BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA : ĐIỆN
BỘ MÔN : ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Đề tài :
SOẠN ĐỀ CƯƠNG THỰC TẬP ĐIỆN - KHÍ NÉN
CHO SINH VIÊN NGÀNH ĐIỆN
VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH TAY MÁY
Sinh viên thực hiện : Phạm Văn Tâm
Lớp : 95 KĐĐ
Giáo viên hướng dẫn : Vũ Đỗ Cường
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH . THÁNG 3 - 2000
LIỆT KÊ CÁC HÌNH
Hình 2-1 Ký hiệu chuyển đổi vị trí của nòng van Trang 5
Hình 2-2 Ký hiệu cửa xả khí Trang 6
Hình 2-3 Ký hiệu các cửa nối của van đảo chiều Trang 6
Hình 2-4 Các loại van đảo chiều Trang 6
Hình 2-5 Tín hiệu tác động Trang 7
Hình 2-6 Van đảo chiều 2/2 Trang 7
Hình 2-7 Van trượt đảo chiều 3/2 Trang 8
Hình 2-8 Ký hiệu van một chiều Trang 8
Hình 2-9 Ký hiệu van logic OR Trang 8
Hình 2-10 Ký hiệu van logic AND Trang 9
Hình 2-11 Ký hiệu van xả khí nhanh Trang 9
Hình 2-12 Van tiết lưu có tiết diện không thay đổi Trang 9
Hình 2-13 Van tiết lưu có tiết diện thay đổi Trang 9
Hình 2-14 Van tiết lưu một chiều điều chỉnh bằng tay Trang 10
Hình 2-15 Van tiết lưu một chiều điều chỉnh bằng cữ chặn Trang 10

Hình 3-7 Rơ le thời gian tác động muộn Trang 62
Hình 3-8 Rơ le thời gian nhả muộn Trang 62
Hình 3-9 Công tắc hành trình điện cơ Trang 62
Hình 3-10 Công tắc hành trình nam châm Trang 62
Hình 3-11 Cảm biến cảm ứng từ Trang 63
Hình 3-12 Cảm biến điện dung Trang 63
Hình 3-13 Cảm biến quang Trang 63
Hình 3-14 Phần tử chuyển đổi tín hiệu khí nén – điện Trang 64
Hình 3-15 Khối xử lý CPU 214 Trang 68
Hình 3-16 Vòng quét trong S7 - 200 Trang 70
Hình 3-17 Dụng cụ cắt giấy Trang 79
Hình 3-18 Thiết bị sắp xếp Trang 83
Hình 3-19 Bàn xoay Trang 87
Hình 3-20 Dụng cụ chà bóng Trang 92
Hình 3-21 Dụng cụ kẹp chi tiết Trang 95
Hình 3-22 Dụng cụ đóng dấu Trang 98
Hình 3-23 Trạm chuyển hàng Trang 103
Hình 3-24 Thiết bị khoan chi tiết Trang 107
Hình 3-25 Thiết bị gia công chi tiết Trang 112
Hình 3-26 Mạch khởi động Y/∆ Trang 117
Hình 3-27 Quy trình công nghệ thiết bị dập chi tiết Trang 122
Hình 3-28 Tay máy gắp hàng Trang 127
Hình 3-29 Mạch ĐKKĐ cho động cơ điện Roto dây quấn Trang 133
Hình 4-1 Mô hình tay máy Trang 139
Hình 4-2 Biểu đồ trạng thái ( điều khiển bằng khí nén ) Trang 140
Hình 4-3 Sơ đồ Logic Trang 145
Hình 4-4 Biểu đồ trạng thái ( điều khiển bằng điện – kn).Trang 146
CHƯƠNG I
DẪN NHẬP
I . ĐẶT VẤN ĐỀ

trong các thiết bị vận chuyển và kiểm tra.
2./ Trong lĩnh vực truyền động:
_ Các dụng cụ, thiết bị, máy va đập trong lĩnh vực khai thác than, khai thác đá
hoặc trong các công trình xây dựng.
_ Truyền động quay với công suất lớn bằng khí nén giá thành rất cao, cao hơn
từ 10 đến 15 lần so với động cơ điện. Nhưng ngược lại, thể tích và năng lượng chỉ bằng
2/3 như những dụng cụ vặn vít, máy khoan, máy mài là những dụng cụ có khả năng sử
dụng truyền động bằng khí nén.
_ Truyền động thẳng: các đồ gá kẹp chi tiết, các thiết bị đóng gói các thiết bị
máy gia công, các thiết bị làm sạch hay các hệ thống phanh hãm của ôtô.
_ Trong các hệ thống đo đạc và kiểm tra chất lượng sản phẩm.
III. Ưu – nhược điểm của khí nén:
1./ Ưu điểm :
_ Có khả năng trích chứa để thành lập trạm trích chứa khí nén.
_ Có khả năng truyền tải năng lượng đi xa do độ nhớt động học của khí nén nhỏ
và tổn thất trên đường dẫn thấp.
_ Không gây ô nhiễm môi trường.
_ Hệ thống phòng ngừa qúa áp suất giới hạn được đảm bảo.
2./ Nhược điểm :
_ Lực truyền tải trong thấp.
_ Khi tải trọng thay đổi, vận tốc truyền cũng thay đổi.
_ Dòng khí nén thốt ra gây tiếng ồn lớn.
IV. Mục đích yêu cầu – Giới hạn đề tài:
Trong giai đoạn hiện nay, Việt Nam đang tiến hành công cuộc công nghiệp hóa
đất nước, do đó vấn đề TỰ ĐỘNG HÓA trong sản xuất đang được đặt lên hàng đầu. Tự
động hóa trong sản xuất công nghiệp sẽ góp phần tăng năng suất lao động của người
công nhân, giảm bớt sức lực bỏ ra trong các công việc nặng nhọc, hạ giá thành nhưng lại
nâng cao chất lượng sản phẩm. Mặt khác đáp ứng đòi hỏi ngày càng cao của ngành công
nghiệp như: chính xác, an tồn, tiện lợi, dễ kiểm tra, kiểm sốt…
Muốn có được điều đó, cần phải có sự kết hợp chặt chẽ giữa hai lĩnh vực mà

E . CÁC BÀI TẬP ÁP DỤNG
A. Máy nén khí – Thiết bị phân phối khí nén:
I. Máy nén khí:
1) Khái niệm: Máy nén khí là thiết bị tạo ra áp suất khí, ở đó năng
lượng cơ học của động cơ điện hoặc động cơ đốt trong được chuyển đổi thành năng
lượng khí nén và nhiệt năng.
2) Phân loại:
a. Theo áp suất:
• Máy nén khí áp suất thấp: p ≤ 15 bar
• Máy nén khí áp suất cao: p ≥ 15 bar
• Máy nén khí áp suất rất cao: p ≥ 300bar
b. Theo nguyên lý hoạt động:
• Máy nén khí theo nguyên lý thay đổi thể tích: máy nén khí kiểu
pittông, máy nén khí kiểu cách gạt, máy nén khí kiểu root, máy nén
khí kiểu trục vít.
• Máy nén khí tuabin: máy nén khí ly tâm và máy nén khí theo chiều
trục.
II. Bình trích chứa khí nén:
Khí nén sau khi ra khỏi máy nén khí và được xử lý thì cần phải có một bộ phận
lưu trữ để sử dụng. Bình trích chứa khí nén có nhiệm vụ cân bằng áp suất khí nén từ máy
nén khí chuyển đến trích chứa, ngưng tụ và tách nước.
Kích thước bình trích chứa phụ thuộc vào công suất của máy nén khí và công
suất tiêu thụ của các thiết bị sử dụng, ngồi ra kích thước này còn phụ thuộc vào phương
pháp sử dụng: ví dụ sử dụng liên tục hay gián đoạn.
Ký hiệu :
III. Mạng đường ống dẫn khí nén:
Mạng đường ống dẫn khí nén là thiết bị truyền dẫn khí nén từ máy nén khí đến
bình trích chứa rồi đến các phần tử trong hệ thống điều khiển và cơ cấu chấp hành.
Mạng đường ống dẫn khí nén có thể phân thành 2 loại:
• Mạng đường ống được lắp ráp cố định (mạng đường ống trong nhà máy)

Cửa xả khí 3 , 5 , 7… R , S , T…
Cửa nối tín hiệu điều khiển 12 , 14… X , Y …
a o b ba
a b
Hình 2-2 Kí hiệu cửa xả khí
Trường hợp a là cửa xả khí không có mối nối cho ống dẫn, còn cửa xả khí có
mối nối cho ống dẫn khí là trường hợp b.
Bên trong ô vuông của mỗi vị trí là các đường mũi tên biểu diễn hướng chuyển
động của dòng khí nén qua van. Khi dòng bị chặn thì được biểu diễn bằng dấu gạch
ngang.
Ký hiệu và tên gọi của van đảo chiều:
Hình trên là ký hiệu của van đảo chiều 5/2 trong đó:
5 : chỉ số cửa
2 : chỉ số vị trí
Cách gọi tên và ký hiệu của một số van đảo chiều:
2) Tín hiệu tác động:
Tín hiệu tác động vào van đảo chiều có 4 loại là: tác động bằng tay, tác động bằng
cơ học, tác động bằng khí nén và tác động bằng nam châm điện.
Tín hiệu tác động từ 2 phía ( đối với van đảo chiều không có vị trí ‘không’) hay
chỉ từ 1 phía (đối với van đảo chiều có vị trí ‘không’).
a. Tác động bằng tay:
Van đảo chiều 2/2
Van đảo chiều 4/2
Van đảo chiều 5/2
Hình 2-4 Các lọai van đảo chiều
Kí hiệu nút nhấn tổng quát
Nút bấm
Tay gạt
Bàn đạp
10

đường kính 2 đầu nòng van khác nhau
Gián tiếp bằng dòng khí nén ra qua van phụ trợ
*
Trực tiếp
Bằng nam châm điện và van phụ trợ
Tác động theo cách hướng dẫn cụ thể
R
1
0
P
Y
Đầu dò
Cữ chặn bằng con lăn , tác động 2 chiều
Cữ chặn bằng con lăn , tác động 1 chiều
Lò xo
Nút nhấn có rãnh định vị
Hình 2-6 Van đảo chiều 2/2
Van có 2 cửa P và R, 2 vị trí 0 và 1. Tại vị trí 0, cửa P và R bị chặn. Khi cuộn Y
có điện, từ vị trí 0 van chuyển sang vị trí 1, cửa P nối với cửa R. Khi cuộn Y mất điện, do
tác động của lò xo phía đối diện, van sẽ quay trở về vị trí ban đầu.
4) Van đảo chiều không có vị trí ‘không’:
Khi không có tín hiệu tác động lên đầu nòng van nữa, thì vị trí của van vẫn được
giữ nguyên đợi tín hiệu tác động từ phía nòng van đối diện. Vị trí tác động kí hiệu a , b,
c, …
Tín hiệu tác động có thể là:
_ tác động bằng tay hay bàn đạp.
_ tác động bằng dòng khí nén điều khiển đi vào hay ra từ 2 phía nòng van
_ tác động trực tiềp bằng điện từ hay gián tiếp bằng dòng khí nén đi qua van
phụ trợ.
Ví dụ: Van trượt đảo chiều 3/2 tác động bằng nam châm điện.

Hình 2-10 Ký hiệu van logic AND
4) Van xả khí nhanh: Khi dòng khí nén vào cửa P, chắn cửa R, cửa P nối với
cửa A. Khi dòng khí nén vào từ A, cửa P bị chặn, cửa A nối với cửa R, khí
được xả nhanh ra ngồi.
Ký hiệu:
Hình 2-11 Ký hiệu van xả khí nhanh
IV. Van tiết lưu:
Van tiết lưu có nhiệm vụ thay đổi lưu lượng dòng khí nén, có nghĩa là thay đổi
vận tốc của cơ cấu chấp hành.
1) Van tiết lưu có tiết diện không đổi: Khe hở của van có tiết diện không thay
đổi, do đó lưu lượng dòng chảy không thay đổi.
Ký hiệu:
Hình 2-12 Van tiết lưu có tiết diện không thay đổi
2) Van tiết lưu có tiết diện thay đổi: Lưu lượng dòng chảy qua van thay đổi
được nhờ vào một vít điều chỉnh làm thay đổi tiết diện của khe hở.
A
P
2
P
1
•
A
P
2
P
1
P
A
R
•

A
•
•
•
B
P(1)
R(3)
•
AP(1)
•
Hình 2-17 Van tràn
3) Van áp suất điều chỉnh từ xa : Nguyên lý hoạt động của van áp suất điều
chỉnh từ xa: khi có tín hiệu áp suất Z tác động gián tiếp qua van tràn, cửa P
nối với cửa A.
Hình 2-18 Van áp suất điều chỉnh từ xa
VI. Van chân không:
Van chân không là bộ phận có nhiệm vụ hút và giữ chi tiết bằng lực hút chân
không. Chân không được tạo ra bằng bơm chân không hay bằng nguyên lý ống Ventury.
Khí nén với áp suất p trong khoảng từ 1,5bar – 10bar sẽ theo ống Ventury theo cửa R
thốt ra ngồi. Tại phần cuối ống Ventury, chân không sẽ được tạo thành (cửa nối U).
Ký hiệu :

Cửa nối U sẽ nối với một đĩa hút làm bằng nhựa tổng hợp hoặc bằng cao su.
Lực hút chân không:
Trong đó : F : lực hút chân không (N)
D : Đường kính đĩa hút (m)
P
a
: áp suất không khí ở đktc (N/m
2

cản, tín hiệu phản hồi X=0, nếu có vật cản, X=1 .
Ký hiệu:
Hình 2-20 Cảm biến bằng tia phản hồi
3) Cảm biến bằng tia qua khe hở: Cảm biến bằng tia qua khe hở gồm 2 bộ
phận: bộ phận phát và bộ phận nhận. Bộ phận phát và bộ phận nhận có cùng
áp suất p khoảng 150 mbar. Nhưng trong một số ứng dụng, áp suất của bộ
phận phát có thể là 4 bar và áp suất của bộ phận nhận là 0,5 bar. Trục của cơ
cấu phát và cơ cấu nhận phải lắp ráp thật đồng tâm.
Ký hiệu:
Hình 2-21 Cảm biến bằng tia qua khe hở
VIII. Thiết kế – Biểu diễn biểu đồ trạng thái:
Để biểu diễn chi tiết chu trình hoạt động của các nhóm trong hệ thống điều khiển
điện – khí nén người ta thường sử dụng biểu đồ trạng thái. Thông qua biểu đồ
trạng thái, chúng ta hình dung rõ ràng và hình tượng hơn chuyển động của từng
nhóm và mối quan hệ giữa chúng với nhau qua từng bước họat động.
• Biểu đồ trạng thái biểu diễn các phần tử trong mạch, mối liên hệ giữa các phần tử
và trình tự chuyển mạch của các phần tử.
• Trục tọa độ thẳng đứng biểu diễn trạng thái. Trục tọa độ nằm ngang biểu diễn các
bước thực hiện hoặc thời gian hành trình. Hành trình làm việc được chia thành
•
X
P
P
X
P
X
P
các bước. Sự thay đổi trạng thái trong các bước thực hiện biểu diễn bằng nét đậm.
Sự liên kết các tín hiệu được biểu diễn bằng các đường nét nhỏ.
Ký hiệu biểu diễn trong biểu đồ trạng thái:

Liên kết OR có một
nhánh phủ định
Phần tử tín hiệu tác
động bằng cơ
Liên kết AND
Liên kết OR
Tín hiệu rẽ nhánh
p
t
Công tắc ngắt khi nguy hiểm
Nút đóng
Nút đóng & ngắt
Phần tử thời gian
Phần tử áp suất
Hình 2-23 Xilanh tác dụng đơn
a. chiều tác dụng ngược lại do ngoại lực
b. chiều tác dụng ngược lại do lò xo
2) Xilanh tác dụng 2 chiều (xilanh tác dụng kép): Áp suất khí nén được dẫn
vào 2 phía của xilanh, do yêu cầu điều khiển mà xilanh sẽ đi vào hay đi ra
tùy thuộc vào áp lực khí nén vào phía nào.
Ký hiệu:
Hình 2-24 Xilanh tác dụng kép
3) Xilanh quay :
Hình biểu diễn biểu tượng của xilanh quay. Hai ngõ vào điều khiển để điều
khiển piston có răng di chuyển qua lại. Khi cần piston di chuyển sẽ ăn khớp với một bánh
răng làm bánh răng quay. Trục bánh răng sẽ được dùng để gắn cơ cấu chuyển động.
Ký hiệu :
Hình 2-25 Xilanh quay

4) Xilanh trượt:

_ Động cơ màng
D. Thiết kế mạch khí nén bằng biểu đồ Karnaugh:
Đối với sinh viên ngành điện, trong môn học kỹ thuật số, phương pháp bìa
Karnaugh là một phương pháp rất quen thuộc.
Trong lĩnh vực điều khiển bằng khí nén, phương pháp bìa Karnaugh cũng được
sử dụng để thiết kế mạch điều khiển. Nhìn chung, cách thức sử dụng bìa Karnaugh để
đơn giản hàm hồn tồn tương tự như trong kỹ thuật số. Tuy nhiên để thiết kế được một
mạch khí nén bằng phương pháp bìa Karnaugh cần phải tuân thủ những bước sau đây:
1) Xác định biến:
Từ yêu cầu điều khiển cụ thể, ta liệt kê tất cả các cơ cấu chấp hành sẽ được sử
dụng. Với mỗi cơ cấu chấp hành, ta gán cho chúng những biến, đó chính là các công tắc
cuối hành trình của cơ cấu chấp hành đó. Các công tắc hành trình này sẽ tác động cho cơ
cấu chấp hành hoạt động.
Ví dụ: Trong một hệ thống điều khiển có 2 cơ cấu chấp hành A và B như hình
vẽ:
A
a
2
a
1
B
b
2
b
1
a.
b.
Như vậy ta có 4 biến như sau : a
1
, a

Xilanh B lùi về được điều khiển bởi hàm:
-B = a
2
.b
2
4) Thiết lập biểu đồ Karnaugh và đơn giản hàm:
Phương pháp thiết lập biểu đồ Karnaugh và đơn giản hàm hồn tồn tương tự như
trong kỹ thuật số.
Sau khi đã có hàm điều khiển, ta sử dụng các van chức năng cũng như van logic
để thành lập mạch điều khiển cho cơ cấp chấp hành.
Những vấn đề nêu trên sẽ được sáng tỏ hơn khi thực hiện việc thiết kế những
mạch khí nén trong phần bài tập.
E. Các bài tập áp dụng : (trang sau)



1
2 3
A
a
1





5≡1
B
a
2

• Sự phát động trực tiếp của một xilanh tác dụng đơn.
• Sử dụng van 3/2 tác dụng bằng tay (nút nhấn).
• Kết nối và điều chỉnh van tiết lưu một chiều.
• Kết nối đồng hồ áp suất để đo áp suất.
II. Mô tả yêu cầu điều khiển:
Khi phát hiện một sản phẩm bị lỗi trên băng tải , người công nhân sẽ tác động
lên một nút nhấn, khi đó, xilanh 1.0 đi ra đẩy sản phẩm này sang một băng tải khác. Sự
chuyển động về phía trước của xilanh tác dụng đơn mất 0,4s. Khi thả nút nhấn ra, piston
lập tức trở lại vị trí ban đầu. Hai áp kế được gắn phía trước và phía sau van điều chỉnh áp
suất để kiểm tra áp suất trong quá trình xilanh chuyển động.
Hình 2-28 Thiết bị phân loại
III. Tiến trình thí nghiệm:
• Từ yêu cầu điều khiển, vẽ biểu đồ trạng thái tiến trình họat động của xilanh ở dạng
đơn giản nhất (không có đường tín hiệu).
• Từ biểu đồ trạng thái, hãy thiết kế mạch khí nén.
• Liệt kê các thiết bị sử dụng trong bài thí nghiệm.
• Lắp ráp các thiết bị lên bàn thí nghiệm theo mạch đã thiết kế.
• Để van nguồn ở vị trí tắt, kết nối các đường ống dẫn khí.
• Kiểm tra lại mạch trước khi cho họat động.
• Bật nguồn cung cấp khí và cho mạch họat động.
• Kiểm tra họat động của mạch và giải thích nguyên lý họat động.
• Điều chỉnh van tiết lưu một chiều và nhận xét về cách thức hoạt động của xilanh.
• Ghi nhận các giá trị áp suất tại các áp kế, có nhận xét gì về mối quan hệ giữa áp suất
và vận tốc của xilanh. Đảo chiều van tiết lưu, nêu nhận xét.
• Tắt nguồn khí, tháo các thiết bị trả về vị trí cũ.
IV. Kết luận:
_ Qua bài thí nghiệm này, ta khảo sát được một thiết bị mới: van tiết lưu một
chiều.
_ Thông qua bài thí nghiệm, rút ra được mối quan hệ giữa áp suất và vận tốc
của cơ cấu chấp hành và cách thay đổi vận tốc của cơ cấu chấp hành.

• Từ đây ta có nhận xét là van tiết lưu một chiều chỉ có tác dụng điều chỉnh lưu lượng
một chiều, chiều ngược lại không bị tác dụng.
BÀI TẬP 2
KIỂM TRA BƯU PHẨM
I. Mục đích – yêu cầu:
• Khảo sát xilanh tác dụng đơn.
• Sử dụng van 3/2 tác dụng bằng tay (nút nhấn) với đường khí nén tác động ở vị trí
bình thường (không tác động vào van).
• Tìm hiểu chức năng của van xả khí nhanh.
II. Mô tả yêu cầu điều khiển:
Có một thiết bị kiểm tra bưu phẩm bằng tia X.
Khi nhấn một nút nhấn, xilanh 1.0 có gắn một khay trên đầu piston sẽ nhanh
chóng lùi về, nhận bưu phẩm từ băng tải. Sau khi thả nút nhấn ra, xilanh nâng bưu phẩm
lên để kiểm tra trong khỏang thời gian t=0.9s. Sau khi kiểm tra xong, bưu phẩm được lấy
đi.
Hình 2-29 Thiết bị kiểm tra bưu phẩm
III. Tiến trình thí nghiệm:
• Từ yêu cầu điều khiển, vẽ biểu đồ trạng thái tiến trình họat động của xilanh ở dạng
đơn giản nhất (không có đường tín hiệu).
• Từ biểu đồ trạng thái, hãy thiết kế mạch khí nén.
• Liệt kê các thiết bị sử dụng trong bài thí nghiệm.
• Giải thích nguyên lý hoạt động của mạch trước khi tiến hành lắp ráp mạch.
• Lắp ráp các thiết bị lên bàn thí nghiệm theo mạch đã thiết kế.
• Để van nguồn ở vị trí tắt, kết nối các đường ống dẫn khí.
• Kiểm tra lại mạch trước khi cho họat động.
• Bật nguồn cung cấp khí và cho mạch họat động.
• Điều chỉnh van tiết lưu một chiều để thời gain đi ra của xilanh là 0,9s.
• Nếu thay van 3/2 điều khiển bằng tay trong bài tập này bằng van 3/2 trong bài tập 2
thì xilanh A sẽ hoạt động như thế nào. Vì sao ?
• Tắt nguồn khí, tháo các thiết bị trả về vị trí cũ.