bộ giáo dục và đào tạo
trường đại học bách khoa hà nội
---------------------------------------

luận văn thạc sĩ khoa học

NGHIEN CệU THIET KE HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PLC
CHO CÁC HỆ THỐNG THỦY LỰC – KHÍ NÉN
PHỤC VỤ CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC

ngµnh: công nghệ chế tạo máy
04.3898
Nguyễn chung

Người hướng dẫn khoa học : TS. Ngun träng doanh

Hµ Néi 2009


Nguyễn chung

bộ giáo dục và đào tạo
trường đại học bách khoa hà nội
---------------------------------------

luận văn thạc sĩ khoa học
công nghệ chế tạo máy

ngành : công nghệ chế tạo máy
NGHIEN CệU THIET KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PLC
CHO CÁC HỆ THỐNG THỦY LỰC – KHÍ NÉN

PHỤC VỤ CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC

Ngun Chung

2007 - 2009
Hµ Néi
2009

Hµ Néi 2009


Luận văn thạc só kỹ thuật

MỤC LỤC
PHỤ LỤC HÌNH VẼ ...........................................................................................................4
BẢNG CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT ....................................................................................5
LỜI NÓI ĐẦU ......................................................................................................................6
CHƯƠNG 1 TÌM HIỂU VỀ PLC VÀ CÁC ỨNG DỤNG TRONG ĐIỀU KHIỂN ......7
1.1 Lịch sử phát triển ......................................................................................................... 7
1.2 Cấu trúc và hoạt động của PLC ................................................................................... 8
1.2.1 Cấu trúc ................................................................................................................ 8
1.2.2 Hoạt ñộng của một PLC ....................................................................................... 8
1.3 Phân loại PLC ............................................................................................................ 10
1.4 So sánh PLC với các hệ thống điều khiển khác, lợi ích của việc sử dụng PLC ........ 13
1.4.1. Việc sử dụng PLC với hệ thống điều khiển khác ............................................ 13
1.4.1.1 PLC với hệ thống điều khiển bằng rơle .................................................. 13
1.4.1.2 PLC với máy tính .................................................................................... 13
1.4.1.3 PLC với máy tính cá nhân (PC: Personal Computers) ............................ 14
1.4.2 Lợi ích của việc sử dụng PLC .......................................................................... 9
1.5 Một số lĩnh vực tiêu biểu ứng dụng PLC ................................................................... 15

CHƯƠNG 2 TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC – KHÍ NÉN ..16
2.1 Sơ lược về hệ thống điểu khiển thủy lực – khí nén ................................................... 16
2.1.1 Hệ thống điều khiển ........................................................................................... 16
2.1.2 Các loại tín hiệu ñiều khiển ............................................................................... 17
2.1.3 Điều khiển voøng hở ............................................................................................ 17
2.1.4 Điều khiển vòng kín (hồi tiếp) ........................................................................... 18
2.2 Ưu và nhược điểm của hệ thống điều khiển thủy lực – khí nén ................................ 18
2.2.1 Khí nén ............................................................................................................... 18
2.2.1.1 Ưu điểm ................................................................................................... 18
2.2.1.2 Nhược điểm ............................................................................................. 19
2.2.2 Thủy lực ............................................................................................................. 19
2.2.2.1 Ưu điểm ................................................................................................... 19
2.2.2.2 Nhược điểm ............................................................................................. 19
2.3 Phạm vi ứng dụng của điều khiển thủy lực – khí nén ................................................ 20
2.3.1 Phạm vi ứng dụng của điều khiển khí nén ........................................................ 20
2.3.2. Phạm vi ứng dụng của điều khiển thủy lực ...................................................... 20
CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG THỦY LỰC – KHÍ
NÉN .....................................................................................................................................22
3.1 Phân loại phương pháp điều khiển............................................................................. 22
3.1.1 Điều khiển tuøy chọn ........................................................................................... 22
3.1.2 Điều khiển theo hành trình ................................................................................ 23
Học viên: Nguyễn Chung

1


Luận văn thạc só kỹ thuật

3.1.3 Điều khiển theo thời gian .................................................................................. 23
3.1.4 Điều khiển phối hợp ........................................................................................... 25

3.1.5 Điều khiển theo chương trình cứng ................................................................... 25
3.1.6 Điều khiển tuần tự .............................................................................................. 26
3.2 Phương pháp thiết kế mạch điều khiển ...................................................................... 28
3.2.1 Biểu diễn chức năng của quá trình điều khiển .................................................. 28
3.2.1.1 Biểu đồ trạng thaùi .................................................................................... 28
3.2.1.2 Sơ đồ chức năng ...................................................................................... 29
3.2.1.3 Lưu đồ tiến trình ...................................................................................... 30
3.2.2 Vẽ sơ ñồ mạch ñiều khiển .................................................................................. 35
3.3 Điều khiển bằng lập trình........................................................................................... 37
3.3.1 Một số lệnh cơ bản viết chương trình ................................................................ 37
3.3.2 Viết chương trình cho mạch ñiều khiển ............................................................. 39
CHƯƠNG 4 XÂY DỰNG CÁC SƠ ĐỒ THỦY LỰC – KHÍ NÉN PHỤC VỤ ĐÀO
TẠO ĐẠI HỌC ..................................................................................................................42
4.1 Điều khiển xi lanh tác động kép bằng phím bắt đầu và kết thúc ............................... 42
4.1.1 Sơ đồ mạch điều khiển ...................................................................................... 42
4.1.2 Điều khiển bằêng điện ........................................................................................ 42
4.1.3 Sơ đồ điều khiển bằng PLC............................................................................... 43
4.2 Điều khiển xi lanh tác động kép với hai nút điều khiển EOC ................................... 44
4.2.1 Sơ đồ mạch điều khiển ...................................................................................... 44
4.2.2 Điều khiển bằng điện ....................................................................................... 44
4.2.3 Điều khiển bằng PLC ....................................................................................... 45
4.3 Hành trình xi lanh với hệ cảm biến thời gian ............................................................ 46
4.3.1 Sơ đồ mạch điều khiển ..................................................................................... 46
4.3.2 Điều khiển bằng điện ........................................................................................ 46
4.3.3 Điều khiển bằng PLC ........................................................................................ 47
4.3.4 Sơ đồ mạch điều khiển ...................................................................................... 48
4.3.5 Điều khiển bằng điện ........................................................................................ 48
4.3.6 Điều khiển bằng PLC ........................................................................................ 48
4.3.7 Sơ đồ mạch điều khiển ...................................................................................... 49
4.3.8 Điều khiển bằng điện ........................................................................................ 50

