi chân thành cảm ơn các tác giả của các tài liệu mà chúng tôi đã tham khảo. Bên cạnh đó, giáo trình cũng không thể tránh khỏi những sai sót nhất định. Nhóm tác giả rất mong nhận được những ý kiến đóng góp, phản hồi từ quý đồng nghiệp, các bạn người học và bạn đọc.
Trân trọng cảm ơn. Bà Rịa – Vũng Tàu, tháng 06 năm 2022 Tham gia biên soạn 1. Chủ biên: ThS. Nguyễn Xuân Thịnh 2.
Ngô Trí Tùng 3. Nguyễn Thái Bảo MỤC LỤC BÀI 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ KHÍ NÉN. KHÁI NIỆM CHUNG:. MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM CỦA HỆ TRUYỀN ĐỘNG BẰNG KHÍ NÉN:.
ĐƠN VỊ ĐO TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN:. CƠ SỞ TÍNH TOÁN KHÍ NÉN:. Thành phần hóa học của khí nén:. Phương trình trạng thái nhiệt động học:.
5 BÀI 2: CÁC PHẦN TỬ CƠ BẢN TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN. PHẦN TỬ CUNG CẤP NĂNG LƯỢNG:. Hệ thống bể dầu, bơm thủy lực:. PHẦN TỬ TÍN HIỆU VÀO:.
Error! Bookmark not defined. Công tắc hành trình:. PHẦN TỬ XỬ LÝ TÍN HIỆU:. Error! Bookmark not defined.
Error! Bookmark not defined. Error! Bookmark not defined. PHẦN TỬ ĐIỀU KHIỂN:. Nguyên lý hoạt động của phần tử điều khiển:.
Các phần tử điều khiển được sử dụng trong mạch điều khiển:. PHẦN TỬ CHẤP HÀNH:. CÁC PHẦN TỬ KHÁC:. Van thoát nhanh:.
21 BÀI 3: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN KHÍ NÉN. PHÂN LOẠI PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN:. Điều khiển bằng tay:. Điều khiển tùy động theo thời gian:.
Điều khiển tùy động theo hành trình:. PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN THEO TẦNG HỆ THỐNG ĐIỆN KHÍ NÉN:. Giới thiệu phương pháp thiết kế theo tầng:. Thiết kế mạch điều khiển các cơ cấu/máy thực tế bằng phương pháp chia tầng:.
PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN THEO NHỊP HỆ THỐNG ĐIỆN KHÍ NÉN:. Phương pháp thiết kế mạch điều khiển theo nhịp hệ thống thủy lực, khí nén:. Phương pháp thiết kế mạch điều khiển theo nhịp hệ thống điện khí nén:. 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO.
68 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT ĐK Điều khiển P Áp suất F Lực A Tiết diện KN Khí nén ĐKN Điện khí nén HTB Hành trình bước J Joule W Woat THT Theo hành trình DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Biểu diễn áp suất 3 Hình 1.2: Dải áp suất thường được sử dụng trong công nghiệp 4 Hình 2.1: Chu kỳ hoạt động máy nén khí Pittông 9 Hình 2.2: Máy nén khí kiểu cánh gạt 10 Hình 2.3: Máy nén khí kiểu Root 10 Hình 2.4: Máy nén khí kiểu trục vít 10 Hình 2.5: Máy nén khí ly tâm 11 Hình 2.6: Các phương pháp xử lý khí nén Error! Bookmark not defined.7: Nguyên lý hoạt động bình ngưng tụ bằng nước Error! Bookmark not defined.8: Sấy khô bằng chất làm lạnh Error! Bookmark not defined.9: Sấy khô bằng chất hấp thụ Error! Bookmark not defined.10: Sấy khô bằng hóa học Error! Bookmark not defined.11: Nguyên lHình 1.1: Biểu diễn áp suất 2 Hình 1.2: Dải áp suất thường được sử dụng trong công nghiệp 3 Hình 2.1: Chu kỳ hoạt động máy nén khí Pittông 7 Hình 2.2: Máy nén khí kiểu cánh gạt 7 Hình 2.3: Máy nén khí kiểu Root 7 Hình 2.4: Máy nén khí kiểu trục vít 8 Hình 2.5: Máy nén khí ly tâm 8 Hình 2.6: Bồn dầu thủy lực 9 Hình 2.7: Nút nhấn thường đóng 9 Hình 2.8: Cảm biến tiệm cận điện cảm 10 Hình 2.9: Kí hiệu cảm biến tiệm cận điện dung 10 Hình 2.10: Cảm biến tiệm cận quang 10 Hình 2.11: Công tắc hành trình 11 Hình 2.12: Kí hiệu van tràn, van an toàn 12 Hình 2.13: Cấu tạo van an toàn, kiểu bi 12 Hình 2.14: Kí hiệu van giảm áp 12 Hình 2.15: Cấu tạo, kí hiệu van AND 12 Hình 2.16: Cấu tạo, kí hiệu van OR 13 Hình 2.17: Quy ước van đảo chiều 13 Hình 2.18: Trạng thái ban đầu van đảo chiều không duy trì 3/2 14 Hình 2.19: Trạng thái khi cổng điều khiển tác động 14 Hình 2.20: Trạng thái ban đầu van đảo chiều duy trì 3/2 14 Hình 2.21: Trạng thái khí 12 tác động, 14 không tác động 14 Hình 2.22: Trạng thái khi 14 tác động, 12 không tác động 14 Hình 2.23: Tín hiệu tác động bằng tay 15 Hình 2.24: Tín hiệu tác động bằng cơ 16 Hình 2.25: Tín hiệu tác động bằng khí nén 16 Hình 2.26: Tín hiệu tác động bằng điện khí nén 16 Hình 2.27: Xilanh tác động đơn 17 Hình 2.28: Xilanh tác động kép 17 Hình 2.29: Xilanh màng 17 Hình 2.30: Xilanh quay 18 Hình 2.31: Xilanh lồng 18 Hình 2.32: Xilanh giảm chấn 18 Hình 2.33: Xilanh có vị trí pittong trung gian 18 Hình 2.34: Ký hiệu động cơ khí nén.35: Động cơ bánh răng hình chữ V 19 Hình 2.36: Động cơ cánh gạt 19 Hình 2.37: Động cơ pittong hướng trục 20 Hình 2.38: Động cơ trục vít 20 Hình 2.39: Timer khí nén T-ON 20 Hình 2.40: Van 1 chiều 21 Hình 2.41: Van tiết lưu 1 chiều 21 Hình 2.42: Van thoát nhanh 21 Hình 2.43: Cách khai báo Công tắc hành trình 2 chiều 22 Hình 2.44: Cách khai báo Công tắc hành trình 1 chiều 22 Hình 2.45: Cách khai báo Van đảo chiều không duy trì 23 Hình 2.46: Cách khai báo Van đảo chiều duy trì 23 Hình 2.47: Cách khai báo Công tắc hành trình 23 Hình 2.48: Cách khai báo Công tắc áp suất 24 Hình 2.49: Cách khai báo Giác hút chân không 24 Hình 2.50: Cách khai báo Timer 24 Hình 2.51: Cách khai báo Counter 25 Hình 2.52: Cách khai báo công tắc hành trình 25 Hình 2.53: Cách khai báo van điện từ duy trì 26 Hình 2.54: Cách khai báo van điện từ không duy trì 26 Hình 2.55: Cách khai báo cuộn dây van điện từ 26 Hình 2.56: Cách khai báo Relay 27 Hình 2.57: Cách khai báo bộ đếm 27 Hình 2.58: Cách khai báo cảm biến tiệm cận 27 Hình 3.1: Sơ đồ hệ thống điều khiển 28 Hình 3.2: Các phần tử của mạch điều khiển 29 Hình 3.3: Cấu trúc mạch ĐK và các phần tử 29 Hình 3.4: Sơ đồ mạch điều khiển xilanh tác dụng 1 chiều 30 Hình 3.5: Sơ đồ lắp đặt mạch điều khiển xilanh tác dụng 