CHƯƠNG 3 CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN pdf

BÀI GIẢNG SỐ 3
CHƯƠNG 3
CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
3.1KHÁI NIỆM:
Một hệ thống điều khiển bao gồm ít nhất là một mạch điều khiển
(Open-Loop Control System). Mạch điều khiển theo DIN 19266 (Tiêu chuẩn
của Cộng hòa Liên Bang Đức) gồm các phần tử được mô tả ở hình 3.1.
Đối tượng điều khiển
Đại lượng ra
(dòch chuyển đòn bẫy)
Cơ cấu chấp hành
Phần tử điều khiển
Phần tử xử lý tín hiệu
Phần tử đưa tín hiệu
Đại lượng vào
(Đại lượng vật lý)
Lưu lượng
Áp suất
Hình 3.1 Cấu trúc của mạch điều khiển và các phần tử
− Phần tử đưa tín hiệu: nhận những giá trò của đại lượng vật lý như
là đại lượng vào, là phần tử đầu tiên của mạch điều khiển. Ví dụ: van
đảo chiều, rơle áp suất.
− Phần tử xử lý tín hiệu: xử lý tín hiệu nhận vào theo một quy tắc
logic xác đònh, làm thay đổi trạng thái của phần tử điều khiển. Ví dụ: van
đảo chiều, van tiết lưu, van logic OR hoặc AND.
− Phần tử điều khiển: điều khiển dòng năng lượng( lưu lượng) theo
yêu cầu, thay đổi trạng thái của cơ cấu chấp hành. Ví dụ: van đảo chiều,
ly hợp…
− Cơ cấu chấp hành: thay dổi trạng thái của đối tượng điều khiển, là
đại lượng ra của mạch điều khiển. Ví dụ: xilanh, động cơ
Những hệ thống điều khiển phức tạp bao gồm nhiều phần tử, nhiều

mạch điều khiển khác nhau. Trong chương trình này sẽ lần lượt giới thiệu
các phần tử trong hệ thống điều khiển bằng khí nén, để làm cơ sở cho
các chương tiếp theo.
3.2 KÝ HIỆU :
Người ta ký hiệu một số phần tử khí nén bằng các ơ vng, mỗi ơ vng được gọi là một
vị trí. Trong một vị trí có nhiều cửa ( cổng )



Ta có : Các phần tử cơ bản
1 vị trí
Các cửa
Phần tử 3/2
số vị trí
số cửa trong 1 vị trí
Phần tử : 2/2 3/2 4/2
Phần tử : 5/2 5/3
- Dòng năng lượng khí sẽ bị chặn lại khi gặp cửa có ký hệu này “┬” “┴”
- Dòng năng lượng sẽ di chuyển theo chiều mũi tên “→”
- Ký hiệu các cửa :
1 (P) : cửa nguồn, chỉ nối với nguồn khí
2 (A), 4(B) : cửa cho tín hiệu vào , ra. nối với các phần tử khác
3 (R ), 5 (S) : cửa xả, thoát dòng khí ra môi trường.
12 (Z), 14 (Y) : của điều khiển
3.3 CÁC PHẦN TỬ:
3.3.1 XYLANH
a. Xylanh tác động một phía ( xylanh tác động đơn )
Xylanh chỉ có một cửa vào khí, khi F
KHÍ
> F

LOXO
xylanh đi ra, khi F
KHÍ
< F
LOXO
xylanh đi
vào. Khi không có lực tác động lò xo giữ xylanh ở trạng thái phía trong.
b. Xylanh tác động hai phía ( xylanh tác động kép )


Xylanh có 2 cửa vào khí, khi F
RA
> F
VÀO
xylanh đi ra, khi F
RA
< F
VÀO
xylanh đi vào, khi
không có lực tác động xylanh giữ nguyên trạng thái.
3.3.2 PHẦN TỬ 3/2

a. Van đảo chiều 3/2 không duy trì:


b. Van đảo chiều 3/2 duy trì:



