ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN VÀ THỦY LỰC - Tài Liệu Text - 123doc

Có thể bạn quan tâm

Tải bản đầy đủ (.pdf) (118 trang)

Trang chủ

Cao đẳng - Đại học

Kỹ thuật - Công nghệ

ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN VÀ THỦY LỰC

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.29 MB, 118 trang )

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM[[[[[\\\\\ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN & THỦY LỰCTH.S LÊ VĂN TIẾN DŨNGCuuDuongThanCong.com /> ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN & THỦY LỰCMục lụcMỤC LỤCLời mở đầuMục lụcPHẦN I :ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN & THỦY LỰC12CHƯƠNG 1 - CƠ SỞ LÝ THUYẾT1.1. Sơ lược về hệ thống điều khiển khí nén và thủy lực1.2. Ưu và nhược điểm của hệ thống điều khiển bằng khí nén & thủy lực1.2.1. Hệ thống khí nén1.2.2. Hệ thống thủy lực1.3. Phạm vi ứng dụng của điều khiển khí nén & thủy lực trong công nghiệp1.3.1. Ứng dụng của hệ thống khí nén1.3.2. Ứng dụng của hệ thống thủy lực1.4. Đơn vị đo của các đại lượng cơ bản1.4.1. Áp suất1.4.2. Lực1.4.3. Công1.4.4. Công suất1.4.5. Độ nhớt động68912CHƯƠNG 2 - CUNG CẤP VÀ XỬ LÝ NGUỒN NĂNG LƯNG2.1. Khí nén2.1.1. Sản xuất khí nén2.1.2. Phân phối khí nén2.1.3. Xử lý nguồn khí nén2.2. Thủy lực (dầu ép)2.2.1. Cung cấp năng lượng dầu2.2.2. Xử lý nguồn dầuPHẦN II:CÁC THÀNH PHẦN CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂNKHÍ NÉN & THỦY LỰC1623CHƯƠNG 3 - PHẦN TỬ ĐƯA TÍN HIỆU VÀ XỬ LÝ TÍN HIỆU ĐIỀU KHIỂN3.1. Các phần tử đưa tín hiệu3.1.1. Tín hiệu không điện3.1.2. Tín hiệu điện3.2. Các phần tử xử lý tín hiệu điều khiển3.2.1. Phần tử YES3.2.2. Phần tử NOT3.2.3. Phần tử AND3.2.4. Phần tử OR3.2.5. Phần tử NAND3.2.6. Phần tử NOR3.2.7. Phần tử Nhớ Flip-Flop4.1. Động cơ (motor)CuuDuongThanCong.com3239CHƯƠNG 4 - CÁC PHẦN TỬ CHẤP HÀNH463 /> ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN & THỦY LỰCMục lục4.1.1. Động cơ bánh răng4.1.2. Động cơ trục vít4.1.3. Động cơ cánh gạt4.1.4. Động cơ pít tông hướng kính4.1.5. Động cơ pít tông hướng trục4.2. Xy lanh (Cylinder)4.2.1. Xy lanh tác động đơn4.2.2. Xy lanh tác động kép4.2.3. Xy lanh màng4.2.4. Xy lanh quay49CHƯƠNG 5 - CÁC PHẦN TỬ ĐIỀU CHỈNH VÀ ĐIỀU KHIỂN5.1. Khái niệm5.2. Các phần tử điều chỉnh5.2.1. Van an toàn và van tràn5.2.2. Van cản5.2.3. Van giảm áp5.2.4. Van tiết lưu5.2.5. Van chân không5.2.6. Van điều chỉnh thời gian5.3. Các phần tử điều khiển5.3.1. Van một chiều5.3.2. Van đảo chiều5.3.3. Các van tuyến tính58596269CHƯƠNG 6 - TÍNH TOÁN TRUYỀN ĐỘNG HỆ THỐNG KHÍ NÉN VÀ THỦY LỰC6.1. Tổn thất trong hệ thống điều khiển khí nén & thủy lực6.1.1. Tổn thất trong hệ thống khí nén6.1.2. Tổn thất trong hệ thống thủy lực6.2. Cơ sở tính toán truyền động hệ thống6.3. Tính toán một số mạch điển hìnhPHẦN III: PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ909496100103103CHƯƠNG 7 - PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN7.1. Lý thuyết đại số boole7.2. Phân loại phương pháp điều khiển7.3. Phương pháp thiết kế mạch điều khiển7.3.1. Biểu diển chức năng của quá trình điều khiển7.3.1.1. Biểu đồ trạng thái7.3.1.2. Sơ đồ chức năng7.3.1.3. Lưu đồ tiến trình7.3.2. Viết phương trình điều khiển7.3.3. Vẽ sơ đồ mạch điều khiển7.4. Điều khiển bằnh lập trìnhTài liệu tham khaûoCuuDuongThanCong.com78821081091111184 /> Lời nói đầuĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN & THỦY LỰCLỜI NÓI ĐẦUCùng sự phát triển không ngừng của lónh vực tự độnghóa, ngày nay các thiết bị truyền dẫn, điều khiển khí nén –thủy lực sử dụng trong máy móc trở nên rộng rãi ở hầu hếtcác lónh vực công nghiệp như máy công cụ CNC, phương tiệnvận chuyển, máy dập, máy xây dựng, máy ép phun, máy bay,tàu thủy, máy y khoa, dây chuyền chế biến thực phẩm,… donhững thiết bị này làm việc linh hoạt, điều khiển tối ưu, đảmbảo chính xác , công suất lớn với kích thước nhỏ gọn và lắpđặt dễ dàng ở những không gian chật hẹp so với các thiết bịtruyền động và điều khiển bằng cơ khí hay điện.Nhằm trang bị cho bạn đọc nền kiến thức tốt nhất để tiếpcận nhanh chóng với các thiết bị của hệ thống điều khiển khínén – thủy lực trong thực tế. Bằng những kinh nghiệm tác giảđúc kết được của nhiều năm làm việc thực tiễn trên các máy,công nghệ điều khiển số hiện đại góp phần vào đào tạonguồn nhân lực, tác giả đã biên soạn ra cuốn sách này.Cuốn sách “Điều khiển khí nén & thủy lực” được tác giảtổng hợp từ những kiến thức cơ bản của các lónh vực liênquan. Hy vọng qua nội dung của cuốn sách này bạn đọc cóthể tính toán, thiết kế, lắp đặt và điều khiển được một hệthống truyền dẫn khí nén & thủy lực theo các yêu cầu khácnhau.Trong quá trình biên soạn cuốn sách này, không thểtránh khỏi những thiếu sót. Rất mong sự đóng góp của cácđộc giả gần xa.Tp.HCM, ngày 17 tháng 10 năm 2004Tác giả1CuuDuongThanCong.com /> ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN & THỦY LỰCChương 1 – Đại cương về điều khiển Khí nén & Thủy lựcPHẦN IĐẠI CƯƠNG VỀ ĐIỀU KHIỂNKHÍ NÉN & THỦY LỰCCHƯƠNG 1CƠ SỞ LÝ THUYẾTSơ lược về hệ thống điều khiển khínén & thủy lựcHệ thống điều khiểnTín hiệu điều khiểnĐiều khiển vòng hởĐiều khiển vòng kínƯu và nhược điểm của hệ thốngđiều khiển thủy lực & khí nénPhạm vi ứng dụngCông thức và đơn vị đo cơ bảnBài tập5CuuDuongThanCong.com /> Chương 1 – Đại cương về điều khiển Khí nén & Thủy lựcĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN & THỦY LỰC1.1. SƠ LƯC VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN VÀ THỦY LỰC1.1.1. Hệ thống điều khiểnHệ thống điều khiển khí nén & thủy lực bao gồm các phần tử điều khiển và cơ cấuchấp hành được nối kết với nhau thành hệ thống hoàn chỉnh để thực hiện những nhiệm vụtheo yêu cầu đặt ra. Hệ thống được mô tả như hình 1-1.Năng lượng điều khiểnTín hiệuđầu vàoXử lý thông tin,điều khiểnCơ cấu chấp hành ( biếnnăng lượng -> cơ năng)Phản hồiHình 1.1 Hệ thống điều khiển khí nén & thủy lực- Tín hiệu đầu vào: nút nhấn, công tắc; công tắc hành trình; cảm biến.- Phần xử lý thông tin: xử lý tín hiệu nhận vào theo một quy tắc logic xác định, làm thayđổi trạng thái của phần tử điều khiển: van logic And, Or, Not, Yes, Flip-Flop, rơle…- Phần tử điều khiển: điều khiển dòng năng lượng ( lưu lượng, áp suất) theo yêu cầu, thayđổi trạng thái của cơ cấu chấp hành: van chỉnh áp, van đảo chiều, van tiết lưu, ly hợp…- Cơ cấu chấp hành: thay đổi trạng thái của đối tượng điều khiển, là đại lượng ra của mạchđiều khiển: xy lanh khí-dầu, động cơ khí nén-dầu.- Năng lượng điều khiển: bao gồm phần thông tin và công suất.Phần thông tin:-điện tử- điện cơ- khí- dầu- quang học- sinh họcPhần công suất:- Điện: công suất nhỏ, điều khiển hoạt động dễ, nhanh.- Khí: công suất vừa, quán tính, tốc độ cao.- Thủy: công suất lớn, quán tính ít - dễ ổn định, tốc độ thấp.1.1.2. Các loại tín hiệu điều khiểnTrong điều khiển khí nén và thuỷ lực nói chúng ta sử dụng hai loại tín hiệu:+ tương tự (hình 1.2.a)6CuuDuongThanCong.com /> Chương 1 – Đại cương về điều khiển Khí nén & Thủy lựcĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN & THỦY LỰC+ rời rạc (số) (hình 1.2.b).S(signal)S(signal)1Hình 1.2.at (time)0t (time)Hình 1.2.b1.1.3. Điều khiển vòng hởHệ thống điều khiển vòng hở là không có sự so sánh giữa tín hiệu đầu ra với tínhiệu đầu vào, giá trị thực thu được và giá trị cần đạt không được điều chỉnh, xử lý. Hình1.3 mô tả hệ thống điều khiển tốc độ động cơ thủy lực.Giá trị đặtVan điềukhiển tỉ lệLưu lượng-Lưu lượngĐộng cơthủy lựcTốc độThay đổi tải trọngThay đổi lưu lượng bơmThay đổi áp suất hệThay đổi t0 dầuHình 1.3 Hệ thống điều khiển hở tốc độ động cơ thủy lực1.1.4. Điều khiển vòng kín (hồi tiếp)Hệ thống mà tín hiệu đầu ra được phản hồi để so sánh với tín hiệu đầu vào. Độchênh lệch của 2 tín hiệu vào ra được thông báo cho thiết bị điều khiển, để thiết bị này tạora tín hiệu điều khiển tác dụng lên đối tượng điều khiển sao cho giá trị thực luôn đạt đượcnhư mong muốn. Hình 1.4 minh họa hệ thống điều khiển vị trí của chuyển động cần píttông xy lanh thủy lực.Bộ điềukhiển tỉ lệGiá trị đặt +Phần tửso sánhkp-Tín hiệuđiều khiển(u)Van điềukhiển tỉ lệLưu lượngXy lanhthủy lựcVị tríKhuếchđại tỉ lệĐo lường vi tríHình 1.4 Hệ thống điều khiển kín vi trí pít tông thủy lực7CuuDuongThanCong.com /> ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN & THỦY LỰCChương 1 – Đại cương về điều khiển Khí nén & Thủy lực1.2. ƯU VÀ NHƯC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN & THỦYLỰC1.2.1. Khí néna) Ưu điểm− Tính đồng nhất năng lượng giữa phần I và P ( điều khiển và chấp hành) nên bảodưỡng, sửa chữa, tổ chức kỹ thuật đơn giản, thuận tiện.− Không yêu cầu cao đặc tính kỹ thuật của nguồn năng lượng: 3 – 8 bar.− Khả năng quá tải lớn của động cơ khí− Độ tin cậy khá cao ít trục trặc kỹ thuật− Tuổi thọ lớn− Tính đồng nhất năng lượng giữa các cơ cấu chấp hành và các phần tử chức năng báohiệu, kiểm tra, điều khiển nên làm việc trong môi trường dễ nổ, và bảo đảm môitrường sạch vệ sinh.− Có khả năng truyền tải năng lượng xa, bởi vì độ nhớt động học khí nén nhỏ và tổn thấtáp suất trên đường dẫn ít.− Do trọng lượng của các phần tử trong hệ thống điều khiển bằng khí nén nhỏ, hơnnữakhả năng giãn nở của áp suất khí lớn, nền truyền động có thể đạt được vận tốc rấtcao.b) Nhược điểm− Thời gian đáp ứng chậm so với điện tử− Khả năng lập trình kém vì cồng kềnh so với điện tử , chỉ điều khiển theo chương trìnhcó sẵn. Khả năng điều khiển phức tạp kém.− Khả năng tích hợp hệ điều khiển phức tạp và cồng kềnh.− Lực truyền tải trọng thấp.− Dòng khí nén thoát ra ở đường dẫn gây tiếng ồn− Không điều khiển được quá trình trung gian giữa 2 ngưỡng.1.2.2. Thủy lựca) Ưu điểm- Truyền động được công suất cao và lực lớn nhờ các cơ cấu tương đối đơn giản, hoạt độngvới độ tin cậy cao, đòi hỏi ít về chăm sóc, bảo dưỡng.- Điều chỉnh được vận tốc làm việc tinh và không cấp nhờ các thiết bị điều khiển kỹ thuậtsố hóa, dễ thực hiện tự động hóa theo điều kiện làm việc hoặc chương trình đã cho sẵn.- Kết cấu nhỏ gọn, nối kết giữa các thiết với nhau dễ dàng bằng việc đổi chỗ các mối nốiống.- Dễ biến đổi chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến của cơ cấu chấphành.