3. Giới thiệu phần mềm AutomationStudio 5.0.
3.2.Tổng quan về phần mềm AutomationStudio 5.0.
Phần mềm Automation Studio được thiết kế bởi tập đoàn công nghệ Famic của Canada, là một phần mềm tính toán thiết kế, mô phỏng động học các sơ đồ mạch của nhiều hệ thống khác nhau, như sơ đồ mạch thủy lực, mạch khí nén, mạch điện điều khiển, mạch điện kỹ thuật số, mạch PLC. Được tạo ra cho ngành tự động hóa công nghiệp, giáo dục và phục vụ nhu cầu nghiên cứu. Sự mô phỏng trong phần mềm Automation Studio 5.0 là một công cụ đạt hiệu quả cao, được lập trình tự động trong phần mềm.
Nó được xây dựng kết hợp của nhiều hệ thống đa phần tử. Lĩnh vực ứng dụng chính của Automation Studio 5.0 là thiết kế mạch và mô phỏng quá trình điều khiển. Automation Studio 5.0 là một công cụ được kết hợp trong không gian với cách xử lý và đồ hoạ thân thiện của người thiết kế. Trình tự lập một dự án thiết kế mô phỏng trong phần mềm Automation Studio 5.0 được biểu hiện trong sơ đồ sau.
Tạo một dự án mới
Tạo sơ đồ của dự án
Mô phỏng dự án
(quan sát, đo lường, kiểm tra, phê chuẩn)
Đưa ra báo cáo
3.2.1. Đặc điểm và công dụng.
Trong môi trường Automation Studio 5.0 tất cả các công cụ thiết kế sử dụng một cách dễ dàng. Nòng cốt của hệ thống được thể hiện trong các tiện ích sau:
1. Diagram Editor (Trình biên tập sơ đồ thiết kế). 2. Project Explorer (Trình duyệt dự án).
3. Library Explorer (Trình duyệt thư viện).
+ Trong Diagram Editor cho phép bạn thiết lập và mô phỏng những sơ đồ thiết kế và tạo ra các bản báo cáo.
+ Trong khi đó Project Explorer được sử dụng quản lý file (tập tin) và phân loại tất cả các tài liệu kết hợp với mô phỏng.
+ Library Explorer cung cấp những thư viện kí hiệu cần thiết để tạo ra những sơ đồ cấu thành lên những dự án của người thiết kế.
Tất cả các tài liệu của Automation Studio 5.0 đều giúp cho người dùng làm việc một cách nhanh chóng trong quá trình thiết kế của mình dưới các lĩnh vực khác nhau; thuỷ lực, điện, thuỷ khí,.. Bạn có thể in và xuất những sơ đồ của bạn với nhiều cách khác nhau kết hợp với những danh sách và các bản báo cáo để sắp xếp hoàn chỉnh công việc trên tập tin của bạn.
3.2.2. Giao diện chính của Automation Studio 5.0
Sau khi đã cài đặt phần mềm, biểu tượng phần mềm xuất hiện ngoài màn hình. Kích đúp chuột vào biểu tượng phần mềm Automation Studio 5.0, giao diện chính của phần mềm xuất hiện.
A - Thanh tiêu đề (tĩnh), thể hiện tên bài dự án đang thiêt kế.
B - Thanh thực đơn (tĩnh), cho phép ta vào các lệnh chính của phần mềm. C - Các thanh công cụ (tĩnh).
D - Library Explorer ( Trình duyệt thư viện) (động) E - Project Explorer (Trình duyệt dự án) (động) F - Trình đơn (động).
Automation studio 5.0 là bộ chương trình thiết kế trình diễn dưới dạng mô phỏng, nó có nhiều mô đun (modules) khác nhau được tạo ra trong thư viện như; mạch thuỷ lực, thuỷ khí, điện, PLC, vân.vân...Nó cũng tạo ra các mạch liên kết để điều khiển trong quá trình làm việc của các thiết bị mô phỏng như điều khiển điện trong thuỷ lực hay thuỷ khí...
