Đồ án Thiết kế dây chuyền rửa kính tự động

MỞ ĐẦU Xuất phát từ nhu cầu của thực tế sản xuất công nghiệp các sản phẩm kính mắt từ thuỷ tinh quang học cũng như các sản phẩm chi tiết quang làm từ thuỷ tinh quang học. Nguyên công rửa chi tiết trước khi mạ phủ màng lên chi tiết quang là vô cùng quan trọng, quyết định chất lượng của màng mỏng cũng như chi tiết quang. Hiện nay nhà máy kính mắt Hà Nội với sản lượng kính cỡ khoảng 14000 chiếc/tháng và yêu cầu mạ màng giảm phản xạ là nhu cầu cấp bách của thị trường. Trong dây chuyền sản xuất, nguyên công rửa nằm giữa nguyên công gia công chi tiết quang và nguyên công mạ phủ Yêu cầu về tự động hoá dây chuyền là rất cấp thiết vì các lý do : - Số lượng lớn /ngày - Sản xuất 24/24 giờ - Yêu cầu về độ sạch cao, độ an toàn không vỡ không hỏng. Từ các yêu cầu trên em đi đến cách giải quyết vấn đề thiết kế như sau: - Để đảm bảo được số lượng lớn trên ngày như thế em thiết kế một dây chuyền rửa kính tự động hệ thống được thiết kế có thể làm việc một cách tự động trong suốt thời gian hoạt động của nhà máy cho phép tiết kiệm tối đa thời gian thừa của công việc rửa thủ công đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật về bề mặt làm việc của kính cũng như các chi tiết quang. CHƯƠNG 1 CÔNG NGHỆ TẠO MÀNG MỎNG QUANG HỌC I.1 Màng giảm phản xạ: Màng giảm phản xạ còn gọi là màng thấu quang là màng mỏng quang thông dụng nhất. Màng giảm phản xạ là màng điện môi thông thường là một, hai hoặc ba lớp mạ trên bề mặt chi tiết quang. Ngày nay, các dụng cụ quang học đều được mạ màng giàm phản xạ, nhờ đó chất lượng tạo ảnh của chúng tốt hơn nhiều so với các hệ chưa mạ màng .Từ đầu thế kỷ trước, loài người đã sử dụng màng giảm phản xạ. Nhưng chỉ khi kĩ thuật chế tạo màng mỏng bằng phương pháp vật lý thì việc tính, thiết kế và điều khiển quy trình công nghệ có trợ giúp của tin học thì việc chế tạo màng quang học mới trở nên hoàn thiện. Khi bề mặt chi tiết quang bằng thuỷ tinh chưa mạ màng có hệ số phản xạ được tính theo công thức : Thuỷ tinh quang học có chiết suất n = 1,5¸2, nên hệ số phản xạ trên bề mặt của chúng từ 4%¸11%. Hệ số truyền qua T = 1 – R = 94% ¸ 89% của mỗi mặt. Hãy làm phép toán đơn giản cho thuỷ tinh n = 1,576 khi chưa mạ và có mạ một lớp màng mỏng quang học giảm phản xạ ta sẽ thấy được vai trò của màng giảm phản xạ. Tăng lượng quang thông qua hệ quang so với khi chưa mạ màng giảm phản xạ Giảm phản xạ nhiễu để tăng chất lượng tạo ảnh của quang hệ. Hình I.1 Sơ đồ cấu tạo hệ Chân không I.2 Quy trình công nghệ chế tạo màng mỏng quang học Trong quy trình công nghệ toạ màng mỏng quang học, ở đây em chỉ quan tâm đến vấn đề làm sạch: Bao gồm làm sạch trong buồng chân không (Chỉ phụ thuộc vào thiết bị chân không) và làm sạch ngoài buồng chân không. Quy trình làm sạch ngoài buông chân không gồm 5 bước theo sơ đồ hình I.2 Hình I.2 Quy trình công nghệ rửa kính (TTQH) Khi kính được gia công ở dây chuyền gia công, nếu kính được chuyển sang rửa ngay sau khi gia công khi bề mặt còn tươi, trong trường hợp này bề mặt của kính là sạch, ta có thể chỉ cần rửa qua nước cất có sử dụng rung động. Nhưng dây chuyền rửa lại đòi hỏi cần có đủ lượng kính trong một mẻ rửa, vì thế kính gia công xong phải chờ đủ số lượng mới được chuyển sang dây chuyền rửa, lúc này các hạt chất bẩn bám vào nhiều trên bề mặt của kính cũng như hơi nước làm cho bề mặt bị bẩn , do đó nước cộng thêm rung động không thể tách hết hạt chất bẩn đó, vì thế trong quy trình công nghệ phải sử dụng hoá chất để tẩy rửa trước khi rửa bằng nước. Quy trình công nghệ rửa kính mắt bằng thuỷ tinh quang học: HìnhI.3 Quy trình rửa kính của dây chuyền Bước thứ nhất: Đưa kính vào thùng chứa dung dịch kiềm loãng với nồng độ 1 ¸ 1,5 % có cộng thêm một bộ phận rung động. Dung dịch kiềm được chọn ở đây là dung dịch NaOH. Hoá chất có tác dụng làm cho độ bám của hạt bẩn giảm đi thậm chí chúng có một phần có độ bám thấp bị tách ngay khi đưa kính vào trong dung dịch. Bộ phận rung động có tác dụng tách các hạt có độ bám lớn hơn. Thời gian giá kính ngâm trong dung dịch của bước này là 15 phút Bước thứ hai: Sau khi kính được rửa trong dung dịch kiềm loãng kính được đưa sang rửa trong nước cất và có cộng thêm rung động. Bởi trong hệ thống của quy trình có sử dụng hai loại dung dịch là axít và kiềm nên kính qua nước cất có tác dụng sau đây: Sau khi trong dung dịch kiềm loãng thì có những hạt chất bẩn vẫn không tách ra khỏi bề mặt kính nó chỉ bị giảm độ bám, qua nước cất sẽ làm hạt đó đi ra. Sau khi ra khỏi dung dịch kiềm loãng cộng thêm thời gian di chuyển kính đến các loại dung dịch rửa khác nhau là nhanh, thời gian ấy không làm cho dung dịch khô hoặc bay hơi nếu từ kiềm chuyển sang axít luôn thì hiện tượng tạo muối sẩy ra, điều này làm giảm nồng độ dung dịch. Vì thế nước cất có nhiệm vụ làm sạch dung dịch trước đó đã bám vào kính để không còn hiện tượng tạo muối khi đưa vào dung dịch sau. Thời gian của bước này là 10 phút 3. Bước thứ ba: Kính sau bước hai được đưa vào rửa trong dung dịch axít 1¸ 1,5% cộng thêm bộ phận rung động. Dung dịch này cũng có nhiệm vụ như dung dịch kiềm loãng, nó sẽ tách tiếp hạt chất bẩn còn lại bám trên kính. Thời gian của bước này la 15 phut 4. Bước thứ tư: Cũng tương tự như bước hai, kính được qua nước cất để làm sạch dung dịch axit bám trên bề mặt kính. Thời gian của bước này là 10 phút. 5. Bước thứ 5 : Khi kính được rửa sạch, trước khi ra khỏi dây chuyền kính được đưa qua công đoạn sấy khô bằng khí nóng để khi di chuyển kính qua dây chuyền mạ nó không bị bụi bẩn trong nhà máy bám trở lại. Thời gian của bước này la 5 phút. I.3 Tìm hiểu các phương pháp rửa chi tiết quang Để làm sạch bề mặt của chi tiết quang có nhiều phương án rửa đã được áp dụng. Tùy thuộc vào tính chất của kính cũng như kích thước của kính để quyết định đưa ra các phương pháp công nghệ khác nhau để đạt hiệu quả cao trong sản xuất. Sau đây là một vài phương pháp rửa công nghiệp đã được các nhà máy áp dụng. Phương pháp của nhà máy sản xuất kính an toàn Do bản kính có kích thước lớn: 1800 x 2300(3 đến 10mm) người ta có dùng phương pháp phun và rửa trên mặt kính. Dây chuyền này được lắp đặt tại nhà máy kính an toàn mô hình như trên hình vẽ I.3. Hình I.3 Kính được rửa là loại kính có kích thước lớn cỡ hàng mét. Mục đích của việc rửa kính