Microsoft Word M� 07 L¯p � t và kiÃm tra các bÙ �iÁu khiÃn khí nén, �iÇn khí nén, thçy lñc và �iÇn thçy lñc 1 ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH BẮC NINH TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP BẮC NINH GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN MĐ 07[.]
Trang 1ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH BẮC NINH
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP BẮC NINH
GIÁO TRÌNH
KHÍ NÉN, ĐIỆN - KHÍ NÉN, THỦY LỰC VÀ ĐIỆN - THỦY LỰC
NGÀNH: ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP (TIÊU CHUẨN ĐỨC)
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG
(Ban hành kèm theo Quyết định số:417 /QĐ-CĐCN ngày 22 tháng8 năm 2023
của Hiệu trưởng trường Cao đẳng Công nghiệp Bắc Ninh)
Bắc Ninh - 2023
Trang 2TUYÊN 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 “Lắp đặt và kiểm tra các bộ điều khiển khí nén, điện - khí nén, thủy lực và điện - thủy lực” được biên soạn bởi các Giảng viên của Khoa Điện - Điện
tử trường Cao đẳng Công nghiệp Bắc Ninh
Trên cơ sở Chương trình đào tạo ngành Điện tử công nghiệp tiêu chuẩn Đức trình
độ cao đẳng của Trường Cao đẳng Công nghiệp Bắc Ninh, dưới sự góp ý của đồng nghiệp, tham khảo ý kiến của các Giảng viên có kinh nghiệm của các trường trọng điểm, các Giảng viên biên soạn có nhiều kinh nghiệm giảng dạy mô đun này thực hiện biên soạn giáo trình “Lắp đặt và kiểm tra các bộ điều khiển khí nén, điện - khí nén, thủy lực và điện - thủy lực” phục vụ cho công tác giảng dạy
Mô đun này được thiết kế gồm 7 bài :
Bài 1: Thu thập thông tin
Bài 2: Lập kế hoạch và kiểm soát quá trình làm việc
Bài 3: Kiểm soát và đánh giá kết quả công việc
Bài 4: Lắp đặt, kiểm tra và vận hành hệ thống với các phần tử khí nén, điện khí nén, thủy lực và điện thủy lực
Bài 5: Kiểm tra và đánh giá kết quả công việc
Bài 6: Giao tiếp công việc, giao tiếp kỹ thuật và định hướng khách hàng
Bài 7: Các biện pháp an toàn lao động
Mặc dù nhóm tác giả đã hết sức cố gắng, song sai sót là khó tránh Nhóm tác giả rất mong nhận được các ý kiến phê bình, nhận xét của bạn đọc để giáo trình được hoàn thiện hơn
Xin chân thành cảm ơn!
Bắc Ninh, ngày … tháng … năm 2023 Tham gia biên soạn
Th.s Trần Trung Hậu - Chủ biên Th.s Nguyễn Thị Thu - Thành viên Th.s Nguyễn Thị Hồng - Thành viên
Trang 3MỤC LỤC
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN 2
LỜI GIỚI THIỆU 2
MỤC LỤC 3
DANH MỤC SƠ ĐỒ HÌNH VẼ 6
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 14
TỪ VIẾT TẮT 14
GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN 15
BÀI 1: THU THẬP THÔNG TIN 16
2.1 Các tài liệu về thông tin 16
2.1.1 Hướng dẫn sử dụng, tạp chí và tài liệu công ty 16
2.1.2 Hướng dẫn vận hành và sử dụng bằng ngôn ngữ bản địa và tiếng Anh 19
2.2 Tài liệu kỹ thuật 25
2.2.1 Bản vẽ trích, bản vẽ lắp ráp, bản vẽ chi tiết tách rời và danh mục thiết bị 25
2.2.2 Sơ đồ mạch tổng quan, sơ đồ nguyên lý, sơ đồ đi dây và đấu nối 32
2.2.3 Đánh dấu, ký hiệu mạch 34
2.2.4 Quy định về tiêu chuẩn (F, p, J, V); Ký hiệu (DIN 24300) 35
2.2.5 Chức năng thời gian PLC, chức năng đếm, loại dữ liệu và chuyển đổi 36
2.2.6 Nhóm hoạt động mở rộng của PLC 49
2.2.7 Đầu vào và đầu ra tương tự (analog) 55
2.2.8 Tiêu chuẩn hóa 58
2.2.9 Thiết kế GRAFCET (phần chuỗi bước) EN 60848 58
2.2.10 Tác động tại GRAFCET 61
2.2.11 Các tác động theo EN 61131-3 63
BÀI 2: LẬP KẾ HOẠCH VÀ KIỂM SOÁT QUÁ TRÌNH LÀM VIỆC 66
2.1 Các bước công việc, vật liệu, thiết bị bảo hộ cá nhân (PPE) và công cụ 67
2.2 Lập kế hoạch cho các quy trình và nhiệm vụ công việc (kinh tế - đúng tiến độ) đặt các ưu tiên trong trường hợp sai lệch 67
2.3 Sử dụng hệ thống CNTT để lập kế hoạch đặt hàng, lập tài liệu xử lý đơn hàng 75 2.4 Sử dụng chức năng theo dõi đơn hàng 76
2.5 So sánh việc cung cấp dịch vụ bên trong và bên ngoài 76
Trang 4BÀI 3: KIỂM SOÁT VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ CÔNG VIỆC 80
2.1 Kiểm soát chất lượng và lập tài liệu về chất lượng 80
2.2 Kiểm soát, đánh giá và ghi nhật ký kết quả công việc 85
2.3 Hạn chế các lỗi và khiếm khuyết về chất lượng 86
2.4 Tạo hướng dẫn và tài liệu hỗ trợ (ví dụ: hướng dẫn an toàn, báo cáo đo lường và kiểm tra) 89
BÀI 4: LẮP ĐẶT, KIỂM TRA VÀ VẬN HÀNH HỆ THỐNG VỚI CÁC PHẦN TỬ KHÍ NÉN, ĐIỆN KHÍ NÉN, THỦY LỰC VÀ ĐIỆN THỦY LỰC 96
2.1 Lắp đặt và vận hành thử hệ thống 96
2.1.1 Kiểm tra và điều chỉnh các cảm biến và cơ cấu chấp hành 96
2.1.2 Tạo hoặc thay đổi bộ điều khiển với các thành phần khí nén, điện khí nén, thủy lực và điện thủy lực 212
2.1.3 Lập trình bộ điều khiển 222
2.1.4 Đặt, điều chỉnh và vận hành các mô đun về phần cứng và phần mềm 224
2.1.5 Vận hành hệ thống truyền động 226
2.2 Kiểm tra các bộ điều khiển và điều chỉnh cũng như tiến hành bảo trì 228
2.2.1 Kiểm tra và đánh giá các bộ điều khiển và điều chỉnh theo chức năng của chúng 228
2.2.2 Ghi nhận các cảnh báo sự cố, phỏng vấn người dùng/ khách hàng về sự cố, đề xuất giải pháp 231
2.2.3 Xây dựng kế hoạch bảo trì 235
2.2.4 Lựa chọn loại và thiết bị thử nghiệm 236
2.2.5 Xác định khả năng sử dụng của thiết bị thử nghiệm 237
2.2.6 Sử dụng kế hoạch kiểm tra, quy trình kiểm tra và khái niệm an toàn thủy lực237 2.2.7 Thực hiện ghi nhật ký và biên bản kiểm tra kỹ thuật 239
2.2.8 Thử nghiệm các biện pháp phòng ngừa an toàn cơ và điện, đặc biệt là bình chứa và van an toàn thủy lực 240
2.2.9 Kiểm tra tính hiệu quả của công tắc dừng khẩn cấp và hệ thống liên động cũng như các hệ thống cảnh báo, lập tài liệu kiểm tra 242
2.3 Tìm lỗi một cách có hệ thống và xử lý chúng 243
2.3.1 Kiểm tra, thiết lập và kết nối các phần tử và hệ thống thủy lực, khí nén, điện và điện tử 243
2.3.2 Tìm kiếm, khoanh vùng và khắc sự cố và lỗi trong hệ thống 245
Trang 52.3.3 Phân tích các nhiệm vụ, đặc biệt là các chuỗi chuyển động và tương tác tại các
giao diện của hệ thống được xử lý 248
2.3.4 Đo, kiểm tra, đánh giá và ghi lại các đại lượng vật lý, đặc biệt là nhiệt độ, áp suất và tốc độ dòng chảy cũng như các đại lượng điện và điện tử trong hệ thống 249
BÀI 5: KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ CÔNG VIỆC 252
2.1 Tìm, loại bỏ và ghi lại các nguyên nhân gây ra lỗi và khiếm khuyết về chất lượng 252
2.2 Phân cấp và thủ tục nhận dạng mẫu 255
BÀI 6: GIAO TIẾP CÔNG VIỆC, GIAO TIẾP KỸ THUẬT VÀ ĐỊNH HƯỚNG KHÁCH HÀNG 259
2.1 Trao đổi với cấp trên 259
2.2 Nói chuyện với đồng nghiệp 261
2.3 Thực hiện phối hợp với các bên liên quan khác 262
2.4 Lập kế hoạch và điều phối các nhiệm vụ của nhóm, cũng như xem xét về bản sắc của mỗi cá nhân 262
2.5 Sử dụng danh mục vật tư, thực hiện các tính toán theo yêu cầu hoạt động, giới thiệu các giải pháp khác nhau, so sánh chi phí; 263
2.6 Sử dụng sơ đồ nguyên lý, sơ đồ mạch điện, sơ đồ đi dây và đấu nối; 266
2.7 Sử dụng bản vẽ các bộ phận riêng lẻ, bản vẽ sơ đồ lắp ráp, bản vẽ chi tiết tách rời và danh mục vật tư 266
BÀI 7: CÁC BIỆN PHÁP AN TOÀN LAO ĐỘNG 268
2.1 Đảm bảo trạng thái xả năng lượng/ xả áp của hệ thống/ thiết bị 268
2.2 Sự cho phép đóng điện của cán bộ hướng dẫn 276
2.3 Chỉ được phép đo lường, kiểm tra và chuyển đổi dưới sự giám sát của người có trách nhiệm hướng dẫn 281
2.4 Trước khi đóng điện, kiểm tra cài đặt của thiết bị đo để chuyển thang đo và thiết bị……… 285
2.5 An toàn lao động trong các hệ thống thủy lực và điện thủy lực 287
2.6 An toàn lao động trong hệ thống khí nén và điện khí nén 289
Trang 6DANH MỤC SƠ ĐỒ HÌNH VẼ
Hình 1 1 Các loại hệ thống chuyển mạch 18
Hình 1 2 Cấu tạo của hệ thống chuyển mạch tuần tự 19
Hình 1 3 Máy phân loại sản phẩm và súng xiết bulong 24
Hình 1 4 Đóng gói sản phẩm 24
Hình 1 5 Dụng cụ cẩm tay: Khoan, máy hàn điểm 24
Hình 1 6 Máy khoan 24
Hình 1 7 Cánh tay Robot 24
Hình 1 8 Hệ thống lắp ráp ô tô 25
Hình 1 9 Hệ thống điều khiển tự động 25
Hình 1 10 Bản vẽ biểu diễn chi tiết 1 26
Hình 1 11 Bản vẽ biểu diễn chi tiết 2 26
Hình 1 12 Bản vẽ biểu diễn chi tiết 3 27
Hình 1 13 Bản vẽ biểu diễn chi tiết 4 27
Hình 1 14 Bản vẽ theo tiêu chuẩn DIN 40717 28
Hình 1 15 Mặt bằng bố trí thiết bị 29
Hình 1 16 Hình mẫu về sơ đồ thành phẩm 30
Hình 1 17 Sơ đồ bố trí thiết bị 30
Hình 1 18 Sơ đồ nguyên lý dạng tách rời (phân ly) 30
Hình 1 19 Sơ đồ khối thu phát tín hiệu 32
Hình 1 20 Sơ đồ nguyên lý dạng liên kết 33
Hình 1 21 Biểu diễn mạch điện ở dạng trải dài 33
Hình 1 22 Sơ đồ nối dây 33
Hình 1 23 Kí hiệu điện 35
Hình 1 24 Kí hiệu cổng Logic 36
Hình 1 25 Chương trình ví dụ On Delay 38
Hình 1 26 Giản đồ thời gian 39
Hình 1 27 Ví dụ về cách sử dụng Timer kiểu TON 39
Hình 1 28 Chương trình sử dụng TONR 39
Hình 1 29 Giản đồ TONR 39
Hình 1 30 Chương trình và giản đồ ví dụ sử dụng TONR 40
Trang 7Hình 1 31 Ví dụ sử dụng lệnh Timer 41
Hình 1 32 Khối lệnh CTU 42
Hình 1 33 Giản đồ xung khối lệnh CTU 42
Hình 1 34 Chương trình và giản đồ ví dụ sử dụng bộ đếm CTU 42
Hình 1 35 Câu lệnh CTUD 42
Hình 1 36 Giản đồ xung câu lệnh CTUD 43
Hình 1 37 Ví dụ sử dụng câu lệnh CTUD và giản đồ xung 43
Hình 1 38 Chương trình về bộ đếm 43
Hình 1 39 Ví dụ về truyền dữ liệu 45
Hình 1 40 Nhóm lệnh truyền 1 vùng nhớ dữ liệu 45
Hình 1 41 Ví dụ sử dụng lệnh truyền mảng dữ liệu 45
Hình 1 42 Ví dụ về lệnh truyền dữ liệu 46
Hình 1 43 Ví dụ sử dụng lệnh chuyển đổi 47
Hình 1 44 Giải thích chuyển đổi bit dữ liệu trong câu lệnh 47
Hình 1 45 Ví dụ sử dụng lệnh chuyển đổi 48
Hình 1 46 Khả năng mở rộng của PLC S7 - 300 50
Hình 1 47 Modul mở rộng trên PLC 51
Hình 1 48 Khả năng quản lý bộ nhớ các loại CPU 53
Hình 1 49 Modul DI/DO và DO 53
Hình 1 50 Module ngõ vào analog (AI) 54
Hình 1 51 CP342‐5 Profibus 54
Hình 1 52 CP343‐1 ADVANCE Industrial Ethernet/Profinet CP343‐2 AS‐i 55
Hình 1 53 Modul đặc biệt FM352 55
Hình 1 54 Khả năng mở rộng của S7-300 57
Hình 1 55 S7-300 các module tín hiệu (SM) 57
Hình 1 56 Sơ đồ đường thẳng 64
Hình 1 57 Ví dụ Sơ đồ đường thẳng 65
Hình 1 58 Nhánh song song cùng một lúc 66
Hình 4 1 Giao diện chương trình Step7 Manager 5 97
Hình 4 2 Cửa sổ cài đặt giao diện kết nối PC/PLC 98
Hình 4 3 Cửa sổ thiết lập thông số của giao diện 99
Hình 4 4 Khai báo và mở một Project 102
Trang 8Hình 4 5 Khai báo tên và địa chỉ lưu 102
Hình 4 6 Xây dựng cấu hình phần cứng trạm PLC 103
Hình 4 7 Cấu hình phần cứng S7 - 300 104
Hình 4 8 Truy cập tập tin Hardware 104
Hình 4 9 Thanh Rack chứa modul 105
Hình 4 10 Quy tắc sắp xếp module trên Rack 105
Hình 4 11 Bảng địa chỉ của từng Module 106
Hình 4 12 Thiết lập cổng truyền thông 107
Hình 4 13 Cổng truyền thông DP 107
Hình 4 14 Khai báo cổng truyền thông DP 108
Hình 4 15 Vùng nhớ cố định trong CPU 108
