Đấu dây vận hành máy nén khí

1 BÀI 1: ĐẤU DÂY VẬN HÀNH MÁY NÉN KHÍ 1.1. Tháo lắp máy nén khí kiểu pistong Trong doanh nghiệp, các máy nén pittông được sử dụng rộng rãi cho cả nén khí và làm lạnh. Các máy nén khí này hoạt động trên nguyên lý của bơm xe đạp và được đặc trung bởi sự ổn định của lưu lượng khi áp suất đẩy thay đổi. năng suất của máy tỷ lệ thuận với tốc độ. Tuy nhiên công suất của máy nén lại thay đổi. a) Cấu tạo - Máy nén một cấp là máy nén có quá trình thực hiện bằng một xylanh đơn hoặc một số xylanh song song - Rất nhiều ứng dụng yêu cầu vượt quá khả năng thực tế của một cấp nén đơn lẻ. Tỷ số nén quá cao(áp suất đẩy tuyệt đối/ áp suất hút tuyệt đối ) có thể làm nhiệt độ cửa đẩy cao quá mức hoặc gây ra các vấn đề thiết kế khác. Điều này dẫn đến nhu cầu sử dụng máy nén hai hay nhiều cấp cho yêu cầu áp suất cao với nhiệt độ khí cấp (cửa đẩy) thấp hơn (1400C – 1600C) so với máy nén một cấp (2050C – 2400C). Hình 1.2: Máy nén khí kiểu pittong 1 cấp 2 b) Nguyên lý hoạt động Nguyên lý hoạt động của máy nén kiêu pittông một cấp ( hình 10) Không khí được hút vào khi pittong đi xuống, van nạp mở ra, van xả đóng lại do áp suất giảm xuống. Đây gọi là pha hút. + Ở điểm chết dưới của pittông, van nạp đóng, buồng khí đóng kín Hình 2.5: Máy nén khí kiểu pittong 2 cấp Truyền Hình 2.6: Nguyên lý hoạt động của máy nén khí kiểu pittong 1 cấp 3 + Pittông đi lên, áp suất tăng, van xả mở, đây gọi là pha nén + Ở điểm chết trên của pittông, van xả đóng lại, van nạp mở ra. chuẩn bị cho một chu trình mới. - Máy nén khí kiểu pittông một ấp có thể hút lưu lượng đến 10m3/phút bà áp suất nén được 6bar, một số trường hợp áp suất nén đến 10bar. c) Ưu, nhược điểm của máy nén khí kiểu pittông: - Ưu điểm: Cứng, vững, hiếu suất cao, kết cấu vận hành đơn giản - Nhược điểm: Tạo ra khí nén theo xung, thường có dầu, ồn. Hình c: Máy nén pittông bơm dầu 4 BÀI 2: CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 2.1. Tháo lắp xilanh khí nén, động cơ khí nén 2.1.1. Động cơ khí nén Động cơ khí nén là cơ cấu chấp hành, có nhiệm vụ biến đổi năng lượng thế năng, động năng của khí nén thành năng lượng cơ học- chuyển động quay Động cơ khí nén có những ưu điểm: - Điều chỉnh đơn giản mômen quay và số vòng quay - Đạt được số vòng quay cao và điều chỉnh vô cấp - Không xảy ra hư hỏng, khi có tải trọng quá tải - Giá thành bảo dưỡng thấp Tuy nhiên, động cơ khí nén cũng có nhược điểm: - Giá thành cao (khoảng 10 lần so với động cơ điện) - Số vòng quay phụ thuộc vào tải trọng - Xảy ra tiếng ồn lớn khi xả khí 2.1.2. Xy lanh a. Xy lanh tác động đơn ( xylanh tác động môt chiều) Xy lanh tác động một chiều là xy lanh mà áp lực tác động vào xylanh chỉ một phía, phía ngược lại do lực của lò xo tác động hay do ngoại lực tác độn b. Xy lanh tác động 2 chiều (xy lanh tác động kép) Nguyên lý làm việc Nguyên tắc hoạt động của xylanh tác động kép là áp suất khí nén được dẫn vào cả 2 phía của xylanh. Ký hiệu Hình 3.2: xy lanh tác động 1 chiều Hình 3.7: Ký hiệu động cơ khí nén Động cơ quay một chiều Động cơ quay hai chiều 5 - Xylanh tác động 2 chiều không có giảm chấn - Xylanh tác động 2 chiều có giảm chấn: Nhiệm vụ của cơ cấu giảm chấn là ngăn chặn sự va đập của pittong vào thành của xylanh ở vị trí cuối hành trình. Người ta dùng van tiết lưu một chiều để thực hiện giảm chấn. Hình 3.4: Ký hiệu xy lanh tác động một chiều Chiều tác động ngược lại do ngoại lực Chiều tác động ngược lại do lực lò xo Hình 3.5: Xylanh tác động 2 chiều không có giảm chấn Hình 3.6: Xylanh tác động 2 chiều có giảm chấn điều chỉnh được Xylanh tác động 2 chiều có giảm chấn không điều chỉnh được 6 2.2. Đấu nối sử dụng các van khí nén 2.2.1. Van đảo chiều Van đảo chiều có nhiệm vụ điều khiển dòng năng lượng bằng cách đóng, mở hay chuyển đổi vị trí, để thay đổi hướng của dòng năng lượng a. Nguyên lí hoạt động Nguyên lý hoạt động của van đảo chiều (hình 4.2): khi chưa có tín hiệu tác động vào cửa (12) thì cửa (1) bị chặn và cửa (2) nối với cửa (3). Khi có tín hiệu tác động vào cửa (12), ví dụ tác động bằng dòng khí nén, nòng van sẽ dịch chuyển về phía bên phải, cửa (1) nối với cửa (2) và cửa (3) bị chặn. Trường hợp tín hiệu tác động vào cửa (12) mất đi, dưới tác động của lực lò xo, nòng van sẽ trở về vị trí ban đầu. b. Ký hiệu van đảo chiều Chuyển đổi vị trí của nòng van được biểu diễn bằng các ô vuông liền nhau với các chữ cái o,a,b,c hay các chữ số 0, 1, 2, 3. Vị trí “ không” được ký hiệu là vị trí mà khi van chưa có tác động của tín hiệu ngoài vào. Đối với van có 3 vị trí, vị trí ở giữa là vị trí “ không”. Đối với van có 2 vị trí thì vị trí “ không” có thể là “a” hoặc là “ b “, thông thường vị trí “b” là vị trí “ không”. a o b b a Hình 4.2: Nguyên lý hoạt động của van đảo chiều 7 Bên trong ô vuông của mỗi vị trí là các đường thẳng có hình mũi tên, biểu diễn hướng chuyển động của dòng qua van. Trường hợp dòng van bị chặn được biểu diễn bằn dấu gạch ngang. - Ký hiệu và tên gọi van đảo chiều (như hình vẽ) Một số van đảo chiều thường gặp Hình 4.3: Ký hiệu các cửa van nối của van đảo chiều a o b b a Van đảo chiều 4/3 Van đảo chiều 3/2 Số vị trí Số cửa Hình 4.4: Ký hiệu và tên gọi của van đảo chiều 8 c. Tín hiệu tác động Nếu ký hiệu lò xo nằm ngay bên phải của ký hiệu van đảo chiều, thì van đảo chiều đó có vị trí “không”, vị trí đó là ô vuông phía bên phải của ký hiệu van đảo chiều và được ký hiệu “0”. Điều đó có nghĩa là khí chưa có tín hiệu tác động vào nòng van thì lò xo tác động giữ vị trí đó. a) Tín hiệu tác động bằng tay Hình 4.5: Các loại van đảo chiều 9 b) Tác động bằng cơ c) Tác động bằng khí nén d) Tác động bằng nam châm điện 10 d. Van đảo chiều có vị trí “ không” Van đảo chiều có vị trí “ không” là van có tác động bằng cơ – lò xo nên nòng van và ký hiệu lò xo nằm ngay vị trí bên cạnh ô vuông phía bên phải của ký hiệu van. 2.2.1. Van một chiều a. Nguyên lý làm việc Van một chiều có tác dụng chỉ cho lưu lượng khí nén đi qua theo một chiều, chiều ngược lại bị chặn. Dòng khí nén đi từ A qua B, chiều từ B qua A dòng khí bị chặn b. Ký hiệu van một chiều 2.3. Van tiết lưu Van tiết lưu có nhiệm vụ điều chỉnh lưu lượng dòng chảy, tức là điều chỉnh tốc độ hoặc thời gian chạy của cơ cấu chấp hành. 2.3.1. Van tiết lưu có tiết diện không thay đổi được Lưu lượng dòng chảy qua khe hở của van có tiết diện không thay đổi được 2.3.2. Van tiết lưu có tiết diện điều chỉnh được a. Nguyên lý hoạt động Có thể điều chỉnh được lưu lượng dòng khí nén đi qua van. Dòng khí nén đi từ A qua B và ngược lại. Tiết diện A thay đổi bằng vít điều chỉnh A B Ký hiệu Hình 4.14: Van một chiều 11 b. Ký hiệu 2.3.3. Van tiết lưu một chiều điều chỉnh bằng tay a. Nguyên lý hoạt động Tiết diện chảy A thay đổi bằng cách điều chỉnh vít điều chỉnh bằng tay. Khi dòng khí nén từ A qua B, lò xo đẩy màng chắn xuống và dòng khí nén chỉ đi qua tiết diện A. Khi dòng khí nén đi từ B sang A, áp suất khí nén thắng lực lò xo, đẩy màng chắn lên và khi đó dòng khí nén đi qua khoẳng hở giữa màng chắn và mặt tựa màng chắn, lưu lượng không điều chỉnh được Ký hiệu A B Hình 4.19:Van tiết lưu một chiều ( hãng Bosch) Hình 4.18:Van tiết lưu có tiết diện thay đổi (hãng Herion) 12 b. Ký hiệu van tiết lưu một chiều 2.3. Các phần tử điện, điện- khí nén Công tắc thường mở Công tắc thường đóng Tiếp điểm thường mở Tiếp điểm thường đóng Rơ le điểu khiển Rơ le thời gian tác động muộn Rơ le thời gian nhả muộn Cuộn dây điều khiển van Đèn báo hiệu A B 13 Công tắc hành trình thường mở và thường đóng Nguần điện áp 24V Điện áp 0V 2.3.1. Van đảo chiều điều khiển bằng nam châm điện a/ Ký hiệu Van đảo chiều điều khiển bằng nam châm điện kết hợp với khí nén có thể điều khiển trực tiếp ở hai đầu nòng van hoặc gián tiếp qua van phụ trợ. Hình 5.2 biểu diễn một số ký hiệu loại điều khiển. Hình 5.2: Ký hiệu các loại điều khiển b/ Điều khiển trực tiếp Hình 5.3 biểu diễn cấu tạo và ký hiệu của van 2/2 điều khiển trực tiếp bằng nam châm điện. Hình 5.3: Van 2/2 điều khiển trực tiếp bằng nam châm điện 14 Cấu tạo và ký hiệu của van đảo chiều 3/2 điều khiển trực tiếp bằng nam châm điện được biểu diễn ở trong hình 5.4. Hình 5.4: Van 3/2 điều khiển trực tiếp bằng lò xo 2.3.2. Điều khiển gián tiếp Nguyên lý hoạt động của van đảo chiều 3/2 điều khiển gián tiếp bằng nam châm điện và khí nén được biểu diễn ở trong hình 5.5 gồm hai van: van chính và van phụ trợ. Khi van ở vị trí “không” cửa nối với nguồn P sẽ nối với nhánh b, để van chính nằm ở vị trí b. Cấu tạo của van đảo chiều 3/2 điều khiển gián tiếp bằng nam châm điện được biểu diễn ở hình 5.5. Hình 5.5: Cấu tạo và ký hiệu van đảo chiều 3/2 điều khiển gián tiếp bằng nam châm điện và khí nén d/ Một số van đảo chiều 15 Hình 5.6: Cấu tạo van đảo chiều điều khiển gián tiếp bằng nam châm và khí nén 2.4. Đấu nối, sử dụng cảm biến 2.4.1. Cảm biến cảm ứng từ Nguyên lý hoạt động của cảm biến cảm ứng từ biểu diễn ở hình 5.18. Bộ tạo dao động sẽ phát ra tần số cao. Khi có vật cản bằng kim loại nằm trong vùng từ trường, trong kim loại đó sẽ hình thành dòng điện xoáy. Như vậy, năng lượng của bộ dao động sẽ giảm. Dòng điện xoáy sẽ tăng, khi vật cản càng gần cuộn cảm ứng. Qua đó biên độ dao động của bộ dao động sẽ giảm. Qua bộ so, tín hiệu sẽ được khuếch đại. - Cảm biến điện dung: Nguyên lý hoạt động của cảm biến điện dung biểu diễn ở trong hình 5.19. Bộ tạo dao động sẽ phát ra tần số cao. Khi có vật cản bằng kim loại hoặc phi kim loại nằm trong vùng đường sức của điện trường, điện dung tụ điện thay đổi. Như vậy, tần số riêng của bộ dao động thay đổi. Qua bộ so và bộ nắn dòng tín hiệu được khuếch đại. - Cảm biến quang: Nguyên tắc hoạt động của cảm biến quang gồm hai phần: - Bộ phận phát. - Bộ phận nhận. Bộ phận phát sẽ phát đi tia hồng ngoại bằng điốt phát quang, khi gặp vật chắn, tia hồng ngoại sẽ phản hồi lại vào bộ phận nhận. Như vậy, ở bộ phận nhận, tia hồng ngoại phản hồi sẽ được xử lý trong mạch và cho tín hiệu ra sau khi khuếch đại. 16 Hình 5.15: Cảm biến quang 2.4.2. Cảm biển bằng tia rẽ nhánh - Nguyên lý hoạt động của cảm biến bằng tia rẽ nhánh như sau: dòng khí nén sẽ được phát ra ở cửa P (áp suất nguồn), nếu không có vật cản thì dòng khí nén sẽ đi thẳng, nếu có vật cản thì dòng khí nén rẽ nhánh qua cửa X (áp suất rẽ nhánh). Hình MĐ15-04-32 - Cảm biến tia rẽ nhánh. 2.4.3. Cảm biến bằng tia phản hồi - Nguyên lý hoạt động của cảm biến bằng tia phản hồi như sau: khi dòng khí nén P đi qua không có vật cản, tín hiệu phản hồi X = 0, khi có vật cản, tín hiệu X = 1. Đặc điểm của cảm biến bằng tia phản hồi là khi vật cản dịch chuyển theo hướng dọc trục của cảm biến – khoảng cách a hoặc theo hướng vuông góc với trục – khoảng cách s, thì tín hiệu điều khiển vẫn nhận giá trị X = 1. Hình MĐ15-04-33 - Cảm biến bằng tia phản hồi. 17 2.4.4. Cảm biến bằng tia qua khe hở - Cảm biến bằng tia qua khe hở gồm 2 bộ phận chính: bộ phận phát và bộ phận nhận. Thông thường bộ phận phát và bộ phận nhận có cùng áp suất p khoảng 150 mbar. Nhưng trong một số ứng dụng, áp suất p của bộ phận phát có thể là 4 bar và áp suất p của bộ phận nhận đến 0.5 bar. Trục của cơ cấu phát và nhận phải lắp ráp chính xác đồng tâm. Hình MĐ15-04-34 - Cảm biến bằng tia qua khe hở. - Khi chưa có vật chắn X=0, khi có vật chắn thì X=1. 18 BÀI 3: LẮP MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN - KHÍ NÉN * Khái quát chung a. Ký hiệu b. Thiết kế biểu đồ trạng thái - Biểu đồ trạng thái biểu diễn trạng thái các phần tử trong mạch, mối liên hệ giữa các phần tử và trình tự chuyển mạch của các phần tử. - Trục tọa độ thẳng dứng biểu diễn trạng thái (hành trình chuyển động, góc quay, áp suât..). - Trục tọa độ nằm ngang biểu diễn các bước thực hiện hoặc là thời gian hành trình. - Hành trình làm việc được chia thành các bước. Sự thay đổi trạng thái trong các bước được được biểu diễn bằng nét đậm. Sự liên kết các tín hiệu được biểu diễn bằng đường nét nhỏ và chiều tác động biểu diễn bằng mũi tên - Biểu đồ trạng thái của cơ cấu chấp hành Biểu đồ trạng thái của cơ cấu chấp hành biểu diễn trình tự hoạt động và vị trí của chúng theo thời gian hay tại các thời điểm (trạng thái) của hệ thống (hình 2.65). P t Công tắc ngắt khi nguy hiểm Nút đóng Nút đóng và ngắt Nút ngắt Công tắc chọn chế độ làm việc ( bằng tay, tự động) Nút tự động Nút ấn Đèn báo Nút ấn tác động đồng thời Phần tử áp suất Phần tử thời gian Tín hiệu rẽ nhánh Liên kết OR Liên kết AND Phần tử tác động bằng cơ Liên kết OR có 1 nhánh phủ định S Hình 6.1: Ký hiệu biểu diễn biểu đồ trạng thái 19 Hoạt động của mỗi cơ cấu chấp hành trong chu kỳ hoạt động của hệ thống được biểu diễn bởi một dãy ô kề nhau; trong đó mỗi ô sẽ biểu diễn một nhịp chuyển động của cơ cấu chấp hành đó. Như vậy, số ô này bằng với tổng số nhịp hoạt động tuần tự trong một chu kỳ. trục thẳng đứng của mỗi ô biểu diễn vị trí (chuyển động thẳng, góc quay.) và trục nằm ngang biểu diễn các thời điểm hay trạng thái theo thời gian. Các ký hiệu: Quy ước về vị trí của Piston: Hinh 2.65 Quy ước vị trí của piston Quy ước về nhịp hoạt động của piston: Piston A đang di chuyển từ vị trí 0 tới vị trí 1 (ký hiệu A+) trong nhịp hoạt động thứ I của hệ thống (hình 2.67) được biểu diễn băng một ô vuông biểu diễn vị trí đầu của piston, cạnh nằm ngang của ô vuông biểu diễn thời điểm hay trạng thái của hệ thống (hình 2.68). Hình 2.67 Piston A di chuyển từ vị trí 0 đến vị trí 1 khi thục hiện nhịp hoạt động thứ nhất I của hệ thống. Hình 2.68 Biểu diễn piston A di chuyển từ vị trí 0 đến 1 trong quá trình hệ thống chuyển trạng thái 1 sang 2 trong nhịp hoạt động thứ I 20 Piston A đang di chuyển từ vị trí 1 tới vị trí 0 (ký hiệu A-) trong nhịp hoạt động thứ I của hệ thống (hình 2.68) được ký hiệu như trên hình 2.69. Hình 2.69 Piston A di chuyển vị trí 1 đến vị trí 0 khi thực hiện nhịp hoạt động thứ I của hệ thống. Hình 2.70 Biểu diễn piston A di chuyển từ vị trí 1 đến 0 trong quá trình hệ thống chuyển trạng thái 1 sang 2 trong nhịp hoạt động thứ I Piston A đang giữ nguyên vị trí 0 khi hệ thống chyển từ trạng thái 1 sang trạng thái 2 (hình 2.69) được ký hiệu như trên hình 2.70 Hình 2.70 Piston A giữ nguyên vị trí 0 Hình 2.71 Biểu diễn piston A đang giư nguyên vị trí 0 khi hệ thống chuyển từ trạng thái 1 sang 2. Piston A đang giữ nguyên vị trí 1 khi hệ thống chyển từ trạng thái 1 sang trạng thái 2 (hình 2.71) được ký hiệu như trên hình 2.72. 21 Hình 2.74 Piston A giữ nguyên vị trí 1. Hình 2.72 Biểu diễn piston A đang giư nguyên vị trí 1 khi hệ thống chuyển từ trạng thái 1 sang 2. Ví dụ: Một hệ thống hai xy lanh (piston) A và B (hình 2.72) có quá trình hoạt động như sau: - Nhịp hoạt động thứ I: xy lanh A đi ra (A+) đưa vật thể M lên, B đứng yên. - Nhịp hoạt động thứ II: xy lanh B đi ra (B+) đẩy vật thê M vào băng tải C, A đúng yên. - Nhịp hoạt động thứ III: xy lanh A lui về (A-) vị trí ban đầu, B đứng yên. - Nhịp hoạt động thứ IV: xy lanh B lui về (B-) vị trí ban đầu, A đứng yên. hình 2.73 Hệ thống khí nén 2 xy lanh A và B. Biểu diễn biểu đồ trạng thái xy lanh A và B: Vì hệ thống có 4 nhịp hoạt động lên mỗi xy lanh cần dung 4 ô vuông như dưới đây: 22 Khi hệ thống thực hiện nhịp I, xy lanh A đi từ vị trí 0 đến vị trí 1 (A+) để đưa vật thể M đi lên, lúc đó B đứng yên: ta biểu diễn như sau: Lý luận tương tự đối với các nhịp II (B+), III (A-) và IV (B-), ta có thể biểu diễn đồ thị trạng thái của hệ thống hai xy lanh A và B với quá trình hoạt động trong ví dụ 10 như sau: Ví dụ1: Thiết kế biểu đồ trạng thái của quy trình điều khiển sau: Xy lanh tác dụng 2 chiều 1.0 sẽ đi ra khi tác động vào nút ấn 1.2 hoặc 1.4. Muốn xylanh lùi về thì phải tác động đồng thời nút ấn 1.6 và 1.8 23 Biểu đồ trạng thái của xylanh 1.0 được biểu diễn trên hình 6.2. - Nút ấn 1.2 và nút ấn 1.4 là liên kết OR - Nút ấn 1.6 và 1.8 là lien kết AND - Xy lanh đi ra ký hiệu dấu “+”, xyalnh lùi về ký hiệu “- “ Sơ đồ mạch khí nén của quy trình điều khiển xy lanh 1.0 Hình 6.2: Biểu đồ trạng thái của xylanh 1.0 Hình 6.3: Sơ đồ mạch khí nén 24 Ví dụ 2: Thiết kế biểu đồ trạng thái của quy trình điều khiển 2 xylanh tác động 2 chiều có hoạt động như sau: - Khi tác động vào nút ấn 1.2, xylanh thứ nhất 1.0 đi ra để uốn chi tiết. Sau khi uốn xong (chạm vào công tắc hành trình 1.4)xylanh lùi về- Sau khi lùi về hết hành trình của pittong, công tắc hành trình 2.3 sẽ tác động lên xylanh thứ hai 2.0, xylanh 2.0 sẽ đi ra để dịch chuyển chi tiết tiếp theo. Khi chạm vào công tắc hành trình 2.5, xylanh 2.0 sẽ lùi về. - Hình 6.5: Sơ đồ mạch khí nén 25 2. Các phương pháp điều khiển. Bao gồm: - Điều khiển bằng tay - Điều khiển tùy động theo thời gian - Điều khiển tùy động theo hành trình 2.1. Điều khiển bằng tay Điều khiển bằng tay được ứng dụng phần lớn ở những mạch điều khiển bằng khí nén đơn giản như gá kẹp chi tiết, khoan a. Điều khiển trực tiếp Điều khiển trực tiếp có đặc điểm là chức năng đưa tín hiệu do một phần tử đảm nhận hoặc hai phần tử riêng biệt Ví dụ 1: mạch điều khiển trực tiếp sử dụng một phần tử Hình 6.16: Mach điều khiển trực tiếp sử dụng một phần tử điều khiển 26 Ví dụ 2: mạch điều khiển trực tiếp sử dụng hai phần tử b. Điều khiển gián tiếp - Pittong đi ra và lùi về được điều khiển bằng phần tử nhớ 1.3(hình vẽ 6.18) Hình 6.17: Mạch điều khiển trực tiếp sử dụng hai phần tử 27 - Mạch điều khiển xylanh tác động 2 chiều với phần tử nhớ 1.3 Hình 6.18: Điều khiển gián tiếp Hình 6.19: Mạch điều khiển gián tiếp xylanh tác động 2 chiều 28 2.2. Điều khiển tùy động theo thời gian - Khi nhấn nút ấn 1.1 van đảo chiều 1.3 đổi vị trí, pittong 1.0 đi ra, đồng thời khí nén sẽ qua cửa X để vào phần tử thời gian 1.2. Sau khoảng thời gian” t” van 1.3 đổi vị trí xylanh 1.0 sẽ lùi về. - Điều khiển tùy động theo thời gian có chu kỳ tự động (hình 6.21). Hình 6.20: Điều khiển tùy động theo thời gian 29 - Điều khiển vận tốc bằng van tiết lưu một chiều ( hình 6.22) - Khi ấn nút ấn 1.1, vận tốc đi ra của xylanh 1.0 phụ thuộc vào độ mở của van tiết lưu. Khi ngắt nút ấn, vận tốc đi vào của xylanh sẽ tăng lên nhờ khí nén thoát theo 2 đường van tiết lưu và van một chiều Hình 6.21: Sơ đồ mạch điều khiển tùy động theo thời gian có chu kỳ tự động 30 - Điều khiển vận tốc bằng van thoát khí nhanh (Hình 6.23) - Khi ấn nút ấn 1.1, vận tốc đi ra của xylanh 1.0 sẽ chậm. Khi ngắt nút ấn, vận tốc đi vào của xylanh sẽ tăng lên nhờ khí nén thoát ở van xả khí nhanh Hình 6.22: Điều khiển vận tốc bằng van tiết lưu một chiều Hình 6.23: Điều khiển vận tốc bằng van xả khí nhanh 31 2.3. Điều khiển tùy động theo hành trình Cơ sở lý thuyết điều khiển tùy động theo hành trình là vị trí của các công tắc hành trình. Khi một bước thực hiện trong mạch điều khiển có lỗi thì mạch điều khiển sẽ không hoạt động. - Điều khiển tùy động theo hành trình một xy lanh ( hình 6.24) - Điều khiển tùy động theo hành trình một xylanh có chu kỳ tự động Mạch điều khiển được thực hiện tự động nhờ sử dụng nút ấn có rãnh định vị 1.1, khi nút ấn 1.1 ở vị trí b thì mạch sẽ ngừng hoạt động. ( hình 6.25) Hình 6.24: Điều khiển tùy động theo hành trình một xylanh 32 - Điều khiển tùy động theo hành trình với một xylanh có phần tử thời gian giới hạn dừng pittong ở cuối hành trình. ( hình 6.26) Hình 6.25: Điều khiển tùy động theo hành trình một xylanh có chu kỳ tự động 33 Hình 6.26: Điều khiển tùy động theo hành trình một xylanh có phần tử thời gian 34 Ví dụ 1: Thiết kế mạch điều khiển khí nén theo phương pháp điều khiển tùy động hành trình của thiết bị khoan với biểu đồ trạng thái sau : (Hình 6.27) - Điều khiển với một hành trình - Điều khiển với chu kỳ tự động ( Hình 6.29) Xylanh B Xylanh A 1 2 3 4 5 Bước thực hiện Hình 6.27: Biểu đồ trạng thái của 2 xylanh + - + - Hình 6.29: Sơ đồ mạck khí nén điều khiển 2 xylanh với chu kỳ tự động 35 Hình 6.28: Sơ đồ khí nén điều khiển 2 xylanh 36 Bài luyện tập: Bài 1: Thiết kế mạch điều khiển khí nén theo phương pháp điều khiển tùy động theo hành trình với biểu đồ trạng thái sau (Hình 1) Bài 2: Thiết kế mạch điều khiển khí nén theo phương pháp điều khiển tùy động theo hành trình với biểu đồ trạng thái sau (Hình 2) Hình 2: Biểu đồ trạng thái của 3 xylanh + - + - Xylanh B Xylanh A 1 2 3 4 5 Bước thực hiện 6 7 + - Xylanh C Nút khởi động Hình 1: Biểu đồ trạng thái của 3 xylanh + - + - Xylanh B Xylanh A 1 2 3 4 5 Bước thực hiện 6 7 + - Xylanh C Nút khởi động 37 3.4. Mạch điều khiển tự động dùng PLC Logo Logo là một modul logic đa năng mới của hãng siemens Logo bao gồm các phần sau: - Các chức năng điều khiển - Bộ điều khiển vận hành và hiển thị - Bộ cung cấp nguồn - Sáu ngõ vào và bốn ngõ ra - Một giao diện cho lập trình và cáp nối với máy tính - Các chức năng co bản thông dụng trong thực tế như các hàm thời gian, tạo xung. - Một công tắc thời gian theo đồng hồ( có pin nuôi riêng) Logo có thể dùng để điều khiển các hệ thống điện dân dụng (như chiếu sáng, bơm nước, báo động..) hay tự động điều khiển trong công nghiệp( như điều khiển động cơ, máy lạnh, máy nén, máy công nghiệp) Hình 2.1: Cấu trúc bên ngoài Nối nguồn và nối ngõ vào i1 i2 i3 i4 i5 i6 q1 q2 q3 q4 siemens esc ok Mµn H×nh HiÓn ThÞ æ C¾m cho module lËp tr×nh vµ c¸p m¸y tÝnh Phim BÊm Nguån Nu«i Ngâ Vµo 38 Logo 230R và 230RC dùng nguồn 115V hay 230V/50Hz hay 60Hz. Điện áp có thể thay đổi trong khoảng 85V-264V.Ở 230V thì dòng điện tiêu thụ là 26mA Logo 24 và 24R dùng nguồn 24VDC. Điện áp có thể thay đổi trong khoảng 20,4 -28,8V, Ở 24V thì logo 24R có dòng tiêu thụ là 62mA, Logo 24 có dòng tiêu thụ là 30mA cộng với ngõ ra là 4x0,3A( logo 24 ngõ ra được cấp dòng từ nguồn 24V của nguồn nuôi ). LẬP TRÌNH TRỰC TIẾP TRÊN LOGO 1, Ấn đồng thời 3 phím  + OK để vào chương trình: 2, Vào chương trình Card để chạy chương trình Card đây là chương trình đã được nạp sẵn có trong Card 2, Để lập trình điều khiển trực tiếp trên Logo ta vào chương trình :Program ấn OKEdit ấn OKEdit Program ấn OK Sau khi ấn OK thì sẽ hiện đầu ra Q1 + Muốn thay đổi loại đầu ra ta ấn một trong hai phím   + Muốn thay đổi thứ tự đầu ra ta dùng hai phím  sau khi đã chọn song đầu ra ta ấn OK chọn tín hiệu vào có thể là các đầu vào số nút ấn ,công tắc hay các đầu ra khác đầu ra khác ,các đầu ra của biến trung gian Co hoặc các cổng Logic GF;các Timer,các Counter SF + Các đầu vào của các biến trung gian,các đầu vàocủa các cổng Logic GF; đầu vào của các Timer,Counter có thể là tương tự như các đầu vào của biến đầu ra Q + Trước khi lập trình ta có thể xem trong bộ nhớ của Logo đã có chương trình chưa nếu chưa có chương trình ta vào Start ấn OK thì màn hình sẽ hiện lên dòng chữ No Program logo ! 24r siemens l1 i6i5i4i3i2i1 n 39 Press ESC Nếu bên trong Logo đã có chương trình thì nó sẽ thực hiện chạy chương trình đã có . Để tránh trường hợp khi lập trình tiếp chương trình bị chồng lên nhau ta có thể xoá chương trình cũ đi để lập trình chương trình mới bằng cách :Ta ấn ESC StopyesOKProgramOKClear Prgyes sau một thời gian ngắn chương trình bên trong sẽ được xoá hết. + Trong khi lập trình cho các cổng Logic, Timer, Counter để quay lại lập trình tiếp ta ấn ESC Edit Program. + Sau khi lập trình xong ta ấn ESC ba lần để quay lại chương trình chính và vào Start và ấn OK để thực hiện chạy chương trình . + Muốn dừng chương trình ta vào Stopấn OKchọn yes chương trình được dừng lại .2. Lập trình trên phần mềm Khởi động chương trình Logo! soft – comfort v3.0 Sau khi cài đặt xong ta vào Start LogoComfort_V3 để khởi đông chươngn trình. Khi đó trên màn hình hiển thị sexuaats hiện một màn hình giao diện như hình dưới đây: Trên màn hình giao diện của Logo! soft – comfort v3.0 bao gồm: Thanh tiêu đề, menu chính, tên sơ đồ mạch điện, màn hình soạn thảo, thanh công cụ. - Menu: giống như các chương trình ứng dụngchạy trong môi trường windows khác Logo! soft – comfort v3.0 có các menu File, Edit,View, Windows, Heps cho phép người sử dụng mở file, ghi file đồng thời thay đổi cách hiển thị các cửa sổ, thanh công cụ trên màn hình cho tiện với người sử dụng. 40 - Thanh Toolbar các nút cho phép ta truy nhập nhanh đến các lệnh thường dùng như tạo một file mới, mở một file đã có trong ổ đĩa,đóng file, ghi, cắt, sao chép, dán, in, sắp xếp các khối theo hàng ngang, sắp xếp các khối theo hàng dọc, tải file từ máy tính tới logo, đọc file từ logo vào máy tính, chuyển đổi file từ ngôn ngữ FBD sang ngôn ngữ Lad hoặc ngược lại. - Thanh công cụ: Bao gồm các nút nựa chọn: Text box, cut, kết nối, nút chọn các đầu vào đầu ra và các khối nhớ đệm (C0), nút chọn các cổng logic (GF) ,nút chọn các khối chức năng đặc biệt (SF), nút chọn chạy chương trình. -Tín hiệu đầu vào số I: +Tín hiệu đầu vào số I thì trong phần mền và trong cục Logo thì có tối đa là 24 đầu vào từ I1 đến I24 còn trên mặt điều khiển chỉ có tối đa là 8 đầu vào số từ I1 đến I8 . Trong 8 đầu vào số này thì có 4 đầu vào có thể kết hợp với 4 công tác SW từ SW1 đến SW4 để người điều khiển tác động khi cần .Còn 4 đầu vào còn lại có thể sử dụng làm các đầu vào của các bộ cảm biến .Thường trong 1 bộ Logo người ta chỉ sử dụng 6 đầu vào từ I1 đến I6 + Đầu vào “I” được mô tả trong phần mền LOGO một trong các ngôn ngữ của PLC ( FBD) là một công tắc logic . + Khi công tắc