Đề tài Thiết kế hệ truyền động thang máy chở người

: Thời gian chờ đĩn trả khách bao gồm : Tầng 1 α 10 , giả sử trong cabin cĩ tối đa là 13 người, thì 13 người trong cabin ra, và 13 người khác vào : ( thời gian 1s/1 người) t110 = 4.13 = 52 (s) Tầng cịn lại cứ mỗi tầng cĩ 2 người ra, 2 người vào ( 5 tầng cịn lại) t5 =2.5.4 = 40 (s) Vậy thời gian đĩn trả khách là : tkhách = t110 + t5 = 52 + 40 = 92 (s) Thời gian đĩng mở (tự động) buồng thang. Tra bảng 1 được 7 (s) tcửa = 2.7.7 = 98 (s) Vậy trong 1 chu kỳ thời gian nghỉ của thang máy được tính như sau : tng = tkhách + tcửa = 92 + 98 = 190 (s) Tổng thời gian trong một chu kỳ : T ck = tlv + tng T ck = 111,6 +190 = 301,6 (s) Hệ số đĩng điện tương đối : ε %=. 100% (2.9) ε % = . 100% = 37% Chọn sơ bộ cơng suất động cơ : Thay số tính tốn Pcn : Pcn = {[ 680 + 700]. - 0,8. Gdt}.1.k.9,8.10 Với k = hệ số ma sát giữa thanh dẫn hướng và đối trọng (k=1,15 đến 1,3) chọn k = 1,2 Gđt =Gbt + α.G chọn α = 0,4 Gđt = 700 + 0,4.680 = 972 (kg) Vậy Pcn (kw) Thay số tính tốn Pch : Pch = {[ G + Gbt].η + Gdt. }.V.k.g. = {[680 + 700].0,8 + }.1.1,2.9,8. Pch = 27,27 (kw) Để chọn động cơ ta phải tính được cơng suất đẳng trị gây ra trên trục động cơ : Pđt = (2.10) Pđt = Pđt = 17,92 (kw) Mơ men tương ứng với lực kéo : M= nếu F>0 (Nm) (2.11) Hoặc M = nếu F < 0 (Nm) (2.12) Với F= (G + Gbt – k1∆G1 – Gđt).g (N) (2.13) với k1 : số lần dừng của buồng thang ∆G1 : thay đổi (giảm) khối lượng tải mỗi lần dừng g : gia tốc trọng trường (m/) F= (680 + 700 – 7.0 – 972).9,8 F= 3998,4 N Thay F vào (2.6) ta cĩ : M = = 50 (Nm) Tốc độ của động cơ được xác định bằng biểu thức sau : i = (2.14) Trong đĩ : v : tốc độ nâng tải (m/s) n : tốc độ quay của động cơ (vịng/s) Rt : bán kính của puli Suy ra : n = = = 15,91 (vịng/s) = 955 (vịng/phút) Xây dựng đồ thị phụ tải với các thơng số đã được tính tốn ở trên tevN : tổng thời gian khởi động mở máy và hãm máy, thời gian làm việc của động cơ lúc nâng tải tevH  : tổng thời gian khởi động mở máy và hãm máy, thời gian làm việc của động cơ lúc hạ tải với tlvN = tlvH = 1/2. tlv tlvN = tlvH = 111,6/2 = 55,8 tng = 190 (s) Pcn = 11,14 (kw) Pch = 27,27 (kw) Tck = 301,6 (s) Hình 2.5 Đồ thị phụ tải Từ Pdt = 17,12 kw, tra loại động cơ trong quyển “ Các đặc tính cơ của động cơ trong truyền động điện” – Bùi Đình Tiến và Lê Tơng dịch, ta chọn được động cơ : Động cơ xoay chiều – rơto lồng sĩc Udm = 380v, Pdm = 22 kw cĩ chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại εdd% = 40% Kiểm nghiệm cơng suất động cơ : Động cơ đã chọn là đúng nếu thoả mãn yêu cầu : Ptc < Pđm (2.15) Ptc = Pđt (2.16) Trong đĩ Ptc : là cơng suất quy đổi về hệ số tiếp điện tiêu chuẩn. ε%tc : hệ số tiếp điện tiêu chuẩn : 15%, 25%, 40%, 60% Thay số vào (2.16) cĩ : Ptc = 17,92. = 17,23 kw Ptc = 17,23 kw So sánh kết quả với cơng thức (2.15) ta cĩ động cơ đã chọn là phù hợp : Ptc = 17,23 kw < Pđm =22 kw Thơng số động cơ : động