4.3.9 Điều khiển bằng PLC ........................................................................................ 50
4.4 Điều khiển bằng 2 nút ấn xi lanh tác động kép .......................................................... 51
4.4.1 Sơ đồ mạch điều khiển ...................................................................................... 52
4.4.2 Điều khiển bằng điện ........................................................................................ 52
4.4.3 Điều khiển bằng PLC ........................................................................................ 52
4.5 Chu trình liên tục tuần tự vào ra (A+/A-) dừng hành trình đi (A+) khẩn cấp và xi
lanh quay trở lại ............................................................................................................... 54
4.5.1 Sơ đồ mạch điều khiển ...................................................................................... 55
4.5.2 Điều khiển bằng điện ........................................................................................ 55
Học viên: Nguyễn Chung

2


Luận văn thạc só kỹ thuật

4.5.3 Điều khiển bằng PLC ........................................................................................ 55
4.5.4 Sơ đồ mạch điều khiển ...................................................................................... 57
4.5.5 Điều khiển bằng điện ........................................................................................ 57
4.5.6 Điều khiển bằng PLC ........................................................................................ 58
4.6 Chu kỳ liên tục tuần tự vào ra (A+/A-) với nút dừng khẩn cấp và thực hiện theo bước
......................................................................................................................................... 60
4.6.1 Sơ đồ mạch điều khiển ...................................................................................... 60
4.6.2 Điều khiển bằng điện ........................................................................................ 60
4.6.3 Điều khiển bằng PLC ........................................................................................ 61
4.7 Chu trình liên tục với hành trình tuần tự vào ra (A+/A-B+/A+/A-B-) điều khiển đồng
thời hai xy lanh ................................................................................................................ 63
4.7.1 Sơ đồ mạch điều khiển ...................................................................................... 63
4.7.2 Điều khiển bằng điện ........................................................................................ 63
4.7.3 Điều khiển bằng PLC ........................................................................................ 64

4.8 Chu trình liên tục tuần tự vào ra (A+/B+/B-/ A-) với tín hiệu tự giữ ........................ 66
4.8.1 Sơ đồ mạch điều khiển ...................................................................................... 66
4.8.2 Điều khiển bằng điện ........................................................................................ 67
4.8.3 Điều khiển bằng PLC ........................................................................................ 67
4.9 Chu kỳ liên tục tuần tự vào ra của chuỗi A+/B+/C+/D+/A-/B-/C-/D- ...................... 70
4.9.1 Sơ đồ mạch điều khiển ...................................................................................... 70
4.9.2 Điều khiển bằng điện ........................................................................................ 73
4.9.3 Điều khiển bằng PLC ........................................................................................ 73
4.10 Chu trình liên tục tuần tự vào ra (A+/A-/B+/B-/C+/D+/D-/C-) .............................. 75
4.10.1 Sơ đồ mạch điều khiển .................................................................................... 76
4.10.2 Điều khiển bằng điện ...................................................................................... 77
4.10.3 Điều khiển bằng PLC ...................................................................................... 78
4.11 Chu kỳ tự động đơn tuần tự vào ra của chuỗi A+/A-/B+/B-/C+/D+/D-/C-............. 81
4.11.1 Sơ đồ mạch điều khiển .................................................................................... 81
4.11.2 Điều khiển bằng điện ...................................................................................... 82
4.11.3 Điều khiển bằng PLC ...................................................................................... 83
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................87

Học viên: Nguyễn Chung

3


Luận văn thạc só kỹ thuật

PHỤ LỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển lập trình ..................................... 8
Hình 1.2. Sơ đồ khối tổng quát của CPU .............................................................. 8
Hình 1.3. Một vòng quét của PLC. ....................................................................... 9
Hình 1.4. Cách dùng các loại PLC. ..................................................................... 11

Hình 2.1. Hệ thống điều khiển khí nén - thủy lực ............................................. 16
Hình 2.2a
Hình 2.2b .......................................................................... 17
Hình 2.3. Hệ thống điều khiển hở tốc độ động cơ thủy lực .............................. 17
Hình 2.4. Hệ thống điều khiển kín vi trí pít tông thủy lực ............................... 18
Hình 3.1. Điều khiển tùy chọn ............................................................................. 22
Hình 3.2. Điều khiển theo hành trình ................................................................. 23
Hình 3.3. Điều khiển theo thời gian .................................................................... 24
Hình 3.4. Điều khiển theo thời gian bằng lưu chất khí nén ............................. 24
Hình 3.5. Điều khiển ép phối hợp ....................................................................... 25
Hình 3.6. Điều khiển theo chương trình cứng.................................................... 26
Hình 3.7. Điều khiển tuần tự bán tự động ......................................................... 27
Hình 3.8. Mạch điều khiển tuần tự tự động ....................................................... 27
Hình 3.9. Ký hiệu biểu diển biểu đồ trạng thái ................................................. 29
Hình 3.10. Ký hiệu các bước và lệnh thực hiện ................................................. 30
Hình 3.11. Nguyên lý làm việc
Hình 3.12. Sơ đồ mạch khí nén .................. 30
Hình 3.13. Ký hiệu biểu diễn lưu đồ tiến trình .................................................. 31
Hình 3.14. Nguyên lý hoạt động của mạch điều khiển ..................................... 31
Hình 3.15. Lưu đồ tiến trình điều khiển ............................................................. 32
Hình 3.16. hệ thống ép ......................................................................................... 33
Hình 3.17. Nguyên lý làm việc của hệ thống ép ................................................ 34
Hình 3.18. Sơ đồ mạch điều khiển của hệ thống ép .......................................... 35
Hình 3.19. Sơ đồ mạch và nguyên lý làm việc ................................................... 36
Hình 3.20. Sơ đồ mạch điều khiển của cơ cấu hàn nhiệt điện ......................... 37
Hình 3.21. Sơ đồ mạch điều khiển thủy lực máy dập ........................................ 40
Hình 3.22. Lập trình điều khiển bằng PLC ....................................................... 41

Học viên: Nguyễn Chung


4


Luận văn thạc só kỹ thuật

BẢNG CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT
Ký hiệu

Tên gọi

Tên gọi

a0, b0, …

Điểm giới hạn hành trình về của xi lanh

Limit switch, stem in

a1, b1, …

Điểm giới hạn hành trình đi của xi lanh

Limit switch, stem out

A+, B+, …

Hành trình đi ra của xi lanh

Working stroke, stem out


A-, B-, …

Hành trình đi về của xi lanh

Working stroke, stem in

AC

Chu kỳ tự động

Automatic Cicle

B1, B2, …

Cuộn dây cảm ứng

Valve coil

D.A.

Xi lanh tác động kép

Double Acting (cylinder)

E.D.

