Đồ án Thiết kế điều khiển thang máy chở người mười tầng

or và một trung tâm điều khiển CPU ứng dụng công nghệ one-chip. Trung tâm điều khiển này làm nhiệm vụ đóng mở các van bán dẫn mạch lực, có khả năng giao tiếp với thế giới bên ngoài và truyền thông với các thiết bị khác. Ngoài ra trong BBT còn có bộ phận bảo vệ cho các van. Từ những đặc điểm của biến tần vừa nêu, đối chiếu với yêu cầu của đồ án thì em chọn biến tần nguồn áp. Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ trong nhiều ngành công nghiệp. Nã cho phép mở rộng dải điều chỉnh và nâng cao tính chất động học của hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều nói chung và động cơ xoay chiều nói chung và động cơ không đồng bộ nói riêng. Trước hết chúng ta ứng dụng các thiết bị cần thay đổi tốc độ nhiều động cơ cùng một lúc nh­ các truyền động của nhóm máy dệt, băng tải, bánh lăn… phương pháp này còn được ứng dụng nhiều cho cả các thiết bị đơn lẻ nhất là những cơ cấu có yêu cầu tốc độ cao như máy ly tâm, máy mài. Đặc biệt là hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách biến đổi nguồn cung cấp sử dụng cho động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc sẽ có kết cấu đơn giản vững chắc giá thành hạ và có thể làm việc trong nhiều môi trường . 2. Chọn biến tần: Dùa theo các yêu cầu về thang máy và các số liệu đã tính toán với động cơ, em chọn biến tần loại 3G3MV-A4075 + Môdul điều khiển trở phanh hãm PLKEB47P5 + 75W/780W của hãng OMRON có các thông số nh­ sau: Điện áp danh định: 3 pha 400VAC. Cấu trúc bảo vệ: Loại kín lắp trên tường (NEMA1 và IP20). Công suất tải động cơ tối đa: 7,5KW. a.Các chức năng thuận tiện khi sử dụng biến tần 3G3MV - A4075: + Dễ dàng thiết lập thông số ban đầu và thao tác với núm chỉnh FREQ ở mặt điều khiển trước. + Dễ bảo trì, quạt làm mát có thể dễ dàng sửa và thay thế. Tuổi thọ của quạt có thể kéo dài bằng cách chỉ bật lên khi biến tần bắt đầu hoạt động. + Triệt tiêu sóng hài: có thể nối với cuộn kháng DC vốn hiệu quả hơn cuộn kháng AC thông thường; hoặc có thể kết hợp cả hai để tăng hiệu quả. + Tương thích với RS - 422/485 và Compobus/D: Các bé 3G3MV đều có sẵn RS - 422/485 cho truyền tin nối tiếp theo giao thức ModBus. Ngoài ra 3G3MV có thể lắp thêm một card mạng Compobus/D tuỳ chọn cho giao tiếp với mạng DeviceNet. Chỉ mét trong hai loại truyền tin trên là có thể sử dụng tại một thời điểm. b.Kí hiệu: Hình 2.9. Sơ đồ biến tần 3G3MV-A4075 Trong đó: Hình 2.10. Sơ đồ hiển thị của biến tần c. Hành trình của thang máy: Hình 2.11. Đồ thị hoạt động của thang máy d. Đặt đường cong V/f (n11 đến n17): Đặt đường cong V/f sao cho mômen đầu ra motor được điều chỉnh đến mức mômen tải yêu cầu. 3G3MV có sẵn chức năng tăng momen tự động . Do đó một mức tối đa là 150% momen bình thường có thể được đưa ra đầu ra ở tần số 3Hz mà không cần thay đổi thông số mặc định nếu không cần phải thay đổi đặc tính momen. Ta có bảng khoảng đặt, đơn vị đặt các giá trị tần số, điện áp. Bảng 2.1. Bảng thông số điện áp và tấn số của biến tần Khoảng đặt Đơn vị đặt n11 Tần sè max ( FMAX) 50 - 400 (Hz) 0.1 Hz n12 Điện áp max (VMAX) 1 - 255 (V) 1V n13 Tần số điện áp max (FA) 0.2 - 400 (Hz) 0.1 Hz n14 Tần sè ra giữa (FB) 0.1 - 399,9 (Hz) 0.1 Hz n15 Điện áp tần số ra giữa (VC) 1 - 255 (V) 1V n16 Tần sè ra min (FMIN) 0.1 - 10.0 (Hz) 0.1 Hz n17 Điện áp tần số ra min (VMIN) 1 - 50 (V) 1V Hình 2.12. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa tần số và điện áp Chó ý: Tải trục đứng hay tải với ma sát trượt lớn có thể yêu cầu mômen cao ở tốc độ thấp. Nếu không đủ mômen ở tốc độ thấp, tăng điện áp ở dải tốc độ thấp khoảng 1V, với điều kiện là không có quá tải để phát hiện. Nếu phát hiện thấy có quá tải, hãy giảm giá trị đặt hay xem xét đến một loại biến tần có công suất cao hơn. Theo tính toán ở phần trên, ta tính được f1stator,U1; f2stator,U2; f3stator,U3 để từ đó ta đặt được đường cong V/f: + (Hz) ® (Hz) + (Hz) (Hz) + (Hz) (Hz) Chương 3 VẤN ĐỀ ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY 3.1. Yêu cầu chung về điều khiển: 3.1.1. Yêu cầu về kĩ thuật: Thang máy phải dễ điều khiển, làm việc tin cậy, có độ bền vững và tuổi thọ lớn, dừng chính xác ở sàn tầng. 3.1.2. Yêu cầu về an toàn: Đối với thang máy chở người, yêu cầu về an toàn là yếu tố quan trọng nhất vì nếu chẳng may xảy ra sự cố thì sự mất an toàn có thể trả giá bằng tính mạng của hành khách. Để đảm bảo thang máy làm việc tuyệt đối an toàn thì mọi bộ phận của thang máy phải đạt độ tin cậy cao nhất. Giữa phần cơ và phần điện của thang máy phải có khoá liên động chặt chẽ, các bộ phận cơ khí phải thoả mãn các yêu cầu về an toàn thì phần điện mới được phép hoạt động. 3.1.3. Yêu cầu về kinh tế: Thang máy phải có vốn đầu tư vừa phải tương ứng với loại nhà, chi phí vận hành Ýt. 3.1.4. Yêu cầu về công nghệ: + Thang máy phải dễ điều khiển và hiệu chỉnh ( tính đơn giản cao ). + An toàn tuyệt đối cho người và thiết bị. + Yêu cầu về dừng chính xác cao, không gây khó chịu cho hành khách, phạm vi điều chỉnh tốc độ từ 3:1 đến 10:1. 3.1.5. Yêu cầu về truyền động: Có thể nói một trong những yêu cầu cơ bản đối với hệ truyền động thang máy là phải đảm bảo cho buồng thang chuyển động êm. Buồng thang chuyển động êm hay không phụ thuộc vào gia tốc khi mở máy và khi hãm. Các tham số chính đặc trưng cho chế độ làm việc của thang máy là: Tốc độ di chuyển: v [m/s] Gia tốc: a [m/s2] Độ dật: r [m/s3] * Tốc độ di chuyển của buồng thang: quyết định năng suất của thang máy, có ý nghĩa quan trọng, nhất là đối với các nhà cao tầng. * Đối với các nhà cao tầng, tối ưu nhất là dùng thang máy cao tốc (v = 3,5 m/s), giảm thời gian quá độ và tốc độ di chuyển trung bình của buồng thang đạt gần bằng tốc độ định mức nhưng việc tăng tốc độ lại dẫn đến tăng giá thành của thang máy. Nếu tăng tốc độ của thang máy v = 0,75 m/s lên v = 3,5 m/s, giá thành tăng lên 4 ¸ 5 lần. Vì vậy, tuỳ theo độ cao của toà nhà mà chọn thang máy có tốc độ phù hợp với tốc độ tối ưu. * Tốc độ di chuyển trung bình của thang máy có thể tăng bằng cách giảm thời gian mở máy và hãm máy, nghĩa là tăng gia tốc. Nhưng khi gia tốc lớn có thể gây ra cảm giác khó chịu cho hành khách ( nh­ chóng mặt, sợ hãi, nghẹt thở,…) vì vậy gia tốc tối ưu là a £ 2 m/s2. * Một đại lượng nữa quyết định sự di chuyển êm của buồng thang là tốc độ tăng của gia tốc khi mở máy và tốc độ của gia tốc khi hãm máy đó chính là độ dật r: r = da dt = d2v dt2 Khi gia tốc a £ 2 m/s2 thì độ dật không được quá 20 m/s3. Biểu đồ làm việc tối ưu của thang máy tốc độ trung bình và tốc độ cao biểu diễn trên hình II.1. Hình 3.1. Các đường cong biểu diễn sự phụ thuộc của quãng đường s, tốc độ v và độ dật r theo thời gian. Biểu đồ trên chia làm 5 giai đoạn: mở máy, chế độ ổn định, hãm xuống tốc độ thấp, buồng thang đến tầng và hãm dừng. * Thang máy làm việc tin cậy trong mọi điều kiện nghiệt ngã của môi trường nhằm nâng cao năng suất, an toàn trong vận hành và khai thác. Phải đảm bảo khởi động động cơ truyền động khi đầy tải đặc biệt là vào mùa đông khi nhiệt độ môi trường giảm làm tăng mômen ma sát trong các ổ đỡ dẫn đến làm tăng đáng kể mômen cản tĩnh. Khi w = 0 thì Mc lớn; Mc = ( 2¸ 2,5) Mcđm 3.1.6. Yêu cầu về cơ cấu hãm: * Buồng thang dừng chính xác: Buồng thang của thang máy cần phải dừng chính xác so với mặt bằng của tầng cần dừng. Nếu buồng thang dừng không chính xác sẽ gây những hiện tượng sau: Đối với thang máy chở khách làm cho khách ra, vào khó khăn; tăng thời gian ra, vào của hành khách dẫn đến giảm năng suất. Đối với thang máy chở hàng gây khó khăn trong việc xếp và boóc dỡ hàng. Trong một số trường hợp có thể không thực hiện được việc xếp và bốc dỡ hàng. * Buồng thang không được rơi tự do khi mất điện hoặc đứt dây treo. * Cơ cấu hãm phải giữ buồng thang khi tốc độ di chuyển vượt quá (20¸ 40)% tốc độ định mức. 3.1.7. Yêu cầu về mômen quán tính: Phụ tải của thang máy là phụ tải thế năng. Động cơ truyền động cho thang máy phải làm việc với phụ tải ngắn hạn. 3.1.8. Yêu cầu về vận hành: Không được vận hành trong trạng thái bất thường, nếu cần đảo chiều phải êm, tốc độ không được giảm đột ngột. 3.2. Chọn thiết bị điều khiển: 3.2.1. Tổng quan về PLC: 1. Giới thiệu về PLC: a. PLC (Program mable Logic Controler - Bộ điều khiển lập trình): Thực chất là một máy tímh công nghiệp đặt tại dây truyền sản xuất. Hiện nay PLC không những tín hiệu logic mà còn xử lý những tín hiệu analog (tương tự) thực hiện các luật điều khiển trong các bộ điều chỉnh tự động PI, PID, Fuzzy hoặc các mạch vòng điều khiển nh­ mạch vòng tốc độ, mạch vòng vị trí. b. Hệ thống điều khiển PLC: * Hệ thống điều khiển là tập hợp các dụng cụ thiết bị điện tử được dùng ở những hệ thống cần đảm bảo tính ổn định, sự chính xác, sự chỉnh đổi nhịp nhàng của một quy trình hoặc một hoạt động sản xuất. Nó thực hiện bất cứ yêu cầu nào của dụng cụ từ cung cấp năng lượng đến một thiết bị bán dẫn.Với những thành quả của sự