Hệ thống khí nén là hệ thống mà khí nén được truyền đi, điều khiển và cung cấp năng lượng cho cơ cấu chấp hành. Có nhiều ưu điểm vượt trội hơn các hệ thống truyền động khác như: hiệu suất cao, độ bền và độ tin cậy cao, thiết kế đơn giản, mức độ an toàn cao, thân thiện với môi trường nên hệ thống khí nén được sử dụng trong nhiều ứng dụng như điều khiển cửa xe bus, dây chuyền sản xuất tự động, cơ cấu kẹp cơ khí... Việc áp dụng hệ thống khí nén vào dây chuyền sản xuất tự động đòi hỏi phương pháp thiết kế đáp ứng một yêu cầu cụ thể cho quá trình sản xuất. Một trong những phương pháp thường được áp dụng khi thiết kế cho một quá trình tự động dựa trên hệ thống khí nén là phương pháp điều khiển theo tầng. Ví dụ minh họa điều khiển theo tầng cho hệ thống khoan tự động với 2 xylanh được trình bày ở hình 1.

Hình 1. Minh họa hệ thống khoan tự động với 2 xylanh

 Hoạt động của hệ thống khoan tự động như sau: (1) nhấn nút Start, xylanh A đẩy phôi vào vị trí gia công, (2) xylanh B di chuyển xuống thực hiện việc khoan, (3) sau khi khoan xong, xylanh B di chuyển lên - rút mũi khoan, (4) xylanh A di chuyển ra - đưa phôi ra và lặp lại quá trình. Hoạt động của hệ thống được trình bày theo biểu đồ tuyến theo thời gian được trình bày ở hình 2 với số tầng là T1 và T2.

Hình 2. Biểu đồ tuyến theo thời gian với 2 xylanh

Biểu đồ trên giúp xác định điều kiện chuyển tầng, số lượng van phân phối, công tắc hành trình và xây dựng sơ đồ khí nén.

Hình 3. Sơ đồ khí nén

 Việc điều khiển hệ thống khoan tự động thực hiện theo sơ đồ khí nén được trình bày ở hình 3 cho thấy khả năng điều khiển theo tầng cho hệ thống khí nén là hoàn toàn khả thi cho một quy trình cho trước. Với những quy trình phức tạp hơn, nhiều bước hơn, số lượng xylanh và công tắc hành trình nhiều hơn đều có thể thực hiện bằng việc phân tầng khí nén và xác định điều kiện chuyển tiếp giữa các tầng.

                                                                                                             ThS. Đinh Lê Cao Kỳ