Luận văn Soạn đề cương thực tập điện - Khí nén cho sinh viên ngành điện và thi công mô hình tay máy

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA : ĐIỆN BỘ MÔN : ĐIỆN – ĐIỆN TỬ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Đề tài : SOẠN ĐỀ CƯƠNG THỰC TẬP ĐIỆN - KHÍ NÉN CHO SINH VIÊN NGÀNH ĐIỆN VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH TAY MÁY Sinh viên thực hiện : Phạm Văn Tâm Lớp : 95 KĐĐ Giáo viên hướng dẫn : Vũ Đỗ Cường THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH . THÁNG 3 - 2000 LIỆT KÊ CÁC HÌNH Hình 2-1 Ký hiệu chuyển đổi vị trí của nòng van Trang 5 Hình 2-2 Ký hiệu cửa xả khí Trang 6 Hình 2-3 Ký hiệu các cửa nối của van đảo chiều Trang 6 Hình 2-4 Các loại van đảo chiều Trang 6 Hình 2-5 Tín hiệu tác động Trang 7 Hình 2-6 Van đảo chiều 2/2 Trang 7 Hình 2-7 Van trượt đảo chiều 3/2 Trang 8 Hình 2-8 Ký hiệu van một chiều Trang 8 Hình 2-9 Ký hiệu van logic OR Trang 8 Hình 2-10 Ký hiệu van logic AND Trang 9 Hình 2-11 Ký hiệu van xả khí nhanh Trang 9 Hình 2-12 Van tiết lưu có tiết diện không thay đổi Trang 9 Hình 2-13 Van tiết lưu có tiết diện thay đổi Trang 9 Hình 2-14 Van tiết lưu một chiều điều chỉnh bằng tay Trang 10 Hình 2-15 Van tiết lưu một chiều điều chỉnh bằng cữ chặn Trang 10 Hình 2-16 Van an toàn Trang 10 Hình 2-17 Van tràn Trang 10 Hình 2-18 Van áp suất điều chỉnh từ xa Trang 11 Hình 2-19 Cảm biến bằng tia rẽ nhánh Trang 12 Hình 2-20 Cảm biến bằng tia phản hồi Trang 12 Hình 2-21 Cảm biến bằng tia qua khe hở Trang 12 Hình 2-22 Ký hiệu biểu diễn biểu đồ trạng thái Trang 13 Hình 2-23 Xilanh tác dụng đơn Trang 14 Hình 2-24 Xilanh tác dụng kép Trang 14 Hình 2-25 Xilanh quay Trang 15 Hình 2-26 Xilanh trượt Trang 15 Hình 2-27 Ký hiệu động cơ khí nén Trang 15 Hình 2-28 Thiết bị phân loại Trang 18 Hình 2-29 Thiết bị kiểm tra bưu phẩm Trang 21 Hình 2-30 Thiết bị cắt Trang 24 Hình 2-31 Điều khiển băng tải Trang 27 Hình 2-32 Thiết bị dập tạo dáng Trang 29 Hình 2-33 Máy công tác Trang 32 Hình 2-34 Thiết bị hàn ống Trang 36 Hình 2-35 Thiết bị phân chia Trang 39 Hình 2-36 Thiết bị hàn nhiệt Trang 42 Hình 2-37 Trạm chuyển tiếp Trang 46 Hình 2-38 Tay máy gắp hàng Trang 49 Hình 2-39 Thiết bị dập chi tiết Trang 52 Hình 3-1 Các phần tử của mạch điều khiển Trang 59 Hình 3-2 Hệ thống điều khiển điện khí nén Trang 59 Hình 3-3 Ký hiệu các loại điều khiển Trang 60 Hình 3-4 Công tắc Trang 60 Hình 3-5 Nút nhấn Trang 61 Hình 3-6 Rơ le đóng mạch Trang 61 Hình 3-7 Rơ le thời gian tác động muộn Trang 62 Hình 3-8 Rơ le thời gian nhả muộn Trang 62 Hình 3-9 Công tắc hành trình điện cơ Trang 62 Hình 3-10 Công tắc hành trình nam châm Trang 62 Hình 3-11 Cảm biến cảm ứng từ Trang 63 Hình 3-12 Cảm biến điện dung Trang 63 Hình 3-13 