LỜI NÓI ĐẦU Cùng với sự đi lên của đất nước, ngành công nghiệp của nước ta đã và đang có những bước tiến quan trọng, góp phần vào sự nghiệp công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước. Một trong những mũi nhọn của ngành công nghiệp nước ta hiện nay là sự phối kết hợp đa ngành nghề, đa phương diện, mà mục tiêu cuối cùng của nó vẫn là phục vụ ngày càng tốt hơn nhu cầu của con người. Từ đó, một ngành nghề mới được hình thành: Ngành Cơ – Điện. Là sinh viên năm cuối của một trường kỹ thuật, vì muốn hòa nhập vào sự tiến bộ của công nghiệp nước nhà, người viết đã chọn ngành Cơ – Điện làm đối tượng nghiên cứu để thực hiện LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP. Trong thời gian thực hiện luận văn tốt nghiệp, mặc dầu đã được sự giúp đỡ tận tình của Thầy giáo hướng dẫn, sự giúp đỡ hết lòng của quý thầy cô và bè bạn, song luận văn không tránh khỏi những thiếu sót. Người viết rất mong nhận được sự góp ý xây dựng của quý thầy cô và bạn bè. Sinh viên thực hiện Phù Quốc Thái LỜI CẢM ƠN Sinh viên thực hiện đề tài này xin bày tỏ lòng biết ơn đến: - Thầy Vũ Đỗ Cường – Giáo viên hướng dẫn chính của đề tài – Đã gợi ý hướng nghiên cứu cho đề tài và đã tận tình hướng dẫn trong quá trình thực hiện đề tài. - Quý thầy cô trong khoa Điện – Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM đã tạo điều kiện thuận lợi cho việc thực hiện đề tài. - Các bạn sinh viên đã luôn động viên, khích lệ tinh thần trong suốt thời gian thực hiện đề tài. Sinh viên thực hiện Phù Quốc Thái TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. PTS Nguyễn Ngọc Phương Hệ Thống Điều Khiển Bằng Khí Nén - NXB Giáo Dục 2. PTS Phạm Văn Khảo Truyền Động Tự Động Khí Nén – NXB Khoa Học Kỹ Thuật 3. TS Nguyễn Doãn Phước TS Phan Xuân Minh Tự Động Hóa Với SIMATIC S7-200 – NXB Nông Nghiệp 4. Pneumatic Application Examples – Festo Electro – Pneumatics Examples – Festo 5. Mai Đức Quang Công nghệ Điện – Khí Nén – Trung Tâm Nghiên Cứu Và Ứng Dụng Dòch Vụ KHKT TP.HCM Mục Lục Chương I: DẪN NHẬP - Trang1 I. Đặt Vấn Đề - Trang 1 II. TẦM QUAN TRỌNG VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA KHÍ NÉN – Trang 2 III. ƯU – NHƯC ĐIỂM CỦA KHÍ NÉN - Trang 3 IV. MỤC ĐÍCH YÊU CẦU – TÊN ĐỀ TÀI – GIỚI HẠN ĐỀ TÀI - Trang 4 Chương II: TỔNG QUAN VỀ HỆ ĐIỀU KHIỂN BẰNG KHÍ NÉN – Trang 5 A. MÁY NÉN KHÍ – THIẾT BỊ PHÂN PHỐI KHÍ NÉN – Trang 6 B. CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN – Trang 7 C. CƠ CẤU CHẤP HÀNH – Trang 17 D. THIẾT KẾ MẠCH KHÍ NÉN BẰNG BIỂU ĐỒ KARNAUGH – Trang 20 E . CÁC BÀI TẬP NÂNG CAO – Trang 21 Chương III: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐIỆN – KHÍ NÉN KẾT HP PLC I. KHÁI NIỆM – Trang 51 II. CÁC PHẦN TỬ ĐIỆN – KHÍ NÉN - Trang 52 III. PHẦN TỬ CHUYỂN ĐỔI TÍN HIỆU – Trang 55 IV. MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN – KHÍ NÉN - Trang 56 V. ỨNG DỤNG PLC TRONG ĐIỀU KHIỂN – Tang 59 VI. THIẾT KẾ MẠCH KHÍ NÉN BẰNG PHƯƠNG PHÁP BÌA KARNAUGH – Trang 70 VII. CÁC BÀI TẬP NÂNG CAO – Trang 71 Chương IV: THIẾT KẾ TAY MÁY – Trang 150 I. MÔ HÌNH TAY MÁY – Trang 51 II. THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN BẰNG KHÍ NÉN – Trang 52 III. THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐIỆN – KHÍ NÉN – Trang 57 BÀI 1 PHẦN A : BÀI TẬP Thiết kế mạch khí nén, điện – khí nén và viết chương trình PLC điều khiển cho một thiết bò đóng mở cửa với yêu cầu sau: - Khi nhấn đồng thời nút ON1 và ON2, piston đẩy ra, cửa mở. - Khi nhấn nút OFF, piston hồi về, kết thúc một chu trình hoạt động. PHẦN B : THÍ NGHIỆM I./ Thí nghiệm điện – khí nén: 1./ Mục đích – yêu cầu: - Kết hợp giữa điện – khí nén. - Ưu điển khi sử dụng hệ thống điều khiển điện – khí nén so với sử dụng mạch khí nén đơn thuần. 2./ Dụng cụ thí nghiệm: - Bộ nguồn khí nén. - Xi lanh tác động kép : 01 cái. - Van điện từ 5/2 tác động kép. - Nút nhấn thường hở : 02 cái. - Rơle : 02 cái. 3./ Trình tự thí nghiệm: - Đọc kỹ và tìm hiểu sơ bộ nguyên lý hoạt động của mạch điện điều khiển. - Kết nối mạch điện điều khiển như hình vẽ, kiểm tra thật kỹ mạch trước khi cấp nguồn. - Kết nối các cơ cấu chấp hành với các van điện từ. - Cấp nguồn khí nén và ngồn điện cho mạch hoạt động. - Quan sát họat động của mạch. - Vẽ biểu đồ trạng thái, so sánh với biểu đồ trạng thái được lập bởi yêu cầu điều khiển. - Tắt nguồn khí nén, điện, tháo thiết bò trả về vò trí ban đầu, vệ sinh bàn thực tập. II./ Thí nghiệm PLC: 1./ Mục đích – yêu cầu: - Điều khiển hệ thống khí nén bằng PLC thông qua các van điện từ. - Thấy rõ ưu điểm của PLC ứng dụng trong điều khiển hệ thống khí nén. 2./ Dụng cụ thí nghiệm: - Bộ nguồn khí nén. - Xi lanh tác động kép : 01 cái. - Van điện từ 5/2 tác động kép : 01 cái (24VDC). - CPU 214 ngõ ra 24 VDC. - Dây và ống nối. 3./ Trình tự thí nghiệm: - Chuẩn bò đầy đủ thiết bò cho bài thí nghiệm. - Kiểm tra lại chương trình PLC trước khi nạp vào CPU. - Kết nối ngõ ra của PLC với các van điện từ , kết nối các van điện từ với các cơ cấu chấp hành. - Nạp chương trình điều khiển cho PLC. - Quan sát hoạt động của mạch. - Vẽ biểu đồ trạng thái và so sánh với biểu đồ trạng thái của mạch điện – khí nén, biểu đồ trạng thái lập từ yêu cầu điều khiển. * Chú ý: Khi kết nối ngõ ra của PLC với các van điện từ cần chú ý đến điện áp ngõ ra của PLC và điện áp ngõ vào của các van điện từ. III./ Ý nghóa: Từ các mạch thí nghiệm khí nén, đện – khí nén và điều khiển bằng PLC, ta rút ra nhận xét: Đối với các mạch khí nén phức tạp, yêu cầu điều khiển phức tạp, nếu phối hợp giữa khí nén và điện thông qua các van điện từ thì hệ thống sẽ đơn giản hơn, tiết kiệm hơn. Nếu kết hợp giữa khí nén, điện – khí nén và PLC thì hệ thống sẽ vô cùng đơn giản và linh hoạt. Khi phối hợp điều khiển với PLC, ta dễ dàng thay đổi qui trình điều khiển bằng cách thay đổi chương trình nạp vào PLC mà không cần phải kết nối lại mạch – Đây là ưu điểm lớn nhất của PLC. PHẦN C : HƯỚNG DẪN: I./ Thiết kế mạch khí nén: - Với yêu cầu điều khiển đơn giản, ta thiết lập ngay sơ đồ mạch khí nén từ biểu đồ trạng thái: 1./ Biểu đồ trạng thái: HÌNH 1.1 2./ Sơ đồ mạch khí nén: HÌNH 1.2 1 1 1 1 2 3=1 1 0 ON1 ON2 OFF II./Thiết lập mạch điện điều khiển: 1./ Sơ đồ kết nối điện – khí nén: HÌNH 1.3 2./ Sơ đồ mạch điện điều khiển: a./ Qui trình điều khiển: XI LANH A+ A- CÔNG TẮC ON1 . 