cỡ lớn này là các tấm kính ấy được sử dụng để che, chắn cho các toà nhà lớn hay các cửa sổ. Việc kính bị vật khác va vào làm vỡ ra là chuyện rất dễ thường ngày. Các mảnh kính bị vỡ ra sẽ gây ảnh hưởng trực tiếp đến cơ thể con người. Để khắc phục được điều đó Nhà máy kính an toàn đã đặt vào giữa hai tấm một lớp ni-lông, lớp này có tác dụng liên kết các mảnh vỡ khi kính bị vỡ, các mảnh vỡ ấy không bị bắn ra xung quanh. Để dán được tấm ni-lông đó lên mặt kính thì đòi hỏi mặt làm việc của kính không bẩn. Vì thế trước khi phải tiến hành rửa sạch mặt kính đó. - Phương pháp rửa: Người ta cho kính đặt lên những con lăn, con lăn đưa kính chạy qua một chổi với vận tốc chậm. Chổi quét có kiểu con lăn có tốc độ lớn quay liên tục trên mặt kính. Một luồng dung dịch rửa luôn luôn phun thẳng vào chổi. Trước khi đi ra kính được sấy bằng không khí khô và nóng Phương pháp dùng hoá chất kết hợp với rung động rửa khuân (của công ty Kính Mắt HN). Dây chuyền rửa kính của công ty Kính Mắt HN là dây chuyền rửa khuân kính. Sau mỗi lần ép kính plastic thì trên mặt làm việc của khuân sẽ bị bám hạt kính đồng thời quá trình tháo phôi kính làm bẩn mặt làm việc đó. Vì thế người ta phải rửa mặt khuân trước khi quay lại ép kính. - Phương pháp rửa: Phương pháp rửa của công ty này được sử dụng là phương pháp hoá. Các khuân kính được đưa vào trong dung dịch rửa để rửa. 3. Phương Pháp dùng hoá chất và rung động để rửa chi tiết quang ( Kính thuỷ tinh quang học). - Với kính đeo mắt có đặc điểm là nhỏ, có khối lượng không đáng kể, bề mặt làm việc đòi hỏi yêu cầu kỹ thuật cao hơn: không xước, hệ số truyền qua lớn, làm giảm khúc xạ, hấp thụ những tia bất lợi cho mắt con người. - Nhưng để đảm bảo được những đặc tính khi sử dụng thì thường sử dụng phương pháp hoá để làm sạch bởi vì phương pháp này không làm xước bề mặt của kính. - Cũng như các dây chuyền khác, trong hệ thống thì dây chuyền rửa kính được đặt ở vị trí như hình dướ đây: - Dây chuyền rửa này có sử dụng kết hợp hai cơ chế tác động đó là tác động hoá học và tác động cơ học một cách đồng thời. - Kính được đưa vào trong dung dịch rửa, một bộ phận tạo ra rung động tác động vào trong dung dịch làm cho các phần tử của dung dịch chuyển động mạnh, phần tử dung dịch đập vào kính làm cho kính bị rung động theo làm cho gia tốc kính thay đổi mạnh, sự chênh lệch gia tốc giữa hạt và kính làm tách chúng rời nhau. CHƯƠNG II TRUYỀN ĐỘNG BẰNG KHÍ NÉN II.1 Giới thiệu chung Trong những năm gần đây, truyền động bằng khí nén được sử dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của khoa học và kĩ thuật như chế tạo máy công cụ, máy vận chuyển, máy xây dựng, kĩ thuật rèn dập và đúc, kỹ thuật in, dệt, thực phẩm và đặc biệt là trong kỹ thuật hàng không .. Nói chung khó có thể tìm được một lĩnh vực nào trong khoa học và kỹ thuật hiện đại mà không sử dụng các thiết bị khí nén. Khí nén thường được sử dụng dưới dạng các hệ thống gá đỡ, các hệ thống vận tải hay thực hiện các chức năng điều khiển từ xa …Trong các hệ thống phanh hoặc trong các dây chuyền sản xuất tự động, khí nén còn được sử dụng dưới dạng các thiết bị nâng chuyển chi tiết, dưới dạng