Mạch điều khiển khí nén

Đánh giá

Mạch điều khiển khí nén đóng vai trò quan trọng trong việc vận hành và điều khiển tự động hóa các quy trình hoạt động của hệ thống khí nén. Chúng không chỉ giúp tối ưu hóa hiệu suất vận hành các thiết bị máy móc mà còn cải thiện tính chính xác và nâng cao tính linh hoạt trong các ứng dụng.

Tìm hiểu về mạch điều khiển khí nén

Mạch điều khiển khí nén có chức năng kiểm soát quá trình cấp và giải phóng khí nén bên trong các xi lanh. Qua đó, chúng giúp đảm bảo các thiết bị, máy móc của hệ thống được hoạt động ổn định, chính xác và hiệu quả. Một mạch điều khiển khí nén hoàn chỉnh sẽ bao gồm các bộ phận như xi lanh khí nén, van điều khiển khí nén, bộ điều chỉnh áp suất, và các phụ kiện khí nén khác.

Tùy thuộc vào tính chất và mục đích sử dụng mà các hệ thống sẽ có một hoặc nhiều mạch điều khiển khí nén.

mach-dieu-khien-khi-nen

Ứng dụng của mạch điều khiển khí nén

– Ngành công nghiệp sản xuất tự động hóa: mạch điều khiển khí nén được sử dụng trong các dây truyền sản xuất, lắp ráp các linh kiện.

– Ngành công nghiệp sản xuất ô tô: sử dụng trong các hệ thống phanh ô tô. Ngoài ra, còn sử dụng trong các quy trình sản xuất linh kiện ô tô.

– Ngành công nghiệp sản xuất và chế biến thực phẩm: ứng dụng trong các công đoạn đóng gói, vận chuyển sản phẩm từ vị trí này đến vị trí khác.

– Ngành xây dựng: sử dụng trong một số các thiết bị máy móc như máy khoan, búa, súng bắn đinh,…

– Ngành y tế: sử dụng trong các thiết bị y tế như máy thở, thiết bị hút chất lỏng,…

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của mạch điều khiển khí nén

Cấu tạo của mạch điều khiển khí nén

1. Xi lanh khí nén: đây là thiết bị sử dụng năng lượng khí nén có áp suất để chuyển hóa thành cơ năng. Khi áp suất khí nén cung cấp vào bên trong xi lanh, chúng sẽ làm cho piston di chuyển theo một chiều hướng nhất định. Có thể là chuyển động tịnh tiến lên xuống hoặc chuyển động quay, tùy thuộc từng kiểu dáng thiết kế của xi lanh.

2. Van điều khiển khí nén

Van điều khiển khí nén là những thiết bị được vận hành tự động thông qua bộ truyền động khí nén. Chúng có nhiệm vụ điều khiển trạng thái đóng, mở cũng như kiểm soát lưu lượng dòng chảy bên trong các hệ thống ứng dụng.

3. Bộ điều chỉnh áp suất

Bộ điều chỉnh áp suất có chức năng giúp đảm bảo áp suất hoạt động bên trong các hệ thống luôn được ổn định, ngăn chặn tình trạng quá tải áp xảy ra. Việc này giúp đem lại sự an toàn cho hệ thống ứng dụng, đồng thời hạn chế các vấn đề hỏng hóc, sự cố.

4. Bộ lọc khí nén

Bộ lọc khí nén ra đời giúp đảm bảo chất lượng khí nén trước khi được cung cấp vào bên trong các hệ thống ứng dụng. Chúng có vai trò quan trọng trong việc loại bỏ các tạp chất như bụi bẩn, cặn bã có trong không khí. Từ đó, giúp hệ thống được hoạt động ổn định, hiệu quả, cùng với đó là bảo vệ các thiết bị khỏi tình trạng hư hỏng.

5. Ống dẫn khí nén

Được sử dụng để truyền dẫn khí nén từ máy nén đến các thiết bị máy móc trong hệ thống. Ống dẫn khí nén thường được làm từ vật liệu óc độ bền cao cũng như khả năng chịu đựng được áp lực làm việc lớn.

6. Máy nén khí: thiết bị có nhiệm vụ lấy không khí từ bên ngoài môi trường và thực hiện nén lượng khí đó lại với áp suất cao.

7. Các phụ kiện khí nén khác

Các phụ kiện này có chức năng kết nối, hỗ trợ các thiết bị trong hệ thống được hoạt động êm ái, hiệu quả, hạn chế phát ra tiếng ồn gây ảnh hưởng đến môi trường xung quanh.

Nguyên lý hoạt động của mạch điều khiển khí nén

Mạch điều khiển khí nén hoạt động dựa trên nguyên lý sử dụng áp suất khí nén để điều khiển chuyển động của các thiết bị, máy móc. Cụ thể, khi áp suất khí nén được cung cấp vào bên trong xi lanh, chúng sẽ tác động và khiến cho piston chuyển động. Chính sự di chuyển của piston đã tạo ra năng lượng cơ học để điều khiển hoạt động của các thiết bị khác trong hệ thống.

Đánh giá về ưu nhược điểm của mạch điều khiển khí nén

Ưu điểm của mạch điều khiển khí nén

  • Độ bền và độ tin cậy cao: chúng có ứng dụng trong đa dạng điều kiện môi trường làm việc khác nhau. Bên cạnh đó, với thời gian phản hồi nhanh chóng, chính xác, mạch điều khiển khí nén giúp đem lại độ tin cậy cao cho người sử dụng.
  • Độ an toàn cao: khí nén là một nguồn năng lượng sạch, có sẵn trong tự nhiên. Bên cạnh đó, khi sử dụng khí nén sẽ giúp ngăn chặn các nguy cơ cháy nổ xảy ra. Điều này giúp đảm bảo sự an toàn cho hệ thống cũng như những người xung quanh.
  • Tối ưu hóa chi phí vận hành: so với các hệ thống điều khiển điện, thủy lực, thì hệ thống khí nén ít xảy ra các vấn đề sự cố, hỏng hóc hơn. Từ đó, giúp tiết kiệm chi phí sửa chữa, bảo dưỡng, thay thế.
  • Thân thiện với môi trường: hệ thống này hoạt động hoàn toàn dựa vào áp lực khí nén. Hơn nữa, trong quá trình sử dụng, chúng hoàn toàn không tạo ra các khí hại gây ảnh hưởng đến môi trường xung quanh.

Nhược điểm của mạch điều khiển khí nén

  • Dòng khí nén có thể bị rò rỉ, thất thoát ra bên ngoài môi trường. Từ đó, dẫn đến tình trạng làm giảm áp suất, cũng như không đảm bảo được hiệu quả vận hành của hệ thống.
  • Trước khi được phân phối và cung cấp vào bên trong hệ thống, khí nén cần phải được lọc sạch để loại bỏ các tạp chất, cặn bẩn.

Sơ đồ mạch điều khiển khí nén

Sơ đồ mạch điều khiển khí nén là một bản vẽ mô tả về cách các thành phần bên trong hệ thống khí nén liên kết với nhau cũng như quy trình vận hành của chúng. Thông qua sơ đồ mạch điều khiển khí nén, người sử dụng có thể thuận tiện hơn trong quá trình lắp đặt. Đồng thời, chúng còn giúp hỗ trợ các công việc sửa chữa, cải tạo hệ thống được diễn ra chính xác và hiệu quả hơn.

so-do-mach-dieu-khien-khi-nen
Sơ đồ mạch điều khiển khí nén

Những nguyên tắc cơ bản khi thiết kế sơ đồ mạch điều khiển khí nén

Trong quá trình thiết kế sơ đồ mạch điều khiển khí nén, để đảm bảo hệ thống được hoạt động an toàn, hiệu quả, và đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật thì chúng ta cần phải tuân theo một số nguyên tắc cơ bản dưới đây:

1. Xác định mục đích, yêu cầu kỹ thuật về mạch điều khiển khí nén

Khi thiết kế mạch điều khiển khí nén, chúng ta cần xác định rõ các yếu tố như:

  • Kiểu chuyển động ( có thể chuyển động thẳng hoặc chuyển động quay).
  • Các thông số kỹ thuật cần thiết như áp suất làm việc, tần suất hoạt động, tải trọng,…
  • Các thành phần phù hợp với mạch điều khiển khí nén ( như van, xi lanh, ống dẫn,…).

Việc này sẽ giúp đảm bảo mạch điều khiển khí nén được thiết kế phù hợp với mục đích sử dụng, đồng thời các thành phần bên trong hệ thống được vận hành đúng chức năng.

2. Sắp xếp, bố trí lại các thành phần trong hệ thống sao cho hợp lý

Chỉ khi các thành phần này được sắp xếp hợp lý thì hệ thống mới có thể tối ưu hóa hiệu suất hoạt động. Ví dụ như nguồn cung cấp khí nén sẽ thường được thiết kế nằm ở phần đầu của sơ đồ. Tiếp theo đó sẽ là bộ lọc khí nén và bộ điều chỉnh áp suất,…

3. Sử dụng các ký hiệu tiêu chuẩn để biểu diễn trên sơ đồ mạch điều khiển khí nén

Việc sử dụng các ký hiệu này sẽ giúp chúng ta dễ dàng đọc hiểu và truyền đạt, chia sẻ thông tin một cách hiệu quả hơn. Dưới đây là một số kỹ hiệu phổ biến thường được sử dụng trong các bản thiết kế:

  • Nguồn cung cấp khí nén: được ký hiệu bằng hình tròn với mũi tên hướng ra ngoài.
  • Xi lanh khí nén: được biểu diễn bởi hình chữ nhật với mũi tên chỉ hướng di chuyển.
  • Ống dẫn: được thể hiện bằng đường thẳng nối giữa các thành phần.

4. Kiểm tra và tiến hành mô phỏng mạch điều khiển khí nén

  • Sau khi đã thiết kế xong thì chúng ta cần sử dụng phần mềm để mô phỏng về mạch điều khiển khí nén. Điều này sẽ giúp kiểm tra xem mạch có được hoạt động ổn định hay không trước khi tiến hành triển khai.
  • Dựa vào kết quả mô phỏng, cần cân nhắc và điều chỉnh lại sao cho hợp lý và hiệu quả nhất.

Các yếu tố ảnh hưởng đến sơ đồ thiết kế mạch điều khiển khí nén

Dưới đây là một số yếu tố có thể gây ảnh hưởng đến việc thiết kế mạch điều khiển khí nén:

Áp suất hoạt động của hệ thống: đây là yếu tố quan trọng giúp chúng ta có thể lựa chọn được những thiết bị phù hợp. Bởi nếu lựa chọn những thiết bị có khả năng chịu đựng áp suất làm việc nhỏ hơn yêu cầu hoạt động của hệ thống thì chúng sẽ không đảm bảo được chất lượng vận hành, đồng thời nhanh chóng bị hư hỏng. Còn nếu lựa chọn những thiết bị có công suất quá lớn thì sẽ làm tiêu tốn năng lượng, từ đó làm tăng chi phí vận hành.

Đảm bảo sự an toàn và tiết kiệm năng lượng tiêu thụ: việc thiết kế mạch điều khiển khí nén an toàn sẽ giúp hạn chế các sự cố hỏng hóc xảy ra. Thông qua đó, tiết kiệm chi phí sửa chữa, bảo dưỡng, thay thế. Vậy nên, để đảm bảo sự an toàn cho hệ thống, chúng ta cần kết hợp sử dụng các thiết bị như:

  • Van an toàn: giúp kiểm soát và đảm bảo áp suất khí nén hoạt động luôn được ổn định, ngăn chặn tình trạng quá tải áp xảy ra.
  • Bộ lọc khí nén: giúp bảo vệ hệ thống khỏi các tạp chất, nước và dầu có trong nguồn khí nén. Từ đó, đảm bảo các thiết bị được vận hành liên tục, và năng suất.

– Bảo dưỡng, bảo trì hệ thống: để thuận tiện hơn trong quá trình bảo dưỡng, sửa chữa thì chúng ta nên thiết kế mạch điều khiển khí nén đơn giản, với các thiết  bị có độ bền cao, hạn chế các tình trạng hỏng hóc. Điều này không chỉ giúp tiết kiệm công sức, thời gian mà còn giảm thiểu các chi phí bảo dưỡng, sửa chữa.

Các mạch điều khiển tự động

Mạch điều khiển xi lanh khí nén tác động đơn

Đây là dạng mạch khí nén đơn giản, dùng để điều khiển chuyển động của các thiết bị trong hệ thống tự động hóa.