cơ khơng đồng bộ roto lồng sĩc mã hiệu MTKM 412_6 Bảng 2.2. Thơng số của động cơ Cơng suất định mức Pđm =22 kw Rst = 0,218 Ω Tốc độ động cơ n= 940 v/ph Xst =0,312 Ω A Ω Ω Cos φ khởi động Cos φ = 0,64 Định mức Cos φ = 0,86 Khơng tải Cos φ = 0,07 Hệ số tính đổi điện trở kr = ke = 0,69.10 Istđm =46 A Momen quán tính J = 0,637(kg/m) Isto = 21,9 A Khối lượng động cơ Q = 315 kg Hệ số tiếp điện TĐ = 40% 2.2 Tính tốn và chọn phanh hãm : Phanh hãm là một bộ phận khơng thể thiếu trong cơ cấu chính của thang máy. Phanh dung trong cơ cấu thường cĩ ba loại : phanh guốc, phanh đĩa và phanh đai. Nguyên lý hoạt động của các loại phanh nĩi trên về cơ bản là giống nhau. Khi động cơ của cơ cấu đĩng vào lưới điện thì đồng thời cuộn dây của nam châm phanh hãm cũng cĩ dịng điện. Lực hút của nam châm thắng lực hút cản của lị xo, giải phĩng trục động cơ để động cơ làm việc. Khi cắt điện cuộn nam châm cũng mất điện, lực căng của lị xo sẽ ép chặt má phanh vào trụ động cơ để hãm. Phanh hãm điện từ thường được chế tạo theo hai kiểu : hành trình phần ứng dài ( hang chục mm) và hành trình phần ứng ngắn (vài mm). Loại hành trình dài yêu cầu lực hút nhỏ, nhưng kết cấu cơ khí cồng kềnh và phức tạp. Trên thực tế thường dung phanh hãm hành trình ngắn. Hình 2.6. Sơ đồ động học phanh guốc. Khi cuộn dây của nam châm cĩ điện, lực hút của nam châm sẽ nâng cánh tay địn L lên làm cho phanh guốc khơng ép chặt vào trục động cơ. Khi mất điện, do tự trọng của nam châm Gnc và đối trọng phanh Gph, cánh tay địn hạ xuống và đai phanh ghì chặt trụ động cơ. Đối với loại phanh hành trình ngắn, khi mất điện, do tự trọng của nam châm Gnc và đối trọng phanh Gph , cánh tay địn hạ xuống và đai phanh ghì chặt trụ động cơ. Đối với loại phanh hành trình ngắn, khi mất điện, dưới tác dụng của lực lị xo, đai phanh sẽ ép chặt lấy trụ động cơ. Khi chọn cơ cấu phanh cần chú ý tới 3 thơng số cơ bản : điện áp làm việc, hệ số tiếp điện tương đối (ε %) và độ dài của hành trình phần cứng hoặc trị số gĩc quay lớn nhất. Tính tốn và lựa chọn phanh cho cơ cấu nâng - hạ Lực tác dụng lên trục động cơ khi phanh phụ thuộc vào trị số mơ men của cơ cấu phanh và chế độ làm việc của cơ cấu nâng hạ. Mơ men cản tĩnh khi hạ tải với tải định mức : Mch = [Nm] (2.17) Trong đĩ : Gđm : tải trọng định mức [ N] Go : trọng lượng của cơ cấu bốc hàng [N] Rt : bán kính của tang [m] i : tỷ số truyền u : số mạch nhánh của rịng rọc ( U=3) η : hiệu suất của cơ cấu. vậy Mch = = 345 Nm Tuỳ theo chế độ làm việc, cần them hệ số dự trữ k. Hệ số này phụ thuộc vào chế độ làm việc trong bảng sau : Bảng 2.3. Hệ số dự trữ Chế độ làm việc Hệ số k Nhẹ nhàng (Nh) Trung bình (Tb) Nặng nề (Ng) Rất nặng nề (RNg) 1,5 1,75 2,0 2,5 Cơ cấu truyền động điện của thang máy là nặng nề. Tra bảng 2 ta cĩ hệ số k =2 Từ đĩ mơ men của cơ cấu phanh : Mph = Mch.k (2.18) Mph = 345.2 = 680 (Nm) Tính chọn nam châm điện cho cơ cấu phanh : Lực cần thiết đặt