Thiết kế mạch điều khiển hệ thống khí autosaved

Thiết kế mạch điều khiển hệ
thống khí nén – thủy lực

1


Lý thuyết đại số boole
• Các phép biến đổi hàm một biến

2


Các luật cơ bản của đại số boole
• Luật hốn vị

3


Các luật cơ bản của đại số boole
• Luật kết hợp

4


Các luật cơ bản của đại số boole
• Luật phân phối

5


Các luật cơ bản của đại số boole

• Luật hấp thụ

6


Các luật cơ bản của đại số boole
• Luật bù

7


Các luật cơ bản của đại số boole
• Luật De Morgan

8


Các luật cơ bản của đại số boole
• Ví dụ: Đơn giản phương trình sau:

Theo luật phân phối ta có:
Theo phép biến đổi hàm 1 biến thì
Do đó:

9


Các luật cơ bản của đại số boole
• Ví dụ 2: Đơn giản phương trình sau:

Theo luật phân phối ta có:

Theo phép biến đổi hàm 1 biến thì:
Do đó:

10


PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN
1. Biểu diễn chức năng của q trình điều khiển
Tùy thuộc vào tính năng làm việc của hệ thống mà trong một hệ điều
khiển có thể có một hay nhiều mạch điều khiển thực hiện các nhiệm vụ
riêng biệt. Mặt khác, hầu hết trong các hệ thống, cơng nghệ tự động
hiện đại có sự kết hợp rất nhiều các cơ cấu chấp hành khác nhau rất đa
dạng: Cơ khí, khí nén, thủy lực, điện,...do đó trong q trình điều
khiển, tất yếu là nhiều hệ thống điều khiển được kết hợp với nhau. Ví
dụ: Điều khiển khí nén kết hợp với điện, thủy lực, điều khiển theo
chương trình PLC, vi điều khiển, máy tính,...Để đơn giản quá trình điều
khiển cũng như tối ưu và đơn giản thiết kế ta phải thực hiện nhiệm vụ
biểu diễn chức năng của quá trình điều khiển đầy đủ và hoàn chỉnh
nhất.
11


PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN
• Mạch điều khiển trong hệ thủy lực – khí nén rất quan trọng. Việc thiết
kế hoàn chỉnh một mạch điều khiển đảm bảo sự đúng đắn về nguyên
lý hoạt động, đơn giản, tin cậy, ổn định, linh hoạt là hết sức cần thiết
và được quan tâm.
• Trình tự các bước thiết kế cơ bản như sau:

- Biểu diễn sơ đồ chức năng của quá trình điều khiển
- Viết chương trình điều khiển của các bước làm việc trong quá trình
- Xây dựng mạch điều khiển trên cơ sở của phương trình điều khiển.

12


1. Biểu diễn chức năng của quá trình điều khiển
a. Biểu đồ trạng thái
▪Ký hiệu:

13


1. Biểu diễn chức năng của quá trình điều khiển
b. Thiết kế biểu đồ trạng thái
▪Trục tung của biểu đồ trạng thái biểu diễn trạng thái (hành trình
chuyển động, áp suất, góc quay,...).
▪Trục hồnh biểu diễn các bước thực hiện hoặc là thời gian hành trình.
▪Hành trình làm việc được chia thành nhiều bước
▪Sự thay đổi trạng thái các bước được biểu diễn bằng các đường nét
đậm.
▪Sự liên kết các tín hiệu được thể hiện bằng các nét nhỏ và chiều tác
động được biểu diễn bằng mũi tên

14


1. Biểu diễn chức năng của q trình điều khiển
Ví dụ: Biểu diễn sơ đồ công nghệ một khâu vận chuyển sản phẩm và sơ đồ

chuyển động của cơ cấu chấp hành. Biểu đồ này chỉ mang thông tin về
hành trình.

15


Biểu đồ hành trình bước cịn được mơ tả ngắn gọn bằng dãy ký hiệu:

16


1. Biểu diễn chức năng của q trình điều khiển
Ví dụ 2: Thiết bị ép dán Plastic, công nghệ và sơ đồ hành trình bước được
đưa ra như sau:
- Bàn ép được truyền động lên xuống bằng xilanh 1A
- Thời gian ép được đặt theo yêu cầu (5s) và được tính từ thời điểm bàn
ép tác động lên cơng tắc hành trình (1S2)
- Chu trình mới được bắt đầu bằng việc nhấn nút (1S3) và kèm điều kiện
bàn ép đã rút về vị trí cuối cùng (1S1 được tác động)

17


1. Biểu diễn chức năng của q trình điều khiển
Ví dụ 2: Thiết bị ép dán Plastic, công nghệ và sơ đồ hành trình bước được
đưa ra như sau:

18

1. Biểu diễn chức năng của q trình điều khiển
Ví dụ 3: Khâu đóng gói sản phẩm

19


PHÂN LOẠI PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN
1. Điều khiển trực tiếp, gián tiếp
- Phương pháp điều khiển này trong hệ điều khiển thủy lực – Khí nén thì cơ cấu
tác động được thực hiện trực tiếp bằng tay hay bằng chân.
- Trong mạch điều khiển của hệ thủy lực – khí nén, tùy thuộc tín hiệu đầu vào là
các van tác động bằng tay hay bằng chân, chúng trực tiếp kích hoạt (gọi là điều
khiển trực tiếp) hoặc gián tiếp kích hoạt thông qua các van trung gian (gọi là
điều khiển gián tiếp) các pitton dịch chuyển về phía trước hoặc trở về vị trí ban
đầu theo mong muốn.
- Điều khiển trực tiếp/ gián tiếp địi hỏi phải có sự tham gia của con người mới
thực hiện được. Điều khiển trực tiếp/gián tiếp có thể được sử dụng ở bất kể
hệ thống nào mà ko cần quan tâm đến chu trình làm việc tự động của hệ
thống
- Phương pháp điều khiển này phù hợp với các hệ thống đơn giản: hệ thống kẹp
sản phẩm, nâng chuyển, định vị,...
20


PHÂN LOẠI PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN
1. Điều khiển trực tiếp/gián tiếp
Ví dụ:

21

PHÂN LOẠI PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN
2. Điều khiển tuần tự theo hành trình
- Trong hệ thống điều khiển theo hành trình, hoạt động của các phần
tử đưa tín hiệu khởi động các cơ cấu chuyển hướng hay vận hành các
vòng lặp điều khiển khác được thực hiện bởi chính các phần tử chấp
hành
- Các tín hiệu hành trình được kích hoạt trực tiếp từ cần pitton ở cuối
của mỗi hành trình hoặc có thể ở một vị trí bất kỳ nào đó trên khoảng
chạy của pitton nhằm thực hiện một nhiệm vụ hoặc một yêu cầu nào
đó.

22


PHÂN LOẠI PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN
2. Điều khiển theo hành trình
Ví dụ: một hệ được làm việc lặp đi lặp lại.
Ngay khi nguồn khí được cấp bởi van 0.1,
pitton được khởi động qua lại trong xi lanh
cho tới khi nguồn khí cung cấp được đóng
lại.
Van tác động con lăn 1.1. và 1.2 được bố trí
như các hành trình để đưa tín hiệu tới van
nhớ trạng thái 4/2 1.3 khi cần pitton chạm
vào con lăn.
23


2. Điều khiển theo hành trình

Ví dụ 2: một khâu đóng gói sản phẩm

24


25