Phân phối bằng điện

Electro Distributor


EM

Nút ấn khẩn cấp

EMergency

EOC

Nút ấn kết thúc chu kỳ

End Of Cycle

E.V.

Van điều khiển bằng điện

Electro Valve

NC

Tiếp điểm thường đóng

Normally Closed

NO

Tiếp điểm thường mở

Normally Open


PM

Nút ấn bắt đầu

Start pushbutton

RE

Nút ấn thiết lập lại

REset

REM

Nút ấn thiết lập lại khẩn cấp

EM Reset

S

Công tắt

Switch, Selector

S.A.

Xi lanh tác động đơn

Single Acting (cylinder)


SC

Chu kỳ đơn

Single Cycle

SOC

Nút ấn bắt đầu chu kỳ

Start Of Cycle

Học viên: Nguyễn Chung

5


Luận văn thạc só kỹ thuật

LỜI NÓI ĐẦU
Cùng với sự tiến bộ của khoa học và công nghệ, các thiết bị thủy lực – khí
nén ngày càng được ứng dụng rộng rải và mang lại hiệu quả cao trong hầu hết
các lónh vực kinh tế, kỹ thuật cũng như trong đời sống xã hội. Hệ thống điều
khiển thủy lực – khí nén được sử dụng rộng rãi ở những lónh vực mà ở đó vấn đề
nguy hiểm, hay xảy ra các cháy nổ, như: các đồ gá kẹp các chi tiết nhựa, chất
dẻo; trong ngành cơ khí như cấp phôi gia công; trong môi trường vệ sinh sạch
như công nghệ sản xuất các thiết bị điện tử. Trong các dây chuyền sản xuất thực
phẩm, như: rữa bao bì tự động, chiết nước vô chai…; trong các thiết bị vận chuyển
và kiểm tra của các băng tải, thang máy công nghiệp, thiết bị lò hơi, đóng gói,
bao bì, in ấn, phân loại sản phẩm và trong công nghiệp hóa chất, y khoa và sinh

học. Trong lónh vực công nghiệp, như: máy ép áp lực, máy nâng chuyển, máy
công cụ gia công kim loại, máy dập, máy xúc, tời kéo,…
Vấn đề tự động hóa trong công nghiệp để giảm bớt lao động chân tay và
nâng cao năng suất lao động, là một trong những đề tài được ứng dụng rộng rãi
trong thực tế hiện nay. Với mục đích khai thác thiết bị sẵn có của đơn vị làm việc.
Được sự định hướng của giáo viên hướng dẫn, tác giả đã chọn đề tài: “Nghiên
cứu thiết kế hệ thống điều khiển PLC cho các hệ thống thủy lực – khí nén
phục vụ chương trình đào tạo đại học” nhằm xây dựng các bài thí nghiệm mô
phỏng quá trình điều khiển cho các hệ thống thủy lực – khí nén phục vụ trong
lónh vực đào tạo đại học.
Nội dung của đề tài gồm:
+ Tìm hiểu về PLC và ứng dụng trong điều khiển
+ Tìm hiểu hệ thống điều khiển thuỷ lực – khí nén
+ Thiết kế hệ thống điều khiển thủy lực – khí nén
+ Xây dựng các sơ đồ điều khiển thủy lực – khí nén phục vụ đào tạo đại học
Dù rất cố gắng khi thực hiện luận văn này, nhưng chắc chắn không tránh
khỏi những thiếu sót, tác giả rất mong đón nhận được sự đóng góp ý kiến từ quý
thầy cô, các đồng nghiệp và các bạn.
Tác giả bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo TS. Nguyễn Trọng
Doanh đã tận tình hướng dẫn trong suốt quá trình thực hiện đề tài này. Tác giả
cũng xin chân thành cảm ơn các bạn đồng nghiệp trong Khoa Công nghệ Cơ khí
Trường Đại học Điện lực đã tạo điều kiện tốt cho tác giả thực hiện đề tài. Xin
chân thành cảm ơn sự quan tâm, đóng góp ý kiến của thầy cô và các bạn!
Học viên
Nguyễn Chung
Học viên: Nguyễn Chung

6



Luận văn thạc só kỹ thuật

CHƯƠNG1
TÌM HIỂU VỀ PLC VÀ CÁC ỨNG DỤNG TRONG ĐIỀU KHIỂN
1.1 Lịch sử phát triển
Thieát bị điều khiển lập trình đầu tiên (programmable controller) đã được
những nhà thiết kế cho ra đời năm 1968 (Công ty General Moto - Mỹ). Tuy
nhiên, hệ thống này còn khá đơn giản và cồng kềnh, người sử dụng gặp nhiều
khó khăn trong việc vận hành hệ thống. Vì vậy các nhà thiết kế từng bước cải
tiến hệ thống đơn giản, gọn nhẹ, dễ vận hành, nhưng việc lập trình cho hệ thống
còn khó khăn, do lúc này không có các thiết bị lập trình ngoại vi hổ trợ cho công
việc lập trình.
Để đơn giản hóa việc lập trình, hệ thống điều khiển lập trình cầm tay
(programmable controller handle) đầu tiên được ra đời vào năm 1969. Điều này
đã tạo ra một sự phát triển thật sự cho kỹ thuật điều khiển lập trình. Trong giai
đoạn này các hệ thống điều khiển lập trình (PLC) chỉ đơn giản nhằm thay thế hệ
thống Relay và dây nối trong hệ thống điều khiển cổ điển. Qua quá trình vận
hành, các nhà thiết kế đã từng bước tạo ra được một tiêu chuẩn mới cho hệ
thống, tiêu chuẩn đó là: Dạng lập trình dùng giản đồ hình thang (The diagroom
format). Trong những năm đầu thập niên 1970, những hệ thống PLC còn có
thêm khả năng vận hành với những thuật toán hổ trợ (arithmetic), “vận hành với
các dữ liệu cập nhật” (data manipulation). Do sự phát triển của loại màn hình
dùng cho máy tính (Cathode Ray Tube: CRT), nên việc giao tiếp giữa người
điều khiển để lập trình cho hệ thống càng trở nên thuận tiện hơn.
Sự phát triển của hệ thống phần cứng và phần mềm từ năm 1975 cho đến
nay đã làm cho hệ thống PLC phát triển mạnh mẽ hơn với các chức năng mở
rộng: hệ thống ngõ vào/ra có thể tăng lên đến 8.000 cổng vào/ra, dung lượng bộ
nhớ chương trình tăng lên hơn 128.000 từ bộ nhớ (word of memory). Ngoài ra
các nhà thiết kế còn tạo ra kỹ thuật kết nối với các hệ thống PLC riêng lẻ thành
một hệ thống PLC chung, tăng khả năng của từng hệ thống riêng lẻ.

Tốc độ xử lý của hệ thống được cải thiện, chu kỳ quét (scan) nhanh hơn
làm cho hệ thống PLC xử lý tốt với những chức năng phức tạp số lượng cổng
ra/vào lớn.
Trong tương lai hệ thống PLC không chỉ giao tiếp với các hệ thống khác
thông qua CIM (Computer Intergrated Manufacturing) để điều khiển các hệ
thống: Robot, Cad/Cam… ngoài ra các nhà thiết kế còn đang xây dựng các loại
PLC với các chức năng điều khiển “thông minh” (intelligence) còn gọi là các
Học viên: Nguyễn Chung

7


Luận văn thạc só kỹ thuật

siêu PLC (super PLCs) cho tương lai.

1.2 Cấu trúc và hoạt động của PLC
1.2.1 Cấu trúc
Một hệ thống điều khiển lập trình cơ bản phải gồm có hai phần: khối xử
lý trung tâm (CPU: Central Processing Unit) và hệ thống giao tiếp vào/ra (I/0).

Hình 1.1. Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển lập trình
Khối điều khiển trung tâm (CPU) gồm ba phần: bộ xử lý, hệ thống bộ nhớ
và hệ thống nguồn cung cấp. Hình 1.2 mô tả ba phần cấu thành một PLC.

Hình 1.2. Sơ đồ khối tổng quát của CPU
1.2.2 Hoạt động của một PLC
Về cơ bản hoạt động của một PLC cũng khá đơn giản. Đầu tiên, hệ thống
các cổng vào/ra (Input/Output) (còn gọi là các Module xuất /nhập) dùng để đưa
các tín hiệu từ các thiết bị ngoại vi vào CPU (như các sensor, công tắc, tín hiệu

từ động cơ…). Sau khi nhận được tín hiệu ở ngõ vào thì CPU sẽ xử lý và đưa các
tín hiệu điều khiển qua Module xuất ra các thiết bị được điều khiển.
Trong suốt quá trình hoạt động, CPU đọc hoặc quét (scan) dữ liệu hoặc
trạng thái của thiết bị ngoại vi thông qua ngõ vào, sau đó thực hiện các chương
trình trong bộ nhớ như sau: một bộ đếm chương trình sẽ nhặt lệnh từ bộ nhớ
chương trình đưa ra thanh ghi lệnh để thi hành. Chương trình ở dạng STL
Học viên: Nguyeãn Chung

8


Luận văn thạc só kỹ thuật

(STatementList – Dạng lệnh liệt kê) sẽ được dịch ra ngôn ngữ máy cất trong bộ
nhớ chương trình. Sau khi thực hiện xong chương trình, CPU sẽ gởi hoặc cập
nhật (Update) tín hiệu tới các thiết bị, được thực hiện thông qua module xuất.
Một chu kỳ gồm đọc tín hiệu ở ngõ vào, thực hiện chương trình và gởi cập nhật
tín hiệu ở ngõ ra được gọi là một chu kỳ quét (Scanning).
Trên đây chỉ là mô tả hoạt động đơn giản của một PLC, với hoạt động
này sẽ giúp cho người thiết kế nắm được nguyên tắc của một PLC. Nhằm cụ thể
hóa hoạt động của một PLC, sơ đồ hoạt động của một PLC là một vòng quét
(Scan) như sau:

nhận dữ liệu
và thực hiện
chương trình

nhập dữ liệu
vào máy


Truyền thơng và
kiểm tra lỗi

thực hiện
chương trình

Hình 1.3. Một vòng quét của PLC.
Thực tế khi PLC thực hiện chương trình (Program execution) PLC khi cập
nhật tín hiệu ngõ vào (ON/OFF), các tín hiệu hiện nay không được truy xuất tức
thời để đưa ra (Update) ở ngõ ra mà quá trình cập nhật tín hiệu ở ngõ ra
(ON/OFF) phải theo hai bước: khi xử lý thực hiện chương trình, vi xử lý sẽ
chuyển đổi các bước logic tương ứng ở ngõ ra trong “chương trình nội” (đã được
lập trình), các bước logic này sẽ chuyển đổi ON/OFF. Tuy nhiên lúc này các tín
hiệu ở ngõ ra “that” (tức tín hiệu được đưa ra tại modul out) vẫn chưa được đưa
ra. Khi kết thúc chương trình xử lý, việc chuyển đổi các mức logic (của các tiếp
điểm) đã hoàn thành thì việc cập nhật các tín hiệu ở ngõ ra mới thực sự tác động
lên ngõ ra để điều khiển các thiết bị ở ngõ ra.
Thường việc thực thi một vòng quét xảy ra với một thời gian rất ngắn,
một vòng quét đơn (single scan) có thời gian thực hiện một vòng quét từ 1ms tới
100ms. Việc thực hiện một chu kỳ quét dài hay ngắn còn phụ thuộc vào độ dài
của chương trình và cả mức độ giao tiếp giữa PLC với các thiết bị ngoại vi (màn
hình hiển thị…). Vi xử lý có thể đọc được tín hiệu ở ngõ vào chỉ khi nào tín hiệu
này tác động với khoảng thời gian lớn hơn một chu kỳ quét thì vi xử lý coi như
không có tín hiệu này. Tuy nhiên trong thực tế sản xuất, thường các hệ thống
chấp hành “là các hệ thống cơ khí nên có tốc độ quét như trên có thể đáp ứng
được các chức năng của dây chuyền sản xuất. Để khắc phục thời gian quét dài,
Học viên: Nguyễn Chung

9



Luận văn thạc só kỹ thuật

ảnh hưởng đến chu trình sản xuất các nhà thiết kế còn thiết kế hệ thống PLC
cập nhật tức thời, các hệ thống này thường được áp dụng cho các PLC lớn có số
lượng I/O nhiều, truy cập và xử lý lượng thông tin lớn.

