Lắp đặt, vận hành và kiểm tra hệ thống khí nén, điều khiển điện - khí nén

Dự án Hỗ trợ Kỹ thuật Dạy nghề Việt NamBài tập: Lớp : 1.3 Ứng dụng hệ điều khiển khí nén Dưới đây là một số ứng dụng trong công nghiệp của hệ điều khiển khí nén • Điều khiển cửa hoặc

Trang 1

CDT MD 01

Hợp tác Phát triển Việt-Đức

Trang 2

Dự án Hỗ trợ Kỹ thuật Dạy nghề, Việt Nam

Tác giả: Bernd Asmus, Dịch thuật: Phạm Thanh TùngThiết kế: Mariette Junk, Berlin (trang bìa)Hình ảnh: Ralf Bäcker, Berlin (trang bìa)

Năm và nơi xuất bản: Hà Nội, 2010

Trang 3

Dự án Hỗ trợ Kỹ thuật Dạy nghề Việt Nam

1.1 Cấu trúc hệ thống điều khiển • Hoạt động của hệ thống cơ điện tử

• Cấu trúc hệ thống điều khiển khí nén

• Ứng dụng của hệ thống điều khiển khí nén

1

2

3

2

1.2 Nguyên lý thiết kế hệ thống điều

khiển • Nguyên lý thiết kế hệ thống điều khiển

1

2

2 1.3 Điều khiển ống chứa phôi với xy

lanh khí nén • Mô tả • Bài tập

1.5 Điều khiển tốc độ di chuyển xy

lanh • Van điều chỉnh lưu lượng • Van tiết lưu một chiều

1.7 Ống chứa phôi với xy lanh ở trạng

thái đã duỗi ra đến cuối hành trình • Sơ đồ mạch khí nén • Hàm AND

• Xy lanh ở trạng thái đã duỗi ra đến cuối hành trình

1.11 Điều khiển hệ thống tuần tự với tín

hiệu xếp chồng • Nguyên lý chồng chất tín hiệu • Van hành trình cữ chặn tự phục hồi 1 2

3

1.12 Điều khiển cơ cấu chấp hành tay

quay • Hoạt động của tay quay • Sơ đồ mạch khí nén

• Điều khiển tuiần tự với 2 phần tử chấp hành

1.14 Trạm phân phối làm việc một chu

trình • Điều khiển tuần tự với 3 xy lanh • Lắp ráp các phần tử 1 2

3

Trang 4

Bài

1.16 Điều khiển máy épkhí nén với áp

suất phụ thuộc • Điều khiển tuần tự phụ thuộc áp suất • Điều khiển áp suất

• Van áp suất tuần tự

Bài 2: Thiết kế, lắp đặt và ứng dụng hệ thống điều khiển khí nén

2.1 Mô tả yêu cầu máy ép khí nén • Đặc điểm cấu trúc 1 0.5 2.2 Máy ép khí nén: Sơ đồ mạch khí

2.3 Bộ điều hòa phục vụ • Nhiệm vụ của bộ điều hòa phục vụ

• Hoạt động của bộ lọc tách nước

• Hoạt động của bộ điều khiển áp suất

2.4 Lựa chọn xy lanh và các phần tử • Tính chất của xy lanh

• Thiết kế của xy lanh

• Tiêu thụ khí

1

2.6 Lựa chọn đầu nối • Định dạng đầu nối

• Kiểu ren và cỡ ren

• Loaik đầu nối

2.8 Danh mục chi tiết các phần tử • Sơ đồ với các đầu nối

• Lựa chọn đầu nối

Bài 3: Lắp đặt, vận hành và kiểm tra hệ thống điện khí nén

3.1 Điều khiển van hai cuộn dây • Mô tả

• Phân tử khí nén / điện khí nén

• Hoạt động của mạch điện

• Ký hiệu các phần tử trên sơ đồ điện

• Hoạt động của van điều khiển đảo chiều 5/2

thu về của xy lanh • Nguyên lý hoạt động và các loại cảm biến tiệm cận

• Nối dây cảm biến tiệm cận

Trang 5

3.6 Ống chứa phôi với hàm phủ định –

Cảm biến quang • Cảm biến quang thu phát hai phía • Sơ đồ mạch cho hàm NOT 1 2

3

4

3

3.7 Ống chứa phôi với van một cuộn

dây – Điều khiển tự duy trì • Hoạt động của van một cuộn dây • Nguyên tắc điều khiển tự duy trì

