Bài Giảng Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Khí Nén

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (6.88 MB, 143 trang )

PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ MẠCH
ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN


Các phương pháp thiết kế mạch điều
khiển bằng khí nén có thể giải
quyết hầu hết các vấn đề trong điều
khiển hệ thống khí nén.
 Phương pháp thiết kế theo tầng
 Phương pháp thiết kế theo nhịp
(tuần tự)



Các phương pháp thiết kế mạch khí
nén đều áp dụng các phương pháp
thiết kế số. Tuy nhiên không có một
phương pháp nào tối ưu nhất, vì mỗi
phương pháp đều có ưu điểm và nhược
điểm riêng.

PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ
MẠCH ĐIỀU KHIỂN THEO TẦNG


Thiết kế theo tầng được coi phương pháp được ứng
dụng rộng rãi nhất trong việc thiết kế khí nén trong
cả 2 phương pháp điều khiển bằng khí nén và điệnkhí nén vì có thể dễ dàng thực hiện và hiểu hoạt
động của mạch.

1.
2.
3.

Nguyên tắc thiết kế mạch theo tầng
Cách chia tầng và xác định tín hiệu đầu tầng
Khái quát mạch đảo tầng

4.

Các bước giải một bài toán điều khiển theo tầng

GUYÊN TẮC THIẾT KẾ MẠCH THEO TẦNG
Thiết kế mạch điều khiển theo tầng là phương pháp
thiết kế thành từng tầng riêng. Ở mỗi tầng hoàn
thành một hoặc một số bước của chu kỳ điều khiển.
Trong thiết kế mạch điều khiển theo
tầng cần thoả mãn hai nguyên tắc:
 Tín hiệu vào ở các bước trong
cùng một tầng không được
trùng nhau. Do đó khi có các tín
hiệu vào giống nhau ta phải xét đến
việc chia tầng.
 Tại thời điểm bất kỳ chỉ có duy
nhất một tầng điều khiển hoạt
động.

CÁCH CHIA TẦNG VÀ
XÁC ĐỊNH TÍN HIỆU ĐẦU TẦNG


Chia chu kỳ hoạt động của các cơ cấu chấp hành thành các tầng
với điều kiện:
Không có xy lanh nào vừa đi ra vừa đi về trong một tầng hoặc
cơ cấu quay vừa chuyển động thuận chiều và ngược chiều
trong cùng một tầng.
A+ : xy lanh A đi ra
A- : xy lanh A đi về
thì điều kiện trong việc chia tầng là không có ký hiệu của một
xy lanh nào lặp lại trong cùng một tầng.
Ví dụ: có 3 xy lanh A, B, C hoạt động tuần tự như sau:
Start, A+, B+ / B-, A-, C+ / CTầng:
I
/
II
/ III

Xy lanh A S1

A+

A

S

B

Tầ
ng

A

B+

S

PR

1

S3

Xy lanh B

A-

Nhịp thực hiệ
n
S2
Xy lanh A
S1
Xy lanh B

S2

2

3

4

S4
S3

A+ B+

B-

II

P R

5 =1

Start

I

B

A-

B-

S4

CÁCH CHIA TẦNG VÀ
XÁC ĐỊNH TÍN HIỆU ĐẦU TẦNG
Nhịp thực hiệ
n
Xy lanh A

Xy lanh B
Tầ
ng

S2

1

2

3

4

5 =1



Start

S1
S4
S3

I

II

Áp dụng các ngun tắc
chia tầng như đã nêu ở trên:
chuỗi hoạt động của hai xy
lanh được chia làm 2 tầng:
tầng I: A+, B+;
tầng II: B-, A-.

Có thể sử dụng vòng tròn
chia thành nhiều phần để
việc chia tầng và xác định
tín hiệu đầu tầng được thuận
tiện và dễ dàng hơn.


CÁCH CHIA TẦNG
Nhịp thực hiệ
n
Xy lanh A

S2
S1

Xy lanh B

S4

S3

1

2

3

4

5 =1

Start

A+
I

A-

B+
II

BIII

CÁCH CHIA TẦNG
Nhịp thực hiệ
n
S2
Xy lanh A

S1
Xy lanh B

S4
S3

Xy lanh C

S6
S5

1

2

3

4

6

5

7 =1

Start

A+

B+

I

B-

AII

C+

CIII

Nhịp thực hiệ
n
S2
Xy lanh A
S1
Xy lanh B

Xy lanh C

1

2

3

4

6

5

7 =1

Start

S4
S3
S6
S5

A+

B+
I

B-

C+
II

C-

AIII

CÁCH CHIA TẦNG VÀ
XÁC ĐỊNH TÍN HIỆU ĐẦU TẦNG
Việc xác định tín hiệu đầu tầng rất quan trọng, các tín
hiệu này chính là các điều kiện để chuyển tầng vì tại

một thời điểm chỉ được phép một tầng có khí.
 Tín hiệu đầu tầng n chính là tín hiệu cuối cùng
được tác động của tầng thứ n-1.
 Tín hiệu đầu tầng 1 chính là tín hiệu cuối cùng
của tầng n kết hợp với nút nhấn Start.
Các tín hiệu đầu tầng thường là các công tắc hành trình
(van con lăn đối với hệ thống điều khiển bằng khí nén).