1.3 Phân loại PLC
Đầu tiên là khả năng và giá trị cũng như nhu cầu về hệ thống sẽ giúp
người sử dụng cần những loại PLC nào mà họ cần. Nhu cầu về hệ thống được
xem như là một nhu cầu ưu tiên nó giúp người sử dụng biết cần loại PLC nào và
đặc trưng của từng loại để dể dàng lựa chọn. Hình 1.4 cho ta các “bậc thang”
phân loại các loại PLC và việc sử dụng PLC cho phù hợp với các hệ thống thực
tế sản xuất. Trong hình này ta có thể nhận thấy những vùng chồng lên nhau, ở
những vùng này người sử dụng thường phải sử dụng các loại PLC đặc biệt như:
số lượng cổng vào/ra (I/O) có thể sử dụng ở vùng có số I/O thấp nhưng lại có các
tính năng đặc biệt của các PLC ở vùng có số lượng I/O cao (ví dụ: ngoài các
cổng vào ra tương tự (Analog). Thường người sử dụng các loại PLC thuộc vùng
chồng lấn nhằm tăng tính năng của PLC đồng thời lại giảm thiểu số lượng I/O
không cần thiết.
Các nhà thiết kế phân PLC ra thành các loại sau:
1.3.1 Loại 1: Micro PLC (PLC siêu nhỏ)
Micro PLC thường được ứng dụng trong các dây chuyền sản xuất nhỏ, các
ứng dụng trực tiếp trong từng thiết bị đơn lẻ (ví dụ: điều khiển băng tải nhỏ. Các
PLC này thường được lập trình bằng các bộ lập trình cầm tay, một vài micro
PLC còn có khả năng hoạt động với tín hiệu I/O tương tự (analog) (ví dụ: việc
điều khiển nhiệt độ). Các tiêu chuẩu của một Micro PLC như sau:
32 ngõ vào/ra.
Sử dụng vi xử lý 8 bit.
Thường dùng thay thế rơle.

Bộ nhớ có dung lượng 1K.
Ngõ vào/ra là tín hiệu số.
Có timers và counters.
Thường được lập trình bằng các bộ lập trình cầm tay.
1.3.2 Loại 2: PLC cỡ nhỏ (Small PLC)
Small PLC thường được dùng trong việc điều khiển các hệ thống nhỏ (ví
dụ: Điều khiển động cơ, dây chuyền sản xuất nhỏ), chức năng của các PLC này
Học viên: Nguyễn Chung

10


Luận văn thạc só kỹ thuật

thường được giới hạn trong việc thực hiện chuổi các mức logic, điều khiển thay
thế rơle. Các tiêu chuẩn của một small PLC như sau:
Có 128 ngõ vào/ra (I/O).
Dùng vi xử lý 8 bit.
Thường dùng để thay thế các role.
Dùng bộ nhớ 2K.
Lập trình bằng ngôn ngữ dạng hình thang (ladder) hoặc liệt kê.
Có timers/counters/thanh ghi dịch (shift registers).
Đồng hồ thời gian thực.
Thường được lập trình bằng bộ lập trình cầm tay.
Chú ý vùng A trong sơ đồ hình 1.4. Ở đây dùng PLC nhỏ với các chức
năng tăng cường của PLC cở lớn hơn như: Thực hiện được các thuật toán cơ bản,
có thể nối mạng, cổng vào ra có thể sử dụng tín hiệu tương tự.

Hình 1.4. Cách dùng các loại PLC
1.3.3 Loại 3: PLC cỡ trung bình (Medium PLC)

PLC trung bình có hơn 128 đường vào/ra, điều khiển được các tín hiệu
tương tự, xuất nhập dữ liệu, ứng dụng dược những thuật toán, thay đổi được các
đặc tính của PLC nhờ vào hoạt động của phần cứng và phần mềm (nhất là phần
mềm) các thông số của PLC trung bình như sau:
Có khoảng 1024 ngõ vào/ra (I/O).
Dùng vi xử lý 8 bit.
Thay thế rơle và điều khiển được tín hiệu tương tự.
Bộ nhớ 4K, có thể nâng lên 8K.
Học viên: Nguyễn Chung

11


Luận văn thạc só kỹ thuật

Tín hiệu ngõ vào ra là tương tự hoặc số.
Có các lệnh dạng khối và ngôn ngữ lập trình là ngôn ngữ cấp cao.
Có timers/Counters/Shift Register.
Có khả năng xử lý chương trình con (qua lệnh JUMP…).
Có các lệnh dạng khối và ngôn ngữ lập trình là ngôn ngữ cấp cao.
Có timers/counters/Shift Register.
Có khả năng xử lý chương trình con (qua lệnh JUMP…).
Thực hiện các thuật toán (cộng, trừ, nhân, chia…).
Giới hạn dữ liệu với bộ lập trình cầm tay.
Có đường tín hiệu đặc biệt ở module vào/ra.
Giao tiếp với các thiết bị khác qua cổng RS232.
Có khả năng hoạt động với mạng.
Lập trình qua CRT (Cathode Ray Tube) để dễ quan sát.
Chú ý tới vùng B (hình 1.4) PLC ở vùng B thường trực được dùng do có
nhiều bộ nhớ hơn, điều khiển mạng PID có khả năng thực hiện những chuỗi lệnh

phần lớn về thuật toán hoặc quản lý dữ liệu.
1.3.4 Loại 4: PLC cỡ lớn (Large PLC)
Large PLC được sử dụng rộng rãi hơn do có khả năng hoạt động hữu
hiệu, có thể nhận dữ liệu, báo những dữ liệu đã nhận… Phần mềm cho thiết bị
điều khiển cầm tay được phát triển mạnh hơn tạo thuận lợi cho người sử dụng.
Tiêu chuẩn PLC cỡ lớn: Ngoài các tiêu chuẩn như PLC cỡ trung, PLC cỡ lớn còn
có thêm các tiêu chuẩn sau:
Có 2048 cổng vào/ra (I/O).
Dùng vi xử lý 8 bit hoặc 16 bit.
Bộ nhớ cơ bản có dung lượng 12K, mở rộng lên được 32K.
Local và remote I/O.
Điều khiển hệ thống role (MCR: Master Control Relay).
Chuỗi lệnh, cho phép ngắt (Interrupts).
PID hoặc làm việc với hệ thống phần mềm PID.
Hai hoặc nhiều hơn cổng giao tiếp RS 232.
Nối mạng.
Dữ liệu điều khiển mở rộng, so sánh, chuyển đổi dữ liệu, chức năng
giải thuật toán mã điều khiển mở rộng (mã nhị phân, hexa …). Có khả năng giao
tiếp giữa máy tính và các module.
1.3.5 Loại 5: PLC rất lớn (Very large PLC)
Học viên: Nguyễn Chung

12


Luận văn thạc só kỹ thuật

Very large PLC được dùng trong các ứng dụng đòi hỏi sự phức tạp và
chính xát cao, đồng thời dung lượng chương trình lớn. Ngoài ra PLC loại này còn
có thể giao tiếp I/O với các chức năng đặc biệt, tiêu chuan PLC loại này ngoài

các chức năng như PLC loại lớn còn có thêm các chức năng:
Có 8192 cổng vào/ra (I/O).
Dùng vi xử lý 16 bit hoặc 32 bít.
Bộ nhớ 64K, mở rộng lên được 1M.
Thuật toán: +, -, *, /, bình phương.
Dữ liệu điều khiển mở rộng: Bảng mã ASCII, LIFO, FIFO.

