Cấu trúc hệ thống điều khiển điện – khí nén – thủy lực

Cấu trúc hệ thống điều khiển điện – khí nén – thủy lực
Một hệ điều khiển điện – khí nén hay điện – thủy lực cũng được chia làm 2 phần: Mạch
thiết bị điều khiển và đối tượng điều khiển.


Mạch động lực
- Cơ cấu chấp hành là các xylanh khí nén thực hiện các dịch chuyển tịnh tiến.
- Dẫn dịng khí nén cấp cho các khoang của xylanh là các van đảo chiều điều khiển
bằng điện.
- Tín hiệu tác động nam châm điện:
+ Thường được lấy theo tên chức năng của xylanh khí nén.
+ Dấu “+“ minh họa tín hiệu điều khiển để piston duỗi ra, còn dấu “-“ thì
ngược lại minh họa tín hiệu điều khiển để piston lùi về.
- Nguồn khí nén được biểu diễn bởi ký hiệu một hình trịn có một dấu chấm đen ở
giữa.

Xylanh A

Xylanh B
a0

A-

A+

Pdl

Xylanh C
b0

a1

B-

B+

Pdl

c0

b1

C-

C+

Pdl

c1


Mạch điều khiển
Mạch điều khiển biểu diễn
theo sơ đồ một sợi:
+ Sợi trên biểu diễn nguồn
dương (mang dấu +), nguồn
dưới biểu diễn nguồn âm hay
0V. Nếu là nguồn xoay chiều thì
dây trên biểu diễn pha lửa, dây
dưới biểu diễn pha mass (GND).
+ Các tiếp điểm của rơ le, công

tắc hành trình, nút nhấn, cảm
biến có hai dạng là thường đóng
và thường mở:
+ Tiếp điểm của các rơ le thời
gian đóng chậm, mở chậm:
+ Cuộn hút của các rơ le:
+ Cuộn hút của rơle thời gian:
+ Cuộn hút của các nam châm
điện:

a0
c0

a1

K1

K2

b1

K3

b0

K4

a0

K5

c1

K6

K7

Set

Start
K6

K1

K2

K3

K4

K7

K7

K7

K7

K7

K2

K3

K4

K5

K6

K1
(A+)

K2
(B+)

K3
(B-)

K4
(A-)

K5

K1

K5
(C+)

K6

(C-)

K1

K4

K2

K3

K5

K6

K4

K1

K3

K2

K6

K5

A+

A-

B+

B-

C+

C-

K7


Mạch điều khiển
Mạch điều khiển biểu diễn theo sơ đồ bậc thang:
+ Dây bên trái biểu diễn nguồn dương hay là pha lửa (đối với nguồn xoay chiều) còn
dây bên phải biểu diễn nguồn âm, 0V hay GND.
+ Cuộn hút của rơ le:
+ Cuộn hút của rơle thời gian:
+ Cuộn hút của các nam châm điện :
+ Tiếp điểm của nút nhấn:
+ Tiếp điểm của rơle điều khiển, rơle thời gian :
+ Tiếp điểm của các công tắc, cảm biến :


Phương pháp thiết kế theo Nguyên tắc tầng
Nguyên tắc thành lập tầng:
- Trong một thời điểm chỉ có một tầng có điện, khơng tồn tại đồng
thời hai hay nhiều tầng đồng thời có điện.
- Các tầng có điện lần lượt từ tầng một đến tầng cuối cùng khi kết
thúc các bước thực hiện trong chu trình.

Mạch chức năng tạo 3 tầng

Mạch chức năng tạo 4 tầng


Phương pháp thiết kế theo Nguyên tắc tầng
Ví dụ: thiết kế mạch điều khiển cho khâu vận chuyển sản phẩm
Hai xilanh được sử dụng để
vận chuyển phôi liệu từ thùng
chứa đến một máng trượt. Khi
nhấn nút khởi động thì xylanh
A sẽ đẩy phôi ra khỏi thùng
chứa và xylanh B tiếp tục đẩy
phơi xuống máng trượt. Sau
đó piston của xylanh A lùi về
vị trí ban đầu, rồi xylanh B
cũng lùi về vị trí ban đầu, và
quy trình mới lại lặp lại như
vậy.

1

2

3

4

A+

B+

A-

B-

a1
a0
b1
b0

t


Phương pháp thiết kế theo Nguyên tắc tầng
Ví dụ: thiết kế mạch điều khiển cho khâu vận chuyển sản phẩm
a0

a1
A+

B+

TI

1

2

3

4

A+

B+

A-

B-

a1

B-

Ab1

TII

a0

b0

b1
b0

t

. Tín hiệu tác động A+ lấy trực tiếp từ tầng I : A+ = TI
. Tín hiệu tác động A- được điều khiển trực tiếp từ tầng TII : A- = TII

. Tín hiệu B+ được cấp trực tiếp từ cơng tắc hành trình a1 qua nguồn cung cấp lấy
từ TI : B+ = a1.TI
. Tín hiệu B- được cấp trực tiếp từ cơng tắc hành trình a0 qua nguồn cung cấp lấy
từ TII : B- = a0.TII
. Tín hiệu e2 tác động kết thúc chu trình tầng II sẽ được cấp qua cơng tắc hành
trình b0 và nút ấn tác động : e2 = b0.TII
. Tín hiệu kết thúc tầng 1 được cấp bởi tín hiệu từ cơng tắc hành trình b1 lấy nguồn
trực tiếp từ TI : e1 = b1


Phương pháp thiết kế theo Nguyên tắc tầng
Ví dụ: thiết kế mạch điều khiển cho khâu vận chuyển sản phẩm
A+ = TI
A- = TII
B+ = a1.TI
B- = a0.TII
e2 = b0.TII
e1 = b1
a0

+

Start

K2

K1

K1

a1

b0

b1

K1

b1

b0

K2

K2
A

B

K1

A

K1

a1

K2

a0

B


Phương pháp thiết kế theo Nguyên tắc tầng
Bài tập luyện tập:
1) Start, A+, A-, B+, B-.
2) Start , A+, B+/C+, B-, A-, C-.
3) Start, A+, B+, B-, A-, B+, B-.
4) Start, A+, B+, B-, A-, C+, C-.
5) Start, A+, A-, B+, C+, B-, C-.


Phương pháp thiết kế theo Nguyên tắc nhịp
Nguyên tắc điều khiển nhịp
+ Trình tự thực hiện các nhịp phải tuần tự từ nhịp đầu tiên đến nhịp cuối
cùng, nhịp cuối cùng sẽ tác động cho quy trình trở về vị trí ban đầu.
+ Nhịp tác động có tác dụng xố chức năng của nhịp phía trước đồng thời
chuẩn bị cho nhịp sau tác động.
+ Mỗi nhịp đều có mạch tự duy trì
24VDC
a1
K1

Pb1
K2

b1
K1

K3

K2

K2

K3

K1

K2

K3

b0

K4

0V
K1

K2

K3

A+

B+

A-

B-


Phương pháp thiết kế theo Nguyên tắc nhịp
Ví dụ: Thiết kế mạch đk cho máy khoan
Khi nhấn nút Start, xylanh A được điều khiển
duỗi ra để đẩy chi tiết gia cơng từ khay vào vị
trí bệ khoan, đồng thời nó được giữ tại vị trí đó
để kẹp giữ chi tiết trong quá trình khoan, khi
piston của xy lanh A dịch chuyển tới vị trí a1,
lúc đó xác nhận chi tiết đã đến đúng vị trí và
được kẹp chặt thì xylanh B được điều khiển,
Piston B dịch chuyển bầu khoan thực hiện
khoan chi tiết; Khi piston của xylanh B đến vị
trí b1 báo hiệu đã khoan xong, thì nó được điều
khiển lùi về vị trí ban đầu, khi piston B lùi về
tới vị trí cảm biến b0 thì xylanh A cũng được
điều khiển lùi về để nhả chi tiết đã gia cơng,
khi piston của xylanh A lùi về tới vị trí cảm
biến a0 thì xylanh C được điều khiển duỗi ra để
đẩy chi tiết đã gia công xuống giỏ chứa, sau khi
đẩy xong xy lanh C được điều khiển lùi về
ngay vị trí ban đầu, kết thúc quy trình gia cơng
một chi tiết. Quy trình tiếp tục lặp lại trình tự
như vậy nếu nhấn Start

Xylanh A

1

2

3

4

A+

B+

B-

A-

a1

5

6

C+

C-

7

a0

Xylanh B

Xylanh C

b1
b0
c1
c0

t


Phương pháp thiết kế theo Nguyên tắc nhịp
Ví dụ: Thiết kế mạch đk cho máy khoan
- Nhịp 1 (K1):
. Thực hiện chức năng A+
. Tín hiệu kích hoạt nhịp là a0, c0, và Start.
. Tín hiệu xố là nhịp 2.
. Thực hiện xoá chức năng nhịp 6.
- Nhịp 2 (K2):
. Thực hiện chức năng B+
. Tín hiệu kích hoạt nhịp là a1.
. Tín hiệu xố là nhịp 3.
. Thực hiện xoá chức năng nhịp 1.
- Nhịp 3 (K3):
. Thực hiện chức năng B+
. Tín hiệu kích hoạt nhịp là b1.
. Tín hiệu xố là nhịp 4.
. Thực hiện xố chức năng nhịp 2.
- Nhịp 4 (K4):
. Thực hiện chức năng A. Tín hiệu kích hoạt nhịp là b0.

. Tín hiệu xoá là nhịp 5.
. Thực hiện xoá chức năng nhịp 3.

- Nhịp 5 (K5):
. Thực hiện chức năng C+
. Tín hiệu kích hoạt nhịp là a0.
. Tín hiệu xố là nhịp 6.
. Thực hiện xoá chức năng nhịp 4.
- Nhịp 6 (K6):
. Thực hiện chức năng C. Tín hiệu kích hoạt nhịp là c1.
. Tín hiệu xố là nhịp 1.
. Thực hiện xoá chức năng nhịp 5.

Xylanh A

1

2

3

4

A+

B+

B-

A-

5

6

C+

C-

a1

7

a0

Xylanh B

Xylanh C

b1
b0
c1
c0

t


Phương pháp thiết kế theo Nguyên tắc nhịp
Ví dụ: Thiết kế mạch đk cho máy khoan
Xylanh A

Xylanh B
a0

b0

a1

A-

A+

Xylanh C

B-

B+

Pdl

c0

b1

c1

C-

C+

Pdl

Pdl

a0
c0

K1

a1

K2

b1

K3

b0

K4

a0

K5

c1

K6

c0

Start
K6

K1

K2

K3

K4

K5

K2

K3

K4

K5

K6

K1

K1
(A+)

K2

(B+)

K3
(B-)

K4
(A-)

K5
(C+)

K6
(C-)


Phương pháp thiết kế theo Nguyên tắc nhịp
Ví dụ: Thiết kế mạch đk cho máy khoan
Xylanh A

Xylanh B
a0

A-

A+

Xylanh C
b0

a1

c0

b1

B-

B+

Pdl

C-

C+

Pdl

Pdl

K1

K4

K2

K3

K5

K6

K4

K1

K3

K2

K6

K5

A+

A-

B+

B-

C+

C-

c1


Phương pháp thiết kế theo Nguyên tắc nhịp
Bài tập luyện tập:

1) Start, A+, A-, B+, A+, A-, B-.
2) Start, A+, B+, A-, A+, B-, A3) Start, A+, B+,B-, B+,B-, A4) Start, A+, B+, B-, B+, A-, A+, B-, A5) Start, A+, B+,A-, B-, A+, B+, B-, A-