1 chiều 31 Hình 3.6: Sơ đồ mạch điều khiển gián tiếp xilanh tác dụng 2 chiều 32 Hình 3.7: Sơ đồ lắp đặt mạch điều khiển gián tiếp xilanh tác dụng 2 chiều 33 Hình 3.8: Sơ đồ mạch điều khiển tùy động theo thời gian 34 Hình 3.9: Sơ đồ lắp đặt mạch điều khiển tùy động theo thời gian 35 Hình 3.10: Sơ đồ mạch điều khiển tùy động theo hành trình 36 Hình 3.11: Thiết bị uốn tấm 36 Hình 3.12: Sơ đồ lắp đặt mạch điều khiển tùy động theo hành trình 37 Hình 3.13: Sơ đồ mạch điều khiển tự động xi lanh quay trở về 38 Hình 3.14: Sơ đồ lắp đặt mạch điều khiển tự động xi lanh quay trở về 39 Hình 3.15: Sơ đồ điều khiển Logic 40 Hình 3.16: Chia tầng trực tiếp trên sơ đồ HTB 40 Hình 3.17: Ví dụ gộp tầng 41 Hình 3.18: T Chia tầng theo chu trình kín 41 Hình 3.19: Mạch điều khiển 2 tầng ĐKN 42 Hình 3.20: Mạch điều khiển 3 tầng ĐKN 42 Hình 3.21: Mạch điều khiển 4 tầng ĐKN 42 Hình 3.22: Ví dụ chia tầng ĐKN 43 Hình 3.23: Thiết kế phương trình chia tầng ĐKN 43 Hình 3.24: Sơ đồ mạch ĐK ĐKN 44 Hình 3.25: Sơ đồ ví dụ ĐK theo tầng ĐKN 44 Hình 3.26: Chuyển đổi biểu đồ chuyển động 46 Hình 3.27: Biểu đồ hành trình thời gian 47 Hình 3.28: Biểu đồ điều khiển 47 Hình 3.29: Biểu đồ chức năng 47 Hình 3.30: Biểu đồ hành trình bước 47 Hình 3.31: Kí hiệu biểu đồ trạng thái 48 Hình 3.32: Module điều khiển theo nhịp khí nén kiểu A 49 Hình 3.33: Module điều khiển theo nhịp kiểu B 50 Hình 3.34: Module điều khiển theo nhịp kiểu C 50 Hình 3.35: Mạch Logic điều khiển theo nhịp 50 Hình 3.36: Mạch Logic điều khiển theo nhịp 51 Hình 3.37: Quy trình thực hiện theo nhịp nhảy cóc 51 Hình 3.38: Quy trình thực hiện theo nhịp lặp lại 51 Hình 3.39: Sơ đồ minh họa ĐK theo nhịp KN 51 Hình 3.40: Mạch điều khiển theo nhịp ĐKN (5 nhịp) 54 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Bảng qui đổi các đơn vị áp suất 3 Bảng 1.2: Thành phần hóa học của khí nén 5 Bảng 2.1: Kí hiệu phần tử tín hiệu vào thông dụng 11 Bảng 2.2: Kí hiệu các phần tử điều khiển thông dụng 117 Bảng 3.1: Bảng danh mục các phần tử mạch điều khiển xilanh tác dụng 1 chiều 31 Bảng 3.2: Bảng danh mục các phần tử mạch điều khiển gián tiếp xilanh tác dụng 2 chiều 33 Bảng 3.3: Bảng danh mục các phần tử mạch điều khiển tùy động theo thời gian 35 Bảng 3.4: Bảng danh mục các phần tử mạch điều khiển tùy động theo hành trình 37 Bảng 3. 5: Bảng danh mục các phần tử mạch điều khiển tự động xi lanh quay trở về 39 GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN - KHÍ NÉN 1. Tên mô đun: Điều khiển điện - khí nén 2. Mã số mô đun: AUTM63114 Thời gian thực hiện mô đun: 60 giờ; (Lý thuyết: 28 giờ; Thực hành: 29 giờ; kiểm tra 3 giờ) Số tín chỉ: 03 3.
Vị trí, tính chất ý nghĩa và vai trò của mô-đun: 3.1 Vị trí: Mô đun này là mô đun cơ sở kỹ thuật chuyên ngành, chuẩn bị các kiến thức cần thiết cho các phần học kỹ thuật chuyên môn tiếp theo.