phát triển nhanh chóng của công nghệ thì việc điều khiển những hệ thống phức tạp sẽ được thực hiện bởi hệ thống tự động hoá hoàn toàn đó là PLC. * PLC được sử dụng để kết hợp với máy tính chủ. Ngoài ra nó còn được giao diện để kết nối vối các thiết bị khác (nh­ bảng điều khiển động cơ, quận dây, hiển thị LED,…). Khả năng chuyển giao mạng của PLC có thể cho phép chúng phối hợp xử lí, điều khiển hệ thống lớn.Ngoài ra nó còn thể hiện sự linh hoạt cao trong việc phân loại các hệ thống điều khiển. Mỗi một bộ phận trong hệ thống điều khiển đóng vai trò rất quan trọng. PLC sẽ không nhận biết được điều gì nếu không được kết nối với các thiết bị cảm ứng (sensor) và nó cũng không cho phép bất kì máy móc nào hoạt động nếu đầu ra của PLC không được kết nối với động cơ , rơle,… c. Đặc điểm của bộ điều khiển PLC : PLC là một máy tính công nghiệp , PLC được chế tạo ở các dạng modul chuẩn dễ dàng lắp ráp và bảo dưỡng. PLC là những thiết bị có độ bền cao đối với môi trường có nhiệt độ khắc nghiệt. Dễ sử dụng và giao tiếp . PLC thực chất là một hệ vi xử lí có cấu trúc đặc biệt. d. Khả năng làm việc của bộ điều khiển chương trình của PLC : + Điều khiển chuyên gia giám sát : Thay cho điều khiển rơle. Thời gian đếm . Thay cho các PANEL điều khiển mạch in. Điều khiển tự động , bán tự động bằng tay các máy và các quá trình. + Điều khiển dãy: Các phép toán số học. Cung cấp thông tin. Điều khiển PID. Điều khiển liên tục (nhiệt độ, áp suất). Điều động cơ chấp hành. Điều khiển động cơ bước. + Điều khiển mềm dẻo: Điều hành quá trình và báo động. Phát hiện lỗi và điều hành. Ghép nối với máy tính (RS 232C/ RS 242). Máy in ghép nối . Mạng tự động hoá xí nghiệp. Mạng cục bộ . Mạng mở rộng. FA.EMS.CIM. f. Ưu và nhược điểm khi sử dụng PLC trong các hệ điều khiển: + Khi sử dụng PLC trong hệ điều khiển lôgic truyền thống: Ưu điểm : - Tính tác động nhanh cao. - Dễ thực hiện với các sơ đồ đơn giản. - Sử dụng trong các mạch công suất lớn. Nhược điểm: Tính không bền dẻo thể hiện: - Mỗi cấu trúc vật lý của hệ thực hiện một hàm điều khiển lôgic duy nhất. - Muốn thay đổi hàm điều khiển phải thay đổi cấu trúc vật lý. + Thực hiện hàm điều khiển logic bằng chương trình: Ưu điểm: Tính mềm dẻo cao thể hiện: - Mỗi cấu trúc vật lý có thể thực hiện các hàm điều khiển khác nhau tuỳ thuộc vào chương trình. - Để thay đổi hàm điều khiển chỉ cần thay đổi chương trình mà không cần thay đổi cấu trúc vật lý. Nhược điểm: - Tính tác động nhanh không cao vì nó thực hiện bằng chương trình. g. Vai trò của PLC: * Trong một hệ thống điều khiển tự động PLC được xem như là bộ não của hệ thống điều khiển. Với một chương trình cụ thể ( đã được lưu trong bộ nhớ của PLC) thì PLC liên tục kiểm tra trạng thái của hệ thống bao gồm: Kiểm tra tín hiệu phản hồi từ các thiết bị nhập. Dựa vào chương trình logic để xử lý tín hiệu và đưa ra tín hiệu. * PLC được dùng để kiểm tra hệ thống từ đơn giản đến phức tạp hoặc ta có thể kết hợp chúng với nhau thành một mạng truyền thông có thể điều khiển một quá trình phức tạp. h. Lợi thế của việc dùng PLC trong tự động hoá: Thời gian lắp đặt công trình ngắn hơn. Dễ dàng thay đổi mà không gây tổn thất tài chính. Có thể tính toán chính xác giá thành. Cần Ýt thời gian huấn luyện. Dễ dàng thay đổi thiết kế nhờ phần mềm. ứng dụng điều khiển trong phạm vi rộng. Dễ bảo trì các chỉ thị vào và ra giúp xử lý sự cố dễ hơn và nhanh hơn. Độ tin cậy cao. Chuẩn hoá được phần cứng điều khiển. Thích ứng trong môi trường khắc nghiệt: nhiệt độ, độ Èm, điện áp dao động, tiếng ồn,… 2. Các thiết bị vào/ra dùng cho PLC: a. Các thiết bị vào: Sự thông minh của một hệ thống tự động phụ thuộc vào khả năng đọc tín hiệu từ các cảm biến tự động từ PLC. Hình thức giao diện cơ bản giữa PLC và các thiết bị nhập là: nút Ên, cầu dao, phím,… Ngoài ra PLC còn nhận được tín hiệu từ các thiết bị nhận dạng tự động nh­: công tắc, trạng thái, công tắc giới hạn, cảm biến quang điện, cảm biến tốc độ,… Các tín hiệu nhập đến PLC phải là trạng thái logic ON/OFF hoặc tín hiệu analog. Những tín hiệu ngõ vào này được giao tiếp với PLC qua các modul nhập. b. Các thiết bị ra: Trong hệ thống tự động hoá nếu ngõ ra của PLC không được kết nối với thíêt bị ra thì hệ thống sẽ không hoạt động. Các thiết bị ra là: động cơ, cuộn dây, rơle,… Thông qua các hoạt động của cuộn dây, motor PLC sẽ có thể điều khiển một hệ thống từ đơn giản cho đến phức tạp.Các loại thiết bị ra này làm một phần kết cấu của hệ thống tự động hoá vì thế nó ảnh hưởng trực tiếp vào hiệu suất của hệ thống. Tuy nhiên các thiết bị ra khác như: đèn pilot, còi và các báo động chỉ cho biết các mục đích khác như: báo cho chóng ta biết giao diện tín hiệu ngõ vào, các PLC thiết bị ngõ ra được giao tiếp với PLC qua miền rộng của modul ngõ ra PLC. 3. Đặc điểm chung của các bộ điều khiển khả trình PLC: a. Bộ điều khiển khả trình PLC (Program mable Logic Controler): Bộ điều khiển PLC được thiết kế nhằm thay thế phương pháp điều khiển truyền thống dùng rơle, công tắc tơ và các thiết bị cồng kềnh. Nó tạo ra khả năng điều khiển các thiết bị một cách dễ dàng và linh hoạt dựa trên việc lập trình bằng tệp lệnh cơ bản. Ngoài ra PLC còn có thể thực hiện các nhiệm vụ khác như: định thời gian,… làm tăng khả năng điều khiển cho những hoạt động phức tạp b. .Sơ đồ khối bên trong PLC: Bộ nhớ chương trình Bé nhí D÷ liÖu Nguồn cấp điện Khối ngõ vào Khối ngõ ra Khối điều khiển trung tâm Mạch giao tiếp và cảm biến Mạch công suất và cơ cấu tác động Panel lËp tr×nh Hình 3.2. Sơ đồ khối bên trong PLC. c. Thời gian quét: * PLC thực hiện chương trình theo chu trình lặp. Mỗi vòng lặp được gọi là vòng quét (SCAN). Quá trình đọc các đầu vào thực hiện chương trìnhvà đưa tín hiệu đầu ra gọi là quét. Thời gian quét là quá trình liên tục và tuần tự từ đọc đầu vào, đánh giá và quyết định logic điều khiển và đưa tín hiệu ra. Đặc điểm của thời gian quét là nó cho ra bộ điều khiển phản ứng với đầu vào và xử lý chính