3.2.3. Giao diện thư viện chính.
Trình duyệt thư viện là một trong những tính năng quan trọng dùng để thiết kế trong phần mềm Automation Studio 5.0, có rất nhiều thư viện khác nhau: Thư viện cơ bản, thư viện nâng cao, và thư viện do người thiết kế tự tạo. Trong thư viện thiết kế cơ bản bao gồm hàng nghìn ký hiệu tiêu chuẩn khác nhau về thủy lực, khí nén, điện điều khiển, điện kỹ thuật số, PLC...Thư viện thiết kế nâng cao có nhiều tính năng nâng cao như thư viện máy ảo cho phép mô phỏng hoạt động của máy tương ứng với hoạt động của sơ đồ thiết kế và kết nối máy ảo với thiết bị điều khiển bên ngoài.
Hình 3-4. Giao diện của thư viện chính.
A–Của sổ thư viện; B–Mở thư viện; C–Các mục trong thư viện; D–Các ký hiệu của các phần tử thiết kế trong thư viện.
3.2.4. Giao diện tra cứu ý nghĩa các ký hiệu trong thư viện.
Trong mục Help của phần mềm giúp người thiết kế tra cứu các ký hiệu các phần tử được sử dụng trong phần mềm này. Có hàng trăm các ký hiệu thủy lực khác nhau đã được tiêu chuẩn hóa, có thể giúp cho người mới thiết kế tiếp cận với phần mềm một cách dễ dàng.
Hình 3-5 Giao diện tra cứu ý nghĩa ký hiệu bơm thủy lực
3.2.5. Giao diện thiết kế chính của các phần tử.
Trên nền thiết kế chính có chia lưới ô vuông, cho phép người dùng thiêt kế mạch bằng cách tìm trong thư viện các ký hiệu các phần tử kéo và thả ra nền thiết kế, lắp ráp các phần tử với nhau thành mạch tổng thành, và cho phép nối kết các thiết bị điều khiển với mạch đang thiết kế. Tại đây người thiết kế dễ dàng tự thiết kế ra các phần tử khác nhau và lập lên thư viện cho riêng mình, như thiết kế các loại van điều khiển, van phân phối, van giảm áp, xi lanh thủy lực, bộ nguồn, bộ điều khiển...
Hình 3-7 Giao diện lựa chọn các đường dẫn dầu trong van điều khiển (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
3.2.6. Giao diện tính toán các phần tử.
Các phần tử trên nền thiết kế chính được tính toán một cách rõ ràng, như tính toán các thông số đầu vào của xilanh, động cơ, tổn thất đường ống, …
3.2.7. Thanh công cụ mô phỏng chương trình.
Sau khi tính toán thiết kế sơ đồ trên nền chính, tiến hành kiểm tra kết nối các phần tử (Chọn Tools -> Verify Connections.) trước khi cho mô phỏng sự hoạt động của sơ đồ vừa thiết kế.
Hình 3-9 Thanh công cụ mô phỏng. A – Mô phỏng sơ đồ mạch với tốc độ bình thường
B – Mô phỏng từng bước khi kích chuột vào phần tử mô phỏng. C - Mô phỏng sơ đồ mạch với tốc độ chậm
D – Tạm dừng E – Dừng mô phỏng
F – Chọn mô phỏng toàn bộ sơ đồ mạch trong dự án. G – Mô phỏng tài liệu hiện hành.
H – Mô phỏng đối tượng được lựa chọn
I – Lựa chọn đối tượng mô phỏng trong hộp thoại J - Đóng, mở cửa sổ đồ thị mô phỏng.