Cảm biến quang Trang 63 Hình 3-14 Phần tử chuyển đổi tín hiệu khí nén – điện Trang 64 Hình 3-15 Khối xử lý CPU 214 Trang 68 Hình 3-16 Vòng quét trong S7 - 200 Trang 70 Hình 3-17 Dụng cụ cắt giấy Trang 79 Hình 3-18 Thiết bị sắp xếp Trang 83 Hình 3-19 Bàn xoay Trang 87 Hình 3-20 Dụng cụ chà bóng Trang 92 Hình 3-21 Dụng cụ kẹp chi tiết Trang 95 Hình 3-22 Dụng cụ đóng dấu Trang 98 Hình 3-23 Trạm chuyển hàng Trang 103 Hình 3-24 Thiết bị khoan chi tiết Trang 107 Hình 3-25 Thiết bị gia công chi tiết Trang 112 Hình 3-26 Mạch khởi động Y/D Trang 117 Hình 3-27 Quy trình công nghệ thiết bị dập chi tiết Trang 122 Hình 3-28 Tay máy gắp hàng Trang 127 Hình 3-29 Mạch ĐKKĐ cho động cơ điện Roto dây quấn Trang 133 Hình 4-1 Mô hình tay máy Trang 139 Hình 4-2 Biểu đồ trạng thái ( điều khiển bằng khí nén ) Trang 140 Hình 4-3 Sơ đồ Logic Trang 145 Hình 4-4 Biểu đồ trạng thái ( điều khiển bằng điện – kn) Trang 146 CHƯƠNG I DẪN NHẬP I . ĐẶT VẤN ĐỀ II . TẦM QUAN TRỌNG VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA KHÍ NÉN III . ƯU – NHƯỢC ĐIỂM CỦA KHÍ NÉN IV . MỤC ĐÍCH YÊU CẦU – GIỚI HẠN ĐỀ TÀI . Đặt vấn đề: Khí nén là một khái niệm đã có từ rất lâu, trước Công nguyên, khí nén đã được biết đến với một vài ứng dụng trong chế tạo vũ khí. Từ những năm 140 TCN, con người đã biết chế tạo ra thiết bị bắn tên hay ném đá ứng dụng nguyên lý khí nén. Tuy nhiên do sự phát triển khoa học kỹ thuật thời đó không đồng bộ, không có sự phối hợp về kiến thức giữa các ngành như vật lý, cơ học, vật liệu … nên phạm vi ứng dụng của khí nén còn rất hạn chế, chủ yếu là trong lĩnh vực chế tạo vũ khí. Đến thế kỷ 17, kỹ sư chế tạo người Đức là Otto von Guerike (1602 – 1686), nhà toán học người Pháp là Blaise Pascal (1623 – 1662) cùng với nhà vật lý học người Pháp là Denis Papin (1647 – 1712) đã xây dựng nền tảng cho việc ứng dụng của khí nén. Trong thế kỷ 19 , hàng lọat các phát minh ứng dụng khí nén ra đời. Tại Paris những năm 70 của thế kỷ 19 đã xuất hiện một trung tâm sử dụng năng lượng khí nén có công suất lớn. Thời gian gần đây, do sự phát triển của năng lượng điện, ứng dụng của năng lượng khí nén có giảm. Tuy nhiên do tính an toàn cao hơn sử dụng điện nên việc sử dụng năng lượng khí nén vẫn đóng một vai trò khá quan trọng trong các lĩnh vực mà nếu sử dụng điện sẽ gây nguy hiểm. Tầm quan trọng và khả năng ứng dụng của khí nén: 1./ Trong lĩnh vực điều khiển: Những năm sau khi cuộc cách mạng công nghiệp nổ ra, do sự tất yếu của quá trình tự động hóa trong sản xuất, kỹ thuật điểu khiển bằng khí nén được phát triển rộng rãi và đa dạng hơn. Hệ thống điều khiển bằng khí nén thường được sử dụng trong các lĩnh vực có nguy cơ xảy ra các nguy hiểm cao do điều kiện vệ sinh mối trường khá tốt và