Giáo trình Mô đun Điện khí nén - Điện công nghiệp

- Van tiết lưu một chiều.
 2.3. Vật tư:
- Ống dẫn khí nén.
- Dây điện.
 2.4. Dụng cụ: VOM, tuốt nơ vít.
Bảng dụng cụ, thiết bị, vật tư cho 1 nhóm.
STT
DỤNG CỤ - THIẾT BỊ - VẬT TƯ
ĐƠN VỊ 
SỐ LƯỢNG 
GHI CHÚ
1
Xy lanh tác động kép.
Cái 
02
2
Xy lanh tác động đơn
Cái
01
3
Van tiết lưu một chiều.
Cái
03
4
Van điện từ 5/2 duy trì.
Cái
02
5
Van điện từ 32 không duy trì.
Cái
01
6
Nút nhấn
Bộ
01
7 
Rơle thời gian
Bộ 
01
8
Công tắc hành trình
Cái
02
9
Cảm biến
04
10
Dây điện 
Sợi
24
11
Dây dẫn khí
m
02
Cắt 11 đoạn
12
Đồng hồ vạn năng (VOM)
Cái
01
13
Kéo cắt ống dẫn khí nén
Cái
01
Bảng 9. 1. Bảng dụng cụ, thiết bị, vật tư cho 1 nhóm
3. Trình tự thực hiện:
 3.1.Lựa chọn, kiểm tra các phần tử:
- Van điện từ 5/2 duy trì: 2 cái.
- Van điện từ 3/2 không duy trì: 1 cái.
- Xy lanh tác động kép: 2 cái.
-Xy lanh tác động đơn: 1 cái.
- Công tắc: 2 cái.
- Rơ le : 3 cái.
- Van tiết lưu một chiều: 3 cái.
 Cách kiểm tra nút nhấn và rơ le trung gian thực hiện như đã học ở môn thực hành trang bị điện.
 Cách kiểm tra van điện từ:
+ Dùng VOM để thang đo điện trở- đo cuộn hút của van điện từ.
+ Cấp điện cho cuộn hút của van và cấp khí cho van để kiểm tra sự điều khiển dòng khí nén của van.
 3.2. Bố trí thiết bị:
Các thiết bị bố trí trên bảng mạch phải đảm bảo chắc chắn, gọn đẹp đồng thời dễ đi dây và sửa chữa.
3.3. Lắp đặt mạch:
 - Lắp mạch động lực.
 - Lắp mạch điều khiển: 
 + Lắp điểm dây âm trước.
 + Lắp từ trên xuống, từ trái sang phải.
 3.4. Kiểm tra mạch:
 Dùng VOM để kiểm tra mạch điện điều khiển:
 - Đặt thang đo điện trở x1W ( hoặc x 10W)
 - Đặt 2 đầu VOM vào 2 đầu cấp nguồn của mạch, đo được điện trở A- ,
 Nhấn START, đo được điện trở K.
 3.5. Vận hành mạch:
 Cấp nguồn khí nén, điện.
 - Nhấn START để cho mạch hoạt động.
 - Nhấn SET nếu mạch gặp sự cố.
 - Nhấn( Mở) STAR để dùng mạch.
Bảng quy trình lắp đặt mạch máy khoan -Doa:
STT
NỘI DUNG THỰC HIỆN
YÊU CẦU KỸ THUẬT
DỤNG CỤ
CHÚ Ý
1
Lựa chọn, kiểm tra các phần tử.
Xy lanh đảm bảo yêu cầu công nghệ.
Dây dẫn khí đảm bảo điều kiện áp suất giới hạn.
 Uđmtb = Unguồn.
 Dây dẫn đúng màu sắc và yêu cầu kỹ thuật.
VOM
Cẩn thận 
Chính xác
2
Bố trí thiết bị.
- Dễ đấu dây- vận hành – sửa chữa.
- Công tắc hành trình, cảm biến đặt đúng vị trí, đúng chiều tác động.
Tuốc nơ vít.
Chắc chắn, 
Thẩm mỹ
3
Đấu dây Mạch động lực.
 Đúng sơ đồ mạch, đảm bảo chắc chắn, thẩm mỹ, đúng trình tự:
Nối dây dẫn khí từ xy lanh đến cổng ra của van điện từ.
Nối dây dẫn khí từ cổng 1 đến bộ chia nguồn.
Kéo cắt ống dẫn khí
Kèm.
Tuốc nơ vít.
Cẩn thận 
Chính xác
Thẩm mỹ.
4
Đấu dây Mạch điều khiển.
