THIT K, LP RP H THNG CP PHễI T NG IU KHIN BNG IN KH NẫN V Mễ HèNH NGHIấN CU NG LC HC CA PISTON-XILANH KH NẫN THE DESIGN AND INSTALLATION OF AUTOMATIC RAW MATERIAL FEEDING SYSTEM CONTROLLED BY ELECTROPNEUMATIC TECHNOLOGY AND THE RESEARCH MODEL OF THE DYNAMICS OF PISTON-XYLANDER PNEUMATIC SYSTEMS TRN XUN TU PHAN VN LC HONG TIN PHNG Trng i hc Bỏch khoa, i hc Nng TểM TT Bi bỏo ny gii thiu kt qu nghiờn cu v thit k, ch to v lp rỏp mt mụ hỡnh h thng cp phụi t ng ng dng k thut in khớ nộn, iu khin bng lp trỡnh PLC v xõy dng mụ hỡnh nghiờn cu ng lc hc ca cm piston xylanh khớ nộn ABSTRACT The article presents the study on designing, manufacturing and installing an automatic raw-material feeding sysem applying the electropneumatic technology generated by the programed PLC The paper focuses on planning a research model on the dynamics of piston-xylander pneumatic systems Đặt vấn đề Hiện Việt Nam, kỹ thuật điều khiển điện khí nén ứng dụng chiếm tỷ lệ cao dây chuyền sản xuất tự động, ví dụ dây chuyền sản xuất xi măng, dây chuyền sản xuất gạch men, dây chuyền lắp ráp ôtô, dây chuyền lắp ráp thiết bị điện tử, dây chuyền sản xuất dược phẩm nên việc nghiên cứu lắp ráp thiết bị điều khiển điện khí nén có chất lượng động lực học cao cần thiết cho thực tiễn sản xuất Đề tài nghiên cứu thiết kế, chế tạo lắp ráp mô hình hệ thống cấp phôi tự động ứng dụng kỹ thuật điện khí nén, điều khiển lập trình PLC xây dựng mô hình nghiên cứu động lực học cụm piston xylanh khí nén phục vụ cho đào tạo nghiên cứu sở để thiết kế, lắp ráp dây chuyền tự động có độ phức tạp cao phục vụ cho thực tế sản xuất Nội dung nghiên cứu Mô hình nghiên cứu thiết bị lắp ráp: ổ chứa phôi Mâm quay Tay máy Băng chuyền Hình Mô hình phương án hệ thống cấp phôi Hình Bản vẽ chung hệ thống Hình Sơ đồ hệ điều khiển Các thiết bị chấp hành: - ổ cấp phôi: ổ chứa phôi (1) D=220mm, H=135mm; Đĩa mang phôi (2) D=210mm với lỗ D=18mm n= 7vg/p; Động chiều (5) có U =12vôn; Hộp giảm tốc (3) i=1/50; Xylanh đẩy phôi (7) hành trình L=75mm - Mâm quay: Mâm phân độ (8) D=250mm; Xylanh quay (9) - Tay máy chuyển phôi: Xylanh nâng hạ (10) H=120mm; Xylanh quay góc (11) D=16mm; Xylanh kẹp phôi (13) D =10mm; Cơ cấu kẹp phôi (14) chuyển động tịnh tiến khứ hồi; Cánh tay (12) quay góc - Băng chuyển phôi: Băng tải (16) B=120mm, L=600mm, điều chỉnh vô cấp tốc độ; Đông (20); Bộ truyền đai (17) i=1/4; Hộp giảm tốc (18) i=1/20 Thiết bị điều khiển: Bộ PLC Simatic S7-200, phần mềm sử dụng Step -Mic ro/Win32 Chuơng trình điều khiển gồm khai báo biến, chương trình chính, chương trình con, chương trình cho phép Reset hệ thống điều khiển cho hệ thống hoạt động Chương trình nạp PLC để điều khiển trực tiếp máy theo chu trình định điều khiển qua máy tính Mô hình nghiên cứu động lực học piston xylanh khí nén có kết cấu không đối xứng: S1 S2 PP V1 T1 M Pn, V2, T2 q1 q2 x FL Hình Mô hình tính toán động lực học xilanh khí nén Hệ phương trình mô tả trình làm việc piston xylanh khí nén pP pn không đổi, S1 = S2, TS = T gia tốc không đổi là: dp p k r.T p S [m1 v ] V1 r T dt dp k r.T p S n [ m2 v ] dt V2 p.T (1) dv S FL const [( p1 p ) M dt M dy dt v m1 p p S r.T v ; m2 p n S F dv S v ; ( p p p n ) L const r T dt M M Mô hình trình động lực học pittông xilanh khí nén có kết cấu đối xứng: -l/2 y l/2 V S Vmp mn v FL Pp Qp Pn f ms1 Qn f ms2 u Hình Mô hình điều khiển piston xylanh khí nén có kết cấu đối xứng Các phương trình mô tả hệ là: dp p pp k r TS [Q p S v] dt V p ( 0) S y r TS dpn k r.TS p [Qn n S v] dt Vn (0) S y r TS dv [ S p p Spn Fms1 Fms FL ] dt M (2) dy l v ; Fms1 f1.v ; Fms f v ; FL - tải trọng ngoài; Vp(0) = Vmp + S ; dt l Vn(0) = Vmn =+ S ; Vp(0) = S.y = Vp(y) ; Vn(0) - S.y = Vn(y) Phương trình trạng thái cho hệ tuyến tính là: k r.TS C e p p k r.TS G e up k p e p S * e p * p V p ( 0) S y e V p ( 0) S y e p p V p ( 0) S y * p* n k r.TS C e pn k p e n S d p n k r.TS G e un .u * 0. e e V n ( 0) S y V n ( 0) S y dt v * v * V n ( 0) S y e S S f y * y * M M M 0 .F *L (3) M Trong đó: Trong đó: Ce pp qm (u , p p ) p p p e p p p u ue ; C e pn e qm (u , pn ) pn p n (4) pn u u e hệ số khuếch đại lưu lượng/áp suất e qm (u , p p ) p p p e p qm (u , pn ) pn p n e e G up ; G un u u u u e u ue hệ số khuếch đại lưu lượng/ điện áp điều khiển Hình Sơ đồ khối mô tả mô hình động lực học hệ Ppe r.Ts u* p - e up G + + - v* S P* p k.r.Ts Vp (ye) S e Pp C F* L - + u* - + a* M - -1 e Pn f C u* n - e un G + + + (5) k.r.Ts Vn (ye) P* n P* n r.Ts S S v* v* y* Với hệ tuyến tính tín hiệu vào không đổi sơ đồ khối mô tả trình động lực học cụm piston xylanh khí nén hệ thể hình Kết luận Phôi hình trụ với kích thước chiều cao đường kính loại thực cấp phôi tự động khó Đề tài thiết kế, chế tạo lắp ráp hoàn chỉnh hệ thống cấp phôi tự động điện khí nén, điều khiển PLC phục vụ cho đào tạo nghiên cứu Trong trình thực hiện, lựa chọn thông số kỹ thuật cấu công tác tương thích với thiết bị điều khiển nhằm đảm bảo cho hệ thống làm việc êm tin cậy Vận dụng lý thuyết truyền động điều khiển khí nén, điện khí nén lý thuyết điều khiển tự động hệ tuyến tính để xây dựng mô hình toán mô tả trình động lực học cụm piston xylanh khí nén Trên sở mô hình ta khảo sát trình động lực học hệ chương trình tính toán máy tính Từ kết nhóm nghiên cứu thiết kế, lắp ráp dây chuyền tự động điều khiển điện khí nén có độ phức tạp cao TI LIU THAM KHO [1] Jacques Faisandier, Mộcanismes hydrauliques et pneumatiques, unod, Paris, 1999 [2] Jean-Yves Fabert, Automatismes et automatique, Ellipses, Paris, 2003 [3] Robert B., Goodman PE., A primer on pneumatic valve and cotrols kriger publishing [4] company, Malabar, Florida, 1997 [5] Ti liu hng dn Step - Win32, PLC Simatic S7-200  ... khiển qua máy tính Mô hình nghiên cứu động lực học piston xylanh khí nén có kết cấu không đối xứng: S1 S2 PP V1 T1 M Pn, V2, T2 q1 q2 x FL Hình Mô hình tính toán động lực học xilanh khí nén Hệ. .. toán mô tả trình động lực học cụm piston xylanh khí nén Trên sở mô hình ta khảo sát trình động lực học hệ chương trình tính toán máy tính Từ kết nhóm nghiên cứu thiết kế, lắp ráp dây chuyền tự động. .. với thiết bị điều khiển nhằm đảm bảo cho hệ thống làm việc êm tin cậy Vận dụng lý thuyết truyền động điều khiển khí nén, điện khí nén lý thuyết điều khiển tự động hệ tuyến tính để xây dựng mô hình