Mạch điều khiến xi lanh khí nén trong chế tạo cơ khí tự động hóa là một loại mạch phổ biến và có vai trò quan trọng trong hệ thống tự động hóa. Bài viết này sẽ hướng dẫn các bạn cách đọc mạch sơ đồ, thiết kế và lập trình mạch điều khiển trong hệ thống khí nén nói chung và mạch điều khiển xi lanh khí nén nói riêng.
Có video mô phòng mạch điều khiển xy lanh khí nén để mọi người dễ hình dung.
Mục lục chính
1 Khái quát về phương pháp thiết kế mạch điều khiển
Mạch điều khiển chính là quả tim để một hệ thống máy móc hoạt động bằng khí nén. Một mạch điều khiển hoàn chỉnh đảm bảo hoạt động của hệ thống được ổn định. Nguyên lý hoạt động đúng đắn, tin cậy và linh hoạt. Các bước thực hiện:
- Biễu diễn sơ đồ chức năng của quá trính điều khiển.
- Viết chương trình điều khiển của các bước làm việc trong quá trình.
- Xây dựng mạch điều khiển trên cơ sở của phương trình điều khiển
2 Biểu diễn chức năng của quá trình điều khiển
Tùy thuộc vào tính năng làm việc của hệ thống mà trong một hệ thống điều khiển có thể có một hay nhiều mạch điều khiển thực hiện các nhiệm vụ riêng biệt. Mặt khác, hầu hết trong các hệ thống, công nghệ tự động hiện đại có sự kết hợp rất nhiều các cơ cấu chấp hành khác nhau rất đa dạng: Cơ khí, khí nén, thủy lực, Điện… do đó trong quá trình điều khiển, tất yếu là nhiều hệ thống điều khiển được kết hợp với nhau.
Ví dụ: điều khiển khí nén kết hợp với điện, thủy lực, điều khiển theo chương trình PLC, máy tính…Để đơn giản quá trình điều khiển cũng như tối ưu và đơn giãn thiết kế ta phải thực hiện nhiệm vụ biểu diễn chức năng của quá trình điều khiển đầy đủ và hoàn chỉnh nhất.
> Xem sản phẩm bán chạy: Xi lanh khí SMC CE1D12-25-M9N
2.1 Biểu đồ trạng thái
2.1.1. Kí hiệu
Các kí hiệu biểu diễn biểu đồ trạng thái của quá trình điều khiển được mô tả hình 7.13.
2.1.2. Thiết kế biểu đồ trạng thái
Biểu đồ trạng thái biểu diễn các trạng thái hoạt động của các phần tử trong hệ thống,mối liên hệ giữa các phần tử và trình tự chuyển mạch của các phần tử. Do đó nó được xem như là cơ sở thể hiện nguyên lý hoạt động của một hệ thống.
Trục tung của biểu đồ trạng thái là biểu diễn trạng thái ( hành trình chuyển động, áp suất, góc quay,…). Trục hoành biểu diễn các bước thực hiện hoặc là thời gian hành trình. Hành trình làm việc được chia thành nhiều bước. Sự thay đổi trạng thái các bước được biểu diễn bằng các đường nét đậm. Sự liên kết các tín hiệu được thể hiện bằng các nét nhỏ và chiều tác động được biểu diễn bằng mũi tên.
Ví dụ: thiết kế biểu đồ trạng thái của quy trình điều khiển sau:
Xy lanh tác dụng kép 1A dẫn hướng các phôi cục tròn đến một khâu làm việc kế tiếp. Ở hai phía đầu và cuối hành trình có gắn 2 cữ hành trình 1S2 và 1S3. Pittông dịch chuyển đẩy phôi(hành trình đi) khi đồng thời 1S2 và nút nhấn 1S1 được tác động. Thời gian của hành trình đi là t1 = 0.6 s, thời gian hành trình về là t2 = 0.4 s, thời gian pittông lưu trú tại vị trí 1S3 là t3 =1 s.
2.2 Sơ đồ chức năng
2.2.1. Kí hiệu
Sơ đồ chức năng bao gồm các lệnh và các bước thực hiện.Các bước thực hiện được kí hiệu theo số thứ tự và các lệnh gồm tên loại, loại lệnh và vị trí ngắt của lệnh (hình 7.5).
2.2.2. Thiết kế sơ đồ chức năng
Hình 7.15 mô tả nguyên lý làm việc của máy khoan như sau:
Điều khiến lập trình trong khí nén và thủy lực
2.3 Lưu đồ tiến trình
2.3.1. Kí hiệu
Lưu đồ tiến trình là giải thuật (thuật toán) của một quá trình điều khiển. Thể hiện các trình tự hoạt động, những tín hiệu tác động ảnh hưởng đến hệ thống điều khiển.
Các kí hiệu và thứ tự vi trí được mô tả ở hình 7.17
2.3.2. Thiết kế lưu đồ tiến trình
Nguyên tắc hoạt động của mạch điều khiển ở hình 7.10 được thực hiện như sau:
- Bước 1:
Khi pittông ở vị trí ban đầu (1S2 =1, 1S3=0) nút nhấn khởi động 1S1 tác động pittông đi ra (1A+).
