Bài giảng điều khiển điện khí nén TC nghề gia lai

TRƯỜNG TRUNG CẤP NGHỀ GIA LAI
------O0O-----BÀI GIẢNG
ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN KHÍ NÉN

Ho Chi Minh city, September 2010


Mục đích của môn học
 Hiểu chức năng, nguyên lý làm việc của các phần tử khí nén,
điện -khí nén, thủy lực, điện thủy lực.
 Có kiện thức để thiết kế mạch điều khiển khí nén, điện khí nén,
thủy lực, điện thủy lực.
 Đọc và phân tích được các hệ thống điều khiển bằng khí nén,
thủy lực, điện thủy lực trong thực tế.
 Phát hiện lỗi cúa các phần tử và hệ thống, sữa chữa và bảo
dưỡng hệ thống.


Tài liệu tham khảo
 Tài liệu tham khảo chính:
[1] Nguyễn Ngọc Phương, Hệ thống điều khiển
bằng khí nén, NXB Giáo dục, 1999.
[2] Nguyễn Ngọc Phương, Hệ thống điều khiển
bằng thủy lực, NXB Giáo dục, 2000

 Các tài liệu khác
[1] Andrew A. Parr, Hydraulics and Pneumatics,
Elsevier Science & Technology Books


CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ KHÍ NÉN

1.1. Tổng quan
1.1.1. Lịch sử
1.1.2. Ứng dụng
1.1.3. Ưu và nhược điểm
1.2. Cơ sở lý thuyết
1.2.1. Đơn vị sử dụng
1.2.2. Áp suất
1.2.3. Lực
1.2.4. Lưu lượng
1.2.5. Các định luật khí
1.3. Cấu trúc cơ bản của HT điều khiển tự động khí nén
1.4. Các phương pháp điều khiển tự động trong HT khí nén


TỔNG QUAN
 Khí nén là một phần của lưu chất với không khí
hoặc các loại khí khác được nén lại.
Pneumatics: xuất phát từ tiếng Hy Lạp là Pneuma có nghĩa là
khí, gió hoặc hơi thở.

 Điều khiển khí nén được thiết kế với mục đích
hướng dòng chảy của khí nén theo các mạch để
điều khiển cơ cấu chấp hành.
 Các dòng chảy dưới dạng năng lượng khí nén sẽ
điều khiển cơ cấu chấp hành thực hiện chuyển động
tịnh tiến hay quay.


LỊCH SỬ
 Cuối thế kỷ XVII, Torricelli, Mariotte và sau đó là Bernoulli đã tiến

hành nghiên cứu các lý thuyết và ứng dụng liên quan đến áp suất và
lực đi ra từ các lỗ trên các thùng chứa nước và các đường dẫn.
Blaise Pascal đưa ra các định luật nền tảng của khoa học thủy lực.
 Cuối những năm 1930 và đặc biệt là trong khoảng thời gian chiến
tranh TG thứ II, các hệ thống điều khiển bằng lưu chất được sử dụng
rộng rãi và phát triển khá mạnh, được ứng dụng rộng rãi trong các
máy móc sản xuất.
 Vào năm 1951 các ứng dụng trong công nghiệp tăng rất nhanh, các
hội nghị được tổ chức như Detrit, Michigan với mục đích hình thành
nên một tiêu chuẩn cho các thiết bị khí nén và thủy lực.
 Vào năm 1966, một hệ thống ký hiệu được đưa ra bởi Viện tiêu
chuẩn Hoa Kỳ (United States America Standards Institute). Khi
chúng ta sử dụng các ký hiệu này, người bảo trì dễ dàng thay thế và
sửa chữa các thiết bị trong hệ thống, dễ dàng phán đoán các lỗi hư
hỏng của hệ thống bằng cách tham khảo các catalogue của nhà sản
xuất.


ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG
ĐIỀU KHIỂN BẰNG KHÍ NÉN
 Có thể sử dụng ở trong những môi trường khắc
nghiệt, lĩnh vực nguy hiểm.
 Sản xuất, lắp ráp các thiết bị điện tử & chế biến
thực phẩm vì điều kiện vệ sinh môi trường rất tốt và
độ an toàn cao.
 Các dây chuyền tự động: đóng gói, vận chuyển,
cấp phôi, gá đặt… sản xuất dược phẩm, hoá chất,
nước giải khát,….

ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG
ĐIỀU KHIỂN BẰNG KHÍ NÉN

Máy cắt giấy và hệ thống cấp dung dịch vào chai
bằng hệ thống khí nén





ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG
ĐIỀU KHIỂN BẰNG KHÍ NÉN










ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG
ĐIỀU KHIỂN BẰNG KHÍ NÉN


ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG
ĐIỀU KHIỂN BẰNG KHÍ NÉN

S1

S2
S4

S3

Xy lanh A
B1

Xy lanh B

Quy trình đẩy chi tiết với hai xy lanh


So sánh hệ thống khí nén, thủy lực và điện

Nguồn năng lượng

Tích trữ năng lượng
Hệ thống phân phối
Giá thành năng lượng
Cơ cấu chấp hành
quay
Cơ cấu chấp hành
tuyến tính

Lực có thể điều khiển

Nhược điểm chính

Điện

Thủy lực

Khí nén

Thường sử dụng
nguồn cung cấp bên
ngoài
Giới hạn (pin)

Động cơ điện hoặc
động cơ diesel

Động cơ điện hoặc
động cơ diesel

Giới hạn (bộ tích áp)

Tốt với rò rỉ ít
Động cơ Ac và DC.
Điều khiển động cơ
Dc dễ. Động cơ AC rẻ
Khoảng hành trình
ngắn sử dụng
solenoid hoặc thông
qua chuyển đổi cơ khí
Có thể điều khiển với
động cơ DC và
solenoid. Tuy nhiên

cần giải nhiệt
Nguy hiểm khi giật
điện

Giới hạn do thiết bị
Trung bình
Tốc độ di chuyển
chậm. Dễ điều khiển.

Tốt có thể phân phối
khắp nhà máy
Cao nhất
Khoảng thay đổi tốc
độ lớn. Khó điều
khiển chính xác tốc
độ

Có thể dừng
Xylanh. Lực lớn
Lức có thể điều khiển

Xylanh, lực trung bình
Lức có thể thay đồi
được

Rò rỉ gây nguy hiểm,
có thể gây cháy nổ

Tiếng ồn

KHÍ NÉ
N
- Xylanh
- Xylanh quay
- Đđộ
ng cơ khí né
n

- Van đả
o chiề
u
- Phầ
n tửchuyể
n đổ
i
- Van châ
n khô
ng

- Van đả
o chiề
u
- Van chắ
n (OR, AND, xả
khí nhanh)
- Van tiế
t lưu,
- Van thờ
i gian, bộđế

m
- F-F khí né
n, CPU khí
né
n

Nú
t nhấ
n, cô
ng tắ
c, cô
ng
tắ
c hà
nh trình, cả
m biế
n,
lưu chương trình

NGUỒ
N NĂ
NG
LƯNG KHÍ NÉ
N

ĐIỆ
N - ĐIỆ
N TỬ
ĐỐ
I TƯNG ĐIỀ

U KHIỂ
N
(Cơ cấ
u chấ
p hà
nh)

PHẦ
N TỬĐIỀ
U KHIỂ
N
(Cơ cấ
u tá
c độ
ng - Output)

PHẦ
N TỬXỬLÝTÍN HIỆ
U

(Processing)

PHẦ
N TỬNHẬ
N TÍN HIỆ
U

(Input)

- Độ

ng cơ điệ
n
- Solenoid
- Độ
ng cơ tònh tiế
n

- Cô
ng tắ
c tơ cô
ng suấ
t
- Transistor cô
ng suấ
t
- Thyristor cô
ng suấ
t

- Cô
ng tắ
c tơ
- Rơle
- Module điệ
n tử
- PLC
- CPU
- Bộđònh thờ
i , bộđế
m

- Cô
ng tắ
c
- Nú
t nhấ
n
- Module chương trình
- Cả
m biế
n
- Chương trình

NGUỒ
N NĂ
NG
LƯNG ĐIỆ
N


ƯU VÀ NHƯỢC ĐIỂM
 ƯU ĐIỂM
• Độ an toàn làm việc cao trong môi trường dễ
cháy nổ và có thể làm việc trong môi trường
khắc nghiệt như phóng xạ hoặc hoá chất.
• Độ tin cậy làm việc cao.
• Kết cấu, sử dụng và điều khiển đơn giản.
• Dễ dàng tự động hoá.
• Thời gian đáp ứng nhanh, tác động nhanh và
có thể làm việc từ xa.

• Giá thành thiết kế hệ thống rẻ.