lên má phanh ( lực hướng tâm) bằng : F = Trong đĩ : Fh : lực tác dụng đặt lên puli 3998,4 [N] μ : hệ số ma sát ( nếu má phanh là từ chất liệu amiăng và puli hãm bằng gang thì μ =0,35) Lực hút của nam châm Fnc, hành trình của phần ứng yêu cầu hư được xác định theo biểu thức sau : ( Fnc. hư )yc = F.h. (2.19) Trong đĩ : Fnc : lực hút của nam châm hư : hành trình phần ứng chọn bằng 5mm h : hành trình hãm chọn bằng 7mm η : hiệu suất 0,85 k : hệ số dự trữ 0,8 Thay số liệu vào cơng thức (2.18) ta cĩ : F = (N) F = 11424 (N) Thay số liệu vào cơng thức ( 2.18) ta cĩ : (Fnc.5.10)yc = 11424.7.10. (Fnc)yc = 23520 [N] Nam châm hãm phải cĩ tích số : ( Fnc. hư ) > ( Fnc. hư )yc Giả sử giữ nguyên lực hút của nam châm Fnc =const Thì hành trình phần ứng hu phải lớn hơn 5mm Suy ra hu =6mm Phanh dù Ngồi bộ phanh hãm điện từ ra, buồng thang phải cĩ trang bị bộ phanh bảo hiểm là phanh dù, cĩ tác dụng giữ buồng thang tại chỗ khi đứt cáp, mất điện và đặc biệt khi tốc độ di chuyển vượt quá (20 đến 40) % tốc độ định mức Phanh bảo hiểm thường được chế tạo theo 3 kiểu : phanh bảo hiểm kiểu nêm, phanh bảo hiểm kiểu lệch tâm và phanh bảo hiểm kiểu kìm. Trong các loại phanh trên, phanh bảo hiểm kiểu kìm được sử dụng rộng rãi hơn, nĩ đảm bảo cho buồng thang dừng êm hơn. Kết cấu pahnh bảo hiểm kiểu kìm được biểu diễn trên hình (2. 7). Phanh bảo hiểm kiểu kìm thường được lắp phía dưới buồng thag, gọn kìm 2 trượt theo thanh dẫn hướng 1 khi tốc độ của buồng thang bình thường. Nằm giữa hai cánh tay địn của kìm cĩ nêm 5 gắn với hệ truyền động bánh vít 4. Hệ truyền động trục vít cĩ hai loại ren : ren phải và ren trái. Cùng với kết cấu của phanh bảo hiểm, buồng thang cĩ trang bị them cơ cấu hạn chế tốc độ kiểu ly tâm. Khi buồng thang di chuyển sẽ làm cho cơ cấu hạn chế tốc độ kiểu ly tâm quay. Khi tốc độ di chuyển của buồng thang tăng, cơ cấu đai truyền 3 sẽ làm tang 4 quay và kìm 5 sẽ ép chặt buồng thang vào thanh dẫn hướng và hạn chế tốc độ quay của buồng thang. Hình 2.7 . Phanh bảo hiểm kiểu kìm Thanh dẫn hướng Gọng kìm trượt Đai truyền Hệ thống động bánh vít - trục vít Nêm Dừng chính xác buồng thang : Buồng thang của thang máy cần phải dừng chính xác so với mặt bằng của tầng cần dừng sau khi ấn nút dừng. Nếu buồng thang dừng khơng chính xác sẽ gây ra các hiện tượng sau Đối với thang máy chở khách, làm cho hành khách ra, vào khĩ khăn, tăng thời gian ra, vào của hành khách, dẫn đến giảm năng suất. Đối với thang máy chở hang, gây khĩ khăn trong việc xếp và bốc dỡ hàng. Trong một số trường hợp cĩ thể khơng thực hiện được việc xếp và bốc dỡ hang. Để khắc phục hậu quả đĩ cĩ thể ấn nhấp nút bấm để đạt được độ chính xác khi dừng, nhưng sẽ dẫn đến các vấn đề khơng mong muốn sau : Hỏng các thiết bị điều khiển. Gây tổn thất năng lượng. Gây hỏng hĩc cacc thiết bị cơ khí. Tăng thời gian từ lúc hãm đến dừng. Để dừng chính xác buồng thang cần tính đến một nửa hiệu suất