đồ án hệ thống cơ điện tử“ thiết kế, mô phỏng máy đóng nút chai tự động ”

GVHD: BÙI HẢI LÊ ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CĐT
MỤC LỤC

Đất nước ngày một phát triển. Mục tiêu công nghiệp hóa, hiện đại hóa
đất nước phải dựa vào khoa học kỹ thuật. Vấn đề con người là vấn đề tiên
quyết trong việc có đạt được mục tiêu công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước
hay không.
Để có đội ngũ nhân lực có trình độ, nắm vững kiến thức khoa học kỹ
thuật thì ngoài việc nâng cao chất lượng đào tạo lý thuyết còn cần những nội
dung thực hành thực tế để người học củng cố kiến thức lý thuyết đã được
trang bị trên giảng đường, đồng thời có kỹ năng xử lý những vấn đề mà thực
tiễn đặt ra.
Đồ án này được giao cho sinh viên sau khi đã trải qua những môn học
trang bị kiến thức trên lớp nhằm giúp sinh viên tổng hợp lại những kiến thức
mà mình đã được trang bị.đồ án vi xứ lý là một trong số đó
Với đồ án được giao: “ Thiết kế, mô phỏngmáy đóng nút chaitự động
” .Sau một thời gian tìm hiểu và thực hiện đề tài dưới sự hướng dẫn của thầy
nhóm chúng em đã hoàn thành đồ án. Do còn hạn chế nên
chắc chắn đồ án không tránh khỏi những sai sót. Nhóm chúng em xin được
 !"
GVHD: BÙI HẢI LÊ ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CĐT
thầy chỉ bảo để hoàn thiện tốt hơn và chân thành cảm ơn cô đã tạo điều kiện
giúp đỡ chúng em trong suốt quá trình thực hiện đồ án.
Hà nội , tháng 10 năm 2014
Sinh viên nhóm 1: Lớp C103A
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HN
#$%&'()*+,*-./*01
1.1 )*+,
Nền kinh tế Việt Nam đang phát triển theo hướng kinh tế thị trường. Một
nền kinh tế có sự cạnh tranh không lành mạnh của các doanh nghiệp . Trước
sự bùng nổ như vậy các doanh nghiệp ra sức đổi mới từ trong sản xuất tới tiêu

thụ sản phẩm để tồn tại trên thị trường . Sự thay đổi đó giúp cho một số doanh
nghiệp thành công không những giữ vững được vị thế của công ty trên thị
trường mà còn không ngừng phát triển và gia tăng thị phần. Bên cạnh đó có
không ít những doanh nghiệp bị phá sản.
Một trong những yếu tố ảnh hưởng tới sự thành công hay thất bại trên của
các doanh nghiệp là hoạt động cải tiến sản phẩm và bao gói sản phẩm
(packing), đóng chai sản phẩm… nó đem lại hiệu quả và đóng góp rất nhiều
trong sự thành công của doanh nghiệp.
Hiện nay dưới sự phát triển của nền kinh tế thị trường sản phẩm được tạo
ra một cách ồ ạt mà không có phương pháp bảo quản nhất định làm cho hao
hụt sản phẩm, dẫn đến lãng phí.Để đáp ứng nhu cầu ngày một cao hơn của
người tiêu dung, sản phẩm đóng chai là một giải pháp hữu hiệu để giải quyết
bài toán tiêu dung.Tuy nhiên sản phẩm hang tiêu dùng không thể đóng chai
một cách thủ công được, do quá trình thực hiện thhur công không đem lại
được hiệu quả kinh tế . Vậy nên tạo ra một dây chuyền đóng nút chai tự động
là một giải pháp khả thii đem lại hiệu quả kinh tế cao cho các doanh nghiệp
có sản phẩm cần đóng chai.
Trong đề tài này chúng ta sẽ tìm hiểu và thực hiện thiết kếmô phỏng máy
đóng nút chai tự động. Trong báo cáo này sẽ trình bày việc thiết kế phần cứng
 !"
GVHD: BÙI HẢI LÊ ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CĐT
phần mềm, bao gồm tất cả các chi tiết động cơ, cảm biến, xilanh , hệ thống
thủy lực khí nén, …: đặc điểm kỹ thuật của chúng, giao diện và giao thức
truyền thông, các sơ đồ mạch và kết quả.
1.2 ./*01
1.2.1 /23456 (
Sử dụng phần mềm Inventor và PC_simu, S7-200 thiết kế, mô phỏng
máyđóng nút chai tự động:
-Dùng 2 băng tải đưa chai tới để cấp nước và đóng nắp.
-7 xilanh tác động kép và hệ thống thủy lực khí nén.

1.2.2 78 (
Củng cố kiến thức đã học và nâng cao hiểu biết về Inventor, S7-200 và
PC_simu, biết cách sử dụng lập trình S7-200, PC_simu và công cụ mô
phỏng máy Inventor. Cụ thể trong đồ án chúng em sử dụng Inventor,
PC_simu, S7-200.
 !"
GVHD: BÙI HẢI LÊ ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CĐT
#$%&9(7:;*-#<#=
>?
9'"@A#6BCDE
Động cơ DC là động cơ điện hoạt động với dòng điện một chiều.Động
cơ điện một chiều ứng dụng rộng rãi trong các ứng dụng dân dụng cũng như
8công nghiệp.Thông thường động cơ điện một chiều chỉ chạy ở một tốc độ
duy nhất khi nối với nguồn điện, tuy nhiên vẫn có thể điều khiển tốc độ và
chiều quay của động cơ với sự hỗ trợ của các mạch điện tử cùng phương pháp
PWM.Động cơ điện một chiều trong dân dụng thường là các dạng động cơ
hoạt động với điện áp thấp, dùng với những tải nhỏ. Trong công nghiệp, động
cơ điện một chiều được sử dụng ở những nơi yêu cầu moment mở máy lớn
hoặc yêu cầu thay đổi tốc độ trong phạm vi rộng. ở đây ta chỉ nghiên cứu
động cơ DC trong dân dụng chỉ hoạt động với điện áp 24V trở xuống .
Hình 1.1 Một số loại động cơ trên thực tế.
2.1.1 Cấu tạo:
Một động cơ DC có 6 phần cơ bản:
Phần ứng hay Rotor (Armature). Nam châm tạo từ trường hay Stator (field
magnet). Cổ góp (Commutat).Chổi than (Brushes). Trục motor (Axle). Bộ
phận cung cấp dòng điện DC.Stator bao gồm vỏ máy, cực từ chính, cực từ
phụ, dây quấn phần cảm (dây quấn kích thích).Số lượng cực từ chính ảnh
 !"
GVHD: BÙI HẢI LÊ ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CĐT
hưởng tới tốc độ quay.Đối với động cơ công suất nhỏ, người ta có thể kích từ

bằng nam châm vĩnh cửu.
Hình 1.2: Cấu tạo động cơ điện một chiều.
Rotor ( còn gọi là phần ứng ) gồm các lá thép kỹ thuật điện ghép lại có
rãnh để đặt các phần tử của dây quấn phần ứng. Điện áp một chiều được đưa
vào phần ứng qua hệ thống chổi than – vành góp. Chức năng của chổi than –
vành góp là để đưa điện áp một chiều và đổi chiều dòng điện trong cuộn dây
phần ứng. Số lượng chổi than bằng số lượng cực từ (một nửa có cực từ âm,
một nửa có cực từ dương).
Phương trình cơ bản của động cơ 1 chiều:
E = K Φ. W (1)
V = E + Ru.Iu (2)
M = K Φ Iu (3)
Với: E: sức điện động cảm ứng (V).
Φ: Từ thông trên mỗi cực( Wb).
Iu: dòng điện phần ứng (A).
V : Điện áp phần ứng (V).
Ru: Điện trở phần ứng (Ohm).
W : tốc độ động cơ (rad/s).
M : moment động cơ (Nm).
K: hằng số, phụ thuộc cấu trúc động cơ.
2.1.2 Nguyên lý hoạt động:
Khi có một dòng điện chảy qua cuộn dây quấn xung quanh một lõi sắt,
cạnh phía bên cực dương sẽ bị tác động bởi một lực hướng lên, trong khi cạnh
đối diện lại bị tác động bằng một lực hướng xuống theo nguyên lý bàn tay trái
của Fleming. Các lực này gây tác động quay lên cuộn dây, và làm cho rotor
quay. Để làm cho rotor quay liên tục và đúng chiều, một bộ cổ góp điện sẽ
làm chuyển mạch dòng điện sau mỗi vị trí ứng với 1/2 chu kỳ. Chỉ có vấn đề
 !"
GVHD: BÙI HẢI LÊ ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CĐT
là khi mặt của cuộn dây song song với các đường sức từ trường. Nghĩa là lực

quay của động cơ bằng 0 khi cuộn dây lệch 90o so với phương ban đầu của
nó, khi đó rotor sẽ quay theo quán tính. Tương tác giữa dòng điện phần ứng
và từ thông kích thích tạo thành momen điện từ. Do đó phần ứng sẽ được
quay quanh trục.
Hình 1.3: Nguyên lý hoạt động của động cơ DC.
2.1.3 Điều khiển tốc độ động cơ DC.
Thông thường, tốc độ quay của một động cơ điện một chiều tỷ lệ với điện
áp đặt vào nó, và ngẫu lực quay tỷ lệ với dòng điện.Có nhiều phương pháp để
thay đổi tốc độ động cơ DC, ở đây ta sử dụng phương pháp điều khiển thông
dụng nhất là kiểu điều biến độ rộng xung (PWM), có nghĩa là ta cấp áp cho
động cơ dưới dạng xung với tần số không đổi mà chỉ thay đổi Ton và Toff.
Từ (1),(2). (3) :
suy ra: W = V/(K.Φ) – Ru.Iu/(K.Φ) (4)
Theo (4) : khi Iu không đổi (tức Moment không đổi) và Φ không đổi thì
W thay đổi "tuyến tính" theo V (thực tế thì không hoàn toàn tuyến tính theo
đường thẳng được).
 !"
GVHD: BÙI HẢI LÊ ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CĐT
Khi tỷ lệ thời gian "on" trên thời gian "off" thay đổi sẽ làm thay đổi điện áp
trung bình (VAV). Tỷ lệ phần trăm thời gian "on" trong một chu kỳ chuyển
mạch nhân với điện áp cấp nguồn sẽ cho điện áp trung bình đặt vào động cơ.
Như vậy với điện áp nguồn cung cấp là 100V, và tỷ lệ thời gian ON là 25%
thì điện áp trung bình là 25V. VAV thay đổi từ VL đến VH tùy theo các độ
rộng Ton và Toff .Như vậy, tốc độ động cơ sẽ thay đổi "tuyến tính" theo % độ
rộng xung.
2.2 DE
- FG: là một trong những bộ phận rất quan trọng trong dây
chuyền sản xuất, lắp ráp của các nhà máy, xí nghiệp nhằm giúp tiết kiệm
được thời gian, chi phí, sức lao động góp phần mang lại hiệu quả kinh tế
cao cho doanh nghiệp.