0N2 OFF CUỘN DÂY Y1 Y2 b./ Sơ đồ mạch điện điều khiển: III./ Chương trình điều khiển bằng PLC: k 1 k 1 k 1 ON1 ON2 OFF k 2 Y1 Y2 k 1 k 2 A a 0 a a 1 a Y2 a Y1 a 1./ Sơ đồ chức năng: 2./ Xác đònh I / O: INPUT OUTPUT I Þ . Þ : ON1 Q Þ . Þ : K1 I Þ . 1 : ON2 Q Þ . 1 : K2 I Þ . 2 : OFF 3./ Chương trình điều khiển: S XI LANH A RA 1 CUỘN K1 CÓ ĐIỆN 2 CUỘN K2 CÓ ĐIỆN S XI LANH A về & ON1 ON2 OFF BÀI 2 PHẦN A : BÀI TẬP Thiết kế mạch khí nén, điện – khí nén và viết chương trình PLC điều khiển cho một trạm đóng hộp sản phẩm với yêu cầu hoạt động như sau: - Khi nhấn nút ON, piston A đi ra, đẩy sản phẩm ra khỏi thùng chứa rồi hồi về. - Khi piston A hồi về xong, piston đi ra đẩy sản phẩm vào hộp rồi hồi về, kết thúc một chu trình đóng hộp sản phẩm. PHẦN B : THÍ NGHIỆM I./ Thí nghiệm điện – khí nén: 1./ Mục đích – yêu cầu: - Kết hợp giữa điện – khí nén. - Ưu điển khi sử dụng hệ thống điều khiển điện – khí nén so với sử dụng mạch khí nén đơn thuần. 2./ Dụng cụ thí nghiệm: - Bộ nguồn khí nén và ống nối. - Xi lanh tác động kép : 02 cái. - Van điện từ 5/2 tác động kép : 02 cái. - Công tắc hành trình : 04 cái. - nút nhấn : 01 cái. - Rơle : 04 cái. 3./ Trình tự thí nghiệm: - Đọc kỹ và tìm hiểu sơ bộ nguyên lý hoạt động của mạch điện điều khiển. - Kết nối mạch điện điều khiển như hình vẽ, kiểm tra thật kỹ mạch trức khi cấp nguồn. - Kết nối các cơ cấu chấp hành với các van điện từ. - Cấp nguồn khí nén và ngồn điện cho mạch hoạt động. - Quan sát họat động của mạch. [...]... với biểu đồ trạng thái được lập bởi yêu cầu điều khiển - Tắt nguồn khí nén, điện, tháo thiết bò trả về vò trí ban đầu, vệ sinh bàn thực tập II./ Thí nghiệm PLC: 1./ Mục đích – yêu cầu: - Điều khiển hệ thống khí nén bằng PLC thông qua các van điện từ - Thấy rõ ưu điểm của PLC ứng dụng trong điều khiển hệ thống khí nén 2./ Dụng cụ thí nghiệm: - Bộ nguồn khí nén, ống nối - Xi lanh tác động kép : 02 cái... bằng PLC, ta rút ra nhận xét: Đối với các mạch khí nén phức tạp, yêu cầu điều khiển phức tạp, nếu phối hợp giữa khí nén và điện thông qua các van điện từ thì hệ thống sẽ đơn giản hơn, tiết kiệm hơn Nếu kết hợp giữa khí nén, điện – khí nén và PLC thì hệ thống sẽ vô cùng đơn giản và linh hoạt Khi phối hợp điều khiển với PLC, ta dễ dàng thay đổi qui trình điều khiển bằng cách thay đổi chương trình nạp vào... bằng PLC, ta rút ra nhận xét: Đối với các mạch khí nén phức tạp, yêu cầu điều khiển phức tạp, nếu phối hợp giữa khí nén và điện thông qua các van điện từ thì hệ thống sẽ đơn giản hơn, tiết kiệm hơn Nếu kết hợp giữa khí nén, điện – khí nén và PLC thì hệ thống sẽ vô cùng đơn giản và linh hoạt Khi phối hợp điều khiển với PLC, ta dễ dàng thay đổi qui trình điều khiển bằng cách thay đổi chương trình nạp vào... bằng PLC, ta rút ra nhận xét: Đối với các mạch khí nén phức tạp, yêu cầu điều khiển phức tạp, nếu phối hợp giữa khí nén và điện thông qua các van điện từ thì hệ thống sẽ đơn giản hơn, tiết kiệm hơn Nếu kết hợp giữa khí nén, điện – khí nén và PLC thì hệ thống sẽ vô cùng đơn giản và linh hoạt Khi phối hợp điều khiển với PLC, ta dễ dàng thay đổi qui trình điều khiển bằng cách