1.4 So sánh PLC với các hệ thống điều khiển khác, lợi ích của
việc sử dụng PLC
1.4.1. Việc sử dụng PLC với hệ thống điều khiển khác

1.4.1.1 PLC với hệ thống điều khiển bằng rơle
Việc phát triển hệ thống điều khiển bằng lập trình đã dần thay thế từng
bước hệ thống điều khiển bằng rơle trong các quá trình sản suất khi thiết kế một
hệ thống điều khiển hiện đại, người kỹ sư phải cân nhắc, lựa chọn giữa các hệ
thống điều khiển lập trình thường được sử dụng thay cho hệ thống điều khiển
bằng rơle do các nguyên nhân sau:
Thay đổi trình tự điều khiển một cách linh động.
Có độ tin cậy cao.
Khoảng không lắp đặc thiết bị nhỏ, không chiếm diện tích.
Có khả năng đưa tín hiệu điều khiển ở ngõ ra cao.
Sự chọn lựa dữ liệu một cách thuận lợi dễ dàng.
Thay đổi trình tự điều khiển một cách thường xuyên.
Dễ dàng thay đổi đối với cấu hình (hệ thống máy móc sản xuất)
trong tương lai khi có nhu cầu mở rộng sản xuất.
Đặc trưng cho hệ thống điều khiển chương trình là phù hợp với những nhu
cầu đã nêu trên, đồng thời về mặt kinh tế và thời gian thì hệ thống điều khiển
lập trình cũng vượt trội hơn hệ thống điều khiển cổ điển (rơle, contactor…). Hệ
thống điều khiển này cũng phù hợp với sự mở rộng hệ thống trong tương lai do
không phải đổi, bỏ hệ thống dây nối giữa hệ thống điều khiển và các thiết bị,

mà chỉ đơn giản là thay với máy tính.

1.4.1.2 PLC với máy tính
Máy tính và PLC đều dựa trên bộ xử lý (CPU) để xử lý dữ liệu. Tuy
Học viên: Nguyễn Chung

13


Luận văn thạc só kỹ thuật

nhiên có một vài cấu trúc quan trọng cần phân biệt để thấy rõ sự khác biệc giữa
một PLC và một máy tính.
- Không như một máy tính, PLC được thiết kế đặc biệc để hoạt động
trong môi trường công nghiệp. Một PLC có thể được lắp đặc ở những nơi có độ
nhiểu điện cao (Electrical noise), vùng có từ trường mạnh, có các chấn động cơ
khí, nhiệt độ môi trường cao…
- Điều quan trọng thứ hai đó là: Một PLC được thiết kế với phần cứng và
phần mềm sao cho dễ lắp đặc (đối với phần cứng), đồng thời về một chương
trình cũng phải dễ dàng để người sử dụng (kỹ sư, kỹ thuật viên) thao tác lập
trình một cách nhanh chóng, thuận lợi (ví dụ: lập trình bằng ngôn ngữ hình
thang…).

1.4.1.3 PLC với máy tính cá nhân (PC: Personal Computers).
Đối với một máy tính cá nhân (PC), người lập trình dễ nhận thấy được sự
khác biệt giữa PC với PLC, sự khác biệt có thể biết được như sau: Máy tính
không có các cổng giao tiếp tropic tiếp với các thiết bị điều khiển, đồng thời
máy tính cũng hoạt động không tốt trong môi trường công nghiệp.
Ngôn ngữ lập trình trên máy tính không phải dạng hình thang, máy tính
ngoài việc sử dụng các phần mềm chuyên biệt cho PLC, còn phải thông qua

việc sử dụng các phần mềm khác làm “chậm” đi quá trình giao tiếp với các thiết
bị được điều khiển.
Tuy nhiên qua máy tính, PLC có thể dể dàng kết nối với các hệ thống
khác, cũng như PLC có thể sử dụng bộ nhớ (có dung lượng rất lớn) của máy tính
làm bộ nhớ của PLC.
1.4.2 Lợi ích của việc sử dụng PLC.
Cùng với sự phát triển của phần cứng lẫn phần mềm, PLC ngày càng tăng
được các tính năng cũng như lợi ích của PLC trong hoạt động công nghiệp. Kích
thước của PLC hiện nay được thu nhỏ lại để bộ nhớ và số lượng I/O càng nhiều
hơn, các ứng dụng của PLC càng mạnh hơn giúp người sử dụng giải quyết được
nhiều vấn đề phức tạp trong điều khiển hệ thống.
Lợi ích đầu tiên của PLC là hệ thống điều khiển chỉ cần lắp đặt một lần
(đối với sơ đồ hệ thống, các đường nối dây, các tín hiệu ở ngõ vào/ra…), mà
không phải thay đổi kết cấu của hệ thống sau này, giảm được sự tốn kém khi
phải thay đổi lắp đặt khi đổi thứ tự điều khiển (đối với hệ thống điều khiển
relay…) khả năng chuyển đổi hệ điều khiển cao hơn (như giao tiếp giữa các PLC
để truyền dữ liệu điều khiển lẫn nhau), hệ thống được điều khiển linh hoạt hơn.
Không như các hệ thống củ PLC có thể dể dàng lắp đặc do chiếm một khoảng
Học viên: Nguyễn Chung

14


Luận văn thạc só kỹ thuật

không gian nhỏ hơn nhưng điều khiển nhanh, nhiều hơn các hệ thống khác. Điều
này càng tỏ ra thuận lợi hơn đối với các hệ thống điều khiển lớn, phức tạp, và
quá trình lắp đặt hệ thống PLC ít tốn thời gian hơn các hệ thống khác.
Cuối cùng là người sử dụng có thể nhận biết các trục trặc hệ thống của
PLC nhờ giao diện qua màn hình máy tính (một số PLC thế hệ sau có khả năng

nhận biết các hỏng hóc (trouble shoding) của hệ thống và báo cho người sử
dụng), điều này làm cho việc sửa chữa thuận lợi hơn.

