Bài giảng Thiết kế hệ thống điều khiển điện – khí nén – thủy lực – theo phương pháp tầng

Thông tin tài liệu

Bài giảng Thiết kế hệ thống điều khiển điện – khí nén – thủy lực – theo phương pháp tầng gồm các nội dung chính như sau Khái niệm phương pháp thiết kế mạch điều khiển theo tầng; thiết kế mạch điều khiển bằng khí nén sử dụng phương pháp tầng; thiết kế mạch điều khiển bằng điện sử dụng phương pháp tầng;...Mời các bạn cùng tham khảo!

THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN – KHÍ NÉN – THỦY LỰC – THEO PHƯƠNG PHÁP TẦNG Hà Nội, năm 2020 I KHÁI NIỆM PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN THEO TẦNG 1.1 Khái niệm - Thiết kế theo tầng được coi phương pháp được ứng dụng rộng rãi nhất việc thiết kế khí nén cả phương pháp điều khiển bằng khí nén và điện-khí nén vì có thể dễ dàng thực hiện và hiểu hoạt động của mạch - Thiết kế mạch điều khiển theo tầng là phương pháp thiết kế thành từng tầng riêng Ở mỗi tầng hoàn thành hoặc số bước của chu kỳ điều khiển I KHÁI NIỆM PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN THEO TẦNG 1.2 Nguyên tắc thiết kế mạch theo tầng Trong thieát keá mạch điều khiển theo tầng cần thoả mãn hai nguyên tắc:  Tín hiệu vào bước tầng không trùng Do có tín hiệu vào giống ta phải xét đến việc chia tầng  Tại thời điểm có tầng điều khiển hoạt động I KHÁI NIỆM PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN THEO TẦNG 1.3 Cách chia tầng • Chia chu kỳ hoạt động của các cấu chấp hành thành các tầng với điều kiện: Không có xy lanh nào vừa vừa về một tầng hoặc cấu quay vừa chuyển động thuận chiều và ngược chiều cùng một tầng A+ : xy lanh A A- : xy lanh A về thì điều kiện việc chia tầng là không có ký hiệu của xy lanh nào lặp lại cùng tầng Ví dụ: có xy lanh A, B, C hoạt động tuần tự sau: Start, A+, B+ / B-, A-, C+ / CTầng: I / II / III I KHÁI NIỆM PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN THEO TẦNG 1.4 Các bước giải toán theo tầng • Bước 1: Phân tích u cầu cơng nghệ lựa chọn mạch lực Từ yêu cầu của hệ thống điều khiển, ta xác định các biến cần thiết đó là các công tắc hành trình và vị trí lắp đặt, các cảm biến cần thiết sử dụng, các nút nhấn hay cần gạt lựa chọn (Start – nút khởi động, Stop – nút dừng, điều khiển tự động – Auto hay bằng tay – Man)…  Bước 2: Từ quy trình công nghệ, xây dựng biểu đồ trạng thái (biểu diễn các phần tử mạch, mối liên hệ giữa các phần tử và trình tự chuyển mạch của các phần tử Cụ thể xác định có cấu chấp hành và trình tự hoạt động) I KHÁI NIỆM PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN THEO TẦNG 1.4 Các bước giải toán theo tầng  Bước 3: Chia tầng  Bước 4: Lập quy trình thực hiện cho tầng bước tầng  Bước 5: Thiết kế mạch điều khiển bằng sử dụng các mạch đảo tầng chuẩn  Về nguyên tắc thiết kế mạch điều khiển điện hay khí nén sử dụng phương pháp theo tầng giống từ bước 1->4 Khác bước mạch đảo tầng khí điện II THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN BẰNG KHÍ NÉN SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP TẦNG Ý nghĩa việc xác định tín hiệu đầu tầng (E): Các tín hiệu này chính là các điều kiện để chuyển tầng vì tại thời điểm được phép tầng có khí • Tín hiệu đầu tầng n là tín hiệu cuối tác động tầng n-1 • Tín