Sơ đồ mạch điều khiển khí nén – nguyên tắc thiết kế mạch khí nén theo tầng

Mạch điều khiển khí nén được cấu tạo từ nhiều thành phần khác nhau, bao gồm xi lanh khí nén, van điều khiển, và các phụ kiện khí nén. Các thành phần này đóng vai trò quan trọng trong việc vận hành hệ thống khí nén, giúp kiểm soát cấp và xả khí nén trong các xi lanh, cũng như điều khiển hoạt động của các van.

Mỗi mạch khí nén đều có sơ đồ hỗ trợ, giúp dễ dàng hơn trong việc sửa chữa và cải tạo hệ thống khi cần. Sơ đồ mạch khí nén sử dụng các ký hiệu chuyên dụng để thể hiện các thành phần và nguyên tắc hoạt động. Để đảm bảo tính chính xác, cần tuân theo một số quy tắc khi vẽ sơ đồ này. Sau đây, Khí Nén Việt Á sẽ chia sẻ chi tiết Sơ đồ mạch điều khiển khí nén – nguyên tắc thiết kế mạch khí nén theo tầng qua bài viết sau:

1. Nguyên tắc thiết kế mạch điều khiển khí nén

1.1 Quy tắc cơ bản trong sơ đồ mạch khí nén

• Trước tiên, giả định rằng hệ thống không có nguồn cung cấp áp suất, các thành phần trong mạch khí nén sẽ ở trạng thái tĩnh. Điều này là nguyên tắc cơ bản và các thành phần khác trong mạch phải tuân theo giả định này.
• Các biểu tượng khí nén của van điều khiển được hình thành từ một hoặc nhiều hình vuông. Đầu vào và đầu xả khí được vẽ dưới hình vuông, trong khi các cổng cấp khí ra được thể hiện ở phía trên.
• Mỗi chức năng của van được biểu thị bằng một hình vuông riêng biệt. Nếu van có nhiều chức năng, các ô vuông sẽ được sắp xếp theo chiều ngang. Hình vuông bên trái thường đại diện cho trạng thái đầu tiên của van.

• Hướng dòng chảy của khí nén được chỉ thị bằng các mũi tên. Nếu một cổng không kết nối với các bộ phận bên trong hoặc bị đóng, biểu tượng “┬” sẽ được sử dụng. Biểu tượng ⊙ đại diện cho đầu vào khí, và ▽ đại diện cho ống xả. Các tam giác chỉ hướng luồng khí.

• Các ký hiệu cho các cơ cấu tác động sẽ được đặt bên ngoài hình vuông, với các kiểu tác động như nhấn, kéo, con lăn, chênh áp, điện từ,… được thể hiện rõ ràng.

• Đường tín hiệu áp suất bằng khí nén nên được vẽ ở bên ngoài hình vuông để dễ dàng nhận biết.

1.2 Nguyên tắc cơ bản khi vẽ sơ đồ khí nén

Hình dưới đây minh họa một số nguyên tắc cơ bản cần tuân thủ khi xây dựng mạch điều khiển khí nén:

• Khi công tắc thủ công không hoạt động, lò xo sẽ tự động đưa van trở về vị trí ban đầu.
• Ở vị trí này, van sẽ được kết nối với đường dẫn khí nén, duy trì áp suất không khí dọc theo đường ống nhờ kết nối với nguồn khí nén.
• Xi lanh và thanh piston được tác động bởi áp suất khí nén, khi đó thanh piston sẽ trở về vị trí ban đầu nhờ khí nén cấp vào đường hồi. K
• hoang xi lanh phía sau và đường dẫn khí được kết nối với ống xả, nơi khí nén được giải phóng ra ngoài.

1.3 Vẽ sơ đồ mạch khí nén

Sơ đồ mạch khí nén hoàn chỉnh thường được vẽ theo cách phân tầng, với các cấp độ khác nhau thể hiện vị trí của từng thành phần trong hệ thống khí nén. Điều này giúp làm rõ mối quan hệ giữa các thành phần trong mạch. Một sơ đồ mạch khí nén thường được chia thành ba phần chính: phần chấp hành, phần logic và phần đầu vào tín hiệu. Các chi tiết cụ thể sẽ được trình bày trong phần tiếp theo.

Nguyên tắc thiết kế mạch điều khiển khí nén theo tầng

Nguyên tắc thiết kế mạch điều khiển theo tầng là phương pháp chia các bước thực hiện có cùng chức năng thành các tầng riêng biệt. Khi mạch hoạt động, nguồn cấp cho hệ thống chỉ được cung cấp cho tầng đang thực hiện chuyển động, trong khi các tầng khác sẽ không có nguồn. Phần tử cơ bản của điều khiển theo tầng chính là phần tử nhớ – relay trung gian. Điều khiển theo tầng là sự hoàn thiện của phương pháp điều khiển tự động theo hành trình.

1. Nguyên lý điều khiển theo tầng

Trong mạch điều khiển khí nén theo tầng, có hai nhóm chính:

• Nhóm cơ cấu chấp hành: Bao gồm các xy lanh thực hiện chuyển động, các tiếp điểm relay trung gian và công tắc hành trình để chuyển đổi các chuyển động tương ứng.
• Nhóm đảo tầng: Là các công tắc hành trình tác động lên relay để chuyển trạng thái giữa các tầng.

Giả sử mạch điều khiển được chia thành n tầng. Ban đầu, nguồn điện của nhóm đảo tầng sẽ nằm ở tầng cao nhất (tầng n). Khi nhấn nút START, tín hiệu điện sẽ chuyển đến tầng đầu tiên. Khi kết thúc các chuyển động tại tầng này, nguồn sẽ được chuyển lên tầng kế tiếp thông qua công tắc hành trình cuối tầng. Quá trình này tiếp tục cho đến khi tất cả các tầng được kích hoạt và điều khiển hoàn tất.

Khí Nén Việt Á lưu ý rằng, trong quá trình hoạt động, tại một thời điểm chỉ tầng đang thực hiện chuyển động mới có nguồn. Khi nguồn chuyển sang tầng tiếp theo, nguồn tại tầng trước sẽ bị xóa để đảm bảo tính tuần tự và an toàn trong hoạt động của hệ thống. Việc thiết kế mạch điều khiển theo tầng không chỉ tối ưu hóa quá trình vận hành mà còn giúp quản lý tốt nguồn năng lượng, đảm bảo an toàn và tăng hiệu quả làm việc cho các hệ thống khí nén.

2. Nguyên tắc chia tầng trong mạch điều khiển khí nén

Trong hệ thống điều khiển khí nén, các cơ cấu chấp hành được đặt ký hiệu bằng các chữ cái như A, B, C, D,… Để phân biệt, chuyển động chạy ra được đánh dấu bằng dấu (+) và chuyển động chạy vào được ký hiệu bằng dấu (-). Lưu ý quan trọng: Mặc dù một tầng có thể chứa nhiều xy lanh hoạt động, nhưng một xy lanh không được phép xuất hiện hai lần trong cùng một tầng. Ví dụ, xy lanh thực hiện chuyển động A(+) và A(-) không thể nằm chung một tầng.

3. Biểu diễn hệ thống đảo tầng

Khi sơ đồ hành trình được chia thành n tầng, sẽ có tổng cộng (n – 1) phần tử nhớ, thường là các relay trung gian. Ví dụ, tín hiệu vào tầng 1 được ký hiệu là E1 và tín hiệu ra là T1, tương tự tín hiệu vào tầng 2 là E2 và tín hiệu ra là T2,… Ví dụ số tầng:

• Với số tầng n = 2, ta có sơ đồ mạch điện chuyển tầng 2 tầng.

• Với số tầng n = 3, ta có sơ đồ mạch điện khí nén 3 tầng.

• Với số tầng n = 4, ta có sơ đồ mạch điều khiển khí nén 4 tầng.

Cách thiết kế sơ đồ mạch điều khiển khí nén theo tầng:

• Bước 1: Lập biểu đồ trạng thái và chia tầng.
• Bước 2: Xác định các tín hiệu điều khiển và các công tắc hành trình.
• Bước 3: Vẽ sơ đồ mạch, bao gồm:
  • Mạch động lực
  • Mạch khí nén
  • Mạch điều khiển (Mạch điện)

Lưu ý từ Khí Nén Việt Á: Khi công tắc hành trình nằm giữa ranh giới hai tầng, nó sẽ đóng vai trò là tín hiệu đảo tầng cho tầng phía sau. Việc tuân thủ nguyên tắc này giúp hệ thống hoạt động chính xác và hiệu quả.

Việc thiết kế sơ đồ mạch điều khiển khí nén theo tầng là một quá trình phức tạp nhưng mang lại hiệu quả cao cho hệ thống tự động hóa công nghiệp. Bằng cách tuân thủ nguyên tắc chia tầng và sử dụng các thiết bị điều khiển chính xác, bạn có thể tối ưu hóa quy trình sản xuất và đảm bảo tính ổn định cho hệ thống. Khí Nén Việt Á luôn sẵn sàng hỗ trợ bạn trong việc thiết kế và cung cấp giải pháp khí nén tối ưu, phù hợp với nhu cầu của doanh nghiệp.