1.5 Một số lĩnh vực tiêu biểu ứng dụng PLC
Hiện nay PLC đã được ứng dụng thành công trong nhiều lónh vực sản xuất
cả trong công nghiệp và dân dụng. Từ những ứng dụng để điều khiển các hệ
thống đơn giản, chỉ có chức năng đóng mở (ON/OFF) thông thường đến các ứng
dụng cho các lónh vực phức tạp, đòi hỏi tính chính xác cao, ứng dụng các thuật
toán trong quá trình sản xuất. Các lónh vực tiêu biểu ứng dụng PLC hiện nay bao
gồm:
Hóa học và dầu khí: định áp suất (dầu), bơm dầu, điều khiển hệ
thống ống dẫn, cân đong trong nghành hóa…
Chế tạo máy và sản xuất: Tự động hoá trong chế tạo máy, cân
đong, quá trình lắp đặc máy, điều khiển nhiệt độ lò kim loại…
Bột giấy, giấy, xử lý giấy: Điều khiển máy băm, quá trình ủ, quá
trình cán, gia nhiệt …
Thủy tinh và phim ảnh: quá trình đóng gói, cân đong, các khâu
hoàn tất sản phẩm, đo cắt.
Thực phẩm, rượu bia, thuốc lá: đếm sản phẩm, kiểm tra sản phẩm,
kiểm soát quá trình sản xuất, bơm (bia, nước trái cây…) cân đong, đóng gói, hòa
trộn…
Kim loại: Điều khiển quá trình cán, cuốn (thép), qui trình sản xuất,
kiểm tra chất lượng.
Năng lượng: Điều khiển nguyên liệu (cho quá trình đốt, xử lý trong
các turbin…) các trạm cần hoạt động tuầu tự khai thác vật liệu một cách tự động
(than, gỗ, dầu mỏ).

Học viên: Nguyễn Chung

15



Luận văn thạc só kỹ thuật

CHƯƠNG 2
TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC – KHÍ NÉN
2.1 Sơ lược về hệ thống điểu khiển thủy lực – khí nén
2.1.1 Hệ thống điều khiển
Hệ thống điều khiển khí nén - thủy lực bao gồm các phần tử điều khiển
và cơ cấu chấp hành được nối kết với nhau thành hệ thống hoàn chỉnh để thực
hiện những nhiệm vụ theo yêu cầu đặt ra. Hệ thống được mô tả như hình 2.1.

Hình 2.1. Hệ thống điều khiển khí nén - thủy lực
- Tín hiệu đầu vào: nút nhấn, công tắc; công tắc hành trình; cảm biến.
- Phần xử lý thông tin: xử lý tín hiệu nhận vào theo một quy tắc logic xác
định, làm thay đổi trạng thái của phần tử điều khiển: van logic And, Or, Not,
Yes, Flip-Flop, rơle…
- Phần tử điều khiển: điều khiển dòng năng lượng (lưu lượng, áp suất)
theo yêu cầu, thay đổi trạng thái của cơ cấu chấp hành: van chỉnh áp, van đảo
chiều, van tiết lưu, ly hợp…
- Cơ cấu chấp hành: thay đổi trạng thái của đối tượng điều khiển, là đại
lượng ra của mạch điều khiển: xy lanh khí-dầu, động cơ khí nén-dầu.
- Năng lượng điều khiển: bao gồm phần thông tin và công suất.
Phần thông tin:
- điện tử
- điện cơ
- khí
Học viên: Nguyeãn Chung

16



Luận văn thạc só kỹ thuật

- dầu
- quang học
- sinh học
Phần công suất:
- Điện: công suất nhỏ, điều khiển hoạt động dễ, nhanh.
- Khí: công suất vừa, quán tính, tốc độ cao.
- Thủy: công suất lớn, quán tính ít - dễ ổn định, tốc độ thấp.
2.1.2 Các loại tín hiệu điều khiển
Trong điều khiển khí nén và thuỷ lực nói chúng ta sử dụng hai loại tín
hiệu:
+ tương tự (hình 2.2a)

+ rời rạc (số) (hình 2.2b).

Hình 2.2a

Hình 2.2b

2.1.3 Điều khiển vòng hở
Hệ thống điều khiển vòng hở là không có sự so sánh giữa tín hiệu đầu ra
với tín hiệu đầu vào, giá trị thực thu được và giá trị cần đạt không được điều
chỉnh, xử lý. Hình 2.3 mô tả hệ thống điều khiển tốc độ động cơ thủy lực.

Hình 2.3. Hệ thống điều khiển hở tốc độ động cơ thủy lực
Học viên: Nguyễn Chung


17


Luận văn thạc só kỹ thuật

2.1.4 Điều khiển vòng kín (hồi tiếp)
Hệ thống mà tín hiệu đầu ra được phản hồi để so sánh với tín hiệu đầu
vào. Độ chênh lệch của 2 tín hiệu vào ra được thông báo cho thiết bị điều khiển,
để thiết bị này tạo ra tín hiệu điều khiển tác dụng lên đối tượng điều khiển sao
cho giá trị thực luôn đạt được như mong muốn. Hình 2.4 minh họa hệ thống điều
khiển vị trí của chuyển động cần pít tông xy lanh thủy lực.

Hình 2.4. Hệ thống điều khiển kín vi trí pít tông thủy lực

2.2 Ưu và nhược điểm của hệ thống điều khiển thủy lực – khí nén
2.2.1 Khí nén

2.2.1.1 Ưu điểm
+ Tính đồng nhất năng lượng giữa phần I và P (điều khiển và chấp hành)
nên bảo dưỡng, sửa chữa, tổ chức kỹ thuật đơn giản, thuận tiện.
+ Không yêu cầu cao đặc tính kỹ thuật của nguồn năng lượng: 3 – 8 bar.
+ Khả năng quá tải lớn của động cơ khí
+ Độ tin cậy khá cao ít trục trặc kỹ thuật
+ Tuổi thọ lớn
+ Tính đồng nhất năng lượng giữa các cơ cấu chấp hành và các phần tử
chức năng báo hiệu, kiểm tra, điều khiển nên làm việc trong môi trường dễ nổ,
và bảo đảm môi trường sạch vệ sinh.
+ Có khả năng truyền tải năng lượng xa, bởi vì độ nhớt động học khí nén
nhỏ và tổn thất áp suất trên đường dẫn ít.
+ Do trọng lượng của các phần tử trong hệ thống điều khiển bằng khí nén

nhỏ, hơn nữa khả năng giãn nở của áp suất khí lớn, nên truyền động có thể đạt
được vận tốc rất cao.
Học viên: Nguyễn Chung

18


Luận văn thạc só kỹ thuật

2.2.1.2 Nhược điểm
+ Thời gian đáp ứng chậm so với điện tử
+ Khả năng lập trình kém vì cồng kềnh so với điện tử, chỉ điều khiển theo
chương trình có sẵn. Khả năng điều khiển phức tạp kém.
+ Khả năng tích hợp hệ điều khiển phức tạp và cồng kềnh.
+ Lực truyền tải trọng thấp.
+ Dòng khí nén thoát ra ở đường dẫn gây tiếng ồn
+ Không điều khiển được quá trình trung gian giữa 2 ngưỡng.
2.2.2 Thủy lực

