Đồ Án thiết kế hệ thống Điều khiển tự động

ĐA: TKHTĐiều Khiển Tự Động

GVHD: Đặng Phước Vinh

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Độc lập –Tự do – Hạnh phúc
KHOA CƠ KHÍ

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG
Họ và tên sinh viên: 1. Nguyễn Đình Hạnh
2. Nguyễn Ngọc Hiếu
3. Nguyễn Văn Hà
Lớp
Ngành

: 11C1LT
: Chế tạo máy

1. Tên đề tài:

Thiết kế và chế tạo mô hình rôbốt lấy hàng tự động RTT
2. Các số liệu ban đầu
Dựa trên các số liệu ban đầu về nhiệm vụ kỹ thuật cho trước
3. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán
a. Phân tích lựa chọn phương án thiết kế hệ thống
b. Xác định các thông số cơ bản
c. Thiết kế sơ đồ kết cấu động học và sơ đồ động học máy
d. Thiết kế hệ thống điều khiển

e. Thiết kế mạch điều khiển
f. Thiết lập sơ đồ đầu nối toàn bộ hệ thống
4. Các bản vẽ và đồ thị
a. Bản vẽ nguyên lý và kết cấu máy (1-2) A0
b. Bản vẽ hệ thống điều khiển, mạch và lưu đồ thuật toán 1A0
5. Chế tạo mô hình
6. Cán bộ hướng dẫn: ĐẶNG PHƯỚC VINH
7. Ngày giao nhiệm vụ: 27/6/2012
8. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 8/2012
Thông qua bộ môn
Ngày
tháng năm 2012
Trưởng bộ môn
(Ký, ghi rõ họ tên)

Cán bộ hướng dẫn
(Ký, ghi rõ họ tên)

Đặng Phước Vinh.

SV: Hà-Hiếu-Hạnh

Trang: 1


ĐA: TKHTĐiều Khiển Tự Động

GVHD: Đặng Phước Vinh

MỤC LỤC

MỤC LỤC...................................................................................................................................2
Chương 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI...............................................................................................3
1.1 Tên đề tài:..........................................................................................................................3
1.2 Nguyên lý hoạt động như sau:..........................................................................................4
1.3 Các chuyển động cần thiết:...............................................................................................5
1.4 Chức năng của các bộ phận:..............................................................................................5
1.5 Chu trình làm việc của hệ thống:......................................................................................5
1.6 Loại sản phẩm được vận chuyển:......................................................................................6
Chương 2: THIẾT KẾ KẾT CẤU CƠ KHÍ................................................................................8
2.1 Chọn ổ lăn:........................................................................................................................8
2.2 Chọn bộ truyền cho cơ cấu quay:......................................................................................8
2.3 Chọn bộ truyền cho cơ cấu tịnh tiến:................................................................................9
Chương 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG BẰNG THỦY LỰC – KHÍ NÉN......11
3.1 Phân tích lựa chọn phương án thiết kế:...........................................................................11
3.1.1 Truyền động bằng thủy lực:.....................................................................................11
3.1.2 Truyền động bằng khí nén:......................................................................................12
3.2 Tính toán các thông số và lựa chọn bộ phận chuyển động:............................................12
3.2.1 Xilanh:......................................................................................................................12
3.3 Thiết kế sơ đồ kết cấu động học và sơ đồ động của máy:...............................................13
Chương 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN.................................................................15
4.1 Phân tích và lựa chọn các loại cảm biến:........................................................................15
4.1.1 Cữ hành trình khí nén:.............................................................................................15
4.1.2 Công tắc tiếp điểm:......................................................................................................15
4.2 Phân tích và lựa chọn các loại van:.................................................................................16
4.2.1 Van solenoid tác động bằng khí nén:......................................................................16
4.2.2 Van Solenoid tác động bằng điện:..........................................................................16
4.3 Phân tích và lựa chọn hệ điều khiển:..............................................................................17
4.3.1Điều khiển theo hành trình bằng khí nén:................................................................18
4.3.2 Điều khiển theo hành trình bằng điện- khí nén:.......................................................18
4.4 Các phần tử cần sử dụng trong hệ thống:........................................................................18