Hình 4 16 Cài đặt thông số cổng truyền thông DP 109
Hình 4 17 Mở 1 Project mới CPU315C - 2DP 110
Hình 4 18 Cài đặt chọn ngôn ngữ lập trình 110
Hình 4 19 Cấu trúc giao diện cửa sổ lập trình cửa CPU315 - 2DP 111
Hình 4 20 Local block của OB1 111
Hình 4 21 Tạo khối mới để lập trình 112
Hình 4 22 Thao tác tạo khối chức năng cửa tab cửa sổ 112
Hình 4 23 Tạo 1 khối logic mới 113
Hình 4 24 Khai báo tham số đầu vào/ra cho khối 113
Hình 4 25 Chương trình điều khiển 114
Hình 4 26 Bảng Symbol 115
Hình 4 27 Kết nối máy vi tính với PLC 115
Hình 4 28 Khai báo bổ sung truyền thông cho trạm PLC 116
Hình 4 29 Lưu cấu hình phần cứng 116
Hình 4 30 Tải hoặc Download thông tin phần cứng xuống CPU 117
Hình 4 31 Nạp chương trình vào CPU 117
Hình 4 32 Download toàn bộ các khối logic từ cửa sổ Step7 Manager 118
Hình 4 33 Giám sát việc thực thi chương trình 119
Hình 4 34 Giám sát module CPU 120
Hình 4 35 Giám sát trạng thái hoạt động module CPU 120
Hình 4 36 Thêm bảng Variable Table 121
Trang 9Hình 4 37 Bảng khai báo quản lí dữ liệu 121
Hình 4 38 Khai báo trong bảng Variable Table 122
Hình 4 39 Giám sát và quản lý dữ liệu 122
Hình 4 40 Công cụ mô phỏng PLCSim 123
Hình 4 41 Giao diện Module PLCSim của Step7 123
Hình 4 42 Giao diện mô phỏng giám sát hoạt động trong PLC Sim 124
Hình 4 43 Gọi công cụ PLC Sim 124
Hình 4 44 Mô phỏng trên PLC Sim 125
Hình 4 45 Mạch logic của chuỗi điều khiển theo nhịp 126
Hình 4 46 Biểu đồ trạng thái hoạt động của 2 xy lanh 126
Hình 4 47 Mạch điều khiển điện khí nén 127
Hình 4 48 Mạch điều khiển điện khí nén dùng van 4/2 128
Hình 4 49 Biểu đồ hành trình bước 130
Hình 4 50 Sơ đồ mạch điều khiển điện khí nén 131
Hình 4 51 Biểu đồ trạng thái 2 xy lanh 131
Hình 4 52 Chia tầng hoạt động 132
Hình 4 53 Mạch điện 4 tầng cơ bản 132
Hình 4 54 Mạch điều khiển khí nén 132
Hình 4 55 Dùng 2 nút để vận hành máy 133
Hình 4 56 Bộ phận nạp liệu có bàn trượt 134
Hình 4 57 Mặt trước và mặt sau của một chiếc biển cảnh báo 135
Hình 4 58 Cấu trúc của mạch điều khiển và các phần tử 140
Hình 4 59 Cấu tạo hệ thống thủy lực 140
Hình 4 60 Áp suất tương đối và tuyệt đối 141
Hình 4 61 Áp suất chân không 143
Hình 4 62 Sự phụ thuộc vào áp suất, nhiệt độ và độ nhớt động học của không khí145 Hình 4 63 Biểu đồ xương cá của hệ thống khí nén 146
Hình 4 64 Các khoản chi phí trong hệ thống khí nén 147
Hình 4 65 Các loại máy nén khí 148
Hình 4 66 Mặt cắt của máy nén Piston 149
Hình 4 67 Cấu tạo máy nén chuyển động tịnh tiến 149
Hình 4 68 Nguyên lý hoạt động của máy nén khí kiểu pittong một cấp 150
Trang 10Hình 4 69 Nguyên lý hoạt động của máy nén khí kiểu pittong một cấp 151
Hình 4 70 Máy nén khí tác động đơn 2 151
Hình 4 71 Sơ đồ máy nén khí kiểu pittông 2 cấp 153
Hình 4 72 Một số máy nén khí kiểu pittông được sử dụng trong thực tế 154
Hình 4 73 Mặt cắt của máy nén khí kiểu cánh gạt 155
Hình 4 74 Nguyên lý làm việc của máy nén khí kiểu cánh gạt 155
Hình 4 75 Máy nén khí kiểu cánh gạt 156
Hình 4 76 Máy nén khí kiểu cánh gạt 156
Hình 4 77 Máy nén khí kiểu trục vít 157
Hình 4 78 Nguyên lý làm việc Máy nén khí kiểu trục vít 157
Hình 4 79 Quá trình ăn khớp của máy nén khí kiểu trục vít 158
Hình 4 80 Sơ đồ hệ thống máy nén khí kiểu trục vít có hệ thống dầu bôi trơn 159
Hình 4 81 Máy nén khí kiểu trục vít trong thực tế 160
Hình 4 82 Nguyên lý hoạt động của máy nén khí kiểu root 161
Hình 4 83 Cấu tạo máy nén khí kiểu ly tâm 161
Hình 4 84 Bộ lọc 162
Hình 4 85 Phần tử lọc 163
Hình 4 86 Ký hiệu và cấu tạo phần tử lọc 164
Hình 4 87 Nguyên lý hoạt động của van điề chỉnh áp suất 165
Hình 4 88 Nguyên lý Van tra dầu 165
Hình 4 89 Cấu tạo van tra dầu 166
Hình 4 90 Phạm vi tra dầu thích hợp 166
Hình 4 91 Van giảm áp 166
Hình 4 92 Kí hiệu van tiết lưu có tiết diện không thay đổi 167
Hình 4 93 Van tiết lưu 2 chiều 167
Hình 4 94 Van tiết lưu 1 chiều 167
Hình 4 95 Cấu tạo van tiết lưu 1 chiều 168
Hình 4 96 Cấu tạo van tiết lưu 1 chiều điều chỉnh bằng cữ chặn 168
Hình 4 97 Van an toàn 169
Hình 4 98 Ký hiệu van tràn 169
Hình 4 99 Ký hiệu khí nén và biểu đồ thời gian 169
Hình 4 100 Ký hiệu khí nén và biểu đồ thời gian 170
Trang 11Hình 4 101 Kí hiệu của van chân không 170
Hình 4 102 Cấu tạo van đảo chiều 171
Hình 4 103 Biểu diễn cổng tín hiệu ra/vào thân van 172
Hình 4 104 Ký hiệu thân van đảo chiều 172
Hình 4 105 Cấu tạo và hình ảnh van 2/2 175
Hình 4 106 Cấu tạo, ký hiệu van 3/2 175
Hình 4 107 Một số hình ảnh của van đảo chiều 3/2 176
Hình 4 108 Van đảo chiều 3/2 tác động bằng cử chặn hai chiều 176
Hình 4 109 Cấu tạo và ký hiệu van 4/2 177
Hình 4 110 Cấu tạo và ký hiệu van 4/3 177
Hình 4 111 Cấu tạo và ký hiệu van 5/3 178
Hình 4 112 Một số hình ảnh van 5/2 178
Hình 4 113 Ký hiệu van 5/3 178
Hình 4 114 Cấu tạo và ký hiệu van 1 chiều 179
Hình 4 115 Cấu tạo và ký hiệu van OR 179
Hình 4 116 Van AND 180
Hình 4 117 Hệ thống phân phối khí nén 181
Hình 4 118 Các loại bình trích chứa 182
Hình 4 119 Cách lắp ráp mạng đường ống 183
Hình 4 120 Hệ thống lắp ráp mạng đường ống theo kiểu vòng tròn 183
Hình 4 121 Mối nối dẫn bằng đầu kẹp và bằng ren 184
Hình 4 122 Mối nối ống dẫn bằng đầu kẹp 185
Hình 4 123 Phân nhánh dòng khí nén, kết hợp các mối nối trong hệ thống lắp ráp185 Hình 4 124 Ống nối mềm với khớp tháo và lắp nhanh 185
Hình 4 125 Ống dẫn mền trong dây truyền tự động 186
Hình 4 126 Ống dẫn mền trong dây truyền tự động 186
Hình 4 127 Hệ thống hướng ống dẫn 187
Hình 4 128 Hệ thống lắp ráp các phần tử điều khiển 187
Hình 4 129 Ống khí nén 187
Hình 4 130 Hệ thống đường ống dẫn khí trong một số nhà máy 188
Hình 4 131 Các loại bình trích chứa thủy lực 189
Hình 4 132 Bình trích chứa thủy khí có ngăn 190
Trang 12Hình 4 133 Quá trình nạp 191
Hình 4 134 Quá trình xả 191
Hình 4 135 Sơ đồ mạch thủy lực thể hiện các đường ống 192
Hình 4 136 Một số loại ống nối 193
Hình 4 137 Khớp nối nhanh từ hệ thống đào tạo Rexroth 197
Hình 4 138 Kiểm tra việc mối lắp ghép 199
Hình 4 139 Xả/lắp 1 khớp nối 200
Hình 4 140 Xả/xiết chặt ống khớp nối 201
Hình 4 144 Áp kế lò xo 206
Hình 4 145 Áp kế lò xo tấm 206
Hình 4 146 Đo lưu lượng bằng bánh ôvan và bánh răng 208
Hình 4 147 Đo lưu lượng bằng tuabin và cánh gạt 208
Hình 4 148 Đo lưu lượng theo nguyên lý độ chênh áp 208
Hình 4 149 Đo lưu lượng bằng lực căng lò xo 209
Hình 4 150 Mô tả cơ cấu của ổ chứa phôi 209
Hình 4 151 Cấu trúc cảm biến tiệm cận từ 210
Hình 4 152 Hình ảnh xy lanh tác động kép 210
Hình 4 153 Ký hiệu trên sơ đồ điện 211
Hình 4 154 Sơ đồ mạch khí nén 211
Hình 4 155 Sơ đồ mạch điện khí nén 212
Hình 4 156 Ống chứa phôi 212
Hình 5 1 Bảng so sánh lỗi Six Sigma 252
Trang 13DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1 1 Bảng so sánh phạm vi ứng dụng của các hệ thống điều khiển khác nhau 21
Bảng 1 2 Bảng ví dụ về danh mục vật tư thiết bị 31
Bảng 1 3 Bảng độ phân giải của Timer 37
Hình 1 38 Chương trình về bộ đếm 43
Bảng 1 4 Bảng giới hạn vùng toán hạng và dạng dữ liệu hợp lệ 44
Bảng 1 5 Bảng địa chỉ của SM 51
Bảng 1 6 Bảng địa chỉ của SM (AI/AO) 52
Bảng 1 7 Bảng địa chỉ của SM (AI/AO) 58
Bảng 4 1 Bảng dữ liệu 122
Bảng 4 2 TIÊU CHUẨN NHÀ NƯỚC TCVN 321 – 69 135
Bảng 4 3 Bảng biểu thị mối tương quan của các đơn vị đo áp suất khác nhau (theo DIN) 143
Bảng 4 4 Mối quan hệ giữa các đơn vị đo về lực 143
Bảng 4 5 Bảng biểu thị mối liên hệ giửa các đơn vị đo về công (theo DIN) 144
Bảng 4 6 Bảng biểu thị mối liên hệ giữa các đơn vị đo về công suất (theo DIN) 144
Bảng 4 7 Tương quan giữa số cấp và tỷ số nén 152
Bảng 4 8 Bảng quy ước cổng van 171
Bảng 4 9 Bảng ký hiệu thân van và trạng thái làm việc đảo chiều 172
Bảng 4 10 Ký hiệu tín hiệu tác động bằng tay 174
Bảng 4 11 Ký hiệu tác động bằng cơ, khí nén và điện 174
Bảng 4 12 Bảng ký hiệu màu dây cảm biến 211
Bảng 4.13 Bảng chân lý ……… 213
Bảng 7 1 Bảng dấu hiệu cảnh báo 289
Trang 14DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
PLC Program logic controller
CPU Central Processing Unit
Grafcet Graphe fonctionnel de commande étape transition PPE Personal Protective Equipment
CNTT Công nghệ thông tin
TPM Total Productive Maintenance
Trang 15GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN Tên mô đun: Lắp đặt và kiểm tra các bộ điều khiển khí nén, điện - khí nén, thủy lực và điện - thủy lực
Mã số mô đun: MĐ 07
Thời gian: 320 giờ
Lý thuyết: 106 giờ
Thực hành: 190 giờ
Kiểm tra: 24 giờ
I Vị trí và tính chất của mô đun:
- Vị trí: Là mô đun chuyên ngành có thể học song song với mô đun 3, mô đun 4
- Tính chất: Mô đun đào tạo được định hướng thực hành Khí nén và thủy lực là các kỹ thuật rất quan trọng để truyền động và di chuyển các máy móc, thiết bị cũng như để điều khiển các quy trình làm việc Các bộ truyền động và điều khiển bằng khí nén và thủy lực ứng dụng rất nhiều trong công nghệ sản xuất hiện đại; chúng đại diện cho một sự thay thế thiết yếu cho các bộ truyền động điện và các bộ điều khiển điện tử Sinh viên được tìm hiểu những vấn đề cơ bản của kỹ thuật điều khiển khí nén và thủy lực Các phần tử điều khiển khí nén và thủy lực chủ yếu được cung cấp năng lượng điện, tức là hoạt động cơ điện hoặc điện tử Các bộ điều khiển điện tử có vai trò ngày càng quan trọng Sinh viên chú ý tuân thủ các quy định về bảo vệ khi làm việc, sức khỏe và bảo vệ môi trường Nội dung học tập từ các mô đun đào tạo đã học trước đây được vận dụng, tích hợp, đào sâu và củng cố thêm
II Mục tiêu mô đun:
Kiến thức:
- Mô tả các hệ thống khí nén, điện khí nén, thủy lực, điện thủy lực cơ bản và phức tạp;
- Áp dụng các điều kiện bảo trì và sửa chữa thiết bị trong hệ thống khí nén, điện khí nén, thủy lực, điện thủy lực
Kỹ năng:
- Thực hiện phân tích lỗi và bảo trì hệ thống khí nén, điện khí nén, thủy lực, điện thủy
Trang 16- Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị;
- Phát huy tính chủ động, sáng tạo và tập trung trong công việc
III Nội dung mô đun:
BÀI 1: THU THẬP THÔNG TIN Thời gian: 16 giờ (Lý thuyết: 8 giờ; Thực hành: 8 giờ; Kiểm tra: 0 giờ)
1 Mục tiêu:
- Sinh viên có thể lấy và sử dụng tài liệu kỹ thuật ;
- Sinh viên có thể lấy tài liệu ở dạng số
2 Nội dung:
2.1 Các tài liệu về thông tin
2.1.1 Hướng dẫn sử dụng, tạp chí và tài liệu công ty
a Vài nét về sự phát triển của khí nén
Ứng dụng của khí nén đã có từ thời trước công nguyên, tuy nhiên sự phát triển của khoa học thời đó không đồng bộ, nhất là sự kết hợp kiến thức về cơ học, vật lý, vật liệu còn thiếu cho nên phạm vi ứng dụng của khí nén còn rất hạn chế
Mãi cho đến thế kỹ 17, các nhà kỹ sư chế tạo người Đức Ott Von Guerike (1602