2.2.2.1 Ưu điểm
- Truyền động được công suất cao và lực lớn nhờ các cơ cấu tương đối đơn
giản, hoạt động với độ tin cậy cao, đòi hỏi ít về chăm sóc, bảo dưỡng.
- Điều chỉnh được vận tốc làm việc tinh và không cấp nhờ các thiết bị điều
khiển kỹ thuật số hóa, dễ thực hiện tự động hóa theo điều kiện làm việc hoặc
chương trình đã cho sẵn.
- Kết cấu nhỏ gọn, nối kết giữa các thiết bị với nhau dễ dàng bằng việc đổi
chỗ các mối nối ống.
- Dễ biến đổi chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến
của cơ cấu chấp hành.
- Có khả năng giảm khối lượng và kích thước nhờ chọn áp suất thủy lực

cao.
- Nhờ quán tính nhỏ của bơm và động cơ thủy lực, nhờ tính chịu nén của
dầu nên có thể sử dụng vận tốc cao mà không sợ bị va đập mạnh như trong
trường hợp cơ khí hay điện.
- Dễ theo dõi và quan sát bằng áp kế, ngay cả những hệ mạch phức tạp.
- Tự động hóa đơn giản dùng các phần tử tiêu chuẩn hóa.
- Dễ đề phòng quá tải nhờ van an toàn.

2.2.2.2 Nhược điểm
- Mất mát trong đường ống dẫn và rò rỉ bên trong các phần tử, làm giảm
hiệu suất và phạm vi ứng dụng.
- Khó giữ được vận tốc không đổi khi phụ tải thay đổi do tính nén được của
dầu và tính đàn hồi của đường ống dẫn.
- Nhiệt độ và độ nhớt thay đổi làm ảnh hưởng đến độ chính xác điều khiển.
- Khả năng lập trình và tích hợp hệ thống kém nên khó khăn khi thay đổi
chương trình làm việc.
Học viên: Nguyễn Chung

19


Luận văn thạc só kỹ thuật

- Khi mới khởi động, nhiệt độ của hệ thống chưa ổn định, vận tốc làm việc
thay đổi do độ nhớt của chất lỏng thay ñoåi.

2.3 Phạm vi ứng dụng của điều khiển thủy lực – khí nén
2.3.1 Phạm vi ứng dụng của điều khiển khí nén
Hệ thống điều khiển khí nén được sử dụng rộng rãi ở những lónh vực mà
ở đó vấn đề nguy hiểm, hay xảy ra các cháy nổ, như: các đồ gá kẹp các chi tiết

nhựa, chất dẻo; hoặc được sử dụng trong ngành cơ khí như cấp phôi gia công;
hoặc trong môi trường vệ sinh sạch như công nghệ sản xuất các thiết bị điện tử.
Ngoài ra hệ thống điều khiển bằng khí nén được sử dụng trong các dây chuyền
sản xuất thực phẩm, như: rữa bao bì tự động, chiết nước vô chai…; trong các thiết
bị vận chuyển và kiểm tra của các băng tải, thang máy công nghiệp, thiết bị lò
hơi, đóng gói, bao bì, in ấn, phân loại sản phẩm và trong công nghiệp hóa chất,
y khoa và sinh học.
2.3.2. Phạm vi ứng dụng của điều khiển thủy lực
Hệ thống điều khiển thủy lực được sử dụng trong lónh vực công nghiệp,
như: máy ép áp lực, máy nâng chuyển, máy công cụ gia công kim loại, máy dập,
máy xúc, tời kéo,… Dưới đây là một số hình minh họa về ứng dụng của hệ thống
điều khiển khí nén và thủy lực.

Học viên: Nguyễn Chung

20


Luận văn thạc só kỹ thuật

Học viên: Nguyễn Chung

21


Luận văn thạc só kỹ thuật

CHƯƠNG 3
THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG THỦY LỰC – KHÍ NÉN
3.1 Phân loại phương pháp điều khiển

3.1.1 Điều khiển tùy chọn
Điều khiển tùy chọn là điều khiển thường các tác động được thực hiện
bằng tay hay bằng chân. Trong điều khiển khí nén – thủy lực tùy thuộc tín hiệu
đầu vào là các van tác động bằng tay, chúng kích hoạt các pít tông dịch chuyển
về phía trước hoặc trở về vị trí ban đầu theo mong muốn.

Hình 3.1. Điều khiển tùy chọn
Hình 3.1 mô tả mạch dập đơn giản điều khiển tùy chọn. Gồm một van 4/2
có nhớ 2.6, một phần tử OR và 3 van tác động tín hiệu bằng tay.
Tất cả những điều khiển tùy thuộc đòi hỏi vận hành của con người mới
trở nên hiệu lực. Điều khiển tùy thuộc thích hợp ở bất cứ nơi đâu mà ta không
quan tâm đến chu trình làm việc tự động của hệ thống. Nói một cách khác, đây
là một loại điều khiển phù hợp đối với những hệ thống hoạt động đơn giản, thí
dụ như kẹp chặt, nâng chuyển, định vị… đồng thời nó cũng là cội nguồn của hệ
Học viên: Nguyeãn Chung

22


Luận văn thạc só kỹ thuật

thống phức tạp nữa đó là chi tiết cần thiết cho sự khởi động hay ngừng khẩn cấp
tác động trong các máy tự động.
3.1.2 Điều khiển theo hành trình
Trong một hệ thống điều khiển theo hành trình, hoạt động của các phần
tử đưa tín hiệu khởi động các cơ cấu chuyểu hướng hay vận hành các vòng lặp
điều khiển khác được thực hiện bởi chính các phần tử chấp hành.

Hình 3.2. Điều khiển theo hành trình
Các tín hiệu hành trình được kích trực tiếp từ cần pit tông ở cuối của mỗi

hành trình. Tuy nhiên để thực hiện những nhiệm vụ hoặc những yêu cầu nào đó,
ta có thể bố trí các tín hiệu hành trình ở những vị trí bất kỳ trên khoảng chạy của
pít tông. Hình 3.2 mô tả một mạch làm việc được lặp đi lặp lại. Ngay khi nguồn
khí cung cấp được mở bởi van 0.1, pít tông được khởi động qua lại trong xy lanh
cho tới khi nguồn khí cung cấp được đóng lại. Van tác động con lăn 1.1 và 1.2
được bố trí như các hành trình để đưa tín hiệu tới van nhớ trạng thái 4/2 1.3 khi
cần pit tông chạm vào con lăn.
3.1.3 Điều khiển theo thời gian
Điều khiển theo thời gian là trạng thái điều khiển của hệ thống tác động
chỉ phụ thuộc vào đại lượng thời gian của các phần tử định thời. Các phần tử
định thời có thể là khí nén, dầu ép hoặc điện.
Học viên: Nguyễn Chung

23