hiệu đầu tầng là tín hiệu cuối tầng n kết hợp với nút nhấn START (ON) (các tín hiệu đầu tầng thường là công tắc hành trình, ) Mạch đảo tầng: bao gồm các van đảo tầng (thực chất là các van đảo chiều 4/2 hoặc 5/2 có trì) Số van đảo chiều số tầng trừ (bằng n-1) II THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN BẰNG KHÍ NÉN SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP TẦNG 2.1 Mạch đảo tầng khí nén Nguyên tắc hoạt động của mạch đảo tầng: • Ban đầu, mạch đảo tầng sẽ cấp khí cho tầng thứ n • Sau nhấn nút ON, mạch đảo tầng sẽ cấp khí cho tầng thứ I • Tín hiệu đầu tầng II sẽ tác động tầng I kết thúc • Tín hiệu đầu tầng III sẽ tác động tầng II kết thúc… • Tín hiệu đầu tầng n sẽ tác động tầng n-1 kết thúc Nhịp thực S2 Xy lanh A S1 Xy lanh B Taàng 5=1 Start S4 S3 I II * Tín hiệu đầu tầng I (E1): = tín hiệu cuối Tầng II (S1) kết hợp với START - Tín hiệu đầu tầng I (E1) : E1 = S1^Start * Tín hiệu đầu tầng II (E2): = tín hiệu cuối Tầng I (S4) - Tín hiệu đầu tầng II (E2): E2 = S4 Nhòp thực S2 Xy lanh A S1 Xy lanh B Taàng 5=1 S4 S3 I II III * Tín hiệu đầu tầng I (E1): = tín hiệu cuối Tầng III (S3) kết hợp với START - Tín hiệu đầu tầng I (E1) : E1 = S3^Start * Tín hiệu đầu tầng II (E2): = tín hiệu cuối Tầng I (S2) - Tín hiệu đầu tầng II (E2): E2 = S2 * Tín hiệu đầu tầng III (E3): = tín hiệu cuối Tầng II (S4) - Tín hiệu đầu tầng II (E3): E2 = S4 10 37 Xy lanh A S1 A A+ S B P R Xy lanh B S2 A- B+ S3 S2 S3 A S B P S4 B- R Taàng I Taàng II E1 S1 E2 S4 Start 38 Thuyết minh hoạt động mạch Ban đầu: • Hai pittơng A B ở vị trí co lại (đầu hành trình chủn động) • Hai cơng tắc hành trình S1 và S3 bị chạm, tác động làm van đảo chiều 3/2 đổi vị trí dẫn khí từ cửa số lên cửa sớ • Tầng II có khí • Tín hiệu đầu tầng I: E1 = S1^ Start; tín hiệu đầu tầng II: E2 = S4 Khi nhấn nút Start: • Khi nút Start được nhấn, van 3/2 đởi vị trí dẫn khí từ nguồn qua công tắc hành trình S1 lên tác động làm cho van đảo chiều 5/2 đổi vị trí, lúc này tầng I có khí • Tầng I có khí, tín hiệu A+ làm cho van đảo chiều 5/2 đổi vị trí, khí từ nguồn P lên cửa A làm cho pittông A duỗi Đến cuối hành trình, S2 bị chạm, tín hiệu B+ làm cho pittông B duỗi ra, đến cuối hành trình, S4 bị chạm S4 là tín hiệu đầu tầng II làm cho tầng II có khí • Tầng II có khí, tín hiệu B- làm cho pittông B co lại, về đầu hành trình S3 bị chạm, lúc này có tín hiệu A- làm cho pittông 39 A co lại III THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐIỆN SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP TẦNG 3.1 Mạch đảo tầng điện Sử dụng rơle để tạo mạch đảo tầng Số rơle = số tầng - Nguyên tắc hoạt động của mạch đảo tầng: • Ban đầu, mạch đảo tầng sẽ cấp điện cho tầng thứ n • Sau nhấn nút Start, mạch đảo tầng sẽ cấp điện ́ cho tầng thứ I, ở tầng này, nguồn điện ́ sẽ cung cấp cho các chuyển động tầng I để điều khiển cấu chấp hành (có thể điều khiển trực tiếp hoặc thông qua các công tắc hành trình) 40 III THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐIỆN SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP TẦNG 3.1 Mạch đảo tầng điện  Tín hiệu đầu tầng II sẽ tác động tầng I kết thúc, tầng II có điện và nguồn điện này cũng cung cấp cho các chuyển động tầng II Tín hiệu đầu tầng III sẽ được