tay máy của một robot công nghiệp, trong kiểm tra và đo lường … Lý do để các dây truyền được sử dụng rộng rãi như vậy vì so với các thiết bị khác như điện, thuỷ lực thì những thiết bị khí nén có độ tin cậy rất lớn, kết cấu rất đơn giản, dễ chế tạo, có thể làm việc trong hầu như mọi môi trường, không sợ cháy, không sợ nổ, không bị nhiễu bởi từ trường, điện trường và phóng xạ, không gây ô nhiễm môi trường. So với các thiết bị điện và điện tử thì tốc độ hoạt động của các thiết bị khí nén nhỏ hơn, xong với tốc độ hoạt động được hiện nay của nó thì trong đại đa số các trường hợp ứng dụng kỹ thuật, nhu cầu thực tế được thoả mãn. Khác với các hệ thống truyền động thuỷ lực, hệ thống truyền động bằng khí nén đơn giản hơn nhiều: Không cần tới đường hồi và bể chứa vì môi chất dùng để chuyển đổi năng lượng là không khí được nén dưới áp suất tải 3 đến 6 atmosphere . Cho nên các hệ truyền động bằng khí nén có thể làm việc ở môi trường có nhiệt độ thay đổi. Trong một vài lĩnh vực kỹ thuật đã được coi là lĩnh vực sử dụng truyền thống của khí nén như : Công nghiệp dầu mỏ, hoá chất, y học và thực phẩm,… các hệ thống bằng khí nén tỏ ra ưu việt hơn hẳn so với các hệ thống thuỷ lực hoặc điện. Tuy nhiên, các hệ thống truyển động bằng khí nén cũng có một số nhược điểm là: Không thể tạo ra được lực lớn như hệ thống thuỷ lực, cơ cấu chấp hành kém chính xác, vì dò rỉ nhiều và tính chịu nén của không khí lớn. Điều này đã dẫn tới hiệu suất của hệ thống không cao lắm. Khi làm việc, khí nén xả vào môi trường một cách tuỳ tiện cho nên gây ra tiếng ồn lớn trong xưởng. Những điều này không làm hạn chế việc sử dụng khí nén trong kỹ thuật mà trái lại xu hướng thay thế hệ thống thuỷ lực là một xu hướng lớn trong kỹ thuật ngày nay, và nhất là các nhược điểm của khí nén không mang tính quan trọng, hay có thể khắc phục được trong hệ thống. Ngày nay để phát huy được các ưu diểm của các hệ thống người ta kết hợp khí và thuỷ, người ta đã chế tạo ra hệ thống thuỷ-khí. Trong các linh kiện của các hệ thuỷ khí có phần điều khiển sử dụng chủ yếu là các bộ phận là khí nén còn phần chấp hành sử dụng các bộ phận của thuỷ lực. Thực tế đã cho thấy hệ thống thuỷ- khí đã đáp ứng được về tốc độ hoạt động nhanh và lực phát ra lớn Các hệ thống truyền động bằng khí nén thường làm việc với nguồn có áp suất không lớn lắm cỡ 10at. Trong một vài trường hợp áp suất làm việc được sử dụng lên tới 30 ¸ 60at. II.2. Theo áp suất, nguồn cung cấp được chia ra làm ba nhóm chính sau: Nguồn cao áp: ( 4 ¸ 10at) : Dùng để cung cấp cho các hệ thống gá lắp bằng khí nén, máy rèn dập, xy-lanh, lực băng truyền (tải) và các cơ cấu chấp hành nói chung. Nguồn áp suất trung bình: (1 ¸ 4 at): Dùng để cung cấp cho các thiết bị điều khiển bằng khí nén trong các thành phần của chúng có các chi tiết tham gia vào chuyển động cơ học. Đó là các phần tử màng thuộc các hệ thống đã được tiêu chuẩn hoá. Các phần tử màng có kết cấu gọn nhẹ làm việc với độ tin cậy rất lớn, chúng vừa thực hiện chức năng điều khiển vừa có khả năng đóng vai trò cơ cấu chấp hành, khi cần thiết Nguồn áp suất thấp : (P£ 1 at): Dùng để cung cấp cho các phần tử điều