- Có khả năng giảm khối lượng và kích thước nhờ chọn áp suất thủy lực cao.- Nhờ quán tính nhỏ của bơm và động cơ thủy lực, nhờ tính chịu nén của dầu nên có thể sửdụng vận tốc cao mà không sợ bị va đập mạnh như trong trường hợp cơ khí hay điện.- Dễ theo dõi và quan sát bằng áp kế, ngay cả những hệ mạch phức tạp.- Tự động hóa đơn giản dùng các phần tử tiêu chuẩn hóa.- Dễ đề phòng quá tải nhờ van an toàn.8CuuDuongThanCong.com /> ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN & THỦY LỰCChương 1 – Đại cương về điều khiển Khí nén & Thủy lựcb) Nhược điểm- Mất mát trong đường ống dẫn và rò rỉ bên trong các phần tử, làm giảm hiệu suất vàphạm vi ứng dụng.- Khó giữ được vận tốc không đổi khi phụ tải thay đổi do tính nén được của dầu và tínhđàn hồi của đường ống dẫn.- Nhiệt độ và độ nhớt thay đổi làm ảnh hưởng đến độ chính xác điều khiển.- Khả năng lập trình và tích hợp hệ thống kém nên khó khăn khi thay đổi chương trình làmviệc.- Khi mới khởi động, nhiệt độ của hệ thống chưa ổn định, vận tốc làm việc thay đổi do độnhớt của chất lỏng thay đổi.1.3. PHẠM VI ỨNG DỤNG CỦA ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN & THỦY LỰC1.3.1. Phạm vi ứng dụng của điều khiển khí nénHệ thống điều khiển khí nén được sử dụng rộng rãi ở những lónh vực mà ở đó vấnđề nguy hiểm, hay xảy ra các cháy nổ, như: các đồ gá kẹp các chi tiết nhựa, chất dẻo;hoặc được sử dụng trong ngành cơ khí như cấp phôi gia công; hoặc trong môi trường vệsinh sạch như công nghệ sản xuất các thiết bị điện tử. Ngoài ra hệ thống điều khiển bằngkhí nén được sử dụng trong các dây chuyền sản xuất thực phẩm, như: rữa bao bì tự động,chiết nước vô chai…; trong các thiết bị vận chuyển và kiểm tra của các băng tải, thang máycông nghiệp, thiết bị lò hơi, đóng gói, bao bì, in ấn, phân loại sản phẩm và trong côngnghiệp hóa chất, y khoa và sinh học.1.3.2. Phạm vi ứng dụng của điều khiển thủy lựcHệ thống điều khiển thủy lực được sử dụng trong lónh vực công nghiệp, như: máyép áp lực, máy nâng chuyển, máy công cụ gia công kim loại, máy dập, máy xúc, tời kuongThanCong.com /> Chương 7 – Thiết kế mạch điều khiểnĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN & THỦY LỰC2.0S4S3Đồ gá kẹpS2S11.0Piston 1.01a. Sơ đồ nguyên lýBước thực hiện3 451 201Piston 2.0 0b. Biểu đồ trạng tháiHình 7.15 – Nguyên lý làmviệcHình 7.16 - Sơ đồ mạch khí nén7.3.1.3. Lưu đồ tiến trình7.3.1.3.1. Kí hiệuLưu đồ tiến trình là giải thuật (thuật toán) của một quá trình điều khiển. Thể hiệncác trình tự hoạt động, những tín hiệu tác động ảnh hưởng đến hệ thống điều khiển.Các kí hiệu và thứ tự vi trí được mô tả ở hình 7.9Lệnh thao tácRẽ nhánhChương trình conChiều tác dụngHợp nhánhRẽ nhánhVị trí chuyển tiếpLệnh thao tác bằng tayNhập, xuất dữ liệuBắt đầu & kết thúc quá trìnhGhi chúHình 7.17 - Kí hiệu biểu diễn lưu đồ tiến trình106CuuDuongThanCong.com /> Chương 7 – Thiết kế mạch điều khiểnĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN & THỦY LỰC7.3.1.3.2. Thiết kế lưu đồ tiến trìnhNguyên tắc hoạt động của mạch điều khiển ở hình 7.10 được thực hiện như sau:1S3Hình 7.18 - Nguyên lí hoạt động của mạch điều khiển- Bước thực hiện thứ nhất:Khi pittông ở vị trí ban đầu (1S2 =1, 1S3=0) nút nhấn khởi động 1S1 tác động pittông đi ra(1A+).- Bước thực hiện thứ hai:Khi pittông đi đến cuối hành trình chạm công tắc 1S2, pittông sẽ lùi về (1A-).