1. Kiểm soát tốc độ của xi lanh

Để có thể điều chỉnh được tốc độ hoạt động của piston bên trong xi lanh tác động đơn, chúng ta cần hạn chế luồng khí nén cung cấp ở đầu vào. Bên cạnh đó, cũng cần kết hợp sử dụng thêm van 1 chiều để ngăn chặn sự trào ngược của dòng khí.

2. Mạch logic OR

Trong trường hợp này, xi lanh khí nén tác động đơn có thể được điều khiển bởi hai đoạn mạch khác nhau. Điều này có thể chứng minh thông qua một ví dụ gồm vận hành thủ công và dựa trên tín hiệu cấp của mạch tự động. Khi đó, chỉ cần van điều khiển 1 hoặc van điều khiển 2 được vận hành là xi lanh cũng sẽ hoạt động theo. Do đó, ta nói mạch trên có chức năng OR.

Van khi nen hoac or 1 11zon
Sơ đồ mạch logic OR

3. Mạch logic AND

Mạch logic AND hay còn được gọi là mạch liên khóa tự động. Điều này đồng nghĩa với việc hệ thống chỉ có thể hoạt động được khi có hai điều kiện cùng kết hợp. Ví dụ như một hệ thống khí nén chỉ có thể hoạt động khi cả hai van điều khiển của chúng được vận hành. Việc áp dụng mạch khóa liên động trong các ứng dụng  sẽ giúp hạn chế sự sai xót, đảm bảo sự an toàn cho hệ thống cũng như giảm thiểu các sự cố hỏng hóc không mong muốn.

4. Mạch logic NOT
Mạch logic NOT hay còn được gọi với cái tên là mạch đảo ngược. Chúng có chức năng chính trong việc đảo ngược tín hiệu đầu vào.

mach logic khi nen khong not 1 11zon
Sơ đồ mạch logic NOT

Mạch trễ tự động

Mạch trễ tự động được áp dụng khi biết trước thời gian giữa thời điểm bắt đầu hành trình ra và thời điểm bắt đầu hành trình vào của một quá trình chuyển động tịnh tiến. Cụ thể, mạch trễ hoạt động dựa trên việc làm chậm luồng khí nén thông qua một cái lỗ. Khi đó, mạch trễ có thể sử dụng độ trễ tín hiệu ON hoặc độ trễ tín hiệu OFF.

Mach-khi-nen-delay-on
Sơ đồ mạch trễ tín hiệu ON
Mach-khi-nen-delay-of
Sơ đồ mạch trễ tín hiệu OFF

Mạch điều khiển phân nhóm nối tiếp các chuỗi

Mạch cung cấp các công cụ giúp loại bỏ những tín hiệu duy trì trong các van điều khiển, ngăn chặn sự hoàn thành chuỗi. Một số mạch điều khiển phân nhóm nối tiếp các chuối như:

  • Mạch nối tiếp 2 nhóm, 2 xi lanh.
  • Mạch nối tiếp 2 nhóm, 3 xi lanh.
  • Mạch nối tiếp nhiều nhóm.

Để có thể thiết kế mạch nối tiếp nhiều nhóm, chúng ta có thể thực hiện qua các bước sau:

  • Bước 1: Tách chuỗi và phân thành các nhóm khác nhau. Tại bước này cần lưu ý, tách thành càng ít nhóm càng tốt.
  • Bước 2: Xác định các phần tử cần thiết có trong mạch điều khiển.
  • Bước 3: Thực hiện vẽ các phần tử có trong mạch, cùng với đó là các thanh góp nối đến mỗi van chuyển đổi nhóm.
  • Bước 4: Tiến hành nối mạch theo các chuỗi.

Mạch điều khiển tự động PLC

Mạch điều khiển tự động PLC có tên đầy đủ là Programmable Logic Controller. Đây là bộ điều khiển logic khả trình được sử dụng phổ biến trong các hệ thống khí nén. Mạch điều khiển tự động PLC không chỉ đem lại hiệu quả trong các quy trình chuyển động phức tạp mà còn thực hiện trao đổi dữ liệu giữa các thiết bị khác trong hệ thống. Từ đó, giúp tạo nên một hệ thống khép kín hoàn chỉnh.

Một trong những ưu điểm nổi bật của mạch PLC đó là thiết kế chắc chắn, đem lại độ tin cậy cao cho người sử dụng. Ngoài ra, chúng cũng có thể được kết nối với các hệ thống khác như SCADA để thực hiện giám sát và điều khiển từ xa.

Mạch điều khiển tự động có cảm biến

Đây thực chất là một hệ thống được thiết kế để tự động hóa thực hiện các quy trình vận hành dựa trên tín hiệu dữ liệu thu thập từ phần cảm biến. Khi đó, các cảm biến này sẽ được sử đụng dể đo lường các thông số liên quan đến nhiệt đô, áp suất,…Sau đó những thông tin này sẽ được truyền tới bộ điều khiển trung tâm để tiến hành xử lý dựa trên những lập trình có sẵn. Tiếp theo, bộ xử lý trung tâm sẽ gửi tín hiệu đến các thiết bị trong hệ thống để thực hiện công việc tương ứng.

Việc thiết kế mạch điều khiển tự động có cảm biến trong các ứng dụng sẽ giúp giảm thiểu tối đa sự can thiệp của con người. Đồng thời, giúp đảm bảo hệ thống được vận hành chính xác, năng suất.

Mạch điều khiển cung cấp khí nén

Như chúng ta cũng đã biết thì bên trong khí nén luôn chứa một hàm lượng bụi bẩn, tạo chất, dầu nhất định. Nếu không được xử lý trước khi phân phối vào bên trong các hệ thống ứng dụng thì chúng sẽ gây ảnh hưởng đến quá trình thực hiện công việc của các thiết bị. Do đó, mạch điều khiển cung cấp khí nén được xử dụng để giải quyết các vấn đề trên, giúp đảm bảo chất lượng khí nén cũng như tạo ra áp suất làm việc ổn định cho hệ thống.

Mạch điều khiển cung cấp khí nén sẽ bao gồm:

  • Bộ lọc khí nén: có chức năng loại bỏ các tạp chất, cặn bã có trong khí nén.
  • Van giảm áp: giúp đảm bảo áp suất hoạt động bên trong hệ thống luôn được ổn định, ngăn chặn tình trạng quá tải áp.
  • Hệ thống bôi trơn dạng phun dầu: dùng để bôi trơn các chi tiết, bộ phận máy móc, đảm bảo chúng được hoạt động êm ái và mượt mà.

Mạch điều khiển với bơm khí nén

Mạch điều khiển với bơm khí nén thường được sử dụng trong các hệ thống có quy mô lớn hoặc trong những ứng dụng yêu cầu tối ưu hóa năng lượng. Cấu trúc của mạch sẽ bao gồm:

  • Bơm khí nén thông minh: chúng hoạt động tự động dựa trên các thông tin, dữ liệu thu thập được từ phần cảm biến.
  • Cảm biến: dùng để thu thập dữ liệu về áp suất, nhiệt đô, lưu lượng,…rồi sau đó gửi tín hiệu về bộ điều khiển trung tâm.
  • Bộ điều khiển: có thể là dạng PLC  hoặc vi điều khiển. Chúng có nhiệm vụ xử lý các dữ liệu thu thập được từ phần cảm biến đồng thời gửi tín hiệu truyền động đến các thiết bị, đảm bảo hệ thống được vận hành hiệu quả và năng suất.

Kết luận

Mạch điều khiển khí nén là một phần không thể thiếu trong các hệ thống tự động hóa. Chúng không chỉ giúp tối ưu hóa quy trình vận hành mà còn nâng cao hiệu suất hoạt động của các hệ thống. Ngoài ra, với khả năng vận hành tự động hóa và có thể giám sát từ xa, mạch điều khiển khí nén giúp đảm bảo hệ thống được hoạt động chính xác, đem lại độ an toàn cao. Từ đó, thúc đẩy sự phát triển bền vững, nâng cao lợi ích kinh tế cho các ứng dụng.

Các tìm kiếm liên quan:

  • Mạch điều khiển khí nén 2 xi lanh
  • Mạch điều khiển khí nén theo nhịp
  • Mạch khí nén A+ B+ B- A-

 

 

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *