ỨNG DỤNG PHẦN MỀM “AUTOMATION STUDIO 5.0” ĐỂ THIẾT KẾ ,MÔ PHỎNG CÁC PHẦN TỬ THỦY LỰC TRONG HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC

Với sự bùng nổ của công nghệ tin học, việc áp dụng vi tính mà cụ thể hơn là công nghệ mô phỏng và thiết kế trên vi tính vào quá trình sản xuất đã giải quyết được phần

MỤC LỤC

I/ CÀI ĐẶT PHẦN MỀM:

1 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM AUTOMATION STUDIO 5.0

1.1 Giới thiệu chung về công nghệ mô phỏng và thiết kế:

1.2 Qúa trình thiết kế và mô phỏng phần mềm automation studio 5.0.

2 HUỚNG DẪN DOWNLOAD (TẢI) VÀ CÀI ĐẶT PHẦN MỀM:

2.1 Download phần mềm.

2.2.Hướng dẫn cài đặt automation studio 5.0 (as):

II/ MÔ TẢ PHẦN MỀM VÀ CÁCH SỬ DỤNG

3.1.1) Diagram: (Bộ soạn thảo biểu đồ)

3.1.2) Library Explorer (Thư viện tìm kiếm):

3.1.3 Khởi tạo một Project mới :

3.1.4 Đặc tính phần tử : (Component Properties).

3.1.5 Component Builcler : Xây dựng phần tử.

III/ TRÌNH BÀY BẢN DEMO:

IV/ ỨNG DỤNG PHẦN MỀM THIẾT KẾ:

5.1.Mô phỏng truyền động thủy lực chuyển động tịnh tiến:

5.2 truyền động thủy lực chuyển động quay:

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay, việc xây dựng tính toán thiết kế hệ thống thuỷ lực của các loại máy trong ngành công nghiệp gặp rất nhiều khó khăn, tốn nhiều thời gian và hiệu quả khôngcao Làm thế nào để khắc phục được các nhược điểm trên là một mối quan tâm lớn của tất cả các Kỹ sư ngành động lực cho nên việc ứng dụng các phần mềm mô phỏng vào trong tính toán thiết kế được sử dụng ngày càng rộng rãi bởi độ chính xác cao và mang lại hiệu quả kinh tế

Automation Studio 5.0 là phần mềm ứng dụng có thể tính toán thiết kế, mô phỏng một cách trực quan quá trình động học của từng phần tử trong hệ thống thuỷ lực

ở các chế độ làm việc khác nhau khi có quá trình điều khiển bằng hệ thống thuỷ lực haykết hợp Ngoài ra kết hợp các đường đặt tính và hình mô phỏng động xuất ra từ phần mềm khi điều khiển, chúng ta có thể đánh giá được quá trình làm việc của từng máy Trên cơ sở đó vận dụng vào quá trình làm việc của nó trong thực tế

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

ỨNG DỤNG PHẦN MỀM “AUTOMATION STUDIO 5.0”

ĐỂ THIẾT KẾ ,MÔ PHỎNG CÁC PHẦN TỬ THỦY LỰC TRONG HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC.

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : TS PHẠM THỊ KIM LOAN

SINH VIÊN THỰC HIỆN : NGUYỄN BÃO QUỐC – LỚP 07C4A

Email: baoquocxp@gmail.com PHẠM ĐÌNH TUỆ – LỚP 07C4A

Email: dinhtue.ckgt@gmail.com

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ MÔ PHỎNG VÀ THIẾT KẾ:

Trong thời đại công nghiệp hiện nay, việc tự động hoá trong các quá trình sản suất đều diễn ra khá mạnh mẽ Những bước phát triển đó đã bỏ qua các quá trình thủ công

để đêm lại năng suất cao trong lao động và hiệu quả trong quá trình sản suất chế tạo Trong quá trình sản suất trước kia, để đạt được kết quả cuối cùng, ta phải thí

nghiệm nhiều lần Mà trong mỗi lần thí nghiệm này là một lần phải điều chỉnh, thay đổikết cấu và chế tạo lại Đây chính là nhược điểm trong quá trình sản xuất truyền thống,

nó làm tăng thời gian, công sức, tiêu tốn vật liệu,

Với sự bùng nổ của công nghệ tin học, việc áp dụng vi tính mà cụ thể hơn là công nghệ mô phỏng và thiết kế trên vi tính vào quá trình sản xuất đã giải quyết được phần nào những nhược điểm trên Khi đó, một quá trình sản xuất có thể được tóm tắt như sau:

Đánh giá kết quả không đạt

Hình 1.1 Sơ đồ tóm tắt một quá trình sản xuất kết hợp công nghệ mô phỏng.

Yêu cầu về hệ thống

Lập bản vẽ thiết kế - phân tích hệ thống

Xây dựng mô hình mô phỏng - chạy mô phỏng

Sản xuất

Từ sơ đồ trên, ta thấy nhìn chung quá trình sản xuất kết hợp công nghệ mô phỏng thể hiện được ưu điểm của quá trình sản xuất kết hợp công nghệ mô phỏng từ đó ta có thể nhanh chóng thấy được các hiện tượng trong hệ thống cũng như các quá trình thiết

kế và làm việc của nó

Cụ thể đối với quá trình sản xuất kết hợp công nghệ mô phỏng, để đạt được kết quả cuối theo yêu cầu, ta cũng tiến hành thí nghiệm nhiều lần Tuy nhiên, quá trình này được tiến hành trên mô hình mô phỏng, điều này giúp tiết kiệm rất nhiều thời gian, tiền của, đêm lại năng suất lao động Bên cạnh đó, công nghệ mô phỏng còn cho phép kiểm tra sự ảnh hưởng của các thông số kết cấu, thông số vận hành một cách nhanh chóng Nhờ đó, nhà thiết kế, sản xuất có thể nhanh chóng tìm được kết quả tối ưu nhất

1.2.QUÁ TRÌNH ĐIỀU KHIỂN ỨNG DỤNG TRONG PHẦN MỀM AUTOMATION STUDIO 5.0:

Đối với phần mềm Automation Studio 5.0, các quá trình điều khiển gồm nhiều loại như; Điều khiển trực tiếp hay gián tiếp bằng điện, thuỷ lực, khí nén, Vi điều khiển, PLC, hay kết hợp… Tuy nhiên hệ thống điều khiển của nó gồm nhiều phần tử hợp thành và được xây dựng thông qua sơ đồ sau

Hình 4.2 Sơ đồ tóm tắt quá trình điều khiển trong Automation Studio 5.0.

Phần tử đưa tín hiệu thường nhận những giá trị của các đại lượng vật lý, thường là đại lượng vào, là phần tử đầu tiên của mạch điều khiển Phần tử xử lý tín hiệu gồm nhiều phần tử nhận vào quy tắc logic và làm thay đổi trạng thái sau đó điều khiển các

Phần tử đưatín hiệu

Phần tử xử lý và điều khiển Cơ cấu chấp hành

Năng lượng điều khiển

Trong mô hình thiết kế mô phỏng của Automation Studio 5.0, ngoài các quá trình điều khiển như điện, thuỷ lực, khí nén hay kết hợp còn có điều khiển bằng PLC, hoặc thiết kế các họ vi điều khiển Ở đây ta giới thiệu sơ qua về các phần tử ứng dụng của PLC để điều khiển các quy trình làm việc của các loại máy PLC ( Programmable Logic Controller) là phần tử điều khiển lập trình được cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua nhóm ngôn ngữ lập trình Người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một loạt trình tự để tác động vào quá trình điều khiển thông qua các nút bậc tắt khác nhau Hơn thế nữa nhờ vào các thiết bị có bên trong mà nó có một

số chức năng riêng trong quá trình thiết kế các mạch điều khiển và chạy chương trình này

Việc mô phỏng và tính toán hệ thống thủy lực là một nhu cầu tất yếu, đặc biệtkhi các hệ thống ngày càng trở nên phức tạp Nhu cầu xuất phát từ nhiều yếu tốkhác nhau, tuy nhiên có thể đưa ra mấy nguyên nhân chính như sau: Đầu tư chocác hệ thống thực (ngay cả hệ thống thí nghiệm bán công nghiệp) thường rất cao,đặc biệt là các thiết bị dùng trong công nghiệp Chi phí này bao gồm tiền mua thiết

bị, đầu tư cho phòng ốc, chi phí vận hành, sửa chữa Mô tả các hệ thống thực chophép thực hiện việc đánh giá, kiểm tra chất lượng hệ thống trước khi áp dụng trongthực tế, nhất là với các hệ thống lớn và phức tạp Mô tả hệ thống thực cho phép quátrình thế kế, xây dựng và vận hành hệ thống được thực hiện linh hoạt, hiệu quả

Để đánh giá một phần mềm tính toán, mô phỏng người ta sử dụng các tiêu chíchính sau:

+ Tính chính xác: đối tượng cần được mô phỏng với độ chính xác mong muốn

Để đạt được điều này, cần sử dụng các thuật toán đặc biệt trong tính toán, giảiphương trình vi phân… (tự động thay đổi bước tính, xác định điểm zero-crossing …)

+ Khả năng mô phỏng: mô phỏng được nhiều loại hệ thống khác nhau, thủy lực,khí nén, điện điện tử, điện kỹ thuật số, PLC… Do đó có thể ứng dụng trong nhiềulĩnh vực khác nhau với những đặc thù riêng

+ Tính linh hoạt: dễ dàng thay đổi, thêm bớt các thành phần mà không làm ảnhhưởng đến các thành phần khác

+Khả năng sử dụng lại: Do các đối tượng trong công nghiệp rất phong phú vàphức tạp nên khả năng sử dụng lại các mô hình đã xây dựng sẵn rất cần thiết.

+ Tính đơn giản, trực quan: việc xây dựng mô hình có thể được thực hiện hoàntoàn trên giao diện đồ họa, sử dụng chủ yếu các thao tác kéo – thả và đặt tham số.Đối với mô phỏng các quá trình công nghiệp, khả năng biểu diễn hoạt động của hệthống dưới dạng hình ảnh đồ họa chuyển động là cần thiết

+ Tính thời gian thực: khả năng thực hiện mô phỏng theo thời gian thực, có thểđòi hỏi phần cứng đặc biệt hay có thể thực hiện ngay trên máy tính thông thường.+ Khả năng tích hợp: khả năng giao tiếp, kết hợp với các công cụ khác (công cụthiết kế hệ thống, công cụ lập trình cho bộ điều khiển thực…)

2 HUỚNG DẪN DOWNLOAD (TẢI) VÀ CÀI ĐẶT PHẦN MỀM:

2.1 DOWNLOAD ( TẢI ) PHẦN MỀM:

Bạn có thể vào “google.com.vn” và tìm với dòng lệnh : “ download automation

studio 5.0” hoặc có thể tải trực tiếp từ địa chỉ sau : http://chanret.com/showthread.php?t=2088 khi bạn tải về máy đủ 6 part cho vào cùng một thư mục , bạn chỉ cần giải nén part đầu tiên là được rồi

Sau khi giải nén xong thì sẽ được như thế này :

2.2.HƯỚNG DẪN CÀI ĐẶT AUTOMATION STUDIO 5.0 (AS):

Click vào thư mục trên ta sẽ thấy:

Để cài đặt click vào thư mục setup,sau đó chạy file setup.exe:

Chọn Ok:

Sau đó màn hình hiện ra:

Nhấp Next,

Sau đó chọn “I accept” rồi chọn “Yes”:

Điền vào “User Name” và “Company Name”,rồi chọn Next:

Nhấp next:

Bạn nên chọn “Metric” biểu diễn hệ met,nhấp next:

Chọn next:

Chọn next:

Please wait in a several minutes:

Chọn Finish để hoàn thành quá trình cài đặt.

Muốn sử dụng phần mềm thì bạn phải Crack,vào thư mục:

Click vào thư mục “Crack by VNDL”,copy toàn bộ file trong thư mục và dán vào trongthư mục bạn vừa cài đặt Automation Studio 5.0.Sau đó chạy chương trình.Như vậy bạn

đã hoàn thành quá trình cài đặt

3.MÔ TẢ PHẦN MỀM AS VÀ CÁCH SỬ DỤNG:

Ở trong môi trường của Automation Studio thì tất cả các công cụ thiết kế đều rất khả

thi.Bản thân chương trình bao gồm 3 phần hỗ trợ chính,đó là:

- Bộ soạn thảo biểu đồ (Diagram Editor).

- Tham khảo đề tài (Project Explorer).

- Viện tìm kiếm (Library Explorer).

Bộ soạn thảo biểu đồ cung cấp cho bạn cách tạo,mô phỏng biểu đồ và làm báo

cáo.Trong khi đó thì Tham khảo đề tài lại giải quyết việc quản lý file,và phân loại tất

cả các tài liệu được liên kết với đề tài mô phỏng

Thư viện tìm kiếm cung cấp những thư viện dạng ký hiệu, cần thiết cho việc tạo biểu

đồ để làm nên 1 đề tài của bạn

Bắt đầu làm việc với Automation Studio(A.S).