- 1686), nhà toán học người Pháp Blaise Pascal (1623 - 1662), cũng như các nhà vật lý người Pháp Dennis Papin (1647 - 1712) đã xây dựng nên nền tảng cỏ bản ứng dụng khí nén
Trong thế kỹ 19, các máy móc thiết bị sử dụng năng lượng khí nén lần lượt được phát minh, như phanh bằng khí nén (1880), búa tán đinh bằng khí nén (1861) Trong lĩnh vực xây dựng đường hầm xuyên dẫy núi Alpes ở Thụy Sĩ (1857) lần đầu tiên người
ta sử dụng khí nén với công suất lớn
Trang 17Vào năm 70 của thế kỹ 19 xuất hiện ở Pari một trung tâm sử dụng khí nén lớn với công suất 7350kW Khí nén được vận chuyển tới nơi tiêu thụ trong đường ống với đường kính 500mm và dài nhiều km Tại đó khí nén được nung nóng lên nhiệt độ
50 𝐶đến 1500 𝐶 để tăng công suất truyền động của động cơ, các thiết bị búa hơi
Với sự phát triển mạnh mẽ của năng lượng điện vai trò sử dụng năng lượng khí nén bị giảm dần Tuy nhiên việc sử dụng năng lượng khí nén vẫn đóng một vai trò cốt yếu ở những lĩnh vực mà sử dụng điện sẽ không an toàn Khí nén được sử dụng ở những dụng cụ nhỏ với vận tốc lới như: búa hơi, dụng cụ đập, tán đinh nhất là các dụng cụ,đồ
gá kẹp chặt trong các máy
Thời gian sau chiến tranh thế giới thứ 2, việc ứng dụng năng lượng khí nén trong
kỹ thuật điều khiển phát triển mạnh mẽ Với những dụng cụ, thiết bị, phần tử khí nén được sáng chế và ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác nhau, sự kết hợp khí nén với điện - điện tử là nhân tố quyết định cho sự phát triển của kỹ thuật điều khiển trong tương lai Hãng FESTO của (Đức) có những chương trình phát chuyển rất đa rạng, không những phục vụ trong công nghiệp, mà còn phục vụ cho phương tiện dạy học
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:
b Giới thiệu về các hệ thống điều khiển chuyển mạch tự động
Các hệ thống chuyển mạch (hình dưới) 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 tuần tự (sequencial systems) bao gồm hệ thống đồng bộ và không đồng bộ
Trang 18Hình 1 1 Các loại hệ thống chuyển mạch
c 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
d 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
Trang 19Hình 1 2 Cấu tạo của hệ thống chuyển mạch tuần tự Hình trên 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
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
2.1.2 Hướng dẫn vận hành và sử dụng bằng ngôn ngữ bản địa và tiếng Anh
a Một số đặc điểm của hệ thống truyền động bằng khí nén
+ Độ an toàn khi quá tải
Khi hệ thống đạt được áp suất làm việc tới hạn, thì truyền động vẫn an toàn, không có sự cố hư hỏng xảy ra
Truyền động điện - cơ (-), truyền động bằng thủy lực ( = ), truyền động bằng cơ (-) + Sự truyền tải năng lượng
Tổn thất áp suất và giá thành đầu tư cho mạng truyền tải bằng khí nén tương đối thấp
Trang 20Truyền tải năng lượng điện (+), truyền tải bằng thủy lực (-), truyền tải bằng cơ (-)
+ Tuổi thọ và bảo dưỡng
Hệ thống điều khiển truyền động bằng khí nén hoạt động tốt khi mang đạt tới
áp suất tới hạn và không gây nên ảnh hưởng tới môi trường Tuy nhiên hệ thống đòi hỏi rất cao vấn đề lọc chất bẩn của áp suất không khí trong hệ thống
Hệ thống điện – cơ (- / =), hệ thống cơ (-), hệ thống thủy lực (=), hệ thống điện (+) + Khả năng thay thế những phần tử, thiết bị
Trong hệ thống truyền động bằng khí nén, khã năng thay thế những phần tử dễ dàng Điều khiển bằng điện (+), hệ thống điều khiển cơ (-), hệ thống điều khiển bằng thủy lực (=)
+ Vận tốc truyền động
Do trọng lượng của các phần tử hệ thống điều khiển bằng khí nén nhỏ, hơn nữa khã năng giản nở của áp suất khí lớn, nên truyền động có thể đạt được với vận tốc rất cao Điện – cơ (-), cơ (-), thủy lực (-)
+ Khả năng điều chỉnh lưu lượng dòng và áp suất
Truyền động bằng khí nén có khã năng điều chỉnh lưu lượng và áp suất một cách đơn giản tuy nhiên với sự thay đổi tải trọng tác động, thì vận tốc bị thay đổi Điện
- cơ (-), cơ (-), thủy lực (+)
+ Vận tốc truyền tải
Vận tốc truyền tải tương đối chậm Điện (+), cơ (= / -), thủy lực (=)
Trong bảng 1.1 là phạm vi ứng dụng của các hệ thống điều khiển khác nhau Pneu = Điều khiển bằng khí nén
Elecktr.Pneu = Điều khiển bằng điện - khí nén
Elecktr.Mech = Điều khiển bằng điện - cơ
Elecktr.Steuer = Điều khiển bằng điện
Mech.Steuer = Điều khiển bằng cơ
Hydr = Điều khiển bằng thủy lực
Khả năng ứng dụng thích hợp; Có thể ứng dụng; Có thể ứng dụng trong trường hợp đặc biệt; Không thể ứng dụng được
Trang 21Bảng 1 1 Bảng so sánh phạm vi ứng dụng của các hệ thống điều khiển khác nhau
Số
TT Trường hợp ứng dụng Pneu
Elektr Pneu
Elektr Mech
Elektr Steuer
b Ưu, nhược điểm của hệ thống điều khiển điện khí nén
So sánh tính ưu nhược điểm của hệ thống điều khiển điện khí nén hiện nay, trong lĩnh vực điều khiển, người ta thường kết hợp hệ thống điều khiển bằng khí nén với điện hoặc điện tử Cho nên rất khó xác định một cách chính xác, rõ ràng ưu điển của từng hệ thống điều khiển Tuy nhiên, có thể so sánh một số khía cạnh,đặc tính của truyền động bằng khí nén đối với truyền động bằng cơ, bằng điện
Trang 22- 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
+ Nhược điểm
- Thời gian đáp ứng chậm so với điện tử
- Khả năng lập trình kém vì cồng kềnh so với điện tử , chỉ điều khiển theo chương trình có sẵn
- Khả năng điều khiển phức tạp kém
- Khả năng tích hợp hệ điều khiển phức tạp và cồng kềnh Lực truyền tải trọng thấp
- Dòng khí nén thoát ra ở đường dẫn gây tiếng ồn
- Không điều khiển được quá trình trung gian giữa 2 ngưỡng
c Phạm vi ứng dụng của khí nén
+ Trong lĩnh vực điều khiển
Sau chiến tranh thế giới thứ 2, nhất là vào nhưng năm 50 và 60 của thế kỷ 20,
là thời gian phát triển mạnh mẽ của giai đoạn tự động hóa quá trình sản xuất; kỹ thuật điều khiển bằng khí nén phát triển mạnh mẽ và đa dạng trong nhiều lĩnh vực Chỉ riêng
ở Đức đã có hơn 60 hãng chuyên sản xuất các phần tử điều khiển bàng khí nén như hãng Festo, hãng Herion, hãng Bosch
Hệ thống điều khiển bằng khí nén được sử dụng ở những lĩnh vực mà ở đó nguy hiểm, hay xảy ra cháy nổ, như các thiết bị phun sơn; các loại đồ gá kẹp chi tiết nhựa, chất dẻo; hoặc là được sử dụng cho lĩnh vực sản xuất các thiết bị điện tử, vì điều kiện
vệ sinh môi trường tốt và an toàn cao
Ngoài ra hệ thống điều khiển bằng khí nén được sử dụng trong các dây chuyền rửa tự động; trong các thiết bị vận chuyển và kiểm tra của thiết bị lò hơi, thiết bị mạ
Trang 23điện, đóng gói, bao bì và trong công nghiệp hóa chất
Truyền động thẳng: Vận dụng truyền động bằng khí nén cho truyền động thẳng trong các dụng cụ, đồ gá kẹp chi tiết, trong các thiết bị đóng gói, trong các loại máy gia công gỗ, trong các thiết bị làm lạnh, cũng như trong hệ thống phanh hãm oto
Trong các hệ thống đo và kiểm tra: Dùng trong các thiết bị đo và kiểm tra chất lượng sản phẩm
+ Một số ứng dụng của khí nén
Hệ thống điều khiển khí nén được sử dụng rộng rãi ở những lĩnh vực mà ở đó vấn đề nguy hiểm, hay xảy ra các cháy nổ, như: các đồ gá kẹp các chi tiết nhựa, chất dẻo; hoặc được sử dụng trong ngành cơ khí như cấp phôi gia công; hoặc trong môi trường vệ sinh sạch như công nghệ sản xuất các thiết bị điện tử
Ngoài ra hệ thống điều khiển bằng khí nén được sử dụng trong các dây chuyền sản xuất thực phẩm, như: rữa bao bì tự động, chiết nước vô chai…; trong các thiết bị vận chuyển và kiểm tra của các băng tải, thang máy công nghiệp, thiết bị lò hơi, đóng gói, bao bì, in ấn, phân loại sản phẩm và trong công nghiệp hóa chất, y khoa và sinh học
Trang 24Hình 1 3 Máy phân loại sản phẩm và súng xiết bulong
Trang 25Các ứng dụng của khí nén trong truyền động như: máy vặn vít, các moto khí nén, máy khoan, các máy va đập dùng trong đào đường, hệ thống phanh ôtô v.v 2.2 Tài liệu kỹ thuật
2.2.1 Bản vẽ trích, bản vẽ lắp ráp, bản vẽ chi tiết tách rời và danh mục thiết bị
Hình 1 8 Hệ thống lắp ráp ô tô Hình 1 9 Hệ thống điều khiển tự động Các hình biểu diễn trong bản vẽ chi tiết thông thường bao gồm:
- Các hình chiếu thẳng góc của toàn bộ chi tiết
- Các hình chiếu phụ, riêng phần của chi tiết
- Các hình cắt, mặt cắt được biểu diễn độc lập hay từng phần, hoặc cát trích hay cắt kết hợp trên các hình biểu diễn thẳng góc của chi tiết
- Các hình chiếu và hình cắt trục đo
- Bản vẽ biểu diễn chi tiết đơn giản chỉ cần sử dụng các hình chiếu
Trang 26Hình 1 10 Bản vẽ biểu diễn chi tiết 1 Bản vẽ biểu diễn chi tiết đơn bằng và hình chiếu kết hợp mặt cắt xoay và hình cắt trích (ghi kích thước theo TCVN)
Hình 1 11 Bản vẽ biểu diễn chi tiết 2 Bản vẽ biểu diễn chi tiết đơn bằng hình cắt và hình chiếu kết hợp hình cắt trích
Trang 27(ghi kích thước theo TCVN)
Hình 1 12 Bản vẽ biểu diễn chi tiết 3 Bản vẽ biểu diễn chi tiết đơn bằng các hình chiếu, hình cắt, hình chiếu phụ, mặt cắt riêng phần, cắt trích (ghi kích thước theo TCVN)
Hình 1 13 Bản vẽ biểu diễn chi tiết 4 Một số quy ước khi biểu diễn, khi biểu diễn các hình chiếu, có thể bỏ qua các chi tiết khuất trong các trường hợp sau:
- Các chi tiết khuất đã được thể hiện trên hình cắt, mặt cắt Các chi tiết có cấu trúc đơn giản, điển hình, thông dụng
Trang 28- Các chi tiết nằm sau chi tiết khuất hoặc chi tiết biểu diễn quy ước khác như bánh răng, lò xo, chi tiết ren
- Khi bản vẽ ở tỷ lệ nhỏ, cho phép không biểu diễn một số cấu tạo của chi tiết như mép vát, góc lượn, khía nhám, rãnh thoát dao Các cấu tạo này được ghi chú hoặc được vẽ phóng to theo tỷ lệ riêng trong bản vẽ
- Đối với các chi tiết cấu tạo rỗng, nên sử dụng kết hợp các hình cát trích để giảm tối đa việc thể hiện các chi tiết khuất
- Các hình biểu diễn dạng trục đo chỉ có ý nghĩa minh họa, không được coi như tài liệu đầy đủ cho một bản vẽ chế tạo
b Bản vẽ lắp ráp
Theo tiêu chuẩn DIN 40717, sơ đồ lắp đặt là sự biểu diễn “một - đầu nối” đối với lắp đặt nguồn và chiếu sáng Thông thường, sơ đồ lắp đặt thể hiện các dây và các bộ phận/linh kiện ở dạng sơ đồ cấu trúc, tại vị trí được lắp
Hình 1 14 Bản vẽ theo tiêu chuẩn DIN 40717
Trang 29Hình 1 15 Mặt bằng bố trí thiết bị Mặt bằng bố trí lắp đặt thể hiện các dây và các bộ phận/linh kiện được lắp trong
sơ đồ cấu trúc
Đối với danh sách đầy đủ các ký hiệu, có thể xem ở phần phụ lục:
Ổ cắm an toàn X1, X2 (ổ cắm điện gắn trên tường)
Các đường chéo nhỏ được gạch trên dây dẫn là để thể hiện số lượng dây dẫn Khi sử dụng nhiều hơn 2 dây dẫn, số lượng dây dẫn được viết gần với đường gạch chéo
Mặt bằng bố trí (Sơ đồ bố trí thiết bị hoặc sơ đồ định vị)
Sơ đồ bố trí thiết bị đóng vai trò
rất quan trọng khi tiến hành công tác bảo
Trang 30trì về điện Nó thể hiện vị trí của tất cả
các bộ phận, chẳng hạn như các chuyển
mạch, đèn chỉ thị, công tắc tơ, các bộ
