Lí thuyết điều khiển nâng cao - 2ø - 2 cơ cấu chấp hành

2ø - 2 C Ơ CẤ U C H Ấ P H ÀN H 
C ơ cấu c h ấp h à n h có t h ể h iểu là m ộ t b ộ 
ph ận m áy m ó c, t h iết b ị có kh ả n ă n g t h ực h iện m ộ t c ôn g v iệc n ào đ ó d ư ớ i tác độn g c ủ a tín h iệu ph át r a từ t h iết b ị đ iều kh iể n . 
 - 
C ác 
t h iế t b ị đ iệ n 
 - 
C ác 
l oại đ ộ n g c ơ đ iệ n . 
 - 
C ác 
l oại l y h ợp . 
 - 
C ác 
ph ần tử t hủ y kh í . 
CÁ C L O Ạ I C Ơ CẤ U C H Ấ P H ÀN H 
C á c th i ế t b ị 
đ i ệ n 
 
 
 
 
N a m ch â m đ i ện 
R ơ l e c ô ng s u ấ t C u ộ n từ 
V . v .. . 
Yêu c ầ u đ ộ ng cơ điện 
T r on g các h ệ thốn g đi ều khi ển t ự động , đi ều khi ển độn g cơ nh ằm đ ạt các y êu cầu s au : 
 
 
 
 
- 
- 
- 
Đ ạt đ ộ c hín h x ác v ề s ố vòn g qu ay ho ặc gó c qu a y . 
Đ ổ i c hi ều độn g cơ v à h ãm độn g c ơ nh a nh . 
Th a y đ ổ i t ố c độ dễ d à ng v à ch í nh xá c. 
C ác l oại 
đ ộ n g c ơ đ iệ n t h ườ n g 
dùn g 
 
 
 
- 
- 
- 
Đ ộn g 
Đ ộn g 
Đ ộ ng 
cơ 
cơ 
cơ 
m ộ t c hi ều 
b ư ớc (S t e ppin g M oto r). 
Ser v o (Ser vo m o t o r). 
Đ ộng cơ m ột ch i ều 
 Điều k h iển 
t ố c đ ộ 
c ủ a độn g c ơ m ộ t 
c h iều 
DC 
U a 	 
( I a R a ) 
n 
 
 D ừn g độn g c ơ đ iện m ộ t c h iều DC 
 Đ ả o c h iều qua y c ủ a độn g c ơ m ộ t c h iều độ c l ậ p 
kích từ 
Đ ộ ng c ơ b ướ c có r o t o là n a m ch â m 
v ĩnh cữ u 
Đ ộn g c ơ b ư ớ c 
Động cơ Servo ( Servo m o t or ) . 
+ 
M ạc h đi ề u khi ể n 
E n c ode r 
Hì n h 2 . 41 S ơ đồ đ i ề u k hi ể n s e r v o m o t o 
C ác l oại	 l y	 h ợ p 
 
 
 