này đóng đầu ra “I” nhận giá trị logic “1”. + Khi công tắc này mở đàu ra “I” nhận giá trị logic “0”. + Nếu hai đầu vào là “I1” và “I2” thì hai đầu ra của chúng không thể nối với nhau được bất chấp kể cả sử dụng nối qua biến trung gian và không nối được các đầu vào của bộ tương tự. - Đầu ra “I” chỉ được nối với các đầu vào của các cổng số , timer, couter Đầu vào, ra & bộ nhớ đệm Các cổng logic Các khối chức năng đặc biệt Chạy chương trình 41 + Khi tác động trong mạch điện ta có thể dùng con trỏ nhấp một nhấp vào biểu tượng trong mạch ta thiết kế hoặc nhấp vào biểu tượng công tắc trên màn hình hiện ra khi vào chương trình mô phỏng +Biểu tượng “I” trong mạch điện như hình 1 , biểu tượng “I”ở dạng công tắc khi mô phỏng , công tắc mở hình 3,công tắc đóng hình 2. - Các đầu ra Q Trong phần mền Logo các tín hiệu đầu ra Q được đặt lằm trong C0 Nếu ta muấn lấy đầu ra Q hiển thị ở màn hình ta chỉ cần nhấp chuật vào biểu tượng Q trong C0 (các tín hiệu vào ra ) Hình 1 Hình 2 42 sau đó nháy chuột ra màn hình Q sẽ hiển thị . Để mô phỏng cho Q khi làm việc người dùng đèn để mô phỏng là các đầu ra số ,các đầu ra số này trong phần mềm và trong Logo có tối đa 16 đầu ra từ Q1 đến Q16 .Còn trên bàn điều khiển chỉ có bốn đầu ra từ Q1 đến Q4 Trong phần mềm mô phỏng có 16 đầu ra và được nối với 16 đèn .Còn trong Logo cũng có 16 đèn nhưng chỉ dùng 4 đèn nhưng chỉ sử dụng 4 đèn từ Q1 đến Q4 còn các từ Q5 đến Q16 muốn sử dụng được các các đầu ra này ta phải lập trình lại -Tín hiệu đầu vào tương tự (analog) “AI” Đầu vào này có quy định nối tương tự của đầu vào số nhưng khác là chỉ cho phép nối đầu ra của đầu vào tương tự “AI” nối với các đầu vào của các bộ tương tự -Biến trung gian M Phục vụ cho chức năng trung gian kết nối giữa các đầu vào với các đầu ra của các cổng logic, timer, counter -Các cổng logic GF (General functions) Ví dụ: Cổng AND + Ký hiệu: + Biểu thức: Q= I1. I2. I3. I4 -Lưu trữ vào thẻ nhớ và chạy chương trình. *Logo có thể hoạt động được khi: +Có chương trình trong Logo. +Có chương trình trong memory card và gắn vào Logo. Có bốn nguyên tắc khi khởi động dùng Logo: 1. Nếu không có chương trình trong Logo hay memory card thì Logo thông báo hiển thị thông báo : No program. 2. Nếu có chương trình trong memory card, nó sẽ tự động ghép vào Logo. Nếu trong logo đã có chương trình nó sẽ chép đè lên chương trình cũ. 3. Nếu có chương trình trong Logo hay trong memory card thi Logo sẽ nhận trạng thái trước khi ngắt nguồn. 4. Thời gian và giá trị đếm bị xoá khi tắt nguồn. Chương trình được lưu trữ an toàn khi nguồn lại bị mất. - Các trạng thái hoạt động của Logo Logo ở trạng thái “STOP” khi “No Program” hay khi bật sang phương thức lập trình. Khi ở “STOP” thì 43 + Các ngõ vào I1 đến I6 không được đọc. + Chương trình được thực hiện. + Công tắc của rơ le từ Q1 đến Q4 luôn hở Logo ở trạng thái “RUN” khi đã chọn START trong menu chính hay chọn “Parameterization”. Khi ở trạng thái RUN thì : + Đọc các ngõ vào trạng thái từ I1 đến I6. + Tính toán các ngõ ra theo trạng thái chương trình. + Công tắc của Rơ le từ Q1 đến Q4 ON hoặc OFF. Ví dụ 1 : Lập trình, mô phỏng trên phần mềm logo soft comfort V5.0 điều khiển động cơ quay 1 chiều: Bảng phân công địa chỉ đầu vào, đầu ra của logo Đầu vào Đầu ra Địa chỉ Nút mở I1 Nút dừng I2 Động cơ Q1 - Lấy các khối logic đầu vào, đầu ra 44 - Lấy địa chỉ - Đi dây cho các khối 45 - Mô phỏng chương trình: bằng cách ẤN F3 hoặc kích vào biểu tượng Simulation Hình 5.1: mô phỏng phỏng chương trình trên phần mềm logo - Tác động vào công tắc I1, hoặc I2 như hình 5.1