3.9 Điều khiển hai xy lanh – Đọc sơ đồ

mach điện • Phân tích hoạt động hê thống từ sơ đồ mạch điện

1

3.10 Cơ cấu chuyển phôi có cảm biến

cảm ứng từ • Cảm biến cảm ứng từ • Van chân không 1 2

3

3.11 Trạm phân phối làm việc một chu

trình • Điều khiển liên tục với 3 xy lanh • Lắp ráp các phần tử

• Hàm Logic AND / OR và NOT

• Van một cuộn dây và hai cuộn dây

Bài 4: Thiết kế, lắp đặt và ứng dụng hệ thống điều khiển điện khí nén

4.1 Máy ép khí nén • Sơ đồ mạch điện với các cầu nối

• Panel điều khiển

1

2

3

4

Trang 6

Bài

Bài 5: Xác định lỗi và sửa lỗi trong hệ thống điều khiển khí nén điện khí nén

5.1 Phương pháp tìm và sửa lỗi • Tìm và sửa lỗi có hệ thống

• Các bước tìm và sửa lỗi

• Theo dấu tín hiệu

• Đo trong mạch điện

Trang 7

Bài tập:

1.1 Cấu trúc các hệ thống điều khiển Trang: 1/3 Lớp : 1 Hoạt động của một hệ thống cơ điện tử Hình ảnh trên là trạm phân phối phôi, một ví dụ về hệ thống cơ điện tử thực tế Hãy mô tả hoạt động của hệ thống này bằng cách phân tích các bước trong chu trình làm việc, lưu ý ghi rõ tên các tín hiệu và hoạt động! Mô tả hoạt động: Khi ấn nút ấn START, xy lanh đẩy phôi trong ổ chứa phôi sẽ đẩy và ………

………

……… ………

Ống chứa phôi

Tay quay Giác hút

Trang 8

Bài tập:

1.2 Cấu trúc hệ điều khiển khí nén

Các hệ thống điều khiển tự động có thể có nhiều mức độ tự động hóa, tuy nhiên đều có các chức năng cơ bản sau:

• Nguồn cung cấp năng lượng

• Đầu vào (Các cảm biến)

Trang 9

Bài tập:

Lớp :

1.3 Ứng dụng hệ điều khiển khí nén

Dưới đây là một số ứng dụng trong công nghiệp của hệ điều khiển khí nén

• Điều khiển cửa hoặc hệ thống trượt Vận chuyển

• Tiện và đảo vị trí các phần tử Phân loại sản phẩm

• Tích hợp các lĩnh vực trên (Cơ điện tử)

Lựa chọn lĩnh vực phù hợp bao trùm toàn hệ thống, từ các tín hiệu vào (cảm biến) qua các bộ điều khiển đến các phần tử chấp hành (truyền động) Trong hầu hết các trường hợp cần kết hợp các lĩnh vực lại với nhau

Tính chất của hệ thống làm việc bằng khí nén:

Ưu điểm

• Khả năng: Thực hành ở mọi nơi và không giới hạn về số lượng

• Vận chuyển: Dễ dàng vận chuyển bằng các đường ống

• Bảo quản: Khí nén có thể bảo quản trong bình tích chứa

• Nhiệt độ: Không bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi nhiệt độ

• Khả năng phát nổ: Rất ít xảy ra rủi ro do nổ

• Sạch: Khí xả ra không bôi trơn rất sạch

• Phần tử: Các phần tử đều có cấu tạo đơn giản và rẻ tiền

• Hiệu chỉnh: Tốc độ và lực có thể thay đổi không giới hạn

• Bảo vệ quá tải: Khả năng chịu quá tải rất cao

Nhược điểm

• Chuẩn bị: Phải lọc bụi và hơi ẩm

• Chịu nén: Hiệu chỉnh tốc độ dịch chuyển piston chất lượng thấp

• Yêu cầu lực: Tạo ra áp lực thấp với áp suất làm việc bình thường trong khoảng 6 đến 7 bar

• Giá thành: Hệ thống khí nén tương đối đắt

Trang 10

Bài tập:

Nhiệm vụ trạm phân phối phôi

Trong bài 1 chúng ta đã mô tả nhiệm vụ và chức năng của trạm phân phối phôi:

Trang 11

Trang 12

Bài tập:

1 Mô tả vị trí

2 Bài tập

Sử dụng một xy lanh khí nén để đẩy phôi ra khỏi ống chứa phôi

Bắt đầu dịch chuyển khi ấn nút thứ nhất

Xy lanh thu về khi ấn nút thứ hai

1 Xy lanh 1A1 đẩy ra, khi ấn van nút ấn 1S1

2 Xy lanh 1A1 thu về, khi ấn van nút ấn 1S2

Trang 13

1) Đánh dấu đường khí vào (xanh) và đường khí xả (đỏ) trong quá trình tiến của xy lanh

2) Mô tả hoạt động của xy lanh trong quá trình tiến và lùi

Trang 14

Bài tập:

5 Xy lanh tác động đơn

Có nhiều loại xy lanh tác động đơn:

Loại tròn tiêu chuẩn (Hình 1)

5) Vẽ ký hiệu xy lanh tác động đơn!

Cần Piston

Lò xo

Trang 16

Bài tập:

7 Van điều khiển đảo chiều

Ví dụ: Hoàn thiện ký hiệu cho van điều khiển 3/2

Trạng thái đóng cắt của van được ký hiệu bằng một hình vuông

Số các ô vuông này sẽ cho biết số trạng thái của van

Các kết nối biểu diễn bằng các gạch ở bên ngoài ô vuông đó nhưng chỉ với

Trong ví dụ này: đường xả

Đường thẳng bên trong ô vuông chỉ liên kết các cổng, mũi tên chỉ hướng

Vị trí khóa được ký hiệu là một đường gạch ngang ngắn

Sự hoạt động được ký hiệu bằng các ký hiệu chuẩn

5

Trang 17

Bài tập:

1.3 Điều khiển ống cấp phôi – xy lanh khí nén Trang: 6/7 Lớp : Van điều khiển 3/2 Bài tập: 1 Đánh dấu dòng khí nén vào (xanh) và khí xả (đỏ) trong cả hai trường hợp 2 Vẽ ký hiệu của van: 3 Mô tả hoạt động của van

………

Van điều khiển 5/2 Bài tập: 1) Đánh dấu dòng khí nén vào (xanh) và khí xả (đỏ) trong cả hai trường hợp 2) Đặt tên cho phương pháp điều khiển hoạt động! ………

3) Vẽ ký hiệu của van! 4) Mô tả hoạt động của van ! …

Trang 18

Bài tập:

8 Sơ đồ khí nén

Hoàn thiện sơ đồ cho phù hợp với yêu cầu bài toán!

2

3 1

2

3 1

2

3 1

1

2

3 1

Trang 19

trí, xy lanh phải tự động thu

Bắt đầu hoạt động khi nhấ

t xy lanh tác động kép để đẩy phôi ra từ ổ chứa Khi phôi đ

ng thu về vị trí ban đầu

ng khi nhấn nút màu xanh

ợp cho việc điều khiển thu về!

Trang 20

Chú ý: Các van, được điều khiển bởi cần xy lanh được xác định trong sơ đồ

với một đường thẳng nối với phần tử tín hiệu

Có đánh dấu tại vị trí bắt đầu của cần piston

2

3 1

2

3 1

1

2

3 1

Trang 21

Một xy lanh hành trình kép đẩy phôi ra khỏi ống chứa phôi khi nhấn một nút ấn

Xy lanh tự động thu về sau khi đẩy ra hết hành trình và chạm vào một công tắc hành trình

Xy lanh đẩy ra với tốc độ chậm (có thể thay đổi) và thu về nhanh

1 Xy lanh 1A1 đẩy ra, khi Ấn van nút ấn 1S1

2 Xy lanh 1A1 thu về, khi Van tác động hành trình cữ chặn con lăn 1S2 được

Chú ý: Biểu đồ trạng thái biểu diễn tất cả các vị trí độc lập với thời gian, nó cần

thiết cho hành trình của xy lanh

Trang 22

Bài tập:

4 Van điều chỉnh lưu lượng

Tốc độ di chuyển của xy lanh thì được điều khiển bằng van điều khiển lưu lượng

Van tiết lưu

Van tiết lưu sẽ tác động tới lưu lượng khí nén theo cả hai chiều

Giải thích tốc độ di chuyển của xy lanh theo cả hai chiều!

Van điều chỉnh lưu lượng một chiều

Mô tả:

Mô tả hoạt động van điều chỉnh lưu lượng một chiều cho dòng khí nén đi từ A - B và B - A !

