Giáo trình thiết bị và hệ thống tự động (nghề tự động hoá trung cấp)

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ GIỚI

GIÁO TRÌNH
MƠ ĐUN: THIẾT BỊ VÀ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG
NGHỀ: TỰ ĐỘNG HĨA
TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP
Ban hành kèm theo Quyết định số: / QĐ-CĐCG ngày … tháng.... năm……
của Trường cao đẳng Cơ giới

Quảng Ngãi
(Lưu hành nội bộ)
1


TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thơng tin có thể được phép dùng
nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo.
Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành
mạnh sẽ bị nghiêm cấm.

2


LỜI GIỚI THIỆU
Thiết bị và hệ thống tự động là một lĩnh vực hết sức quan trọng trong ngành tự động hóa,
nơi kết hợp sự sáng tạo và kiến thức chuyên môn để tạo ra những bộ điều khiển lập trình
và các thiết bị vơ cùng đa dạng và tiên tiến. Những chun gia tự động hóa đóng vai trị
trung tâm trong việc phát triển các thiết bị điện tử thông minh, từ các sản phẩm gia dụng
thông thường đến các hệ thống tự động cao cấp.
Trong ngành công nghiệp hiện đại, việc sử dụng các thiết bị tự động hóa ngày càng trở nên

phổ biến và khơng thể thiếu. Các thiết bị tự động hóa ngày nay địi hỏi sự nhỏ gọn, tiết
kiệm năng lượng, tích hợp nhiều chức năng và đáng tin cậy. Chính vì vậy, Thiết bị và hệ
thống tự động phải đảm bảo rằng mỗi linh kiện và đường dẫn trên mạch được tối ưu hóa
sao cho hoạt động hiệu quả và ổn định nhất.
Ở Việt Nam cho đến nay đã có khá nhiều giáo trình, tài liệu tham khảo, sách hướng
dẫn bài tập về Thiết bị và hệ thống tự động đã được biên soạn và biên dịch của nhiều tác
giả, của các chuyên gia đầu ngành tự động hóa. Tuy nhiên nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng
trong quá trình đào tạo của nhà trường phải bám sát chương trình khung vì vậy giáo trình
Thiết bị và hệ thống tự động được biên soạn bởi sự tham gia của các giảng viên của trường
Cao đẳng Cơ giới dựa trên cơ sở chương trình khung đào tạo đã được ban hành, trường
Cao đẳng Cơ giới với các giáo viên có nhiều kinh nghiệm cùng nhau tham khảo các nguồn
tài liệu khác nhau để thực hiện biên soạn giáo trình Thiết bị và hệ thống tự động phục vụ
cho cơng tác giảng dạy.
Giáo trình này được thiết kế theo mô đun thuộc hệ thống mô đun MĐ 22 của chương
trình đào tạo nghề Tự động hóa ở cấp trình độ trung cấp nghề và được dùng làm giáo trình
cho học viên trong các khóa đào tạo, sau khi học tập xong mô đun này, học viên có đủ
kiến thức để học tập tiếp các mơn học, mô đun khác của nghề.

3


MỤC LỤC
NỘI DUNG
Chương 1: Các khái niệm cơ bản
1. Mục tiêu của bài:
2. Nội dung bài:
2.1. Giới thiệu cấu trúc môn học
2.2. Định nghĩa – phân loại hệ thống tự động
2.3. Đặc tính của hệ thống tự động
Chương 2: Thiết bị công suất và chấp hành

1. Mục tiêu của bài:
2. Nội dung bài
2.1.
2.2.
2.3.
2.4.

TRANG
11
11
11
12
13
14
15
15
15

Giới thiệu
Các loại động cơ trong công nghiệp
Thiết bị và phần tử khí nén
Thiết bị và phần tử thủy lực

16
17
17
18

Chương 3: Các bộ điều khiển trong công nghiệp

19

1. Mục tiêu của bài:
2. Nội dung bài

19
19

2.1. Giới thiệu
2.2. Bộ điều khiển dùng relay
2.3. Bộ điều khiển dùng PLC
2.4. Bộ điều khiển dùng vi xử lý
2.5. Bộ điều khiển dùng máy tính

19
20
21
22
23

Chương 4: Các thiết bị giao tiếp người – máy (HMI)

25

1. Mục tiêu của bài:
2. Nội dung bài

25
25

2.1. Giới thiệu
2.2. Thiết bị hiển thị và vận hành
2.3. Thiết bị cảm ứng

26
29
32

Chương 5: Các hệ thống điều khiển thông dụng trong công nghiệp

35

1. Mục tiêu của bài:

35
4


2. Nội dung bài
2.1.
2.2.
2.3.

35

Hệ thống điều khiển nhiệt độ.
Hệ thống điều khiển vị trí, tốc độ
Hệ thống điều khiển quá trình (lưu lượng, áp suất)

Tài liệu tham khảo:

37
41
52
55

GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN
Tên mô đun: Thiết bị và hệ thống tự động
Mã mơ đun: MĐ 22
Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trị của Mơn học:
- Vị trí: Mơ đun này được bổ trí sau khi học xong mơn Trang bị điện và học song
song với môn học Vi điều khiển và học trước các môn học , mô đun chuyên mơn
khác.
- Tính chất: Là mơn học Kỹ thuật cơ sơ , thuộc các môn học đào tạo nghề bắt
buộc.
- Ý nghĩa, vai trị: Mơn học Thiết bị và hệ thống tự động đóng vai trị quan trọng trong q
trình học tập và nghiên cứu trong lĩnh vựctự động hóa. Nó cung cấp cho học viên những
kiến thức và kỹ năng cần thiết. Trong khóa học này, sinh viên sẽ học về các phương pháp
cơ bản để thiết kế, vận hành và bảo trì các hệ thống thiết bị tự động. Các chủ đề sẽ được
trình bày dưới hình thức lý thuyết và thực hành, giúp các sinh viên có cơ hội tiếp cận với
các thiết bị điện tử thực tế và các công nghệ tiên tiến.
- Đối tượng: Áp dụng cho học sinh trình độ trung cấp nghề Tự động hóa.
+ kiến thức:
A1. Trình bày được chức năng và ứng dụng của các cảm biến, thiết bị đo lường và
điều khiển;
A2.Trình bày được nguyên lý hoạt động của các mạch điện tử cơ bản;
A3. Trình bày được nguyên lý hoạt động, chức năng và ứng dụng của các cơ cấu
chấp hành và các thiết bị tự động chuyên dùng;
+ kỹ năng:
B1. Nhận dạng, phân loại và sử dụng được các cảm biến, thiết bị đo lường và điều

khiển;
B2. Lắp ráp được các mạch điện tử cơ bản;
B3. Đấu nối và vận hành được các bộ điều khiển với thiết bị ngoại vi;
5


+ Năng lực tự chủ và trách nhiệm:
C1. Chủ động, nghiêm túc trong học tập và cơng việc.
C2. Giữ gìn vệ sinh cơng nghiệp, đảm bảo an tồn cho người và thiết bị.
1. Chương trình khung nghề Thiết bị và hệ thống tự động.
Mã

Thời gian học tập (giờ)

MH/

Trong đó
Thực
Lý
hành/ thực
Kiểm
thuyết
tập/thí
tra
nghiệm/bài tập

Số
tín
chỉ

Tổng
số

12

255

94

148

13

MH 01 Chính trị

2

30

15

13

2

MH 02 Pháp luật

1

15

9

5

1

MH 03 Giáo dục thể chất

1

30

4

24

2

MH 04 Giáo dục quốc phòng và an ninh

2

45

21

21

3

MH 05 Tin học

2

45

15

29

1

MH 06 Ngoại ngữ (Anh văn)
Các môn học, mô đun chuyên môn
II
ngành nghề
II.1
Môn học, mô đun cơ sở

4

90

30

56

4

77
24

1668
435

468
185

1088
214

112
36

MH 07 Kỹ thuật an toàn lao động

2

30

21

6

3

MH 08 Nguyên lý máy - chi tiết máy

3

45

31

10

4

MH 09 Điện kỹ thuật

2

30

21

7

2

MH 10 Vẽ kỹ thuật

2

30

15

13

2

MĐ 11 Máy điện

4

90

35

49

6

MĐ 12 Điện cơ bản

3

60

23

31

6

MĐ 13 Kỹ thuật điện tử cơ bản

3

60

13

43

4

MĐ 14 AutoCAD

3

60

18

36

6

MĐ 15 Kỹ thuật nguội

2

30

8

19

3

53

1233

283

874

76

MĐ

I

II.2

Tên mô đun, môn học

Các môn học chung/đại cương

Môn học, mô đun chuyên môn

6


Mã

Thời gian học tập (giờ)

Số
tín
chỉ

Tổng
số

MĐ 16 Kỹ thuật số

3

75

MĐ 17 Kỹ thuật cảm biến

2

MĐ 18 Điện tử cơng suất

MH/

Kiểm
tra

20

Trong đó
Thực

hành/ thực
tập/thí
49

45

15

27

3

2

45

15

28

2

MĐ 19 PLC cơ bản

4

90

26

56

8

MĐ 20 PLC nâng cao

3

60

10

42

8

MĐ 21 Trang bị điện

5

120

28

84

8

MĐ 22 Thiết bị và hệ thống tự động

4

90

26

58

6

MĐ 23 Vi điều khiển

4

90

26

57

7

MĐ 24 Gia cơng cơ khí trên máy cơng cụ

4

75

24

48

3

MĐ 25 Điều khiển khí nén - thủy lực

4

90

30

55

5

MĐ 26 Lắp đặt vận hành hệ thống cơ điện tử

4

90

23

61

6

MĐ 27 Mạng truyền thông công nghiệp

4

75

25

46

4

MĐ 28 Thực tập tốt nghiệp

10

288

15

263

10

Tổng cộng

89

1923

562

1236

125

MĐ

Tên mơ đun, mơn học

Lý
thuyết

6

2. Chương trình chi tiết mơn học:
stt

Thời gian
Tổng
Lý
Thực hành, thí
số
thuyết
nghiệm, thảo
luận, bài tập
4
4

Tên các bài trong mô đun

Kiể

m
tra

1

Chương 1: Các khái niệm cơ bản

2

Chương 2: Thiết bị công suất và chấp hành

20

5

13

2

3

Chương 3: Các bộ điều khiển trong công
nghiệp

20

4

14

2

4

Chương 4: Các thiết bị giao tiếp người –
máy (HMI)

20

7

13

5

Chương 5: Các hệ thống điều khiển thông

26

6

18

7

2


dụng trong công nghiệp
Cộng:

90

26

58

6

+ Ghi chú: Thời gian kiểm tra được tích hợp giữa lý thuyết với thực hành và được tính vào
giờ thực hành.
3. Điều kiện thực hiện mơn học:
3.1. Phòng học Lý thuyết/Thực hành: Đáp ứng phòng học chuẩn
3.2. Trang thiết bị dạy học:,máy vi tính, bảng, phấn, tranh vẽ....
3.3. Học liệu, dụng cụ, mơ hình, phương tiện: Giáo trình, mơ hình thực hành, bộ dụng
cụ nghề điện, điện tử, hàn …
3.4. Các điều kiện khác: Người học tìm hiểu thực tế về các thiết bị tự động trong nhà
máy, xí nghiệp cơng nghiệp.
4. Nội dung và phương pháp đánh giá:
4.1. Nội dung:
- Kiến thức: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức
- Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kỹ năng.
- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần:
+ Nghiên cứu bài trước khi đến lớp.
+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập.
+ Tham gia đầy đủ thời lượng mơn học.
+ Nghiêm túc trong q trình học tập.
4.2. Phương pháp:
Người học được đánh giá tích lũy mơn học như sau:
4.2.1. Cách đánh giá

- Áp dụng quy chế đào tạo Trung cấp hệ chính quy ban hành kèm theo Thông tư số
09/2017/TT-BLĐTBXH, ngày 13/3/2017 của Bộ trưởng Bộ Lao động – Thương binh và
Xã hội.
- Hướng dẫn thực hiện quy chế đào tạo áp dụng tại Trường Cao đẳng Cơ giới như sau:
8


Điểm đánh giá
+ Điểm kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1)
+ Điểm kiểm tra định kỳ (Hệ số 2)
+ Điểm thi kết thúc môn học

Trọng số
40%
60%

4.2.2. Phương pháp đánh giá
Phương
pháp
đánh giá
Thường
xuyên

Phương
Hình thức Chuẩn đầu ra
pháp
kiểm tra
đánh giá
tổ chức
Viết/

Tự luận/
A1, C1, C2
Thuyết trình Trắc nghiệm/
Báo cáo
Định kỳ
Viết và
Tự luận/
A2, B1, C1, C2
thực hành
Trắc nghiệm/
thực hành
Kết thúc môn Vấn đáp và Vấn đáp và A1, A2, A3, B1,
học
thực hành
thực hành B2, C1, C2,
trên
mơ
hình
4.2.3. Cách tính điểm

Số
cột
1

Thời
điểm
kiểm tra
Sau 5 giờ.

7

Sau
giờ

24

1

Sau
giờ

90

- Điểm đánh giá thành phần và điểm thi kết thúc môn học được chấm theo thang
điểm 10 (từ 0 đến 10), làm tròn đến một chữ số thập phân.
- Điểm môn học là tổng điểm của tất cả điểm đánh giá thành phần của môn học
nhân với trọng số tương ứng. Điểm môn học theo thang điểm 10 làm tròn đến một chữ số
thập phân, sau đó được quy đổi sang điểm chữ và điểm số theo
5. Hướng dẫn thực hiện môn học
5.1. Phạm vi, đối tượng áp dụng: Đối tượng Trung cấp nghề Hàn
5.2. Phương pháp giảng dạy, học tập môn học
5.2.1. Đối với người dạy
* Lý thuyết: Áp dụng phương pháp dạy học tích cực bao gồm: Trình chiếu, thuyết trình
ngắn, nêu vấn đề, hướng dẫn đọc tài liệu, bài tập cụ thể, câu hỏi thảo luận nhóm….
* Thực hành:
- Phân chia nhóm nhỏ thực hiện bài tập thực hành theo nội dung đề ra.
9