- Bước thực hiện thứ ba:Tại vị trí ban đầu pittông chạm công tắc 1S2, quá trình điều khiển kết thúc.Quá trình điều khiển được viết như sau:- Bước thực hiện thứ nhất:1S1∧1S2∧1S3= 1A+ → 1S3- Bước thực hiện thứ hai:1S3=1A- → 1S2- Bước thực hiện thứ ba:1S2 = kết thúc quá trình1Khởi động1S1 =1có1S2 =11A+không1S3 =1khôngkhôngcó1A-có1S3 =1có1không1S1 =1khôngcóKết thúcHình 7.19 - Lưu đồ tiến trình điều khiển107CuuDuongThanCong.com /> Chương 7 – Thiết kế mạch điều khiểnĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN & THỦY LỰC7.3.2. Viết phương trình điều khiển của hoạt động hệ thống- Dựa vào biểu đồ trạng thái hoạt động theo thời gian của quá trình làm việc hệ thống, dựavào lý thuyết đại số Boole và các phần tử có chức năng nhớ trạng thái ta có thể viết rađược các phương trình các bước điều khiển của quá trình.- Ta có thể tối ưu các phương trình điều khiển đó tới mức chứa ít tham số biến vào ra càngít để đơn giản mạch điều điều khiển và giảm tốn kém về sử dụng các phần tử không cầnthiết.Ví dụ:S0S1 S2Quy trình điều khiển piston để nénchặt các bã đậu thành các khối bánhđược mô tả ở hình 7.20. Tại các vị tríS0 v1 S1 v2 S2S0, S1 và S2 có các công tắc hànhtrình tương ứng x0, x1 và x2. Nút nhấnv3thức hiện hành trình ép là Sp. Đầutiên piston chạy với tốc độ v1 trongđoạn hành trình không ép S0S1, và sẽchạy chậm với v2 trong hành trình épS1S2. Gặp S2 piston sẽ giật lùi về vớivận tốc lớn nhất v3 và kết thúc chukỳ ép tại S0. (chú ý: v3> v1 > v2).Với nguyên lý hoạt động của quytrình ép ta xây dựng được sơ đồ mạchđộng lực như sau:Hình 7.20 – Hệ thống ép bã đậuBước 0-1Tại vị trí khởi đầu của bước 0 – 1,khi đồng thời S0 bị tác động và nútSp được nhấn thì thực hiện bước 0–1, tức là A+ thực hiện. Và nó vẫnthực hiện sau khi ta thả nút nhấnđiều này phải nhớ trạng thái củaA+.Phương trình viết như sau:K 0 = [( S p ∧ S 0 ) ∨ K ] ∧ S1Sp1Piston 1ABước 1-2- Tại vị trí 1, tín hiệu S1 tác động kết thúcbước 0-1 và thực hiện bước 1-2, cũng làA+ nhưng vận tốc v1. Khi thực hiện 1-2thì S1 sẽ thôi tác động, vẫn thực hiện A+tức là phải nhớ trạng thái này.- Phương trình viết như sau:00Bước thực hiệnS2S1 123 = kết thúcS0S0Xy lanhCông tắc hành trìnhNam châm điệnA+ A+S0S11Y1 2Y1AKTS2S01Y2 2Y2108CuuDuongThanCong.com /> Chương 7 – Thiết kế mạch điều khiểnĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN & THỦY LỰCK 1 = [( S1 ∨ K 1 ) ∧ S 2 ] ∧ K 2Bước 2-3- Khi piston gặp S2 thì kết thúc bước 1-2 và thực hiện bước giật lùi 2-3 (A-) và kết thúc tạiS0. Khi thực hiện bước 2-3 thì S2 thôi tác động nhưng A- vẫn hoạt động, tức phải có nhớtrạng thái của nó.- Phương trình được viết như sau:K 2 = (S 2 ∨ K 2 ) ∧ S 07.3.3. Vẽ sơ đồ mạch điều khiển- Mạch điều khiển là tổ hợp các tầng. Tầng là tổ hợp của các phần tử logic điện theo cácphương trình điều khiển đã viết được ở trên.- Mỗi phương trình điều khiển có thể xem như là một tầng. Trong đó Kn là hàm của cáctầng và được gán cho các đầu ra công suất của các van điều khiển.Tầng 1Tầng 2Tầng 37.3.4. Ví dụMột thanh hàn nhiệt điện được ép vàomột trống tròn xoay được làm mát bằngxy lanh khí nén tác động kép (1A) và hàntấm plastic thành các ống, hình 7.21.Hành trình duỗi ra được kích bằng một nútnhấn 1S1. Hành trình duỗi với áp suất là 4bar và khi 1S4 được tác động thì bắt đầuép cho tới áp suất ép tăng đến 8 bar thìpiston giật về. Gặp 1S3 thì piston dừnglại, sau 2 giây thì chu kỳ ép mới lại bắtđều. Trong mạch sử dụng van 5/2/2 coil.Xây dựng mạch điều khiển của cơ cấuhàn nhiệt điện.Giải:• Biểu đồ trạng thái được mô tả hình 7.22.109CuuDuongThanCong.com /> Chương 7 – Thiết kế mạch điều khiểnĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN & THỦY LỰCXy lanhCông tắc hành trìnhNam châm điệnA+1S31Y1,2Y1A+1S41Y1Ap1Y20A+1S3 t01Y1,2Y1Viết phương trình điều khiểnVì hoạt động của hệ thống được thực hiện liên tục, do vậy trạng thái nhấn của 1S1 tại (1)được duy trì trong suốt quá trình.K 0 = (1S1 ∨ K 0 )Bước 1-2K 1 = [1S1 ∧ 1S 3) ∨ K 1 ] ∧ PK 2 = K 1 ∧ 1S 41Y1 = K12Y1 = K2Bước 2-3K 3 = p ∨ K 3 ) ∧ 1S 31Y2 = K3Bước 3-1Thực hiện chu kỳ mới kế tiếp sau khoảng thời gian trì hoãn t.K 4 =1S 3 ∧ t ∧ K 0K1 = ( K 4 ∨ K1 )Ta có thể sử dụng luật kết hợp để tôi ưu các tầng ở bước 1-2 và 3-1.Xây dựng mạch điện điều khiểnCăn cứ vào số phương trình ở trên ta có số tầng tương ứng. Mạch được thể hiện dưới đây:110CuuDuongThanCong.com /> Chương 7 – Thiết kế mạch điều khiểnĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN & THỦY LỰC7.4. ĐIỀU KHIỂN BẰNG LẬP TRÌNH- Trên đây, chúng ta đã sử dụng lý thuyết đại số Boole, các phần tử nhớ để tổ hợp thànhcác phương trình điều khiển và sử dụng các luật logic để tối ưu chúng. Bước kế tiếp mớitiến hành xây dựng mạch điều khiển trên tổ hợp đã tối ưu được.- Với phương thức này sẽ gặp nhiều khó khăn đối với những hệ thống có quá trình hoạtđộng phức tạp, hệ thống đòi hỏi phải thay đổi các thông số làm việc thường xuyên, khókhăn khi bảo trì, sửa chữa hoặc cải tiến, nâng cấp để phù hợp với nhu cầu. Mặc khácphương thức này tốn kém chi phí, không gian và tính an toàn, ổn định làm việc rất thấpảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả sản xuất.- Để giải quyết những hạn chế của phương thức này người ta đã sử dụng các bộ điều khiểncó khả năng lập trình thay thế hoàn toàn cho các mạch điều khiển trên tạo ra một sự linhhoạt mềm dẻo từ ý tưởng đến hoàn thiện mạch.- Sử dụng bộ điều khiển lập trình, chúng ta không cần quan tâm đến bản chất của sự nốimạch do điều này được giải quyết bằng chương trình.- Chương trình có thể viết dưới dạng ngôn ngữ STL, LADDER, FBD. Trong phần này tácgiả sử dụng ngôn ngữ đơn giản LADDER để mô tả và lập trình các hoạt động của hệthống.7.4.1. Một số lệnh cơ bản viết chương trìnhSTTLệnh1Tiếp điểm thườnghở – thường đóng2Tiếp điểm cạnhdương – cạnh âmKí hiệuToán hạngI, Q, M, SM, T, C, V,S, LLoại dữ liệuBoolI, Q, M, SM, T, C, V,S, LBool111CuuDuongThanCong.com /> Chương 7 – Thiết kế mạch điều khiểnĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN & THỦY LỰCSTTLệnh3Nhớ bit – xóa bitKí hiệuToán hạngI, Q, M, SM, T, C, V, S,LLoại dữ liệuBool4Gán ngõ raI, Q, M, SM, T, C, V, S,LBool5Phủ định bitBool6Mở trễ theo thờigianI, Q, M, SM, T, C, V, S,LTxxx: ConstantIN: I, Q, M, SM, T, C,V, S, L7Tắt trễ theo thờigianTxxx: ConstantIN: I, Q, M, SM, T, C,V, S, LWordBool8So saùnh = =, < >,=>, <=, >, < 2 sốnguyênint9Cộng và trừ 2 sốnguyênIW, QW, MW, SW,SMW, T, C, VW, LW,AIW, AC, Constant,*VD, *LD,*ACIW, QW, MW, SW,SMW, T, C, VW, LW,AIW, AC, Constant,*VD, *LD,*AC10Nhân và chia 2 sốnguyênIW, QW, MW, SW,SMW, T, C, VW, LW,AIW, AC, Constant,*VD, *LD,*ACInt11Đếm lênPV:VW, IW, QW, MW,SMW, LW, AIW, AC,T, C, Constant, *VD,*AC, *LD, SWCU,R: power flowIntWordBoolIntBool112CuuDuongThanCong.com /> Chương 7 – Thiết kế mạch điều khiểnĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN & THỦY LỰCSTTLệnh12Đếm xuốngKí hiệuToán hạngPV:VW, IW, QW,MW, SMW, LW,AIW, AC, T, C,Constant, *VD, *AC,*LD, SWCD,LD: power flowLoại dữ liệuintBool7.4.2. Viết chương trình cho mạch điều khiểnVí dụ: Máy dập đầu phôi thép tự động trong dây chuyền sản xuất trụ điện bê tông tiền áp.• Tác động tín hiệu khởi động ( nút nhấn PB start) pít tông kẹp chặt dịch chuyển từ vị tríA đến B thực hiện kẹp chặt phôi, lúc này LS2 được tác động và pít tông dập dịchchuyển từ vị trí C đến D để dập định hình phôi ( theo hình dạng khuôn) lúc này LS4 tácđộng làm cho pít tông dập lùi về C và LS3 tác động. LS3 tác động làm cho pít tông kẹpdịch chuyển từ B về A và LS1 tác động dừng quá trình dập (Hình 5).• Chú ý: PLC chỉ nhận tín hiệu từ PB Start khi đồng thời LS1 và LS3 bị tác động.LS3 (C)(A)LS1PB start(B)LS2LS4 (D)113CuuDuongThanCong.com /> ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN & THỦY LỰCChương 7 – Thiết kế mạch điều khiển114CuuDuongThanCong.com /> Chương 7 – Thiết kế mạch điều khiểnĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN & THỦY LỰCBÀI TẬP CHƯƠNG 7Bài 1:Thiết kế mạch ép gia nhiệt tự động với yêu cầu kỹ thuật như sau:Khi nút nhấn S1 được tác động thì pittông ép đi xuống và chạm vào công tắc hànhtrình S2 thì bắt đầu gia nhiệt với thời gian t. Sau đó trở về vị trí ban đầu và chạm vào côngtắc hành trình S3 thì quá trình tiếp tục lại từ đầu. Trong quá trình thực hiện nếu nhấn nútS4 thì píttông sẽ quay về vị trí ban đầu.Bài 2:Thiết kế mạch thủy lực điều khiển máy dập khuôn kim loại (hìnhBT7.1), với yêu cầu kỹ thuật sau: Lúc đầu, đầu dập ở vị trí chờ (S1),khi đưa chi tiết cần dập vào ta ấn nút S3, đầu dập tịnh tiến đi xuống vàdập chi tiết, khi S2 bị tác động thì đầu dập quay về. Trong quá trình giacông nếu xảy ra sự cố, ấn nút S4 đầu dập sẽ ở lại vị trí đó.S1S2Bài 3: Thiết bị lắp ráp có độ dôiThiết kế mạch điều khiển thủy lực của cơ cấu dùng để lắp ráp có độHình BT7.1dôi, với yêu cầu kỹ thuật như sau:Đưa chi tiết cần lắp vào vị trí lắp, ấn nút S1 cơ cấu tịnh tiến xuống lắp và ép chặtchi tiết đến khi đủ áp suất 20 bar, đèn H sáng, thì cơ cấu tự quay về. Nếu trong quá trìnhgia công xảy ra sự cố thì ấn nút S2 cơ cấu quay về vị trí ban đầu.Bài 4: Cơ cấu cấp phôi theo kiệnThiết kế mạch điều khiển thủy lực cấp phôi theo khối kiện nhiều sản phẩm, với yêu cầukỹ thuật sau:Nhấn nút 1S cơ cấu đẩy phôi hoạt động từ vị trí giới hạn S1 đến giới hạn S2 để đẩysản phẩm. Khi công tắc S2 tác động thì pittông đẩy trở về vị trí ban đầu và thực hiện tiếplần đẩy mới. Đẩy đúng 12 phôi thì ngừng ở vị trí ban đầu. Trong quá trình đẩy phôi có vấnđề thì nhấn nút 2S và trở về vị trí ban đầu.Bài 5:.Hệ thống vận chuyển các sản phẩm bằng các băng tải con lăn được mô tả như hình BT7.2.Hai băng tải chuyển động vuông góc với nhau theo trục X và Y. Nguyên lý làm việc đượcmô tả như biểu đồ trạng thái. Hãy thiết kế mạch động lực thủy lực và mạch điều khiển.Trong đó: 1S1, 1S2, 2S1, 2S2 là các công tắc giới hành trình; S1 là nút nhấn khởi động hệthống.115CuuDuongThanCong.com /> Chương 7 – Thiết kế mạch điều khiểnĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN & THỦY LỰCBT7.2bS11A2ABT7.2aBT7.2c1S211S102S211S20Biểu đồ trạng tháiBài 6:Cơ cấu ép thủy lực mô tả như hình BT7.3 và biểu đồ trạng thái BT7.4. Trong quá trìnhchạy nếu tác động S2 thì dừng cơ cấu. Nếu