CHƯƠNG 3 CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN pps

BI GIẢNG SỐ 3 SỐ TIẾT : 03
I. TN BI GIẢNG : CHƯƠNG 3
CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
II. MỤC TIU : SV nắm được cấu tạo , nguyn lý hoạt động của cc phần tử khí nn v một
số mạch điều khiển đơn giản của hệ thống khí nn.
III. ĐỒ DÙNG VÀ PHƯƠNG TIỆN DẠY HỌC
- Gio trình Khí nn - Điện khí nn ĐHCNTPHCM
- Gio trình Hệ thống điều khiển bằng khí nn - Nguyễn Ngọc Phương
- My chiếu projector
IV. NỘI DUNG BI GIẢNG
3.1 KHÁI 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
(dịch 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 trị 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 định, 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 nn bằng cc ơ vuơng, mỗi ơ vuơng được gọi l một vị
trí. Trong một vị trí cĩ nhiều cửa ( cổng )



Ta cĩ : Cc phần tử cơ bản
1 vị trí
Cc 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
- Dịng năng lượng khí sẽ bị chặn lại khi gặp cửa cĩ ký hệu ny “┬” “┴”
- Dịng năng lượng sẽ di chuyển theo chiều mũi tn “→”
- Ký hiệu cc cửa :
1 (P) : cửa nguồn, chỉ nối với nguồn khí
2 (A), 4(B) : cửa cho tín hiệu vo , ra. nối với cc phần tử khc
3 (R ), 5 (S) : cửa xả, thốt dịng khí ra mơi trường.
12 (Z), 14 (Y) : của điều khiển

3.3 CC PHẦN TỬ:
3.3.1 XYLANH
a. Xylanh tc động một phía ( xylanh tc động đơn )

Xylanh chỉ cĩ một cửa vo khí, khi F
KHÍ
> F
LOXO
xylanh đi ra, khi F
KHÍ
< F
LOXO
xylanh đi vo.
Khi khơng cĩ lực tc động lị xo giữ xylanh ở trạng thi phía trong.
b. Xylanh tc động hai phía ( xylanh tc động kp )


Xylanh cĩ 2 cửa vo khí, khi F
RA
> F
VO
xylanh đi ra, khi F
RA
< F
VO
xylanh đi vo, khi khơng
cĩ lực tc động xylanh giữ nguyn trạng thi.
3.3.2 PHẦN TỬ 3/2

a. Van đảo chiều 3/2 khơng duy trì:


b. Van đảo chiều 3/2 duy trì:



12
- Lị xo giữ cho vị trí ban đầu của van l vị trí
bn phải: cửa 1 bị chặn, cửa 2 thơng với cửa
xả 3.
- Khi cửa điều khiển 12 cĩ tín hiệu ( khí ) vị
trí của van chuyển sang tri: cửa1 thơng với
cửa 2, cửa 3 bi chặn.
- Khi cửa 12 mất tín hiệu, lị xo đẩy van về vị
trí phải phục hồi vị trí ban đầu. vậy van
được gọi l khơng duy trì.
- Van khơng cĩ vị trí thường xuyn ban đầu,
nhưng ta cũng quy ước vị trí ban đầu của
van l vị trí bn phải.
- vị trí bn phải: cửa 1 bị chặn, cửa 2 thơng
với cửa xả 3.
- Khi cửa điều khiển 14 cĩ tín hiệu ( khí ) vị
trí của van chuyển sang tri: cửa1 thơng với
cửa 2, cửa 3 bi chặn.Khi cửa 14 mất tín
hiệu van vẫn giữ vị trí bn tri, muốn chuyển
về vị trí bn phải ta đưa tín hiệu khí tới cửa
điều khiển 12. vậy van được gọi l van duy
trì
12

14
c. Nt nhấn 3/2 :
- nt nhấn thường đóng 3/2

- Nt nhấn thường mở 3/2

- Nt nhấn gi 3/2

d. Cơng tắc hnh trình
- Cơng tắc hnh trình tc động 2 chiều:

- Cơng tắc hnh trình tc động một chiều ( chiều ra )

- Cơng tắc hnh trình tc động một chiều ( chiều vo )

• Cc ví dụ mạch:
VD1: nhấn nt nhấn xylanh đi ra, bỏ nt nhấn xylanh đi vo:
VD2: Nhấn nt nhấn 1 xylanh đi ra v giữ nguyn trạnh thi ra.
Nhấn nt nhấn 2 xylanh đi vo.
VD3 : Nhấn nt nhấn xylanh đi ra, cuối hnh trình xylanh tự đi vo.
3.3.3 PHẦN TỬ 5/2
a. Van đảo chiều 5/2 khơng duy trì.