 Đúng sơ đồ mạch, đảm bảo chắc chắn, thẩm mỹ, đúng trình tự:
 Đi dây âm.
Đi theo từng nhánh từ trên xuống dưới, từ nhánh 1 cho đến nhánh cuối cùng.
Kéo cắt ống dẫn khí
Kèm.
Tuốc nơ vít.
Cẩn thận 
Chính xác
Thẩm mỹ.
5
Vận hành mạch .
 Chính xác, đúng thao tác.
VOM 
( đo nguồn)
An toàn cho người và thiết bị
Bảng 9. 2. Bảng quy trình lắp đặt mạch máy khoan -Doa
4. Các sai phạm thường gặp- nguyên nhân và cách khắc phục.
TT
HIỆN TƯỢNG
NGUYÊN NHÂN
CÁCH KHẮC PHỤC
1
Dây đấu không theo màu xanh, đỏ chạm nhau
- Đấu ngắn mạch.
Đấu dây không theo quy ước: đỏ nguồn (+), xanh nguồn(-)
Đo kiểm, nối lại.
- Đấu dây lại theo quy ước.
2
Đầu dây chồng chéo không thẩm mỹ 
Chọn cỡ dây không phù hợp
 Chọn lại cỡ dây.
3
Mạch chạy không đúng hành trình
Xác định nhầm các đầu dây van điện từ.
Kiểm tra xác định lại
Bảng 9. 3. Bảng các sai phạm thường gặp- nguyên nhân và cách khắc phục.
Mạch điều khiển cho 4 tầng: 
Ví dụ :Thiết kế mạch Điện khí nén hoạt động lặp lại theo trình tự sau: 
A+ B+ B-C+C-
A1
B0
A0
 A - A + B + B - C + C - 
C0
T4
C1
T3
T2
B1
A1
T1
 PB
Cách 1: Phương pháp số rơle = (số tầng – 1):
Hình 9.5. Mạch điều khiển điện khí 4 tầng dùng phương pháp số rơle = số tầng-1
Cách 2: Phương pháp số rơle = số tầng :
Hình 9.6. Mạch điều khiển điện khí 4 tầng dùng phương pháp số rơle = số tầng
CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 9.
Thiết kế mạch điện khí nén hoạt động theo tuần tự sau: 
1. A+ A- B+ C+C- B-
2. A+ B+ A- B- C+C-
3. A+ B+ A- B- C+ C-D+ D-
4. A+ B+ B- A- C+C-
5. A+ B+ A- B- C+C-
BÀI 10.
LẬP TRÌNH PLC ĐIỀU KHIỂN MÁY DẬP.
Giới thiệu:
 Sau khi học xong bài học này, người học có khả năng lập trình PLC FESTO điều khiển mạch máy dập trên mô hình.
Mục tiêu:
- Trình bày được các ưu điểm của điều khiển lập trình so với các loại điều khiển khác và các ứng dụng của chúng trong thực tế.
- Biết được cấu trúc và nhiệm vụ các khối chức năng của PLC FESTO.
- Thực hiện lập trình và kết nối giữa PLC FESTO và các thiết bị ngoại vi: Điều khiển Máy Dập.
- Rèn luyện tính chủ động, tư duy khoa học, nghiêm túc trong học tập và trong công việc.
1. Kiến thức lý thuyết:
1.1. Tổng quan về điều khiển lập trình (PLC)
1.1.1. Điều khiển nối cứng và điều khiển lập trình:
- Trong công nghiệp, yêu cầu tự động hóa ngày càng tăng đòi hỏi kỹ thuật điều khiển phải đáp ứng được các yêu cầu đó. Để giải quyết các nhiệm vụ điều khiển có thể thực hiện bằng hai cách:
+ Điều khiển nối cứng: thực hiện bằng rơle, khởi động từ.
+ Điều khiển lập trình: thực hiện bằng một chương trình có nhớ, gọi tắt là PLC (PLC được viết tắt của “Programable Logic Controller” )
- Hệ thống điều khiển lập trình có nhớ và hệ thống điều khiển nối cứng khác nhau ở phần xử lý. Thay vì dùng rơle, tiếp điểm và dây nối trong phương pháp điều khiển nối cứng thì thay thế chúng bằng mạch điện tử. Như vậy, thiết bị điều khiển lập trình có nhớ làm nhiệm vụ thay thế mạch điện điều khiển trong khâu xử lý số liệu. Nhiệm vụ của sơ đồ mạch điều khiển sẽ được xác định bởi một số hữu hạn các bước thực hiện gọi là chương trình. Chương trình này mô tả các bước thực hiện gọi là tiến trình điều khiển, tiến trình này được lưu vào bộ nhớ nên được gọi là điều khiển theo lập trình nhớ. Trên cơ sở khác nhau ở khâu xử lý số liệu có thể biểu diễn hai hệ điều khiển như sau:
- Các bước thiết lập hệ điều khiển nối cứng: xác định nhiệm vụ điều khiển ® sơ đồ mạch điện ® chọn phần tử mạch điện ® dây nối liên kết các phần tử ® kiểm tra chức năng.
- Các bước thiết lập hệ điều khiển lập trình: xác định nhiệm vụ điều khiển ® thiết kế thuật giải ® soạn thảo chương trình ® kiểm tra chức năng.
1.1.2. So sánh PLC với các thiết bị điều khiển thông thường khác:
PLC có những ưu điểm:
- Trung tâm của hệ thống điều khiển, có thể điều khiển và xử lý các tiến trình từ đơn giản đến phức tạp, hoạt động với độ tin cậy cao.
- Thích ứng với những nhiệm vụ điều khiển khác nhau, có khả năng chuyển giao mạng.
- Khả năng thay đổi đơn giản trong quá trình đưa thiết bị vào sử dụng.
- Nhu cầu mặt bằng ít.
- Tiết kiệm thời gian trong quá trình mở rộng và phát triển nhiệm vụ điều khiển.
- Các thiết bị điều khiển chuẩn.
- Không cần các tiếp điểm.
- Hệ thống điều khiển PLC được sử dụng rất rộng rãi trong các ngành khác nhau:
+ Điều khiển thang máy.
+ Điều khiển các quá trình sản xuất khác nhau: sản xuất bia, sản xuất ximăng, sản xuất thép.vv
+ Hệ thống rửa ôtô tự động, gara tự động.
+Thiết bị khai thác.
+ Thiết bị đóng gói bao bì, tự động mạ và tráng kẽmvv
+Thiết bị sấy.
1.2. Cấu trúc của một PLC:
 Computer PLC 
Chöông trình
Cable
Hình 11.1. Cách ghép nối máy tính với PLC để truyền thông.
1.3. Thiết bị điều khiển lập trình PLC FESTO
1.3.1.Cổng vào, cổng ra và bộ nhớ
 Định danh cho các phần tử nguồn cổng vào, cổng ra và bộ nhớ được định nghĩa bằng 
EN 61131-3 (IEC 61131-3) và bắt buộc.
EN 61131-3 (IEC 61131-3) định danh kiểu dữ liệu như trong bảng cùng chung với các cổng vào, các cổng ra và các cờ.
 Các phương pháp định danh bắt buộc cho các cổng vào, các cổng ra và các cờ của độ dài các bit khác nhau được thể hiện trong bảng:
 Bit riêng lẻ như cổng vào, các cổng ra và cờ có thể được định địa chỉ không cần thêm các chữ cái viết tắt X cho kiểu dữ liệu.
Từ khi bộ điều khiển có sẵn một số lớn các cổng vào, các cổng ra và các cờ, phải xác định riêng biệt cho các mục đích khác nhau. Được đánh số theo tiêu chuẩn EN 61131-3 (IEC 61131-3) như các ví dụ sau:
 1.3.2. Biến địa chỉ trực tiếp
 Nếu tài nguyên trong chương trình điều khiển được định địa chỉ trực tiếp, định danh tài nguyên phải được viết vào phía đầu ký hiệu %.
 Ví dụ: Biến địa chỉ trực tiếp:
1.3.3. Các kiểu biến và các kiểu dữ liệu.
1.3.3.1.Miêu tả dữ liệu
Trong một chương trình điều khiển có thể có các giá trị thời gian, các giátrị đếm , được định rõ.
Các giá trị đếm
Các giá trị thời gian
Các chuỗi
Tiêu chuẩn EN 61131-3 (IEC 61131-3) cung cấp các kiểu dữ liệu thời gian khác nhau.
Khoảng thời gian, ví dụ với các kết quả đo.
Mốc thời gian
Thời gian của ngày, ví dụ đối với sự đồng bộ khởi động hoặc kết thúccủa một sự kiện (ngoài ra cùng chung với mốc thời gian)
Định dạng của khoảng thời gian bao gồm một phần mở đầu, ký tự T# hoặc t#, và một chuỗi các yếu tố thời gian – tức là: ngày, giờ, phút, giây và miligiây.
Các chữ viết tắt cho dữ liệu thời gian
Các chữ viết hoa cũng có thể được sử dụng thay thế cho các chữ thường và các gạch dưới riêng biệt chèn vào với mục đích để dễ đọc hơn.
Một chuỗi bao gồm số không hoặc vài ký tự, mở đầu và kết thúc bởi một dấu phẩy trên.
1.3.3.2.Kiểu dữ liệu
Tiêu chuẩn EN 61131-3 (IEC 61131-3) định nghĩa nhiều kiểu dữ liệu cho các nhiệm vụ khác nhau. Một kiểu dữ liệu là BOOL đã được đề cập đến. Biển kiểu dữ liệu BOOL mang giá trị 0 hoặc 1.
2. Lập trình điều khiển mạch Máy Dập hoạt động lặp lại:
Yêu cầu kỹ thuật:
 Nhấn nút START nhấn piston duỗi ra dập chi tiết, sau đó thì thụt vào. Và cứ thế lặp lại cho đến khi mở nút START.
Khi có sự cố, nhấn SET piston thụt vào ngay.
Mạch động lực:
Mạch điện khí nén:
Hình 11.2. Mạch điều khiển điện khí nén của Máy Dập
2.1. Chương trình điều khiển:
Chọn Contact, đặt tên đối tượng:
Chọn Common, Khai báo biến, kiểu dữ liệu và địa chỉ:>OK
Chương trình hoàn thành:
2.2. Bảng trạng thái:
2.3. Thực hiện Dowload vào PLC FESTO FC34:
 - Click phải chuột vào FC34:> Chọn Settings:
Chọn cổng COM mà máy nhận được khi kết nối với PLC:> OK.
Chọn biểu tượng :> Chọn Download: Thực hiện tương tự như mô phỏng trên máy tính
 2.4. Kết nối PLC với thiết bị ngoại vi:
Kiểm tra, cấp nguồn vận hành.
CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 10.
Lập trình PLC điều khiển Máy lắp ráp: A+ B+ A- B- ?
BÀI 11
LẬP TRÌNH PLC ĐIỀU KHIỂN MÁY LẮP RÁP.
Giới thiệu:
 Sau khi học xong bài học này, người học có khả năng lập trình PLC FESTO điều khiển mạch máy lắp ráp trên mô hình.
Mục tiêu:
- Chuyển từ mạch điện điều khiển Điển khí nén có tiếp điểm sang lập trình PLC. 
- Kết nối PLC FC34 vào điều khiển Điện khí nén.
- Lập trình PLC và thực hiện điều khiển mạch Máy lắp ráp trên mô hình. 
- Rèn luyện tính chủ động, tư duy khoa học, nghiêm túc trong học tập và trong công việc. 
1. Kiến thức lý thuyết: 
Yêu cầu kỹ thuật:
 Ấn nút Start, chi tiết (1) được lắp vào chi tiết (2) bằng piston A với tốc độ chậm. Sau đó chi tiết (3) được lắp vào chi tiết (1)và (2) bằng piston B với tốc độ chậm. Thì Piston A thụt vào nhanh , sau đó Piston B thụt vào nhanh. Quá trình lặp lại cho đến khi ấn lại Start, mạch hoạt động hết hành trình thì dừng.
- Sơ đồ hành trình bước:
 Start
 A1
 A0 
 B1
 B0
Xy lanh A
Xy lanh B
- Sơ đồ mạch điện – khí nén:
Hình 11.1. Mạch điều khiển điện khí nén của Máy Lắp ráp
Lập trình PLC điều khiển Máy lắp ráp.
3.1.Chương trình điều khiển:
3.2.Bảng trạng thái:
3.3. Thực hiện Dowload vào PLC FESTO FC34:
 - Click phải chuột vào FC34:> Chọn Settings:
Chọn cổng COM mà máy nhận được khi kết nối với PLC:> OK.
Chọn biểu tượng :> Chọn Download: Thực hiện tương tự như mô phỏng trên máy tinh.
 3.4. Kết nối PLC với thiết bị ngoại vi:
3.5. Kiểm tra, cấp nguồn vận hành.
CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 11.
Lập trình PLC điều khiển:
1: Máy khoan : A+ B+ B- A- 
2: A- B+ A+ B-
3: A+ B+ C+ A- B- C-
4: A+ A- B+ B-
5: A+ A- B+ C+C- B+
6: A+ B+ A- B- C+C-
7: A+ B+ A- B- C+ C-D+ D-
8: A+ B+ B- A- C+C-
9: A+ B+ A- B- C+C-
BÀI 12
LẬP TRÌNH PLC ĐIỀU KHIỂN MÁY KHOAN THỰC HIỆN 3 SẢN PHẨM
Giới thiệu:
 Sau khi học xong bài học này, người học có khả năng lập trình PLC FESTO điều khiển mạch máy khoan thực hiện 3 sản phẩm trên mô hình.
