Giáo trình Điều khiển điện khí nén (Phần 2)

Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 40
CHƯƠNG 4: 
PHẦN TỬ CHẤP HÀNH 
* MỤC ĐÍCH YÊU CẦU 
- Mục đích: 
Trang bị cho người đọc các kiến thức về thiết bị phân phối và cơ cấu 
chấp hành như xilanh hay động cơ khí nén. 
- Yêu cầu 
 + Phân loại các xilanh , ứng dụng của từng loại xilanh 
 + Hiểu cấu tạo và hoạt động của từng loại xilanh 
 + Hiểu cấu tạo và hoạt động của động cơ khí nén và ứng dụng của động 
cơ khí nén 
 Cơ cấu chấp hành có nhiệm vụ biến đổi năng lượng khí nén thành năng 
lượng cơ học. Cơ cấu chấp hành có thể thực hiện chuyển động thẳng (xy– 
lanh) hoặc chuyển quay (động cơ khí nén). Cần pít – tông tạo ra lực đẩy F 
được tính bằng tích của diện tích bề mặt pít – tông A và áp suất trong xy – 
lanh pe. 
4.1. Xilanh 
Hình 4.1:Xilanh 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 41
4.1.1. Xy – lanh tác dụng đơn: 
Áp lực tác động vào xy – lanh đơn chỉ có ở một phía, phía ngược lại do 
lò xo tác động hay do ngoại lực tác động. Lực tác động lên pít – tông được 
tính theo công thức: 
Fz = A.pe – FR – FF. 
 Trong đó: 
 Fz [daN]: Lực tác động lên pít – tông. 
 2
2
4
cm
D
A
 Diện tích Pistong 
 D [cm]: Đường kính pít – tông. 
 pe [bar]: Ap suất khí nén trong xy – lanh. 
 FR [bar]: Lực ma sát, phụ thuộc vào chất lượng bề mặt giữa pít –tông 
và xy – lanh, vận tốc chuyển động pít – tông, loại vòng đệm. Trong trạng thái 
vận hành bình thường, lực ma sát FR ≈ 0,15 A.p. 
 FF [bar]: Lực lò xo. 
 Xy – lanh tác dụng đơn được sử dụng cho thiết bị, đồ gá kẹp chi tiết. 
Hình 4.2: Ký hiệu xy – lanh tác dụng đơn. 
4.1.2. Xy – lanh màng: 
 Nguyên lý hoạt động của xy – lanh màng cũng tương tự như xy – lanh tác 
dụng đơn. Xy – lanh màng kiểu cuộn có khoảng chạy lớn hơn xy – lanh 
màng kiểu hộp. Do khoảng chạy của pít – tông nhỏ (lớn nhất = 80 mm), xy – 
lanh màng được sử dụng trong điều khiển ô tô (điều khiển phanh, ly hợp ), 
trong công nghiệp hóa chất. 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 42
Hình 4.2: Xy – lanh màng. 
4.1.3. Xy – lanh tác dụng hai chiều (xy – lanh tác dụng kép): 
 Nguyên tắc hoạt động của xy – lanh tác dụng kép là áp suất khí nén 
được dẫn vào cả hai phía xy – lanh. 
 1. Xy – lanh tác dụng kép không có giảm chấn 
Hình 4.2: Xy – lanh tác dụng kép không có giảm chấn. 
4.1.4. Xy – lanh tác dụng kép có giảm chấn 
 Nhiệm vụ của cơ cấu giảm chấn là ngăn chận sự va đập của pít – tông 
vào thành xy – lanh ở vị trí cuối khoảng chạy. Nguyên lý hoạt động của xy – 
lanh tác dụng kép có giảm chấn cuối khoảng chạy. Người ta dùng van tiết 
lưu một chiều để thực hiện nhiệm vụ giảm chấn. 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 43
Hình 4.3: Xy – lanh tác dụng kép có giảm chấn cuối hành trình. 
4.1.5 Xy - lanh không có cần pít – tông: 
 Xy – lanh không có cần pít – tông có ưu điểm so với loại xy – lanh có 
cần pít – tông là chiều dài thiết kế của nó chỉ bằng một nửa và chia làm 3 loại: 
 - Xy – lanh kiểu dây đai hay băng da. 
 - Xy – lanh kiểu rãnh then hoa. 
 - Xy – lanh với bộ ly hợp bằng nam châm. 
Hình 4.4: Xy lanh không có cần pít- tông. 
- Xy – lanh nhiều vị trí điều chỉnh: 
 Xy – lanh có nhiều vị trí điều chỉnh gồm hai xy – lanh tác dụng kép 
nối lại với nhau. Như vậy 4 cửa nối 1, 2, 3, 4 sẽ được hoán vị và sẽ nhận 
được 4 vị trí tương ứng. 
Hình 4.5: Xy- lanh nhiều vị trí điều chỉnh. 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 44
Xy – lanh với pít – tông rỗng 
Hình 4.6: Xy-lanh với pít - tông rỗng. 
Xy – lanh va đập 
 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của xy - lanh va đập (Hình 4.50): Xy - 
lanh chia ra thành 2 buồng A và B. Ngăn ở giữa 2 buồng, có 1 lỗ tiết lưu cho 
khí nén thoát ra ngoài. Trạng thái bình thường (giai đoạn 1), buồng B thông 
với áp suất khí quyển P2. 
Khi có tín hiệu X, khí nén sẽ vào buồng A, áp suất P2 ban đầu chỉ tác 
động vào bề mặt diện tích nhỏ của xy - lanh (giai đoạn 2). Chỉ trong một thời 
gian ngắn, áp suất P2 tác động lên cả bề mặt của xy - lanh trong buồng A, áp 
lực tăng lên đột ngột (giai đoạn 3) đẩy mạnh xy - lanh đi xuống. 
 Hình 4.7: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của xy – lanh va đập. 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 45
Xy – lanh quay bằng thanh răng 
 Nguyên lý cấu tạo của xy - lanh quay bằng thanh răng được trình bày trên 
hình 3.51. Phạm vi quay có thể là 900, 1800 hay 3600 
Hình 3.8: Xy - lanh quay bằng thanh răng. 
4.2. Động cơ khí nén 
4.2.1. Giới thiệu chung 
Động cơ khí nén là cơ cấu chấp hành, có nhiệm vụ biến đổi thế năng hay động 
năng của khí nén thành cơ năng (chuyển động quay). 
 Động cơ khí nén có những ưu điểm sau: 
 - Điều chỉnh đơn giản số vòng quay và moment quay. 
 - Đạt được số vòng quay cao và điều chỉnh vô cấp. 
 - Không xảy ra hư hỏng kh i làm việc trong tình trạng quá tải. 
 - Giá thành bảo dưỡng thấp. 
 Tuy nhiên động cơ khí nén có những khuyết điểm sau: 
 -Giá thành năng lượng cao (khoảng 10 lần so với động cơ điện). 
 - Số vòng quay phụ thuộc quá nhiều khi tải trọng thay đổi. 
 - Xảy ra tiếng ồn lớn khi xả khí. 
Động cơ quay một chiều Động cơ quay hai chiều 
Hình 3.9:Ký hiệu động cơ khí nén. 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 46
4.2.2. Các loại động cơ khí nén cơ bản 
4.2.2.1. Động cơ bánh răng 
 Động cơ bánh răng được chia ra làm ba loại: Động cơ bánh răng thẳng, 
động cơ bánh răng nghiêng và động cơ bánh răng chữ V. Động cơ bánh răng 
thường có công suất đến 59 kW với áp suất làm việc đến 6 bar và moment đạt 
đến 540 Nm. 
Hình 4.10: Động cơ bánh răng. 
4.2.2.2. Động cơ trục vít: 
 Hai trục quay của động cơ trục vít có biên dạng lồi và biên dạng lõm. 
Số răng của mỗi trục khác nhau. Điều kiện để hai trục quay ăn khớp là hai 
trục phải quay đồng bộ. 
Hình 4.11: Động cơ trục vít. 
4.2.2.3 Động cơ cánh gạt: 
Hình 4.12: Động cơ cánh gạt - Động cơ pít – tông hướng kính: 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 47
 4.2.2.4. Động cơ pít – tông hướng kính có công suất từ 1,5 đến 15kW. 
Nguyên lý hoạt động như sau: áp suất khí nén sẽ tác động lên pít – tông 2, qua 
thanh truyền 3 làm cho trục khuỷu quay. Để cho trục quay không bị va đập 
và tải trọng đều trong lúc quay, thường bố trí nhiều xy – lanh. 
Hình 4.13: Động cơ pít – tông hướng kính. 
4.2.2.5. Động cơ pít – tông dọc trục 
 Động cơ pít - tông dọc trục thường được bố trí 5 xy - lanh dọc theo trục 
gắn trên đĩa đu đưa. Moment quay được tạo thành bởi lực tiếp tuyến của xy - 
lanh tác động. Động cơ pit - tông dọc trục điều khiển vòng quay được vô cấp 
và đạt được moment quay 900Nm. 
Hình 4.14: Động cơ pít – tông dọc trục. 
4.2.2.6.Động cơ turbine 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 48
Hình 4.15: Cấu tạo động cơ turbine 
 Nguyên lý hoạt động của động cơ turbine là chuyển đổi động năng của 
dòng khí nén đi qua vòi phun thành cơ năng. Vì vậy động cơ đạt số vòng 
quay rất cao (10.000 v/ph). Động cơ turbine được phân chia theo hướng dòng 
khí nén vào turbine thành các loại: dọc trục, hướng trục, tiếp tuyến và động cơ 
tia phun tự do. 
4.2.2.7.Động cơ màng: 
Hình 4.16: Cấu tạo động cơ màng 
 Nguyên lý hoạt động của động cơ màng như sau: khi dòng khí nén vào 
làm cho màng dao động. Nếu nối màng với thanh truyền và một bánh cóc thì 
động cơ sẽ trở thành chuyển động quay không liên tục. 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 49
THỰC TẬP 
Bài 1: Cho sơ đồ mạch như hình vẽ 
Đấu dây dẫn khí cho sơ đồ mạch khí nén trên. 
 Chuẩn bị dụng cụ thiết bị 
STT Tên dụng cụ thiết bị Sồ 
lượng 
1 Máy nén khí 1 
2 Van 5/2 hai cuộn dây 1 
3 Xilanh 1 
4 Van tiết lưu 1 
5 Dây dẫn khí 10m 
7 Hộp dụng cụ 1 
 Trình tự thực hành 
Các bước 
công việc 
Thao tác thực 
hành 
Yêu cầu kỹ thuật Dụng cụ 
thiết bị 
Bước 1: 
Chuẩn bị 
thiết bị 
- Kiểm tra hoạt 
động của xilanh 
- Kiểm tra hoạt 
động của van 5/2 
- Kiểm tra máy 
- Các thiết bị phải 
hoạt động tốt 
- Van không bị xì khí 
- Xilanh 
- Máy nén 
khí 
- Các van 
cần dùng 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 50
nén khí 
- Kiểm tra van tiết 
lưu 
Bước 2: 
Kết nối 
xilanh với 
van 
- Kết nối xilanh 
với van tiết lưu 
- Kết nối van tiết 
lưu với van điều 
khiển 
- Kết nối đúng kỹ 
thuật 
- Dây dẫn khí phải 
đảm bảo được gắn 
chặt vào xilanh 
- Khi hoạt động khí 
không được xì ra 
ngoài 
- Xilanh 
- Van 
- Dây dẫn 
khí 
Bước 3: 
Kết nối 
van điều 
khiển với 
nguồn khí 
- Khóa nguồn khí 
- Kết nối van điều 
khiển với nguồn 
khí 
- Trước khi kết nối 
phải đảm bảo không 
có nguồn khí lên xi 
lanh 
- Khí không được xì 
ra khi cấp nguồn khí 
vào hệ thống 
- Xilanh 
- Nguồn 
khí 
-Van 
Bước 4: 
 Chạy thử 
- Kiểm tra tất cả các cửa của van và xi lanh, để đảm bảo 
an toàn 
- Mở từ từ nguồn khí cấp cho hệ thống điều khiển 
- Chạy thử và kiểm tra hoạt động 
Bài 2: Cho sơ đồ mạch như hình vẽ 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 51
Đấu dây dẫn khí cho sơ đồ mạch khí nén trên. 
 Chuẩn bị dụng cụ thiết bị 
STT Tên dụng cụ thiết bị Sồ 
lượng 
1 Máy nén khí 1 
2 Van 4/2 hai cuộn dây 1 
3 Xilanh 1 
4 Van tiết lưu 1 
5 Dây dẫn khí 10m 
7 Hộp dụng cụ 1 
 Trình tự thực hành 
Các bước 
công việc 
Thao tác thực 
hành 
Yêu cầu kỹ thuật Dụng cụ 
thiết bị 
Bước 1: 
Chuẩn bị 
thiết bị 
- Kiểm tra hoạt 
động của xilanh 
- Kiểm tra hoạt 
động của van 5/2 
- Kiểm tra máy 
nén khí 
- Kiểm tra van tiết 
lưu 
- Các thiết bị phải 
hoạt động tốt 
- Van không bị xì khí 
- Xilanh 
- Máy nén 
khí 
- Các van 
cần dùng 
Bước 2: 
Kết nối 
xilanh với 
van 
- Kết nối xilanh 
với van tiết lưu 
- Kết nối van tiết 
lưu với van điều 
khiển 
- Kết nối đúng kỹ 
thuật 
- Dây dẫn khí phải 
đảm bảo được gắn 
chặt vào xilanh 
- Khi hoạt động khí 
không được xì ra 
ngoài 
- Xilanh 
- Van 
- Dây dẫn 
khí 
Bước 3: 
Kết nối 
van điều 
khiển với 
- Khóa nguồn khí 
- Kết nối van điều 
khiển với nguồn 
khí 
- Trước khi kết nối 
phải đảm bảo không 
có nguồn khí lên xi 
lanh 
- Xilanh 
- Nguồn 
khí 
-Van 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 52
nguồn khí - Khí không được xì 
ra khi cấp nguồn khí 
vào hệ thống 
Bước 4: 
 Chạy thử 
- Kiểm tra tất cả các cửa của van và xi lanh, để đảm bảo 
an toàn 
- Mở từ từ nguồn khí cấp cho hệ thống điều khiển 
- Chạy thử và kiểm tra hoạt động 
Bài 3: Cho sơ đồ mạch như hình vẽ 
Đấu dây dẫn khí cho sơ đồ mạch khí nén trên. 
 Chuẩn bị dụng cụ thiết bị 
STT Tên dụng cụ thiết bị Sồ 
lượng 
1 Máy nén khí 1 
2 Van 5/2 1 
3 Xilanh 1 
4 Nút nhấn 2 
5 Van tiết lưu 1 
6 Dây dẫn khí 10m 
7 Hộp dụng cụ 1 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 53
 Trình tự thực hành 
Các bước 
công việc 
Thao tác thực 
hành 
Yêu cầu kỹ thuật Dụng cụ 
thiết bị 
Bước 1: 
Chuẩn bị 
thiết bị 
- Kiểm tra hoạt 
động của xilanh 
- Kiểm tra hoạt 
động của van 5/2 
- Kiểm tra máy 
nén khí 
- Kiểm tra van tiết 
lưu 
- Các thiết bị phải 
hoạt động tốt 
- Van không bị xì khí 
- Xilanh 
- Máy nén 
khí 
- Các van 
cần dùng 
Bước 2: 
Kết nối 
xilanh với 
van 
- Kết nối xilanh 
với van tiết lưu 
- Kết nối van tiết 
lưu với van điều 
khiển 
- Nối van điều 
khiển với nút nhấn 
- Kết nối đúng kỹ 
thuật 
- Dây dẫn khí phải 
đảm bảo được gắn 
chặt vào xilanh 
- Khi hoạt động khí 
không được xì ra 
ngoài 
- Xilanh 
- Van 
- Dây dẫn 
khí 
Bước 3: 
Kết nối 
van điều 
khiển với 
nguồn khí 
- Khóa nguồn khí 
- Kết nối van điều 
khiển với nguồn 
khí 
- Nối nút nhấn với 
nguồn khí 
- Trước khi kết nối 
phải đảm bảo không 
có nguồn khí lên xi 
lanh 
- Khí không được xì 
ra khi cấp nguồn khí 
vào hệ thống 
- Xilanh 
- Nguồn 
khí 
-Van 
Bước 4: 
 Chạy thử 
- Kiểm tra tất cả các cửa của van và xi lanh, để đảm bảo 
an toàn 
- Mở từ từ nguồn khí cấp cho hệ thống điều khiển 
- Chạy thử và kiểm tra hoạt động 
CÂU HỎI ÔN TẬP 
Câu 1: 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 54
 Cho biết cấu tạo và nguyên lý hoạt động của xilanh tác dụng đơn 
Câu 2: 
 Cho biết cấu tạo và nguyên lý hoạt động của xilanh tác động kép 
Câu 3: 
 So sánh sự khác nhau của xilanh tác dụng kép không có giảm chấn và 
xilanh tác dụng kép có giảm chấn. 
Câu 4: 
 Cho biết cấu tạo và nguyên lý hoạt động của xilanh kiểu màng 
Câu 5: 
 Cho biết cấu tạo và nguyên lý hoạt động của xilanh không có cần 
pittong. 
Câu 6: 
 Nêu ứng dụng của động cơ khí nén. Cho biết ký hiệu của động cơ khí 
nén. 
Câu 7: 
 Nêu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ khí nén kiểu trục vít. 
CHƯƠNG 5 
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN 
* MỤC ĐÍCH YÊU CẦU 
- Mục đích 
 Trang bị cho người đọc những phương pháp thiết kế mạch điều khiển 
khí nén – khí nén. Từ đó người đọc có khả năng ứng dụng thiết kế các mạch 
khí nén theo yêu cầu. 
- Yêu cầu: 
 + Thiết kế được mạch điều khiển trực tiếp một xilanh 
 + Thiết kế được mạch điều khiển gián tiếp xilanh 
 + Thiết kế được mạch điều khiển theo thời gian 
 + Thiết kế được mạch điều khiển theo áp suất. 
 + Thiết kế được mạch điều khiển theo nhịp 
+ Thiết kế được mạch điều khiển theo tầng 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 55
5.1. Khái niệm 
Trong một hệ thống gồm nhiều mạch điều khiển. Hơn nữa trong quá 
trình điều khiển, nhiều hệ thống được kết hợp với nhau, ví dụ: điều khiển 
bằng khí nén kết hợp với điện, thủy lực Để đơn giản quá trình điều khiển, 
phần tiếp theo sẽ trình bày cách biểu diễn các chức năng của quá trình điều 
khiển, gồm có: Biểu đồ trạng thái, sơ đồ chức năng và lưu đồ tiến trình. 
I. Biểu đồ trạng thái: 
1. Ký hiệu: 
Hình 5.1: Ký hiệu biểu diễn biểu đồ trạng thái. 
Thiết kế biểu đồ trạng thái 
- Biểu đồ trạng trạng thái biểu diễn trạng thái 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 (hành trình chuyển động, 
áp suất, góc quay). Trục tọa độ nằm ngang biểu diễn các bước thực hiện 
hoặc là thời gian hành trình. Hành trình làm việc được chia làm các bước. Sự 
thay đổi trạng thái trong các bước được biểu diễn bằng đường đậm. Sự liên 
kết các tín hiệu được biểu diễn bằng đường nét mãnh và chiều tác động được 
biểu diễn bằng mũi tên. Trong mỗi cơ cấu chấp hành, nét liền mảnh phía trên 
biểu thị cho vị trí của cơ cấu chấp hành ở phía ngoài (đi ra +), và đường liền 
mảnh ở phía dưới biểu thị cho cơ cấu chấp hành ở phía trong (đi vào -). 
Ví dụ 1: Thiết kế biểu đồ trạng thái của qui trình điều khiển sau: 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 56
- Xy - lanh tác dụng hai chiều 1.0 sẽ đi ra, khi tác động vào nút ấn 1.2 
hoặc 1.4. 
- Muốn xy - lanh lùi về, thì phải tác động đồng thờ ... ẽ chạm 1 
thì xilanh A đi về 
Mạch khí nén 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 86
Biểu đồ trạng thái 
Mạch điều khiển 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 87
Hình 5.37: Sơ đồ mạch điện 
5.5. Các bài toán ứng dụng 
Bài 1: 
Thiết kế mạch điều khiển điện – khí nén theo yêu cầu sau công nghệ sau: 
- Nhấn nút nhấn N1 xilanh đi ra. 
- Xilanh đi ra chạm S1 sau một khoảng thời gian thì xilanh đi về 
- Cho biết van sử dụng là van 5/2 một cuộn dây 
Chuẩn bị dụng cụ thiết bị 
STT Tên dụng cụ thiết bị Sồ 
lượng 
1 Xilanh 1 
2 Van 5/2 1 
3 Van tiết lưu 1 
4 Rơ le thời gian 1 
5 Nguồn cấp khí 1 
6 Dây dẫn khí 10m 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 88
7 Công tắc hành trình 1 
8 Hộp dụng cụ 1 
Trình tự thực hành 
Các bước 
công việc 
Thao tác thực 
hành 
Yêu cầu kỹ thuật Dụng cụ 
thiết bị 
Bước 1: 
Chuẩn bị 
và kiểm 
tra thiết bị 
- Kiểm tra hoạt 
động của xilanh 
- Kiểm tra hoạt 
động của van 
- Kiểm tra máy 
nén khí 
- Kiểm tra dây dẫn 
khí 
- Thiết bị phải hoạt 
động tốt 
- Dây dẫn khí không 
bị dò 
- Xilanh 
- Van 
- Dây dẫn 
khí 
Bước 2: 
Thiết kế 
mạch khí 
nén 
- Thiết kế mạch 
khí nén 
- Thiết kế điều 
chỉnh tốc độ 
xilanh bằng van 
tiết lưu 
- Thiết kế mạch 
điện điều khiển 
- Mạch thiết kế phải 
hoạt động đúng yêu 
cầu 
- Mạch đơn giản, tiết 
kiệm vật tư thiết bị 
Bước 3: 
Đấu lắp 
mạch khí 
nén 
- Đấu lắp xilanh 
với van tiết lưu 
- Đấu lắp van tiết 
lưu với van điều 
khiển 
- Đấu lắp van điều 
khiển với nguồn 
khí 
- Đấu lắp mạch 
điện điều khiển 
- Đảm bảo đấu lắp 
đúng yêu cầu kỹ thuật 
- Đảm bảo không bị 
dò khí tại các cửa van 
và xilanh 
- Xilanh 
- Van 
- Dây dẫn 
khí 
Bước 4: 
Chạy thử 
- Kiểm tra mạch khí nén trước khí cấp nguồn khí 
- Cấp nguồn khí và theo dõi hoạt động. Nếu chưa đúng 
hoạt động thì sửa lỗi 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 89
Bài 2: 
Thiết kế mạch điều khiển điện – khí nén theo yêu cầu sau công nghệ sau: 
Thiết kế mạch điều khiển điện – khí nén theo yêu cầu sau: Nhấn đồng 
thời hai nút N1 và N2 xilanh A và B đồng thời đi ra (A đi rachạm S1,B đi ra 
chạm S4), khi xilanh A và B đi ra xong thì xilanh A đi về, A đi về chạm S1 
sau khoảng thời gian 5s thì B đi về 
Nhấn nút N3 xilanh A và B về vị trí ban đầu. Cho biết van sử dụng là 
van 5/2 hai cuộn dây 
Chuẩn bị dụng cụ thiết bị 
STT Tên dụng cụ thiết bị Sồ 
lượng 
1 Xilanh 1 
2 Van 5/2 1 
3 Van tiết lưu 1 
4 Rơ le thời gian 1 
5 Nguồn cấp khí 1 
6 Dây dẫn khí 10m 
7 Công tắc hành trình 1 
8 Hộp dụng cụ 1 
Trình tự thực hành 
Các bước 
công việc 
Thao tác thực 
hành 
Yêu cầu kỹ thuật Dụng cụ 
thiết bị 
Bước 1: 
Chuẩn bị 
và kiểm 
tra thiết bị 
- Kiểm tra hoạt 
động của xilanh 
- Kiểm tra hoạt 
động của van 
- Kiểm tra máy 
nén khí 
- Kiểm tra dây dẫn 
khí 
- Thiết bị phải hoạt 
động tốt 
- Dây dẫn khí không 
bị dò 
- Xilanh 
- Van 
- Dây dẫn 
khí 
Bước 2: 
Thiết kế 
- Thiết kế mạch 
khí nén 
- Mạch thiết kế phải 
hoạt động đúng yêu 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 90
mạch khí 
nén 
- Thiết kế điều 
chỉnh tốc độ 
xilanh bằng van 
tiết lưu 
- Thiết kế mạch 
điện điều khiển 
cầu 
- Mạch đơn giản, tiết 
kiệm vật tư thiết bị 
Bước 3: 
Đấu lắp 
mạch khí 
nén 
- Đấu lắp xilanh 
với van tiết lưu 
- Đấu lắp van tiết 
lưu với van điều 
khiển 
- Đấu lắp van điều 
khiển với nguồn 
khí 
- Đấu lắp mạch 
điện điều khiển 
- Đảm bảo đấu lắp 
đúng yêu cầu kỹ thuật 
- Đảm bảo không bị 
dò khí tại các cửa van 
và xilanh 
- Xilanh 
- Van 
- Dây dẫn 
khí 
Bước 4: 
Chạy thử 
- Kiểm tra mạch khí nén trước khí cấp nguồn khí 
- Cấp nguồn khí và theo dõi hoạt động. Nếu chưa đúng 
hoạt động thì sửa lỗi 
Bài 3: 
Thiết kế mạch điều khiển điện – khí nén theo yêu cầu sau: Nhấn nút N1 
xilanh A đi ra, A đi ra chạm S2 thì xilanh B đi ra, B đi ra chạm S4 sau một 
khoảng thời gian xilanh B đi về, B đi về chạm S3 sau một khoảng thời gian 
thì xilanh A đi về 
Nhấn nút N2 xilanh A và B về vị trí ban đầu. Cho biết van sử dụng là 
van 5/2 một cuộn dây 
Chuẩn bị dụng cụ thiết bị 
STT Tên dụng cụ thiết bị Sồ 
lượng 
1 Xilanh 1 
2 Van 5/2 1 
3 Van tiết lưu 1 
4 Rơ le thời gian 1 
5 Nguồn cấp khí 1 
6 Dây dẫn khí 10m 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 91
7 Công tắc hành trình 1 
8 Hộp dụng cụ 1 
Trình tự thực hành 
Các bước 
công việc 
Thao tác thực 
hành 
Yêu cầu kỹ thuật Dụng cụ 
thiết bị 
Bước 1: 
Chuẩn bị 
và kiểm 
tra thiết bị 
- Kiểm tra hoạt 
động của xilanh 
- Kiểm tra hoạt 
động của van 
- Kiểm tra máy 
nén khí 
- Kiểm tra dây dẫn 
khí 
- Thiết bị phải hoạt 
động tốt 
- Dây dẫn khí không 
bị dò 
- Xilanh 
- Van 
- Dây dẫn 
khí 
Bước 2: 
Thiết kế 
mạch khí 
nén 
- Thiết kế mạch 
khí nén 
- Thiết kế điều 
chỉnh tốc độ 
xilanh bằng van 
tiết lưu 
- Thiết kế mạch 
điện điều khiển 
- Mạch thiết kế phải 
hoạt động đúng yêu 
cầu 
- Mạch đơn giản, tiết 
kiệm vật tư thiết bị 
Bước 3: 
Đấu lắp 
mạch khí 
nén 
- Đấu lắp xilanh 
với van tiết lưu 
- Đấu lắp van tiết 
lưu với van điều 
khiển 
- Đấu lắp van điều 
khiển với nguồn 
khí 
- Đấu lắp mạch 
điện điều khiển 
- Đảm bảo đấu lắp 
đúng yêu cầu kỹ thuật 
- Đảm bảo không bị 
dò khí tại các cửa van 
và xilanh 
- Xilanh 
- Van 
- Dây dẫn 
khí 
Bước 4: 
Chạy thử 
- Kiểm tra mạch khí nén trước khí cấp nguồn khí 
- Cấp nguồn khí và theo dõi hoạt động. Nếu chưa đúng 
hoạt động thì sửa lỗi 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 92
Bài 4: 
Thiết kế mạch điều khiển điện – khí nén theo yêu cầu sau: Nhấn đồng 
thời hai nút N1 và N2 xilanh A và B đồng thời đi ra (A đi rachạm S1,B đi ra 
chạm S4), khi xilanh A và B đi ra xonng thì xilanh A đi về, A đi về chạm S1 
sau khoảng thời gian 5s thì B đi về 
Nhấn nút N3 xilanh A và B về vị trí ban đầu. Cho biết van sử dụng là 
van 5/2 một cuộn dây 
Chuẩn bị dụng cụ thiết bị 
STT Tên dụng cụ thiết bị Sồ 
lượng 
1 Xilanh 1 
2 Van 5/2 1 
3 Van tiết lưu 1 
4 Rơ le thời gian 1 
5 Nguồn cấp khí 1 
6 Dây dẫn khí 10m 
7 Công tắc hành trình 1 
8 Hộp dụng cụ 1 
Trình tự thực hành 
Các bước 
công việc 
Thao tác thực 
hành 
Yêu cầu kỹ thuật Dụng cụ 
thiết bị 
Bước 1: 
Chuẩn bị 
và kiểm 
tra thiết bị 
- Kiểm tra hoạt 
động của xilanh 
- Kiểm tra hoạt 
động của van 
- Kiểm tra máy 
nén khí 
- Kiểm tra dây dẫn 
khí 
- Thiết bị phải hoạt 
động tốt 
- Dây dẫn khí không 
bị dò 
- Xilanh 
- Van 
- Dây dẫn 
khí 
Bước 2: 
Thiết kế 
mạch khí 
- Thiết kế mạch 
khí nén 
- Thiết kế điều 
- Mạch thiết kế phải 
hoạt động đúng yêu 
cầu 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 93
nén chỉnh tốc độ 
xilanh bằng van 
tiết lưu 
- Thiết kế mạch 
điện điều khiển 
- Mạch đơn giản, tiết 
kiệm vật tư thiết bị 
Bước 3: 
Đấu lắp 
mạch khí 
nén 
- Đấu lắp xilanh 
với van tiết lưu 
- Đấu lắp van tiết 
lưu với van điều 
khiển 
- Đấu lắp van điều 
khiển với nguồn 
khí 
- Đấu lắp mạch 
điện điều khiển 
- Đảm bảo đấu lắp 
đúng yêu cầu kỹ thuật 
- Đảm bảo không bị 
dò khí tại các cửa van 
và xilanh 
- Xilanh 
- Van 
- Dây dẫn 
khí 
Bước 4: 
Chạy thử 
- Kiểm tra mạch khí nén trước khí cấp nguồn khí 
- Cấp nguồn khí và theo dõi hoạt động. Nếu chưa đúng 
hoạt động thì sửa lỗi 
Bài 5: 
Thiết kế mạch điều khiển điện – khí nén theo yêu cầu sau: Nhấn nút N1 
xilanh A đi ra ,A đi ra chạm S2 thì xilanh B đi ra, B đi ra chạm S4, sau thời 
gian 3S xilanh B đi về, B đi về chạm S3 thì A đi về 
Nhấn nút N2 xilanh A và B về vị trí ban đầu. Cho biết van sử dụng là 
van 5/2 một cuộn dây 
Chuẩn bị dụng cụ thiết bị 
STT Tên dụng cụ thiết bị Sồ 
lượng 
1 Xilanh 1 
2 Van 5/2 1 
3 Van tiết lưu 1 
4 Rơ le thời gian 1 
5 Nguồn cấp khí 1 
6 Dây dẫn khí 10m 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 94
7 Công tắc hành trình 1 
8 Hộp dụng cụ 1 
Trình tự thực hành 
Các bước 
công việc 
Thao tác thực 
hành 
Yêu cầu kỹ thuật Dụng cụ 
thiết bị 
Bước 1: 
Chuẩn bị 
và kiểm 
tra thiết bị 
- Kiểm tra hoạt 
động của xilanh 
- Kiểm tra hoạt 
động của van 
- Kiểm tra máy 
nén khí 
- Kiểm tra dây dẫn 
khí 
- Thiết bị phải hoạt 
động tốt 
- Dây dẫn khí không 
bị dò 
- Xilanh 
- Van 
- Dây dẫn 
khí 
Bước 2: 
Thiết kế 
mạch khí 
nén 
- Thiết kế mạch 
khí nén 
- Thiết kế điều 
chỉnh tốc độ 
xilanh bằng van 
tiết lưu 
- Thiết kế mạch 
điện điều khiển 
- Mạch thiết kế phải 
hoạt động đúng yêu 
cầu 
- Mạch đơn giản, tiết 
kiệm vật tư thiết bị 
Bước 3: 
Đấu lắp 
mạch khí 
nén 
- Đấu lắp xilanh 
với van tiết lưu 
- Đấu lắp van tiết 
lưu với van điều 
khiển 
- Đấu lắp van điều 
khiển với nguồn 
khí 
- Đấu lắp mạch 
điện điều khiển 
- Đảm bảo đấu lắp 
đúng yêu cầu kỹ thuật 
- Đảm bảo không bị 
dò khí tại các cửa van 
và xilanh 
- Xilanh 
- Van 
- Dây dẫn 
khí 
Bước 4: 
Chạy thử 
- Kiểm tra mạch khí nén trước khí cấp nguồn khí 
- Cấp nguồn khí và theo dõi hoạt động. Nếu chưa đúng 
hoạt động thì sửa lỗi 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 95
Bài 6: 
Thiết kế mạch điều khiển điện – khí nén theo yêu cầu sau: Nhấn nút N1 
xilanh A đi ra ,A đi ra chạm S2 thì xilanh B đi ra, B đi ra chạm S4, sau thời 
gian 3S xilanh B đi về, B đi về chạm S3 thì A đi về 
Nhấn nút N2 xilanh A và B về vị trí ban đầu. Cho biết van sử dụng là 
van 5/2 hai cuộn dây 
Chuẩn bị dụng cụ thiết bị 
STT Tên dụng cụ thiết bị Sồ 
lượng 
1 Xilanh 1 
2 Van 5/2 1 
3 Van tiết lưu 1 
4 Rơ le thời gian 1 
5 Nguồn cấp khí 1 
6 Dây dẫn khí 10m 
7 Công tắc hành trình 1 
8 Hộp dụng cụ 1 
Trình tự thực hành 
Các bước 
công việc 
Thao tác thực 
hành 
Yêu cầu kỹ thuật Dụng cụ 
thiết bị 
Bước 1: 
Chuẩn bị 
và kiểm 
tra thiết bị 
- Kiểm tra hoạt 
động của xilanh 
- Kiểm tra hoạt 
động của van 
- Kiểm tra máy 
nén khí 
- Kiểm tra dây dẫn 
khí 
- Thiết bị phải hoạt 
động tốt 
- Dây dẫn khí không 
bị dò 
- Xilanh 
- Van 
- Dây dẫn 
khí 
Bước 2: 
Thiết kế 
mạch khí 
nén 
- Thiết kế mạch 
khí nén 
- Thiết kế điều 
chỉnh tốc độ 
xilanh bằng van 
tiết lưu 
- Mạch thiết kế phải 
hoạt động đúng yêu 
cầu 
- Mạch đơn giản, tiết 
kiệm vật tư thiết bị 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 96
- Thiết kế mạch 
điện điều khiển 
Bước 3: 
Đấu lắp 
mạch khí 
nén 
- Đấu lắp xilanh 
với van tiết lưu 
- Đấu lắp van tiết 
lưu với van điều 
khiển 
- Đấu lắp van điều 
khiển với nguồn 
khí 
- Đấu lắp mạch 
điện điều khiển 
- Đảm bảo đấu lắp 
đúng yêu cầu kỹ thuật 
- Đảm bảo không bị 
dò khí tại các cửa van 
và xilanh 
- Xilanh 
- Van 
- Dây dẫn 
khí 
Bước 4: 
Chạy thử 
- Kiểm tra mạch khí nén trước khí cấp nguồn khí 
- Cấp nguồn khí và theo dõi hoạt động. Nếu chưa đúng 
hoạt động thì sửa lỗi 
Bài 7: 
Thiết kế mạch điều khiển điện – khí nén theo yêu cầu sau: Nhấn nút N1 
xilanh A đi ra, A đi ra chạm S2 thì xilanh B đi ra, B đi ra chạm S4 sau một 
khoảng thời gian xilanh B đi về, B đi về chạm S3 sau một khoảng thời gian 
thì xilanh A đi về 
Nhấn nút N2 xilanh A và B về vị trí ban đầu. Cho biết van sử dụng là 
van 5/2 hai cuộn dây 
Chuẩn bị dụng cụ thiết bị 
STT Tên dụng cụ thiết bị Sồ 
lượng 
1 Xilanh 1 
2 Van 5/2 1 
3 Van tiết lưu 1 
4 Rơ le thời gian 1 
5 Nguồn cấp khí 1 
6 Dây dẫn khí 10m 
7 Công tắc hành trình 1 
8 Hộp dụng cụ 1 
Trình tự thực hành 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 97
Các bước 
công việc 
Thao tác thực 
hành 
Yêu cầu kỹ thuật Dụng cụ 
thiết bị 
Bước 1: 
Chuẩn bị 
và kiểm 
tra thiết bị 
- Kiểm tra hoạt 
động của xilanh 
- Kiểm tra hoạt 
động của van 
- Kiểm tra máy 
nén khí 
- Kiểm tra dây dẫn 
khí 
- Thiết bị phải hoạt 
động tốt 
- Dây dẫn khí không 
bị dò 
- Xilanh 
- Van 
- Dây dẫn 
khí 
Bước 2: 
Thiết kế 
mạch khí 
nén 
- Thiết kế mạch 
khí nén 
- Thiết kế điều 
chỉnh tốc độ 
xilanh bằng van 
tiết lưu 
- Thiết kế mạch 
điện điều khiển 
- Mạch thiết kế phải 
hoạt động đúng yêu 
cầu 
- Mạch đơn giản, tiết 
kiệm vật tư thiết bị 
Bước 3: 
Đấu lắp 
mạch khí 
nén 
- Đấu lắp xilanh 
với van tiết lưu 
- Đấu lắp van tiết 
lưu với van điều 
khiển 
- Đấu lắp van điều 
khiển với nguồn 
khí 
- Đấu lắp mạch 
điện điều khiển 
- Đảm bảo đấu lắp 
đúng yêu cầu kỹ thuật 
- Đảm bảo không bị 
dò khí tại các cửa van 
và xilanh 
- Xilanh 
- Van 
- Dây dẫn 
khí 
Bước 4: 
Chạy thử 
- Kiểm tra mạch khí nén trước khí cấp nguồn khí 
- Cấp nguồn khí và theo dõi hoạt động. Nếu chưa đúng 
hoạt động thì sửa lỗi 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 98
MỤC LỤC 
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ KHÍ NÉN 
1.1. Lịch sử ra đời ...1 
1.2. Khả năng ứng dụng của khí nén .2 
1.3. Ưu, nhược điểm của hệ thóng truyền động bằng khí nén ...2 
1.4. Đơn vị đo trong hệ thống điều khiển khí nén ..3 
CHƯƠNG 2: CUNG CẤP VÀ XỬ LÝ NGUỒN KHÍ NÉN 
2.1. Máy nén khí 4 
2.1.1. Nguyên tắc hoạt động và phân loại máy nén khí  4 
2.1.2.Máy nén khí kiểu cánh gạt 6 
2.1.3. Máy nén khí kiểu trục vít .8 
2.1.4. Máy nén khí kiểu Root. ..10 
2.2. Thiết bị xử lý khí nén ... 11 
2.2.I. Yêu cầu về khí nén ..11 
2.2.2. Bộ lọc  12 
2.2.3. Các phương pháp xử lý khí nén .....15 
CHƯƠNG 3: CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN 
3.1. Van đảo chiều ....... 19 
3.1.I. Nguyên lý hoạt động chung 19 
3.1.2. Ký hiệu van đảo chiều 20 
3.1.3 Tín hiệu tác động .22 
3.2. Van đảo chiều có vị trí “không” (không duy trì) ..23 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 99
3.3.Van đảo chiều không có vị trí “không” (có duy trì) ...28 
3.4. Van chặn ... 30 
3.5 Van an toàn  31 
3.6. Van tiết lưu 32 
3.7. Van áp suất, van chân không .33 
CHƯƠNG 4: PHẦN TỬ CHẤP HÀNH 
4.1. Xilanh 39 
4.1.1. Xy – lanh tác dụng đơn ..39 
4.1.2. Xy – lanh màng .40 
4.1.3. Xy – lanh tác dụng hai chiều (xy – lanh tác dụng kép) .41 
4.1.4. Xy – lanh tác dụng kép có giảm chấn 41 
4.1.5 Xy - lanh không có cần pít – tông ...42 
 4.2. Động cơ khí nén ...44 
4.2.1. Giới thiệu chung ...44 
4.2.2. Các loại động cơ khí nén cơ bản 45 
CHƯƠNG 5:THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN 
5.1. Khái niệm ..54 
5.2. Hệ thống điều khiển khí nén .56 
5.2.1. Điều khiển trực tiếp 56 
5.2.2. Điều khiển gián tiếp ...57 
5.2.3.Mạch điều khiển gián tiếp xy - lanh tác dụng đơn có phần tử nhớ .58 
5.2.4. Điều khiển tùy động theo thời gian 58 
5.3. Hệ thống điều khiển điện – khí nén ...63 
5.3.1. Các phần tử điện khí nén 63 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 100
5.3.2. Các phần tử điện .64 
5.3.3. Mạch điều khiển điện - khí nén với 1 xy – lanh .73 
5.3.2. Mạch điều khiển điện - khí nén với 2 xy – lanh .78 
5.5. Các bài toán ứng dụng ...86