b. Van đảo chiều 5/2 duy trì :
- Lị xo giữ cho vị trí ban đầu của van l vị trí
bn phải: cửa 1 thơng với cửa 2, cửa 4 thơng
với cửa 5 v cửa 3 bị chặn.
- Khi cửa điều khiển 12 cĩ tín hiệu ( khí ) vị
trí của van chuyển sang tri: cửa 1 thơng với
cửa 4, cửa 2 thơng với cửa 3 v cửa 5 bị

chặn.
- Khi cửa 12 mất tín hiệu, lị xo đẩy van về
vị trí phải phục hồi vị trí ban đầu. vậy van
được gọi l khơng duy trì.
- Van khơng cĩ vị trí thường xuyn ban đầu,
nhưng ta cũng quy ước vị trí ban đầu của
van l vị trí bn phải.
- Vị trí bn phải: cửa 1 thơng với cửa 2, cửa 4
thơng với cửa 5 v cửa 3 bị chặn.
- Khi cửa điều khiển 14 cĩ tín hiệu ( khí ) vị
trí của van chuyển sang tri: cửa 1 thơng với
cửa 4, cửa 2 thơng với cửa 3 v cửa 5 bị
chặn.
- Khi cửa 14 mất tín hiệu van vẫn giữ vị trí
bn tri, muốn chuyển về vị trí bn phải ta đưa
tín hiệu khí tới cửa điều khiển 12. vậy van
được gọi l van duy trì
3.3.4. VAN TIẾT LƯU : Van tiết lưu cĩ nhiệm vụ điều chỉnh lưu lượng dịng chảy qua
van theo p suất yu cầu, tức l điều chỉnh vận tốc v thời gian chuyển động của cơ cấu chấp
hnh.
Nguyn lý lm việc của van l lưu lượng dịng chảy qua van phụ thuộc vo 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 nn
Nguyn lý : Chiều P đến A : tiết lưu
Chiều ngược lại A đến P : khơng tiết lưu.
Ví dụ : Nhấn nt nhấn 1 xylanh đi ra chậm, nhấn nt nhấn 2 xylanh đi vo bình thường.

b. Van tiết lưu 2 chiều :
Nguyn lý :

Cả 2 chiều P đến A v A về P đều tiết lưu .
3.3.5 VAN LOGIC
a. Van OR:
Van ny gồm 2 cửa vo X,Y v một cửa ra A duy nhất.
Nguyn lý : Khí vo X ra A, khí vo Y ra A, khí vo cả 2 cửa X,Y cũng ra A. Chỉ trường hợp
khơng cĩ khí vo X,Y thì cửa ra A khơng cĩ khí.

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

b. Van AND :
Van cĩ 2 cửa vo X,Y v một cửa ra duy nhất A. Chỉ một trường hợp hai cửa vo X,Y cng cĩ
khí thì cửa ra A mới cĩ khí ra, cc trường hợp cịn lại cửa ra A đều khơng cĩ khí.

Ví dụ :
Phải nhấn đồng thời cả hai nt nhấn 1 v 2, xylanh đi ra. Nhấn nt nhấn 3 xylanh đi vo.

3.3.6. VAN P SUẤT :
Thường được sử dụng lm van an tồn v van trn, cĩ nhiệm vụ giữ cho p suất trong mạch
trong giới hạn p suất cho php. Khi p suất lớn hơn p suất cho php thì van sẽ mở thốt khí ra
ngồi mơi trường.

3.3.7. VAN THỐT NHANH :
L thiết bị phụ, để tăng them tốc độ của piston, như vậy sẽ giả được thời gian chạy hnh
trình ngược của piston. thường dung cho xylanh tc động một phía.
Nguyn lý : Khí vo P thì ra A, ngược lại khí vo A thì xả nhanh ra mơi trường qua R

Ví dụ : nhấn nt nhấn xylanh đi ra, bỏ nt nhấn xylanh đi vo nhanh.

3.3. 8. RƠLE THỜI GIAN KHÍ :

Thiết bị ny l sự bổ trợ của van đảo chiều 3/2, van tiết lưu một chiều v một bình chứa khí
nhỏ. Cĩ hai loại:
a. Rơle thời gian thường đóng :
Nguyn lý : nguồn khí vo 1 bị chặn lại, tín hiệu điều khiển vo 12, sau một thời gian trễ
van 3/2 đổi vị trí, nguồn vo 1 v ra 2. để thay đổi thời gian trễ ta điều chỉnh tiết lưu.
Ví dụ : Nhấn nt nhấn xylanh đi ra, sau một thời gian chờ xylanh tự đi vo.

b. Rơle thời gian thường mở :
Nguyn lý cung tương tự rơle thời gian thường đóng, điểm khc l ở chỗ rơle ny sử dụng
van 3/2 cĩ trạng thi thường mở.
3.3.9. RƠLE ÁP SUẤT :
thiết bị ny l sự tổ hợp của một van đảo chiều 3/2 v một van p suất.
Nguyn lý : khí đưa tới 1 bị chặn lại, khi dịng khí đưa tới cửa điều khiển 12 đạt p suất yu
cầu thì van 3/2 đổi vị trí , khí vo 1 ra 2. cĩ thể thay đổi p suất tc động bằng cch điều chỉnh
lị xo trn van p suất.
Ví dụ : Nhấn nt nhấn xylanh đi ra, khi p suất nn trn xylanh đạt gi trị đặt, xylanh tự đi vo.