Để bắt đầu làm việc với A.S ta nhấp chuột đúp vào biểu tượng của A.S trên desktop Khi đó, cửa sổ chíng của A.S sẽ mở ra như hình dưới đây :

Trên thanh công cụ toolbars sẽ có biểu tượng của các công cụ mà chúng ta sẽ sử dụng

Ở đây có 3 thành phần chính mà ta đã đề cập ở trên là :

- Diagram Editor (bộ soạn thảo biểu đồ)

- Project Exploren (tham khảo đề tài)

- Library Exploren (thư viện tìm kiếm)

Chúng ta sẽ đi vào từng phần cụ thể :

3.1.1) Diagram: (Bộ soạn thảo biểu đồ)

Phần này giới thiệu những thành phần nằm trong cửa sổ chính của A.S Các mục này

được chia làm 2 loại là : Tĩnh và Động.

A : Khối tiêu đề (tĩnh)

B : Khối trình đơn (tĩnh)

C : Dải các công cụ khác nhau (tĩnh)

D : Thư viện tìm kiếm (động)

E : Tham khảo đề tài (động)

F : Bật trình đơn – ví dụ (động)

Ở trên trình đơn Menu có các phần là : File, Edit, View, Insert,

Layout, Simulation, Tool, Window và Help (?).

- Trong File có các phần giúp tạo mới một Project (đề án), mở hay đóng một

Project, Diagram (biểu đồ), Save (lưu), Print (in), Report (báo cáo) cho phép

chèn vào một bảng vật liệu Bill of Materia (BOM) hoặc một hồ sơ báo cáo…

A

BC

D

E

F

thông tin liên quan tới phần được chọn trong project (đề án).Document Properties

trong Edit cho phép xem, chọn và sửa thông tin liên quan tới hồ sơ.

- View : có các chức năng phóng to, thu nhỏ biểu đồ để tiện cho việc xem và thiết

kế biểu đồ

- Panning : dùng để di chuyển biểu đồ.

* Simulation Toolbar: (Thanh công cụ mô phỏng)

Thanh công cụ để mô phỏng của bộ soạn thảo biểu đồ (Diagram Editor) bao gồm các

dạng nút nhấn :

A : Normal (bình thường) - mô phỏng mạch ở tốc độ bình thường.

B : Stepby step (từng bước) - mô phỏng mạch ở nơi mà chuột nhấn làm thay đổi 1 chu

* Insert Toolbar (công cụ chèn):

A : Selection – cho phép chọn một phần tử trong vùng làm việc.

B : Links – tạo liên kết công nghệ.

C : Line – vẽ đường thẳng.

D : Rectangle – vẽ hình chữ nhật

E : Ellipse – vẽ hình elíp

F : % Arc – vẽ đường hình cung

G : Polygon – vẽ hình đa giác

Thư viện tìm kiếm đưa ra sự đa dạng của lĩnh vực thủy lực, khí, các đại lượng điều khiển.v.v…Nó cho phép lựa chọn tất cả những phần tử cần thiết cho cấu trúc của một thành phần cơ bản dựa trên yêu cầu sử dụng.

A : Toolbal : công cụ cho phép quản lý, lựa chọn, tạo thư viện và các thành phần.

B : Tab(s) – thanh này cho phép sử dụng để lựa chọn thư viện cung cấp, cho những đòi

hỏi về đồ họa trong việc giảm thiểu mức độ để tạo nên mạch

C : Library window – cho phép sử dụng để hiển thị dạng cây và lựa chọn theo những

nhóm và những họ phần tử thủy- khí đặc biệt.v.v…

D : Component window : cửa sổ các phần tử của thư viện.

3.1.3 Khởi tạo một Project mới :

Để khởi tạo một đề án mới ta làm như sau :

1 Chọn File → New project.

AB

C

D

Hình 4-1 : Hộp thoại Project Template

2 Chọn dạng cần thiết hoặc không (None) nếu không có dạng giá trị mà bạn cần.

3 Cái này giúp bạn thực hiện mọi lựa chọn đã hoàn tất Nhấn vào nút OK để tạo một

đề án mới

Một đề án mới đồng nhất giúp lựa chọn được cách mở ra trên màn hình, sẽ tốt như bạn

nhìn thấy trong cửa sổ nhỏ của Project Explorer.

* Để khởi tạo một hồ sơ mới (new document) thì đầu tiên phải tạo một biểu đồ mới (new diagram) bằng cách :

Nhấn File → New → Diagram.

3.1.4 Đặc tính phần tử : (Component Properties).

* Hộp thoại đặc tính phần tử :

Để hiển thị và điều chỉnh một đặc tính,nhấn

Hình 5-11 : Hộp thoại đặc tính phần tử của một phần tử riêng lẻ hoặc một nhóm các phần tử.

Hộp thoại đặc tính phần tử này thường là sự cấu thành những phần sau :

B

D

3.1.5 Component Builcler : Xây dựng phần tử.

Các phần tử có sẵn là những cái liên kết với :

- Xy lanh thủy, khí

- Van có hướng thủy, khí

- Van thủy lực có hướng theo tỷ lệ

- Dãy khí

1.Thiết kế một xy lanh :

Nhấn chuột đúp vào biểu tượng xy lanh

Khi đó xuất hiện Component properties (Đặc tính phần tử)

E

MA

I

K

Cái này cho phép sử dụng để chọn một trong các cách tạo dạng xy lanh như :

Có hoặc không có lò xo

K – Đường kính của cầu.

Khi cảm biến là phần được chọn (được kiểm tra) 1 giá trị mới được tạo trong

phần quản lý giá trị Giá trị khác có thể được sử dụng bằng bộ điều khiển (thủy lực

theo tỷ lệ), như 1 bên biến trong (SFC, lôgíc hình thang), hoặc với 1 dạng bộ phận khác( Van điều khiển trực tiếp)

Với cảm biến, khỏang của tín hiệu đầu ra phải được xác lập (giá trị nhỏ nhất)

3 Xây dựng bộ van hữu hướng:

Hình 5 – 16 : Hộp thoại hệ các cảm biến xy lanh

Hình 5 – 17: Hộp thoại tạo van hữu hướng.

A-Số cổng,cho phép sử dụng để xác định số cổng của van.

B – Số vị trí,cho phép sử dụng để xác định vị trí ban đầu của van.

D – Tỷ lệ (proportional).,cho phép sử dụng để xác định nếu bộ phân phối là ảo

và sẽ không tạo nên van hữu hướng

Mô phỏng như van tỷ lệ

Để tiếp cận với các phần tử thủy lực tỷ lệ, bạn phải có 1 thư viện thủy lực tỷ lệ

E – Hướng mũi tên zử dụng để di chuyển đại lượng điều khiển cùng thuộc tính

theo hướng chỉ của mũi tên

F – Bỏ đại lượng điều khiển đã chọn.

4 Chọn hợp kiểm tra tỷ lệ ( nếu cần).

5 Lựa chọn đầu tiên bộ phân phối vị trí bằng cách nhấn chuột đúp trên liên kết câu hỏi đánh dấu

A

D

C

FE

J

IH

G

B

6 Chọn van trượt kiểu pittông mong muốn bằng cách nhấp đúp lên nó , hoặc lựa chọn

nó bằng 1 nhấp và nhấp lên nút OK

7 Chọn bộ điều khiển phân phối Nếu cần thiết và phụ thuộc vào hệ điều mong muốn cộng bổ xung

6 Piston :

1 Techinical Data : Dữ liệu công nghệ

(*) Dữ liệu cơ bản : ( Basic data ).

- Đường kính pittông (D)

- Đường kính cần nối với pittông (d)

- Độ dài dường đi của píttông (L)

- Độ dốc của pittông (a)

- Khối tải bên ngoài ( nối với cần pittông (M)

- Lực bên ngoài tác động vào (ấn)

- Lực bên ngoài kéo ra

(*) Tính toán dữ liệu : ( nhập thông số ở trên sẽ xuất hiện phần dữ liệu

được tính toán như sau ).

2 Biểu đồ lực dẫn động ( Driving Force Curve)

- Có Abscissa ( hoành độ ) ; Maximum Force ( lực tác động tối đa )

- Phần tham số biểu đồ ( Curve parameter )

- Dạng tăng trưởng :

3 Biểu đồ trở lực :

( giống biểu đồ trên )

4 Thông tin danh mục ( catalog )

5 Thông tin dược hiển thị ( Displayed catalog )

Có : Component Name : tên xylanh.