thay đổi chương trình nạp vào... bằng PLC, ta rút ra nhận xét: Đối với các mạch khí nén phức tạp, yêu cầu điều khiển phức tạp, nếu phối hợp giữa khí nén và điện thông qua các van điện từ thì hệ thống sẽ đơn giản hơn, tiết kiệm hơn Nếu kết hợp giữa khí nén, điện – khí nén và PLC thì hệ thống sẽ vô cùng đơn giản và linh hoạt Khi phối hợp điều khiển với PLC, ta dễ dàng thay đổi qui trình điều khiển bằng cách thay đổi chương trình nạp vào... mạch khí nén: HÌNH 2.3 II./Thiết kế mạch điện điều khiển: 1./ Sơ đồ kết nối Điện – Khí nén: A a0 a1 a Y1 a A a Y2 a Y1 a 2./ Sơ đồ mạch điện điều khiển: a./ Qui trình điều khiển: A+ st Y1 Aa1 Y2 B+ a0 Y3 a1 a a Y2 a HÌNH 2.4 XI LANH CTHT CUỘN DÂY a0 Bb1 Y4 b./ Sơ đồ mạch điện điều khiển: k1 k1 k2 k2 k3 a0 a1 a0 k2 k1 k3 k4 k3 st k3 k2 k3 k4 Y1 b1 b0 k2 k1 k4 Y2 Y3 Y4 b0 k4 HÌNH 2.5 III./ Chương trình điều. .. về vò trí ban đầu, kết thúc một chu trình nâng tầng sản phẩm PHẦN B : THÍ NGHIỆM I./ Thí nghiệm điện – khí nén: 1./ Mục đích – yêu cầu: - Kết hợp giữa điện – khí nén - Ưu điển khi sử dụng hệ thống điều khiển điện – khí nén so với sử dụng mạch khí nén đơn thuần 2./ Dụng cụ thí nghiệm: - Bộ nguồn khí nén và ống nối - Xi lanh tác động kép : 02 cái - Van điện từ 5/2 tác động kép : 02 cái - Công tắc hành... sử dụng hệ thống điều khiển điện – khí nén so với sử dụng mạch khí nén đơn thuần 2./ Dụng cụ thí nghiệm: - Bộ nguồn khí nén và ống nối - Xi lanh tác động kép : 02 cái - Van điện từ 5/2 tác động kép : 02 cái - Công tắc hành trình : 04 cái - nút nhấn : 01 cái - Rơle : 04 cái 3./ Trình tự thí nghiệm: - Đọc kỹ và tìm hiểu sơ bộ nguyên lý hoạt động của mạch điện điều khiển - Kết nối mạch điện điều khiển như... trí đóng nắp rồi hồi về, kết thúc một chu trình đóng nắp chai PHẦN B : THÍ NGHIỆM I./ Thí nghiệm điện – khí nén: 1./ Mục đích – yêu cầu: - Kết hợp giữa điện – khí nén - Ưu điển khi sử dụng hệ thống điều khiển điện – khí nén so với sử dụng mạch khí nén đơn thuần 2./ Dụng cụ thí nghiệm: - Bộ nguồn khí nén và ống nối - Xi lanh tác động kép : 03 cái - Van điện từ 5/2 tác động kép : 03 cái - Công tắc hành... khí nén và ngồn điện cho mạch hoạt động - Quan sát họat động của mạch - Vẽ biểu đồ trạng thái, so sánh với biểu đồ trạng thái được lập bởi yêu cầu điều khiển - Tắt nguồn khí nén, điện, tháo thiết bò trả về vò trí ban đầu, vệ sinh bàn thực tập II./ Thí nghiệm PLC: 1./ Mục đích – yêu cầu: - Điều khiển hệ thống khí nén bằng PLC thông qua các van điện từ - Thấy rõ ưu điểm của PLC ứng dụng trong điều khiển . ĐIỀU KHIỂN BẰNG KHÍ NÉN – Trang 52 III. THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐIỆN – KHÍ NÉN – Trang 57 BÀI 1 PHẦN A : BÀI TẬP Thiết kế mạch khí nén, điện – khí nén và viết chương trình PLC điều khiển. các mạch thí nghiệm khí nén, đện – khí nén và điều khiển bằng PLC, ta rút ra nhận xét: Đối với các mạch khí nén phức tạp, yêu cầu điều khiển phức tạp, nếu phối hợp giữa khí nén và điện thông qua. các mạch thí nghiệm khí nén, đện – khí nén và điều khiển bằng PLC, ta rút ra nhận xét: Đối với các mạch khí nén phức tạp, yêu cầu điều khiển phức tạp, nếu phối hợp giữa khí nén và điện thông qua