ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN & THỦY LỰC
Chương 7 – Thiết kế mạch điều khiểnPHẦN IIIPHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ
CHƯƠNG 7

THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN HỆ
THỐNG KHÍ NÉN – THỦY LỰC  Biểu diễn chức năng của quá trình
điều khiển
 Biểu đồ trạng thái
 Sơ đồ chức năng
 94
ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN & THỦY LỰC
Chương 7 – Thiết kế mạch điều khiểnTrong kỹ thuật điều khiển, các hoạt động của các cơ cấu trong hệ thống điều khiển
tự động đều xuất phát từ các phương trình chuyển động được xây dựng trên nguyên lý làm
việc của hệ thống. Các phương trình này là hàm tích hợp những giá trò của tín hiệu vào và
tín hiệu ra và được viết dưới dạng các biến số của đại số Bool.
Quá trình đònh nghóa tín hiệu vào ra đầy đủ, tuân thủ nguyên lý hoạt động của hệ
thống để xây dựng được các hàm tối ưu, tức giảm thiểu được tối đa các phần tử logic trong
thiết kế là một nhiệm vụ quan trọng trong kỹ thuật điều khiển.
Tùy theo mức độ đơn giản hay phức tạp của hoạt động hệ thống ta có thể có ít hay
nhiều phương trình điều khiển.
Ví dụ
: Cơ cấu một đầu khoan tự động thủy lực mô tả hình 7.1, với yêu cầu kỹ thuật như
sau:
Đưa chi tiết cần khoan vào vò trí cần khoan, khi đó ta ấn nút Start PB, đầu khoan tònh tiến
đến và khoan chi tiết. Đạt đến chiều sâu cần thiết (S2) đầu khoan tự động quay về. Trong
quá trình khoan nếu xảy ra sự cố ta ấn nút Stop PB đầu khoan tự động lùi về.
• Qua phân tích nguyên lý làm việc của cơ cấu khoan ta thiết kế được mạch động lực
như hình 7.2.
• Phương trình điều khiển được viết như sau:

Hình 7.3 – Mạch điện điều khiển
Hình 7.4 - Mach điều khiển bằng thủy lưc
Mach điều khiển
7.1. LÝ THUYẾT ĐẠI SỐ BOOLE
7.1.1. các phép biến đổi hàm một biến PHƯƠNG TRÌNH MẠCH ĐIỆN MẠCH LOGIC


≥1
1
A
A
A
A ∧ A = 0
A
A
&
0
A
A
A
A
&
A
A
A
A ∧ A = A
A
1
A
&
1
A
A ∧ 1 = A
0
0
A
&

PHƯƠNG TRÌNH MẠCH ĐIỆN MẠCH LOGIC

B
A
≥1
A
B
≥1
A
B
B
A
B
A
&
A
B
&
≥1
≥1
B
C
C
A
≥1
B
≥1
C
A
B
B
C
A
(A ∨ B) ∨C = A∨ (B ∨ C)
&
A
B

PHƯƠNG TRÌNH MẠCH ĐIỆN MẠCH LOGIC ≥1
C
&
B
A
≥1
≥1
&
A
B
C
&

97
ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN & THỦY LỰC
Chương 7 – Thiết kế mạch điều khiển7.1.2.3. Luật hấp thụ A
PHƯƠNG TRÌNH MẠCH ĐIỆN MẠCH LOGIC
A
A ∧ (A ∨ B) = A

A∨ (A ∧ B) = A 7.1.2.4. Luật bù PHƯƠNG TRÌNH MẠCH ĐIỆN MẠCH LOGIC
A
A

A∨ (A ∧ B) = A∨ B

A
7.1.2.5. Luật De Morgan
B
A
≥1
1
B
A
1
≥1
B
A
&
A ∨ B = A ∧ B A ∧ B = A ∨ B
ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN & THỦY LỰC
Chương 7 – Thiết kế mạch điều khiểnVí dụ: Đơn giản phương trình sau:
)()(
−−−
∧∧∨∧∧= DBADBAy
Giải:
Phương trình trên có chung tham số
−
∧ BA
. Theo luật phân phối ta viết lại phương trình
trên như sau:
)()(

)()(0
BABBAy ∨∧∨∧=
−
)()(

Ví dụ: Đơn giản phương trình sau:
)()(
−−
∨∧∨= DBCAy

Giải:
Theo luật De Morgan ta có thể viết lại như sau:
)()(
−−
∨∨∨= DBCAy

Cũng theo luật De Morgan ta viết lại:
)()(
DBCAy ∧∨∧=

Theo phép biến đổi hàm 1 biến thì:
AA =
và
DD =

Do đó:
)()( DBCAy ∧∨∧=


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.
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 bố trí các tín hiệu hành trình
ở những vò trí bất kỳ trên khoảng chạy của pít
tông. Hình 7.6 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.
Hình 7.6 Điều khiển theo hành trình 100
ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN & THỦY LỰC
Chương 7 – Thiết kế mạch điều khiển3. 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 đònh thời. Các phần tử đònh thời có thể là

lượng thì phần tử 2.5 xác lập thời gian và
sau thời gian này thì có dòng năng lượng
tạo ra nhưng nó đi qua cửa xả của 2.3
không đủ áp để kích van 2.4. Ngược lại
nếu tác động 2.3 mà 2.5 chưa xác lập thì
dòng năng lượng được tạo ra cũng không
kích cho van 2.4 hoạt động. Tín hiệu kích
van 2.4 dòch chuyển với điều kiện đồng
thời nút nhấn 2.3 được tác động và sau thời
gian xác lập của phần tử 2.5. Khi pittông
Hình 7.9 – Điều khiển ép phối hợp
Hình 7.8 – Điều khiển theo thời gian bằng lưu chất khí nén

101
ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN & THỦY LỰC
Chương 7 – Thiết kế mạch điều khiểnép đi ra và chạm vào công tắc hành trình 1.2 thì van 2.4 bò kích ngược lại và pittông lại trở
về vò trí ban đầu.
5. Điều khiển theo chương trình cứng
Các điều khiển máy móc hoàn toàn tự động được phân theo ý muốn và được chỉ
đònh theo các điều khiển chương trình hoặc các điều khiển liên tục. Cả hai hệ thống có
những ích lợi và những bất lợi. Với điều khiển chương trình, các tác động được thi hành
theo sự thỏa thuận với một chương trình đònh nghóa trước. Thông thường bộ chương trình
bao gồm một cái trục được vận hành bằng điện lắp với một số cam (chi tiết cam cơ khí)
điều khiển một số van
tương ứng. Chương
trình được biên dòch
bởi các cam được lắp

Bánh cam
Thép cây
Con lăn
Hình 7.10 – Điều khiển theo chương trình cứng

102