của hai quãng đường trượt khi phanh buồng thang đầy tải và phanh buồng thang khi khơng tải theo cùng một hướng di chuyển. Các yếu tố ảnh hưởng đến dừng chính xác buồng thang bao gồm : mơ men của cơ cấu phanh, mơ men quan tính của buồng thang, tốc độ khi bắt đầu hãm và một số yếu tố phụ khác. Quá trình hãm buồng thang xẩy ra như sau : khi buồng thang đi đến gần sát tầng, cơng tắc chuyển đổi tầng cấp lệch lên hệ thống điều khiển động cơ để dừng buồng thang. Trong quãng thời gian ∆t ( thời gian tác động của thiết bị điều khiển), buồng thang đi được quãng đường là : S’ = v0 ∆t [m] (2.20) Trong đĩ : vo : tốc độ lúc bắt đầu hãm [ m/s]. Khi cơ cấu phanh tác động là quá trình hãm buồng thang. Trong thời gian này, buồng thang đi được một quãng đường S’’ S’’ = (m) (2.21) Trong đĩ : m : khối lượng các phần chuyển động của buồng thang [kg]. Fph : lực phanh [N] Fc : lực cản tĩnh [N]. Dấu cộng (+)hoặc trừ (-) trong biểu thức () phụ thuộc vào chiều tác dụng của lực Fc : khi buồng thang đi lên (+) và khi buồng thang đi xuống ( - ) S’’ cũng cĩ thể viết dưới dạng sau : S’’ = (m) (2.22) Trong đĩ : J : mơ men quán tính hệ qui đổi về chuyển động của buồng thang [kg/ m2] Mph : Mơ men ma sát [N] Mc : Mơ men cản tĩnh [N] ωo: tốc độ quay của động cơ lúc bắt đầu phanh [rad/s] D : đường kính puli kéo cáp [m] i : tỉ số truyền. Quãng đường buồng thang đi được từ khi cơng tắc chuyển đổi cho lệnh dừng đến khi buồng thang dừng tại sàn tầng là : S = S’ + S’’ = Vo∆t + (2.23) Cơng tắc chuyển đổi tầng đặt cách sàn tầng 1 khoảng cách nào đĩ làm sao cho buồng thang nằm ở giữa hai quãng đường trượt khi phanh đầy tải và khơng tải. Sai số lớn nhất (độ dừng khơng chính xác lớn nhất) là : ∆S = (2.24) Trong đĩ S1 : quãng đường trượt nhỏ nhất của buồng thang khi phanh. S2 : quãng đường trượt lớn nhất của buồng thang khi phanh Bảng dưới đây đưa ra các tham số của các hệ truyền động với sai số khi dừng ∆S Bảng 2.4. Tham số của hệ TĐĐ Hệ truyền động Phạm vi điều chỉnh tốc độ Tốc độ di chuyển (m/s) Gia tốc (m/s) Sai số (mm) Động cơ KĐB roto lồng sĩc 1 cấp tốc độ Động cơ KĐB roto lồng sĩc 2 cấp tốc độ Động cơ KĐB roto lồng sĩc 2 cấp tốc độ Hệ máy phát động cơ (F – Đ) Hệ máy phát động cơ cĩ khuyếch đại trung gian 1: 1 1: 4 1: 4 1: 30 1:100 0,8 0,5 1 2,0 2,5 1,5 1,5 1,5 2,0 2 120-150 10-15 25-35 10-15 5-10 Hình 2.8 Dừng chính xác buồng thang CHƯƠNG 3 TỔNG QUAN VỀ PLC – BIẾN TẦN ACS 800 3.1 Giới thiệu về PLC (Progammamble Logic Control ) (Bộ điều khiển logic khả trình) Hình thành từ nhóm các kỹ sư hãng General Motors năm 1968 với ý tưởng ban đầu là thiết kế một bộ điều khiển thỏa mãn các yêu cầu sau: -Lập trình dễ dàng, ngôn ngữ lập trình dễ hiểu. -Dễ dàng sửa chữa thay thế. -Ổn định trong môi trường công nghiệp. -Giá cả cạnh tranh. Thiết bị điều khiển logic khả trình (PLC: Programmable Logic Control) (hình 3.1) là loại thiết bị cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển số thông qua một ngôn ngữ lập trình, thay cho việc thể hiện thuật toán đó bằng mạch số. Hình 3.1 Mạch logic Như vậy, với chương trình điều khiển trong mình, PLC trở thành bộ điều khiển số nhỏ gọn, dễ thay đổi thuật toán và đặc biệt dễ trao đổi thông tin với môi trường xung quanh (với các PLC khác hoặc với máy tính). Toàn bộ chương trình điều khiển được lưu nhớ trong bộ nhớ PLC dưới dạng các khối chương trình (khối OB, FC hoặc FB) và thực hiện lặp theo chu kỳ của vòng quét. Để có thể thực hiện được một chương trình điều khiển, tất nhiên PLC phải có tính năng như một máy tính, nghĩa là phải có một bộ vi xử lý (CPU), một hệ điều hành, bộ nhớ để lưu chương trình điều khiển, dữ liệu và các cổng vào/ra để giao tiếp với đối tượng điều khiển và trao đổi thông tin với môi trường xung quanh. Bên cạnh đó, nhằm phục vụ bài toán điều khiển số, PLC còn cần phải có thêm các khối chức năng đặc biệt khác như bộ đếm (Counter), bộ định thì (Timer) và những khối hàm chuyên dụng. Hình 3.2Chương trình điều khiển 3.2 Phân Loại PLC được phân loại theo 2 cách: - Hãng sản xuất: Gồm các nhãn hiệu như Siemen, Omron, Misubishi, Alenbratlay - Version: Ví dụ: PLC Siemen có các họ: S7-200, S7-300, S7-400, Logo. PLC Misubishi có các họ: Fx, Fx0, FxON 3.3 Các bộ điều khiển và phạm vi ứng dụng 3.3.1 Các bộ điều khiển Ta có các bộ điều khiển: Vi xử lý, PLC và Máy tính. 3.3.2 Phạm vi ứng dụng 3.3.2.1 Máy tính• Dùng trong những chương trình phức tạp đòi hỏi độ chính xác cao. • Có giao diện thân thiện • Tốc độ xử lý cao • Có thể lưu trữ với dung lượng lớn 3.3.2.2 Vi sử lý • Dùng trong những chương trình có độ phức tạp không cao (vì chỉ xử lý 8 bit). • Giao diện không thân thiện với người sử dụng • Tốc độ tính toán không cao. • Không lưu trữ hoặc lưu trữ với dung lượng rất ít 3.3.2.3 PLC • Độ phức tạp và tốc độ xử lý không cao • Giao diện không thân thiện với người sử dụng • Không lưu trữ hoặc lưu trữ với dung lượng rất ít • Môi trường làm việc khắc nghiệt 3.4 Các lĩnh vực ứng dụng PLC PLC được sử dụng khá rộng rãi trong các ngành: Công nghiệp, Máy nông nghiệp, Thiết bị y tế, Oâtô (xe hơi, cần cẩu) 3.5 Các ưu điểm khi sử dụng hệ thống điều khiển PLC - Không cần đấu dây cho sơ đồ điều khiển logic như kiểu dùng rơ le. - Có độ mềm dẻo sử dụng rất cao, khi chỉ cần thay đổi chương trình (phần mềm) điều khiển. - Chiếm vị trí không gian nhỏ trong hệ thống. - Nhiều chức năng điều khiển. - Tốc độ cao. - Công suất tiêu thụ nhỏ. - Không cần quan tâm nhiều về vấn đề lắp đặt. - Có khả năng mở rộng số lượng đầu vào/ra khi nối thêm các khối vào/ra chức năng. - Tạo khả năng mở ra các lĩnh vực áp dụng mới. - Giá thành không cao. - Chính nhờ những ưu thế đó, PLC hiện nay được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống điều khiển tự động, cho phép nâng cao năng suất sản xuất, chất lượng và sự đồng nhất sản phẩm, tăng hiệu suất , giảm năng lượng tiêu tốn, tăng mức an toàn, tiện nghi và thoải mái trong lao động. Đồng thời cho phép nâng cao tính thị trường của sản phẩm. 3.6 Giới thiệu các ngơng ngữ lập trình Các loại PLC nói chung thường có nhiều ngôn ngữ lập trình nhằm phục vụ các đối tượng sử dụng khác nhau. PLC S7-300 có 5 ngôn ngữ lặp trình cơ bản. Đó là: - Ngôn ngữ “hình thang”, ký hiệu là LAD (Ladder logic). Hình 3.3 Ngơn ngữ hình thang Đây là ngôn ngữ đồ hoạ thích hợp với những người quen thiết kế mạch logic. - Ngôn ngữ “liệt kê lệnh”, ký hiệu là STL (Statement list). Hình 3.4 Ngơn ngữ liệt kê lệnh Đây là dạng ngôn ngữ lập trình thông thường của máy tính. Một chương trình được ghép gởi nhiều câu lệnh theo một thuật toán nhất định, mỗi lệnh chiếm một hàng và đều có cấu trúc chung là “tên lệnh” + “toán hạng”. Hình 3.5 Ngơn ngữ hình khối - Ngôn ngữ “hình khối”, ký hiệu là FBD (Function Block Diagram). Đây cũng là ngôn ngữ đồ hoạ thích hợp với những người quen thiết kế mạch điều khiển số. - Ngôn ngữ GRAPH. Đây là ngôn ngữ lập trình cấp cao dạng đồ hoạ. Cấu trúc chương trình rõ ràng, chương trình ngắn gọn. Thích hợp cho người trong ngành cơ khí vốn quen với giản đồ Grafcet của khí nén. Hình 3.6 Ngơn ngữ GRAPH Ngôn ngữ High GRAPH. Hình 3.7 Ngơn ngữ GRAPH Là dạng ngôn ngữ lập trình phát triển từ ngôn ngữ lập trình GRAPH. 3.7 Cấu trúc phần cứng PLC họ S7 3.7.1 Các tiêu chuẩn và thơng số kỹ thuật S7- 200 PLC S7-200 Cĩ các thơng số kỹ thuật sau : Đặc trưng cơ bản của các khối vi xử lý CPU212 và CPU214 được giới thiệu trong bảng Bảng 3.1 Đặc trưng cơ bản của khối vi sử lí CPU 212 và CPU 214 CPU 212 CPU214 Bộ nhớ chương trình 512 words ( 1KB) cĩ nhớ 2848 words ( 1KB) cĩ nhớ Bộ nhớ dữ liệu 512 words chưa 100words 2848 words ( 4KB) cĩ nhớ Số cổng logic vào 8 14 Số cổng logic ra 6 10 Số module I/O 2 7 Tổng số logic vào 64 64 Tổng số logic ra 64 64 Số bộ tạo thời gian trễ 64/2:1ms,8:10ms,54:100ms 128/4:1ms,16:10ms108:100ms Số bộ đếm 64 1283 Số bộ đếm tốc độ cao 0 2 Số bộ phát xung nhanh 0 2 Số bộ đ. chỉnh tương tự 0 2 Số bít nhớ đặc biệt 368 688 Chế độ ngắt & xử lý tín hiệu X X Thời gian lưu trữ bộ nhớ 50 giờ 190 giờ Pin kéo dài thời gian nhớ X X Led chỉ thị trạng thái X X Ghép nối máy tính X X 3.7.2 Các tính năng của PLC S7 – 200 Có nhiều loại CPU • Có nhiều Module mở rộng • Có thể mở rộng đến 7 Module • Bus nối tích hợp trong Module ở mặt sau • Có thể nối mạng với cổng giao tiếp RS 485 hay Profibus • Máy tính trung tâm có thể truy cập đến các Module • Không qui định rãnh cắm • Phần mềm điều khiển riêng • Tích hợp CPU, I/O nguồn cung cấp vào một Module • “Micro PLC với nhiều chức năng tích hợp. 3.7.3 Các modul của S7-200 Tích hợp CPU, I/O nguồn cung cấp vào một Module. Có nhiều loại CPU: CPU212, CPU 214, CPU 215, CPU 216 Các Module mở rộng (EM) (External Modules): - Module ngõ vào Digital: 24V DC, 120/230V AC - Module ngõ ra Digital: 24V DC, ngắt điện từ - Module ngõ vào Analog: Aùp, dòng, điện trở, cặp nhiệt - Module ngõ ra Analog: Aùp, dòng Hình 3.8 Module ngõ ra Module liên lạc xử lý (CP) (Communication Processor) Module CP 242-2 có thể dùng để nối S7-200 làm chủ module giao tiếp AS.Kết quả là, có đến 248 phần tử nhị phân được điều khiển bằng 31 Module giao tiếp AS. Gia tăng đáng kể số ngõ vào và ngõ ra của S7-200. - Phụ kiện Bus nối dữ liệu (Bus connector). - Các đèn báo trên CPU Các đèn báo trên mặt PLC cho phép xác định trạng thái làm việc hiện hành của PLC: SF (đèn đỏ) : khi sáng sẽ thông báo hệ thống PLC bị hỏng. RUN (đèn xanh) : khi sáng sẽ thông báo PLC đang làm việc và thực hiện chương trình được nạp vào máy. STOP(đèn vàng) : khi sáng thông báo PLC đang ở chế độ dừng. Dừng chương trình đang thực hiện lại. Ix.x (đèn xanh) : Thông báo trạng thái tức thời của cổng vào PLC: Ix.x (x.x =0.0 ÷1.5). Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng. Qy.y (đèn xanh) : Thông báo trạng thái tức thời của cổng ra PLC: Qy.y (y.y =0.0 ÷1.1). Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng. - Công tắc chọn chế độ làm việc của CPU: Công tắc này có 3 vị trí : RUN – TERM - STOP, cho phép xác lập chế độ làm việc của PLC. -RUN : Cho phép PLC vận hành theo chương trình trong bộ nhớ. Khi trong PLC đang ở RUN, nếu có sự cố hoặc gặp lệnh STOP, PLC sẽ rời khỏi chế độ RUN và chuyển sang chế độ STOP. - STOP: Cưỡng bức CPU dừng chương trình đang chạy và chuyển sang chế độ STOP. Ở chế độ STOP, PLC cho phép hiệu chỉnh lại chương trình hoặc nạp chương trình mới. - TERM : Cho phép máy lập trình tự quyết định chế độ làm việc của CPU hoặc ở chế độ RUN hoặc STOP. 3.7.4 Giới thiệu cấu tạo phần cứng các KIT thí nghiệm S7-200 Hệ thống bao gồm các thiết bị : 1. Bộ điều khiển PLC-Station 1200 chứa : - CPU-214 : AC Power Supply, 24VDC Input, 24VDC Output - Digital Input / Output EM 223 : 4x DC 24V Input, 4x Relay Output - Analog Input / Output EM 235 : 3 Analog Input, 1 Analog Output 12bit 2. Khối Contact LSW-16 3. Khối Relay RL-16 4. Khối Đèn LL-16 5. Khối AM-1 Simulator 6. Khối DCV-804 Meter 7. Khối nguồn 24V PS-800 8. Máy tính. 9. Các dây nối với chốt cắm 2 đầu Mơ tả hoạt động của hệ thống 1. Các lối vào và lối ra CPU cũng như của các khối Analog và Digital được nối ra các chốt cắm. 2. Các khối PLC STATION – 1200, DVD – 804 và PS – 800 sử dụng nguồn 220VAC 3. Khối RELAY – 16 dùng các RELAY 24VDC 4. Khối dèn LL – 16 dùng các đèn 24V 5. Khối AM – 1 dùng các biến trở 10KΩ Dùng các dây nối có chốt cắm 2 đầu và tùy từng bài toán cụ thể để đấu nối các lối vào / ra của CPU 214, khối Analog EM235, khối Digital EM222 cùng với các đèn, contact, Relay, biến trở, và khối chỉ thị DCV ta có thể bố trí rất nhiều bài thực tập để làm quen với cách hoạt động của một hệ thống PLC, cũng như cách lập trình cho một hệ PLC. 3.7.5 Ngơn ngữ lập trình Step 7 3.7.5.1 Cài đặt Step 7 Cấu hình phần cứng Để cài đặt STEP 7 yêu cầu tối thiểu cấu hình như sau: • 80486 hay cao hơn, đề nghị Pentium • Đĩa cứng trống: Tối thiểu 300MB • RAM: > 32MB, đề nghị 64MB • Giao tiếp: CP5611, MPI card hay tiếp hợp PC để lập trình với mạch nhớ • Mouse: Có • Hệ điều hành: Windows 95/ 98/ NT Có nhiều phiên bản của bộ phần mềm gốc của STEP 7 hiện có tại Việt Nam. Đang được sử dụng nhiều nhất là phiên bản 4.2 và 5.0. Trong khi phiên bản 4.2 khá phù hợp với những PC có cấu hình trung bình nhưng lại đòi hỏi phải tuyệt đối có bản quyền thì phiên bản 5.0, đòi hỏi cấu hình PC phải mạnh tốc độ cao, có thể chạy ở chế độ không cài bản quyền (ở mức hạn chế). Phần lớn các đĩa gốc của STEP 7 đều có khả năng tự thực hiện chương trình cài đặt (autorun). Bởi vậy ta chỉ cần bỏ đĩa vào và thực hiện theo những chỉ dẫn. Ta cũng có thể chủ động thực hiện cài đặt bằng cách gọi chương trình setup.exe có trên đĩa. Công việc cài đặt STEP 7 nói chung không khác gì nhiều so với việc cài đặt các phần mềm ứng dụng khác như Windows, Office. Tuy nhiên, so với các phần mềm khác thì việc cài đặt STEP 7 sẽ có vài điểm khác biệt cần được giải thích rõ thêm: -Khai báo mã hiệu sản phẩm: Mã hiệu sản phẩm luôn đi kèm theo phần mềm STEP 7 và in ngay trên đĩa chứa bộ cài STEP 7. Khi trên màn hình hiện ra cửa sổ yêu cầu cho biết mã hiệu sản phẩm, ta điền đầy đủ vào tất cả các mục trong ô cửa sổ đó thì mới có thể tiếp tục cài đặt phần mềm. -Đăng ký mã bản quyền: Bản quyền của STEP 7 nằm trên một đĩa mềm riêng (thường có màu vàng hoặc đỏ). Ta có thể cài đặt bản quyền trong quá trình cài đặt hay sau khi cài đặt phần mềm xong thì chạy chương trình đăng ký AuthorsW.exe có trên đĩa CD cài đặt. -Khai báo thiết bị đơt EPROM: Chương trình STEP 7 có khả năng đốt chương trình ứng dụng lên thẻ EPROM cho PLC. Nếu máy tính của ta có thiết bị đốt EPROM thì cần thông báo cho Chọn giao diện PC/PLC: Chương trình được cài đặt trên PG/PC để hỗ trợ việc soạn thảo cấu hình phần cứng cũng như chương trình cho PLC. Ngoài ra, STEP 7 còn có khả năng quan sát việc thực hiện chương trình của PLC. Muốn như vậy ta cần tạo bộ giao diện ghép nối giữa PC và PLC để truyền thông tin, dữ liệu. STEP 7 có thể được ghép nối giữa PC và PLC qua nhiều bộ giao diện khác nhau và ta có thể chọn giao diện sẽ được sử dụng trong cửa sổ : Sau khi chọn bộ giao diện ta phải cài đặt tham số làm việc cho nó thông qua cửa sổ màn hình dưới đây khi chọn mục “Set PG/PC Interface”. Đặt tham số làm việc Sau khi cài đặt xong STEP 7, trên màn hình desktop sẽ xuất hiện biểu tượng của phần mềm STEP 7. Đồng thời trong menu của Windows cũng có thư mục Simatic với tất cả các tên của những thành phần liên quan, từ các phần mềm trợ giúp đến các phần mềm cài đặt cấu hình, chế độ làm việc của 3.7.5.2 Trình tự các bước thiết kế chương trình điều khiển Hình 3.9 Chương trình điều khiển 3.7.5.3 Khởi động chương trình tạo PROJECT Chương trình quản lý SIMATIC là giao diện đồ họa với người dùng bằng