12

- Lò xo giữ cho vị trí ban đầu của van là vị
trí bên phải: cửa 1 bị chặn, cửa 2 thông với
cửa xả 3.
- Khi cửa điều khiển 12 có tín hiệu ( khí ) vị
trí của van chuyển sang trái: cửa1 thông
với cửa 2, cửa 3 bi chặn.
- Khi cửa 12 mất tín hiệu, lò xo đẩy van về
vị trí phải phục hồi vị trí ban đầu. vậy van
được gọi là không duy trì.
-
- Van không có vị trí thường xuyên ban đầu,
nhưng ta cũng quy ước vị trí ban đầu của
van là vị trí bên phải.
- vị trí bên phải: cửa 1 bị chặn, cửa 2 thông
với cửa xả 3.
- Khi cửa điều khiển 14 có tín hiệu ( khí ) vị
trí của van chuyển sang trái: cửa1 thông
với cửa 2, cửa 3 bi chặn.Khi cửa 14 mất tín
hiệu van vẫn giữ vị trí bên trái, muốn
chuyển về vị trí bên phải ta đưa tín hiệu khí
tới cửa điều khiển 12. vậy van được gọi là
van duy trì
12
14
c. Nút nhấn 3/2 :
- nút nhấn thường đóng 3/2

- Nút nhấn thường mở 3/2

- Nút nhấn gài 3/2

d. Công tắc hành trình
- Công tắc hành trình tác động 2 chiều:

- Công tắc hành trình tác động một chiều (chiều ra )

- Công tắc hành trình tác động một chiều ( chiều vào )

• Các ví dụ mạch:
VD1: nhấn nút nhấn xylanh đi ra, bỏ nút nhấn xylanh đi vào:
VD2: Nhấn nút nhấn 1 xylanh đi ra và giữ nguyên trạnh thái ra.
Nhấn nút nhấn 2 xylanh đi vào.
VD3 : Nhấn nút nhấn xylanh đi ra, cuối hành trình xylanh tự đi vào.
3.3.3 PHẦN TỬ 5/2
a. Van đảo chiều 5/2 không duy trì.

b. Van đảo chiều 5/2 duy trì :
- Lò xo giữ cho vị trí ban đầu của van là vị
trí bên phải: cửa 1 thông với cửa 2, cửa 4
thông với cửa 5 và cửa 3 bị chặn.
- Khi cửa điều khiển 12 có tín hiệu ( khí ) vị
trí của van chuyển sang trái: cửa 1 thông
với cửa 4, cửa 2 thông với cửa 3 và cửa 5
bị chặn.
- Khi cửa 12 mất tín hiệu, lò xo đẩy van về
vị trí phải phục hồi vị trí ban đầu. vậy van
được gọi là không duy trì.
- Van không có vị trí thường xuyên ban đầu,
nhưng ta cũng quy ước vị trí ban đầu của
van là vị trí bên phải.

- Vị trí bên phải: cửa 1 thông với cửa 2, cửa
4 thông với cửa 5 và cửa 3 bị chặn.
- Khi cửa điều khiển 14 có tín hiệu ( khí ) vị
trí của van chuyển sang trái: cửa 1 thông
với cửa 4, cửa 2 thông với cửa 3 và cửa 5
bị chặn.
- Khi cửa 14 mất tín hiệu van vẫn giữ vị trí
bên trái, muốn chuyển về vị trí bên phải ta
đưa tín hiệu khí tới cửa điều khiển 12. vậy
van được gọi là van duy trì
3.3.4. VAN TIẾT LƯU : Van tiết lưu có nhiệm vụ điều chỉnh lưu lượng dòng chảy qua
van theo áp suất yêu cầu, tức là điều chỉnh vận tốc và thời gian chuyển động của cơ cấu
chấp hành.
Nguyên lý làm việc của van là lưu lượng dòng chảy qua van phụ thuộc vào sự thay đổi
tiết diện của van.
a. Van tiết lưu một chiều
Van thường dung để điều chỉnh tốc độ của xy lanh khí nén
Nguyên lý : Chiều P đến A : tiết lưu
Chiều ngược lại A đến P : không tiết lưu.
Ví dụ : Nhấn nút nhấn 1 xylanh đi ra chậm, nhấn nút nhấn 2 xylanh đi vào bình thường.

b. Van tiết lưu 2 chiều :
Nguyên lý :
Cả 2 chiều P đến A và A về P đều tiết lưu .
3.3.5 VAN LOGIC
a. Van OR:
Van này gồm 2 cửa vào X,Y và một cửa ra A duy nhất.
Nguyên lý : Khí vào X ra A, khí vào Y ra A, khí vào cả 2 cửa X,Y cũng ra A. Chỉ trường
hợp không có khí vào X,Y thì cửa ra A không có khí.

Ví dụ :
Nhấn nút nhấn 1 hoặc nút nhấn 2 thì xylanh đi ra, bỏ nút nhấn xy lanh đii vào.

b. Van AND :
Van có 2 cửa vào X,Y và một cửa ra duy nhất A. Chỉ một trường hợp hai cửa vào X,Y
cùng có khí thì cửa ra A mới có khí ra, các trường hợp còn lại cửa ra A đều không có khí.

Ví dụ :
Phải nhấn đồng thời cả hai nút nhấn 1 và 2, xylanh đi ra. Nhấn nút nhấn 3 xylanh đi vào.

3.3.6. VAN ÁP SUẤT :
Thường được sử dụng làm van an toàn và van tràn, có nhiệm vụ giữ cho áp suất trong
mạch trong giới hạn áp suất cho phép. Khi áp suất lớn hơn áp suất cho phép thì van sẽ mở
thoát khí ra ngoài môi trường.

3.3.7. VAN THOÁT NHANH :
Là thiết bị phụ, để tăng them tốc độ của piston, như vậy sẽ giả được thời gian chạy hành
trình ngược của piston. thường dung cho xylanh tác động một phía.
Nguyên lý : Khí vào P thì ra A, ngược lại khí vào A thì xả nhanh ra môi trường qua R

Ví dụ : nhấn nút nhấn xylanh đi ra, bỏ nút nhấn xylanh đi vào nhanh.

3.3. 8. RƠLE THỜI GIAN KHÍ :
Thiết bị này là sự bổ trợ của van đảo chiều 3/2, van tiết lưu một chiều và một bình chứa
khí nhỏ. Có hai loại:
a. Rơle thời gian thường đóng :
Nguyên lý : nguồn khí vào 1 bị chặn lại, tín hiệu điều khiển vào 12, sau một thời gian trễ
van 3/2 đổi vị trí, nguồn vào 1 và ra 2. để thay đổi thời gian trễ ta điều chỉnh tiết lưu.
Ví dụ : Nhấn nút nhấn xylanh đi ra, sau một thời gian chờ xylanh tự đi vào.

b. Rơle thời gian thường mở :
Nguyên lý cung tương tự rơle thời gian thường đóng, điểm khác là ở chỗ rơle này sử
dụng van 3/2 có trạng thái thường mở.
3.3.9. RƠLE ÁP SUẤT :
thiết bị này là sự tổ hợp của một van đảo chiều 3/2 và một van áp suất.
Nguyên lý : khí đưa tới 1 bị chặn lại, khi dòng khí đưa tới cửa điều khiển 12 đạt áp suất
yêu cầu thì van 3/2 đổi vị trí , khí vào 1 ra 2. có thể thay đổi áp suất tác động bằng cách
điều chỉnh lò xo trên van áp suất.
Ví dụ : Nhấn nút nhấn xylanh đi ra, khi áp suất nén trên xylanh đạt giá trị đặt, xylanh tự
đi vào.