khiển mà trong thành phần của nó không có chi tiết tham gia vào chuyển động cơ học . Từ các đặc diểm của nguồn cung cấp khí nén, thấy rằng: Các thiết bị khí nén làm việc nói chung với áp suất thấp. Mặt khác khí nén tuân theo các định luật của chất khí và chất lỏng cho nên việc tính toán, thiết kế hệ thống khí nén so với hệ truyền động thuỷ lực không khác nhau nhiều lắm. - Trong trường hệ thống làm việc với áp suất nhỏ hơn 4 at, có thể coi không khí như chất lỏng không chịu nén. Nếu áp suất lớn hơn 4 at khi thiết kế phải kể đến tính nén được của không khí . II.3. Phân tích chu trình làm việc của hệ thống truyền động bằng khí nén. Khảo sát hệ thống truyền động bằng khí nén, trong đó cơ cấu chấp hành là xy- lanh lực tác động hai chiều. Trong trường hợp chung, ta xét khí nén đồng thời chảy vào và chảy ra khỏi xy- lanh lực. Hệ thống làm việc theo trình tự sau: sau khi động cơ cấu điều khiển (3), khí nén từ nguồn cung cấp (có thể từ bơm, bình tích năng hoặc từ hệ thống có áp chảy vào buồng bên phải của cơ cấu phân phối (4) chuyển dịch sang phía trái, chiếm vị trí như trình bầy áp suất từ nguồn qua cơ cấu phân phối chảy vào buồng bên trái của cơ cấu chấp hành (1). Áp suất ban đầu trong buồng trong buồng trái của cơ cấu chấp hành (1) bằng áp suất của môi trường xung quanh. Sau khi cơ cấu phân phối (4) mở, mặc dù có một phần khí nén chẩy vào môi trường (nguyên nhân có thể do dò rỉ ), áp suất trong buồng trái sẽ tăng lên. - Trong khi đó buồng bên phải của xy-lanh lực thông với môi trường qua cơ cấu phân phối (1), áp suất (lúc đầu bằng áp suất của nguồn ) dần dần giảm đi. Thấy rằng : Có một lượng khí nén nhất định dưới dạng dò rỉ từ nguồn qua cơ cấu phân phối chảy vào buồng phải của xy-lanh lực, xong không thể cản được quá trình giảm áp trong buồng này. Dưới tác dụng của lực sinh ra do độ chênh áp suất giữa hai phía, piston(2)sẽ chuyển sang phía phải sau khi thắng lực ma sát tạo bởi mặt piston và mặt trong của xy-lanh lực, xong không thể cản được quá trình giảm áp ở trong buồng này. Sau khi bộ phận làm việc (gắn trên cần piston) đã thực hiện xong một nguyên công cho trước nào đấy, cần piston sẽ mở van điều khiển (6). Khí nén từ nguồn sẽ chảy vào buồng bên trái của cơ cấu phân phối (4), đồng thời đẩy con trượt (5) sang phía phải. Khí nén từ nguồn, qua cơ cấu phân phối (4) chảy vào buồng chấp hành(1) còn buồng trái thông với môi trường. Dưới tác dụng của lực sinh ra do độ chênh áp suất giữa hai phía, piston(2) chuyển động sang phía trái. Ở cuối hành trình sang trái, hệ thống lặp lại từ đầu. Chu trình làm việc của hệ thống truyền động bằng khí nén được mô tả ở hình sau: HìnhII.1 Sơ đồ nguyên lý của xy-lanh khí nén Trên chúng ta biểu thị cả những khoảng thời gian mô tả chuyển động của piston và sự thay đổi áp suất trong khoảng xy-lanh. - Phân tích chu trình làm việc của hệ thống truyền động bằng khí nén, chúng ta sẽ bắt đầu từ lúc mở van điều khiển (3)( có thể là van điều khiển bằng từ hoặc công tắc khí …cũng có thể là một cơ cấu điều khiển khác có tín hiệu ra dưới dạng khí nén để điều khiển cơ cấu phân phối (4)). Sau khi cơ cấu phân phối mở, khí nén từ nguồn