S1 được tác động thì cơ cấu lại hoạt động tiếptục.Hãy thiết kế mạch động lực thủy lực, viết phương trình điều khiển và thiết kế mạchđiện điều khiển.Trong đó: 1S1, 1S2 là các công tắc giới hành trình; p là công tắc áp suất; T là công tắc thờigian.p = 40 bart=4sS111ABT7.3 – Cơ cấu thủy lựcKết thúc01S21S11S1BT7.4 - Biểu đồ trạng tháiBài 7:Hệ thống ép thủy lực được dùng để lắp ráp các chi tiết thành sản phẩm được mô tả nhưhình BT7.5. Khi nhấn nút khởi động S1 thì pittông ép thực hiện lắp ráp chi tiết cho đến áp116CuuDuongThanCong.com /> Chương 7 – Thiết kế mạch điều khiểnĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN & THỦY LỰCsuất đạt đến 3Mpa thì pittông trở về vị trí ban đầu gặp 1S1 thì dừng. Trong quá trình éphoặc trở về nếu nút Stop (S2) được nhấn thì pit tông dừng lại. Nếu S1 lại được nhấn thì pittông sẽ tiếp tục hành trình còn lại. Hãy thiết kế mạch động lực, viết phương trình điềukhiển và vẽ sơ đồ mạch điện.S1p = 3 Mpa11AKết thúc01S11S1b) Biểu đồ trạng tháia) Cơ cấu ép thủy lựcBT7.5117CuuDuongThanCong.com /> Tài liệu tham khảoĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN & THỦY LỰCTÀI LIỆU THAM KHẢO[1].[2].[3].[4][5].[6].[7].[8].[9].Phạm Công Ngô, “Lý thuyết điều khiển tự động”Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, 1996.Trần Chấn Chỉnh – Lê Thị Minh Nghóa, “Cơ học chất lỏng kỹ thuật”Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, 1992.Nguyễn Ngọc Phương, “Hệ thống điều khiển bằng khí nén”Nhà xuất bản giáo dục, 1999.Nguyễn Ngọc Phương – Huỳnh Nguyễn Hoàng, “Hệ thống điều khiển bằng thủylực”Nhà xuất bản giáo dục, 1999.Trần Doãn Đình – Hà Văn Vui –Đỗ Văn Chi, “Truyền dẫn thủy lựctrong chế tạo máy”Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, 1984.Nguyễn Ngọc Cẩn, “Truyền dẫn dầu ép trong máy cắt kim loại”Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, 1978.Ron Tocci, “Digiatal System”Prentice-Hall.Robert N.Bateson,“Introduction To Control System Technology”Maxwell Macmillan International Editions.Sabrie Soloman, “Sensors and Control System in Manufacturing”McGraw-Hill,Inc.[10].[11].[12].[13].[14].[15].[16].“Automation with Micro PLC SIMATIC S7-200”Siemens, Germany.Werner Deppert – Kurt Stoll, “Pneumatic control”Vogel Buchverlag, 1985.Werner Deppert – Kurt Stoll, “Pneumatic Application”Vogel Buchverlag, 1983.Michael J.Pinches – John G.Ashby, “Power Hydraulics”Prentice-Hall.“Hydraulics & Applications”Yuken Kogyo Co., LTD.“Hydraulics Applications “Lab-Volt, 2000.Lê Văn Tiến Dũng, “Điều khiển lập trình PLC và mạng PLC”Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ Tp.HCM, 2004.118CuuDuongThanCong.com />

Tài liệu liên quan

Điều khiển khí nén và thủy lực
- 118
- 2
- 13
Tài liệu Điều khiển khí nén và thuỷ lực (Chương 7) pdf
- 24
- 2
- 14
Tài liệu Điều khiển khí nén và thuỷ lực (Chương 6) doc
- 17
- 985
- 10
Tài liệu Điều khiển khí nén và thuỷ lực (Chương 5)w pdf
- 20
- 1
- 12
Tài liệu Điều khiển khí nén và thuỷ lực (Chương 4) pdf
- 12
- 1
- 10
Tài liệu Điều khiển khí nén và thuỷ lực (Chương 3) ppt
- 15
- 1
- 14
Tài liệu Điều khiển khí nén và thuỷ lực (Chương 2) ppt
- 15
- 1
- 9
Tài liệu Đại cương về điều khiển khí nén và thuỷ lực (Chương 1) docx
- 10
- 1
- 9
Tài liệu Hệ thống điều khiển khí nén và điện khí nén docx
- 14
- 692
- 8
Tài liệu Hệ thống điều khiển khí nén và điện khí nén_chương 8 pdf
- 14
- 489
- 3