Dieu khien dien khi nen1

VAN ĐẢO CHIỀUVan đảo chiều có nhiệm vụ điều khiển dòng năng lượng bằng cách đóng, mở hay chuyển đổi vị trí để thay đổi hướng của dòng năng lượng... Khi có tín hiệu khí nén 12 tác động, n

Trang 2

CÁC PHẦN TỬ TRONG

HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

Trang 3

 Khái niệm

• Phần tử đưa tín hiệu: nhận những giá trị của đại lượng vật lí

như là đại lượng vào, là phần tử đầu tiên của mạch điều khiển

Ví dụ: van đảo chiều, rơle áp suất

• Phần tử xử lý tín hiệu: xử lý tín hiệu nhận vào theo một logic

xác định, làm thay đổi trạng thái của phần tử điều khiển

Ví dụ: van đảo chiều, van tiết lưu, van logic AND hoặc OR

• Phần tử điều khiển: điều khiển dòng năng lượng (lưu lượng)

theo yêu cầu, thay đổi trạng thái của cơ cấu chấp hành

Ví dụ: van đảo chiều

• Cơ cấu chấp hành: thay đổi trạng thái của đối tượng điều khiển,

là đại lượng ra của đối tượng điều khiển Ví dụ: xy lanh, động cơ…

Trang 4

CHƯƠNG 3

Trang 6

VAN ĐẢO CHIỀU

Van đảo chiều có nhiệm vụ điều khiển dòng năng lượng bằng cách

đóng, mở hay chuyển đổi vị trí để thay đổi hướng của dòng năng lượng

Trang 7

VAN ĐẢO CHIỀU

 Khi chưa có tín hiệu tác động vào cửa (12), thì cửa (1) bị chặn, cửa (2) nối với cửa (3) Khi có tín hiệu tác động vào cửa (12), thì nòng van sẽ dịch chuyển về phía bên phải, cửa (1) sẽ nối với cửa (2) và cửa (3) bị

chặn Trường hợp tín hiệu tác động vào cửa (12) mất đi, thì dưới tác dụng của lò xo thì nòng van sẽ trở về vị trí ban đầu.

Trang 8

Ký hiệu van đảo chiều và các loại tín hiệu tác động

 Chuyển đổi vị trí của nòng van được biểu diễn bằng các ô vuông liền nhau với các chữ cái o, a, b, c … hay các số 0, 1, 2,…

 Vị trí "o" được ký hiệu là vị trí mà khi chưa có tác động của

tín hiệu ngoài vào

 Đối với van có ba vị trí thì vị trí giữa ký hiệu "o" là vị trí "không".

 Đối với van có hai vị trí, thì vị trí "không“ có thể là "a" hay "b",

thông thường vị trí bên phải là vị trí "không".

Trang 9

KÝ HIỆU VAN ĐẢO CHIỀU

• Cửa xả khí không có mối nối cho ống dẫn

• Cửa xả khí có mối nối cho ống dẫn

Trang 10

 Bên trong ô vuông của mỗi vị trí là các đường thẳng có hình mũi tên, biểu diễn hướng chuyển động của dòng khí nén qua van

 Trường hợp dòng khí nén bị chặn được biểu diễn bằng dấu gạch ngang

Ký hiệu các cửa nối của van đảo chiều

Trang 11

Trang 12

Ký hiệu van đảo chiều

Trang 13

Tác động bằng tay

Ký hiệu tín hiệu tác động bằng tay

Trang 14

Tác động bằng cơ, khí nén và điện

Trang 15

Hình dạng của một số cơ cấu tác động

(Operators)

Nút vặn Twist

Push

Button Shrouded Button Mushroom Button

Key Operated

Cữ chặn hai chiều

Roller

Cữ chặn một chiều One Way Tip

Tác động bằng khí nén

Air Pilot

Đầu dò Plunger

Nút dừng khẩn cấp Emergency Stop

Trang 16

VAN ĐẢO CHIỀU 2/2

(Poppet Valve 2/2)

 Van đảo chiều 2/2, tác động trực tiếp bằng khí nén, phục hồi về vị trí ban đầu bằng lò xo

 Tại vị trí "không", cửa 1 bị chặn Khi có tín hiệu khí nén 12 tác động, nòng pittong bị đẩy xuống van sẽ chuyển sang hoạt động ở vị trí 1, lúc này cửa 1 nối với cửa 2.

12

Trang 17

 Van đảo chiều 3/2, tác động trực tiếp bằng khí nén, phục hồi về vị

trí ban đầu bằng lò xo

 Tại vị trí "không", cửa 1 bị chặn, cửa 2 thông khí với cửa 3 Khi có tín hiệu khí nén 12 tác động, nòng pittong bị đẩy xuống van sẽ chuyển

sang hoạt động ở vị trí 1, lúc này cửa1 nối với cửa 2, cửa 3 bị chặn

Trang 18

 Điều khiển xy lanh tác động một chiều gián tiếp

Trang 19

Van đảo chiều 3/2- tác động bằng cữ chặn hai chiều

 Van đảo chiều 3/2, tác động bằng cữ chặn hai chiều (được

dùng làm công tắc hành trình)

 Có hai loại, vị trí "không" thường đóng và vị trí "không" thường mở

Trang 20

Van đảo chiều 4/2 - tác động bằng đầu dò

 Van đảo chiều 4/2, tác động bằng đầu dò Đây là loại van có vị trí

"không", tại vị trí này cửa 1 nối với cửa 2, cửa 3 nối với cửa 4 (hình a)

 Khi đầu dò bị tác động sẽ đẩy nòng pittong xuống, tác động lên vòng đệm và làm cho cửa 1 nối với cửa 4, cửa 2 nối với cửa 3 (hình b).

Trang 21

 Van đảo chiều 5/2, tác động trực tiếp bằng dòng khí nén vào từ hai phía của nòng van: Không có vị trí "không", van có đặc điểm là "nhớ" vị trí hoạt động khi không còn tín hiệu tác động.

 Khi có tín hiệu khí nén 12 tác động, đẩy nòng pittong qua bên trái, lúc này cửa 1 nối với cửa 2, cửa 4 nối với cửa 5, cửa 3 bị chặn Van sẽ giữ vị trí làm việc này cho dù tín hiệu khí nén 12 không còn tác động nữa

 Cho đến khi có tín hiệu khí nén 14 tác động, nòng pittong bị đẩy qua bên phải, lúc này làm cho cửa 1 nối với cửa 4, cửa 2 nối với cửa 3, cửa 5 bị chặn Van sẽ giữ vị trí hoạt động này cho dù dòng khí nén 14 không còn tác động nữa

Trang 22

 Tác động vào nút nhấn, xy lanh duỗi ra, khi di chuyển đến

cuối hành trình, chạm vào công tắc hành

trình 1.3 thì xy lanh

co lại trở về vị trí ban đầu

Trang 23

 Điều khiển tuỳ động theo hành trình

Trang 24

 Van đảo chiều 5/3, tác động bằng khí nén

Đây là các loại van có vị trí "không" - vị trí giữa Khi có tín hiệu khí nén phía bên nào tác động thì van sẽ làm việc ở vị trí tương ứng bên đó

 Khi không còn tín hiệu khí nén tác động, van sẽ trở về làm việc ở vị trí giữa – vị trí "không" dưới lực tác động của lò xo.

Trang 25

VAN CHẮN

Van chắn là loại van chỉ cho lưu lượng khí nén

đi qua một chiều, chiều ngược lại bị chặn Áp

suất dòng chảy tác động lên bộ phận chặn của van

và như vậy van được đóng lại Van chắn gồm các loại sau:

Van một chiều

Van logic OR

Van logic AND

Van xả khí nhanh

Trang 26

VAN MỘT CHIỀU

 Van một chiều Đây là loại van có tác dụng chỉ cho lưu lượng

khí nén đi qua một chiều, chiều ngược lại bị chặn Nguyên lý hoạt động và ký hiệu van một chiều: dòng khí nén đi từ A qua

B, chiều từ B qua A dòng khí nén bị chặn

Trang 27

VAN LOGIC OR

(Logic “OR”)

 Van logic OR; nhận tín hiệu điều khiển ở những vị trí khác nhau

trong hệ thống điều khiển

 Khi có dòng khí nén qua cửa số 1, pittong trụ của van bị đẩy sang

vị trí bên phải, chắn cửa 1(3), cửa số 1 thông khí với cửa số 2

 Hoặc khi có dòng khí nén cấp vào cửa 1(3), pittong trụ của van bị đẩy sang vị trí bên trái, chắn cửa số 1, cửa 1(3) nối với cửa 2

Trang 28

VAN LOGIC OR

(Logic “OR”)

 Điều khiển xy lanh tác động một chiều trực tiếp qua van

logic OR

Trang 29

VAN LOGIC AND

qua hai cửa 1 và 1(3), cửa số 2 sẽ có khí

Trang 30

VAN LOGIC AND

(Logic “AND”)

 Điều khiển xy lanh tác động một chiều trực tiếp qua van logic AND

Trang 31

VAN XẢ KHÍ NHANH

(Quick Exhaust Valve)

 Khi dòng khí nén đi qua cửa số 1, sẽ đẩy bộ phận chắn di

chuyển qua bên trái, chắn cửa xả khí lại Như vậy cửa số 1 thông khí với cửa số 2

 Truờng hợp nguợc lại, khi dòng khí nén đi từ cửa số 2, sẽ đẩy

bộ phận chắn di chuyển qua bên phải, chắn cửa số 1 lại, như vậy khí từ cửa số 2 được xả ra ngoài

Trang 32

Trang 33

 Điều khiển tốc độ xy lanh qua van xả khí nhanh

Trang 34

VAN TIẾT LƯU

 Nguyên lý làm việc của van tiết lưu là lưu lượng dòng chảy qua van phụ thuộc vào sự thay đổi tiết diện

 Có nhiệm vụ điều chỉnh lưu lượng dòng chảy (điều chỉnh vận tốc hoặc thời gian chạy của cơ cấu chấp hành) Ngoài ra van tiết lưu còn có nhiệm vụ điều chỉnh thời gian chuyển đổi vị trí của van đảo chiều

Trang 35

VAN TIẾT LƯU MỘT CHIỀU

 Nguyên lý hoạt động: tiết diện Ax thay đổi bằng cách điều chỉnh vít điều chỉnh bằng tay Khi dòng khí nén đi từ A qua B thì dòng khí đẩy màn chắn lên đi qua tiết diện của màn chắn

và của lò xo, khi dòng khí đi từ cửa B qua A thì màn chắn bị

đè xuống, dòng khí chỉ đi qua tiết diện của lò xo

Trang 36

 Điều khiển tốc độ xy lanh qua van tiết lưu

 Điều khiển ở đường ra (b)

 Điều khiển vận tốc vào và ra của xy lanh (c)

Trang 37

 Điều khiển vận tốc xy lanh tác dụng kép

 Điều khiển tốc độ xy lanh qua van tiết lưu

Trang 38

VAN ÁP SUẤT

 Van an toàn

 Van tràn

 Van lọc kết hợp với van điều áp

 Van áp suất điều chỉnh từ xa

Van an toàn có nhiệm vụ giữ áp suất lớn nhất mà hệ thống có thể tải Khi áp suất lớn hơn

áp suất cho phép của hệ thống, thì dòng áp suất khí nén sẽ thắng lực lò xo và như vậy khí nén sẽ theo cửa R ra ngoài không khí, van an toàn có thể điều chỉnh được áp suất

Trang 39

VAN TRÀN

 Van tràn nguyên tắc hoạt động tương tự như van an toàn Nhưng

chỉ khác là khi áp suất cửa vào của van tràn đạt đến giá trị xác

định thì cửa vào 1(P) sẽ thông với cửa ra 2(A) và nối với hệ thống điều khiển, giá trị của áp suất khí nén được xác định bằng lò xo.

Trang 40

VAN ĐIỀU CHỈNH ÁP SUẤT

(VAN GIẢM ÁP)

 Giữ áp suất được điều chỉnh không đổi, mặc dầu có sự thay đổi bất thường của tải trọng làm việc ở phía đường ra hoặc sự dao động của áp suất ở đường vào van

 Khi điều chỉnh trục vít, tức là điều chỉnh vị trí của đĩa van, trong trường hợp áp suất ở đường ra tăng lên so với áp suất được điều chỉnh, khí nén tác động lên màn sẽ qua lỗ thông, vị trí kim van thay đổi, khí nén qua lỗ xả khí ra ngoài Cho đến chừng nào áp suất ở đường ra giảm xuống bằng áp suất được điều chỉnh ban đầu thì vị trí kim van trở về vị trí ban đầu.

Trang 41

VAN ĐIỀU CHỈNH ÁP SUẤT TỪ XA

 Khi có tín hiệu áp suất 12 (có thể từ một nguồn khí nén khác) tác động gián tiếp qua van tràn thì cửa số 1 sẽ thông khí với cửa số 2 (cửa 1 nối với cửa 2)

Trang 42

VAN ĐIỀU CHỈNH THỜI GIAN

 Rơle đóng chậm Rơle thời gian, bao gồm các phần tử: van

tiết lưu một chiều điều chỉnh bằng tay, bình trích chứa, van

đảo chiều 3/2 ở vị trí "không" với cửa 1 bị chặn

 Khí nén qua van tiết lưu một chiều, cần một khoảng thời gian t

để làm đầy bình chứa, sau đó tác động lên nòng van đảo chiều, van đảo chiều chuyển đổi vị trí, cửa 1 nối với cửa 2

Ký hiệu và biểu đồ thời gian của role thời gian đóng chậm

Trang 43

RƠ LE THỜI GIAN ĐÓNG CHẬM

Trang 44

RƠ LE THỜI GIAN ĐÓNG CHẬM

Trang 46

RƠ LE THỜI GIAN NGẮT CHẬM

 Rơle thời gian ngắt chậm có nguyên lý, cấu tạo và cũng như rơle thời gian đóng chậm nhưng van tiết lưu một chiều có chiều ngược lại

Ký hiệu và biểu đồ thời gian của rơle thời gian ngắt chậm

Trang 47

CHƯƠNG 4

CƠ CẤU CHẤP HÀNH

(Pneumatic Actuators)

Trang 48

CƠ CẤU CHẤP HÀNH

 Cơ cấu chấp hành (actuator) có nhiệm vụ biến đổi năng lượng khí nén thành năng lượng cơ học Cơ cấu chấp hành có thể thực hiện chuyển động thẳng (xy lanh) hoặc chuyển động

quay (động cơ khí nén, xy lanh quay)

Xy lanh chuyển động thẳng và xy lanh quay

Trang 49

PHÂN LOẠI

Các cơ cấu chấp hành khí nén được chế tạo với rất nhiều kiểu dáng, kích cỡ khác nhau bao gồm:

 Xy lanh tác động một chiều có/không có lò xo phục hồi (Single acting

with and without spring return)

 Xy lanh tác động hai chiều (Double acting)

 Không có vòng đệm và vòng đệm giảm chấn cố định

 Vòng đệm giảm chấn có thể điều chỉnh

 Vòng đệm từ trường

 Xy lanh không trục dẫn hướng (Rodless)

 Xy lanh quay (Rotary)

 Tay kẹp (Clamping)

 Xy lanh màng (Bellows)

Trang 50

Cấu tạo chung của xy lanh khí nén

Trang 51

Xy lanh tác động một chiều

có lò xo phục hồi

 Xy lanh tác động một chiều sử dụng nguồn năng lượng khí nén để tạo ra chuyển động của nòng pittông và chỉ tạo ra chuyển động ở một chiều duy nhất Chuyển động quay trở về có thể thực hiện bằng lò xo.

Start/Stop animation by click

Trang 52

Xy lanh tác động một chiều không có lò xo phục hồi

Trang 53

Xy lanh tác động hai chiều

 Xy lanh tác động hai chiều sử dụng nguồn năng lượng khí

nhiều ứng dụng thực hiện các chuyển động ra vào của xy lanh

 Chúng ta có thể điều khiển tốc độ của xy lanh bằng cách điều khiển áp suất ở cửa xả

• Không có vòng đệm và vòng đệm cố định

• Vòng đệm có thể điều chỉnh

• Vòng đệm từ trường

Trang 54

không có giảm chấn

 Xy lanh tác động hai chiều không có giảm chấn: ma sát của

pittông và thành trong của xy lanh tăng lên, tạo ra va đập lớn của pittông và xy lanh ở cuối hành trình.

 Các xy lanh này phù hợp dành cho việc thực hiện các chuyển

động với vận tốc thấp, lúc này sẽ tạo nên sự va chạm nhẹ nhàng khi đến cuối hành trình

Trang 55

Xy lanh tác động hai chiều với vòng đệm giảm chấn cố định

 Xy lanh tác động hai chiều có vòng đệm giảm chấn sẽ ngăn chặn sự va đập của xy lanh ở cuối khoảng chạy Loại xy lanh này cần cho hoạt động yêu cầu có va đập nhẹ

 Người ta thường sử dụng đĩa trụ giảm chấn hoặc tiết lưu một chiều để làm nhiệm vụ giảm chấn.

Trang 56

Xy lanh tác động hai chiều với vòng đệm giảm chấn có thể điều chỉnh

 Vòng đệm có thể tự điều chỉnh vị trí giúp hãm tốc

độ xy lanh ở cuối hành trình chuyển động

Trang 57

Trang 58

Xy lanh không trục dẫn hướng

(Rodless cylinder)

 Xy lanh không có trục pittông có ưu điểm so với xy lanh có

trục pittông là chiều dài thiết kế chỉ bằng một nửa so với xy lanh có trục pittông

 Có một số ứng dụng tạo ra chuyển động hai chiều vào ra

giống nhau và lực tạo ra cũng bằng nhau

Trang 59

Xy lanh không trục dẫn hướng

(Rodless cylinder)

Trang 60

Xy lanh không trục hành trình kép

(Twin stroke rodless cylinders)

 Để đáp ứng các ứng dụng yêu cầu khoảng hành trình chuyển

động dài hoặc cần những chuyển động kép đồng thời ngược chiều nhau

 Tải sẽ được kết nối bàn trượt bởi dây đai

Trang 61

Xy lanh không trục hành trình kép

(Twin stroke rodless cylinders)

Trang 62

Ứng dụng

Trang 63

Ứng dụng

Trang 64

Xy lanh quay khí nén

(Rotary Actuators)

 Được dùng để quay các chi tiết, điều khiển quá trình đóng mở van, thực hiện chuyển động quay trong các ứng dụng của tay máy

 Phạm vi quay của xy lanh quay có thể là 900, 1800,

3600

Xy lanh quay

Xy lanh quay thanh răng

Trang 65

Xy lanh quay

(Rotary vane)

 Xy lanh quay tác động hai chiều với góc quay 270o

Trang 66

Xy lanh quay thanh răng

(Rotary rack and pinion)

 Loại xy lanh này thường dùng trong các hệ thống cấp dao tự động cho máy CNC, hệ thống quay góc của Robot…

 Moment tạo ra đảm bảo là hằng số và trục quay có thể quay một vài vòng và quay liên tục, điều này phụ thuộc vào chiều dài của thanh răng

Trang 67

Xy lanh quay thanh răng

(Rotary rack and pinion)

Trang 68

Xy lanh kẹp

(Clamping cylinder)

 Được sử dụng trong một không gian hẹp nơi chỉ cần những

hành trình ngắn

Trang 69

Xy lanh màng

(Bellows)

 Nguyên lý hoạt động của xy lanh màng cũng tương tự như xy

lanh tác dụng đơn, xy lanh màng kiểu cuộn có khoảng chạy lớn hơn xy lanh màng kiểu hộp

 Do khoảng chạy nhỏ nên xy lanh màng thường được dùng

trong điểu khiển, ví dụ trong công nghiệp ô tô (điều khiển

phanh, ly hợp )

 Duỗi ra khi được thổi phồng

Trang 70

Một số loại xy lanh đặc biệt

Một số kiểu tay kẹp (tay gắp) thường gặp

Xy lanh kiểu mâm cặp Xy lanh kiểu êtô

Trang 71

LỰC TÁC ĐỘNG TRONG XY LANH

Trang 73

LỰC TÁC ĐỘNG TRONG XY LANH

 Tìm lực đẩy ra/co vào lý thuyết của một xy lanh với đường

kính 50 mm, đường kính nòng pittông là 20 mm, áp suất cung cấp 8 bar

Trang 74

ĐỘNG CƠ KHÍ NÉN

Trang 75

ĐỘNG CƠ KHÍ NÉN

 So sánh với động cơ điện, động cơ khí nén có một vài

ưu điểm quan trọng sau:

 Tỷ số năng lượng trên khối lượng cao: ĐCKN nhẹ và nhỏ, thường có khối lượng nhỏ hơn nhiều lần so với động cơ điện có cùng công suất.

 Khả năng quá tải: Khi động cơ khí nén quá tải thì sẽ dừng lại và sinh ra nhiệt độ cao Chúng có khả năng đối lưu nhiệt độ thông qua vỏ động cơ và không khí xung quanh.

 Có thể điều khiển hướng và tốc độ động cơ: Tốc độ động cơ dễ dàng điều khiển bằng cách gắn các van tiết lưu ở đường xả Bằng cách sử dụng van 5/3 với trạng thái giữa đóng kín các cửa, động cơ khí nén có thể dừng lại ngay lập tức Còn động cơ điện, bởi vì moment quán tính của rotor cao, sẽ mất thời gian dừng lại lâu hơn Tải có thể tác động nhưng nếu chúng ta sử dụng trạng thái trên của van thì động cơ đã bị chốt và khoá lại.

 An toàn: không gây ra hiện tượng cháy nổ.

 Có một số kiểu động cơ khí nén khác nhau nhưng hầu hết là động cơ cánh gạt, động cơ pittông và động cơ turbine.

Động cơ khí nén tạo ra chuyển động

quay liên tục với nhiều loại khác nhau

có thể quay theo 2 chiều.

Định dạng
Số trang	90
Dung lượng	7,53 MB