- Cấu tạo băng tải là một thiết bị chuyển tải mang lại hiệu quả kinh tế
cao nhất khi vận chuyển hàng hóa ở mọi khoảng cách không gian và thời
gian.
Cấu tạo bao gồm:
• Một động cơ giảm tốc trục vít và bộ điều khiển kiểm soát tốc độ.
• Bộ con lăn, truyền lực chủ động
• Hệ thống khung đỡ con lăn.
• Hệ thống dây băng hoặc con lăn.
- Ứng dụng bang tải:Mỗi loại băng tải sẽ được sử dụng trong môi
trường truyền tải khác nhau vì thế cần tìm hiểu các loại băng tải để
ứng dụng chúng cho phù hợp với điều kiện, tính chất công việc cũng
như mục đích sử dụng để đạt hiệu quả kinh tế cao nhất.
Băng tải, băng chuyền được ứng dụng trong các ngành sản xuất công
nghiệp, chế biến thực phẩm, khai thác,nhằm giúp hỗ trợ tối đa cho
doanh nghiệp trong quá trình vận chuyển hàng hóa nhanh chóng, an
toàn, tiện lợi. Ngoài ra với hệ thống băng tải còn giúp doanh nghiệp
tối ưu hóa được chi phí, tiết kiệm thời gian, hạn chế nguồn nhân lực
mang lại hiệu quả kinh tế cao đồng thời còn giúp cho hệ thống sản
xuất ngày càng được tự động hóa theo hướng hiện đại.
2.2.1 Cách lắp đặt vận hành băng chuyền tải:
- Đặt hệ thống băng tải vào đúng vị trí cần lắp đặt.
- Dùng thước thủy để căn theo chiều ngang dây tải.
 !"
GVHD: BÙI HẢI LÊ ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CĐT
- Siết chặt các buloong nền và buloong chân.
- Điều chỉnh sơ bộ các bass căng dây ở vị trí căng dây tương đối.
- Khởi động động cơ băng tải chạy thử.
- Điều chỉnh cho dây băng tải cân chính giữa.
- Siết ốc kỹ, tỳ ren điều chỉnh lại đúng vị trí.
- Cho hệ thống chạy trong 1 giờ rồi kiểm tra, nếu thấy dây bị sàng thì

điều chỉnh lại.
2.2.2. Nguyên tắc kiểm tra băng tải tốt xấu:
- Băng tải đen bóng, cứng mềm không quan trọng.
- Cắt một băng vải nhỏ dài chừng 5cm, kéo dãn đến khi đứt, băng càng
tốt kéo dãn càng nhiều.
- Ngửi băng tải thấy có mùi thơm, nếu băng tải có mùi thơm khó chịu
thì bỏ ngay.
- Lấy mũi nhọn đâm thử, băng tải mà kém thì thủng ngay một lỗ, loại
tốt thì khó thủng và có đàn hồi.
- Băng tốt thì bề mặt ít lồi lõm và không bị vá, sữa chữa.
- Đừng tin vào những chữ in trên mặt băng tải.
2.2.3. Các loại băng tải:
2.2.3.1. Băng tải bố NN
Cấu tạo :
 !"
GVHD: BÙI HẢI LÊ ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CĐT
Hình 4: Băng tải bố NN
Băng tải bố NN gồm nhiều sợi dọc /ngang đểu là Nylon, có các thành
phần gồm: cao su mặt trên + lớp bố + cao su mặt dưới. Lớp bố của băng tải
loại này duy trì sức căng cũng như tạo độ bền cho kết cấu băng tải, chịu lực
nén và kéo tải, chịu nhiệt 100C tới 600C.
• Đặc điểm
o Cường lực chịu tải lớn: chịu lực gấp 5 lần sợi Cotton. Chịu lực
va đập lớn: sợi Nylon là loại sợi tổng hợp chịu sự va đập rất tốt
nên các tác động ngoại lực hầu như không ảnh hưởng đến chất
lượng bố.
o Chịu axit, chịu nước và một số loại hóa chất khác. Chống được
lão hóa do gấp khúc, uốn lượn nhiều trong sử dụng.
o Tăng cường sự bám dính giữa sợi và cao su, đồng thời giảm
thiểu việc tách tầng giữa các lớp bố.

o Rất bền nếu phải hoạt động trong môi trường nhiệt độ thấp. Độ
dai cực lớn,nhẹ và làm tăng lên sức kéo của motor dẫn đến giảm
tiêu thụ điện.
• Ứng dụng
o Băng tải NN có đặc tính mềm dẻo, dai và hiện được coi là loại bố
chịu lực phổ thông và có nhiều ưu điểm vượt trội.
o Thường dùng để tải than, sỏi, đá (các cỡ), cát, quặng sắt, xi
măng, than, gỗ… Không dùng để tải các vật liệu chịu nhiệt trên
600C hoặc các bề mặt có chất dầu. Băng tải bố NN chiếm từ 60-
70% trên thị trường hiện nay do tính kinh tế và nhẹ của nó.
2.2.3.2. Băng tải con lăn:
 !"
GVHD: BÙI HẢI LÊ ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CĐT
Hình 2: Băng tải con lăn.
• Cấu tạo bằng lưới inox không gỉ sét, chuyên dùng để tải hàng từ
xe vào thùng và kho.Băng tải có thể nâng lên hạ xuống để làm đổi hướng vận
chuyển. Dùng để vận chuyển các sản phẩm đã đóng thùng, có trọng lượng
lớn.
• Tinh Nang:
• Khối lượng băng tải nhẹ giúp tiết kiệm điện năng sử dụng
• Không bị trượt khi kéo tải
• Dễ dàng lắp ráp, dịch chuyển. Dễ dàng thay thế, cắt nối chiều dài
băng tải.
2.2.3.3. Băng tải cáp thép
• Cấu tạo:
Băng tải lõi thép gồm nhiều lõi cáp thép được sắp xếp theo chiều dọc ở
những khoảng cách từ 10 đến 15mm, lớp cáp thép này là phần chịu lực tải
chính giữ cho băng tải luôn chạy đúng hướng bao quanh nó là lớp phủ cao su
mặt trên và mặt dưới. Lớp cáp thép sẽ được liên kết với nhau bằng một
phương pháp đặt biệt, sự liên kết này giúp cho băng tải không có bất kỳ sự cố

nào xảy ra trong suốt quá trình sử dụng, cao su mặt và cao su bao phủ cáp
thép được chế tạo theo những tính chất riêng. Ký hiệu thông thường các loại
băng tải cáp thép: ST-500,ST-630,ST-800 và cao nhất tới ST-7000, độ dày có
thể lên tới 50mm. Băng tải cáp thép thường rất nặng như loại ST-1000, khổ 1
mét có thể lên tới 25Kg/m. Vì vậy thường chỉ dài 150m/cuộn.
• Đặc điểm
 !"
GVHD: BÙI HẢI LÊ ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CĐT
o Băng tải cáp thép chủ yếu sử dụng tại các hệ thống truyền tải có
chiều dài lớn trên 300m, do có thể chịu được cường lực rất cao.
Hình 3: Băng tải cáp thép
o Các sợi cáp thép được bố trí song song đều nhau theo chiều dọc
băng tải và rải đều trên toàn mặt băng tải.
o Băng tải cáp thép có tỷ lệ dãn dư cực thấp dưới 1% kể cả trong
điều kiện toàn tải.
o Băng tải cáp thép có độ bền tuyệt hảo nhất trong các loại băng
tải.
o Toàn bộ cáp thép trước khi lưu hóa phải được xử lý tráng ngoài
tạo bám dính với lớp cao su bao quanh và đây là yếu tố quang
trọng nhất khi chọn băng tải.
o Lớp cao su mặt được chế tạo đặc biệt để chống lại các lực xé
rách từ mọi hướng.
o Có những băng tải thép có tuổi thọ tới 15- 20 năm trong điều
kiện vận hành liên tục hiệu quả kinh tế là rất lớn.
2.2.3.4. Băng tải bố EP
• Cấu tạo và đặc điểm
o EP ký hiệu là băng tải có vải bố chịu lực bằng sợi tổng hợp
Polyester làm sợi dọc và sợi Nylon làm sợi ngang.
o Độ dãn băng tải rất nhỏ làm cho hành trình khởi động ngắn hơn
do vậy tiết kiệm điện hơn.

o Băng chuyền khởi động êm, đặc biệt là đối với băng chuyền có
độ dài lớn.
 !"
GVHD: BÙI HẢI LÊ ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CĐT
o Chịu ẩm tốt hơn các loại bố khác, vì sợi Polyester có đặc điểm
chịu ẩm, nước rất tốt do đó tuổi thọ băng kéo dài hơn đặc biệt khi
gặp ẩm cao, chịu nhiệt rất tốt khi dưới 1500C , chịu hóa chất cực
tốt.
• Ưu điểm
o Độ dãn rất thấp nhỏ hơn 4%, vì vậy bề mặt cao su không bị rạng
nứt tránh được hiện tượng thẩm thấu - tác nhân gây lão hóa tới
các lớp bố .
2.2.4. Tỷ lệ truyền của băng tải
Ta có:
Với : N1 : là số vòng quay của buli băng tả
N2: là số vòng quay của động cơ.
θ1: là đường kính của buli băng tải.
θ2: là đường kính của buli động cơ.
2.4 #HIJKL
2.4.1. Máy nén khí:
Máy nén khí là thiết bị tạo ra áp suất khí, ở đó năng lượng cơ học của
động cơ điện hoặc động cơ đốt trong được chuyển đổi thành năng lượng khí
nén và nhiệt năng. Phân làm 2 loại :
• Phân loại theo áp suất.
o Máy nén khí áp suất thấp p <= 15 bar
o Máy nén khí áp suất cao p>= 15 bar
o Máy nén khí áp suất rất cao p>= 300 bar
• Phân loại theo nguyên lý hoạt động.
o Máy nén khí theo nguyên lý trao đổi thể tích: Máy nén khí
kiểu pittong, máy nén khí kiểu cách gạt, máy nén khí kiểu

root, máy nén khí kiểu trục vít.
o Máy nén khí tuabin: Máy nén khi ly tâm và máy nén khí
theo chiều trục.
2.4.2. Bình trích chứa khí nén:
Khí nén sau khi ra khỏi máy nén khí và được xử lý thì cần phải có một
bộ phận lưu trữ để sử dụng. Bình trích chứa khí nén có nhiệm vụ cân bằng áp
 !"
GVHD: BÙI HẢI LÊ ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CĐT
suất khí nén từ máy nén khí chuyển đến trích chứa, ngưng tụ và tách nước.
Kích thước bình trích chứa phụ thuộc vào công suất của máy nén khí và công
suất tiêu thụ của các thiết bị sử dụng, ngoài ra kích thước này còn phụ thuộc
vào phương pháp sử dụng: ví dụ sử dụng liên tục hay gián đoạn.
2.4.3. Mạng đường ống dẫn khí nén:
Mạng đường ống dẫn khí nén là thiết bị truyền dẫn khí nén từ máy nén
khí đến bình trích chứa rồi đến các phần tử trong hệ thống điều khiển và cơ
cấu chấp hành. Mạng đường ống dẫn khí nén có thể phân thành 2 loại:
o Mạng đường ống được lắp ráp cố định (mạng đường ống trong
nhà máy).
o Mạng đường ống được lắp ráp di động (mạng đường ống trong
dây chuyền hoặc trong máy móc thiết bị).
2.4.4. Van đảo chiều:
Van đảo chiều có nhiệm vụ điều khiển dòng năng lượng bằng cách
đóng mở hay thay đổi vị trí các cửa van để thay đổi hướng của dòng khí nén.
Hình 1.26: Trạng thái khi OFF và ON của van đảo chiều.
• Ký hiệu của van đảo chiều
Vị trí của nòng van được ký hiệu bằng các ô vuông liền nhau với các
chữ cái o,a ,b ,c ,… hay các chữ số 0, 1, 2, … a o b b a Vị trí ‘không’ là vị trí
 !"
GVHD: BÙI HẢI LÊ ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CĐT
mà khi van chưa có tác động của tín hiệu bên ngoài vào. Đối với van có 3 vị

trí, thì vị trí ở giữa, ký hiệu ‘o’ là vị trí ‘không’.
A o b
A b
Đối với van có 2 vị trí thì vị trí ‘không’ có thể là ‘a’ hoặc ‘b’, thông
thường vị trí bên phải ‘b’ là vị trí ‘không’.
Ký hiệu Port của van ISO 5599 ISO 1219
Port cấp nguồn (từ bộ lọc khí) 1 P
Port điều khiển (làm việc) 2, 4, 6… A, B, C…
Port xả 3, 5, 7… R, S, T…
Port nối tín hiệu điều khiển 12, 14… X, Y…
Hình 1.27: Kí hiệu cửa xả khí
Trường hợp a là cửa xả khí không có mối nối cho ống dẫn, còn cửa xả
khí có mối nối cho ống dẫn khí là trường hợp b.
Bên trong ô vuông của mỗi vị trí là các đường mũi tên biểu diễn hướng
chuyển động của dòng khí nén qua van.Khi dòng bị chặn thì được biểu diễn
bằng dấu gạch ngang.
Hình 1.28: Ký hiệu và tên gọi của van đảo chiều.
Hình trên là ký hiệu van đảo chiều 5/2 ( 5 cửa và 2 vị trí)
Tên Thiết Bị Ký Hiệu
 !"
GVHD: BÙI HẢI LÊ ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CĐT
Van đảo chiều 2/2
Van đảo chiều 4/2
Van đảo chiều 5/2
• KG4"(
Tín hiệu tác động vào van đảo chiều có 4 loại là: tác động bằng tay, tác
động bằng cơ học, tác động bằng khí nén và tác động bằng nam châm điện.
Tín hiệu tác động từ 2 phía ( đối với van đảo chiều không có vị trí
‘không’) hay chỉ từ 1 phía (đối với van đảo chiều có vị trí ‘không’). Tác
động bằng tay.

TÊN THIẾT BỊ KÍ HIỆU
Kí hiệu nút nhấn tổng quát
Nút bấm
Tay gạt
Bàn đạp
• "CMKL
TÊN THIẾT BỊ KÍ HIỆU
Trực tiếp bằng dòng khí nén vào
Trực tiếp bằng dòng khí nén ra
Trực tiếp bằng đường khí nén vào với
2 đầu nòng van có đường kính khác
nhau
 !"
GVHD: BÙI HẢI LÊ ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CĐT
Gián tiếp bằng dòng khí nén ra có van
phụ trợ
• Tác động bằng cơ
TÊN THIẾT BỊ KÍ HIỆU
Đầu dò
Cừ chặn bằng con lăn tác động 2 chiều
Cừ chặn bằng con lăn tác động 1 chiều
Lò xo
Nút nhấn có rãnh định vị
• " NG
TÊN THIẾT BỊ KÍ HIỆU
Trực tiếp
Bằng nam châm điện và van phụ trợ
Tác động theo hướng dân cụ thể
Van đảo chiều có vị trí ‘không’ là loại van tác động bằng cơ – lò xo và
ký hiệu lò xo nằm ngay vị trí bên cạnh ô vuông phía bên phải của ký hiệu

van.Tác động lên phía đối diện nòng van là tín hiệu tác động bằng cơ, khí
nén hay bằng điện.Khi chưa có tín hiệu tác động, vị trí của các cửa nối được
biểu diễn trong ô vuông phía bên phải đối với van đảo chiều 2 vị trí.Còn đối
với van đảo chiều 3 vị trí thì vị trí ‘không’ nằm ở giữa.
Ví dụ : Van đảo chiều 2/2 tác động bằng nam châm điện:
 !"
GVHD: BÙI HẢI LÊ ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CĐT
Van có 2 cửa P và R, 2 vị trí 0 và 1.Tại vị trí 0, cửa P và R bị chặn. Khi
cuộn Y có điện, từ vị trí 0 van chuyển sang vị trí 1, cửa P nối với cửa R. Khi
cuộn Y mất điện, do tác động của lò xo phía đối diện, van sẽ quay trở về vị
trí ban đầu.
2.4.5. Van tiết lưu.
Van tiết lưu có nhiệm vụ thay đổi lưu lượng dòng khí nén, có nghĩa là
thay đổi tốc độ của cơ cấu chấp hành.
TÊN THIẾT BỊ KÍ HIỆU
Van tiết lưu có tiết diện không đổi:
Khe hở của van có tiết diện không
thay đổi do đó lưu lượng dòng khí
chảy qua cũng không thay đổi.
Van tiết lưu có tiết diện thay đồi: Lưu
lượng dòng khí nén chảy qua van
thay đổi nhờ một vít điều chỉnh làm
thay đổi tiết diện khe hở.
Ký hiệu chung:
Có mối nối ren: Không có mối nối
ren:
Van tiết lưu điều chỉnh bằng tay:
Dòng khí nén chỉ có thể đi theo chiều
từ A qua B mà không thể đi theo
chiều ngược lại.

Van tiết lưu 1 chiều điều chỉnh bẵng
cữ chặn: Dòng khí nén chỉ có thể đi 1
chiều từ A qua B. Tuỳ vào vị trí của
cữ chặn mà tiết diện khe hở của van
thay đổi làm cho lưu lượng dòng chảy
thay đổi.
2.4.6. Cơ cấu chấp hành.
2.4.6.1. Nhiệm vụ
 !"
GVHD: BÙI HẢI LÊ ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CĐT
Cơ cấu chấp hành có nhiệm vụ biến đổi năng lượng khí nén thành năng
lượng cơ học.Cơ cấu chấp hành có thể chuyển động thẳng (xilanh) hoặc
chuyển động quay (động cơ khí nén).
2.4.6.2. Xi lanh.
• Xilanh tác dụng đơn
- Áp lực khí nén chỉ tác động vào một phía của xilanh, phía còn lại do
ngoại lực hay lò xo tác động. - Một số loại xilanh tác động 1 chiều:
Hình 24. Chiều tác động ngược lại do ngoại lực (a) và do lo xo (b)
• Xilanh tác động 2 chiều (xilanh tác động kép).
- Khí nén được đưa vào 2 phía của xilanh, do yêu cầu điều khiển mà
xilanh đi vào hay đi ra sẽ tuỳ thuộc vào việc đưa khí nén vào phía nào của
xilanh.
• Xilanh quay.
- Hình biểu diễn tượng trưng của xilanh quay. Hai ngõ vào điều khiển
để điều khiển pittong có răng di chuyển qua lại. Khi cần pittong di chuyển
 !"
GVHD: BÙI HẢI LÊ ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CĐT
sẽ ăn khớp với 1 bánh răng làm bánh răng quay. Trục bánh răng sẽ được gắn
với cơ cấu chuyển động.
 Ưu nhược điểm của khí nén:

• Ưu điểm:
Không gây ô nhiễm môi trường. Có khả năng truyền tải năng lượng đi
xa do độ nhớt động học của khí nén nhỏ, tổn thất trên dọc đường thấp. Hệ
thống phòng ngừa quá áp suất giới hạn được đảm bảo.
• Nhược điểm:
Khi tải trọng thay đổi, vận tốc truyền cũng thay đổi.Dòng khí nén thoát
ra gây tiếng ồn lớn.Bình khí nén có kích thước lớn, cồng kềnh.
2.5 #EC
9O'FGPQEC
Cảm biến là bộ phận dùng để cảm nhận và biến đổi các đại lượng vật lý
cần đo (có tính chất điện hoặc không) thành các đại lượng đo (thường mang
tính chất điện) chứa đựng thông tin cho phép xác định giá trị của đại lượng
cần đo.
Các đại lượng đo (M) thường không có tính chất điện (như nhiệt độ, áp
suất, trọng lượng…) tác động lên cảm biến cho ta đại lượng đặc trưng (S)
mang tính chất điện như (như điện tích, điện áp, dòng điện hay trở kháng)
chứa đựng thông tin cho phép xác định giá trị của đại lượng đó.
Đặc trưng (s) là hàm của đại lượng cần đo (M)
S = F(M)
Người ta gọi (S) là đại lượng đầu ra hoặc phản ứng của cảm biến. (M) là
đại lượng đầu vào hay kích thích ( có nguồn gốc đại lượng cần đo). Thông
qua đo đạc (S) cho phép nhận biết giá trị (M).
9O9=NRBS
 !"
GVHD: BÙI HẢI LÊ ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CĐT

2.5.2.1 Theo nguyên lý chuyển đổi giữa đáp ứng kích thích
2.5.2.2 Phân loại theo dạng kích thích.
Âm thanh -Biên pha, phân cực; Phổ; Tốc độ truyền song
Điện -Điện tích, dòng điện; Điện thế, điện áp

-Điện trường; Điện dẫn, hằng số điện môi
Từ -Từ trường; Từ thông, cường độ điện trường; Độ từ thẩm
Quang -Biên, pha, phân cực,phổ; Tốc độ truyền
-Hệ số phát xạ, khúc xạ; Hệ số hấp thụ, hệ số bức xạ
Cơ -Vị trí; lực ,áp suất; Gia tốc, vận tốc
-Ứng suất, độ cứng; Moment; Khối luợng tỷ trọng
-Vân tốc chất lưu, độ nhớt…
Nhiệt -Nhiệt độ; Thông lượng; Nhiệt dung, tỉ nhiệt
Bức xạ -Kiểu; Năng lượng; Cường độ
 !"
Hiện tượng Chuyển đổi và đáp ứng kích thích
Vật lý - Nhiệt điện; - Quang điện; - Quang từ
- Điện từ; - Quang đàn hồi; - Từ điện
- Nhiệt từ
Hoá học - Biến đổi hoá học ; - Biến đổi điện hoá
- Phân tích phổ…
Sinh Học - Biến đổi sinh hoá; - Biến đổi vật lý.
- Hiệu ứng trên cơ thể sống
GVHD: BÙI HẢI LÊ ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CĐT
2.5.2.3 Phân loại theo tính năng của bộ cảm biến.
o Độ nhạy.
o Độ chính xác.
o Độ phân giải.
o Độ chọn lọc.
o Độ tuyến tính.
o Công suất tiêu thụ.
o Dải tần.
o Độ trễ.
2.5.2.4 Phân loại theo tính năng của bộ cảm biến.
o Độ nhạy

o Độ chính xác
o Độ phân giải
o Độ chọn lọc
o Độ chính xác
o Độ tuyến tính
o Công suất tiêu thụ
o Dải tần
o Độ trễ
o Khả năng quá tải
o Tốc độ đáp ứng
o Độ ổn định
o Tuổi thọ
o Điều kiện lựa chọn
o Kích thước, trọng
lượng.
 !"
00
s
s
mm
a)
b)
GVHD: BÙI HẢI LÊ ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CĐT
2.5.2.5 Phân loại theo phạm vi sử dụng.
o Khả năng quá tải
o Tốc độ đáp ứng
o Độ ổn định
o Tuổi thọ
o Điều kiện lựa chọn
o Kích thước, trọng lượng

o Công nghiệp
o Nghiên cứu khoa học
o Môi trường, khí tượng
o Thông tin, viễn thông
o Nông nghiệp
o Dân dụng
o Vũ trụ
o Quân sự
2.5.2.6 Phân loại theo thông số mô hình mạch thay thế.
o Cảm biến tích cực đầu ra là nguồn áp, nguồn dòng (NPN,
PNP…)
o Cảm biến thụ động được đặc trưng bởi thông số R, L, C,
M… tuyến tính hoặc phi tuyến
o Đường cong chuẩn của cảm biến là đường cong được biểu diễn
sự phụ thuộc vào đại lượng điện (S) ở đầu ra của cảm biến vào
giá trị của đại lượng đo (m) ở đầu vào.
9OTUVB4WX EC
Đường cong được biểu thể biểu diễn bằng biểu thức đại số dưới dạng S
= F (M) hoặc bằng đồ thị sau đây:
 !"
GVHD: BÙI HẢI LÊ ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CĐT
• Dạng đường cong chuẩn
o Dựa vào đường cong chuẩn của cảm biến, ta có thể xác định giá
trị chuẩn Mi chưa biết của M thông qua giá trị đo được Si của S.
o Để dễ sử dụng, người ta thường chế tạo cảm biến có sự phụ
thuộc tuyến tính giữa đại lượng đầu ra và đầu vào, phương trình
S = F(M) có dạng S = AM+B với A,B là các hệ số, đường cong
chuẩn là đường thẳng.
9OY/"Z[RBSEC@CE
2.5.4.1 Cảm biến tiếp cận.

• Đặc điểm.
o Phát hiện vật không cần tiếp xúc
o Tốc độ đáp ứng nhanh
o Đầu cảm biến nhỏ có thể lắp đặt nhiều nơi
o Có thể sử dụng trong môi trường khắc nghiệt
2.5.4.2 Cảm biến tiếp cận cảm ứng.
• #\4SB
Cảm biến cảm ứng từ gồm có 4 khối chính:
o Cuộn dây và lõi Fefit
o mạch dao động
o mặt phát hiện
o mặt đầu ra
o Mạch dao động phát dao động điện từ tần số radio. Từ
trường biến thiên tập trung từ lõi sắt sẽ móc vòng qua đối
tượng kim loại đặt đối diện với nó. Khi đối tượng lại gần
sẽ có dòng điện Foucaul cảm ứng lên trên mặt đối tượng
tạo nên một tải gỉm tín hiệu dao động. Bộ phát hiện sẽ phát
hiện sự thay đổi trạng thái biên độ mạch dao động. Mạch
phát hiện ở vị trí ON phát tín hiệu mặt đầu ra ở vị trí ON
o Từ trường do cuộn dây cảm biến thay đổi khi tương tác
với vật thể bằng kim loại. Do đó, loại cảm biến này chỉ
phát hiện vật thể bằng kim loại.
• 5]
o Phát hiện vật không cần tiếp xúc
o Đầu cảm biến nhỏ có thể lắp đặt nhiều nơi
 !"
GVHD: BÙI HẢI LÊ ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CĐT
o Tốc độ đáp ứng nhanh
o Làm việc trong môi trường khắc nghiệt
o Làm việc theo nguyên lý cảm ứng từ, do đó dễ bị ảnh

hưởng của nguồn nhiễu hay ảnh hưởng của nguồn ký sinh.
o Cảm biến sử dụng điện áp một chiều khoảng 10-30VDC,
đầu ra cảm biến chịu dòng điện nhỏ (tối đa khoảng
200mA), đo đó thường đấu nối ra thiết bị trung gian (rơle
trung gian, bộ điều khiển cảm biến . . . . )
9OYT#ECG^G_4
• Cảm biến tiệm cận điện dung khi có mặt của đối tượng làm thay
đổi điện dung C của bản cực.
• Cảm biến tiệm dung gồm 4 bộ phận chính: Cảm biến (các bản
cực cách điện); mạch dao động; bộ phát hiện; mạch đầu ra. Tuy
nhiên cãm biến dung không đòi hỏi đối tượng làm bằng kim
loại. Đối tượng phát hiện là chất lỏng, vật liệu phi kim, thuỷ
tinh, nhựa. Tốc độ chuyển mạch tương đối nhanh, có thể phát
hiện đối tượng có kích thước nhỏ, phạm vi cảm nhận lớn.
• Cảm biến điện dung chịu ảnh hưởng bởi bụi và độ ẩm. Cảm
biến điện dung có vùng cảm nhận lớn hơn vùng cảm nhận của
cảm biến điện cảm
9OYY#EC`4 
Nguyên lý hoạt động: Khi chiếu vào nguồn sáng thích hợp vào
cảm biến, tính chất dẫn điện của cảm biến thay đổi, làm mạch tín
hiệu cảm ứng thay đổi theo. Như vậy thông tin ánh sáng được
chuyển thành thông tin của tín hiệu điện
 !"
GVHD: BÙI HẢI LÊ ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CĐT
Đầu phát của cảm biến phát ra một nguồn sáng về phía trước. Nếu
có vật thể che chắn, nguồn sáng này tác động lên vật thể và phản xạ
ngược lại đầu thu, đầu thu nhận tín hiệu ánh sáng này và chuyển
thành tín hiệu điện. Tuỳ theo lượng ánh sáng chuyển về, mà chuyển
thành tín hiệu điện áp và dòng điện và khuyếch đại thành tín hiệu ra.
• 43aBX EC`4 _b4]

o Ánh sáng từ nguồn sáng được tập trung bởi thấu kính hội tụ và
chiếu thẳng vào vật.
o Tia sáng phản xạ từ vật được tập trung lên dụng cụ cảm biến vị
trí (PSD: position sensing device) bằng thấu kính thu. Nếu vị trí
vật ( khoảng cách đến thiết bị đo) thay đổi, hình ảnh vị trí vật
hình thành trên PSD sẻ khác đi và nếu ở trạng thái cân bằng của
hai ngõ ra PSD thay đổi ảnh vị trí vật hình thành trên PSD sẽ
khác đi và trạng thái cân bằng của 2 PSD cũng thay đổi.
o Nếu 2 ngõ ra là A và B, tính A/(A+B) và sử dụng các giá trị
thích hợp để tăng hệ số “k” và Offset “C”.
 Khoảng dịch chuyển = .K-C
 Giá trị đo lường của độ rọi (độ sáng) nhưng 2 ngõ dịch
chuyển A và B, và chính vì vậy nếu cường độ ánh sáng
nhận đươc vì khoảng cách đến vật thay đổi kết quả ngõ
ra tuyến tính tương ứng sự thay đổi khoảng cách và thay
đổi vị trí
• =NRBS
o Cảm biến quang thu phát độc lập (Thought Beam)
o Cảm biến quang phát thu chung (Retro Replective)
o Cảm biến quang khuyếch đại ( Diffuse Replective)
o Cảm biến quang phản xạ giới hạn (Limited Reflective)
9OO#c_2EC6BdGH
• Sự đa dạng về chủng loại trong các sản phẩm cảm biến
đáp ứng được nhiều ứng dụng chuyên sâu trong lỉnh vực tự động
hoá công nghiệp. Một vài ứng dụng điển hình
o Phát hiện màn trong
o Phát hiện dấu/vết trên nền
 !"