GIÁO TRÌNH - Công nghệ thủy lực và khí nén - Phần khí nén (Lê Hiếu Giang)



Các hệ thống và thiết bị tự động hóa hiện nay có rất nhiều và đang dạng về chủng loại. Một trong các hệ thống thiết bị được sử dụng nhiều trong các hệ thống tự động hóa trong công nghiệp đó là hệ thống điều khiển khí nén. Đặc điểm của hệ thống điều khiển  khí nén là rất linh hoạt trong  thiết kế và  sử dụng, phù hợp với các môi trường đòi hỏi cao về độ sạch và vệ sinh an toàn, hoạt động nhanh hiệu quả, dễ lắp đặt.

Hiện nay trên thị trường sách, khá nhiều sách đề cập đến hệ thống điều khiển khí nén, thủy lực  với rất nhiều phương pháp thiết kế  theo  các quan điểm khác nhau. Nhằm góp phần làm phong phú thêm kiến thức về phương pháp  thiết kế hệ thống điều khiển tự động  bằng  khí nén, tác giả chân thành mong muốn mang đến độc giả cuốn giáo trình  này với những phương pháp  thiết kế  hệ thống khí  nén  trên cơ sở lý thuyết tự động hóa.

Nội dung cuốn  giáo trình  này không đi sâu vào kết cấu, cấu tạo của các thiết bị khí nén mà chủ yếu đi vào các phương pháp thiết kế ứng dụng. Cuốn sách   “Công nghệ thủy lực và khí nén –  phần khí nén”  có thể được dùng làm giáo trình, tài liệu tham khảo cho sinh viên các trường kỹ thuật, các kỹ thuật viên.


NỘI DUNG:


CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN  11

1.1 Giới thiệu về các hệ thống điều khiển chuyển mạch tự 

động (switching systems)

11

1.1.1 Các hệ thống chuyển mạch kết hợp  11

1.1.2 Các hệ thống chuyển mạch tuần tự  12

1.2 Đại số Boolean và các cổng logic  13

1.2.1 Hằng và biến nhị phân  13

1.2.2 Bảng sự thật  13

1.2.3 Các phép toán logic và cổng logic cơ bản  14

1.2.4 Lý thuyết đại số Boolean  17

1.2.5 Biểu thức logic và đơn giản biểu thức logic  18

1.2.6 Bảng Karnaugh và đơn giản biểu thức logic   21

1.2.7 Các cổng logic khác  25

1.2.8 Ký hiệu cổng logic theo tiêu chuẩn DIN 40 100  28

1.3 Ký hiệu các phần tử khí nén   28

1.3.1 Ký hiệu cơ bản của van  28

1.3.2 Ký hiệu tác động, điều khiển van  30

1.3.3 Một số ví dụ về ký hiệu điều khiển van  33

1.3.4 Một số ký hiệu của các thiết bị cơ bản khác trong hệ 

thống khí nén

35

1.4  Các phần tử mạch logic và phần tử logic khí nén tƣơng đƣơng  37

1.4.1 Phần tử NOT  37

1.4.2 Phần tử AND  38 

6

1.4.3 Phần tử OR  39

1.4.4 Phần tử NAND  40

1.4.5 Cổng NOR  41

1.4.6 Phần tử X-OR  41

1.4.7 Phần tử X-NOR  43

1.4.8 Các hàm logic khác  44

1.5 Sử dụng một số loại van cho các hàm logic  44

1.5.1 Van 3/2 thường đóng sử dụng cho hàm logic một, hai và 

ba inputs

44

1.5.2 Van 5/2 sử dụng cho hàm logic một và hai inputs  45

1.5.3 Tính chất flip-flop cu

̉

a ca

́

c van khi

́

ne

́

n  46

1.6 Các thành phần của hệ thống khí nén  47

1.7 Biểu diễn quá trình hoạt động của hệ thống bằng biểu đồ 

trạng thái

51

1.7.1 Các ký hiệu thường dùng để mô tả các phần tử   51

1.7.2 Biểu đồ trạng thái của cơ cấu chấp hành  52

1.7.3 Biểu đồ trạng thái của các phần tử theo biểu đồ trạng 

thái của cơ cấu chấp hành

56

Bài tập chƣơng 1  57

CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ CÁC MẠCH KHÍ NÉN ĐƠN GIẢN  59

2.1 Điều khiển trực tiếp và điều khiển gián tiếp  59

2.1.1 Điều khiển trực tiếp cơ cấu chấp hành   59

2.1.2 Điều khiển gián tiếp cơ cấu chấp hành   59

2.2 Mạch khí nén tự duy trì  60

2.3 Mạch điều khiển theo thời gian  61

2.3.1 Mạch điều khiển thời gian sử dụng phần tử đóng chậm  62

2.3.2 Mạch điều khiển thời gian sử dụng phần tử ngắt chậm 

theo chiều dương

63

2.4 Mạch điều khiển theo áp suất  64

2.5 Thiết kế mạch điều khiển tuần tự đơn giản –  cấp nguồn trực tiếp   66 

7

2.5.1 Giả thiết và các bước thiết kế  66

2.5.2 Các ví dụ minh họa  67

Bài tập chƣơng 2  84

CHƯƠNG 3. PHƢƠNG PHÁP THIẾT KẾ MẠCH KHÍ 

NÉN THEO TẦNG (CASCADE)

85

3.1 Khái niệm về phƣơng pháp Cascade  85

3.1.1 Định nghĩa  85

3.1.2 Nguyên lý hình thành phương pháp  89

3.2 Phƣơng pháp thiết kế và các ví dụ thiết kế  94

3.2.1 Các bước thiết kế  94

3.2.2 Các ví dụ  95

Bài tập chƣơng 3  117

CHƯƠNG 4. CÁC BỘ ĐẾM LẬP TRÌNH ĐƢỢC BẰNG 

KHÍ NÉN VÀ ỨNG DỤNG TRONG THIẾT KẾ MẠCH 

KHÍ NÉN

119

4.1 Các loại bộ đếm lập trình đƣợc  119

4.1.1 Bộ đếm một mã nóng (one-hot code) lập trình được  119

4.1.2 Bộ đếm hai mã nóng (two-hot code) lập trình được  121

4.1.3 Sơ đồ khối của bộ đếm lập trình được và nguyên tắc 

điều khiển

133

4.2 Giới thiệu khối module TAA, TAB của hãng Festo  124

4.2.1 Module TAA  125

4.2.2 Module TAB  126

4.2.3 Khối module ghép nối TAA và TAB  127

4.3 Thiết kế mạch khí nén điều khiển theo nhịp tuần tự sử 

dụng các bộ đếm

127

4.4 Thiết kế mạch khí nén điều khiển tầng sử dụng bộ đếm 

lập trình đƣợc

136

4.5 Thiết kế mạch nhảy cóc theo điều kiện  140

4.6 Thiết kế mạch lặp lại sử dụng bộ đếm lập trình đƣợc  146

Bài tập chƣơng 4  153 

8

CHƯƠNG 5. PHƢƠNG PHÁP BẢNG LƢU ĐỒ (FLOWTABLE)

155

5.1 Van dẫn hƣớng và địa chỉ  155

5.2 Phƣơng pháp thiết kế và các ví dụ  156

5.2.1 Các bước thiết kế  156

5.2.2 Các ví dụ hướng dẫn  157

Bài tập chƣơng 5  174

CHƯƠNG VI. PHƢƠNG PHÁP TÍN HIỆU THAY ĐỔI  175

6.1 Phƣơng pháp tín hiệu thay đổi  175

6.2 Các ví dụ  175

6.2.1 Ví dụ 1  175

6.2.2 Ví dụ 2  183

Bài tập chƣơng 6  190

CHƯƠNG VII. PHƢƠNG PHÁP THIẾT KẾ HUFFMAN  191

7.1 Các trạng thái ổn định và không ổn định  191

7.2. Các bƣớc thiết kế đối với xylanh có van điều khiển 

hƣớng sử dụng lò xo

192

7.2.1 Bảng lưu đồ sơ khai  193

7.2.2 Bảng lưu đồ kết hợp  194

7.2.3 Gán trạng thái  195

7.2.4 Tạo hàm kích hoạt  195

7.2.5 Tạo hàm tín hiệu ra điều khiển hướng  197

7.2.6 Cách thức thêm vào tín hiệu khởi động START  198

7.2.7 Thiết kế mạch điều khiển dựa vào các hàm kích hoạt và 

hàm các tín hiệu ra điều khiển hướng

200

7.3  Các ví dụ thiết kế cho các xy lanh có van điều khiển 

hƣớng không sử dụng lò xo

201

7.3.1 Ví dụ 7.3.1  201

7.3.2 Ví dụ 7.3.2   204 

9

7.3.3 Ví dụ 7.3.3  207

Bài tập chƣơng 7  213

CHƯƠNG 8. THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN HỆ 

THỐNG KHÍ NÉN

215

8.1 Một số ký hiệu về thiết bị điện khí nén  215

8.2 Các mạch điện đơn giản  218

8.2.1 Mạch điện điều khiển trực tiếp sử dụng công tắc duy trì  218

8.2.2 Mạch điện điều khiển sử dụng tiếp điểm tự duy trì bằng 

rơle

218

8.2.3 Mạch điện điều khiển sử dụng rơle thời gian  219

8.3 Các phƣơng pháp thiết kế mạch điện điều khiển hệ thống 

khí nén bằng rơ le 

221

8.3.1 Thiết kế mạch điện điều khiển theo nhịp sử dụng chuỗi 

bước có xóa

221

8.3.2 Thiết kế mạch điện theo tầng sử dụng phương pháp 

chuỗi bước có xóa

240

8.3.3 Thiết kế mạch điện điều khiển theo tầng lồng ghép 

(cascade)

251

8.3.4 Thiết kế mạch điện điều khiển hệ thống khí nén với 

phương pháp Flow-table

259

8.3.5 Thiết kế mạch điện điều khiển hệ thống khí nén với 

phương pháp Huffman

263

Bài tập chƣơng 8  267

CHƯƠNG 9. ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG KHÍ NÉN BẰNG 

PLC

269

9.1 Các thành phần của một PLC  270

9.2 Các thành phần của một hệ thống khí nén điều khiển bằng 

PLC

270

9.3 Thủ tục tạo ra một chƣơng trình điều khiển bằng PLC  271

9.4 Các giải thuật điều khiển PLC  276

Bài tập chƣơng 9  283 

10

CHƯƠNG 10. MỘ T SÔ

́ MẠ CH KHI ́  NE ́N ĐẶ C BIÊ ̣ T VA ̀

CÁC ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG KHÍ NÉN

285

10.1 Mô ̣ t sô ́  loa ̣ i cơ câ ́ u ke ̣ p sƣ ̉

du ̣ ng piston khi

́

ne

́

n  285

10.2. Các mạch điều khiển dừng khẩn cấp   285

10.2.1. Kiểu dừng “khóa cứng piston”  285

10.2.2. Kiểu dừng piston “không chuyển động”  287

10.2.3. Kiểu dừng piston vơ

́

i “vi ̣  tri

́

an toa

̀

n cho ̣ n trươ

́

c”  288

10.2.4. Kiểu dừng piston không thay đổ i hươ

́

ng  289

10.3 Mạch khí nén sử dụng bộ đếm khí nén  290

10.4 Một số ứng dụng khí nén trong công nghiệp  292

10.4.1 Thiết bị bốc tấm  292

10.4.2 Máy vát mép ống  293

10.4.3 Thiết bị sắp xếp ngay ngắn các chồng tấm vật liệu  294

10.4.4 Thiết bị khoan đặc biệt  295

10.4.5 Thiết bị khoan lỗ cho khối U  297

10.4.6 Thiết bị bôi chất dính  297

TÀI LIỆU THAM KHẢO








LINK DOWNLOAD



Các hệ thống và thiết bị tự động hóa hiện nay có rất nhiều và đang dạng về chủng loại. Một trong các hệ thống thiết bị được sử dụng nhiều trong các hệ thống tự động hóa trong công nghiệp đó là hệ thống điều khiển khí nén. Đặc điểm của hệ thống điều khiển  khí nén là rất linh hoạt trong  thiết kế và  sử dụng, phù hợp với các môi trường đòi hỏi cao về độ sạch và vệ sinh an toàn, hoạt động nhanh hiệu quả, dễ lắp đặt.

Hiện nay trên thị trường sách, khá nhiều sách đề cập đến hệ thống điều khiển khí nén, thủy lực  với rất nhiều phương pháp thiết kế  theo  các quan điểm khác nhau. Nhằm góp phần làm phong phú thêm kiến thức về phương pháp  thiết kế hệ thống điều khiển tự động  bằng  khí nén, tác giả chân thành mong muốn mang đến độc giả cuốn giáo trình  này với những phương pháp  thiết kế  hệ thống khí  nén  trên cơ sở lý thuyết tự động hóa.

Nội dung cuốn  giáo trình  này không đi sâu vào kết cấu, cấu tạo của các thiết bị khí nén mà chủ yếu đi vào các phương pháp thiết kế ứng dụng. Cuốn sách   “Công nghệ thủy lực và khí nén –  phần khí nén”  có thể được dùng làm giáo trình, tài liệu tham khảo cho sinh viên các trường kỹ thuật, các kỹ thuật viên.


NỘI DUNG:


CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN  11

1.1 Giới thiệu về các hệ thống điều khiển chuyển mạch tự 

động (switching systems)

11

1.1.1 Các hệ thống chuyển mạch kết hợp  11

1.1.2 Các hệ thống chuyển mạch tuần tự  12

1.2 Đại số Boolean và các cổng logic  13

1.2.1 Hằng và biến nhị phân  13

1.2.2 Bảng sự thật  13

1.2.3 Các phép toán logic và cổng logic cơ bản  14

1.2.4 Lý thuyết đại số Boolean  17

1.2.5 Biểu thức logic và đơn giản biểu thức logic  18

1.2.6 Bảng Karnaugh và đơn giản biểu thức logic   21

1.2.7 Các cổng logic khác  25

1.2.8 Ký hiệu cổng logic theo tiêu chuẩn DIN 40 100  28

1.3 Ký hiệu các phần tử khí nén   28

1.3.1 Ký hiệu cơ bản của van  28

1.3.2 Ký hiệu tác động, điều khiển van  30

1.3.3 Một số ví dụ về ký hiệu điều khiển van  33

1.3.4 Một số ký hiệu của các thiết bị cơ bản khác trong hệ 

thống khí nén

35

1.4  Các phần tử mạch logic và phần tử logic khí nén tƣơng đƣơng  37

1.4.1 Phần tử NOT  37

1.4.2 Phần tử AND  38 

6

1.4.3 Phần tử OR  39

1.4.4 Phần tử NAND  40

1.4.5 Cổng NOR  41

1.4.6 Phần tử X-OR  41

1.4.7 Phần tử X-NOR  43

1.4.8 Các hàm logic khác  44

1.5 Sử dụng một số loại van cho các hàm logic  44

1.5.1 Van 3/2 thường đóng sử dụng cho hàm logic một, hai và 

ba inputs

44

1.5.2 Van 5/2 sử dụng cho hàm logic một và hai inputs  45

1.5.3 Tính chất flip-flop cu

̉

a ca

́

c van khi

́

ne

́

n  46

1.6 Các thành phần của hệ thống khí nén  47

1.7 Biểu diễn quá trình hoạt động của hệ thống bằng biểu đồ 

trạng thái

51

1.7.1 Các ký hiệu thường dùng để mô tả các phần tử   51

1.7.2 Biểu đồ trạng thái của cơ cấu chấp hành  52

1.7.3 Biểu đồ trạng thái của các phần tử theo biểu đồ trạng 

thái của cơ cấu chấp hành

56

Bài tập chƣơng 1  57

CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ CÁC MẠCH KHÍ NÉN ĐƠN GIẢN  59

2.1 Điều khiển trực tiếp và điều khiển gián tiếp  59

2.1.1 Điều khiển trực tiếp cơ cấu chấp hành   59

2.1.2 Điều khiển gián tiếp cơ cấu chấp hành   59

2.2 Mạch khí nén tự duy trì  60

2.3 Mạch điều khiển theo thời gian  61

2.3.1 Mạch điều khiển thời gian sử dụng phần tử đóng chậm  62

2.3.2 Mạch điều khiển thời gian sử dụng phần tử ngắt chậm 

theo chiều dương

63

2.4 Mạch điều khiển theo áp suất  64

2.5 Thiết kế mạch điều khiển tuần tự đơn giản –  cấp nguồn trực tiếp   66 

7

2.5.1 Giả thiết và các bước thiết kế  66

2.5.2 Các ví dụ minh họa  67

Bài tập chƣơng 2  84

CHƯƠNG 3. PHƢƠNG PHÁP THIẾT KẾ MẠCH KHÍ 

NÉN THEO TẦNG (CASCADE)

85

3.1 Khái niệm về phƣơng pháp Cascade  85

3.1.1 Định nghĩa  85

3.1.2 Nguyên lý hình thành phương pháp  89

3.2 Phƣơng pháp thiết kế và các ví dụ thiết kế  94

3.2.1 Các bước thiết kế  94

3.2.2 Các ví dụ  95

Bài tập chƣơng 3  117

CHƯƠNG 4. CÁC BỘ ĐẾM LẬP TRÌNH ĐƢỢC BẰNG 

KHÍ NÉN VÀ ỨNG DỤNG TRONG THIẾT KẾ MẠCH 

KHÍ NÉN

119

4.1 Các loại bộ đếm lập trình đƣợc  119

4.1.1 Bộ đếm một mã nóng (one-hot code) lập trình được  119

4.1.2 Bộ đếm hai mã nóng (two-hot code) lập trình được  121

4.1.3 Sơ đồ khối của bộ đếm lập trình được và nguyên tắc 

điều khiển

133

4.2 Giới thiệu khối module TAA, TAB của hãng Festo  124

4.2.1 Module TAA  125

4.2.2 Module TAB  126

4.2.3 Khối module ghép nối TAA và TAB  127

4.3 Thiết kế mạch khí nén điều khiển theo nhịp tuần tự sử 

dụng các bộ đếm

127

4.4 Thiết kế mạch khí nén điều khiển tầng sử dụng bộ đếm 

lập trình đƣợc

136

4.5 Thiết kế mạch nhảy cóc theo điều kiện  140

4.6 Thiết kế mạch lặp lại sử dụng bộ đếm lập trình đƣợc  146

Bài tập chƣơng 4  153 

8

CHƯƠNG 5. PHƢƠNG PHÁP BẢNG LƢU ĐỒ (FLOWTABLE)

155

5.1 Van dẫn hƣớng và địa chỉ  155

5.2 Phƣơng pháp thiết kế và các ví dụ  156

5.2.1 Các bước thiết kế  156

5.2.2 Các ví dụ hướng dẫn  157

Bài tập chƣơng 5  174

CHƯƠNG VI. PHƢƠNG PHÁP TÍN HIỆU THAY ĐỔI  175

6.1 Phƣơng pháp tín hiệu thay đổi  175

6.2 Các ví dụ  175

6.2.1 Ví dụ 1  175

6.2.2 Ví dụ 2  183

Bài tập chƣơng 6  190

CHƯƠNG VII. PHƢƠNG PHÁP THIẾT KẾ HUFFMAN  191

7.1 Các trạng thái ổn định và không ổn định  191

7.2. Các bƣớc thiết kế đối với xylanh có van điều khiển 

hƣớng sử dụng lò xo

192

7.2.1 Bảng lưu đồ sơ khai  193

7.2.2 Bảng lưu đồ kết hợp  194

7.2.3 Gán trạng thái  195

7.2.4 Tạo hàm kích hoạt  195

7.2.5 Tạo hàm tín hiệu ra điều khiển hướng  197

7.2.6 Cách thức thêm vào tín hiệu khởi động START  198

7.2.7 Thiết kế mạch điều khiển dựa vào các hàm kích hoạt và 

hàm các tín hiệu ra điều khiển hướng

200

7.3  Các ví dụ thiết kế cho các xy lanh có van điều khiển 

hƣớng không sử dụng lò xo

201

7.3.1 Ví dụ 7.3.1  201

7.3.2 Ví dụ 7.3.2   204 

9

7.3.3 Ví dụ 7.3.3  207

Bài tập chƣơng 7  213

CHƯƠNG 8. THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN HỆ 

THỐNG KHÍ NÉN

215

8.1 Một số ký hiệu về thiết bị điện khí nén  215

8.2 Các mạch điện đơn giản  218

8.2.1 Mạch điện điều khiển trực tiếp sử dụng công tắc duy trì  218

8.2.2 Mạch điện điều khiển sử dụng tiếp điểm tự duy trì bằng 

rơle

218

8.2.3 Mạch điện điều khiển sử dụng rơle thời gian  219

8.3 Các phƣơng pháp thiết kế mạch điện điều khiển hệ thống 

khí nén bằng rơ le 

221

8.3.1 Thiết kế mạch điện điều khiển theo nhịp sử dụng chuỗi 

bước có xóa

221

8.3.2 Thiết kế mạch điện theo tầng sử dụng phương pháp 

chuỗi bước có xóa

240

8.3.3 Thiết kế mạch điện điều khiển theo tầng lồng ghép 

(cascade)

251

8.3.4 Thiết kế mạch điện điều khiển hệ thống khí nén với 

phương pháp Flow-table

259

8.3.5 Thiết kế mạch điện điều khiển hệ thống khí nén với 

phương pháp Huffman

263

Bài tập chƣơng 8  267

CHƯƠNG 9. ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG KHÍ NÉN BẰNG 

PLC

269

9.1 Các thành phần của một PLC  270

9.2 Các thành phần của một hệ thống khí nén điều khiển bằng 

PLC

270

9.3 Thủ tục tạo ra một chƣơng trình điều khiển bằng PLC  271

9.4 Các giải thuật điều khiển PLC  276

Bài tập chƣơng 9  283 

10

CHƯƠNG 10. MỘ T SÔ

́ MẠ CH KHI ́  NE ́N ĐẶ C BIÊ ̣ T VA ̀

CÁC ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG KHÍ NÉN

285

10.1 Mô ̣ t sô ́  loa ̣ i cơ câ ́ u ke ̣ p sƣ ̉

du ̣ ng piston khi

́

ne

́

n  285

10.2. Các mạch điều khiển dừng khẩn cấp   285

10.2.1. Kiểu dừng “khóa cứng piston”  285

10.2.2. Kiểu dừng piston “không chuyển động”  287

10.2.3. Kiểu dừng piston vơ

́

i “vi ̣  tri

́

an toa

̀

n cho ̣ n trươ

́

c”  288

10.2.4. Kiểu dừng piston không thay đổ i hươ

́

ng  289

10.3 Mạch khí nén sử dụng bộ đếm khí nén  290

10.4 Một số ứng dụng khí nén trong công nghiệp  292

10.4.1 Thiết bị bốc tấm  292

10.4.2 Máy vát mép ống  293

10.4.3 Thiết bị sắp xếp ngay ngắn các chồng tấm vật liệu  294

10.4.4 Thiết bị khoan đặc biệt  295

10.4.5 Thiết bị khoan lỗ cho khối U  297

10.4.6 Thiết bị bôi chất dính  297

TÀI LIỆU THAM KHẢO








LINK DOWNLOAD

M_tả
M_tả

Không có nhận xét nào: