Giáo trình Điều khiển điện khí nén

một xy – lanh 
a. Mạch điều khiển với tiếp điểm tự duy trì 
Cơ sở để thiết kế mạch điều khiển điện – khí nén là biểu đồ trạng thái 
Hình 6-34: Biểu đồ trạng thái và sơ đồ mạch khí nén 
Khi tác động vào nút nhấn S2, rờ le K2 có điện, các tiếp điểm tương ứng của rờ 
le K2 sẽ đóng, đó là tiếp điểm K2 ở nhánh thứ va và K2 nhánh thứ năm. Khi nhả nút 
Hình 6-33: Mạch trigơ một trạng thái bền bằng khí nén 
 Giáo trình Điều Khiển Điện Khí Nén Khoa Điện – Điện tử 
Biên soạn: Trịnh Hải Thanh Bình 106 
nhấn S2, nhờ tiếp điểm duy trì K2 ở nhánh thứ ba, rờ le K2 vẫn có điện và tiếp điểm K2 
ở nhánh thứ năm, tiếp điểm đóng để dòng điện qua cuộn cảm ứng của van đảo chiều, 
xy – lanh đi tới. 
Khi tác động và nút nhấn S1 dòng điện trong nhánh hai mất, rờ le K2 mất điện, 
các tiếp điểm tương ứng mở ra và xy – lanh sẽ lùi về. 
Hình 6-35: Mạch điều khiển với tiếp điểm tự duy trì 
b. Mạch điều khiển với rơle thời gian tác động muộn 
 Biểu đồ trạng thái, sơ đồ mạch khí nén được trình bày ở hình 5.22. Sơ đồ mạch 
điều khiển với phần tử tự duy trì và rơle thời gian tác động muộn. Sau thời gian t1 công 
tắc hành trình điện cơ S2 đóng (vị trí cuối hành trình), thì rơle tác động muộn K mới có 
điện. 
Hình 6-36: Biểu đồ trạng thái và mạch khí nén 
Hình 6-37: Mạch điều khiển tự duy trì với rơle thời gian tác động muộn. 
6.4.5 Mạch điện điều khiển điện khí nén với hai xy – lanh 
Quy trình mạch điều khiển theo nhịp với 2 xy – lanh biểu diễn trên hình 
 Giáo trình Điều Khiển Điện Khí Nén Khoa Điện – Điện tử 
Biên soạn: Trịnh Hải Thanh Bình 107 
Khi tác động vào nút ấn , các xy – lanh sẽ thực hiện theo quy trình đề ra. 
Hình 6-38: Quy trình điều khiển 2 xy – lanh 
 Mỗi nhịp đều có mạch tự duy trì. Sau khi ấn nút khởi động S. Lần lượt nhịp 1 
cho đến các nhịp tiếp theo sẽ đóng mạch. Nhịp cuối cùng tác động cho quy trình trở về 
vị trí ban đầu. 
Hình 6-39: Sơ đồ mạch điện điều khiển quy trình khoan. 
Nếu ta chọn van đảo chiều 4/2 xung, cả hai phía tác động bằng nam châm điện, 
sơ đồ mạch điều khiển điện biểu diễn ở trên hình 6-40. Mặc dầu mỗi nhịp có mạch tự 
duy trì, nhưng nếu nhịp tiếp theo được thực hiện, khi nhịp trước đó phải được xóa. 
 Giáo trình Điều Khiển Điện Khí Nén Khoa Điện – Điện tử 
Biên soạn: Trịnh Hải Thanh Bình 108 
Hình 6-40: Quy trình điều khiển với van đảo chiều xung 4/2 
6.5 Điều khiển theo nhịp 
6.5.1 Bộ dịch chuyển theo nhịp 
 Cấu tạo khối của nhịp điều khiển gồm có 3 phần tử là: phần tử AND, phần tử 
nhớ và phần tử OR. 
Hình 6-41: Khối điều khiển theo nhịp 
6.5.2 Nguyên tắc thực hiện của điều khiển theo nhịp 
Các bước thực hiện lệnh xảy ra tuần tự. Có nghĩa là khi các lệnh trong nhịp một 
thực hiện xong, thì sẽ thong báo cho nhịp tiếp theo, đồng thời sẽ xóa lệnh nhịp thực 
hiện trước đó. Tín hiệu vào Yn tác động (ví dụ: tín hiệu khởi động), tín hiệu điều khiển 
A1 có giá trị L. Đồng thời sẽ tác động vào nhịp trước đó Zn-1 để xóa lệnh thực hiện 
trước đó. Đồng thời sẽ chuẩn bị cho nhịp tiếp theo cùng với tín hiệu vào X1. như vậy, 
khối của nhịp điều khiển gồm các chức năng: 
- Chuẩn bị cho nhịp tiếp theo. 
- Xoá lệnh của nhịp trước đó. 
- Thực hiện lệnh của tín hiệu điều khiển 
 Chuỗi điều khiển theo nhịp được trình bày ở hình sau 
 Giáo trình Điều Khiển Điện Khí Nén Khoa Điện – Điện tử 
Biên soạn: Trịnh Hải Thanh Bình 109 
Hình 6-42: Mạch logic của chuỗi điều khiển theo nhịp 
Biểu diễn đơn giản chuỗi điều khiển theo nhịp được trình bày trên hình 4.39. 
Nhịp thứ nhất Zn sẽ được xóa bằng nhịp cuối cùng Zn+1. 
Hình 6-43: Biểu diễn đơn giản chuỗi điều khiển theo nhịp 
Để thực hiện việc thiết kế mạch theo phương pháp điều khiển theo nhịp, ta cần 
tuân theo các nguyên tắc sau : 
 1/ Từ sơ đồ hành trình bước đã cho (hoặc từ yêu cầu công nghệ, ta thiết lập sơ 
đồ hành trình bước) ta vẽ được bảng trình tự các nhịp như sau: 
Nhịp thực hiện 1 2 3 4 
Xy – lanh A+ B+ B- A- 
Nhận tín hiệu Start S2 S4 S3 
Nam châm điện Y1 Y3 Y4 Y2 
 2/ Mặc dù ta sử dụng van điện từ có duy trì, nhưng mỗi nhịp đều có một mạch 
tự duy trì. Sau khi nhấn nút khởi động, lần lượt nhịp 1 cho đến các nhịp tiếp theo. Sẽ 
đóng mạch. Nhịp cuối cùng tác động cho qui trình trở về vị trí ban đầu. Nhịp tiếp theo 
được thực hiện, thì nhịp trước đó phải được xóa. 
 Giáo trình Điều Khiển Điện Khí Nén Khoa Điện – Điện tử 
Biên soạn: Trịnh Hải Thanh Bình 110 
6.5.3 Ví dụ 
 - Các chi tiết sau khi đóng gói, cần được di chuyển sang một dây chuyền khác 
bằng một hệ thống điều khiển Điện – Khí nén như sau: 
 - Nhấn nút nhất Start xy – lanh tác động hai phía A đi ra nâng chi tiết lên, đến 
cuối hành trình xy – lanh tác động hai phía B đi ra đẩy chi tiết sang dây chuyền kế 
tiếp, sau đó xy – lanh A quay trở về, và tiếp theo xy – lanh B quay về hoàn tất một chu 
trình. Hãy vẽ mạch điều khiển Điện – Khí nén. 
 1/ Lập bảng điều khiển, chọn Van điện từ 
 Ở loại điều khiển này, ta chọn Van điện từ hai đầu có hai cuộn dây, nghĩa là 
loại Van điện từ duy trì. Ta lập bảng điều khiển như sau : 
Nhịp thực hiện 1 2 3 4 
Xy – lanh A+ B+ A- B- 
Nhận tín hiệu Start a1 b1 a0 
Nam châm điện Y1 Y3 Y2 Y4 
 2/ Vẽ sơ đồ điều khiển Khí 
A1 
A0 A 
B B1 
Xy lanh B 
Xy lanh A 
 Giáo trình Điều Khiển Điện Khí Nén Khoa Điện – Điện tử 
Biên soạn: Trịnh Hải Thanh Bình 111 
 3/ Vẽ mạch điều khiển Điện 
ớc 1: Nhấn nút nhấn Start, cuộn dây K1 ở nhánh 1 có điện, tiếp điểm K1 ở 
nhánh 2 đóng lại, duy trì cho cuộn dây K1, đồng thời tiếp điểm K1 ở nhánh 10 đóng 
lại, làm cho cuộn dây của van điện từ Y1 có điện, và đẩy nòng van sang phải, Xy – 
lanh A đi ra. Tiếp điểm thường đóng ờ nhánh 2 có nhiệm vụ sẽ xóa điện ở cuộn dây 
K1 khi cuộn dây K2 có điện. 
Bước 2: Khi xy – lanh A đi ra cuối hành trình, tác động công tắc hành trình a1 
– do ở nhánh 3 có tiếp điểm K1 thường mở (đây là tiếp điểm chuẩn bị ở bước trước) 
đang được đóng (do K1 đang có điện) sẽ làm cho cuộn dây Y3 ở nhánh 12 có điện, xy 
– lanh B đi ra. Vì là đây là phương pháp điều khiển theo nhịp, nên ở nhánh 1 phải bố 
trí tiếp điểm thường đóng K2 để xóa tín hiệu điện ở cuộn dây Y1 (nhịp trước đó) 
Bước 3: Khi xy – lanh B đi ra cuối hành trình, tác động công tắc hành trình b1 – 
do ở nhánh 5 có tiếp điểm K2 thường mở (đây là tiếp điểm chuẩn bị ở bước trước) 
đang được đóng (do K2 đang có điện) sẽ làm cho cuộn dây Y2 ở nhánh 11 có điện, xy 
– lanh A đi về, do ở nhánh 3 bố trí tiếp điểm thường đóng K3 để xóa tín hiệu điện ở 
cuộn dây Y2 (nhịp trước đó) 
Start 
+24V 
K2
1 
K1
1 
K1
1 
K2
1 
Y1
1 
Y3
1 
K2
1 
K1
1 
K3
\31 
K1
1 
a1 
K2
1 
1 2 3 4 10 12 
 Giáo trình Điều Khiển Điện Khí Nén Khoa Điện – Điện tử 
Biên soạn: Trịnh Hải Thanh Bình 112 
Bước 4: Khi xy – lanhA đi về đến cuối hành trình, tác động công tắc hành trình 
a0 – do ở nhánh 7 có tiếp điểm K3 thường mở (đây là tiếp điểm chuẩn bị ở bước trước) 
đang được đóng (do K3 đang có điện) sẽ làm cho cuộn dây Y4 ở nhánh 13 có điện, xy 
– lanhB đi về. ở nhánh 5 phải bố trí tiếp điểm thường đóng K4 để xóa tín hiệu điện ở 
cuộn dây K3 
Bước 5: Vì đây là loại điều khiển theo nhịp, nên ở nhánh 8 bố trí tiếp điểm K4 
thường mở để duy trì điện cho cuộn dây K4; ở nhánh 9 lắp thêm nút SET để khởi đầu 
một chu trình; đồng thời ở nhánh 1 lắp thêm tiếp điểm K4 thường mở dùng để khởi 
đầu chu trình. 
Start 
+24V 
K2
1 
K1
1 
K1
1 
K2
1 
K3
1 
K4
1 
Y1
1 
Y2
1 
Y3
1 
Y4
1 
K3
1 
K2
1 
K4
1 
K1
1 
a1 
K3
1 
K1
1 
K4
1 
K3
\31 
K1
1 
a1 K2
1 
K3
1 
K2
1 
b1 
1 2 3 4 5 6 7 10 11 12 13 
0V 
Start 
+24V 
K2
1 
K1
1 
K1
1 
K2
1 
K3
1 
Y1
1 
Y2
1 
Y3
1 
K3
1 
K2
1 
K1
1 
K4
1 
K3
\31 
K1
1 
a1 K2
1 
K3
1 
K2
1 
b1 
1 2 3 4 5 6 10 11 12 
0V 
 Giáo trình Điều Khiển Điện Khí Nén Khoa Điện – Điện tử 
Biên soạn: Trịnh Hải Thanh Bình 113 
6.6 Các mạch ứng dụng 
6.6.1 Điều khiển xy – lanh tác động đơn trực tiếp bằng một nút nhấn 
Khi tác động vào nút nhấn, pittông của xy – lanh tác động một chiều (xy – lanh 
tác dụng đơn) di chuyển đi ra (duỗi ra). Khi nhả nút nhấn, pittông co lại trở về vị trí 
ban đầu. 
6.6.2 Mạch Điều khiển xy – lanh tác động đơn gián tiếp 
Start 
+24V 
K4
1 
K2
1 
K1
1 
K1
1 
K2
1 
K3
1 
K4
1 
Y1
1 
Y2
1 
Y3
1 
Y4
1 
K3
1 
K2
1 
K4
1 
K1
1 
K
41 
a0 
K3
1 
K1
1 
K4
1 
K3
\31 
K1
1 
a1 K2
1 
K3
1 
K2
1 
b1 SET 
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 
Đường xóa 
Đường chuẩn bị 
 Giáo trình Điều Khiển Điện Khí Nén Khoa Điện – Điện tử 
Biên soạn: Trịnh Hải Thanh Bình 114 
6.6.3 Mạch Điều khiển xy – lanh tác động kép 
Tác động vào nút nhấn, xy – lanh duỗi ra, khi di chuyển đến cuối hành trình, 
chạm vào công tắc hành trình 1.3 thì xy – lanh co lại trở về vị trí ban đầu. 
6.6.4 Điều khiển xy – lanh tác động đơn trực tiếp qua van logic OR 
6.6.5 Điều khiển xy – lanh tác động đơn trực tiếp qua van logic AND 
 Giáo trình Điều Khiển Điện Khí Nén Khoa Điện – Điện tử 
Biên soạn: Trịnh Hải Thanh Bình 115 
6.6.6 Điều khiển tốc độ xy – lanh tác động đơn qua van xả khí nhanh 
6.6.7 Điều khiển tốc độ xy – lanh tác động đơn qua van tiết lưu một chiều 
 Điều khiển lưu lượng dòng khí ở đường vào (a) 
 Điều khiển ở đường ra (b) 
 Điều khiển vận tốc vào và ra của xy – lanh (c) 
 Giáo trình Điều Khiển Điện Khí Nén Khoa Điện – Điện tử 
Biên soạn: Trịnh Hải Thanh Bình 116 
6.6.8 Điều khiển tốc độ xy – lanh tác động kép qua van tiết lưu một chiều 
6.6.9 Điều khiển xy – lanh tác động đơn qua rờ le thời gian đóng chậm 
6.6.10 Điều khiển xy – lanh tác động đơn qua rờ le thời gian ngắt chậm 
 Giáo trình Điều Khiển Điện Khí Nén Khoa Điện – Điện tử 
Biên soạn: Trịnh Hải Thanh Bình 117 
CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 6 
Câu 1: Trình bày phương pháp thiết kế biểu đồ trạng thái 
Câu 2: Trình bày nguyên tắc thiết kế lưu đồ tiến trình 
Câu 3: Trình bày nguyên tắc thiết kế điều khiển điện khí nén 
Câu 4: Trình bày biểu đồ trạng thái và sơ đồ khí nén của mạch điều khiển với tiếp 
điểm tự duy trì 
Câu 5: Trình bày biểu đồ trạng thái và sơ đồ khí nén của mạch điều khiển với rơle thời 
gian tác động muộn 
Câu 6: Trình bày sơ đồ mạch khí nén, mạch điện điều khiển quy trình khoan với 2 xy – 
lanh 
Câu 7: Trình bày cấu tạo khối của nhịp điều khiển 
Câu 8: Nguyên tắc thực hiện của điều khiển theo nhịp 
Câu 9: Vẽ sơ đồ các mạch điện khí nén ứng dụng điều khiển ON-OFF 1 xy – lanh tác 
động đơn 
Câu 10: Vẽ sơ đồ các mạch điện khí nén ứng dụng điều khiển ON-OFF 1 xy – lanh tác 
động kép 
Câu 11: Vẽ sơ đồ các mạch điện khí nén ứng dụng điều khiển điều khiển tốc độ1 xy – 
lanh tác động đơn, 1 xy – lanh tác động kép sử dụng 
a.Van tiết lưu 
b. Van tiết lưu và van xả khí nhanh. 
Câu 12: Vẽ sơ đồ các mạch điều khiển xy – lanh tác động đơn qua rơle thời gian ngắt 
chậm, rơle thời gian đóng chậm 
 Giáo trình Điều Khiển Điện Khí Nén Khoa Điện – Điện tử 
Biên soạn: Trịnh Hải Thanh Bình 118 
BÀI TẬP CHƯƠNG 6 
Thiết kế sơ đồ mạch khí nén hoặc điện khí nén cho các hệ thống có biểu đồ trạng 
thái như hình dưới 
1. Điều khiển một xy-lanh 
0
Bµi 01
A+ A-
1 2 3 1
1.1
1.2
III
1.0
(A)
1.1 0
Bµi 02
A+ A-
1
2 3 11.2
III
1.0
(A)
1.7
t=5s
1 2 3 4
I II III
1.0
(A)
1.1
1.3
A+ A-
0
1.2
Bµi 03
1
1.1
1.3
t= 5s1.0
(A)
1 2
3
4
A+ A-
1.2
1.7
0
I II III
Bµi 04
1
1.1
1.3 t= 5s
1.2
1 2 3 4
1.7
0
1.0
(A)
A+ A-
Bµi 05
I II III
1
1.1
1.3
P= 6 bar
1 2 3 4
1.2
1.7
0
1.0
(A)
A+ A-
I II III
Bµi 06
1
1.1
1.3
t= 3s
P= 4bar
1 2 3 4
1.2
1.7
0
1.0
(A)
A+ A-
I II III
Bµi 07
1
1.1
1.3
t=5s
1
2
31.2 4
1.7I II III
1.0
(A) A+ A-
0
1
Bµi 08
1.1
1.3
t=5st=3s
I II III
1.0
(A)
IV 1.7
0
A+ A-
1 2 3 4 15
1.2
Bµi 09
1.1
1.3
1.2A+ A- 1.2A+ A-1.0
(A)
I III IVII VI
Bµi 10
t=3s
1 2 3 4
5
6
1
1.7
0
1.7
1.1
1.3
1.0
(A)
A- A+1.2 0
1.7
I III IVII
Bµi 11
1 2 3 4 51
t=3s t=5s
Chó ý: Van 5 2 cã vÞ
trÝ ban ®Çu (Initial)
phÝa bªn tr¸i
 Giáo trình Điều Khiển Điện Khí Nén Khoa Điện – Điện tử 
Biên soạn: Trịnh Hải Thanh Bình 119 
A
B
S2
S4 S1
Bµi 2.01
2. Điều khiển hai xy-lanh 
A
B
S2
S4 S1
Bµi 2.03
t=4s
A
B
S2
S4 S1
Bµi 2.02
t=5s
A
B
S2
S4
S1
Bµi 2.04
t=5s
S3
A
B
S2
S4
Bµi 2.05
S3
A
B
S2
S4
Bµi 2.06
S3
t=5s
A
B
S2
S4
Bµi 2.07
S3
t=5s
A
B
S2
S4
Bµi 2.08
S3
t=5s A
B
S2
S4
Bµi 2.09
S3
S1
A
B
S2
S4
Bµi 2.10
S3
S1t=4s A
B
S2
S4
Bµi 2.11
S3
S1
t=5s
 Giáo trình Điều Khiển Điện Khí Nén Khoa Điện – Điện tử 
Biên soạn: Trịnh Hải Thanh Bình 120 
PHỤ LỤC 
BẢNG CÁC ĐẠI LƯỢNG VÀ ĐƠN VỊ THƯỜNG DÙNG 
TRONG KỸ THUẬT KHÍ NÉN 
STT Ký hiệu Tiếng Việt Tiếng Anh Đơn vị 
1 l Chiều dài Length m 
2 q Lưu lượng Volumetric flow rate l/min 
3 qB Khí tiêu thụ Air consumption l/min 
4 qn Lưu lượng danh định Nominal flow rate l/min 
5 p Áp suất Pressure bar(Pa) 
6 pabs Áp suất tuyệt đối Absolute pressure bar(Pa) 
7 pamb Áp suất môi trường Ambient pressure bar(Pa) 
8 pe Áp suất dư hoặc chân không 
Excess or vacuum 
pressure 
bar(Pa) 
9 Δp Chênh lệch áp suất Differential pressure bar(Pa) 
10 pn 
Áp suất tiêu chuẩn Pn= 101325 Pa 
 Standard pressure bar(Pa) 
11 A Diện tích mặt Pittông Pít - tông surface m2 
12 
A Diện tích vành khăn Annular surface 
(ring area) 
13 
d Đường kính cần Pittông Pít - tông rod diameter m 
14 D Đường kính trong Xilanh Cylinder diameter m 
15 
Feff Lực tác dụng bởi pittông 
Effective pít - tông 
force N 
16 
FF Lực phản hồi bởi lò xo 
Force of retract 
spring N 
17 FR Lực ma sát Friction force N 
18 s Khoảng tác dụng(của pittông) Stroke length cm 
19 
n Tốc độ quay ( cho động cơ) Revolutions per minute 
1/min (rpm) 
20 
v Vận tốc của Pittông 
Velocity of pít - 
tông 
m/s 
 Giáo trình Điều Khiển Điện Khí Nén Khoa Điện – Điện tử 
Biên soạn: Trịnh Hải Thanh Bình 121 
21 m Khối lượng Mass Kg 
22 t Thời gian Time S 
23 T Nhiệt độ Temperature K 
24 F Force Lực N 
25 A Area Diện tích m2 
26 V Volume Thể tích m3 
 Giáo trình Điều Khiển Điện Khí Nén Khoa Điện – Điện tử 
Biên soạn: Trịnh Hải Thanh Bình 122 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] Nguyễn Ngọc Phương, Hệ thống điều khiển bằng khí nén, NXB Giáo Dục, 2005. 
[2] Nguyễn Thành Trí, Điều khiển bằng khí nén trong tự động hóa kỹ nghệ, NXB Đà 
Nẵng, 2000. 
 [3] Trần Xuân Tùy, Giáo trình Truyền động thủy khí, Khoa Cơ khí Đại học Bách 
Khoa Đà Nẵng, 2005. 
 [4] Bùi Hải, Trần Thế Sơn, Kỹ thuật nhiệt, NXB Giáo dục 
[5] ] Trần Xuân Tùy, Hệ thống điều khiển tự động thủy lực, NXB KHKT, 2002. 
[6] Nguyễn Đức Lợi, Máy và thiết bị lạnh, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2005.. 
[7] Bùi Quý Lực, Hệ thống điều khiển số trong công nghiệp, NXB KHKT, 2006. 
[8] Claude Ducos. Oléo - Hydraulique. Technique et documentation, Lavoisier, Paris 
1988. 
[9] Werner Deppert – Kurt Stoll, Pneumatic control ,Vogel Buchverlag, 2001. 
[10] Herbert E.Merritt, Hydraulic control systems, Printed in USA, 1999. 
[11] M.Guillon, Hydraulic servo systems analysis and design, London, 1969. 
[12] Festo Didactic, Pneumatics Basic Level TP 101, 1989.