- Khi giải bài tập, làm các bài Thực hành, thí nghiệm, bài tập:... Giáo viên hướng

dẫn, thao tác mẫu và sửa sai tại chỗ cho nguời học.
- Sử dụng các mơ hình, học cụ mơ phỏng để minh họa các bài tập ứng dụng
* Thảo luận: Phân chia nhóm nhỏ thảo luận theo nội dung đề ra.
* Hướng dẫn tự học theo nhóm: Nhóm trưởng phân cơng các thành viên trong nhóm tìm
hiểu, nghiên cứu theo u cầu nội dung trong bài học, cả nhóm thảo luận, trình bày nội
dung, ghi chép và viết báo cáo nhóm.
5.2.2. Đối với người học: Người học phải thực hiện các nhiệm vụ như sau:
- Nghiên cứu kỹ bài học tại nhà trước khi đến lớp. Các tài liệu tham khảo sẽ được cung
cấp nguồn trước khi người học vào học môn học này (trang web, thư viện, tài liệu...)
- Sinh viên trao đổi với nhau, thực hiện bài thực hành và báo cáo kết quả
- Tham dự tối thiểu 70% các giờ giảng tích hợp. Nếu người học vắng >30% số giờ
tích hợp phải học lại mô đun mới được tham dự kì thi lần sau.
- Tự học và thảo luận nhóm: Là một phương pháp học tập kết hợp giữa làm việc theo
nhóm và làm việc cá nhân. Một nhóm gồm 2-3 người học sẽ được cung cấp chủ đề thảo
luận trước khi học lý thuyết, thực hành. Mỗi người học sẽ chịu trách nhiệm về 1 hoặc một
số nội dung trong chủ đề mà nhóm đã phân cơng để phát triển và hoàn thiện tốt nhất toàn
bộ chủ đề thảo luận của nhóm.
- Tham dự đủ các bài kiểm tra thường xuyên, định kỳ.
- Tham dự thi kết thúc môn học.
- Chủ động tổ chức thực hiện giờ tự học.

10


Chương 1: Các khái niệm cơ bản
Mã bài : MĐ 22-01
1. Mục tiêu của bài:
- Trình bày được cấu trúc chung của môn thiết bị và hệ thống tự động.
- Phát biểu được các đặc tính của hệ thống điều khiển tự động và hướng phát triển của hệ
thống điều khiển tự động.

2. Nội dung bài:
2.1 Khái niệm về điều khiển
a. Điều khiển tự động
Định nghĩa: Điều khiển là quá trình thu thập thơng tin, xử lý thơng tin vàtác động lên hệ
thống để đáp ứng của hệ thống “gần” với mục đích định trước.Điều khiển tự động là q
trình điều khiển khơng có sự tác động của con người.
Các ví dụ:
−Điều khiển tốc độ động cơ
−Điều khiển nhiệt độ
−Điều khiển vị trí bàn máy
−Điều khiển các hệ thống ứng dụng trong sinh hoạt: cửa tự động, bãi đậu xe,thang máy.
−Điều khiển các q trình cơng nghiệp nói chung.
b. Tại sao cần phải điều khiển tự động
−Đáp ứng của hệ thống khơng thỏa mãn u cầu.
−g độ chính xác.
−Tăng năng suất.
−Tăng hiệu quả kinh tế.
2.2 Phân loại hệ thống điều khiển
- Phân loại theo Hệ thống Điều khiển:
a. Hệ thống Điều khiển Mở (Open-Loop Control System): Là loại hệ thống điều khiển
trong đó tín hiệu điều khiển khơng phụ thuộc vào giá trị phản hồi từ q trình điều khiển.
Nó chỉ cần một lệnh điều khiển đơn giản để thực hiện một tác vụ cụ thể. Ví dụ, bộ điều
khiển máy giặt chỉ thực hiện các bước giặt cơ bản mà khơng quan tâm đến trạng thái của
q trình giặt.
b. Hệ thống Điều khiển Đóng (Closed-Loop Control System): Là loại hệ thống điều khiển
sử dụng phản hồi từ quá trình điều khiển để điều chỉnh tín hiệu điều khiển. Nó liên tục
giám sát trạng thái và thực hiện điều chỉnh dựa trên sự khác biệt giữa giá trị thực tế và giá
trị mục tiêu. Ví dụ, hệ thống điều khiển nhiệt độ trong một hệ thống làm lạnh sẽ sử dụng
phản hồi về nhiệt độ thực tế để điều chỉnh công suất làm lạnh.
- Phân loại theo Số ngõ vào - ra của hệ thống:

11


a. Hệ thống SISO (Single Input, Single Output): Là loại hệ thống điều khiển chỉ có một tín
hiệu điều khiển vào và một tín hiệu đầu ra. Ví dụ, hệ thống điều khiển tốc độ động cơ sử
dụng chỉ một tín hiệu điều khiển vào và cung cấp tín hiệu đầu ra là tốc độ động cơ.
b. Hệ thống SIMO (Single Input, Multiple Output): Là loại hệ thống điều khiển chỉ có một
tín hiệu điều khiển vào nhưng cung cấp nhiều tín hiệu đầu ra. Ví dụ, hệ thống điều khiển
động cơ để đạt được cả tốc độ và vị trí.
c. Hệ thống MISO (Multiple Input, Single Output): Là loại hệ thống điều khiển có nhiều
tín hiệu điều khiển vào nhưng chỉ có một tín hiệu đầu ra. Ví dụ, hệ thống điều khiển q
trình sản xuất trong cơng nghiệp có nhiều tham số đầu vào như nhiệt độ, áp suất, và lưu
lượng, nhưng chỉ cung cấp tín hiệu đầu ra là mức sản phẩm cuối cùng.
d. Hệ thống MIMO (Multiple Input, Multiple Output): Là loại hệ thống điều khiển có
nhiều tín hiệu điều khiển vào và nhiều tín hiệu đầu ra. Ví dụ, hệ thống điều khiển robot có
nhiều cảm biến và động cơ để điều khiển đồng thời nhiều chuyển động và hành động.
- Phân loại theo Đối tượng Điều khiển:
a. Hệ thống Tự động hóa Cơng nghiệp: Điều khiển các quy trình và hệ thống trong cơng
nghiệp để tăng hiệu suất, giảm sai số và đảm bảo an tồn.
b. Hệ thống Tự động hóa Giao thơng: Điều khiển các hệ thống giao thông, đèn giao thông
thông minh, và điều khiển giao thông đô thị.
c. Hệ thống Tự động hóa Nhà thơng minh: Điều khiển các thiết bị trong nhà như hệ thống
đèn chiếu sáng, điều khiển nhiệt độ, an ninh và giải trí.
d. Hệ thống Tự động hóa Nơng nghiệp: Điều khiển các hệ thống tưới tiêu, thu hoạch và
giám sát các thông số nông nghiệp.
Các phân loại này giúp hiểu rõ hơn về tính chất và ứng dụng của từng loại hệ thống tự
động trong nhiều lĩnh vực và ngành cơng nghiệp khác nhau.
2.3. Đặc tính của hệ thống tự động:
 Hệ thống tự động có một số đặc tính quan trọng giúp nó thực hiện các nhiệm vụ một

cách tự động và hiệu quả. Dưới đây là những đặc tính chính của hệ thống tự động:
 Tự động hoạt động: Hệ thống tự động hoạt động mà không cần sự can thiệp của con
người sau khi đã được cài đặt và kích hoạt. Nó tự động thực hiện các nhiệm vụ dựa
trên các chương trình điều khiển và cấu hình đã được xác định trước. Điều này giúp
tối ưu hóa hiệu suất và giảm thiểu thời gian và công sức lao động.
 Đáp ứng nhanh: Hệ thống tự động có thể phản ứng nhanh chóng và chính xác đối
với các tín hiệu và điều kiện thay đổi trong môi trường hoạt động. Thời gian đáp
12


ứng nhanh giúp hệ thống thích ứng và điều chỉnh một cách hiệu quả, đảm bảo hoạt
động liền mạch và chính xác.
 Tích hợp linh hoạt: Hệ thống tự động có khả năng tích hợp và kết nối với các thiết
bị, cảm biến, và phần mềm khác trong hệ thống. Điều này giúp tạo thành một mạng
lưới hoạt động thông minh và linh hoạt, giúp tối ưu hóa quy trình và dễ dàng thay
đổi cấu hình khi cần thiết.
 Chính xác và đáng tin cậy: Hệ thống tự động được thiết kế để thực hiện các tác vụ
một cách chính xác và đáng tin cậy, giảm thiểu sai số và đảm bảo tính ổn định trong
hoạt động. Điều này là quan trọng đặc biệt trong các quá trình sản xuất và cơng
nghiệp u cầu độ chính xác cao.
 Tính linh hoạt và dễ dàng mở rộng: Hệ thống tự động có thể linh hoạt thay đổi và
mở rộng theo nhu cầu, cho phép thêm các thành phần mới hoặc điều chỉnh cấu hình
một cách dễ dàng. Điều này giúp hệ thống tự động thích ứng với sự phát triển và
thay đổi của công việc và yêu cầu mới.
 Giám sát và điều khiển từ xa: Nhiều hệ thống tự động hỗ trợ tính năng giám sát và
điều khiển từ xa, cho phép quản lý và kiểm soát hệ thống ở xa thơng qua kết nối
mạng. Điều này tăng cường tính linh hoạt và hiệu quả trong việc giám sát và quản lý
hệ thống.
 Tiết kiệm năng lượng và tối ưu hóa tài nguyên: Hệ thống tự động thường được thiết
kế để tiết kiệm năng lượng và tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên, giúp giảm chi phí

vận hành và bảo vệ mơi trường.
 An tồn và bảo mật: Hệ thống tự động được thiết kế với các biện pháp an toàn và
bảo mật để đảm bảo hoạt động an toàn và bảo vệ dữ liệu quan trọng. Điều này đặc
biệt quan trọng trong các ứng dụng yêu cầu bảo mật cao và quản lý rủi ro.
Nhờ vào những đặc tính trên, hệ thống tự động đóng vai trị quan trọng trong việc tăng
cường hiệu suất, chất lượng và sự an tồn trong nhiều lĩnh vực cơng nghiệp và cuộc sống
hàng ngày.

