Bài giảng Cơ cấu biến đổi năng lượng và hệ thống xử lý dầu - Chương 8: Hệ thống điều khiển khí nén và điện khí nén

Ch−ơng 8: hệ thống điều khiển khí nén và điện 
khí nén 
8.1. hệ thống điều khiển khí nén 
8.1.1. Biểu đồ trạng thái 
+/ Biểu đồ trạng thái biểu diễn trạng thái các phần tử trong mạch, mối liên giữa các 
phần tử và trình tự chuyển mạch của các phần tử. 
+/ Trục tọa độ thẳng đứng biểu diễn trạng thái (hành trình chuyển động, áp suất, 
góc quay, ...), trục tọa độ nằm ngang biểu diễn các b−ớc thực hiện hoặc thời gian hành 
trình. Hành trình làm việc đ−ợc chia thành các b−ớc, sự thay đổi trạng thái trong các 
b−ớc đ−ợc biểu diễn bằng đ−ờng đậm, sự liên kết các tín hiệu đ−ợc biểu diễn bằng 
đ−ờng nét mảnh và chiều tác động biểu diễn bằng mũi tên. 
+/ Xilanh đi ra ký hiệu dấu (+), lùi về ký hiệu (-). 
+/ Các phần tử điều khiển ký hiệu vị trí “0” và vị trí “1” (hoặc “a”, “b”). 
+/ Một số ký hiệu biểu diễn biểu đồ trạng thái: 
p Phần tử tín hiệu 
tác động bằng cơ 
 Phần tử áp suất
t
Liên kết OR Phần tử thời gian 
Liện kết AND Tín hiệu rẽ nhánh 
8.1.2. Các ph−ơng pháp điều khiển 
Bao gồm các ph−ơng pháp sau 
+/ Điều khiển bằng tay: điều khiển trực tiếp và điều khiển gián tiếp 
+/ Điều khiển theo thời gian 
+/ Điều khiển theo hành trình 
+/ Điều khiển theo tầng 
+/ Điều khiển theo nhịp. 
a. Điều khiển bằng tay 
+/ Điều khiển trực tiếp 
 108
 - 
+ 1.0
1.2
P
01
A 
RP 
01 
1.1 
X
R
A
Biểu đồ trạng thái 
+/ Điều khiển gián tiếp 
Trạng thái 
Ký hiệu Tên gọi Vị trí
1 2 3 4 5 6 
1.0 
Xilanh một 
chiều 
(+)
(-)
1.2 
Van đảo 
chiều 3/2 
1
0
1.1 Nút ấn 3/2 
1
0
A
RP
01
A 
RP 
0 1 
1.0 + 
- 
P
01
R
A1.2
Y
1.1 
1.3
X 
Biểu đồ trạng thái 
 109
b. Điều khiển theo thời gian 
Biểu đồ trạng thái 
Trạng thái 
Ký hiệu Tên gọi Vị trí
1 2 3 4 5 6 
1.0 
Xilanh một 
chiều 
(+)
(-)
1.3 
Van đảo 
chiều 3/2 
1
0
1.2 Nút ấn 3/2 
1
0
1.1 Nút ấn 3/2 
1
0
Trạng thái 
Ký hiệu Tên gọi Vị trí
1 2 3 4 5 6 
1.0 
Xilanh hai 
chiều 
(+)
(-)
1.3 
Van đảo 
chiều 5/2 
1
0
1.2 
Phần tử thời 
gian 
1
0
1.1 Nút ấn 3/2 
1
0
A 
RP 
0 1 
XA 
R P
0 1 
1.0 +
-
P
0
1.3 
Y
RS
A B
1
1.2
t
X 
1.1 
 110
Điều khiển theo thời gian có chu kỳ tự động 
1.0
Biểu đồ trạng thái 
Trạng thái 
Ký hiệu Tên gọi 
Vị 
trí 1 2 3 4 5 6 7 
1.0 
Xilanh hai 
chiều 
(+)
(-)
1.4 
Van đảo 
chiều 5/2
1
0
1.3 
Phần tử 
thời gian 
1
0
1.2 
Phần tử 
thời gian 
1
0
1.1 Nút ấn 3/2
1
0
P
0X 
1.4
Y
RS
A B
1
A 
RP 
01 
X
1.3A 
R P 
0 1 
X 
1.2 
A 
R P 
0 1 
1.1 
t t
t
t 
 111
c. Điều khiển theo hành trình 
 Biểu đồ trạng thái 
Trạng thái 
Ký hiệu Tên gọi 
Vị 
trí 1 2 3 4 5 6 7 
1.0 
Xilanh hai 
chiều 
(+)
(-)
1.4 
Van đảo 
chiều 5/2
1
0
1.3 
Công tắc hành 
trình 3/2 
1
0
1.2 
Công tắc hành 
trình 3/2 
1
0
1.1 Nút ấn 3/2
1
0
A 
R P 
01 
1.2 
1.0
P
0X
1.4
Y
RS
A B
1
A 
R P 
0 1
1.3
A 
R P 
0 1
1.1 
1.2 1.3 
 112
d. Điều khiển theo tầng 
+/ Mạch điều khiển 2 tầng 
 e1, e2 là tín hiệu điều khiển vào 
 a1, a2 là tín hiệu điều khiển ra 
Khi tầng I có khí nén, thì tầng II sẽ không có khí 
II
I
e2e1
a2 a1 
Tầng
nén và ng−ợc lại. 
+/ Mạch điều khiển 3 tầng 
e1, e2, e3 là tín hiệu điều khiển vào 
a1, a2, a3 là tín hiệu điều khiển ra 
Khi tầng I có khí thì tầng II và III không 
có khí, nghĩa là khi 1 tầng có khí thì 2 tầng còn lại 
Tầng
a1 a2 
e1 e4 
I
II
III
a3
e2 
IV
e3 
a4
Tầng
a1 a2 
e1 e3 
I
II
e2
a3
III
không có khí. 
+/ Mạch điều khiển 4 tầng 
 113
Ví dụ: 
Biểu đồ trạng thái 
Trạng thái 
Tên gọi Vị trí
 1 2 3 4 5 6 7 
Xilanh A 
(+)
(-)
Xilanh B 
(+)
(-)
A S1 S2
P 
0 
1.2 
1
1.1S0 
01 
0 1
S3 
01
B
P 
0 
1.3 
1 
0 1 
S4
01 
S1 
S4
S3
S1S2
S2
S4S3
 114
e. Điều khiển theo nhịp 
OR
0Yn 
1.1
On1
01
Yn+1
A
1.2 
AND 
Xn 
P 
Zn 
L 
P 
Zn+1
L 
Mạch logic của chuổi điều khiển theo nhịp 
S R 
S R
& 
1
A2 
S R2
&
A3 
S R 43
& 
X4 
A4 
&
X3 X2 
A1 
Zn 
Yn 
X1 
Yn+1 
Zn+1 
Biểu diễn đơn giản chuổi điều khiển theo nhịp 
431 2
L 
P 
Yn
L 
P 
Yn+1
A4A3A2A1
X4X3X2X1
Zn Zn+1 
 115
Ví dụ: 
Biểu đồ trạng thái 
Trạng thái 
Tên gọi Vị trí
 1 2 3 4 5 6 7 
Xilanh A 
(+)
(-)
Xilanh B 
(+)
(-)
X1 X2 X3 X4
A1 A2 A3 A4
Yn+1
P 
Zn+1
L 
Yn
P 
Zn
L 
1 2 3 4
A S1 S2
P 
0 1
B
P 
0 1 
01 
0 1
01
0 1 
01 
01
0 1 
S4
S3
S1S2
S4S3
 116
8.2. hệ thống điều khiển điện khí nén 
8.2.1. Các phần tử điện 
a. Công tắc 
4 2
3 1
2 
1 
 4 
Công tắc chuyển mạch 
 Công tắc đóng - mở
b. Nút ấn 
3 2 
1 
 4 
4 
 Nút ấn đóng - mở Nút ấn chuyển mạch
c. Rơle 
+/ Rơle điều khiển 
A2 
A1 
2
1
4 
3 
K
+/ Rơle thời gian tác động muộn 
 A1 
4
31
2
A2 
K 
+/ Rơle thời gian nhả muộn 
d. Công tắc hành trình 
1
2
3
4
B1 
A2 
K 
B2 
2 
S 
1
 4
d. Đèn báo hiệu 
 117
8.2.2. Mạch điều khiển khí nén 
a. Mạch điều khiển có tiếp điểm tự duy trì 
+/ Mạch khí nén 
+/ Biểu đồ trạng thái 
-
+
P
0
1.1
RS
A B
1
Y5 b
BA
1.0
+/ Mạch điện điều khiển 
Trạng thái 
Tên gọi Vị trí
 1 2 3 4 
Xilanh 
1.0 
(+)
(-)
3 421
(+)
A1
K2
Xilanh lùi về
Xilanh đi tới
A2 H3
(-)
Y5
K2
Tiếp điểm tự 
duy trì
K2
S1 
S2 
 118
b. Mạch điều khiển có rơle thời gian tác động chậm 
+/ Mạch khí nén 
+/ Biểu đồ trạng thái 
-
+
P
0
1.1
RS
A B
1
Y6 b
B
S2 
A
1.0
Trạng thái 
Tên gọi Vị trí
 1 2 3 4 
Xilanh 1.0 
(+)
(-)
Van đ/k 
5/2 
1
0
Ctắc hành 
trình S2
1
0
Rơle thời 
gian K2
1
0
t
+/ Mạch điện điều khiển 
Y6
K4
A1
K2 
S2 
H3A2
Xilanh đi tới
Xilanh lùi về
K2
S4 K4
A2
A1
H5K4
(+)
(-)
1 2 3 4 5 6
 119
c. Mạch điều khiển theo nhịp có 2 xilanh khí nén 
S1 S2 
Y1 Y2 
S1 
S2 
Xilanh A
+ B+ B- A- KT 
Công tắc hành trình S5 S2 S4 S3 S1
Nam châm điện Y1 Y2 0 0 
Mạch điện điều khiển 
K1 
S5 
(-)
(+)
Y1
S2 K2 
SET quy trình 
trở về vị trí 
ban đầu
K3 
K2 
Y2 K5K4K3 K2 
SET
K4
K1
S1
K4
K4K3
S3S4 K1 
K5 
S1 
 120
Tài liệu tham khảo 
[1]. Hệ thống điều khiển bằng thủy lực - Nguyễn Ngọc Ph−ơng, Huỳnh Nguyễn 
Hoàng, nhà XBGD, 2000. 
[2]. Truyền động dầu ép trong máy cắt kim loại - Nguyễn Ngọc Cẩn, ĐHBK HN, 
1974. 
[3]. Điều khiển bằng khí nén trong tự động hóa kỹ nghệ - Nguyễn Thành Trí biên 
dịch, nhà xuất bản Đà Nẵng. 
[4]. Hệ thống điều khiển tự động thủy lực - Trần Xuân Tùy, nhà XBKH và KT, HN 
2002. 
[5]. Hệ thống điều khiển bằng khí nén - Nguyễn Ngọc Ph−ơng, nhà XBGD, 1999. 
[6]. Herbert E.Merritt, Hydraulic control systems, Printed in USA, 1967. 
[7]. Claude Ducos. Oléo - Hydraulique. Technique et documentation, Lavoisier, 
Paris 1988. 
[8]. M.Guillon, Hydraulic servo systems analysis and design, London, 
Butterworths, 1969. 
[9]. Pneumatics, Basic Level TP 101, Festo Didactic, 1989. 
 121