truyền động, các bộ phận điện và điện tử,
cảm biến, van Trên các tủ vận hành, tủ
nguồn và điều khiển, máy điện và các bộ
phận điện
Hình 1 16 Hình mẫu về sơ đồ thành phẩm Hình 1 17 Sơ đồ bố trí thiết bị
c Bản vẽ tách rời (phân ly)
Nếu mạch điện được biểu diễn
theo chiều dài nhằm đơn giản hóa thì tất
cả các đầu nối và thiết bị đều xuất hiện
trên một đường Giữa đầu nối 1 và 6
chúng ta tạo thành một đường Ở đây
được gọi là nhánh của mạch điện
Hình 1 18 Sơ đồ nguyên lý dạng tách rời
(phân ly)
d Danh mục linh kiện/thiết bị (dự phòng)
Danh mục linh kiện/ thiết bị dự phòng trở nên rất quan trọng khi bạn cần thay thế bộ phận hư hỏng Trong danh mục linh kiện/ thiết bị, bạn thường thấy các thông tin
mà bạn cần tìm, chẳng hạn như: Số linh kiện/ thiết bị; Số mô đun/ lắp đặt; Tên/ ký hiệu;
Trang 31Nhà sản xuất/ nhà cung cấp; Số thứ tự; Loại/ thông số kỹ thuật; Số seri; Số lượng cần đến
e Ví dụ về danh mục vật tư thiết bị
Bảng 1 2 Bảng ví dụ về danh mục vật tư thiết bị
lượng Đặc điểm kỹ thuật
Loại/ kiểu Nhà sản xuất
1 1 Khung gá lắp (bằng kim loại hoặc gỗ) 400 x 400 mm
2 1 Khung gá lắp (chẳng hạn như Nhựa PVC, phíp) 250 x 85 x 4
Trang 322.2.2 Sơ đồ mạch tổng quan, sơ đồ nguyên lý, sơ đồ đi dây và đấu nối
a Sơ đồ khối
Sơ đồ khối là sơ đồ của một hệ thống, trong đó các
phần nguyên lý hoặc chức năng được thể hiện bằng các khối
và được nối với nhau bằng các đường nhằm biểu diễn mối quan
hệ giữa các khối với nhau [1] Chúng được sử dụng nhiều trong
các sơ đồ thiết kế phần cứng, sơ đồ thiết kế phần mềm và sơ
đồ công nghệ
Sơ đồ khối được sử dụng điển hình cho các mô tả ở
cấp độ cao hơn, ít đi sâu về chi tiết nhằm cung cấp nhiều hơn
về các khái niệm tổng thể và ít cung cấp chi tiết về việc thực
hiện Trong lĩnh vực kỹ thuật điện, trái ngược với sơ đồ khối
là sơ đồ mạch và sơ đồ bố trí Sơ đồ mạch thể hiện chi tiết về
từng phần tử/ bộ phận điện và sơ đồ bố trí thể hiện chi tiết về
thi công các bộ
Hình 1 19 Sơ đồ khối thu phát tín hiệu
b Sơ đồ nguyên lý
Theo tiêu chuẩn DIN 40719/DIN EN 613465, sơ đồ dòng điện thể hiện tất cả các bộ phận và nhóm hoạt động ở dạng kết nối và bố trí thích hợp Sơ đồ này chỉ có thể được sử dụng cho các mạch điện đơn giản (chẳng hạn như đối với các mạch điều khiển máy điện và sơ đồ đi dây cơ bản cho tòa nhà) Sơ đồ này sẽ không phù hợp với các mạch phức tạp
Trong sơ đồ nguyên lý mạch điện dạng liên kết thể hiện tất cả các bộ phận điện của mạch và các kết nối tại vị trí thực của chúng
Trang 33Hình 1 20 Sơ đồ nguyên lý dạng liên kết Hình 1 21 Biểu diễn mạch điện ở dạng trải dài
c Sơ đồ nối dây
Sơ đồ đấu nối đóng vai trò quan
trọng trong việc theo dõi/ kiểm tra các kết
nối về điện, chẳng hạn như: từ sơ đồ mạch
chúng ta biết cảm biến B1 được nối với
đầu vào E101 của PLC Bằng cách tác
động vào cảm biến B1, chúng ta có thể
kiểm tra xem liệu trạng thái của E101 có
thay đổi không, nếu nó không thay đổi thì
chắc chắn đường dòng điện bị ngắt tại
đoạn này Đường dòng điện của cảm biến
này có thể đi theo đường dài, qua một vài
đầu nối và đầu cắm Để kiểm tra tín hiệu,
chúng ta cần biết đường dây chính xác,
được thể hiện trong sơ đồ đấu nối
* Gợi ý về bảo trì
Luôn luôn giữ một bản copy về
tài liệu kỹ thuật gần máy Một vị trí phù
hợp để cất giữ tài liệu này là đặt nó bên
trong tủ điều khiển máy, hầu hết các tủ
Hình 1 22 Sơ đồ nối dây
đều có một ngăn đặc biệt để dùng cho mục đích này
Một bản copy thứ 2 (bản chính) cần được cất giữ ở một nơi an toàn, chẳng hạn như cất trong xưởng bảo trì
Trang 342.2.3 Đánh dấu, ký hiệu mạch
Ký hiệu điện hoặc biểu tượng điện, là biểu tượng hình khác nhau dùng để biểu diễn các hợp phần của thiết bị điện và điện tử (như dây điện, pin, điện trở, và transistor) trong sơ đồ mạch điện hoặc điện tử
Các biểu tượng này có thể tùy theo quốc gia do truyền thống để lại, nhưng ngày nay đạt tới mức độ tiêu chuẩn quốc tế
Sơ đồ mạch điện là bản vẽ thiết kế hệ thống mạch điện đọc hiểu được bản vẽ này sẽ giúp bạn rất nhiều trong quá trình sử dụng và vận hành hệ thống điện Đây là một
kỹ năng rất hữu ích sẽ giúp bạn tiết kiệm nhiều thời gian, đặc biệt là khi bạn bắt đầu rối tung lên với việc xây dựng các dự án điện tử nhỏ Hôm nay sieuthivattudien sẽ hướng dẫn cách đọc sơ đồ mạch điện cực dễ để bạn có thể tự mình thực hiện
Sơ đồ mạch điện là bản vẽ thiết kế mô tả chi tiết hệ thống mạch điện của gia đình bạn thông qua các kí hiệu Vậy để đọc được sơ đồ mạch điện trước tiên các bạn phải hiểu nghĩa của các kí hiệu: Các kí hiệu đó là: kí hiệu nguồn điện, kí hiệu dây dẫn điện, kí hiệu thiết bị điện, và kí hiệu đồ dùng điện
Cách biểu diễn mối quan hệ của các bộ phận, thiết bị điện trong sơ đồ: Các bạn cần phải tìm hiểu bằng cách tham khảo các thông số điện áp định mức của các thiết bị điện trong mạch để tìm ra giá trị đúng của điện áp tụ điện và điện trở
Xác định nhiệm vụ của các thiết bị trong mạch điện: Để xác định được nhiệm
vụ của các thiết bị điện trong mạch và sử dụng đúng mục đích các bạn cần phải tìm hiểu
kỹ thông tin của từng bộ phận, thiết bị để hiểu được nhiệm vụ của các thiết bị đó trong cụm bản vẽ sơ đồ mạch điện
Một số linh kiện khi gắn vào bảng mạch phải đúng theo chiều phân cực, tức là một bên là cực dương và bên khác là cực âm Điều này có nghĩa là bạn phải gắn chúng theo một chiều nhất định Hầu hết các ký hiệu phân cực đều được chỉ rõ trong các biểu tượng Các hình ảnh phía trên hướng dẫn để phân biệt cực tính theo các ký hiệu khác nhau Để tìm ra sự phân cực của thành phần vật lý, một quy tắc chung là nhìn vào bên chân kim loại dài hơn của linh kiện
Xác định chức năng và vai trò hoạt động của từng hệ mạch trong sơ đồ điện: Các bạn cần phải căn cứ vào sơ đồ mạch điện, xác định chức năng hoạt động của từng thiết bị thì mới có thể xác định được chức năng và vai trò hiệu suất của từng hệ mạch trong cả sơ đồ hệ thống mạch điện
Trang 35Cách đọc sơ đồ mạch điện công nghiệp cơ bản cũng dựa trên phương pháp này bạn cũng có thể áp dụng nó để tiến hành đọc bản vẽ Chúc các bạn có thể ngày càng nâng cao được kĩ năng này để áp dụng nó trong công việc hàng ngày của mình
2.2.4 Quy định về tiêu chuẩn (F, p, J, V); Ký hiệu (DIN 24300)
Ký hiệu điện hoặc biểu tượng điện, là biểu tượng hình khác nhau dùng để biểu diễn các hợp phần của thiết bị điện và điện tử (như dây điện, pin, điện trở, và transistor) trong sơ đồ mạch điện hoặc điện tử
Hình 1 23 Kí hiệu điện
Trang 36Hình 1 24 Kí hiệu cổng Logic 2.2.5 Chức năng thời gian PLC, chức năng đếm, loại dữ liệu và chuyển đổi
a Hàm thời gian trong PLC (Timer)
- IN: Đầu vào cho phép
- PT: Giá trị đặt
Timer là bộ tạo thời gian trễ giữa tín hiệu vào và tín hiệu ra nên trong điều khiển
Trang 37thường được gọi là khâu trễ S7-200 từ CPU 214 trở lên có 128 Timer được chia làm hai loại khác nhau đó là:
Timer tạo thời gian trễ không có nhớ có nghĩa là khi tín hiệu logic vào IN ở mức không thì Timer sẽ bị Reset
Timer Tn này có thể Reset bằng hai cách đó là cho tín hiệu logic vào bằng không hoặc dùng lệnh R Tn (trong STL) để Reset lại timer Tn
Timer này được dùng để tạo thời gian trễ trong một thời gian liên tục ký hiệu là TON Timer tạo thời gian trễ có nhớ có nghĩa là khi tín hiệu logic vào IN ở mức không thì
Timer này không chạy nữa nhưng khi tín hiệu lên mức cao lại thì Timer lại tiếp tục chạy tiếp Timer Tn này có thể Reset bằng cách dùng lệnh R Tn (trong STL) để Reset lại timer Tn
Timer này được dùng để tạo thời gian trễ trong một thời gian gián đoạn (trong nhiều khoảng thời gian khác nhau) ký hiệu là TONR cả hai loại Timer trên đều chạy đến giá trị đặt trước PT thì nó sẽ tự dừng lại nếu muốn cho nó hoạt động lại thì ta phải Reset Timer lại
Timer có những tính chất cơ bản sau:
- Các bộ Timer điều được điều khiển bởi một cổng vào và một giá trị đếm tức thời Giá trị đếm tức thời được lưu trong một thanh ghi 2 Byte ( gọi là Tword) của Timer xác định khoảng thời gian trễ được kích
- Giá trị đếm tức thời của Timer luôn luôn được so sánh với giá trị PT đặt trước
- Ngoài thanh ghi 2 byte word lưu giá trị tức thời còn có một bit ký hiệu bit chỉ thị trạng thái logci đầu ra giá trị logic này phụ thuộc vào kết quả so sánh giá trị đếm tức thời với giá trị đặt trước
T Khi giá trị đếm tức thời lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt trước thì TT bit sẽ có giá trị logic bằng 1 ngược lại T-bit sẽ có giá trị logic bằng không
Time có 3 độ phân giải đó là 1ms 10ms và 100ms và phân bố của các Timer trong CPU226 như sau:
* Độ phân giải của Timer
Bảng 1 3 Bảng độ phân giải của Timer
Trang 38Tên bộ
Timer
Độ phân giải
Giái trị đếm
TON 1 ms 10 ms 32.767 s 327.67 s T32, T96 T33 đến T36, T97 đến T100
100ms 3276.7 s T37 đến T63, T101 đến T255 TOR
10 ms 327.67 s T1 đến T4, T65 đến T68 100ms 3276.7 s T5 đến T31, T69 đến T95
Độ phân giải là khoảng thời gian nghỉ giữa hai lần đếm của thanh ghi 16 bít Các bộ timer của S7 -200 được cung cấp 3 độ phân giải 1ms, 10ms, 100ms
Ví dụ:
Một bộ TON có độ phân giải 10ms, sẽ thực hiện việc đếm các khoảng nghỉ, kể
từ khi đầu vào cho phép được kích hoạt
Nếu bộ TON đếm được 50 lần thì khoảng thời gian tổng sẽ là 50.10 = 500ms Thời gian trễ = Độ trị đếm phân giải x Giá
+ On - Delay Timer (TON)
- Chương trình viết:
Hình 1 25 Chương trình ví dụ On Delay
- Giản đồ của bộ thời gian:
Thời gian đóng chậm khởi động và đếm giá trị cao Khi ngõ vào I0.0 đóng mạch -> T37 họat động
Sau một khoảng thời gian nhất định I0.0 mở ra Nếu giá trị đếm tức thời < giá trị đặt trước, thì bit đặc biệt T37 chưa SET -> Q0.0 chưa SET
Trang 39Hình 1 26 Giản đồ thời gian Nếu giá trị đếm tức thời >= giá trị đặt trước, thì bit đặc biệt T37 SET -> Q0.0 SET Nếu I0.0 tồn tại một khoảng thời gian dài thì giá trị đếm đến 32.767 thì dừng đếm
Hình 1 27 Ví dụ về cách sử dụng Timer kiểu TON
- Thời gian trễ T=PT*độ phân giải của T37 = 50*100ms=5000ms = 5s
+ Retentive On - Delay Timer (TONR)
Hình 1 28 Chương trình sử dụng TONR
Hình 1 29 Giản đồ TONR
- Thời gian đóng chậm khởi động và đếm giá trị cao Khi ngõ vào I0.0 đóng
Trang 40- Đóng I0.1 thì RSET bộ thời gian -> Q0.0 mất Nếu I0.0 tồn tại một khoảng thời gian dài thì giá trị đếm đến 32.767 thì dừng đếm
Ví dụ về cách sử dụng Timer kiểu TONR:
Hình 1 30 Chương trình và giản đồ ví dụ sử dụng TONR Thời gian trễ T =PT*độ phân giải của T5 =50*100ms=5000ms = 5s
+ Bài tập ứng dụng Timer
Mạch tự động đảo chiều quay liên tục động cơ KĐB 3 pha roto lồng sóc
Ấn I0.1 động cơ quay thuận sau 10s động cơ quay ngược 10s sau lại quay thuận 10s cứ liên tục như thế chỉ khi ấn I0.0 động cơ dừng