Cách điều khiển chính xác vị trí xilanh

Cách điều khiển chính xác vị trí xilanh

1. Giới thiệu cách điều khiển chính xác vị trí xi lanh

Trước hết các bạn cần hiểu được điều khiển xi lanh thế nào. Trong các ứng dụng thông thường, Xi lanh khí hay được điều khiển on- off. Tức là người ta điều khiển on – off van nén khí của hệ thống kết nối với xi lanh theo tín hiệu tắt bật. Dựa theo tín hiệu đó xi lanh sẽ chuyển động tới hết hành trình rồi trở về vị trí lúc bắt đầu. Nếu hoạt động như vậy, chúng ta chỉ có thể đạt được 2 vị trí tại 2 đầu xi lanh. Điều này vô cùng hạn chế với những đòi hỏi sự linh hoạt của cánh tay robot. Chính vì vậy, việc tìm cách điều khiển chính xác vị trí xi lanh tới mọi vị trí sẽ giúp rất nhiều trong công nghiệp.

                                                          Xi lanh đặc biệt

   Về các thiết bị chuẩn bị cho việc điều khiển xi lanh, các bạn cần có một xi lanh nén khí loại đặc biệt( xi lanh nén khí có chất lượng tốt từ các hàng uy tín). Chất lượng xi lanh ảnh hưởng rất lớn đến độ chính xác của vị trí xi lanh trong quá trình điều khiển.

Thứ 2, chuẩn bị một cảm biến hành trình. Cảm biến hành trình loại biến trở, tức là dựa vào vị trí, biến trở sẽ xuất ra một tín hiệu dòng điện thu được, chúng ta có thể điều khiển được vị trí xi lanh khí nén một cách tùy ý.

Thứ ba, chuẩn bị van tỷ lệ hoặc van servo- thiết bị giá trị nhất trong bộ thí nghiệm. Đây chính là thiết bị trực tiếp tạo nên sự chính xác của vị trí xi lanh. Tùy thuộc vào độ mở của van mà xi lanh sẽ chuyển động nhanh hay chậm để đạt được vị trí yêu cầu. Van tỉ lệ , hay van servo là 2 loại cao cấp nhất  trong hệ thống van với các chức năng đặc biệt.Loại van này có khả năng hoạt động với tần số cao, có chức năng phản hồi và đi kèm là một bộ card điều khiển. nó có độ chính xác nhất trong các loại van.

Thứ tư, cần một chiếc plc s7 1200 của siemen. plc s7 1200 sẽ nhận  tín hiệu để điều khiển sự đóng mở van

Đó là tất cả các thiết bị để có thể điều khiển chính xác vị trí xi lanh. Tất nhiên, còn một số thiết bị phụ như nguồn khí nén, cút nối, ống khí.

2. Điều khiển chính xác vị trí xi lanh.

a. Nguyên lý điều khiển.

Khác với điều khiển on-off bộ điều khiển chỉ nhận tín hiệu rời rạc, khi điều khiển chính xác vị trí xi lanh khí, bộ điều khiển cần liên tục nhận tín hiệu gửi về từ cảm biến để biết chính xác vị trí xi lanh  đang ở và gửi tín hiệu để điều khiển vị trí đóng mở của van. Chính vì vậy bộ điều khiển plc luôn luôn phải quét vòng lặp chu kì của thời gian rất nhỏ, cỡ mini giây. Đó chính là tín hiệu , dạn analog.

Chúng ta đều biết rằng, bộ điều khiển “ không có mắt”vì thế mà chúng ta khoiiong thể biết được vị trí mà xi lanh đang ở và cần bao nhiêu thời gian để đạt được vị trí đó. Chính vì thế chúng ta cần 1 dụng cụ để chuyển đổi vị trí thành tín hiệu mà bộ điều khiển logic có thể dễ dàng hiểu hơn. Đó là tín hiệu dòng điện hoặc hiệu điện thế.

Tín hiệu bộ điều khiển logic plc nhận  được là giá trị dòng điện mà cảm biến trả về tùy thuộc vào vị trí xi lanh. Dựa vào tín hiệu dòng điện đó, bộ điểu khiển sẽ biến đổi thành số nhị phân và so sánh với “ mốc” cần đạt.Sau đó sẽ suất tín hiệu để điều khiển bộ mở van.Nếu như khoảng cách hiện tại ở rất xa khoảng cách cần đạt được, van sẽ được mở to hết cỡ. Cảng nhỏ thì độ mở của van sẽ càng nhỏ dần. Đó là nguyên lí điều khiển độ chính xác của xi lanh.

Trong điều khiển người ta thường quan tâm  tới 3 thông số đó là giá trị thay đổi, thời gian đáp ứng được “ mốc”,  và làm thế nào để không vượt quá giá trị mong muốn.

Giá trị thay đổi được xác định theo tỉ lệ sai số.Có thể hình dung: tại 1 vị trí nhất định, bộ điều khiển sẽ thực hiện động tác lấy hiệu của “ mốc” và vị trí hiện tại. Đây là guias trị cảu sai số mà mình vừa nhắc đến. Nếu giá trị sai số này càng lớn, thì khoảng thay đổi mỗi lần càng lớn để xi lanh sớm đạt được vị trí mong muốn. VD: Bạn nhìn thấy nhà bạn ở rất xa , bạn phải giang rộng chân của mình để nhanh chóng về nhà, đó là ý nghĩa của giá trị thay đổi. Dân chuyên ngành gopij là hệ số ‘’kp’’. Tuy nhiên việc xác định “ bươc chân “ này cần phải thận trọng vì nếu bước quá đà bạn sẽ đi qua nhà. Trong điều khiển, người ta tranh trường hợp này vì  giả sử, nếu bạn sử dụng xi lanh để điều khiển vị trí giao mổ, nếu quá đà thì chuyênk gì sẽ xảy ra?

Tiếp theo là thời gian xảy ra sự thay đổi đó. Tức là thời gian bạn dơ chân bước. Bên trên khi bước chúng ta chỉ để cập đến độ lớn bước chân ‘’kp’’. Thời gian dơ chân hay còn gọi là tần suất bước của chúng ta sẽ giúp chúng ta bước được nhiều bước hơn. Do vậy chúng ta sẽ về nhà nhanh hơn rất nhiều. Dân chuyên ngành người ta gọi là thời gian dạt tới “ mốc”. Tuy nhiên chúng ta muốn thời gian này càng nhỏ càng tốt. Đó là hệ số ‘’ki’’. Nếu hệ số này quá cao thì cũng tăng nguy cơ chúng ta đi qua nhà.

Cuối cùng là thông số hạn chế việc bạn đi qua nhà. Nó đảm bảo cho bạn những bước nhỏ tránh việc đi xa mất kiểm soát và tăng độ ổn định của hệ thống song lại  bị hạn chế bởi việc kéo dài thời gian đáp ứng. Thông số này có tác dụng ngược với 2 thông số trên.

 Như vậy là các bạn  đã biết hết các thông số làm quá trình điều khiển của chúng ta đạt được những kết quả tối ưu nhất.Các hệ số kp, ki, kd có thể xác định được bằng thủ công hay tự động. Nếu các bạn là người mới bắt đầu thì nên để bộ điều khiển tự động xác định hệ số trên.Kết quả thu được tương đối tốt. Nếu các bạn đã có chút kinh nghiệm hay kiến thức về điều khiển thì có thể tự xác định các hệ số.

(Biên tập viên: Máy & thiết bị SUMAC, nguồn siêu tầm)