CÂU HỎI ƠN TẬP
1-Hãy mơ tả ý nghĩa của hệ thống tự động hoàn toàn (Fully Automated).
13


2- Đặc tính nào của hệ thống tự động cho phép nó phản ứng nhanh chóng và chính xác đối
với các tín hiệu và điều kiện thay đổi trong mơi trường hoạt động?
3- Giải thích ý nghĩa của tính tích hợp linh hoạt trong hệ thống tự động.
4- Hệ thống tự động liên tục được mơ tả bằng phương trình tốn học nào?
5- Hãy liệt kê và giải thích ba loại hệ thống tự động dựa vào số ngõ vào - ra của hệ thống.

14


Chương 2: Thiết bị công suất và chấp hành
Mã bài: MDD22-02
1. Mục tiêu của bài:
- Phân biệt được các loại động cơ trong cơng nghiệp.
- Trình bày được đặc tính và cơng dụng của từng phần tử khí nén, thủy lực.
- Xác định được độ lớn và thời gian thực hiện hệ thống khí nén.
2. Nội dung bài:
2.1 Các loại động cơ trong cơng nghiệp

Trong cơng nghiệp, có nhiều loại động cơ được sử dụng cho các mục đích khác nhau,
phụ thuộc vào ứng dụng cụ thể. Dưới đây là một số loại động cơ phổ biến trong công
nghiệp:
Trong công nghiệp, các loại động cơ phổ biến bao gồm:
 Động cơ 1 pha (Single-Phase Motors):
 Đây là loại động cơ mà dòng điện chạy qua chỉ một pha duy nhất. Động cơ 1 pha
thường được sử dụng trong các thiết bị gia dụng như máy giặt, máy lạnh, quạt,
máy bơm nhỏ và các ứng dụng công nghiệp nhỏ khác.
 Động cơ 3 pha (Three-Phase Motors):
 Đây là loại động cơ sử dụng ba pha dòng điện chạy qua. Động cơ 3 pha được sử
dụng rộng rãi trong cơng nghiệp vì hiệu suất cao và khả năng vận hành mạnh mẽ.
Chúng thường được sử dụng trong các máy công cụ, máy móc sản xuất, máy nén
khí và các ứng dụng cơng nghiệp lớn khác.
 Động cơ Bước (Stepper Motors):
 Động cơ bước là loại động cơ có khả năng xoay một góc cố định (bước) khi nhận
tín hiệu đầu vào. Động cơ bước thường được sử dụng trong các hệ thống chính xác
u cầu kiểm sốt vị trí và chuyển động đáng tin cậy, chẳng hạn như máy in 3D,
máy CNC, robot và thiết bị tự động hóa khác.
 Động cơ Không đồng bộ (Induction Motors):
 Đây là loại động cơ khơng có liên kết giữa rotor và stator, khơng u cầu bất kỳ bộ
điều khiển nào để khởi động hoặc điều chỉnh tốc độ. Động cơ không đồng bộ
thường được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp thông thường như bơm,
quạt, máy kéo, máy nén khí và hệ thống vận chuyển.
 Động cơ Đồng bộ (Synchronous Motors):
 Đây là loại động cơ có tần số quay định sẵn và hoạt động đồng bộ với tần số này.
Động cơ đồng bộ thường được sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi đồng bộ với hệ
thống điện, như các máy phát điện và hệ thống đồng bộ.
15

 Mỗi loại động cơ có đặc điểm và ứng dụng riêng, và việc lựa chọn đúng loại động
cơ là quan trọng để đảm bảo hiệu suất và hoạt động ổn định trong các ứng dụng
công nghiệp.
2.3. Thiết bị và phần tử khí nén
Các thiết bị và phần tử khí nén được sử dụng trong hệ thống khí nén để điều khiển và cung cấp
khí nén cho các ứng dụng công nghiệp. Dưới đây là một số thiết bị và phần tử phổ biến trong hệ
thống khí nén:
 Máy nén khí (Air Compressor):
 Máy nén khí là thiết bị dùng để nén khơng khí từ mơi trường xung quanh và cung cấp khí
nén với áp suất cao hơn cho các thiết bị và hệ thống khác. Máy nén khí có nhiều loại và
kích thước phù hợp với các ứng dụng khác nhau trong công nghiệp.
 Xy lanh (Cylinder):
 Xy lanh là một bộ phận trong hệ thống khí nén được sử dụng để chứa và di chuyển
piston. Khi khí nén được cung cấp vào trong xy lanh, piston sẽ chuyển động tạo ra công
việc hoặc lực đẩy.
 Van điện từ (Solenoid Valve):
 Van điện từ là loại van được điều khiển bằng tín hiệu điện từ mở hoặc đóng đường dẫn
dịng khí nén. Chúng thường được sử dụng để điều khiển luồng khí nén và kích hoạt các
hành động như mở hoặc đóng cửa, cắt hoặc mở dịng khí nén.
 Bộ lọc khí (Air Filter):
 Bộ lọc khí được sử dụng để làm sạch khí nén từ các hạt bụi và các chất rắn nhỏ khác có
thể làm hư hỏng các thiết bị hoặc ảnh hưởng đến hiệu suất hệ thống khí nén.
 Khớp nối van đảo chiều (Directional Control Valve):
 Khớp nối van đảo chiều là một loại van được sử dụng để chuyển hướng luồng khí nén
trong hệ thống. Nó có thể điều khiển luồng khí nén theo nhiều hướng khác nhau và điều
khiển hướng chuyển động của các thiết bị khí nén.
 Bộ điều khiển áp suất (Pressure Regulator):
 Bộ điều khiển áp suất là một thiết bị dùng để điều chỉnh áp suất của khí nén trong hệ
thống. Nó giúp duy trì áp suất ổn định và đảm bảo hiệu suất hoạt động của các thiết bị khí
nén.

 Các thiết bị và phần tử khí nén này là một phần quan trọng trong hệ thống khí nén và
16


đóng vai trị quan trọng trong việc điều khiển và vận hành các ứng dụng công nghiệp hiệu
quả và đáng tin cậy.
2.4. Thiết bị và phần tử thủy lực
Thiết bị và phần tử thủy lực là các thành phần quan trọng trong hệ thống thủy lực, được sử dụng
để chuyển đổi và kiểm soát năng lượng thủy lực trong các ứng dụng cơng nghiệp và máy móc.
Dưới đây là một số thiết bị và phần tử thủy lực phổ biến:
 Bơm thủy lực (Hydraulic Pump):
 Bơm thủy lực là thiết bị dùng để tạo áp lực cao và chuyển đổi năng lượng cơ học thành
năng lượng thủy lực. Nó là nguồn cấp năng lượng chính cho hệ thống thủy lực và đảm
bảo luồng dòng chất lỏng thủy lực liên tục trong hệ thống.
 Xi lanh thủy lực (Hydraulic Cylinder):
 Xi lanh thủy lực là một phần của hệ thống thủy lực, được sử dụng để tạo ra chuyển động
cơ học bằng cách chuyển đổi năng lượng thủy lực thành năng lượng cơ học. Xi lanh thủy
lực thường được sử dụng trong các máy móc cơng nghiệp, xe nâng, cổng tự động, và các
ứng dụng khác.
 Van thủy lực (Hydraulic Valve):
 Van thủy lực là các thiết bị điều khiển dòng chất lỏng thủy lực trong hệ thống. Chúng
giúp điều khiển và điều chỉnh áp suất, hướng dòng chất lỏng và khả năng dừng dòng chất
lỏng trong hệ thống thủy lực. Có nhiều loại van thủy lực như van điều khiển áp suất, van
điều khiển hướng và van điều khiển dòng chất lỏng.
 Dây cáp thủy lực (Hydraulic Hose):
 Dây cáp thủy lực là bộ phận truyền dẫn chất lỏng thủy lực trong hệ thống. Chúng thường
được làm bằng cao su chịu áp lực cao và có khả năng chịu mài mòn và nhiệt độ cao. Dây
cáp thủy lực kết nối các bộ phận khác nhau trong hệ thống và đảm bảo sự dẫn dắt chất
lỏng thủy lực hiệu quả.
 Bộ điều khiển áp suất (Pressure Control Valve):

 Bộ điều khiển áp suất là một loại van thủy lực được sử dụng để kiểm soát áp suất trong hệ
thống thủy lực. Nó giúp duy trì áp suất ổn định và an toàn trong hệ thống và ngăn chặn áp
suất quá cao gây hư hỏng cho các bộ phận khác.
 Bộ lọc thủy lực (Hydraulic Filter):
 Bộ lọc thủy lực được sử dụng để làm sạch chất lỏng thủy lực bằng cách loại bỏ các hạt
rắn và bụi có thể gây hư hỏng cho hệ thống. Nó giúp bảo vệ các bộ phận như bơm, van và
xi lanh khỏi bị hỏng và kéo dài tuổi thọ của hệ thống thủy lực.
17


 Những thiết bị và phần tử thủy lực này đóng vai trị quan trọng trong việc điều khiển và
kiểm soát năng lượng thủy lực, đảm bảo hoạt động hiệu quả và ổn định của các ứng dụng
công nghiệp và máy móc.
CÂU HỎI ƠN TẬP
1. Thiết bị nào được sử dụng để tạo áp lực cao và chuyển đổi năng lượng cơ học thành năng
lượng khí nén trong hệ thống khí nén?
2. Thiết bị nào được sử dụng để làm sạch khí nén bằng cách loại bỏ các hạt rắn và bụi có thể
gây hư hỏng cho hệ thống?
3. Thiết bị nào được sử dụng để tạo ra chuyển động cơ học bằng cách chuyển đổi năng
lượng thủy lực thành năng lượng cơ học trong hệ thống thủy lực?
4. Loại van nào được sử dụng để kiểm soát áp suất trong hệ thống thủy lực và giúp duy trì
áp suất ổn định?