theo các ống dây dẫn chảy vào buồng làm việc của cơ cấu chấp hành. Thực ra mà nói, khí nén bắt đầu chảy theo ống dẫn ngay khi cửa sổ của cơ cấu phân phối vừa hé mở. Xong để cho đơn giản, chúng ta giả định rằng khí nén bắt đầu chuyển động sau khi cửa sổ trong cơ cấu phân phối mở hoàn toàn. - Giả thiết sẽ không dẫn đến sai số lớn vì thời gian cần thiết để mở cửa sổ trong cơ cấu phân phối rất nhỏ so với toàn bộ thời gian của một chu trình chọn vẹn của hệ thống. - Đường cong trên đồ thị mô tả quá trình tăng áp suất đến khi piston bắt đầu chuyển động trong một buồng của xy-lanh và quá trình giảm áp suất trong buồng kia. Khi piston dịch chuyển áp suất trong cả hai buồng có thể tăng hoặc giảm hoặc dao động xung quanh một giá trị nào đấy phụ thuộc vào kết cấu cụ thể của từng hệ thống. - Sau khi piston thực hiện xong hành trình cho trước, áp suất trong buồng nối với nguồn xy-lanh tăng dần đến giá trị mà quá trình công nghệ đòi hỏi. Đồng thời áp suất của buồng kia giảm dần đến giá trị áp suất của môi trường. Thời điểm kết thúc của quá trình tăng và giảm áp suất trong hai buồng, trong trường hợp chung không trùng nhau. Sau khi thực hiện xong một nguyên công cho trước nào đấy, van điều khiển sẽ mở (thời gian để thực hiện nguyên công gọi là thời gian công nghệ tcn). Khi đó, cũng theo một trình tự như trên, piston sẽ thực hiện hành trình ngược, nhưng trong đó vai trò của các buồng của cơ cấu chấp hành sẽ đổi chỗ cho nhau : Buồng phải sẽ trở thành buồng làm việc, còn buồng trái là buồng xả. - Buồng làm việc là khoang nối với nguồn ở thời điểm khảo sát mà trong đó áp lực của khí nén đóng vai trò lực phát động. Nếu tại thời điểm khảo sát, buồng thông với nguồn, nhưng áp lực của khí nén không phải là lực phát động thì khoảng đó không phải là buồng làm việc. - Buồng xả ( còn gọi là buồng đối áp ) là buồng tại thời điểm khảo sát thông với môi trường mà áp suất của khí nén ở trong đó gây cản trở chuyển động của piston. II.4. Phân tích động lực học của cơ cấu khí nén điển hình Khảo sát chu kỳ chuyển động của piston của xy-lanh khí nén có sơ đồ nguyên lý trình bày ở hình (14.1) vì trong trường hợp này không có khí nén chẩy vào buồng làm việc từ buồng khác có áp suất cao hơn (f’c = 0 nên số hạng thứ hai trong ngoặc vuông của phương trình (II.1) sẽ bằng 0. Chúng ta đặt = wm; =wn và biến đổi phương trình (II.1) về dạng kfn’k[Pnj(Y) - Pwmj(Zm) - Pwtj(Zt) - .(F*pDx)(1- )]dt = KFPdx + FxdP (II.2). - Nhiệt độ trong buồng làm việc của xy-lanh có thể được xác định từ phương trình (14.21)[Sách Truyền động thuỷ lực thể tích,Tập II, Lê Danh Liên], trong đó cũng bỏ qua thành phần đặc trưng cho khí nén từ buồng cao áp khác chạy sang buồng làm việc mà chúng ta khảo sát (fC’ = 0). = + - [fn’KPnj(Y) - fm’KPj(Zm) – fm’KPj(Zt)]dt (II.3) Bây giờ chúng ta sẽ xây dựng hệ phương trình mô tả quá trình nhiệt động học xẩy ra trong buồng xả( buồng đối áp ) có các thông số đặc trưng mang chỉ số “x” (Px;Tx;Vx;Fx;xx). Từ phương trình (14.16), số hạng thứ nhất trong ngoặc vuông sẽ tương ứng với dò rỉ từ nguồn qua con trượt phân phối vào buồng xả. Hàm lưu lượng trong trường hợp này phụ thuộc vào tỷ số Yx = , còn lưu lượng thì xác định bằng công thức: Gp = KfpPnj(Yx) ; (II.4) Số hạng thứ hai trog ngoặc vuông tương ứng với lượng dò rỉ từ buồng làm việc sang buồng xả, nên : Pn = P ; Tn = T ; fn’ = ft’ và j(YC) =j(Zx). Lưu lượng Gt trong trường hợp này có thể được xác định theo công thức (14.15)(SGK). - Số hạng thứ ba trong ngoặc vuông tương ứng với lượng khí nén chảy vào môi trường, đối với buồng xả thì thay thế P = Px; T = Tx và fa’= fm’ , đồng thời chảy vào môi trường có thể xác định bằng biểu thức : Gx’ = Kfm”Pxj(Zm’) (II.5) Dò rỉ từ buồng xả sang buồng có thể tích bị hạn chế và áp suất nhỏ hơn trong trường hợp này không có cho nên số hạng thứ tư trong ngoặc bằng 0. Thể tích của buồng xả : Vx = V = Fxxx ; và dV = dVx = Fxdxx. - Nếu kể đến tất cả những điều vừa phân tích thì phương trình (II.1) có thể viết dưới dạng k [K.f’p. j(Yx) - .K.f”m.Px. j(Zm’) +.K.f’t.P. j(Zz) - .K.f’ - (F* + pDx) ( 1- )]dt = FxxxdPx + kPxFxdxx(II.6). - Có thể biểu diễn phương trình (II.6) thông qua các thông số của buồng làm việc; đồng thời để ý đến những quan hệ sau: xx=0 + S + xQX – x = 1- x dx = - dxx Trong đó x0 và xOX đặc trưng cho thể tích không làm việc của hai buồng làm việc và xả. S – hành trình của piston. L = x0 +S + x0X Kfm”K {Pnwp j(Yx) - .Px. j(Zm’) +P. wt’. j(Zx) - [(F* + pD(1-x)] ( 1- )}dt = Fx (1-xx)dPx + kPxFxdxx(II.7). Trong phương trình này : wp = wt = Để xác định nhiệt độ của khí nén trong buồng xả chúng ta sử dụng phương trình trạng thái viết dưới dạng vi phân : Txdq + qxdT = ) (II.8). Trong phương trình này : qx = Vx Dx; còn dqx = ( Gp – Gx + Gt)dt, Trong đó các giá trị lưu lượng xác định bằng các biểu thức: (II.4);(II.5) và(14.15). RTx[ fp”KPn j(Yx) – fm”KPx. j(Z) + ft”KP. j(Zt) ] + VxDxdTx = Fx (1-xx)dPx + kPxFxdxx (II.9). Sau một vài biến đổi đơn giản ta có : = +-[fm”KPn j(Yx) – fm” KPx(Z) + ft’ KPj(Zt)] dt (II.10). - Kết luận : - Việc sử dụng khí nén trong công nghiệp hiện nay là rất thuận lợi bởi những ưu điểm của nó : No sử dụng nguồn khí sẵn có trong thiên nhiên mà không phải chế biến. Các dụng cụ khí nén cho phép di chuyển các chi tiết trong không gian một cách thuân lợi Việc điều khiển quá trình của khí nén cũng không khó và nó cho phép hoạt động chính xác trong một quá trình di chuyển nào đó. Việc xử lý nhiên liệu xả hầu như không cần thiết. Trong phạm vi của hệ thống rửa kính tự động trong thiết bị điều khiển bằng khí nén sẽ được sử dụng làm robot mang trong quá trình nâng hạ các giá đựng kính. Trong hệ thống rửa kính cánh tay robot được chọn là xy-lanh khí nén do nguyên nhân sau : Với lực nâng giá đòi hỏi không lớn, nếu trên thân robot sử dụng động cơ để nâng hạ khì khối lượng và trọng lượng động cơ là lớn hơn nhiều so với một xy-lanh khí nén. Nên việc sử dụng xy-lanh trong trường hợp này gọn nhẹ, ưu việt hơn. CHƯƠNG III ỨNG DỤNG PLC TRONG CÔNG NGHIỆP ĐỂ ĐIỀU KHIỂN DÂY CHUYỀN RỬA Hiện nay ở Việt Nam cũng như các nước trên thế giới đều áp dụng hệ thống tự động trong công nghiệp để tăng năng suất. Khi đó vấn đề quản lý hệ thống tự động đố một cách hiệu quả là một yêu cầu đặt ra với mọi nhà máy. Từ mong muốn sự hoạt động tối ưu của hệ thống đòi hỏi nhà thiết kế phải có những chương trình có khả năng điều khiển tốt nhất. PLC là lại thiết bị cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển số thông qua một ngôn ngữ lập trình, thay cho việc phải thể hiện thuật toán bằng mạch số. Nó là một công cụ trợ giúp cho các thiết bị hoạt động một cách chính xác nhất trong hệ thống tự động, nó đựợc thiết lập dựa trên các thuật toán mang tính logic III. 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC III.1.1 Biến và hàm số hai giá trị - Khi mô tả đối tượng diều khiển bằng mô hình toán học ta phải biểu diễn đại lượng vào/ra của đối tượng dưới dạng hàm số phụ thuộc thời gian. Ví dụ: điện áp trong –10 ¸ 10 (v)là đại lượng đầu vào của một mạch điện. Khi mô tả mạch điện coi điện áp như là một hàm số u(t). Giá trị của hàm số u(t) tại một thời điểm t(0) sẽ mang thông tin về giá trị điện áp đầu vào của mạch điện tại đúng thời điểm đó. Tập tất cả các giá trị của hàm số u(t) gọi là miền giá trị. Như vậy, miền giá trị u(t) biểu diễn điện áp ở ví dụ trên phải thuộc trường số thực R nằm tronh khoảng [-10 ¸ 10 ]. Biến hai trị, hay còn gọi là biến boole là loại hàm số mà miền giá trị của nó chỉ có hai phần tử, phần tử của chúng là 0 và 1. III.1.2 Xác định công thức hàm hai trị từ bảng chân lý - Dựa vào các đặc tính của các phép tính logic người ta thiết lập được bảng chân lý để xác định hàm hai trị f(x) là biểu diễn chúng dưới dạng bảng mà người ta gọi là bảng chân lý của hàm. - Bảng được xây dựng bằng cách liệt kê tất cả các trường hợp có thể có khi mà n biễn x1, x2,…,xn nhận được những giá trị khác nhau thành từng hàng riêng biệt. Do tất cả các biến là hai trị nên bảng chân lý của hàm với n biến sẽ chỉ có hữu hạn (2n) hàng. Tiếp theo, tại cuối mỗi hàng ta gán giá trị của hàm, được xác định bằng cách thay những giá trị x1,x2,…,xn tương ứng trong hàng đó vào công thức của hàm số. - Nhờ có cách biểu diễn hàm hai trị dưới dạng bảng chân lý như vậy mà ta có thể dễ dàng kiểm chứng được rằng với n biến x1,x2,…,xn chỉ có thể nhiều nhất hàm hai trị f(x) khác nhau do đó trong số 22n hàm hai trị fk(x), k = 0,1,…,2 của n biến chắc chắn phải có hai hàm là tương đương. - Sau đây sẽ xét bài toán ngược là tìm công thức biểu diễn hàm f(x) từ bảng giá trị chân lý đã biết của hàm đó. Công việc này là cần thiết vì trong thực tế nhiều bài toán tổng hợp bộ điều khiển được bắt đầu từ bảng chân lý. Trước hết hãy làm quen với hai khái niệm mới là biểu thức nguyên tố tổng và biểu thức nguyên tố tích. Cho n biến hai trị x1,x2,..,xn. Một biểu thức T(x) của n biến đó được gọi là nguyên tố nếu trong T(x): - có mặt tất cả các biến số xk,k=1,2,…,n và mỗi biến số chỉ xuất hiện 1 lần - được cấu thành chỉ bởi hai phép tính Ù,¯hoặc Ú,¯. Biểu thức nguyên tố với hai phép tính Ù,¯được gọi là biểu thức nguyên tố tích còn biểu thức nguyên tố với Ú,¯ gọi là biểu thức nguyên tố tổng. Biểu thức nguyên tố với hai phép tính Ù,¯được gọi là biểu thức nguyên tố tích ,biểu thức với hai phép tính Ú,¯được gọi là biểu thức nguyên tố tổng. Để tiện trình bày ta quy ước xk = k0k và xk = x1k - Vậy biểu thức nguyên tố tích TN(x) với n biến hai tr