CÁCH CHIA TẦNG VÀ
XÁC ĐỊNH TÍN HIỆU ĐẦU TẦNG
Nhịp thực hiệ
n
Xy lanh A

S2
S1

Xy lanh B

S4
S3

Tầ
ng




1

2

3

4

5 =1

Start

I

II

Tín hiệu đầu tầng I = tín hiệu cuối cùng được tác động của
tầng 2 kết hợp với nút nhấn Start.
E1 = S1^ Start
Tín hiệu đầu tầng II = tín hiệu cuối cùng được tác động của
tầng I.
E2 = S4

KHÁI QUÁT MẠCH ĐẢO TẦNG






Nguyên tắc hoạt động của mạch đảo tầng:
Ban đầu, mạch đảo tầng sẽ cấp khí cho tầng thứ n.
Sau khi nhấn nút Start, mạch đảo tầng sẽ cấp khí cho tầng
thứ I, ở tầng này, nguồn khí sẽ cung cấp cho các chuyển động
trong tầng I để điều khiển cơ cấu chấp hành (có thể điều khiển
trực tiếp hoặc thông qua các công tắc hành trình).
Tín hiệu đầu tầng II sẽ được tác động khi tầng I kết thúc,
tầng II có khí và nguồn khí này cũng cung cấp cho các chuyển
động trong tầng II. Tín hiệu đầu tầng III sẽ được tác động khi
tầng II kết thúc, tầng III có khí …. Và cứ tiếp tục như thế cho
đến tầng thứ n, và chu trình lại quay trở lại tầng I.
Mạch đảo tầng: bao gồm các van đảo tầng (thực chất là các
van đảo chiều 4/2 hoặc 5/2 có duy trì).

MẠCH CHUẨN 2 TẦNG CƠ BẢN
Taà
ng I
Taà
ng II
E1

E2

Mạch chuẩn 2 tầng cơ bản
Số lượng van đảo chiều luôn bằng số tầng trừ đi 1
 Mạch 2 tầng (n=2), như vậy sẽ có 1 (n-1 = 1) phần tử nhớ.
 E1 là tín hiệu đầu tầng I, E2 là tín hiệu đầu tầng II.
 Ban đầu, khí từ nguồn sẽ cung cấp cho tầng 2, sau khi có tín
hiệu E1 tác động, van 5/2 đổi vị trí làm cho khí được dẫn lên

cung cấp cho tầng I, khí ở tầng II thoát ra ngoài.

MẠCH CHUẨN 2 TẦNG CƠ BẢN
Taà
ng I
Taà
ng II
E1

Start

E2

2

1

3

Mạch chuẩn 2 tầng với cách nối dây
cho các tín hiệu đầu tầng

MẠCH CHUẨN 3 TẦNG CƠ BẢN
Taà
ng I
Taà
ng II
Taà

ng III
E2

E1




E3

Mạch 3 tầng (n=3), như vậy sẽ có 2 (n-1 = 2) phần tử nhớ.
E1 là tín hiệu đầu tầng I, E2 là tín hiệu đầu tầng II, E3 là tín
hiệu đầu tầng III.

MẠCH CHUẨN 3 TẦNG CƠ BẢN
Taà
ng I
Taà
ng II
Taà
ng III
E2

E1

Start

E3

2

1

3

Mạch chuẩn 3 tầng với cách nối dây cho các tín hiệu đầu tầng

MẠCH CHUẨN 4 TẦNG CƠ BẢN
Taà
ng I
Taà
ng II
Taà
ng III
Taà
ng IV
E2

E3

E1

E4

MẠCH CHUẨN 4 TẦNG CƠ BẢN
Taà
ng I

Taà
ng II
Taà
ng III
Taà
ng IV
E2

E3

E1

Start

2

1

3

E4

CÁC BƯỚC GIẢI MỘT BÀI TOÁN
ĐIỀU KHIỂN THEO TẦNG










Bước 1: Từ yêu cầu của hệ thống điều khiển, ta xác định các biến
cần thiết đó là các cơng tắc hành trình và vị trí lắp đặt, các cảm biến
cần thiết sử dụng, các nút nhấn hay cần gạt lựa chọn (Start – nút
khởi động, Stop – nút dừng, điều khiển tự động – Auto hay bằng tay
– Man)….
Bước 2: Từ quy trình công nghệ, xây dựng biểu đồ trạng thái (biểu
diễn các phần tử trong mạch, mối liên hệ giữa các phần tử và trình
tự chuyển mạch của các phần tử. Cụ thể xác định có bao nhiêu cơ
cấu chấp hành và trình tự hoạt động).
Bước 3: Tiến hành việc chia tầng, có thể ghép các tầng lại với nhau
nhằm mục đích tối ưu hoạt động của hệ thống nhưng phải đảm bảo
đúng nguyên tắc của việc chia tầng. Xác định chuỗi hoạt động có
bao nhiêu tầng và các tín hiệu đầu tầng tương ứng.
Bước 4: Lập quy trình thực hiện cho các tầng và các bước trong
tầng. Xác định các điều kiện để các cơ cấu chấp hành hoạt động ứng
với quy trình thực hiện ở trên.
Bước 5: Thiết kế mạch điều khiển bằng khí nén sử dụng các mạch
đảo tầng chuẩn như đã trình bày ở trên.

Bài Giảng Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Khí Nén

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về