tính an toàn cao. Hệ thống điều khiển bằng khí nén thường được sử dụng trong các lĩnh vực như: các thiết bị phun sơn, các loại đồ gá kẹp chi tiết, lĩnh vực sản xuất các thiết bị điện tử hay trong các thiết bị vận chuyển và kiểm tra. 2./ Trong lĩnh vực truyền động: _ Các dụng cụ, thiết bị, máy va đập trong lĩnh vực khai thác than, khai thác đá hoặc trong các công trình xây dựng. _ Truyền động quay với công suất lớn bằng khí nén giá thành rất cao, cao hơn từ 10 đến 15 lần so với động cơ điện. Nhưng ngược lại, thể tích và năng lượng chỉ bằng 2/3 như những dụng cụ vặn vít, máy khoan, máy mài là những dụng cụ có khả năng sử dụng truyền động bằng khí nén. _ Truyền động thẳng: các đồ gá kẹp chi tiết, các thiết bị đóng gói các thiết bị máy gia công, các thiết bị làm sạch hay các hệ thống phanh hãm của ôtô. _ Trong các hệ thống đo đạc và kiểm tra chất lượng sản phẩm. Ưu – nhược điểm của khí nén: 1./ Ưu điểm : _ Có khả năng trích chứa để thành lập trạm trích chứa khí nén. _ Có khả năng truyền tải năng lượng đi xa do độ nhớt động học của khí nén nhỏ và tổn thất trên đường dẫn thấp. _ Không gây ô nhiễm môi trường. _ Hệ thống phòng ngừa qúa áp suất giới hạn được đảm bảo. 2./ Nhược điểm : _ Lực truyền tải trong thấp. _ Khi tải trọng thay đổi, vận tốc truyền cũng thay đổi. _ Dòng khí nén thoát ra gây tiếng ồn lớn. Mục đích yêu cầu – Giới hạn đề tài: Trong giai đoạn hiện nay, Việt Nam đang tiến hành công cuộc công nghiệp hóa đất nước, do đó vấn đề TỰ ĐỘNG HÓA trong sản xuất đang được đặt lên hàng đầu. Tự động hóa trong sản xuất công nghiệp sẽ góp phần tăng năng suất lao động của người công nhân, giảm bớt sức lực bỏ ra trong các công việc nặng nhọc, hạ giá thành nhưng lại nâng cao chất lượng sản phẩm. Mặt khác đáp ứng đòi hỏi ngày càng cao của ngành công nghiệp như: chính xác, an toàn, tiện lợi, dễ kiểm tra, kiểm soát… Muốn có được điều đó, cần phải có sự kết hợp chặt chẽ giữa hai lĩnh vực mà trước đây chúng hoàn toàn độc lập với nhau: đó là điện – điện tử và cơ khí. Do đó, một thuật ngữ mới ra đời trong những năm gần đây là CƠ – ĐIỆN TỬ (Mechatronic). Tuy nhiên , để có thể làm việc tốt trong một môi trường sản xuất với các thiết bị tự động, người lao động phải được đào tạo cơ bản. Ngày nay, một số trường Đại học, trung học nghề đã đưa bộ môn Cơ – Điện tử vào giảng dạy cho học sinh nhằm tạo cho họ có được những kiến thức cơ bản về tự động hóa phục vụ cho công việc sau này . Chính vì những lý do vừa nêu đã thúc đẩy em thực hiện đề tài này. Là một đề tài mang tính chất một tài liệu hướng dẫn thực tập cho sinh viên ngành điện nên được chia làm 2 phần: _ Lý thuyết và bài tập Điều khiển bằng Khí nén . _ Lý thuyết và bài tập Điều khiển bằng Điện – Khí nén kết hợp với PLC. Với cách trình bày trên, giúp cho sinh viên có được sự so sánh giữa hai kỹ thuật điều khiển: điều khiển đơn thuần bằng khí nén và hệ thống khí nén được điều khiển bằng điện kết hợp với điều khiển lập trình PLC, từ đó rút ra được những ưu và nhược điểm giữa hai phương pháp điều khiển này. Song song với việc xây dựng hệ thống bài thực tập như trên, em cùng với sinh viên Phù Quốc Thái, người cùng làm chung một đề tài, đã thiết kế một mô hình tay máy gắp sản phẩm ứng dụng khí nén và PLC để điều khiển. Đây là một ứng dụng cụ thể trong sản xuất công nghiệp. Do đây là lần đầu tiên em nghiên cứu về lĩnh vực khá mới mẻ này, đồng thời với khả năng và quỹ thời gian hạn chế nên chắc chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong được sự góp ý của thầy cô và bạn bè để đồ án được tốt hơn. CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG KHÍ NÉN A . MÁY NÉN KHÍ – THIẾT BỊ PHÂN PHỐI KHÍ NÉN B . CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN C . CƠ CẤU CHẤP HÀNH D . THIẾT KẾ MẠCH KHÍ NÉN BẰNG BIỂU ĐỒ KARNAUGH E . CÁC BÀI TẬP ÁP DỤNG Máy nén khí – Thiết bị phân phối khí nén: Máy nén khí: Khái niệm: Máy nén khí là thiết bị tạo ra áp suất khí, ở đó năng lượng cơ học của động cơ điện hoặc động cơ đốt trong được chuyển đổi thành năng lượng khí nén và nhiệt năng. Phân loại: Theo áp suất: Máy nén khí áp suất thấp: p £ 15 bar Máy nén khí áp suất cao: p ³ 15 bar Máy nén khí áp suất rất cao: p ³ 300bar Theo nguyên lý hoạt động: Máy nén khí theo nguyên lý thay đổi thể tích: máy nén khí kiểu pittông, máy nén khí kiểu cách gạt, máy nén khí kiểu root, máy nén khí kiểu trục vít. Máy nén khí tuabin: máy nén khí ly tâm và máy nén khí theo chiều trục. Bình trích chứa khí nén: Khí nén sau khi ra khỏi máy nén khí và được xử lý thì cần phải có một bộ phận lưu trữ để sử dụng. Bình trích chứa khí nén có nhiệm vụ cân bằng áp suất khí nén từ máy nén khí chuyển đến trích chứa, ngưng tụ và tách nước. Kích thước bình trích chứa phụ thuộc vào công suất của máy nén khí và công suất tiêu thụ của các thiết bị sử dụng, ngoài ra kích thước này còn phụ thuộc vào phương pháp sử dụng: ví dụ sử dụng liên tục hay gián đoạn. Ký hiệu : Mạng đường ống dẫn khí nén: Mạng đường ống dẫn khí nén là thiết bị truyền dẫn khí nén từ máy nén khí đến bình trích chứa rồi đến các phần tử trong hệ thống điều khiển và cơ cấu chấp hành. Mạng đường ống dẫn khí nén có thể phân thành 2 loại: Mạng đường ống được lắp ráp cố định (mạng đường ống trong nhà máy) Mạng đường ống được lắp ráp di động (mạng đường ống trong dây chuyền hoặc trong máy móc thiết bị) Trong bộ thí nghiệm, đường ống dẫn khí nén được trang bị cho phép tháo lắp dễ dàng và nhanh chóng. Nối hệ thống đến các thiết bị bằng cách đơn giản là đẩy ống vào cổng vào (in-let) hay cổng ra (out-let). Tháo ống ra bằng cách một tay đè vào vành tỳ, tay kia kéo ống ra. Các phần tử trong hệ thống điều khiển: I ./ Khái niệm: Một hệ thống điều khiển bao gồm ít nhất là một mạch điều khiển vòng hở (Open – loop Control System) với các phần tử sau: _ Phần tử đưa tín hiệu : nhận những giá trị của đại lượng vật lý như đại lượng vào, là phần tử đầu tiên của mạch điều khiển. Ví dụ: van đảo chiều, rơle áp suất. _ Phần tử xử lý tín hiệu: Xử lý tín hiệu nhận vào theo một quy tắc logic nhất định, làm thay đổi trạng thái của phần tử điều khiển. Ví dụ: van đảo chiều, van tiết lưu, van logic OR hoặc AND. _ Cơ cấu chấp hành: thay đổi trạng thái của đối tượng điều khiển, là đại lương ra của mạch điều khiển. Ví dụ: xilanh, động cơ khí nén. Van đảo chiều: Van đảo chiều có nhiệm vụ điều khiển dòng năng lượng bằng cách đóng mở hay thay đổi vị trí các cửa van để thay đổi hướng của dòng khí nén. Ký hiệu của van đảo chiều: Vị trí của nòng van được ký hiệu bằng các ô vuông liền nhau với các chữ cái o,a ,b ,c ,… hay các chữ số 0, 1, 2, … a o b b a Hình 2-1 Ký hiệu chuyển đổi vị trí của nòng van Vị trí ‘không’ là vị trí mà khi van chưa có tác động của tín hiệu bên ngoài vào. Đối với van có 3 vị trí, thì vị trí ở giữa, ký hiệu ‘o’ là vị trí ‘không’. Đối với van có 2 vị trí thì vị trí ‘không’ có thể là ‘a’ hoặc ‘b’, thông thường vị trí bên phải ‘b’ là vị trí ‘không’. Cửa nối van được ký hiệu như sau: ISO 5599 ISO 1219 Cửa nối với nguồn(từ bộ lọc khí) 1 P Cửa nối làm việc 2 , 4, 6, … A , B , C, … Cửa xả khí 3 , 5 , 7… R , S , T… Cửa nối tín hiệu điều khiển 12 , 14… X , Y … a b Hình 2-2 Kí hiệu cửa xả khí Trường hợp a là cửa xả khí không có mối nối cho ống dẫn, còn cửa xả khí có mối nối cho ống dẫn khí là trường hợp b. Bên trong ô vuông của mỗi vị trí là các đường mũi tên biểu diễn hướng chuyển động của dòng khí nén qua van. Khi dòng bị chặn thì được biểu diễn bằng dấu gạch ngang. 1 0 Cửa xả khí không có mối nối cho ống dẫn 2(A) 4(B) 5(S) 1(P) 3(R) Nối với nguồn khí nén Cửa xả khí có mối nối cho ống dẫn 14(Z) Cửa nối điều khiển 12(Y) Cửa nối điều khiển Cửa 1nối với cửa 2 Cửa 1nối với cửa 4 Hình 2-3 Kí hiệu các cửa nối của van đảo chiều Ký hiệu và tên gọi của van đảo chiều: Hình trên là ký hiệu của van đảo chiều 5/2 trong đó: 5 : chỉ số cửa 2 : chỉ số vị trí Cách gọi tên và ký hiệu của một số van đảo chiều: Van đảo chiều 2/2 Van đảo chiều 4/2 Van đảo chiều 5/2 Hình 2-4 Các lọai van đảo chiều Tín hiệu tác động: Tín hiệu tác động vào van đảo chiều có 4 loại là: tác động bằng tay, tác động bằng cơ học, tác động bằng khí nén và tác động bằng nam châm điện. Tín hiệu tác động từ 2 phía ( đối với van đảo chiều không có vị trí ‘không’) hay chỉ từ 1 phía (đối với van đảo chiều có vị trí ‘không’). Tác động bằng tay: Kí hiệu nút nhấn tổng quát Nút bấm Tay gạt Bàn đạp Tác động bằng cơ: Đầu dò Cữ chặn bằng con lăn , tác động 2 chiều Cữ chặn bằng con lăn , tác động 1 chiều Lò xo Nút nhấn có rãnh định vị Tác động bằng khí nén: Trực tiếp bằng dòng khí nén vào Trực tiếp bằng dòng khí nén ra Trực tiếp bằng dòng khí nén vào với đường kính 2 đầu nòng van khác nhau Gián tiếp bằng dòng khí nén ra qua van phụ trợ Tác động bằng nam châm điện: * Trực tiếp Bằng nam châm điện và van phụ trợ Tác động theo cách hướng dẫn cụ thể Hình 2-5 Tín hiệu tác động Van đảo chiều có vị trí ‘không’: Van đảo chiều có vị trí ‘không’ là loại van tác động bằng cơ – lò xo và ký hiệu lò xo nằm ngay vị trí bên cạnh ô vuông phía bên phải của ký hiệu van. Tác động lên phía đối diện nòng van là tín hiệu tác động bằng cơ, khí nén hay bằng điện. Khi chưa có tín hiệu tác động, vị trí của các cửa nối được biểu diễn trong ô vuông phía bên phải đối với van đảo chiều 2 vị trí. Còn đối với van đảo chiều 3 vị trí thì vị trí ‘không’ nằm ở giữa. Ví dụ : Van đảo chiều 2/2 tác động bằng nam châm điện: R 1 0 P Y Hình 2-6 Van đảo chiều 2/2 Van có 2 cửa P và R, 2 vị trí 0 và 1. Tại vị trí 0, cửa P và R bị chặn. Khi cuộn Y có điện, từ vị trí 0 van chuyển sang vị trí 1, cửa P nối với cửa R. Khi cuộn Y mất điện, do tác động của lò xo phía đối diện, van sẽ quay trở về vị trí ban đầu. Van đảo chiều không có vị trí ‘không’: Khi không có tín hiệu tác động lên đầu nòng van nữa, thì vị trí của van vẫn được giữ nguyên đợi tín hiệu tác động từ phía nòng van đối diện. Vị trí tác động kí hiệu a , b, c, … Tín hiệu tác động có thể là: _ tác động bằng tay hay bàn đạp. _ tác động bằng dòng khí nén điều khiển đi vào hay ra từ 2 phía nòng van _ tác động trực tiềp bằng điện từ hay gián tiếp bằng dòng khí nén đi qua van phụ trợ. Ví dụ: Van trượt đảo chiều 3/2 tác động bằng nam châm điện. R a b P Y1 Y2 A Hình 2-7 Van trượt đảo chiều 3/2 Khi cuộn Y1 có điện thì cửa P nối với cửa A, cửa R bị chặn. Khi cuộn Y2 có điện thì cửa A nối với cửa R còn cửa P bị chặn. Van chắn: Van chắn là loại van chỉ cho dòng khí nén đi qua một chiều, chiều còn lại bị chặn. Van chắn gồm có các loại sau: _ Van 1 chiều _ Van Logic (OR , AND ) _ Van xả khí nhanh Van một chiều: Van một chiều có tác dụng chỉ cho dòng khí nén đi qua một chiều( từ A qua B) , chiều ngược lại bị chặn. Ký hiệu : A B Hình 2-8 Ký hiệu van một chiều Van logic OR: Khi có dòng khí nén vào từ P1 thì cửa P2 bị chặn và cửa P1 nối với cửa A. Ngược lại khi dòng khí nén vào P2 thì cửa P1 bị chặn, cửa P2 nối với cửa A. A P2 P1 · Ký hiệu : Hình 2-9 Ký hiệu van logic OR Van logic AND: Khi có dòng khí nén vào P1 thì