 
Li 
Li Li Li 
h ợ p 
h ợ p h ợ p h ợ p 
đ ĩ a 
đ ĩ a đ ĩ a 
m a 
m a m a 
sá t 
sá t sá t 
k hí nén 
thủy l ự c đ i ện từ 
đ i ện từ 
b ộ t oxy t 
L i 
h ợ p 
đĩa m a s á t 
k hí nén 
Đ ĩ a m a s á t 
K h í n é n 
T r ụ c c h ủ đ ộ n g 
T r ụ c b ị đ ộ n g 
P i s t o n 
K ý h i ệ u 
L i 
h ợ p đ ĩa m a 
s át 
t hủy l ự c 
Đ ĩ a m a s á t 
D ầ u é p 
T r ụ c c h ủ đ ộ n g 
T r ụ c b ị đ ộ n g 
C h ố t P i s t o n 
L i 
h ợ p đ ĩ a 
m a 
s át đ i ện t ừ 
N g u ồ n đ i ệ n v à o 
N ắ p 
C h ố t 
N ắ p t ừ 
T r ụ c c h ủ đ ộ n g 
T r ụ c b ị đ ộ n g 
Đ ĩ a m a s á t 
C u ộ n t ừ 
Ký h i ệ u 
L i h ợ p 
đ i ện 
t ừ 
bột o x y t 
B ộ t ô x ý t 
C u ộ n t ừ 
C ổ gó p lấ y đ i ệ n 
Ổ l ă n 
T r ụ c b ị đ ộ n g 
T r ụ c c h ủ đ ộ n g 
B á n h c h ủ đ ộ n g 
V à n h b ị đ ộ n g 
C Ơ CẤ U C H Ấ P H ÀN H B ẰN G TH U Ỷ L Ự C 
 CÁC 
 CÁC 
 CÁC 
L O AỊ 
L O ẠI 
L O ẠI 
B Ơ M T H UỶ L ỰC 
VAN T H UỶ L ỰC . 
X I L ANH – Đ Ộ NG C Ơ 
T H UỶ L ỰC. 
CÁC L OẠI B ƠM T HUỶ 
L Ự C 
 B Ơ M 
 B Ơ M 
 B Ơ M 
P ÍTT Ô N G . 
CÁNH G Ạ T . B ÁNH RĂN G . 
B ƠM 
P I S T ON 
B ƠM P I S T ON 
B ƠM P I S T ON 
B ƠM CÁNH 
GẠT 
B ơ m n ày t ạo ra l ự c đ ẩy 
nh ờ s ự th ay đổ i v í t rí 
t ư ơ n g đố i c ủ a cá n h qu ạ t . 
L o ại b ơ m n ày khôn g t ạo áp l ự c ca o . ( hìn h ) 
B ơ m cánh gạt 
B ƠM 
B ÁNH 
RĂNG 
T ạo ra áp su ất v à 
l ư u l ư ợ n g cao . 
Bá n h ră n g c h ủ độn g qu ay v à kh e h ở gi ữ a các r ă n g t ạo ra buồn g c h ứ a d ầ u . 
B ơ m bánh r ăng 
Nguồn cấp k hí nén 
CẤU T ẠO C H UNG CỦA H Ệ T HỐ NG 
T rong c ông ngh iệ p, khí n é n t h ườ ng 
đ ượ c c ung cấ p t ừ m ột hệ t hống t rung 
tâ m và ở m ỗi nh á nh s ẽ b a o gồm 
kho á , 
bộ l ọ c , v a n đ iề u á p và bộ bôi tr ơ n. 
Ư U Đ IỂ M 
 T iết k iệm h ơ n s o v ớ i n g u ồ n nă ng l ượ ng t huỷ 
l ự c. 
 C á c t hiết bị k hí nén rẻ h ơ n . 
 K hí nén có độ co g i ã n nên dễ h ấ p t hụ c á c 
x ung đ ộ n g . 
NH Ư ỢC Đ IỂ M 
 K h ó đ iều kh iển c h í n h x ác v ị t r í v à t ố c đ ộ 
 Hệ t hốn g ho ạt độn g ồ n 
C Ơ 
CẤ U 
C H Ấ P 
H ÀN H B ẰN G 
KHÍ 
N ÉN 
a ) 
c ) 
b ) 
d) 
a) , b) x y l a nh 
1 chiều v à k í hiệu; c ) , d) x y l a nh 2 chiều v à k í hiệu 
X y l anh t ác dụng hai ph í a và ký h i ệu 
X y la nh h a i p i s t on và kí h iệ u 
b ) 
c ) 
d) 
a ) 
Hì n h 2 . 4 9 C ấu tạo v an 3 /2 v à k í 
h iệu 
e ) 
b) 
a ) 
c) 
H ình 2 . 5 0 C ấ u tạ o va n 5 /2 v à k í hiệu 
V a n 5/ 2 đ i ều k h i ển b ằ ng đ i ện 
2 ø - 3 
T HI Ế T B Ị	 Đ I Ề U KHI Ể N 
 T hiết bị điều k hiển t r o ng hệ t h ố ng t ự đ ộ ng 
l à m nhiệm v ụ t hu t h ậ p c á c t h ô ng t in t ừ c ả m biến, t ừ ch ư ơ ng t rình điều k hiển, t ừ c á c ph ầ n t ử điều k hiển b ằ ng t a y s a u đó x ử lý 
c á c t h ô ng t in đó t heo m ộ t t hu ậ t t oá n định t r ướ c v à ra lệnh cho c ơ c ấ u ch ấ p h à nh t h a o t á c đúng t rình t ự c ô ng n g hệ. 
PH Â N L O Ạ I T H I ẾT BỊ ĐI ỀU KH I ỂN 
T H EO P H Ư Ơ N G PH Á P 
1. ĐI ỀU KH I ỂN S E RV O . 
2. ĐI ỀU KH I ỂN TƯ Ơ N G T Ự . 
3. ĐI ỀU KH I ỂN S Ố . 
PH Â N 
L O Ạ I T H I ẾT BỊ ĐI ỀU KH I ỂN T H EO CẤ U 
T Ạ O 
1 - 
2 - 
3 - 
4 - 
5 - 
6 - 
Đ I Ề U 
Đ I Ề U 
Đ I Ề U 
Đ I Ề U 
KH I Ể N 
KH I Ể N 
KH I Ể N 
KH I Ể N 
B ẰN G 
B ẰN G 
B ẰN G 
B ẰN G 
C Ơ KH Í 
KH Í NÉ N C Ơ – Đ I Ệ N Đ I Ệ N T Ử 
H Ệ THỐN G Đ I Ề U KH I Ể N P L C 
V I X Ử L Ý V À V I Đ I Ề U KH I Ể N 
1 - 
Đ I Ề U 
KH I Ể N B ẰN G C Ơ KH Í 
B á n h r ă n g t r ụ c c a m 
T r ụ c ca m 
C a m đ i ề u k h i ể n 
T r ụ c t r u y ề n đ ộ n g 
T r ụ c c ô n g t á c 
Đ ộ n g c ơ 
L i h ợp 
Đi ề u khi ể n b ằ n g c am 
2- 
Đ IỀ U KH IỂ N 
B ẰNG 
KHÍ 
N É N 
a ) 
b ) 
M ạ c h k h í n é n 
Đ IỀ U KH IỂ N B ẰNG Đ IỆ N - KHÍ N É N 
R Ơ L E 
R ơ l e l à lo ại kh í cụ t ự độn g dùn g đ ể kh ởi độn g m ộ t thi ết b ị h ay m ộ t qu á t r ìn h n ào đó . N hi ệm v ụ c h ủ y ếu l à dùn g 
đ ể đóng , m ở 
M ộ t r ơ l e đ ạt K hôn g hỏn g 
các ti ếp đi ểm nh ằm đi ều khi ển v à b ảo v ệ. 
c h ất l ư ợ n g tố t ph ải đ ạt các y êu cầu s au : hó c kh i l àm vi ệc, t ần s ố đón g m ở ca o , tố c 
đ ộ đón g m ở ca o . 
M ộ t s ố r ơ l e th ư ờ n g dùn g : R ơ l e th ời gi an dùn g t ụ v à t ra n z i t o , R ơ l e th ời gi an thu ỷ l ự c – kh í é p , R ơ l e áp su ất d ầu ép –kh í ép ( hìn h ). 
M Ộ T SỐ L O ẠI R Ơ L E T HỜ I G I AN 
CỦA H ÃNG O M R O N 
R ƠLE KỸ TH UẬ T SỐ 
R ƠLE T HƯ Ờ N G 
CÔNG T ẮC HÀNH T R Ì NH 
L à c ông tắ c dùng để t h ự c h iệ n t h a o tá c 
c hu y ể n đổi t rong cá c m ạc h đ iề u kh iể n t h e o tí n h iệ u h à nh t r ì nh c ủa c ơ cấ u cầ n đ iề u kh iể n. 
N ó c ó t hể đóng ho ặ c m ơ û khi bộ ph ậ n di động c ủa m á y t h ự c h iệ n m ột h à nh t r ì nh nh ấ t đ ị nh . ( H ì nh) 
M Ộ T SỐ L O ẠI C Ô NG T ẮC H ÀNH 
T R Ì NH CỦA H ÃNG O M R O N 
Đ IỀ U 
KH IỂ N 
B ẰNG 
Đ IỆ N 
- 
KHÍ 
N É N 
a ) 
b ) 
Đ I Ề U KHI Ể N 
B ẰN G 
Đ I Ệ N 
- 
C Ơ 
C ữ c h ư ơ n g t r ì n h 
C a m 
a ) 
b ) 
Điều 
k hiển 
có t iếp 
đ iểm 
L ò x o đ ẩ y p i s to n 
để đ ó n g v a n B X il a nh A 
B 
V a n 3 / 2 
y 
H 2 O 
C B 2 
M ứ c 2 
C B 1 
 M ứ c 1 	 
Hì n h 2 . 56 H ệ t h ố n g đ ó n g m ở n ư ớ c 
Hì n h 2 . 57 H ệ t h ố n g đi ề u kh i ể n van n ư ớ c 
Mạch đ i ện k hí nén đảo ch i ều hai p i tt ông 
M ạ c h t ự đ ộ n g kh ố n g c h ế nh i ệ t đ ộ l ò 
s ấ y 
( đ i ề u 
kh i ể n 
kh ô n g 
t i ế p 
đ i ể m ) 
K 0 
K 0 
K 0 
K 
T H I Ế T B Ị Đ I Ề U KH I Ể N T H E O C H Ư Ơ N G T R Ì N H 
L OG I C ( P rogra mm ab l e L og i c 
C on t ro l ) : PL C 
C ấ u tạ o tổ ng qu á t của P L C 
H ì n h d á n g P L C c ủ a O m ro n 
CÁ C B Ộ PH Ậ N C HÍ N H CỦ A P L C 
 
* 
M Ô 
Đ UN 
N G UỒN 
 
 
* 
M Ô 
Đ UN 
Đ Ơ N V Ị X Ử L Ý T R U NG T Â M 
( C P U ) 
* 
M Ô 
Đ UN 
B Ộ N H Ớ C H ƯƠ NG 
T R Ì N H 
 
* 
M Ô 
Đ UN 
Đ Ầ U V À O 
 
* 
* 
M Ô 
M Ô 
Đ UN 
Đ UN 
Đ Ầ U RA 
P H ỐI G H É P 
 
 
* 
M Ô 
Đ UN 
CH Ứ C N Ă N G P HỤ 
M Ô ĐU N ĐẦ U V À O 
 
* M Ô ĐUN ĐẦU V ÀO CÓ N H I Ệ M VỤ ĐƯA C ÁC T Í N H I Ệ U T Ừ 
B Ê N N G O ÀI VÀO T R O N G P L C . M Ô ĐUN N À Y C Ó N H I Ề U ĐẦU VÀO : 8 - 1 6 - 2 4 - 32 . 
 
* T ẠI M Ỗ I ĐẦU VÀO CÓ M Ộ T Đ I Ố T P H Á T S Á NG ( LE D) Đ Ể 
B ÁO H I Ệ U SỰ CÓ M ẶT CỦA T Í N H I Ệ U VÀ O . 
 
* T HÔ NG T H Ư Ờ NG T Í N H I Ệ U Đ Ầ U VÀO N H ẬN Đ Ư Ợ C T Ừ 
CẢM B I Ế N. 
M Ô ĐU N ĐẦ U R A 
 
* M Ô ĐUN ĐẦU RA CÓ C ẤU T ẠO T Ư Ơ N G T Ự M Ô ĐUN ĐẦU 
VÀ O , T HÔ NG T I N Đ ẦU R A L À D Ò NG Đ I Ệ N ĐƯ Ợ C C H U Y Ể N T Ớ I C Á C B Ộ P H ẬN K Í CH HO ẠT C H O M ÁY L ÀM V I Ệ C N H Ư 
: R Ơ LE , CU Ộ N T Ừ, V AN 
 
* ĐẦU RA CŨ N G CÓ C Á C Đ I Ô T P H Á T Q U A N G ( L E D) G I ÚP 
Q UAN SÁT Đ I Ệ N T H Ế R A . 
 
* SỐ L Ư Ợ NG Đ ẦU RA T H Ư Ờ NG Í T HƠ N SỐ L Ư Ợ NG Đ Ầ U 
VÀO VÌ L Ý DO N H I Ệ T HO ẶC Đ I Ệ N. 
M Ô ĐU N PHỐI GH É P 
 
* M Ô ĐUN P HỐ I G H É P D ÙNG Đ Ể N Ố I P L C V Ớ I C ÁC T H I Ế T 
B Ị	 B Ê N	N G O ÀI	N H Ư	 M ÀN	 H Ì N H ,	 T H IẾ T	 B Ị	 L Ậ P T R Ì NH ( M ÁY VI T Í N H ) HO ẶC V Ớ I P AN E N M Ở R Ộ N G . 
 
* N H I Ề U KH I P H ẢI G H É P T H Ê M N H ỮNG T H Ẻ Đ I Ệ N T Ử P H Ụ 
ĐẶC 
BIỆ T	 Đ Ể	 T ẠO 
RA	CÁC 
C H ỨC 
N Ă N G	 P H Ụ 
N G O À I 
C H ỨC NĂNG L O G I C 
CÁ C C HỨC NĂN G CỦ A P L C 
 
- T H U N H ẬN C Á C T Í N H I Ệ U Đ ẦU V ÀO VÀ T Í N H I Ệ U P H ẢN 
HỒ I T Ừ CẢM B I Ế N. 
 
- L I Ê N K Ế T , G H É P N Ố I L ẠI V À Đ Ó N G M Ở M ẠCH P H Ù HỢ P 
V Ớ I C H Ư Ơ NG T R Ì N H . 
 
-	 T Í NH	 T O ÁN	 V À	S O ẠN	 T H ẢO	CÁC	 L Ệ NH	Đ IỀ U	 KH I Ể N 
T R Ê N CƠ SỞ SO SÁNH CÁC T HÔ NG T I N T H U ĐƯ Ợ C. 
 
* P H ÂN P H Á T C Á C L Ệ N H Đ I Ề U KH I Ể N ĐÓ Đ Ế N CÁC Đ Ị A 
C H Ỉ T H Í CH HỢ P . 
N HỮ N G ƯU Đ I Ể M KHI S Ử DỤN G P L C 
 
C H UẨN B Ị HO ẠT Đ Ộ NG N H AN H . 
ĐỘ T I N CẬY CAO VÀ KHÔ NG CẦN B ẢO D Ư Ỡ N G . 
 
 
* DỄ DÀNG T H A Y Đ Ổ I HO ẶC S O ẠN T H ẢO C H Ư Ơ NG T R Ì N H . 
 
* DỄ DÀNG VÀ N H ANH C HÓ NG C HỌ N 
V Ớ I Y Ê U CẦU. 
L ỰA P L C 
P H Ù 
HỢ P 
 
* XỬ L Ý DỮ L I Ệ U T Ự Đ Ộ N G . 
 
T I Ế T K I Ệ M KHÔ NG G I AN. 
KH Ả NĂNG T ÁI T ẠO DỄ DÀN G . 
 
 
* N H I Ề U C H ỨC	NĂN G . 
CÁ C P H Ư Ơ N G PH Á P L Ậ P T R Ì N H 
P L C 
 
1- P H ƯƠ NG P H Á P B Ả N G LỆ NH 
( S T A TE M E N T L I S T : STL ) . 
 
2- P H ƯƠ NG P H Á P L Ư U ĐỒ ĐI Ề U K H I Ể N 
( CON T R O L S Y STE M F L OW : C S F ) . 
 
3- P H ƯƠ NG P H Á P B I Ể U Đ Ồ B ẬC TH A NG 
( L ADD E R CHA R T : L A D ) . 
M I NH HỌ A V Ề CÁC P H Ư Ơ NG P H ÁP L ẬP T R Ì NH C H O P L C 
V i x ử l í v à v i đ i ề u k h i ể n 
 
Bộ v i x ử l ý ( m i cr op r o ce sso r) có kh ả n ă n g hi ểu v à 
th ự c th i các l ệ n h d ự a t rên m ộ t t ập các m ã nh ị ph â n , 
m ỗ i m ộ t m ã nh ị ph ân bi ểu th ị m ộ t th ao t ác đ ơ n gi ả n . Các l ệ n h n ày t h ư ờ n g l à l ệ n h s ố họ c ( n h ư c ộng , t r ừ , nh â n , c hi a), các l ệ n h logi c ( n h ư AND , O R, NOT , 
), các l ệ n h d i c hu y ển d ữ li ệu ho ặc các l ệ n h rẽ nh á nh , đ ư ợc bi ểu th ị b ởi m ộ t t ập các m ã nh ị ph ân v à đ ư ợc gọ i l à t ập l ệ nh . Bộ v i x ử l ý l à các CPU đ ơ n c hip , đ ó c hín h l à khố i đi ều khi ển v à x ử l ý t r un g t â m , t rái ti m c ủ a m áy v i tín h v à các b ộ đi ều khi ển kh ác. 
 M ộ t b ộ v i đi ều khi ển ( m i cr o c ont r ol l er) b ao gồ m 
b ên t r on g n ó m ộ t CP U , m ộ t b ộ nh ớ R A M, m ộ t b ộ nh ớ cố địn h R O M, m ạch gi ao ti ếp nố i ti ế p , m ạch gi ao ti ếp son g song , b ộ địn h th ời v à các m ạch đi ều khi ển ng ắ t . 
 Các b ộ v i đi ều khi ển v ới s ố th à n h ph ần th êm v ào 
tố i thi ểu nh ằm th ự c hi ện các ho ạt độn g h ư ớ n g đi ều khi ể n , t h ư ờ n g đ ư ợc ứ n g dụn g t r on g các s ản ph ẩm ti êu dùn g v à c ôn g nghi ệ p . Các b ộ v i đi ều khi ển đ ư ợc l ập t r ìn h t h ư ờ n g t r ự c c h o m ộ t lo ại c ôn g vi ệc n ào đó . 
N guoà n c un g c aá p 
S ơ đ ồ 
kh ố i c ủ a 
h ệ th ố n g 
đ o 
b ằ n g m á y 
t í n h 
C h i t i eá t c aà n 
k i eå m t r a 
D a o 
Laë p 
aù p 
ñoän g 
D ö õ li eä u 
K hoá i 
K hoá i 
ñ a hô ï p 
Ñ aà u ñ o 
k hueá ch ña ï i & 
A DC 
ñeä m 
C oån g 
m aù y i n PC 
Ñi eà u kh i eå n 
S ơ đ ồ kh ối c ủ a h ệ 
t h ố n g	 dùn g 
b ộ vi đ i ề u 
k hi ể n 
K h ố i h i ể n t h ị 
K h ố i v i đ i ề u 
k h i ể n 
K h ố i c ảm 
b i ế n 
K h ố i k h u ếc h 
đ ại 
C h u y ể n đ ổ i AD C 
K h ố i tác 
đ ộ n g 
K h ố i n g u ồ n c u n g 
c ấp 
K h ố i b àn ph í m c ài đ ặt 
g i á t r ị