3.2.8. Các nhóm phần tử thiết kế và mô phỏng có trong Automation Studio 5.0.
Mô hình hệ thống trong Automation có thể bao gồm nhiều phần tử thuỷ lực, phần tử cơ khí, phần tử điện- điện tử…Mỗi phần tử có mục đích và công dụng khác nhau. Những phần tử được gộp lại thành từng nhóm dựa trên loại và chức năng của nó. Bằng cách này, các nhóm phần tử mà tên của nó được liệt kê trong menu của cửa sổ thư viện làm việc. Bây giờ ta tìm hiểu một số nhóm đặc trưng cần thiết kế để mô phỏng trong phần mềm:
3.2.8.1. Nhóm hệ thống điều khiển bằng thuỷ lực.
Nhóm phần tử này trong Automation Studio 5.0 dùng để thực hiện các chức năng như: Tạo năng lượng (bơm dầu, bộ lọc..), nhận tín hiệu (các nút ấn..), xử lý (van áp suất, van điều khiển từ xa…), điều khiển (van đảo chiều..), chấp hành ( xilanh, động cơ dầu..)… Ở đây ta có thể chỉ ra một số nhóm sau.
a) Nhóm van áp suất.
Phần tử này dùng để điều chỉnh áp suất, tức là cố định hoặc tăng, giảm trị số áp suất trong hệ thống điều khiển bằng thuỷ lực. Trong van áp suất bao gồm các loại sau: Van tràn, van giảm áp, van đóng mở nối tiếp, van cản,...
Hình 3-10 Nhóm van áp suất được mô phỏng trong Automation Studio 5.0
b) Nhóm van đảo chiều.
Phần tử này dùng để đóng mở các ống dẫn để khởi động các cơ cấu biến đổi năng lượng và đảo chiều của các cơ cấu chấp hành. Trong phần mềm mô hình của van này được xây dựng theo các cửa và vị trí tương ứng với từng mạch thuỷ lực cần thiết kế (2 cửa 1 vị trí(2/1), 4/3, 6/3,…). Nó được định nghĩa bởi các yếu tố sẵn có trong phần mềm. Hơn nữa loại van này có nhiều loại cơ cấu điều khiển với các tín hiệu khác nhau như; Điều khiển bằng tay, bằng lò xo, cử, tay gạt,…Tuy nhiên tuỳ theo từng điều kiện và từng hệ thống cần thiết kế ta có xây dựng các loại khác nhau.
Hình 3-11 Nhóm van đảo chiều được mô phỏng trong Automation Studio 5.0
c) Nhóm van tiết lưu.
Hiện nay phần tử này có nhiều loại trong phần mềm như; van tiết lưu một chiều, van tiết lưu hai chiều...
Tuỳ theo mỗi loại nó sẽ thực hiện các nhiệm vụ riêng như điều chỉnh lưu lượng dòng chảy, tức là điều chỉnh vận tốc và thời gian chạy của cơ cấu chấp hành.
d) Bộ ổn định tốc độ.
Trong mô hình này có nhiều cơ cấu chấp hành làm việc cần chuyển động êm, chính xác, duy trì được trị số điều chỉnh, ổn định được tốc độ chuyển động của các cơ cấu một cách hoàn thiện hơn.
e) Nhóm van chặn.
Phần tử này được định nghĩa trong phần mềm là chặn dòng chảy đi theo một chiều hoặc khoá lẫn các hướng điều khiển hay hướng chảy của dòng chất lỏng. trong nhóm này có các loại sau; Van tác một chiều, van một chiều điều khiển được hướng chặn, van tác động khoá lẫn.
Hình 3-13 Nhóm van chặn được mô phỏng trong Automation Studio 5.0.
f) Nhóm xilanh truyền động.
Phần tử này được định nghĩa của một cơ cấu chấp hành để thực hiện các chuyển động thẳng. Trong nhóm này có hai loại là xilanh lực và xilanh quay. Trong xilanh lực chuyển động tương đối của piston và xilanh là chuyển động tịnh tiến, trong xilanh quay chuyển động tương đối của nó là chuyển động quay theo các góc giới hạn hoặc 3600. Trong nhóm này có hai loại xilanh đó là; xilanh tác dụng đơn, xilanh tác dụng kép. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
g) Nhóm ống dẫn, ống nối.
Các phần tử điều khiển có trong phần mềm dùng cho hệ thống thuỷ lực ống dẫn ống nối được dung khá phổ biến và nó các kích thước khác nhau tuỳ theo các loại cơ cấu có trong hệ thống chấp hành. Ngoài ra trong nhóm này còn có vòng chắn đóng vai trò đảm bảo sự làm việc của các phần tử thuỷ lực.
3.2.8.2. Nhóm điều khiển điện, điện - thuỷ lực.
Trong phần tử ứng dụng Automation Studio 5.0, ngoài các phần tử trong hệ thống thuỷ lực thì còn có một phần không nhỏ các phần tử điện để điều khiển thuỷ lực hay điều khiển kết hợp. Phần tử điện có trong phần mềm gồm nhiều bộ phận trong đó ta có thể tìm hiểu đến một số bộ phận như; Công tắc, nút ấn, rơle, công tắc hành trình nam châm hoặc cơ điện, các cảm biến…
a) Rơle áp suất.
Rơle được định nghĩa là một phần tử để xử lý các tín hiệu từ đó chuyển đổi tín hiệu áp suất thành tín hiệu điện. Trong mô hình của phần mềm thì rơle có nhiều loại và tuỳ theo từng loại mà ta thấy được nhiệm vụ của nó. Và trong hệ thống ta khảo sát có rơle công suất, rơle đóng mở, rơle điều khiển, rơle thời gian…
b) Van áp suất điện từ.
Trong hệ thống truyền động bằng thuỷ lực để tránh quá trình nhiệt sinh ra trong dầu. Đồng thời làm giảm kết cấu của các phần tử thuỷ lực cho gọn nhẹ, không cồng kềnh. Trong phần mềm này van áp suất điện từ cũng là phần tử được xây dựng trên các mô hình tuỳ theo công dụng của từng mạch.
3.2.8.3. Nhóm cung cấp và xử lý dầu. a) Bơm và động cơ.
Hình 3-15 Nhóm bơm và động cơ được mô phỏng trong Automation Studio 5.0. Bơm và động cơ dầu là hai phần tử có trong Automation Studio 5.0 có các chức năng và các dạng khác nhau theo các mô hình cần xây dựng khác nhau. Nhiệm vụ chính của phần tử bơm là tạo ra năng lượng còn động cơ dầu là tiêu thụ năng
lượng. Về bơm dầu trong hệ thống thuỷ lực cần mô phỏng thường là bơm thể tích có thể điều chỉnh hoặc cố định được lưu lượng. Ngược lại động cơ dầu thực hiện quá trình biến đổi năng lượng là dầu có áp suất được đưa vào buồng công tác của động cơ biến năng lượng của dòng chảy này thành động năng quay trục động cơ. Có nhiều loại bơm dầu khác nhau như; Bơm piston, bơm bánh răng, bơm cách gạt, bơm hướng trục…
b) Bể dầu.
Đây là phần tử cung cấp dầu cho hệ thống làm việc theo chu trình kín để cấp hay nhận dầu kín về và toả nhiệt trong quá trình làm việc mà trong mô hình có các loại bể dầu tuỳ theo kích thước và dung lượng cần thiết.
Hình 3-16 Nhóm thùng chứa dầu được mô phỏng trong Automation Studio 5.0
c) Bộ lọc dầu.
Hình 3-17 Nhóm lọc dầu được mô phỏng trong Automation Studio 5.0.
Bộ lọc dầu là phần tử được định nghĩa cho công việc ngăn ngừa các chất bẩn thâm nhập vào, và tránh cho dầu khỏi bị ô nhiễm hoặc nhiễm bẩn trong quá trình làm việc của hệ thống. Trong mô hình bầu lọc thường đặt ở ống hút của bơm dầu để cho dầu sạch hơn khi làm việc hoặc tại các cửa ra của bơm. Tuỳ theo hệ thống mà ta có thể chọn được các bộ lọc theo tiêu chuẩn như; Lọc thô, lọc tinh, lọc trung bình…