- Bước 2:
Khi pittông đi đến cuối hành trình chạm công tắc 1S2, pittông sẽ lùi về (1A-).
- Bước 3:
Tại vị trí ban đầu pittông chạm công tắc 1S2, quá trình điều khiển kết thúc.
- Quá trình điều khiển được viết như sau:
- Bước thực hiện thứ nhất: 1S1∧1S2∧1S3= 1A+ → 1S3.
- Bước thực hiện thứ hai: 1S3=1A- → 1S2.
- Bước thực hiện thứ ba :1S2 = kết thúc quá trình.
2.4 Viết phương trình điều khiển của hoạt động hệ thống
Dựa vào biểu đồ trạng thái hoạt động theo thời gian của quá trình làm việc hệ thống, dựa vào lý thuyết đại số Boole và các phần tử có chức năng nhớ trạng thái ta có thể viết ra được các phương trình các bước điều khiển của quá trình.
Ta có thể tối ưu các phương trình điều khiển đó tới mức chứa ít tham số biến vào ra càng ít để đơn giản mạch điều điều khiển và giảm tốn kém về sử dụng các phần tử không cần thiết.
>> Xem thêm: Xy lanh trượt MGC series
Ví dụ:
Quy trình điều khiển piston để nén chặt các bã đậu thành các khối bánh được mô tả ở hình 7.20. Tại các vị trí trình tương ứng x0, x1 và x2. Nút nhấn thức hiện hành trình ép là Sp. Đầu tiên piston chạy với tốc độ v1 trong đoạn hành trình không ép S0S1, và sẽ chạy chậm với v2 trong hành trình ép S1S2. Gặp S2 piston sẽ giật lùi về với vận tốc lớn nhất v3 và kết thúc chu kỳ ép tại S0. (chú ý: v3> v1 > v2).Với nguyên lý hoạt động của quy trình ép ta xây dựng được sơ đồ mạch động lực như sau:
Bước 1: Tại vị trí khởi đầu, khi đồng thời S0 bị tác động và Sp được nhấn thì hệ thống hoạt động. (A+ thực hiện và phải nhớ trạng thái của A+).
Phương trình: K0 = [(Sp∧S0)∨K]∧¯(S1)
Bước 2:
Tại vị trí 1, tín hiệu S1 tác động kết thúc bước 1 và thực hiện bước 2, cũng là A+ nhưng với vận tốc v1.
Khi bước 2 bắt đầu thì S1 sẽ thôi tác động, vẫn thực hiện A+. (trạng thái A+ được ghi nhớ).
Bước 3:
Khi piston gặp S2 thì kết thúc bước 1-2 và thực hiện bước giật lùi 2-3 (A-) và kết thúc tại S0. Khi thực hiện bước 2-3 thì S2 thôi tác động nhưng A- vẫn hoạt động, tức phải có nhớ trạng thái của nó.
Phương trình K2 như trong hình 7.21.
2.5. Vẽ sơ đồ mạch điều khiển
3 Ví dụ về vẽ mạch điều khiển xi lanh khí nén
Viết phương trình điều khiển vì hoạt động của hệ thống được thực hiện liên tục,do vậy trạng thái nhấn của 1S1 tại (1) được duy trì trong suốt quá trình.
Mô phỏng thiết kế mạch điều khiển xy lanh khí nén tuần hoàn trên CADe SIMU
VCC phân phối linh kiện tự động hóa đa dạng và chính hãng. Cung cấp đẩy đủ giấy tờ CO/CQ, hóa đơn VAT. Các doanh nghiệp có nhu cầu mua hàng vui lòng liên hệ:
Công ty Cổ phần Thương mại Năng Lực Việt
Hotline/Zalo: 0934683166
Email: contact@vcc-group.vn
Địa chỉ trụ sở: Lô B2-3-3b, Khu công nghiệp Nam Thăng Long, Thụy Phương, Bắc Từ Liêm, Bắc Từ Liêm, Hà Nội
Google map:
Hà Nội: https://g.page/vcc-group-vn?share
Hải Phòng: https://goo.gl/maps/BveMUkJo8vAJDkTdA
HCM: https://goo.gl/maps/ikx1vov81ShEEx1P7
Bài viết liên quan
- VCC – Thiết bị khí nén FESTO tại Hà Nội
- VCC – Đại lý chính thức FESTO T4/2023
- TB LỊCH NGHỈ TẾT NGUYÊN ĐÁN QUÝ MÃO 2023
- VCC Trading – đại lý phân phối chính thức Thiết bị khí nén FESTO tại Hải Dương
- VCC Trading được ủy quyền là đại lý phân phối chính thức Thiết bị khí nén FESTO tại Hải Phòng
- Bộ điều áp khí nén SMC – phân phối chính hãng
- Tại sao phải sử dụng cảm biến cho xi lanh khí nén?
- Cảm biến áp suất khí nén là gì?
- VCC Trading phân phối chính thức cảm biến rung Murata Nhật Bản T9/2022
- Thông báo Chuyển địa điểm VP kinh doanh tại Hồ Chí Minh