Mục tiêu:
- Chuyển từ mạch điện điều khiển Điển khí nén có tiếp điểm sang lập trình PLC. 
- Kết nối PLC FC34 vào điều khiển Điện khí nén.
- Lập trình PLC và thực hiện điều khiển mạch Máy khoan thực hiện 3 sản phẩm trên mô hình. 
- Rèn luyện tính chủ động, tư duy khoa học, nghiêm túc trong học tập và trong công việc. 
1. Kiến thức lý thuyết:
1.1. Bộ đếm:
 Bây giờ chúng ta muốn chèn một bộ đếm trong lập trình LD: 
Lick chuột vào vị trí cần chèn
Chọn biểu tượng trên thanh công cụ: 
Mở nhóm những khối hàm, chọn CTU.
Bảng các thuộc tính:
Đặt tên, sau đó click OK để xác nhận.
Ẩn biểu tượng của nhóm khối hàm: click lần nữa. 
Ta có Netword 
Click vào RESET nhập địa chỉ:
Khai báo biến cho C002:
Nhập giá trị cần đếm cho PV:
Khai báo biến cho CTU.
Nhập địa chỉ ngõ ra:
Kết quả:
Nhập tên cho ET: 
Khai báo biến:
Nhập địa chỉ ngõ ra:
1.2. Timer:
Thực hiện:
Click chuột vào vị trí cần chèn:
Chọn biểu tượng trên thanh công cụ: 
Mở nhóm những khối hàm, chọn TON.
Nhập tên cho Timer:
Nhập thời gian cần tác động cho PT:
2. Lập trình plc điều khiển máy Khoan thực hiện 3 sản phẩm.
Yêu cầu kỹ thuật:
Ấn nút duy trì START, piston A duỗi ra chậm kẹp chi tiết, kẹp chặt chạm công tắc hành trình a1, a1 điều khiển piston B(điều khiển cần khoan) duỗi ra chậm khoan chi tiết, khoan xong công tắc hành trình b1 tác động, b1 điều khiển piston B thụt vào nhanh gặp công tắc hành trình b0 , b0 tác động điều khiển piston A thụt vào nhanh để lấy chi tiết ra. Quá trình lặp lại 3 lần thì dừng.
Mạch đang hoạt động, ấn nút SET thì Piston A,B luôn thụt vào bất kỳ ở vị trí nào.
Sơ đồ hành trình bước:
 Start
 A1
 A0
 B1
 B0
Xy lanh A
Xy lanh B
Sơ đồ hành trình hoạt động:
 A1 B0
 A + B + B - A -
 T1 B1 T2
 Start A0
- Sơ đồ mạch điện – khí nén:
Hình 13.1. Mạch điều khiển điện khí nén của Máy Dập
2.1. Chương trình điều khiển:
2.2. Bảng trạng thái:
2.3. Thực hiện Dowload vào PLC FESTO FC34:
 - Click phải chuột vào FC34:> Chọn Settings:
Chọn cổng COM mà máy nhận được khi kết nối với PLC:> OK.
Chọn biểu tượng :> Chọn Download: Thực hiện tương tự như mô phỏng trên máy tinh.
2.4. Kết nối PLC với thiết bị ngoại vi:
Kiểm tra, cấp nguồn vận hành.
CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 12.
Lập trình PLC điều khiển mạch hoạt động lại lặp 5 lần, dừng 3 s thì hoạt động lại:
1. A- B+ B- A+
2. A+ B+ C+ A- B- C-
3. A+ A- B+ B-
4. A+ A- B- B+
5. A+ A- B+ C+C- B-
6. A+ B+ A- B- C+C-
7. A+ B+ A- B- C+ C-D+ D-
8. A+ B+ B- A- C+C-
9. A+ B+ A- B- C+C-
TÀI LIỆU THAM KHẢO.
[1]- TS.Nguyễn Ngọc Phương -Hệ thống điều khiển khí nén – NXB Giáo dục – 2000.
[2]- PGS. TS. Hồ Đắc Thọ - Công nghệ khí nén, Nxb KH &KT 2004 
[3]- Ts. Nguyễn Thị Xuân Thu, Ts. Nhữ Phương Mai – Hệ thống thủy lực và khí nén – NXB Lao động – 2001. 
[4]- Kỹ thuật điều khiển khí nén- điện khí nén – Trung tâm Việt Đức, ĐHSPKT Thành phố Hồ Chí Minh.