18


Chương 3: Các bộ điều khiển trong công nghiệp
Mã bài: MĐ 22-03
. Mục tiêu của bài:
- Trình bày cấu tạo và các chế độ làm việc của bộ điều khiển trong công nghiệp

- Thực hiện khởi tạo được các bộ điều khiển dùng Relay, bộ điều khiển dùng PLC, dùng vi
xử lý và máy tính
. Nội dung bài:
 Các bộ điều khiển trong công nghiệp là những thiết bị quan trọng được sử dụng để kiểm
soát và điều khiển các quy trình và hệ thống tự động trong mơi trường cơng nghiệp.
Chúng giúp tăng hiệu suất, đảm bảo an tồn và đáng tin cậy cho các quá trình sản xuất và
vận hành. Dưới đây là một số bộ điều khiển phổ biến trong công nghiệp:
 Bộ điều khiển PLC (Programmable Logic Controller):
 PLC là một hệ thống điều khiển tự động dựa trên chương trình, được sử dụng rộng rãi
trong cơng nghiệp để kiểm sốt các quy trình sản xuất và hệ thống tự động. PLC có thể
lập trình lại và thay đổi để phù hợp với các yêu cầu khác nhau và cho phép tích hợp các
thiết bị và cảm biến khác nhau trong hệ thống.
 Bộ điều khiển PID (Proportional-Integral-Derivative):
 Bộ điều khiển PID là một hệ thống điều khiển phản hồi phổ biến được sử dụng trong các
quy trình tự động hóa. Nó dựa trên các thơng số đầu vào và điều chỉnh đầu ra để duy trì
một giá trị đặt trước cụ thể, giúp đạt được sự ổn định và chính xác trong kiểm sốt quy
trình.
 Bộ điều khiển DCS (Distributed Control System):
 DCS là một hệ thống điều khiển phân tán được sử dụng trong các hệ thống kiểm sốt quy
trình phức tạp. Nó cho phép kiểm soát từ xa và phân tán các chức năng điều khiển trên
nhiều thiết bị và vị trí trong nhà máy hoặc hệ thống.
 Bộ điều khiển HMI (Human Machine Interface):
 HMI là một giao diện đồ họa dễ sử dụng và trực quan, cho phép người điều khiển tương
tác và kiểm soát các hệ thống tự động và quy trình sản xuất. HMI thường đi kèm với PLC
hoặc DCS và giúp đơn giản hóa việc lập trình và giám sát quá trình.
 Bộ điều khiển CNC (Computer Numerical Control):
 CNC là một hệ thống điều khiển được sử dụng trong các máy công cụ tự động, cho phép
kiểm sốt và điều chỉnh chính xác các động cơ và hành trình của máy. CNC thường được
sử dụng trong các ứng dụng gia công kim loại và gỗ.
 Những bộ điều khiển này đóng vai trị quan trọng trong việc kiểm soát và điều khiển các

19


quy trình cơng nghiệp, đảm bảo hiệu suất và ổn định trong sản xuất và vận hành.
2.2. Bộ điều khiển dùng relay
 Bộ điều khiển dùng relay là một hệ thống điều khiển tự động sử dụng các bộ rơ le
(relay) để thực hiện các chức năng kiểm soát. Các relay là các cơng tắc điện tử được
kích hoạt bằng tín hiệu điện và sử dụng để mở hoặc đóng mạch điện cho các thiết bị
và hệ thống khác.
 Trong bộ điều khiển dùng relay, relay hoạt động như bộ điều khiển chính để thực
hiện các chức năng kiểm sốt cơ bản. Bằng cách kết hợp các relay và các mạch điện
tương ứng, ta có thể xây dựng các hệ thống tự động đơn giản nhưng hiệu quả.
 Một số ứng dụng thông thường của bộ điều khiển dùng relay bao gồm:
 Điều khiển đèn và đèn giao thông: Relay được sử dụng để điều khiển đèn và tạo ra
các chương trình hoạt động cho đèn giao thơng.
 Điều khiển máy móc cơng nghiệp: Relay được sử dụng để điều khiển các thiết bị
như bơm, quạt, van và động cơ trong các ứng dụng công nghiệp.
 Điều khiển thiết bị gia dụng: Relay được sử dụng trong các thiết bị gia dụng như
máy giặt, máy lạnh, lị vi sóng để điều khiển các chức năng hoạt động.
 Điều khiển hệ thống tự động hóa nhỏ: Relay được sử dụng để kiểm sốt các chương
trình tự động nhỏ trong các ứng dụng đơn giản.
 Mặc dù bộ điều khiển dùng relay thường được sử dụng trong các ứng dụng đơn giản
và nhỏ, nhưng nó vẫn đóng vai trị quan trọng trong việc kiểm sốt và điều khiển
các quy trình cơ bản và đáng tin cậy trong nhiều lĩnh vực công nghiệp và dân dụng.




Rơle: khí cụ tđ
Khởi động một tb/qt

 (NV: đóng/mở tiếp điểm
Đk & bvệ)
Rơle đạt chất lượng tốt: khơng hỏng hóc khi làm việc, tần số và tốc độ đóng
mở cao.



Rơle thường dùng: Rơle thời gian dùng tụ và transistor, rơle thời
gian thủy lực – khí ép, rơle áp suất dầu ép – khí ép.

20