P1 bị chặn, và ngược lại khi có dòng khí nén vào P2 thì P2 bị chặn. Chỉ khi nào cả P1 và P2 có dòng khí nén vào thì mới có khí nén qua cửa A. A P2 P1 Ký hiệu: Hình 2-10 Ký hiệu van logic AND Van xả khí nhanh: Khi dòng khí nén vào cửa P, chắn cửa R, cửa P nối với cửa A. Khi dòng khí nén vào từ A, cửa P bị chặn, cửa A nối với cửa R, khí được xả nhanh ra ngoài. P A R · · Ký hiệu: Hình 2-11 Ký hiệu van xả khí nhanh Van tiết lưu: Van tiết lưu có nhiệm vụ thay đổi lưu lượng dòng khí nén, có nghĩa là thay đổi vận tốc của cơ cấu chấp hành. Van tiết lưu có tiết diện không đổi: Khe hở của van có tiết diện không thay đổi, do đó lưu lượng dòng chảy không thay đổi. Ký hiệu: Hình 2-12 Van tiết lưu có tiết diện không thay đổi Van tiết lưu có tiết diện thay đổi: Lưu lượng dòng chảy qua van thay đổi được nhờ vào một vít điều chỉnh làm thay đổi tiết diện của khe hở. Ký hiệu: A B Ký hiệu chung Có mối nối ren Không có mối nối ren Hình 2-13 Van tiết lưu có tiết diện thay đổi Van tiết lưu một chiều điều chỉnh bằng tay: Nguyên lý hoạt động tương tự như van tiết lưu một chiều điều chỉnh bằng tay, tuy nhiên dòng khí nén chỉ có thể đi một chiều từ A qua B , chiều ngược lại bị chặn. · · A B Ký hiệu : Hình 2-14 Van tiết lưu một chiều điều chỉnh bằng tay Van tiết lưu một chiều điều chỉnh bằng cữ chặn: Dòng khí nén chỉ có thể đi một chiều từ A sang B, tùy vào vị trí của cữ chặn mà tiết diện của khe hở của van thay đổi, làm cho lưu lượng dòng chảy thay đổi. A · · · B Ký hiệu : Hình 2-15 Van tiết lưu một chiều điều chỉnh bằng cữ chặn Van áp suất: Van an toàn: Bình thường khi áp suất nhỏ hơn hoặc bằng áp suất cho phép, cửa R bị chặn, nhưng khi áp suất lớn hơn áp suất cho phép, cửa R mở ra, khí nén từ cửa P theo cửa R thoát ra ngoài. P(1) R(3) · Ký hiệu : Hình 2-16 Van an toàn Van tràn: Nguyên tắc họat động tương tự như van tràn, nhưng khi áp suất bằng hoặc lớn hơn áp suất cho phép thì cửa P nối với cửa A. A P(1) · Ký hiệu : Hình 2-17 Van tràn Van áp suất điều chỉnh từ xa : Nguyên lý hoạt động của van áp suất điều chỉnh từ xa: khi có tín hiệu áp suất Z tác động gián tiếp qua van tràn, cửa P nối với cửa A. A Z P R Hình 2-18 Van áp suất điều chỉnh từ xa Van chân không: Van chân không là bộ phận có nhiệm vụ hút và giữ chi tiết bằng lực hút chân không. Chân không được tạo ra bằng bơm chân không hay bằng nguyên lý ống Ventury. Khí nén với áp suất p trong khoảng từ 1,5bar – 10bar sẽ theo ống Ventury theo cửa R thoát ra ngoài. Tại phần cuối ống Ventury, chân không sẽ được tạo thành (cửa nối U). P R U Ký hiệu : Cửa nối U sẽ nối với một đĩa hút làm bằng nhựa tổng hợp hoặc bằng cao su. D Lực hút chân không: Trong đó : F : lực hút chân không (N) D : Đường kính đĩa hút (m) Pa : áp suất không