Bài tập Điều khiển hệ thống khí nén thủy lực ( có đáp án )

Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Bài tập chương
Khoa Điện – Điện Tử Điều khiển hệ thống khí nén thủy lực
BÀI TẬP CHƯƠNG
Điều khiển hệ thống khí nén - thủy lực
A. Phần khí nén
Bài 1: Một hệ thống khí nén một xi lanh tác dụng đơn với những yêu cầu:
- Có thể điều chỉnh tốc độ piston đi ra. Tốc độ đi về được tăng cường;
- Dùng van đảo chiều điều khiển một phía; cấu trúc điều khiển tự duy trì với hai
nút điều khiển: START ( cho hành trình đi ra) và STOP ( cho hành trình rút về).
Hãy thiết kế sơ đồ nguyên lý hệ thống:
a. Điều khiển hoàn toàn bằng khí nén
b. Điều khiển điện - khí nén
Bài làm:
a. Hệ thống điều khiển hoàn toàn bằng khí nén.
SVTH: Nguyễn Đức Trọng
Lớp :Đ-ĐTK7.1 Trang 1
Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Bài tập chương
Khoa Điện – Điện Tử Điều khiển hệ thống khí nén thủy lực
b. Hệ thống điều khiển bằng điện - khí nén
Bài 2: Thiết bị phân phối phôi liệu , sơ đồ công nghệ và biểu đồ hành trình bước
cho trên hình vẽ:
Yêu cầu công nghệ:
Thời gian t phụ thuộc vào số lượng phôi được chuyển qua trong mỗi nhịp.
Hãy thiết kế sơ đồ nguyên lý hệ thống:
SVTH: Nguyễn Đức Trọng
Lớp :Đ-ĐTK7.1 Trang 2
Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Bài tập chương
Khoa Điện – Điện Tử Điều khiển hệ thống khí nén thủy lực
a. Điều khiển hoàn toàn bằng khí nén
b. Điều khiển bằng điện - khí nén, sử dụng công tắc hành trình điện cơ
Bài làm:

a. Hệ thống điều khiển hoàn toàn bằng khí nén.
SVTH: Nguyễn Đức Trọng
Lớp :Đ-ĐTK7.1 Trang 3
Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Bài tập chương
Khoa Điện – Điện Tử Điều khiển hệ thống khí nén thủy lực
b. Hệ thống điều khiển bằng điện-khí nén.
SVTH: Nguyễn Đức Trọng
Lớp :Đ-ĐTK7.1 Trang 4
Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Bài tập chương
Khoa Điện – Điện Tử Điều khiển hệ thống khí nén thủy lực
Bài 3: Hệ thống có biểu đồ hành trình bước ( hình vẽ), cho xi
lanh tác dụng đơn, sử
dụng van đảo chiều điều khiển một
phía, có thể điều chỉnh tốc độ khi piston đi ra;
piston rút về có van xả nhanh.
Hãy thiết kế sơ đồ nguyên lý hệ thống:
a. Điều khiển hoàn toàn bằng khí nén
b. Điều khiển điện - khí nén
Bài làm:

a. Hệ thống điều khiển hoàn toàn bằng khí nén.
b. Hệ thống điều khiển bằng điện-khí nén.
SVTH: Nguyễn Đức Trọng
Lớp :Đ-ĐTK7.1 Trang 5
Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Bài tập chương
Khoa Điện – Điện Tử Điều khiển hệ thống khí nén thủy lực
SVTH: Nguyễn Đức Trọng
Lớp :Đ-ĐTK7.1 Trang 6
Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Bài tập chương
Khoa Điện – Điện Tử Điều khiển hệ thống khí nén thủy lực

Bài 4: Điều khiển ba xi lanh có biểu đồ hành trình bước như hình vẽ. Hành trình đi ra của
các xi lanh cần có điều chỉnh vận tốc mong muốn. Hãy vận dụng cấu trúc tầng thiết kế sơ
đồ nguyên lý hệ thống:
a. Điều khiển hoàn toàn bằng khí nén
b. điều khiển bằng điện- khí nén sử dụng công tắc hành trình điện cơ
Bài làm:

a. Hệ thống điều khiển hoàn toàn bằng khí nén
SVTH: Nguyễn Đức Trọng
Lớp :Đ-ĐTK7.1 Trang 7
Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Bài tập chương
Khoa Điện – Điện Tử Điều khiển hệ thống khí nén thủy lực
4 2
5
1
3
4 2
5
1
3
4 2
5
1
3
1S1 1S2
2S1 2S2 3S1 3S2
4 2
5
1
3

4 2
5
1
3
2
1 3
2
1 3
3S1
2
1 3
2S2
2
12 1
3
2
1 3
1S2
2
1 3
2S1
2
1 3
1S1
60%
60%
60%
60%
60%
60%

20%
2
1
12
3

b. Hệ thống điều khiển bằng điện- khí nén
SVTH: Nguyễn Đức Trọng
Lớp :Đ-ĐTK7.1 Trang 8
Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Bài tập chương
Khoa Điện – Điện Tử Điều khiển hệ thống khí nén thủy lực
4 2
5
1
3
Y1 Y2
4 2
5
1
3
Y3 Y4
4 2
5
1
3
Y5 Y6
1S1 1S2 2S1 2S2 3S1 3S2
60%
60%
60%

60%
60%
60%
0V
+24V
3S1
K
K
K
2S2
K1
K1
K1
Y1
1S2
P
P
Y3
Y4
Y2
2S1
1S1
Y5
K
K1
Y6
KT
KT 5
1
2 3

4 5
6 7
8 9
10 11
2
3
11 4
7
5 1
SVTH: Nguyễn Đức Trọng
Lớp :Đ-ĐTK7.1 Trang 9
Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Bài tập chương
Khoa Điện – Điện Tử Điều khiển hệ thống khí nén thủy lực
Bài 5: Hệ thống có biểu đồ hành trình bước như hình vẽ, dùng xi lanh tác dụng đơn, có
thể điều chỉnh vận tốc cho hành trình đi ra và tăng cường vận tốc rút về; Người ta dùng
van đảo chiều điều khiển một phía, cấu trúc mạch điều khiển tự duy trì;
Hãy thiết kế sơ đồ nguyên lý hệ thống:
a. Điều khiển hoàn toàn bằng khí nén
b. Điều khiển bằng điện - khí nén , sử dụng công tắc từ tiệm cận
Bài làm:

a. Điều khiển hệ thống hoàn toàn bằng khí nén.
v =0
2
1 3
30%
1
2
3
1S1

1 1
2
2
1 3
2
1 3
1 1
2
2
1 3
1S1
2
1 3
SVTH: Nguyễn Đức Trọng
Lớp :Đ-ĐTK7.1 Trang 10
Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Bài tập chương
Khoa Điện – Điện Tử Điều khiển hệ thống khí nén thủy lực
b. Điều khiển hệ thống bằng điện-khí nén
v =0
2
1 3
Y
30%
1
2
3
1S1
0V
+24V
S1

S2
1S1
K
Y
K
K1
STOP
K1
K2
K2
1 2 3 4 5 6 7 8
3
6
1
SVTH: Nguyễn Đức Trọng
Lớp :Đ-ĐTK7.1 Trang 11
Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Bài tập chương
Khoa Điện – Điện Tử Điều khiển hệ thống khí nén thủy lực
Bài 6: Băng tải vận chuyển sản phẩm ( hình vẽ bên)
- B1 đến B4 là các công tắc từ tiệm cận
- Xy lanh 1A nâng khi đủ điều kiện B1&B5
- Xy lanh 2A ñi ra khi: B2 tác động
- Xy lanh 2A ñi về khi: B4 tác động và trễ sau 3s
- Xy lanh 1A ñi về khi: B3 tác động
Chú ý: B5 là cảm biến quang dùng để phát hiện phôi khi ñến vị trí của xy lanh 1A
Hành trình đi ra của các xy lanh có thể điều chỉnh được vận tốc .
Yêu cầu:
a. Vẽ biểu đồ hành trình bước
b. Thiết kế hệ thống điều khiển bằng điện - khí nén
Bài làm:

a. Biểu đồ hành trình bước.
SVTH: Nguyễn Đức Trọng
Lớp :Đ-ĐTK7.1 Trang 12
Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Bài tập chương
Khoa Điện – Điện Tử Điều khiển hệ thống khí nén thủy lực
b. Điều khiển hệ thống bằng điện khí nén.
Q
v =0
v =0
4 2
5
1
3
Y1 Y2
4 2
5
1
3
Y3 Y4
60%
60%
60%
60%
+24V
0V
S1 S2
S3 S4
S1
KS1 KS4KS3KS2

S2 S3 S4
KQ
KQ
KS1
KS2
Y3
KS4
Y4KT 5
K
K
Y1
K
KT
K
KS3
Y2
1
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
15 16
17
2
3
6 1
1 4 7 5
1
SVTH: Nguyễn Đức Trọng
Lớp :Đ-ĐTK7.1 Trang 13
Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Bài tập chương
Khoa Điện – Điện Tử Điều khiển hệ thống khí nén thủy lực
Bài 7 : Thiết bị kẹp - khoan mô tả như hình vẽ.

- Xilanh 1A vào kẹp chi tiết khi đủ điều kiện: Nhấn S0 và S1 tác động
- Xilanh 2A dẫn khoan đi xuống khoan khi cảm biến về áp suất đặt tại 1A đạt giá trị cần
thiết
- Xilanh 2A rút lên khi S4 tác động, theo đó 1A rút về khi S3 tác động
Yêu cầu:
a. Vẽ biểu đồ hành trình bước
b. Thiết kế sơ đồ điều khiển điện - khí nén
Bài làm:

a. Vẽ biểu đồ hành trình bước
SVTH: Nguyễn Đức Trọng
Lớp :Đ-ĐTK7.1 Trang 14
Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Bài tập chương
Khoa Điện – Điện Tử Điều khiển hệ thống khí nén thủy lực
b. Điều khiển hệ thống bằng điện – khí nén.
SVTH: Nguyễn Đức Trọng
Lớp :Đ-ĐTK7.1 Trang 15
Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Bài tập chương
Khoa Điện – Điện Tử Điều khiển hệ thống khí nén thủy lực
Bài 8: Thiết bị nạp phôi cho máy cắt laser và mô tả hành trình bước như hình vẽ. Chi
tiết cần gia công được đặt vào giá kẹp phôi, các xilanh 2A, 1A phối hợp đưa vào vị trí gia
công. Thời gian t cần cho quá trình gia công. Kết thúc quá trình ra công, chi tiết được vận
chuyển ra khỏi vị trí gia công bởi một khâu khác.
Bài làm:

a. Điều khiển hệ thống hoàn toàn bằng khí nén(theo hành trình và thời gian)
4 2
5
1
3

4 2
5
1
3
v =0 v =0
1S21S1 2S2
40%
40%
40%
40%
2
1 3
2S2
2
1 3
2
1 3
1S2
20%
2
1
12
3
2
1 3
1S1
SVTH: Nguyễn Đức Trọng
Lớp :Đ-ĐTK7.1 Trang 16
Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Bài tập chương
Khoa Điện – Điện Tử Điều khiển hệ thống khí nén thủy lực

SVTH: Nguyễn Đức Trọng
Lớp :Đ-ĐTK7.1 Trang 17
Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Bài tập chương
Khoa Điện – Điện Tử Điều khiển hệ thống khí nén thủy lực
b. Điều khiển hệ thống hoàn toàn bằng điện – khí nén.(theo tầng)
4 2
5
1
3
Y1 Y2
4 2
5
1
3
Y3 Y4
v=0 v =0
1S21S1 2S2
40%
40%
40%
40%
0V
+24V
K
K Y1
KT 5
2S2
KK
Y3
1S2

KT
Y2
1S1
Y4
1
2 3 4 5
6
7
2
3
6 1
SVTH: Nguyễn Đức Trọng
Lớp :Đ-ĐTK7.1 Trang 18
Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Bài tập chương
Khoa Điện – Điện Tử Điều khiển hệ thống khí nén thủy lực
Bài 9 : Hệ thống có biểu đồ hành trình bước ( hình vẽ), dùng xi lanh tác dụng đơn.
Dùng van đảo chiều điều khiển một
phía. Có thể điều chỉnh vận tốc cho hành trình đi
ra, hành
trình đi về dùng van xả nhanh;
Hãy thiết kế sơ đồ nguyên lý hệ thống:
a. Điều khiển hoàn toàn bằng khí nén
b. Điều khiển bằng điện- khí nén, sử dụng cảm biến quang
Bài làm:

a. Hệ thống điều khiển hoàn toàn bằng khí nén.
2
1 3
S1 S2
1 1

2
v=0
2
1 3
S2
30%
1
2
3
2
1 3
2
1 3
S1
2
1 3
SVTH: Nguyễn Đức Trọng
Lớp :Đ-ĐTK7.1 Trang 19
Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Bài tập chương
Khoa Điện – Điện Tử Điều khiển hệ thống khí nén thủy lực
b. Điều khiển hệ thống bằng điện – khí nén.
2
1 3
Y1
S1 S2
30%
1
2
3
0V

+24V
S2
S1
K
K K
Y1
1
2
3
2
3
SVTH: Nguyễn Đức Trọng
Lớp :Đ-ĐTK7.1 Trang 20
Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Bài tập chương
Khoa Điện – Điện Tử Điều khiển hệ thống khí nén thủy lực
Bài 10

Thiết bị uốn chi tiết như hình vẽ.
- S1-S6 là các công tắc hành
trình, S0 là nút nhấn khởi động.
- Xy lanh 1A đi ra kẹp chi tiết khi đủ điều kiện S0&S1&S5
- Xy lanh 2A đi ra khi S2 tác động, đi về khi S4 tác động
- Xy lanh 3A đi ra khi S3 tác động, đi về cùng với 1A khi S6 tác động.
Yêu cầu:
a. Vẽ biểu đồ hành trình bước
b. Tự chọn cấu trúc điều khiển để thiết kế mạch điều khiển bằng điện- khí nén.
Bài làm:

a. Biểu đồ hành trình bước.
SVTH: Nguyễn Đức Trọng

Lớp :Đ-ĐTK7.1 Trang 21
Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Bài tập chương
Khoa Điện – Điện Tử Điều khiển hệ thống khí nén thủy lực
b. Điều khiển hệ thống bằng điện – khí nén.
SVTH: Nguyễn Đức Trọng
Lớp :Đ-ĐTK7.1 Trang 22
Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Bài tập chương
Khoa Điện – Điện Tử Điều khiển hệ thống khí nén thủy lực
Bài 11: Một thiết bị khuấy nguyên liệu sử dụng Motor khí nén dạng xoay (góc quay 0-
270
o
) được mô tả bằng biểu đồ hành trình bước và sơ đồ hệ thống khí nén chưa hoàn
thiện ( hình vẽ)
a. Hãy hoàn thiện sơ đồ nguyên lý hệ thống điều khiển hoàn toàn bằng khí nén
b. Thiết kế sơ đồ điều khiển điện - khí nén, sử dụng cảm biến điện dung
Bài làm:

a. Hệ thống điều khiển hoàn toàn bằng khí nén
SVTH: Nguyễn Đức Trọng
Lớp :Đ-ĐTK7.1 Trang 23
Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Bài tập chương
Khoa Điện – Điện Tử Điều khiển hệ thống khí nén thủy lực
b. Hệ thống điều khiển bằng điện- khí nén.
SVTH: Nguyễn Đức Trọng
Lớp :Đ-ĐTK7.1 Trang 24
Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Bài tập chương
Khoa Điện – Điện Tử Điều khiển hệ thống khí nén thủy lực
Bài 12

Băng tải vận chuyển sản phẩm ( hình vẽ bên)

- B1 đến B4 là các công tắc từ tiệm cận
- Xy lanh 1A nâng khi đủ điều kiện B1&B3&B5
- Xy lanh 2A đi ra khi: B2 tác động
- Xy lanh 2A đi về khi: B4 tác động và trễ sau 3s
- Xy lanh 1A đi về khi: B3 tác động
Chú ý: B5 là cảm biến quang dùng ñể
phát hiện phôi khi ñến vị trí của xy lanh
1A
Hành trình đi ra và ñi về của xy lanh có
thể điều chỉnh được vận tốc.
Yêu cầu:
a. Vẽ biểu đồ hành trình bước
b. Thiết kế hệ thống điều khiển điện - khí nén.
Bài làm:

a. Biểu đồ hành trình bước.
SVTH: Nguyễn Đức Trọng
Lớp :Đ-ĐTK7.1 Trang 25