xây dựng các bài thực tập khí nén kết hợp điều khiển bằng PLC, chương 4 pdf

Chương 4: Cơ cấu chấp hành
I. Yêu cầu:
Cơ cấu chấp hành có nhiệm vụ biến đổi
năng lượng khí nén thành năng lượng cơ học. Cơ cấu chấp hành
có thể thực hiện chuyển động thẳng (xilanh) hoặc chuyển động
quay (động cơ khí nén).
II. Xilanh:
TÊN THIẾT BỊ KÍ HIỆU
Xilanh tác dụng đơn (xilanh
tác dụng một chiều) :
Áp lực khí nén chỉ tác dụng
vào một phía của xilanh, phía
còn lại là do ngoại lực hay lò
xo tác dụng.
a. Chiều tác dụng ngược lại do
ngoại lực.
b. Chiều tác dụng ngược lại do
lò xo.
Xilanh tác dụng 2 chiều
(xilanh tác dụng kép):
b
a
Kí hiệu chung
Kí hiệu theo yêu
cầu đặc biệt
Áp suất khí nén được dẫn
vào 2 phía của xilanh, do yêu
cầu điều khiển -mà xilanh sẽ
đi vào hay đi ra tùy thuộc vào
áp lực khí nén vào phía nào.
Xilanh quay :

Hình biểu diễn biểu tượng
của xilanh quay. Hai ngõ vào
điều khiển để điều khiển
piston có răng di chuyển qua
lại. Khi cần piston
di chuyển sẽ ăn khớp với một
bánh răng làm bánh răng
quay. Trục bánh răng sẽ được
dùng để gắn cơ cấu chuyển
động.
Xilanh trượt:
Xilanh trượt là loại xilanh
không có cần piston, có chiều
dài chỉ bằng một nửa so với
xilanh có cần piston
III. Động cơ khí nén:
Động cơ khí nén có nhiệm vụ biến đổi năng lượng
của khí nén thành năng lượng cơ học (chuyển động
quay).
Động cơ khí nén có những ưu điểm sau:
_ Điều chỉnh được momen quay và số vòng quay
_ Số vòng quay cao và điều chỉnh vô cấp
_ Không hư hỏng khi quá tải
_ Giá thành bảo dưỡng thấp
Nhược điểm:
_ Giá thành năng lượng cao
_ Số vòng quay thay đổi theo tải trọng
_ Gây tiếng ồn lớn khi xả khí
Ký hiệu:
a. Động cơ quay một chiều

b. Động cơ quay hai chiều
Động cơ khí nén trong thực tế có các loại sau đây:
_ Động cơ bánh răng
_ Động cơ trục vít
_ Động cơ cánh gạt
_ Động cơ piston hướng kính
_ Động cơ dọc trục
_ Động cơ tuabin
_ Động cơ màng
THIẾT KẾ MẠCH KHÍ NÉN BẰNG BIỂU ĐỒ
KARNAUGH:
Đối với sinh viên ngành điện, trong môn học kỹ thuật số,
phương pháp bìa Karnaugh là một phương pháp rất quen thuộc.
Trong lónh vực điều khiển bằng khí nén, phương pháp bìa
Karnaugh cũng được sử dụng để thiết kế mạch điều khiển. Nhìn
chung, cách thức sử dụng bìa Karnaugh để đơn giản hàm hoàn
toàn tương tự như trong kỹ thuật số. Tuy nhiên để thiết kế được
một mạch khí nén bằng phương pháp bìa Karnaugh cần phải
tuân thủ những bước sau đây:
a.
b.
1) Xác đònh biến:
Từ yêu cầu điều khiển cụ thể, ta liệt kê tất cả các cơ cấu
chấp hành sẽ được sử dụng. Với mỗi cơ cấu chấp hành, ta gán
cho chúng những biến, đó chính là các công tắc cuối hành trình
của cơ cấu chấp hành đó. Các công tắc hành trình này sẽ tác
động cho cơ cấu chấp hành hoạt động.
Ví dụ: Trong một hệ thống điều khiển có 2 cơ cấu chấp
hành A và B như hình vẽ:
Như vậy ta có 4 biến như sau : a

1
, a
2
, b
1
, b
2
là các tiếp
điểm hành trình.
2)
Thiết lập biểu đồ trạng thái:
Dựa vào biểu đồ trạng thái ta sẽ liệt kê các bước thực
hiện và ứng với từng bước là các biến tác động. Từ đó ta xây
dựng các hàm chuyển động của cơ cấu chấp hành.
A
a
2
a
1
B
b
2
b
1
Ví dụ :
3. Thiết lập phương trình logic và các điều kiện thực hiện:
Sau khi đã liệt kê các biến, ta viết hàm chuyển động cho
các cơ cấu chấp hành bằng cách lấy tích các biến gây nên
chuyển động đó.
Ví dụ:

Xilanh A đi ra được điều khiển bởi hàm:
+A = a
1
.b
1
Xilanh A lùi về được điều khiển bởi hàm:
-A = a
2
.b
1
Xilanh B đi ra được điều khiển bởi hàm:
+B = a
2
.b
1
Xilanh B lùi về được điều khiển bởi hàm:
-B = a
2
.b
2
3) Thiết lập biểu đồ Karnaugh và đơn giản hàm:
Phương pháp thiết lập biểu đồ Karnaugh và đơn giản hàm
hoàn toàn tương tự như trong kỹ thuật số.



1
2 3
A
a

1





5

1
B
a
2
b
1
b
2

4

a
1
b
1
a
2
b
1
a
2
b

2
a
2
b
1
+A
-
A
-
B
+B
Sau khi đã có hàm điều khiển, ta sử dụng các van chức
năng cũng như van logic để thành lập mạch điều khiển cho cơ
cấp chấp hành.