khí ở đktc (N/m2) Pu : áp suất không khí tại cửa U (N/m2) Cảm biến bằng tia: Cảm biến bằng tia thuộc loại cảm biến không tiếp xúc, nguyên tắc hoạt động dựa vào dòng khí nén. Có 3 loại: Cảm biến bằng tia rẽ nhánh: Dòng khí nén vào cửa P, nếu không có vật cản thì áp suất sẽ đi thẳng, nếu có vật cản thì dòng khí nén sẽ rẽ nhánh qua cửa X. · X P Ký hiệu: Hình 2-19 Cảm biến bằng tia rẽ nhánh Cảm biến bằng tia phản hồi: Dòng khí nén đi vào cửa P, nếu không có vật cản, tín hiệu phản hồi X=0, nếu có vật cản, X=1 . P X Ký hiệu: Hình 2-20 Cảm biến bằng tia phản hồi Cảm biến bằng tia qua khe hở: Cảm biến bằng tia qua khe hở gồm 2 bộ phận: bộ phận phát và bộ phận nhận. Bộ phận phát và bộ phận nhận có cùng áp suất p khoảng 150 mbar. Nhưng trong một số ứng dụng, áp suất của bộ phận phát có thể là 4 bar và áp suất của bộ phận nhận là 0,5 bar. Trục của cơ cấu phát và cơ cấu nhận phải lắp ráp thật đồng tâm. Ký hiệu: P X P Hình 2-21 Cảm biến bằng tia qua khe hở Thiết kế – Biểu diễn biểu đồ trạng thái: Để biểu diễn chi tiết chu trình hoạt động của các nhóm trong hệ thống điều khiển điện – khí nén người ta thường sử dụng biểu đồ trạng thái. Thông qua biểu đồ trạng thái, chúng ta hình dung rõ ràng và hình tượng hơn chuyển động của từng nhóm và mối quan hệ giữa chúng với nhau qua từng bước họat động. Biểu đồ trạng thái biểu diễn 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 đứng biểu diễn trạng thái. Trục tọa độ nằm ngang biểu diễn các bước thực hiện hoặc thời gian hành trình. Hành trình làm việc được chia thành các bước. Sự thay đổi trạng thái trong các bước thực hiện biểu diễn bằng nét đậm. Sự liên kết các tín hiệu được biểu diễn bằng các đường nét nhỏ. Ký hiệu biểu diễn trong biểu đồ trạng thái: A T T T · · · S3 · Nút ngắt Công tắc chọn chế độ làm việc (bằng tay hoặc tự động) Nút tự động Nút ấn Đèn báo hiệu Nút ấn tác động đồng thời Liên kết OR có một nhánh phủ định Phần tử tín hiệu tác động bằng cơ Liên kết AND Liên kết OR Tín hiệu rẽ nhánh p t Công tắc ngắt khi nguy hiểm Nút đóng Nút đóng & ngắt Phần tử thời gian Phần tử áp suất Hình 2-22 Ký hiệu biểu diễn biểu đồ trạng thái Cơ cấu chấp hành: Yêu cầu: Cơ cấu chấp hành có nhiệm vụ biến đổi năng lượng khí nén thành năng lượng cơ học. Cơ cấu chấp hành có thể thực hiện chuyển động thẳng (xilanh) hoặc chuyển động quay (động cơ khí nén). Xilanh: Xilanh tác dụng đơn (xilanh tác dụng một chiều) : Áp lực khí nén chỉ tác dụng vào một phía của xilanh, phía còn lại là do ngoại lực hay lò xo tác dụng. b a Ký hiệu: Hình 2-23 Xilanh tác dụng đơn chiều tác dụng ngược lại do ngoại lực chiều tác dụng ngược lại do lò xo Xilanh tác dụng 2 chiều (xilanh tác dụng kép): Áp suất khí nén được dẫn vào 2 phía của xilanh, do yêu cầu