tác động tầng II kết thúc, tầng III có điện … Và cứ tiếp tục thế cho đến tầng thứ n, và chu trình lại quay trở lại tầng I 41 III THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐIỆN SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP TẦNG 3.2 Mạch chuẩn tầng dùng thiết kế mạch điện – khí nén a Mạch chuẩn tầng + 24 V K1 Tầng I E1 K1 K1 Tầng II Start • Để tạo hai tầng người ta dùng rơle E2 0V K1 42 III THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐIỆN SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP TẦNG 3.2 Mạch chuẩn tầng dùng thiết kế mạch điện – khí nén b Mạch chuẩn tầng + 24 V K1 K2 Taàng II E2 E3 0V K1 K2 K2 Taàng III E1 K1 Tầng I Start • Để tạo hai tầng K1 người ta dùng hai rơle K2 43 III THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐIỆN SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP TẦNG 3.2 Mạch chuẩn tầng dùng thiết kế mạch điện – khí nén c Mạch chuẩn tầng: (sử dụng rơ le) + 24 V Start K1 E1 K1 K1 K2 E2 K2 K2 E4 0V K1 K2 K3 Taàng IV K3 Taàng I K3 Taàng II K3 Taàng III E3 44 3.2 Mạch chuẩn tầng dùng thiết kế mạch điện – khí nén d Mạch chuẩn n tầng: (sử dụng n-1 rơ le) + 24 V Start K1 E1 K1 K1 K2 E2 K2 K2 En E3 K3 K3 K3 0V K2 K3 Taàng I Taàng II Taàng n-2 K(n-1) Taàng IV K1 Taàng n-1 E(n-1) K(n-1) K(n-1) K(n-1) 45 3.3 Ví dụ áp dụng • Ví dụ 1: Máy khoan tự động có yêu cầu sau Một cấu kẹp thực hiện công việc kẹp chặt phôi máy khoan làm việc và sẽ nhả máy đã hoàn tất chi tiết khoan Người ta dùng hai xy lanh A B, xy lanh A sẽ thực hiện việc kẹp giữ phôi xy lanh B thực hiện việc khoan Đầu tiên xy lanh A mang hàm động của cấu kẹp kẹp chặt phôi, sau đó xy lanh B khoan chi tiết quay về, tiếp theo xy lanh A quay về, chi tiết gia công xong có thể được lấy 46 MÁY KHOAN TỰ ĐỢNG • Bước 1: Phân tích u cầu cơng nghệ tốn • Bước 2: Vẽ biểu đồ trạng thái Từ yêu cầu của qui trình công nghệ, ta xác định được sơ đồ hành trình bước (biểu đờ trạng thái) sau: Nhịp thực Xy lanh A S2 S1 Xy lanh B S4 S3 =1 47 MÁY KHOAN TỰ ĐỢNG • Bước : Chia tầng Dựa vào sơ đồ hành trình bước, ta lập được bảng điều kiện sau: Bước (nhịp thực hiện) S1 S2 S3 S4 1 1 1 1 1 I II Chia tầng bằng cách lập bảng trình tự điều khiển 48 MÁY KHOAN TỰ ĐỘNG • Bước : Chia tầng Quan sát bảng điều kiện nhận thấy các tín hiệu của bước bước trùng nhau, việc chia tầng bắt buộc phải ở bước Từ bước xét đến cuối chu kỳ không có điều kiện trùng đó phải chia làm tầng Tầng A+, B+ (+: ở vị trí 1; - : ở vị trí 0) ; Tầng B-, A Bước 4: Lập quy trình thực cho tầng bước tầng Do có hai tầng nên lựa chọn mạch chuẩn tầng để điều khiển với các tín hiệu đầu tầng sau: E1 = Start + S1 E2 = S4 49 MÁY KHOAN TỰ ĐỢNG Bước 4: Lập quy trình thực cho tầng bước tầng Xác định các bước hoạt động của xy lanh mỡi tầng: + 24V Start K1 S4 0V K1 Tầng II Tầng I S1 K1 K1 A+ B+ BA- • Tầng I: Xy lanh A+ = Y1 = L1 Xy lanh B+ = Y3 = L1 ^ S2 • Tầng II: Xy lanh B- = Y4 = L2 Xy lanh A- = Y2 = L2 ^ S3 Với L1, L2 là các tín hiệu điều khiển của tầng I, II 50 SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN THEO TẦNG S1 Xy lanh A S2 Y2 Y1 S P S4 B A B A S3 Xy lanh B Y4 Y3 R S P R + 24 V S1 K1 K1 Taà ng I K1 Taà ng II Start S2 S3 S4 0V K1 Y1 Y3 Y4 Y2 51

Ngày đăng: 06/05/2023, 11:13

Xem thêm: