Giáo trình môn Điều khiển điện khí nén (Phần 2)

Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 58
CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG 
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 
Bài 1: Biểu diễn chức năng của quá trình điều khiển: 
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. 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 59
2. 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: 
- 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 thời 2 nút ấn 1.6 và 1.8 
Biểu đồ trạng thái của xy - lanh 1.0 được biểu diễn trên hình 4.2. Nút 
ấn 1.2 và 1.4 là liên kết OR. Nút ấn 1.6 và 1.8 là liên kết AND. Xy - lanh đi ra 
ký hiệu +, xy - lanh đi vào ký hiệu -. 
Hình 5.2: Biểu đồ trạng thái của xy - lanh 1.0. 
II. PHÂN LOẠI PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN: 
- Điều khiển bằng tay. 
- Điều khiển tùy động theo thời gian. 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 60
- Điều khiển tùy động theo hành trình. 
- Điều khiển theo chương trình bằng cơ cấu chuyển mạch. 
- Điều khiển theo tầng. 
- Điều khiển theo nhịp. 
- Điều khiển bằng bộ chọn theo bước. 
1. Điều khiển bằng tay: 
Điều khiển bằng tay được ứng dụng phần lớn ở những mạch điều khiển 
bằng khí nén đơn giản, ví dụ như các đồ gá kẹp chi tiết. 
a/ Điều khiển trực tiếp: 
Điều khiển trực tiếp có đặc điểm là chức năng đưa tín hiệu và xử lý tín 
hiệu do một phần tử đảm nhận. Ví dụ mạch điều khiển xy - lanh tác dụng một 
chiều. 
Hình 5.3: Mạch điều khiển trực tiếp. 
Hình trên biểu diễn mạch điều khiển bằng tay gồm có phần tử đưa tín hiệu 1.1 
và phần tử xử lý tín hiệu 1.2. 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 61
Hình 5.3: Mạch điều khiển gián tiếp với phần tử phát và xử lý tín hiệu. 
b/ Điều khiển gián tiếp: 
Pít - tông đi ra và lùi vào được điều khiển bằng phần tử nhớ 1.3. Mạch 
điều khiển và biểu đồ trạng thái trình bày trên hình 4.18. 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 62
Hình 5.4: Mạch điều khiển gián tiếp 
Mạch điều khiển gián tiếp xy - lanh tác dụng đơn có phần tử nhớ. 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 63
Hình 5.5: Mạch điều khiển gián tiếp \ 
2. Điều khiển tùy động theo thời gian: 
Điều khiển tùy động theo thời gian được minh họa ở hình 4.20. Khi 
nhấn nút ấn 1.1 van đảo chiều 1.3 đổi vị trí, pít - tông 1.0 đi ra, đồng thời khí 
nén sẽ qua cửa X để vào phần tử thời gian 1.2. Sau thời gian (t) van đảo chiều 
1.3 đổi vị trí. 
Hình trên biểu diễn sơ đồ mạch điều khiển tùy động theo thời gian có 
chu kỳ tự động. 
Hình 5.6: Sơ đồ mạch điều khiển tùy động theo thời gian và biểu đồ trạng 
thái. 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 64
3. Điều khiển vận tốc: 
* Điều khiển vận tốc bằng van tiết lưu một chiều trình bày ở sau. Khi 
ấn công tắc 1.1, vận tốc đi ra của xy - lanh phụ thuộc vào độ mở của van tiết 
lưu, khi ngắt công tắc 1.1, vận tốc đi vào của xy - lanh tăng lên 
nhờ khí nén thoát qua hai đường van tiết lưu và van một chiều. 
Hình 5.7: Điều khiển vận tốc bằng van tiết lưu một chiều. 
* Điều khiển vận tốc bằng van thoát khí nhanh trình bày ở hình 4.23. Khi ấn 
công tắc 1.1, vận tốc đi ra của xy - lanh chậm, khi ngắt công tắc 1.1, vận tốc 
đi vào của xy - lanh tăng lên nhờ khí nén thoát qua van thoát khí nhanh. 
Hình 5.8: Điều khiển vận tốc bằng van thoát nhanh. 
4. Điều khiển tùy động theo hành trình 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 65
Cơ sở điều khiển tùy động theo hành trình là vị trí của các công tắc hành 
trình. Khi một bước thực hiện trong mạch điều khiển có lỗi, thì mạch điều 
khiển sẽ đứng yên. 
Điều khiển tùy động theo hành trình một xy - lanh trình bày trên hình sau: 
(a) Z 
Hình 5.9:Điều khiển tùy động theo hành trình với 1 xy - lanh. 
- Điều khiển tùy động theo hành trình với một xy - lanh có chu kỳ tự động 
trình bày trên hình 4.25. Mạch điều khiển thực hiện tự động nhờ sử dụng nút 
ấn có rãnh định vị 1.1, chừng nào nút ấn 1.1 ở vị trí b thì mạch sẽ ngừng hoạt 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 66
động. Sơ đồ và biểu đồ trạng thái của mạch điều khiển tùy động theo hành 
trình với một xy - lanh có chu kỳ tự động trình bày trên hình 
 Hình 5.10: Điều khiển tùy động theo hành trình một xy - lanh có chu kỳ tự 
động và biểu đồ trạng thái. 
- Điều khiển tùy động theo hành trình với một xy – lanh có phần tử thời gian 
giới hạn thời gian dừng của pít - tông ở cuối hành trình biểu diễn trên hình 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 67
Hình 5.11: Sơ đồ và biểu đồ trạng thái của mạch điều khiển tùy động theo 
hành trình với một xy - lanh có phần tử thời gian. 
5. Điều khiển theo chương trình bằng cơ cấu chuyển mạch 
Điều khiển theo chương trình bằng cơ cấu chuyển mạch có đặc điểm là 
chương trình được thực hiện bời các loại cam lắp trên trục phân phối. Khi trục 
phân phối quay, các cam sẽ quay theo. Vị trí (độ nâng của cam) tác động lên 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 68
nòng van, để thay đồi vị trí của các van đảo chiều. Chiều dài trục phân phối 
theo lý thuyết có thể dài bất kỳ, số vòng quay của trục phân phối từ 0,5 – 75 
v/phút. Bước thực hiện có thể lên đến 20 bước. 
Bài 2: Điều khiển theo tầng 
Nguyên tắc thiết kế mạch điều khiển theo tầng là chia các bước thực hiện có 
cùng chức năng thành từng tầng riêng biệt. Phần tử cơ bản của điều khiển 
theo tầng là phần tử nhớ - van đảo chiều 4/2 hoặc 5/2. Điều khiển theo tầng là 
bước hoàn thiện của điều khiển tùy động theo hành trình. 
I. Mạch điều khiển cho hai tầng: 
Nguyên tắc hoạt động là khi tầng thứ nhất có khí nén, thì tầng thứ hai sẽ 
không có khí nén. Có nghĩa là khi a1 = L, thì a2 = 0. Không tồn tại là hai tầng 
có khí nén cùng một lúc. 
Hình 5.12 Mạch điều khiển 2 tầng. 
Hình 5.13: Mạch điều khiển 3 tầng. 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 69
II. Mạch điều khiển 4 tầng và n tầng: 
Nguyên lý hoạt động cũng tương tự như đã trình bày ở các mạch trên. Nếu số 
tầng thực hiện là 4, thì số van đảo chiều cần thiết là 3. Tương tự như vậy, nếu 
số tầng thực hiện là n thì số van đảo chiều là (n-1). 
Hình 5.14: Mạch điều khiển 4 tầng. 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 70
Bài 3: Điều khiển theo nhịp 
Các phương pháp điều khiển được trình bày ở các phần trước có một 
đặc điểm là khi thay đổi qui trình công nghệ hay yêu cầu đề ra, đòi hỏi phải 
thiết kế lại mạch điều khiển, như vậy mất nhiều thời gian và công sức. 
Phương pháp điều khiển theo nhịp khắc phục được những nhược điểm trên. 
I. Cấu tạo khối của nhịp điều khiển: 
Cấu tạo khối của nhịp điều khiển gồm có 3 phần tử là: phần tử AND, phần tử 
nhớ và phần tử OR. 
Hình 5.15: Cấu tạo khối của nhịp điều khiển. 
1. Nguyên tắc thực hiện của điều khiển theo nhịp là: các bước thực hiện lệnh 
xảy ra tuần tự. Có nghĩa là khi các lệnh trong nhịp một thực hiện xong, thì sẽ 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 71
thông báo cho nhịp tiếp theo, đồng thời sẽ xóa lệnh nhịp thực hiện trước đó. 
Tín hiệu vào Yn tác động (ví dụ: tín hiệu khởi động), tín hiệu điều khiển A1 
có giá trị L. Đồng thời sẽ tác động vào nhịp trước đó Zn-1 để xóa lệnh thực 
hiện trước đó. Đồng thời sẽ chuẩn bị cho nhịp tiếp theo cùng với tín hiệu vào 
X1 (hình 4.38). như vậy, khối của nhịp điều khiển gồm các chức năng: 
- Chuẩn bị cho nhịp tiếp theo. 
- Xoá lệnh của nhịp trước đó. 
- Thực hiện lệnh của tín hiệu điều khiển. 
Hình 5.16: Mạch LOGIC của chuỗi điều khiển theo nhịp. 
Biểu diễn đơn giản chuỗi điều khiển theo nhịp được trình bày hình trên Nhịp 
thứ nhất Zn sẽ được xóa bằng nhịp cuối cùng Zn+1. 
Hình 5.17: Biểu diễn đơn giản chuỗi điểu khiển theo nhịp. 
2. Các loại khối điều khiển 
Trong thực tế có 3 loại khối điều khiển theo nhịp: 
- Loại ký hiệu TAA: khi cổng Yn có giá trị L, van đảo chiều đổi vị trí: 
* Tín hiệu ở cổng A có giá trị L. 
* Chuẩn bị cho nhịp tiếp theo bằng phần tử AND của tín hiệu X. 
* Đèn tín hiệu sáng. 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 72
* Phần tử nhớ của nhịp trước đó trở về vị trí RESET. 
Hình 5.18: Khối kiểu TAA. 
- Loại ký hiệu TAB: Loại này thường được bố trí ở vị trí cuối cùng trong 
chuỗi điều khiển theo nhịp. Ngược lại với kiểu TAA, kiểu TAB có phần tử 
OR nối với cổng Yn (hình 4.41). Khi cổng L có khí nén, thì toàn bộ các khối 
của chuỗi điều khiển (trừ khối cuối cùng) sẽ trở về vị trí ban đầu. Như vậy, 
khối kiểu TAB có chức năng như là điều kiện để chuẩn bị khởi động của 
mạch điều khiển. Khối kiểu TAB cũng có chức năng tương tự như khối kiểu 
TAA. Đó là: khi cổng Yn có giá trị L, van đảo chiều (phần tử nhớ) đổi vị trí: 
 * Tín hiệu ở cổng a có giá trị L. 
 * Chuẩn bị cho nhịp tiếp theo bằng phần tử AND của tín hiệu ở cổng X. 
* Đèn tín hiệu sáng. 
* Phần tử nhớ của nhịp trước đó trở về vị trí RESET. 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 73
Hình 5.19: Khối kiểu TAB. 
- Loại ký hiệu TAC: Loại tín hiệu không có phần tử nhớ và phần tử OR. 
Như vậy, loại TAC có chức năng là trong nhịp điều khiển tiếp theo, khi tín 
hiệu của nhịp trước đó vẫn còn giá trị L. thì đèn tín hiệu vẫn còn sáng ở nhịp 
tiếp theo. 
Hình 5.20: Khối kiểu TAB. 
Chuỗi điều khiển với nhịp 4 khối: 3 khối kiểu TAA và 1 khối kiểu TAB biểu 
diễn ở trên hình 4.43. 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 74
 Hình 5.21: Chuỗi điều khiển theo nhịp gồm: 3 khối kiểu TAA và 1 khối kiểu 
TAB. 
II. THIẾT KẾ MẠCH TỔNG HỢP ĐIỀU KHIỂN THEO NHỊP: 
Phương pháp điều khiển theo nhịp đươc ứng dụng rộng rãi trong kỹ 
thuật điều khiển bằng khí nén. Trong thực tế do những yêu cầu công nghệ 
khác nhau, mà mạch thiết kế sẽ khác nhau. Điển hình là các mạch sau: 
- Mạch điều khiển theo nhịp với chu kỳ thực hiện nhảy cóc. 
- Mạch điều khiển theo nhịp với chu kỳ thực hiện lặp lại. 
- Mạch điều khiển theo nhịp với các chu kỳ thực hiện đồng thời. 
- Mạch điều khiển theo nhịp với các chu kỳ thực hiện tuần tự. 
1. Mạch điều khiển theo nhịp với chu kỳ thực hiện nhảy cóc: 
Biểu đồ thực hiện nhịp được biểu diễn trên hình 4.58. Khi k = 1, tức là 
vị trí của van đảo chiều có định vị ở vị trí bên trái, các bước thực hiện sẽ lần 
lượt từ bước thứ nhất đến bước thứ bảy. Khi k = 0, tức là khi vị trí của van 
đảo chiều có định vị ở vị trí bên phải, các bước thực hiện sẽ lần lượt từ bước 
thứ nhất, bước thứ hai và nhảy qua đến bước thứ bảy 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 75
Hình 5.22: Biểu đồ thực hiện chu kỳ nhảy cóc. 
Mạch điều khiển theo nhịp với chu kỳ thực hiện nhảy cóc: 
Hình 5.24: Mạch điều khiển theo nhịp với chu kỳ thực hiện nhảy cóc. 
Như vậy, mạch tổng hợp gồm có 2 chương trình. Khi k = 1, ta có biểu đồ 
trạng thái của chương trình thứ nhất. 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 76
Hình 5.25: Biểu đồ trạng thái của chương trình thứ nhất: (khi k = 1). 
Khi k = 0, ta có biểu đồ trạng thái của chương trình thứ hai. 
Hình 5.27; Biểu đồ trạng thái của chương trình thứ hai: (khi k = 0). 
2. Mạch điều khiển theo nhịp với chu kỳ thực hiện lặp lại: 
a/ Nguyên lý hoạt động: 
Biểu đồ thực hiện nhịp được biểu diễn trên hình 4.62. Khi k = 1, tức là 
vị trí của van đảo chiều có định vị ở vị trí bên trái, các bước thực hiện sẽ lần 
lượt từ bước thứ nhất đến bước thứ bảy. Khi k = 0, tức là khi vị trí của van 
đảo chiều có định vị ở vị trí bên phải, các bước thực hiện sẽ lần lượt từ bước 
thứ nhất đến bước thứ bảy. Sau đó sẽ lặp lại từ bước thứ ba đến bước thứ sáu. 
Mạch điều khiển theo nhịp với chu kỳ thực hiện lặp lại biểu diễn trên 
hình 4.63. 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 77
Biểu đồ thực hiện chu kỳ lặp lại. 
b/ Ví dụ ứng dụng: 
Qui trình công nghệ được biểu diễn ở biểu đồ trạng thái (hình 4.59). 
Mạch điều khiển theo nhịp với chu kỳ thực hiện lặp lại. 
3. Mạch điều khiển theo nhịp với các chu kỳ thực hiện đồng thời 
Nguyên lý hoạt động: 
Sau khi qui trình M thực hiện xong, thì các qui trình 1, qui trình 2, qui 
trình 3 sẽ thực hiện đồng thời. Sau khi 3 qui trình thực hiện đồng thời hoàn 
thành, tín hiệu ở cổng ra Yn+1 sẽ được kết hợp lại bằng phần tử AND, để qui 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 78
trình N thực hiện. Như vậy, trước khi chuẩn bị thực hiện đồng thời các qui 
trình, tín hiệu sẽ được phân nhánh. Sau khi các qui trình đồng thời thực hiện 
xong, các tín hiệu sẽ được kết hợp lại. Nguyên lý hoạt động điều khiển theo 
nhịp với các chu kỳ thực hiện đồng thời, được biểu diễn trên hình 4.62. 
Hình 5.28: Mạch điều khiển với các chu kỳ thực hiện đồng thời. 
4. Mạch điều khiển theo nhịp với các chu kỳ thực hiện tuần tự: 
Sau khi qui trình M thực hiện, nếu k = 1 thì qui trình thứ nhất sẽ thực 
hiện, nếu k = 0, thì qui trình thứ hai sẽ thực hiện. Sau đó, qui trình N sẽ thực 
hiện. 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đ ... 5 
6 Đèn báo 1 
 Trình tự thực hành 
Các bước 
công việc 
Thao tác thực 
hành 
Yêu cầu kỹ thuật Dụng cụ 
thiết bị 
Bước 1: 
Mở phần 
mềm 
- Mở phầm mềm 
fluidsim 
- Đặt tên cho bài 
- Tên bài phải phù 
hợp với yêu cầu hoạt 
động của mạch 
Máy tính 
có phần 
mềm 
fluidsim 
Bước 2: 
Chọn 
thiết bị 
- Chọn xilanh 
- Chọn van điều 
khiển 
- Chọn van tiết lưu 
- Chọn nút nhấn 
- Chọn rơ le trung 
gian 
- Chọn đèn báo 
- Chọn nguồn khí 
- Các thiết bị được 
chọn phù hợp với yêu 
cầu của mạch 
Máy tính 
có phần 
mềm 
fluidsim 
Bước 3: 
Kết nối 
mạch khí 
nén 
- Kết nối xilanh 
với van điều khiển 
- Kết nối van điều 
khiển với nguồn 
khí 
- Kết nối đúng sơ đồ 
mạch khí nén 
- Đảm bảo tính mĩ 
quan 
Máy tính 
có phần 
mềm 
fluidsim 
Bước 4: 
Kết nối 
mạch điện 
- Kết nối cột thứ 
nhất 
- Kết nối duy tri 
- Kết nối cuộn dây 
van 
- Kết nối đèn 
Kết nối đúng sơ đồ 
mạch điện 
- Đảm bảo tính mĩ 
quan 
Máy tính 
có phần 
mềm 
fluidsim 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 144
Bước 5: 
 Chạy thử 
- Lưu bài vừa thực hiện 
- Nhấn nút run để bắt đầu thực hiện mô phỏng 
- Kiểm tra hoạt động và sửa lỗi nếu có 
Bài 5: Vẽ mạch điện - khí nén trên phầm mềm Fluidsim, sau đó kiểm tra hoạt 
động của mạch. 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 145
 Lập bảng vật tư, thiết bị 
STT Tên dụng cụ thiết bị Sồ 
lượng 
1 Nguồn khí 1 
2 Van 5/2 2 
3 Xilanh 2 
4 Nút nhấn 2 
5 Rơ le trung gian 5 
 Trình tự thực hành 
Các bước 
công việc 
Thao tác thực 
hành 
Yêu cầu kỹ thuật Dụng cụ 
thiết bị 
Bước 1: 
Mở phần 
mềm 
- Mở phầm mềm 
fluidsim 
- Đặt tên cho bài 
- Tên bài phải phù 
hợp với yêu cầu hoạt 
động của mạch 
Máy tính 
có phần 
mềm 
fluidsim 
Bước 2: 
Chọn 
thiết bị 
- Chọn xilanh 
- Chọn van điều 
khiển 
- Các thiết bị được 
chọn phù hợp với yêu 
cầu của mạch 
Máy tính 
có phần 
mềm 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 146
- Chọn van tiết lưu 
- Chọn nút nhấn 
- Chọn rơ le trung 
gian 
- Chọn đèn báo 
- Chọn nguồn khí 
 fluidsim 
Bước 3: 
Kết nối 
mạch khí 
nén 
- Kết nối xilanh 
với van điều khiển 
- Kết nối van điều 
khiển với nguồn 
khí 
- Kết nối đúng sơ đồ 
mạch khí nén 
- Đảm bảo tính mĩ 
quan 
Máy tính 
có phần 
mềm 
fluidsim 
Bước 4: 
Kết nối 
mạch điện 
- Kết nối cột thứ 
nhất 
- Kết nối duy tri 
- Kết nối cuộn dây 
van 
- Kết nối đèn 
Kết nối đúng sơ đồ 
mạch điện 
- Đảm bảo tính mĩ 
quan 
Máy tính 
có phần 
mềm 
fluidsim 
Bước 5: 
 Chạy thử 
- Lưu bài vừa thực hiện 
- Nhấn nút run để bắt đầu thực hiện mô phỏng 
- Kiểm tra hoạt động và sửa lỗi nếu có 
Bài 5: Vẽ mạch điện - khí nén trên phầm mềm Fluidsim, sau đó kiểm tra hoạt 
động của mạch. 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 147
 Lập bảng vật tư, thiết bị 
STT Tên dụng cụ thiết bị Sồ 
lượng 
1 Nguồn khí 1 
2 Van 5/2 2 
3 Xilanh 2 
4 Nút nhấn 2 
5 Rơ le trung gian 1 
6 Công tắc hành trình 3 
 Trình tự thực hành 
Các bước 
công việc 
Thao tác thực 
hành 
Yêu cầu kỹ thuật Dụng cụ 
thiết bị 
Bước 1: 
Mở phần 
mềm 
- Mở phầm mềm 
fluidsim 
- Đặt tên cho bài 
- Tên bài phải phù 
hợp với yêu cầu hoạt 
động của mạch 
Máy tính 
có phần 
mềm 
fluidsim 
Bước 2: 
Chọn 
thiết bị 
- Chọn xilanh 
- Chọn van điều 
khiển 
- Chọn van tiết lưu 
- Chọn nút nhấn 
- Các thiết bị được 
chọn phù hợp với yêu 
cầu của mạch 
Máy tính 
có phần 
mềm 
fluidsim 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 148
- Chọn rơ le trung 
gian 
- Chọn đèn báo 
- Chọn nguồn khí 
Bước 3: 
Kết nối 
mạch khí 
nén 
- Kết nối xilanh 
với van điều khiển 
- Kết nối van điều 
khiển với nguồn 
khí 
- Kết nối đúng sơ đồ 
mạch khí nén 
- Đảm bảo tính mĩ 
quan 
Máy tính 
có phần 
mềm 
fluidsim 
Bước 4: 
Kết nối 
mạch điện 
- Kết nối cột thứ 
nhất 
- Kết nối duy tri 
- Kết nối tầng 1 
- Kết nối tầng 2 
Kết nối đúng sơ đồ 
mạch điện 
- Đảm bảo tính mĩ 
quan 
Máy tính 
có phần 
mềm 
fluidsim 
Bước 5: 
 Chạy thử 
- Lưu bài vừa thực hiện 
- Nhấn nút run để bắt đầu thực hiện mô phỏng 
- Kiểm tra hoạt động và sửa lỗi nếu có 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 149
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ KHÍ NÉN ............................................................1 
Bài 1: Vài nét về sự phát triển ........................................................................................2 
Bài 2: Khả năng ứng dụng của khí nén. .........................................................................3 
1. Trong lĩnh vực điều khiển .......................................................................................3 
2. Hệ thống truyền động .............................................................................................3 
3 Ưu, nhược điểm của hệ thóng truyền động bằng khí nén ..........................................4 
4. Một số đặc điểm của hệ thống truyền động bằng khí nén ........................................5 
5. Đơn vị đo trong hệ thống điều khiển khí nén ..........................................................5 
CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 1 ...................................................................................6 
CHƯƠNG 2: MÁY NÉN KHÍ VÀ THIẾT BỊ XỬ LÝ KHÍ NÉN ......................................7 
Bài 1: MÁY NÉN KHÍ ..................................................................................................7 
I. Nguyên tắc hoạt động và phân loại máy nén khí: .....................................................7 
II. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các loại máy nén khí cơ bản ...........................8 
Bài 3: THIẾT BỊ XỬ LÝ KHÍ NÉN ............................................................................. 13 
I. Yêu cầu về khí nén: ............................................................................................... 13 
II. Bộ lọc .................................................................................................................. 14 
III. Các phương pháp xử lý khí nén: ......................................................................... 17 
CHƯƠNG 3: THIẾT BỊ PHÂN PHỐI VÀ CƠ CẤU CHẤP HÀNH ................................ 21 
Bài 1: XY – LANH: .................................................................................................... 21 
I. Xy – lanh tác dụng đơn: ........................................................................................ 22 
II. Xy – lanh màng: ................................................................................................. 22 
III. Xy – lanh tác dụng hai chiều (xy – lanh tác dụng kép): ...................................... 23 
IV. Xy - lanh không có cần pít – tông: ...................................................................... 24 
V. Xy – lanh với pít – tông rỗng ............................................................................... 25 
VI. Xy – lanh va đập ................................................................................................ 25 
VII. Xy – lanh quay bằng thanh răng ........................................................................ 26 
Bài 2: ĐỘNG CƠ KHÍ NÉN: ...................................................................................... 26 
I. Giới thiệu chung ................................................................................................... 26 
II. Các loại động cơ khí nén cơ bản .......................................................................... 27 
Bài 3: CẢM BIẾN BẰNG KHÍ NÉN ........................................................................... 30 
I. Giới thiệu chung ................................................................................................... 30 
II. Các loại cảm biến ................................................................................................ 30 
Bài 4: THỰC TẬP. ...................................................................................................... 31 
CÂU HỎI ÔN TẬP ...................................................................................................... 36 
CHƯƠNG 4: CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN ............... 37 
Bài 1. KHÁI NIỆM ...................................................................................................... 37 
Bài 2: VAN ĐẢO CHIỀU: ........................................................................................... 38 
I. Nguyên lý hoạt động chung ................................................................................... 38 
II. Ký hiệu van đảo chiều.......................................................................................... 39 
III. Tín hiệu tác động ................................................................................................ 40 
IV. Van đảo chiều có vị trí “không” (không duy trì) ................................................. 42 
V. Van đảo chiều không có vị trí “không” (có duy trì): ............................................. 46 
Bài 3: VAN CHẶN ...................................................................................................... 48 
I. Van một chiều ....................................................................................................... 48 
II. Van logic OR ....................................................................................................... 48 
III. Van logic AND: ................................................................................................. 49 
IV. Van xả khí nhanh: .............................................................................................. 49 
Bài 4: VAN TIẾT LƯU: .............................................................................................. 50 
I. Van tiết lưu có tiết diện không thay đổi: ................................................................ 50 
II. Van tiết lưu có tiết diện thay đổi: ......................................................................... 50 
III. Van tiết lưu một chiều điều chỉnh bằng tay: ........................................................ 51 
Giáo trình điều khiển điện – khí nén 
Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 150
IV. VAN ÁP SUẤT: ................................................................................................ 51 
BÀI 5: VAN ĐIỀU CHỈNH THỜI GIAN:.................................................................... 54 
I. Rơle thời gian đóng chậm: .................................................................................... 54 
II. Rơle thời gian ngắt chậm: .................................................................................... 54 
III. VAN CHÂN KHÔNG: ....................................................................................... 55 
Bài 6: THỰC HÀNH ................................................................................................... 55 
* CÂU HỎI ÔN TẬP .................................................................................................. 56 
CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG KHÍ NÉN ......................... 58 
Bài 1: Biểu diễn chức năng của quá trình điều khiển: ................................................... 58 
I. Biểu đồ trạng thái: ................................................................................................. 58 
II. PHÂN LOẠI PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN: ................................................... 59 
Bài 2: Điều khiển theo tầng .......................................................................................... 68 
I. Mạch điều khiển cho hai tầng: ............................................................................... 68 
II. Mạch điều khiển 4 tầng và n tầng: ........................................................................ 69 
Bài 3: Điều khiển theo nhịp .......................................................................................... 70 
I. Cấu tạo khối của nhịp điều khiển:.......................................................................... 70 
II. THIẾT KẾ MẠCH TỔNG HỢP ĐIỀU KHIỂN THEO NHỊP: ............................. 74 
Bài 4:Các bài thực tập .................................................................................................. 79 
CHƯƠNG 6: ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐIỆN - KHÍ NÉN. ................................................... 84 
Bài 1: CÁC PHẦN TỬ ĐIỆN - KHÍ NÉN.................................................................... 84 
I. Van đảo chiều điều khiển bằng nam châm điện: .................................................... 84 
II. CÁC PHẦN TỬ ĐIỆN: ....................................................................................... 87 
Bài 2: Phương pháp thiết kế mạch điện khí nén ............................................................ 92 
I. Biểu diễn điều khiển tiếp điểm điện: ..................................................................... 92 
II. Mạch cơ sở điều khiển tiếp điểm điện: ................................................................. 94 
III. Nguyên tắc thiết kế: ............................................................................................ 96 
Bài 3: Mạch điều khiển điện - khí nén với 1 xy - lanh:.................................................. 97 
I. Mạch điều khiển với tiếp điểm tự duy trì: .............................................................. 97 
II. Mạch điều khiển với rơle thời gian tác động muộn: .............................................. 99 
III. Mạch điều khiển kết hợp với thủy lực (dầu ép): ................................................ 100 
Bài 4. Mạch điều khiển điện - khí nén với 2 xy – lanh: ............................................... 102 
I. Mạch điều khiển theo nhịp: ................................................................................. 102 
II. Mạch điều khiển với chọn chế độ làm việc: ........................................................ 105 
III. Mạch điều khiển có thời gian tạo trễ ................................................................. 108 
Bài 5. Bộ điều khiển theo tầng.................................................................................... 110 
I. Nguyên tắc chung ............................................................................................... 110 
II. Các thí dụ thiết kế mạch điện khí nén điều khiển theo tầng ................................ 111 
III. Điều khiển khí nén kết hợp bộ lập trình PLC .................................................... 113 
Bài 6: Thực tập .......................................................................................................... 115 
CHƯƠNG 7: HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG PHẦM MỀM FLUIDSIM .............................. 126 
Bài 1. Cài đặt phần mềm ............................................................................................ 126 
Bài 2: Hướng dẫn sử dụng phần mềm ........................................................................ 128 
Bài 3: Phần thực tập .................................................................................................. 137