4.5 Thiết kế mạch điều khiển:...............................................................................................19
4.5.1 Ký hiệu và chức năng:..............................................................................................19
4.5.2 Chu trình làm việc của máy:....................................................................................20
Đã trình bày trên...............................................................................................................20
4.5.3 Thiết kế mạch khí nén:.............................................................................................20
4.6 Thiết lập phương trình logic:..........................................................................................21
Từ biểu đồ trạng thái ta có các phương trình logic sau:....................................................21
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................................27

SV: Hà-Hiếu-Hạnh

Trang: 2


ĐA: TKHTĐiều Khiển Tự Động

GVHD: Đặng Phước Vinh

Chương 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
1.1 Tên đề tài:

Thiết kế và chế tạo mô hình robot lấy hàng tự động RTT
* Giới thiệu chung:
Đất nước ta đang trong giai đoạn công nghiệp hoá và hiện đại hoá, trong một
tương lai không xa ngành Cơ Khí phải được trang bị lại để tiến kịp các nước trong khu
vực và thế giới, tiếp cận các công nghệ hiện đại để đẩy nhanh quá trình phát triển đất
nước. Trong đó, kỹ thuật robot được ứng dụng rất rộng rãi và đem lại hiệu quả to lớn
trong sản xuất công nghiệp, trong quốc phòng, y tế, xã hội, thám hiểm vũ trụ…
Theo em được hiểu robot là một cơ cấu tự động có thể lập trình, lặp lại các
chương trình, tổng hợp các chương trình đặt ra trên các trục toạ độ; có khả năng định

vị, định hướng, di chuyển các đối tượng vật chất theo những hành trình đã được
chương trình hoá để thực hiện các nhiệm vụ công nghệ khác nhau. Với khả năng thích
nghi cao trong nhiều điều kiện làm việc và tính linh hoạt trong thao tác lập trình, robot
đã cho thấy tầm quan trọng, khả năng ứng dụng cao thay thế nhiều hoạt động của con
người.
Trong nghành cơ khí robot được sử dụng nghiều trong công nghệ đúc, công
nghệ hàn, cắt kim loại, sơn ,phun ,tháo lắp và vận chuyển sản phẩm. Khả năng làm
việc của robot trong một số điều kiện vượt trội hơn khả năng của con người.
Với phạm vi kiến thức hạn hẹp, nhóm em xin nhận đề tài thiết kế robot RTT
làm nhiệm vụ lấy – cấp hàng tự động.

SV: Hà-Hiếu-Hạnh

Trang: 3


ĐA: TKHTĐiều Khiển Tự Động

GVHD: Đặng Phước Vinh

Hình 1.1: Mô hình robot RTT.
1.2 Nguyên lý hoạt động như sau:
Khi sản phẩm đã vào đúng vị trí ban đầu của chu trình hoạt động, xylanh D bắt đầu
được cấp khí tiến hành thao tác kẹp sản phẩm và tác động lên công tác hành trình D1
làm cho motor B quay, nâng sản phẩm lên cao. Ứng với chiều cao của bậc chứa sản
phẩm, ta bố trí công tắc hành trình B1 cho hợp lý. Khi tác động vào B1, motor B
ngừng hoạt động, nhờ cơ cấu tự hãm sản phẩm vẫn được giữ nguyên vị trí và đồng
thời motor A bắt đầu hoạt động, quay 1 góc α cần thiết. Cánh tay robot được duỗi
thẳng nhờ mô tơ C kéo bánh răng quay, thanh răng được lắp trên cơ cấu vào ra ăn
khơp với bánh răng di chuyển cánh tay ra vị trí cần thiết . Khi được tác động từ công

tắc hành trình A1. Cuối hành trình duỗi thẳng chạm công tắc C1 và thả sản phẩm
xuống đúng vị trí đã định. Sau đó, rơ le đảo chiều bánh răng quay ngược lại làm thanh
răng thực hiện hành trình ngược mang đầu kẹp lùi về, tác động vào công tắc C0 và
motor A quay ngược lại. Cuối cùng motor B được đảo chiều quay trả cánh tay robot về
vị trí ban đầu và chuẩn bị cho chu trình tiếp theo.

SV: Hà-Hiếu-Hạnh

Trang: 4


ĐA: TKHTĐiều Khiển Tự Động

GVHD: Đặng Phước Vinh

1.3 Các chuyển động cần thiết:
Để thực hiện quá trình hoạt động nói trên thì ta cần các chuyển động chính sau đây:
+ Chuyển động quay của motor A để đạt góc quay α cần thiết.
+ Chuyển động quay của motor B để nâng – hạ sản phẩm.
+ Chuyển động quay của motor C để mang đầu kẹp sản phẩm vào- ra.
+ Chuyển động tịnh tiến của đầu piston xylanh D để hoạt động cơ cấu kẹp.
1.4 Chức năng của các bộ phận:
Trong mô hình hoạt động của robot RTT gồm một số bộ phận chủ yếu như:giá,
xilanh, mô tơ, van đảo chiều, van tiết lưu, công tắc hành trình, ray trượt, dây dẫn
khí..v.v.
Chức năng của mỗi bộ phận như sau:
• Giá : là nơi để gắn tất cả cả bộ phận khác của hệ thống, đảm bảo độ cứng vững
của hệ thống.
• Xilanh: tạo chuyển động tịnh tiến khứ hồi để thực hiện các nhiệm vụ riêng.
• Van đảo chiều: dùng để đảo chiều chuyển động của các xilanh, tạo ra các

chuyển động tịnh tiến khứ hồi phù hợp với quá trình làm việc của chúng.
• Van tiết lưu: điều chỉnh lưu lượng khí nén qua các xilanh nhằm thay đổi tốc độ
hoạt động, cũng như thời gian làm việc của robot.
• Công tắc hành trình: có tác dụng tạo ra sự luân phiên chuyển động tịnh tiến khứ
hồi của mỗi xilanh hoặc quay của động cơ để thực hiện theo đúng nguyên lý
hoạt động của toàn hệ thống.
• Ray trượt: có tác dụng định hướng cho chuyển động đi lên- xuống, ra -vào được
đảm bảo chính xác quá trình định vị sản phẩm.
• Dây dẫn khí nén: dùng để dẫn khí nén giữa các bộ phận với nhau nhằm truyền
tín hiệu tác động.
• Mô tơ truyền chuyển động làm quay cho cơ cấu chap hành.
1.5 Chu trình làm việc của hệ thống:
Hệ thống làm việc theo một chu trình kín, nghĩa là công việc được lặp đi lặp lại
trong một thời gian dài, không phụ thuộc vào các yếu tố bên ngoài. Hệ thống sẽ ngừng
hoạt động khi ta ngưng cung cấp điện cho toàn hệ thống bằng nút Stop.

SV: Hà-Hiếu-Hạnh

Trang: 5


ĐA: TKHTĐiều Khiển Tự Động

GVHD: Đặng Phước Vinh

1.6 Loại sản phẩm được vận chuyển:
Sản phẩm có nhiều hình dáng, cấu tạo khác nhau, nhưng đối với hệ thống này,
chúng ta thiết kế để cấp- lấy sản phẩm hình trụ có kích thước cho sẵn.

SV: Hà-Hiếu-Hạnh

Trang: 6


ĐA: TKHTĐiều Khiển Tự Động

SV: Hà-Hiếu-Hạnh

GVHD: Đặng Phước Vinh

Trang: 7


ĐA: TKHTĐiều Khiển Tự Động

GVHD: Đặng Phước Vinh

Chương 2: THIẾT KẾ KẾT CẤU CƠ KHÍ
2.1 Chọn ổ lăn:

Ø62

16

Ø30
Hình 2.1

Ổ lăn có các thông số sau:
d= 30 mm
D= 62mm

B= 16mm
2.2 Chọn bộ truyền cho cơ cấu quay:
Với tốc độ quay chậm của cánh tay robot, động cơ điều khiển phải có hộp giảm
tốc. Để truyền chuyển động từ động cơ qua bánh răng làm quay cánh tay robot thì ta
chọn bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng. Vì bánh răng trụ răng thẳng dễ chế tạo hơn
so với các loại bánh răng khác.
Ngoài ra chọn bộ truyền bánh răng vì kích thước nhỏ gọn, khả năng tải lớn,
hiệu suất cao, tỉ số truyền ổn định, làm việc chắc chắn và bền lâu.

SV: Hà-Hiếu-Hạnh

Trang: 8


ĐA: TKHTĐiều Khiển Tự Động

GVHD: Đặng Phước Vinh

Hình 2.2a

Hình 2.2b
Nguyên lý hoạt động: Động cơ truyền chuyển động cho bánh răng nhỏ, bánh
răng lớn được lắp ăn khớp với bánh răng nhỏ, khi bánh răng nhỏ quay thì truyền
chuyển động cho bánh răng lớn làm bánh răng lớn quay theo thực hiện chuyển động
quay cho robot.
2.3 Chọn bộ truyền cho cơ cấu tịnh tiến:
Để cơ cấu mang đầu kẹo vào ra dễ dàng, thay đổi được tốc độ vận tốc , chuyển
động êm ta dùng cơ cấu bánh răng thanh răng. Bánh răng được gắn vào trục động cơ
thực hiện chuyển động quay, thanh răng được gắn vào cơ cấu thanh trượt thực hiện
chuyển động tịnh tiến do ăn khớp giữa thanh răng bánh răng.

Để bánh răng quay với tốc độ ổn định, có thể thay đổi được vận tốc ta dùng
động cơ có hộp giảm tốc, truyền động với công suất nhỏ.

SV: Hà-Hiếu-Hạnh

Trang: 9


ĐA: TKHTĐiều Khiển Tự Động

GVHD: Đặng Phước Vinh

Hình 2.3a

Hình 2.3b
Nguyên lý hoạt động: Động cơ truyền chuyển động cho bánh răng, bánh răng quay
truyền chuyển động cho thanh răng, thanh răng được gắn lên cơ cấu chấp hành thực
hiện chuyển động tịnh tiến.

SV: Hà-Hiếu-Hạnh

Trang: 10


ĐA: TKHTĐiều Khiển Tự Động

GVHD: Đặng Phước Vinh

Chương 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG BẰNG
THỦY LỰC – KHÍ NÉN

3.1 Phân tích lựa chọn phương án thiết kế:
3.1.1 Truyền động bằng thủy lực:
* Ưu điểm và nhược điểm của hệ thống truyền động bằng thủy lực:
• Ưu điểm:
- Truyền động được công suất cao và tải trọng lớn, cơ cấu đơn giản, hoạt động
với độ tin cậy cao.
- Điều chỉnh được vận tốc làm việc tỉnh và vô cấp, dễ thực hiện tự động hóa.
- Kết cấu gọn nhẹ, vị trí các phần tử dẫn và bị dẫn không phụ thuộc lẫn nhau.
- Có khả năng giảm khối lượng và kích thước nhờ chọn áp suất cao.
- Bơm và động cơ thủy lực có quán tính nhỏ, dầu có tính chịu nén nên có thể sử
dụng ở vận tốc cao mà không sợ bị va đập mạnh như trong cơ khí hay điện.
- Dễ chuyển đổi chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến của
cơ cấu chấp hành.
- Dễ đề phòng quá tải nhờ van an toàn.
- Dễ theo dõi và qua sát bằng áp kế, kể cả những mạch phức tạp, nhiều mạch.
- Tự động hóa đơn giản, kể cả các thiết bị phức tạp, bằng cách dùng các phần tử
tiêu chuẩn hóa.
• Nhược điểm:
- Tổn thất trong đường ống dẫn và rò rỉ bên trong các phần tử, làm giảm hiệu suất
và hạn chế sử dụng.
- Khó giữ được vận tốc không đổi khi khi làm việc do tính đàn hồi của dầu.
- Khi mới khởi động, nhiệt độ của hệ thống chưa ổn định, vận tốc làm việc thay
đổi do độ nhớt thay đổi.
-

Khó thực hiện đồng bộ hóa chính xác các chuyển động.

SV: Hà-Hiếu-Hạnh

Trang: 11

ĐA: TKHTĐiều Khiển Tự Động

GVHD: Đặng Phước Vinh

3.1.2 Truyền động bằng khí nén:
* Ưu điểm và nhược điểm của hệ thống truyền động bằng khí nén:
• Ưu điểm:
- Có khả năng truyền năng lượng đi xa, bởi vì độ nhớt động học của khí nén nhỏ
và tổn thất áp suất trên đường dẫn nhỏ.
- Do có khả năng chịu nén lớn của không khí, nên có thể tích chứa khí nén rất
thuận lợi. Vì vậy có khả năng ứng dụng để thành lập một trạm tích chứa khí nén.
- Không khí dùng để nén, hầu như có số lượng không giới hạn và có thể thải ra
môi trường.
- Hệ thống khí nén sạch sẽ, dù cho có sự rò rỉ không khí nén ở hệ thống ống dẫn,
do đó không tồn tại mối đe dọa bị nhiễm bẩn.
- Chi phí nhỏ để thiết lập một hệ thống truyền động bằng khí nén, bởi vì phần lớn
trong các xí nghiệp, nhà máy đã có sẵn đường dẫn khí nén.
- Hệ thống phòng ngừa quá áp suất giới hạn được đảm bảo, nên tính nguy hiểm
của quá trình sử dụng hệ thống truyền động khí nén thấp.
- Các thành phần vận hành trong hệ thống có cấu tạo đơn giản và giá thành
không đắt.
- Các van khí nén phù hợp một cách lý tưởng đối với các chức năng vận hành
logic, và do đó được sử dụng để điều khiển trình tự phức tạp.
• Nhược điểm:
- Khi tải trọng hệ thống thay đổi, thì vận tốc truyền cũng thay đổi theo, bởi vì khả
năng đàn hồi của khí nén lớn.
- Dòng khí thoát ra ở đường dẫn gây ra nhiều tiếng ồn.
=> Đối với thiết kế “Mô hình robot RTT ” phù hợp với mô hình sản xuất nhỏ nên độ

chính xác ‘cấp- lấy’ sản phẩm không yêu cầu quá cao. Do vậy ta sử dụng phương án
truyền động và điều khiển bằng điện- khí nén để tận dụng nguồn khí sẵn có. Hơn nữa,
để kết cấu máy nhỏ gọn hơn và giá thành hợp lý hơn ta không sử dụng phương án
truyền động bằng thủy lực và khí nén.
3.2 Tính toán các thông số và lựa chọn bộ phận chuyển động:
3.2.1 Xilanh:
Việc xác định xilanh làm việc quyết định đến 2 yếu tố làm việc:
- Chiều dài hành trình.
- Lực sinh ra.
Xilanh kẹp:

SV: Hà-Hiếu-Hạnh

Trang: 12


ĐA: TKHTĐiều Khiển Tự Động

GVHD: Đặng Phước Vinh

* Chiều dài hành trình nâng phụ thuộc vào không gian làm việc cho phép đồng thời
phải phù hợp với các xilanh đã được tiêu chuẩn hóa. Nếu hành trình dài quá sẽ làm tay
kẹp cồng kềnh, hoặc ảnh hưởng đến các chi tiết lân cận. Nếu ngắn quá sẽ không đảm
bảo quá trình kẹp phôi và độ cứng vững để di chuyển phôi đến nơi khác. Do đó ta
chọn xilanh hành trình 50 mm.
* Lực kẹp
Ta chọn xilanh 2 chiều,1 pittong khi đó lực
tác động là:
Q=

π .D 2
. p.η
4

Trong đó:
D: Đường kính pittong
P: Áp suất khí nén, kG/cm2
η : Hiệu suất = 0,85

Hình 3.1
Theo đó ta chọn xilanh CDJ2D16-100-B, loại này có đường kinh là 16mm, hành
trình dài nhất là 100mm, áp suất vận hành tối đa là 0,7Mpa.
- Nguyên lý hoạt động: Lưu lượng được truyền từ hệ thống vào xilanh, tạo áp suất
tác động lên piston, tạo lực tác dụng lên piston, đẩy piston chuyển động duỗi thẳng để
thực hiện công tác yêu cầu.
3.3 Thiết kế sơ đồ kết cấu động học và sơ đồ động của máy:
Dựa vào tên đề tài và các thông kích thước cho sẵn khi thiết kế ta chọn kết cấu
động học và sơ đồ động như đã trình bày trên.

SV: Hà-Hiếu-Hạnh

Trang: 13


ĐA: TKHTĐiều Khiển Tự Động

GVHD: Đặng Phước Vinh

Hình 3.2 Sơ đồ thuật toán

SV: Hà-Hiếu-Hạnh

Trang: 14


ĐA: TKHTĐiều Khiển Tự Động

GVHD: Đặng Phước Vinh

Chương 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN.
4.1 Phân tích và lựa chọn các loại cảm biến:
Các loại cảm biến có thể sử dụng trong hệ thống điều khiển:
4.1.1 Cữ hành trình khí nén:

(1)

(0)
P

s

Hình 4.1.1
- Nguyên lý hoạt động: Ở trạng thái ban đầu, cữ hành trình ở trạng thái không hoạt
động(0), khi có tác động lên cữ, cữ hành trình ở trạng thái (1), nguồn cấp năng lượng
truyền tới các phần tử khác. Khi thôi tác động, nhờ lực lò xo, cữ hành trình trở lại
trạng thái (0), nguồn cấp năng lượng bị khóa không cấp lưu lượng tới các cơ cấu khác
qua cữ hành trình nữa và ngược lại.
. Ưu điểm: Đơn giản.
Tác động hành trình chính xác.
Lắp ráp dễ dàng, tuổi thọ cao.

. Nhược điểm: Khí nén có tổn thất, thời gian tác động sẽ chậm hơn so với tác
động bằng điện.
4.1.2 Công tắc tiếp điểm:

Hình 4.1.2
. Ưu điểm: Nhỏ gọn.
Tác động chính xác, thời gian tác động ngắn.
SV: Hà-Hiếu-Hạnh

Trang: 15


ĐA: TKHTĐiều Khiển Tự Động

GVHD: Đặng Phước Vinh

Rẽ hơn cữ hành trình.
Đơn giản hơn.
. Nhược điểm: Tuổi thọ không cao.
=> Từ đây, theo yêu cầu của hệ thống cần đáp ứng nhanh, hơn nữa lại nhỏ gọn, là
phần tử thích hợp cho hệ thống điều khiển yêu cầu.
4.2 Phân tích và lựa chọn các loại van:
4.2.1 Van solenoid tác động bằng khí nén:

A

B

0

1

P

R

Hình 4.2.1
- Nguyên tắc hoạt động: Ban đầu, van ở vị trí (0), khi có tín hiệu khí nén, van
chuyển sang vị trí (1) , nguồn khí được cấp tới cơ cấu chấp hành để công tác. Ngược
lại, có tín hiệu khí nén tác động ngược trở lại, van chuyển từ vị trí (1) sang vị trí (0),
nguồn khí nén cấp tới cơ cấu chấp hành để thực hiện công tác hành trình ngược lại.
. Ưu điểm: tín hiệu khí nén sẵn có, không cần tốn năng lượng.
Điều khiển đơn giản.
Nhỏ gọn.
. Nhược điểm: Tác động có độ chính xác không cao.
4.2.2 Van Solenoid tác động bằng điện:

SV: Hà-Hiếu-Hạnh

Trang: 16


ĐA: TKHTĐiều Khiển Tự Động

A

GVHD: Đặng Phước Vinh

1

B

0
SP

R

Hình 4.2.2
- Nguyên tắc hoạt động: Cuộn dây nam châm điện bên A có điện, van sẽ chuyển từ
vị trí ban đầu (1) qua vị trí (0), nguồn khí nén cấp từ nguồn thông qua van tới cơ cấu
chấp hành. Ngược lại, cuộn dây nam châm bên B có điện, van lập tức truyền từ vị trí
(0) qua vị trí (1). Nguồn khí nén được cấp từ nguồn tới cơ cấu chấp hành đề thực hiền
hành trình ngược lại.
. Ưu điểm: Tác động nhanh, chính xác.
. Nhược điểm: Kết cấu phức tạp hơn.
Đắt hơn.
 Để đáp ứng điều khiển nhanh, chính xác cao, ta chọn loại van solenoid tác động
bằng điện trong hệ thống điều khiển tự động.
4.3 Phân tích và lựa chọn hệ điều khiển:
- Điều khiển theo hành trình.
- Điều khiển tuần tự.
- Điều khiển theo thời gian. Ở đây điều khiển theo hành trình đơn giản hơn cả, hơn nữa
độ chính xác điều khiển khá cao, dễ điều khiển và khắc phục sự cố => Ta chọn loại hình
điều khiển này.

SV: Hà-Hiếu-Hạnh

Trang: 17

ĐA: TKHTĐiều Khiển Tự Động

GVHD: Đặng Phước Vinh

a1

(1) (0)

a0

(1) (0)

4.3.1Điều khiển theo hành trình bằng khí nén:

Vt1
A+

_

(1)

A

(0)

P R

Hình 4.3.1
4.3.2 Điều khiển theo hành trình bằng điện- khí nén:

b0

b1

(1)

B

+

(1)

R P s

B

_

(0)

(0)

R P s

Hình 4.3.2
=> Qua đây, ta có thể thấy điều khiển bằng điện – khí nén thích hợp với mô hình, bởi
lẽ giá thành rẽ hơn điều khiển bằng khí nén rất đáng kể.

d

D

4.4 Các phần tử cần sử dụng trong hệ thống:
+ Phần tử dẫn động: Xilanh khí nén tác động kép.

S

Hình 4.4a

SV: Hà-Hiếu-Hạnh

Trang: 18


ĐA: TKHTĐiều Khiển Tự Động

GVHD: Đặng Phước Vinh

+ Cảm biến: công tắc hành trình tác động bằng điện.

Hình 4.4b
+ Van dẫn động: Van solenoid 5/2 tác động bằng điện.

(1)

(0)
R P S

Hình 4.4c
+ Điều chỉnh tốc độ: Điều chỉnh tiết lưu bằng van tiết lưu một chiều có thể điều

chỉnh được.

Hình 4.4d
4.5 Thiết kế mạch điều khiển:
4.5.1 Ký hiệu và chức năng:
- Motor A : Thực hiện chuyển động quay để đạt góc quay cần thiết.
- Motor B : Biến chuyển động quay của motor B thành chuyển động thẳng.
- Mô tơ C : biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến mang đầu kẹp đi
-

ra đi vào.
Xy lanh D: Hoạt động cơ cấu kẹp: đóng – mở kẹp.

SV: Hà-Hiếu-Hạnh

Trang: 19


ĐA: TKHTĐiều Khiển Tự Động

GVHD: Đặng Phước Vinh

4.5.2 Chu trình làm việc của máy:
Đã trình bày trên.
4.5.3 Thiết kế mạch khí nén:
Thiết kế mạch khí nén cho xi lanh D.
Công tắc hành trình của xy lanh D ký hiệu là D0, D1.

c0

D0
+

(1)

D1
_

(0)
R

c1

P

S

Hình 4.5
C0,C1 tín hiệu điều khiển phần tử nhớ của xy lanh D
Dấu “+” tương ứng với hành trình piston duỗi thẳng.
Dấu “-“ tương ứng với hành trình piston lùi về.

SV: Hà-Hiếu-Hạnh

Trang: 20


ĐA: TKHTĐiều Khiển Tự Động

GVHD: Đặng Phước Vinh

Ta có bảng trạng thái sau:
BẢNG TRẠNG THÁI
s0

1

2

3

4

5

6

7

8

_1
9=

a0
b0
c0
d0
s0

a0
b0
c0
d1

a0
b1
c0
d1

a1
b1
c0
d1

a1
b1
c1
d1

a1
b1
c1
d0

a1
b1
c0
d0

a0
b1
c0
d0

a0
b0
c0
d0

10

MOTOR A

MOTOR B

CYLINDER C

CYLINDER D

4.6 Thiết lập phương trình logic:
Từ biểu đồ trạng thái ta có các phương trình logic sau:

__ _ _
D =_
a.b.c.d.s
__
+
B = a.b.c.d
_ _

+
A = a.b.c.d
_
+
C = a.b.c.d
D = a.b.c.d
_
C = a.b.c.d
__
A = a.b.c.d
_ __
B = a.b.c.d
+

SV: Hà-Hiếu-Hạnh

Trang: 21


ĐA: TKHTĐiều Khiển Tự Động

GVHD: Đặng Phước Vinh

So sánh các phương trình trên ta thấy không có phương trình nào giống nhau,
về phương diện điều khiển thì ta điều khiển được mà không cần thông qua phần tử nhớ
trung gian.
Biểu diễn sự hoạt động của hệ thống bằng biểu đồ Karnaugh.

ab
cd

11

01

00

-

+

B

-

A

+

A

+

C

00

D

01

B

10

+
-

11

D

10

C

-

Hình 4.6a
* Đơn giản phương trình logic bằng biểu đồ karnaugh.
+ Đơn giản phương trình A+/ A-

ab
cd

00

00

A

-

A

-

A

01

A

-

A

+

A

11

01

10

-

+

+

11

A

10

A

+

+

A = b.d
__
A = c.d
Hình 4.6b

SV: Hà-Hiếu-Hạnh

Trang: 22


ĐA: TKHTĐiều Khiển Tự Động

GVHD: Đặng Phước Vinh

+ Đơn giản phương trình B+/ B-

ab
cd

11

01

00
-

00

B

01

B

+

10

+

B

-

B

+

B

+

B

+

11

B

10

B

+

+

B =d
__
B = a.d
Hình 4.6c
+ Đơn giản phương trình C+/ C-

ab
cd

00

00

C

01

C

11

01
-

-

C

-

-

C

10

-

C

+

C

+

11

C

10

C

-

+

C = a.d
_
C =d
Hình 4.6d

SV: Hà-Hiếu-Hạnh

Trang: 23

ĐA: TKHTĐiều Khiển Tự Động

GVHD: Đặng Phước Vinh

+ Đơn giản phương trình D+/ D-

ab
cd

00

00

D

01

D

11

01

10

-

+

D

-

D

+

D

+

D

+
-

11

D

10

D

-

__
D = a.b
+

-

D =c
Hình 4.6e

Vậy phương trình logic được rút gọn như sau:

A+ = b.d
__
A = c.d
+

C = a.d
_
C =d

+

B =d
__
B = a.d
__
+
D = a.b
-

D =c

Từ phương trình logic ta thiết lập sơ đồ mạch logic:
SV: Hà-Hiếu-Hạnh

Trang: 24


ĐA: TKHTĐiều Khiển Tự Động

a0

a1

b0

b1

c0

c1

GVHD: Đặng Phước Vinh

d0

d1

s0

&

+

A

S
R

&

-

A

+

B

S
R

&

&

-

B

C+

S
R

&

C

D+

S
R

D-

Sơ đồ mạch điều khiển:

SV: Hà-Hiếu-Hạnh

Trang: 25