Ứng dụng phần mềm automation studio 50 để mô phỏng thiết kế quá trình điều khiển hệ thống thuỷ lực trên máy khoan ecm660 – iii

Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ 6 Đại học Đà Nẵng - 2008 39 ỨNG DỤNG PHẦN MỀM AUTOMATION STUDIO 5.0 ĐỂ MÔ PHỎNG THIẾT KẾ QUÁ TRÌNH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG THUỶ LỰC TRÊN MÁY KHOAN ECM660 – III THE APPLICATION OF SOFTWARE AUTOMATION STUDIO 5.0 FOR SIMULATION, DESIGING THE CONTROLLING PROCESS OF HYDRAULIC SYSTEM ON THE DRILLING MACHINE ECM660 – III SVTH: PHẠM MINH MẬN (03C4B) GVHD: ThS. NGUYỄN VĂN ĐÔNG TÓM TẮT Báo cáo giới thiệu việc ứng dụng phần mềm Automation Studio 5.0 để mô phỏng quá trình thiết kế, tính toán kiểm nghiệm một số thông số của các phần tử trong quá trình điều khiển hệ thống thuỷ lực trên máy khoan ECM660 – III. Từ đó ứng dụng vào mô phỏng thiết kế các quá trình điều khiển của hệ thống thuỷ lực trên các máy công trình. ABSTRACT The report introduces the application of software Automation Studio 5.0 for simulation, caculation and testing some specifications of components during the controlling process of hydraulic system on drilling machines ECM660 – III. Since it can be appied to the designing simulation for all control processes of hydraulic system on producers. 1. MỞ 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 không cao. 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. 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 hay kết 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. 2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU. 2.1. Thư viện của các phần tử từ phần mềm Automation Studio 5.0. Sau khi cài đặt chương trình, ta vào giao diện chính của Automation Studio 5.0 các phần tử có sẵn trong thư viện chính, từ đó thiết kế thư viện riêng cho sơ đồ hệ thống thuỷ lực cần mô phỏng như hình 2.1. Hình 2.1.a Hình 2.1.b Hình 2.1.a.Giao diện thư viện chính. Hình 2.1.b.Giao diện thư viện riêng. A. Cửa sổ thư viện. B. Mở thư viện. C.Các mục trong thư viện. D.Các phần tử thiết kế. Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ 6 Đại học Đà Nẵng - 2008 40 Các phần tử trong thư viện thiết kế riêng được mô phỏng khi điều khiển một cách trực quan ngay trên phần mềm cho người xem như: Xilanh thuỷ lực, bơm bánh răng, van logic(OR), bộ lọc, van tràn, mô tơ,… a b c Hình 2.2.Vài phần tử mô phỏng được thiết kế trong thư viện a. Xilanh. b. Bơm bánh răng. c. Van logic. d. Bộ lọc. e. Van tràn. h. Môtơ. d e h 2.2. Sơ đồ nguyên lý làm việc hệ thống thuỷ lực của máy khoan ECM660 –III. Hệ thống thuỷ lực là hệ thống điều khiển chính cho các chế độ làm việc của máy khoan ECM660 – III. Hệ thống này có nhiều mạch, mỗi mạch gồm nhiều phần tử kết hợp như: Van đảo chiều, xilanh lực, bơm chính, van tiết lưu,…Các phần tử đó tạo một thể thống nhất và là hệ kín trong tất cả quá trình điều khiển hệ thống thuỷ lực. Hệ thống trên hình 2.3 là một điển hình. P1 P2 P3 S L X B P1 P2 T T P1P2 T A B P2 P1 A B B A B A A D B T T P1 P2 T P1P2 T B A P T A B T BA P P T P1P2 A B P1 P1 P2 T P T P T P1 T BA A B A B A B A B A B A B P1 BA P2 P1 TPB2 A2A1 B1 B1 A1 A2 B2 P T T P2 P1 ABABABABABAB T P2 P1 1 2 3 4 5 6 P2 T P1 ABABB A 1 2 3 4 5 6 7 Hình2.3.Sơ đồ hệ thống thuỷ lực máy khoan ECM 660 – III. 1.Cụm van và bơm chính. 2.Van điều khiển áp suất. 3.Cụm định vị ngoài cabin. 4.Cụm định vị trong cabin. 5.Cụm van và xilanh thay cần khoan tự động. 6.Cụm van điều khiển bộ phận xử lý bụi. 7.Cụm van điều khiển hệ thống di chuyển. 2.3. Mô phỏng quá trình điều khiển búa khoan của máy khoan ECM660 – III trên phần mềm Automation Studio 5.0. Sau khi xây dựng các phần tử trong thư viện riêng, ta có thể thực hiện mô phỏng động học tất cả các quá trình làm việc của máy. Ở đây ta mô phỏng điển hình quá trình làm việc khi Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ 6 Đại học Đà Nẵng - 2008 41 điều khiển ở chế độ dẫn tiến, tạo sự va đập và quay búa khoan. Quá trình điều khiển được mô phỏng như hình 2.4. Hình 2.4. Mô phỏng quá trình điều khiển búa khoan 2.4. Kết quả tính toán kiểm nghiệm một số phần tử. Tính toán kiểm nghiệm bơm chính P1 và bơm tăng cường P2, P3 trên phần mềm Automation Studio 5.0 để thấy rõ được một số thông số được xuất ra sau khi tính toán một cách nhanh chóng. Sau khi dựa vào các thông số đã cho trên bảng 2.1, ta tính toán kiểm nghiệm lại được kết quả như bảng 2.2. Bảng 2.1: Các thông số đã cho theo lý thuyết của bơm P1, P2, P3. Các thông số đã cho Bơm P1 Bơm P2 Bơm P3 Lưu lượng lý thuyết của bơm: Qlt(L/phút) Q1lt = 131 Q2lt = 67 Q3lt = 35 Số vòng quay: n(vòng/phút) n1 = 2300 n2 = 2300 n3=2300 Áp suất: P(kG/cm2) p1 = 230 p2 = 210 p3= 250 Thể tích:V(L) V1= 0,06 V2=0,028 V3=0,016 Bảng 2.2: Các thông số sau khi tính toán của bơm P1, P2, P3. Các thông số Bơm P1 Bơm P2 Bơm P3 Lưu lượng riêng của bơm q (Cm3/ vòng) 56,956 29,13 15,22 Lưu lượng thực tế của bơm Qtt(L/phút) 125,76 61,64 32,2 Công suất thực tế của bơm Ntt(kW) 47,26 21,151 13,154 Công suất động cơ cung cấp cho bơm P(kW) 56,446 27,599 17,164 2.5. Đồ thị đặc tính xuất ra từ phần mềm của một số phần tử. Sau khi tính toán và mô phỏng quá trình làm việc của hệ thống thì từ phần mềm xuất ra được các đường đặc tính và hình động mô phỏng của nhiều phần tử. Sau đây là một vài phần tử minh hoạ thể hiện trong quá trình mô phỏng. Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ 6 Đại học Đà Nẵng - 2008 42 Hình 2.5. Đường đặc tính và hình mô phỏng của bơm bánh răng P1 Trên các đường đặc tính này tuỳ theo từng phần tử mà ta thể hiện mối quan hệ với thời gian thông qua các đường như: Lưu lượng , áp suất, gia tốc,… Hình 2.6. Đồ thị đặc tính và hình mô phỏng của piston dẫn tiến búa khoan 3. Kết luận và hướng phát triển Qua việc nghiên cứu và mô phỏng thiết kế hệ thống thuỷ lực của máy khoan ECM660 –III. Ta thấy Automation Studio 5.0 là phần mềm phù hợp cho việc giảng dạy cũng như trong học tập trong trường về các hệ thống thủy lực, khí nén… của tất cả các máy liên quan. Việc sử dụng phần mềm phải nhập rất nhiều thông số của thiết bị làm cho quá trình mô phỏng sát với thực tế. Giúp cho chúng ta có thể đề xuất các phương án khai thác khác một cách hiệu quả. Do thời gian nghiên cứu quá ngắn nên việc ứng dụng phần mềm chưa triệt để, hơn nữa đòi hỏi người sử dụng phải có kiến thức tin học và kiến thức chuyên ngành tổng hợp để khai thác hết khả năng của phần mềm. Với đề tài nghiên cứu này, nếu có thời gian em sẽ cố gắng ứng dụng vào cho tất cả quá trình điều khiển hệ thống thuỷ lực của các máy một cách thực tế nhất. Đặc biệt là các máy trong công nghiệp hiện nay. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Đinh Ngọc Ái, Đặng Huy Chi, Nguyễn Phước Hoàng, Phạm Đức Nhuận (1972). Thuỷ lực và máy thuỷ lực (Tập II), Nhà Xuất Bản Đại Học và THCN, Hà Nội. [2] Nguyễn Ngọc Phương, Huỳnh Nguyễn Hoàng(1999). Hệ thống điều khiển bằng thuỷ lực, Nhà Xuất Bản Giáo Dục, Hà Nội. [3] Trần Doãn Đỉnh, Nguyễn Ngọc Lê, Phạm Xuân Mão, Nguyễn Thế Thưởng (1984). Truyền dẫn thuỷ lực trong chế tạo máy, Nhà Xuất Bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội. [4] Catalog kỹ thuật về máy khoan ECM660 – III. [5]