Chuong 4 mach dieu khien

PHẦN 1:
KHÍ NÉN
Nội dung phần này: gồm 8 chương
Chƣơng 1: Khái niệm chung về hệ thống khí nén
Chƣơng 2: Nguồn cung cấp khí nén
Chƣơng 3: Hoạt động và ứng dụng các phần tử khí
Chƣơng 4: Mạch điều khiển
Chƣơng 5: Các phần tử và mạch logic khí
Chƣơng 6: Điều khiển điện trong mạch khí
Chƣơng 7: Hệ thống áp suất
Chƣơng 8: Các bộ điều khiển khí

CHƢƠNG 4
MẠCH ĐIỀU KHIỂN
Nội dung: Cung cấp cho sinh viên kiến thức chung
về điều khiển chuỗi xy-lanh để thực hiện
các quy trình trong công nghiệp và nguyên
lý thiết kế một mạch chuỗi điều khiển các
xy-lanh.
Trong nhiều ứng dụng công nghiệp như các máy đánh
bóng và chuyển động của các bộ phận trong dây
chuyền sản xuất, mạch tự động yêu cầu hoạt động liên
tục. Mặt khác, một chuỗi các thao tác được yêu cầu
phải hoạt động theo đúng thứ tự.

4.1 Điều khiển tự động
4.1.1 Điều khiển bán tự động
Hình vẽ sau mô tả vấn đề điều khiển bán tự động 1
xy-lanh tác động kép:
1
3
2
13
2
1 41 2
a
b
5 31
24

4.1.1 Điều khiển bán tự động
Hình vẽ sau mô tả mạch bán tự động dùng các
phần tử điện-khí:
a
b

4.1.2 Khóa liên động
Mạch chuỗi được thiết kế sao cho mỗi thao tác phụ
thuộc hoàn toàn vào thao tác trước. Vấn đề này
được gọi là khóa liên động và nên thiết kế vào
mạch nếu có thể. Chức năng của khóa liên động là:
• Giảm thiểu sai sót do con ngƣời;
• Giảm thiểu những tai nạn lao động;
• Tránh hƣ hỏng máy móc, thiết bị.

Một chu trình khóa liên động bằng tay cho 1 chuỗi
các thao tác ở đó XL A thực hiện hành trình ra, sau
đó thì XL B thực hiện hành trình ra, A thực hiện
hành trình vào, sau đó B thực hiện hành trình vào.
Chuỗi thao tác này có thể mô tả: A+ B+ A- B-
1
3
2
c
5 31
24
5 31
24
1 4
b
a
B A

Hình vẽ sau mô tả mạch khóa liên động tay theo
chuỗi A+ B+ B- A-
1
3
2
c
5 31
24
A
13
2
a+
1 2
5 31
24
B
1 2
b-
ba
1 4
1
3
2
d
1 4
1
3
2
e
1
3
2
f

Mạch điều khiển bán tự động tương đương mạch
điều khiển tay phần trước: A+ B+ B- A-
5 31
24
A
13
2
a+
1 4
5 31
24
B
1 4
b-
ba
1 2 1 2
5 31
2 4c
1 4 1 2

Hình vẽ sau mô tả mạch khóa liên động 3 XL, XL
C chỉ có thể thực hiện hành trình ra nếu cả 2 XL A,
B đã thực hiện hết hành trình ra của chúng.
1
3
2
c
5 31
24
C
1 4
c
1 2
A
a+
B
b+

4.1.3 Xy-lanh dao động tự động
Hình vẽ sau mô tả XL tự động chuyển động tịnh
tiến:
5 31
24
A
13
2
a+
1 4
a-
a
1 2
1
3
2
c
on
off
1
3
2

4.1.4 Mạch tự động điều khiển
tốc độ 1 phần hành trình
Mạch điều khiển tốc
độ 1 phần hành trình:
5
3
1
24
A
13
a+
1 2
a-
1 4
1
3
2
2
3
1
b
a

4.1.5 Mạch trễ tự động
Mạch trễ tự động:
5 31
4 2
1 2 1 4
1
2 2
1

4.1.6 Mạch tự động nhạy cảm
áp suất
Điều khiển tự động chuyển động tịnh tiến của XL
dùng van nhạy cảm áp suất
35 1
4 2
1 4 1 2 2
3
1 2
1
3
1 2
1 2
X Y
on
off
1
3
2

4.2 Điều khiển chuỗi
Nhiều máy tự động khí hoàn toàn được thiết kế để
thực hiện các thao tác như định vị đối tượng, thao
tác kẹp, hoặc ấn các vật theo 1 thứ tự định trước,
…
Xét 1 tay máy, di động theo 1 đường tròn, kẹp 1 vật
thể, quay về lại vi trí trước đó, nhả vật thể ra trên
1 băng tải.
Như vậy, yêu cầu có 2 xy-lanh: 1 chuyển động quay
theo 1 cung tròn, 1 thực hiện thao tác gắp.

Hình vẽ sau là sơ đồ biểu diễn chuỗi hoạt động của
các xy-lanh:
start
A+
B+
A-
B-

Mạch tự động điều
khiển tay máy:
5 31
24
A
13
2
a+
1 4
a-
a
1 2
1
3
2
c
start
stop
1
3
2
5 31
24
B
13
2
b+
1 4
b-
b
1 2
1
3
2

4.2.1 Mạch chuỗi có trễ thời
gian
Mạch tạo trễ tự
động cho chuỗi
A+ B+ A- B-
1
3
2
c
start
stop
Cylinder A
Cylinder B
Control valve b
Control valve a
5 31
5 31
4 2
4 2
1 41 2
1 21 4
R2
R1
R3
R4
W Y
ZX
1
2
1
2 2
1
2
1

4.2.2 Mạch chuỗi
nhiều XL
Mạch tạo trễ tự động cho
chuỗi
A+ B- C+ A- B+ C-
5 31
24
A
13
2
a+
1 4
a-
a
1 2
1
3
2
c
start
stop
1
3
2
5 31
24
B
13
2
b+
1 4
b-
b
1 2
1
3 2
5 31
24
C
13
2
c+
1 4
c-
c
1 2
1
3
2

4.2.3 Mạch chuỗi ngược
Chuỗi hoạt động A+, B+, C+, C-, B-, A- là một ví
dụ về mạch điều khiển chuỗi ngược trong đó xy-
lanh chuyển động về theo 1 thứ tự ngược lại.

4.2.3 Mạch chuỗi không khả thi
Nếu 1 quá trình cần dịch chuyển 1 bộ phận, ép
mạnh xuống, nhấc lên, đưa về chỗ cũ, mạch sẽ
được thiết kế theo chuỗi A+, B+, B-, A-.

Một mạch chuỗi
A+ B+ B- A-
Không hoạt động được
5 31
24
A
13
2
a+
1 4
a-
a
1 2
1
3
2
c
start
stop
1
3
2
5 31
24
B
13
2
b+
1 4
b-
b
1 2
1
3
2

Mạch cung cấp tín hiệu xung cho van điều khiển
1
3
2
a+
35 1
4 2
1 2 1 4
Control valve b
Bình chứa
khí thoát
Những tín hiệu xung này không tin cậy và nói
chung không ổn định trong những mạch dùng tín
hiệu duy trì trước đây, vì vậy trong nhiều trường
hợp cần thiết kế mạch phức tạp hơn.

4.3 Điều khiển phân nhóm nối
tiếp các chuỗi

4.3.1 Mạch nối tiếp 2 nhóm, 2 XL
Xét mạch chuyển động và gắp vật thể theo chuỗi
A+, B+, B-, A-
Chúng ta có 2 nhóm:
• nhóm 1: A+, B+;
• nhóm 2: B-, A-.
35 1
4 2
1 2 1 4
Tín hiệu cuối
nhóm 2
Tín hiệu cuối
nhóm 1
S2 S1
Đến nhóm
valve 2
Đến nhóm
valve 1
Van chuyển nhóm:

5 31
24
A
3
2
a+
1 4
a-
a
1 2
1
3
2
c
start
stop
1
3
2
5 31
24
B
3
2
b+
1 4
b-
b
1 2
1
3
2
5 31
1 2 1 4
24
Thiết kế mạch điều
khiển chuỗi
A+, B+, B-, A-
start
A+
B+
B-
A-
Nhóm 1
Nhóm 2
Vẽ bố trí các XL và các
van điều khiển như hình
vẽ

5 31
24
A
13
2
a+
1 4
a-
a
1 2
1
3
2
c
start
stop
1
3
2
5 31
24
B
13
2
b+
1 4
b-
b
1 2
1
3
2
5 31
1 2 1 4
24
12
Nối các tín hiệu chuyển
nhóm nguồn khí cấp
cho các van điều khiển.
start
A+
B+
B-
A-
Nhóm 1
Nhóm 2

5 31
24
A
13
2
a+
1 4
a-
a
1 2
1
3
2
c
start
stop
1
3
2
5 31
24
B
13
2
b+
1 4
b-
b
1 2
1
3
2
5 31
1 2 1 4
24
Cấp nguồn khí cho các
van điều khiển của
nhóm 1/nhóm 2
start
A+
B+
B-
A-
Nhóm 1
Nhóm 2

5 31
24
A
13
2
a+
1 4
a-
a
1 2
1
3
2
c
start
stop
1
3
2
5 31
24
B
13
2
b+
1 4
b-
b
1 2
1
3
2
5 31
1 2 1 4
24
Nối các tín hiệu điều
khiển từ các van theo
hoạt động của chuỗi
start
A+
B+
B-
A-
Nhóm 1
Nhóm 2
Mạch điều khiển chuỗi
hoàn chỉnh như hình vẽ
bên

4.3.2 Mạch nối tiếp 2 nhóm, 3 XL
Xét chuỗi A-, A+, B-, C-, C+, B+.
Chia chuỗi thành 3 nhóm:
• nhóm 1: A-;
• nhóm2: A+, B-, C-;
• nhóm3: C+, B+.
Tuy nhiên, nhóm 3 có thể
ghép chung với nhóm 1.
Phân chia nhóm như hình
vẽ bên.
A-
A+
B-
C-
C+
B+
start

4.3.2 Mạch nối tiếp 2
nhóm, 3 XL
Xét chuỗi:
A-, A+, B-, C-, C+, B+. 5 31
24
A
13
2
a+
1 4
a-
a
1 2
1
3
2
c
start
stop
1
3
2
5 31
24
B
13
2
b+
1 4
b-
b
1 2
1
3
2
G1
G2
5 31
1 2 1 4
24
5 31
24
C
13
2
c+
1 4
c-
c
1 2
1
3
2
G2
G2
G1
G1
Thực hiện các bước làm như
mục 4.3.1, ta có mạch hoàn
chỉnh như hình vẽ bên.

4.3.3 Mạch nối tiếp nhiều nhóm
Phương pháp thiết kế hệ thống van chuyển nhóm
1. Sử dụng 3 van chuyển đổi
Group 1
Select
group 1
Select
group 2
Select
group 3
Group 2Group 3

Phương pháp để thiết kế hệ thống van chuyển nhóm
Group 1
Select
group 1
Select
group 2
Select
group 3
Select
group 4
Group 2Group 3Group 4

Phương pháp để thiết kế hệ thống van chuyển nhóm
1 2 1 4
4 2
1 2 1 4
1 2 1 4
4 2
4 2
Signal from last
operator in group 4
Signal from last
operator in group 3
Signal from last
operator in group 2
Signal from last
operator in group 1
Group1
Group2
Group3
Group4

4.3.4 Thiết kế mạch nối tiếp nhiều
nhóm
Giả sử cần thiết kế mạch điều khiển cho chuỗi sau:
A+, B+, B-, C+, C-, D+, A-, D-
Các bước thực hiện như sau:

nhóm
Bước 1:
• Tách chuỗi thành
các nhóm, càng ít
nhóm càng tốt. Với
bài toán trên, chuỗi
được chia thành 3
nhóm. Xem hình vẽ
bên.
B+
B-
C+
C-D+
D-
A-
A+
start
(3)
(1)
(2)
group 1
group 2
group 3
A+, B+, B-, C+, C-, D+, A-, D-

nhóm
Bước 2: Xác định các phần
tử trong mạch.
Cần có:
• 4 xy-lanh,
• 4 van điều khiển khí
kép,
• 8 van ngắt 3 cửa,
• một số tối thiểu các van
chuyển đổi nhóm và
• 1 van ON/OFF.
B+
B-
C+
C-D+
D-
A-
A+
start
(3)
(1)
(2)
group 1
group 2
group 3

nhóm
Bước 3: Vẽ các phần tử trong
mạch, với các thanh góp nối tới
mỗi van chuyển đổi nhóm.
• Nhóm 1 được nối tới cửa 1
của của các van ngắt d-, a+,
b+;
• Nhóm 2 nối tới cửa 1 của van
b-, c+;
• Nhóm 3 nối tới cửa 1 của van
c-, d+, a-.
B+
B-
C+
C-D+
D-
A-
A+
start
(3)
(1)
(2)
group 1
group 2
group 3

4.3.4 Thiết kế
mạch nối tiếp
nhiều nhóm
Bước 4:
Nối mạch theo chuỗi.
5 31
24
A
a+
1 4
a-
a
1 2
start
stop
5 31
24
B
b+
1 4
b-
b
1 2
5
3
1 2
1 4
2
4
5 31
24
C
c+
1 2
c-
c
1 4
5 31
24
D
d+
1 2
d-
d
1 4
(G3)
5
3
1
1 2
1 4
2
4
G3
G1
G2
(G2)
(G1)
(G1)
(G2)
(G3)
(G3)
G3
G2
G1

4.3.5 Biểu đồ chuỗi
Biểu đồ chuỗi dùng để minh họa một cách đơn giản sự
hoạt động của mạch.
Đồng thời nó cũng cần thiết trong việc tạo ra sơ đồ
chuỗi để thiết kế mạch.

4.3.5 Biểu đồ chuỗi
Xét mạch tự động với chuỗi A+ B+ A- B-
5 31
24
A
a+
1 4
a-
a
1 2
start
stop
5 31
24
B
b+
1 4
b-
b
1 2
a+
one cycle .
b+
a-
b-
a+
A
B
cylinder
Biểu đồ chuỗi cho
mạch trên:

4.3.6 Bài tập áp dụng
Một phôi thép hình khối được cung cấp từ một
khay chứa đến máy khoan, bàn khoan, gia công và
đưa thành phẩm ra thùng chứa sản phẩm được
minh họa như hình sau:
1A
3A
2A
Thiết kế mạch điều khiển khí
nén cho hệ thống.
BT1:

Theo mô tả của đề bài, hệ thống hoạt động theo
chuỗi và phân chia nhóm như sau:
1A+ 2A+ // 2A- 1A- 3A+ // 3A-
Từ đó, có thể thấy rằng chuỗi hoạt động cần được
chia thành ít nhất là 2 nhóm. Một van chuyển
nhóm dùng chia nguồn khí cung cấp cho 2 nhóm
trên.
BT1:

Biểu đồ chuỗi cho bài toán
BT1:

BT1: Mạch điều khiển cho bài toán

BT1: Các thiết bị sử dụng trong bài toán

Chuong 4 mach dieu khien

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to Chuong 4 mach dieu khien

Similar to Chuong 4 mach dieu khien (20)

More from Trương Khuyết

More from Trương Khuyết (6)

Chuong 4 mach dieu khien