………

Hãy cho biết xy lanh sẽ được điều chỉnh tốc độ dịch chuyển ở hành trình tiến hay hành trình lùi:

Trang 23

2

3 1

2

3 1

1

2

3 1

Trang 24

Hoàn thành mô tả hoạt động:

a1) Khi dòng khí nén đi vào van qua cổng

b) Tác động điều khiển của van xả nhanh

b1) Thiết kế hệ điều khiển khí nén có van xả

nhanh như sơ đồ hình bên

b2) Vận hành hệ vừa thiết kế và theo dõi tới tốc

Chú ý: Để thấy hoàn toàn tác động của van

điều chỉnh lưu lượng, hãy gắn trược

tiếp van vào cửa xả của xy lanh!

P A

R

Schnellentlüftungsventil

A

RP

1.02

1V1 1A1

1V2

Trang 25

2 Giải thích sự khác nhau giữa điều chỉnh tốc độ bằng van điều chỉnh lưu lượng và bằng van

có cơ cấu giảm chấn cuối hành trình!

4 Vẽ ký hiệu của xy lanh tác động kép

có cơ cấu giảm chấn cuối hành trình

Piston

Giảm chấn cuối hành trình Van điều chỉnh lưu lượng Cửa thoát

Cần Piston Vòng giảm

chấn Piston giảm

chấn

Trang 26

Bài tập:

9 Bài tập điều khiển tốc độ

• Chiều tiến: chậm, thời gian t = 2s

• Chiều lùi: nhanh, giảm chấn tại cuối

2

3 1

2

3 1

1

2

3 1

Trang 27

Xy lanh tự động thu về vị trí ban

Xy lanh chỉ đẩy ra khi cần piston

Vị trí

1 Xy lanh 1A1 đẩy ra, khi

2 Xy lanh 1A1 thu về, khi

n với hàm logic AND

t xy lanh tác động kép có cơ cấu giảm chấn điều chỉnh đư

ề ị trí ban đầu sau khi đẩy ra hết hành trình

ần piston ở vị trí sau, được nhận biết bởi một van h

Trang 28

1V4 1S2

3 2

1

0V1

Trang 29

Trang 30

Một phôi được đẩy ra từ ổ chứ

Theo như mô tả thiết bị, cần piston

được đẩy ra từ vị trí ban đầu Khi

nút ấn start, xy lanh thu về và piton

trên sẽ đẩy phôi ra từ ổ chứa đế

trí giới hạn, vị trí này được nhậ

bằng một cảm biến tiệm cận khí nén

Cả hai đầu xy lanh đều sử dụng c

Phôi được đẩy ra rất chậm từ ổ

à piton

ứa đến vị

c nhận biết

ận khí nén

ụng cảm biến tiệm cận khí nén, nhận biết vị trí đầ

m từ ổ chứa, hành trình trở về với tốc độ bình thư

Trang 31

1V5

3 2

Trang 32

Trong trường hợp không có phôi trong

vì van 1S4 không bị phôi tác

1 Xy lanh 1A1 chỉ thu về

2 Xy lanh 1A1 duỗi ra, khi

1S4

n với hàm logic OR

1S2

Xy lanh 1A1 đã duỗi ra đến vị trí cuối hành trình

ng kép khi co về sẽ đẩy một phôi từ ổ chứa phôi, xy lanh thu

À van 1S3 tác động

i ra về vị trí ban đầu khi phôi tác động vào van hành trình c

p không có phôi trong ổ chứa phôi, cần pit tông thu về phôi tác động Trong trường hợp này xy lanh sẽ đ

ài toán điều khiển trên, trong đó cần pit tông duỗi ra

n pit tông thu về nhưng không duỗi ra bởi

ẽ được đẩy ra bởi van nút ấn

ỗi ra khi tác động vào van

ộng

Trang 33

Trang 34

Thực hiện trên sơ đồ khí nén :

Trang 35

Và trở lại trạng thái ban đầ

Phôi sau đó được lấy đi khỏ

Trong trường hợp phôi KHÔNG

thực hiện việc đẩy phôi ra kh

Tìm lời giải cho bài toán đi

Xy lanh 1A1 ở vị trí đã duỗi ra tới cuối hành trình

t xy lanh tác động kép để đẩy một phôi ra khỏi ổ chứa phôi (xy lanh thu v

ng thái ban đầu (xy lanh duỗi ra) tự động khi phôi tác động v

đi khỏi vị trí bằng tay hoặc một cơ cấu khác

p phôi KHÔNG được lấy đi, lần tiếp theo, khi ấn nút 1S1, không cho phép

y phôi ra khỏi ổ chứa

ài toán điều khiển trên, trong đó cần pit tông đẩy ra khi van 1S4 HO

m (có thể hiệu chỉnh) và thu về nhanh

ợ Kỹ thuật Dạy nghề Việt Nam

Trang 36

1V2 1A1

1S4

Phần tử số V.trí Bước

Trang 37

Có thể tạo ra hàm logic NOT bằng cách sử dụng một van điều khiển 3/2, thường mở

Hàm:

- sử dụng trong một vài trường hợp

Trang 38

Hai xy lanh 1A1 và 2A1 ở vị trí ban đầu (đã thu về), xy lanh tác động kép 1A1 sẽ đẩy phôi ra từ ổ

chứa phôi khi tác động vào van nút ấn 1S1

Sau khi xy lanh 1A1 đi đến vị trí cuối hành trình, tác động bởi van 2S1, xy lanh 2A1 đẩy ra và

2A1 1A1

1S

2S1

2S2

1S3

Trang 39

1V4

3 2

2V1

2V2 2A1

1 3 12

Trang 40

Vị trí bắt đầu: Xy lanh 1A1 và 2A1 đã thu về tại vị trí ban đầu

Xy lanh tác động kép 1A1 ở vị trí ban đầu (phát hiện bởi 1S2) và sẽ đẩy phôi ra khỏi ổ chứa phôi khi tác động vào van nút ấn 1S1

Sau khi 1A1 chạm tới vị trí cuối hành trình, tác động bởi van 2S1, xy lanh 2A1 đẩy ra và đóng giữ phôi

Khi xy lanh 2A1 đẩy ra tới cuối hành trình, van 2S2 tác động và xy lanh thu về

Khi xy lanh 2A1 thu về tới vị trí cuối hành trình, tác động vào 1S3 và xy lanh 1A1 thu về vị trí ban đầu

1 Xy lanh 1A1 đẩy ra, khi van nút ấn 1S1 VÀ (AND) ………tác động

2A1 1A1

1S

2S1

2S2

1S3

Trang 41

1V4

3 2

2V1

2V2 2A1

1 3 12

Trang 42

cơ c chấn hi

Xy lanh tác động kép v

cơ c chấn hi

n tuần tự với tín hiệu trùng lặp

t tín hiệu

y ra, khi

t công tắc hành trình (hoặc van) được tác động nhiều h

ạt động và sẽ sinh ra một tín hiệu khác tại mỗi thờ

t công tắc hành trình (hoặc van) được tác động lâu h

ệc Trong trường hợp này, tín hiệu đang tồn tạ

t công tắc khác:

Tínhiệu 2

ồn tại) - không thể tác động vì tín hi

hoặc

- van sẽ về vị trí ban đầu ngay khi tín hi

ẽ xảy ra chồng chất tín hiệu trong trường hợp thứ

u khiển bằng khí nén thì sử dụng công tắc con trư

5 14

Van nút ấn

Xy lanh tác ộng kép với

ấu giảm

ấn hiệu chỉnh

Xy lanh tác ộng kép với

ơ cấu giảm

ấn hiệu chỉnh

Trang: 3/3

ng nhiều hơn một lần trong chu

ỗi thời điểm

ng lâu hơn một bước trong chu

ồn tại sẽ khóa tín hiệu đối lập

ì tín hiệu đối lập

u ngay khi tín hiệu 2 bị mất

ợp thứ nhất ?

ợp thứ hai ?

ượt tự

2

1 3 12

1S2

Trang 43

• Sự dịch chuyển quay sẽ chậm lại bởi van xả khí có điều chỉnh lưu lượng

• Tay quay nửa vòng sẽ chỉ bắt đầu quay khi ấn nút ấn 1S1 và van hành trình 1S2 đã tác động

• Tay quay quay về vị trí ban đầu khi ấn nút 1S3 và van hành trình 1S4 đã tác động

Vị trí ban đầu: Tay quay ở vị trí phía trên khay trượt, đối diện với vị trí để phôi

Trang 44

Bài tập:

3 Hoạt động của tay quay

Hãy mô tả hoạt động của tay quay n

Tay quay nửa vòng

Trang 45

1S4

3 2

1

0V1

Trang 46

Vị trí ban đầu

• tay quay ở vị trí A (phía trên khay trượt)

• van hành trình 1S2 đã tác động bởi tay quay

• van chân không chưa tác động

2 Chân không được tạo ra nhờ van hành trình 1S3 tác động bởi

Định dạng
Số trang	133
Dung lượng	16,66 MB