xác logic điều khiển nhanh hay chậm. Thời gian cần thiết cho một lần quét thay đổi từ 1ms đến 30ms. Hình 3.3. Sơ đồ vòng quét. * Các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian quét: Thời gian quét phụ thuộc vào độ dài chương trình ứng dụng. Việc sử dụng các hệ thống I/O từ xa sẽ làm tăng thời gian quét do phải truyền tín hiệu từ đầu ra I/O đến hệ thống từ xa. Việc điều hành chương trình điều khiển cũng làm tăng thêm thời gian quét bởi vì bộ xử lý trung tâm (CPU) phải giữ trạng thái của các cuộn dây và các tiếp điểm đến CRT hoặc đến các phần tử khác. d. Hoạt động của PLC: Hoạt động của PLC là kiểm tra tất cả các trạng thái tín hiệu ở ngõ vào đưa về từ quá trình điều khiển, thực hiện logic được lập trình trong chương trình và kích ra tín hiệu điều khiển ở các đầu ra cho các thiết bị bên ngoài tương ứng. Với các mạch giao tiếp chuẩn ở khối vào/ra PLC cho phép nó kết nối trực tiếp với những cơ cấu tác động có công suất nhỏ ở các cổng ra và những mạch chuyển đổi tín hiệu ở các cổng vào mà không cần có các mạch giao tiếp, các rơle trung gian. Tuy nhiên khi PLC điều khiển những thiết bị có công suất lớn thì cần phải có các mạch điện tử công suất trung gian. e. Ưu điểm khi sử dụng PLC: * Sử dụng PLC cho phép chúng ta hiệu chỉnh hệ thống điều khiển mà không cần có sự thay đổi nào về mặt kết nối dây Nếu có sự thay đổi chỉ là thay đổi chương trình điều khiển trong bộ nhớ thông qua các thiết bị lập trình thông dụng. * Khi sử dụng PLC thì thời gian lắp đặt và đưa vào hoạt động nhanh hơn so với những hệ thống điều khiển truyền thống đòi hỏi phải thực hiện việc nối dây phức tạp giữa các thiết bị rời. 4. Cấu trúc phần cứng của PLC: * Phần cứng PLC tương tự nh­ một máy tính, chúng có đặc điểm thích hợp cho mục đích điều khiển công nghiệp nh­: Khả năng chống nhiễu tốt. Cấu trúc dạng môdul cho phép dễ dàng ghép nối và thay thế, tăng khả năng (nối thêm môdul mở rộng vào ra), thêm chức năng (nối thêm các môdul chuyên dùng). Việc kết nối dây và mức điện áp tín hiệu ở cổng vào và cổng ra được chuẩn hoá. Thực hiện các logic điều khiển phức tạp mà hệ thống điều khiển rơle, công tắc tơ không thể thực hiện được. Ngôn ngữ lập trình chuyên dùng là LADDER, STL, FUNCTIONCHART dễ hiểu và dễ sử dụng. * PLC gồm ba khối chức năng cơ bản: Bộ xử lý trung tâm. Bộ nhí. Khối vào/ra. Trạng thái ngõ vào của PLC được phát hiện và lưu vào bộ nhớ điện, PLC thực hiện các lệnh logic trên các trạng tháI của chúng và thông qua chương trình. Trạng thái ngõ ra được cập nhật và lưu vào bộ nhớ đệm, sau đó trạng thái ngõ ra trong bộ nhớ đệm được dùng để đóng mở các “tiếp điểm” để kích hoạt các thiết bị tương ứng. Nh­ vậy sự hoạt động của các thiết bị điều khiển hoàn toàn tự động theo chương trình có trong bộ nhớ. Chương trình được nạp vào PLC thông qua các thiết bị lập trình chuyên dụng hoặc bằng máy tính với các phần mềm chuyên dụng. a. Bộ xử lý trung tâm (CPU - Central Processing Unit ): CPU điều khiển và quản lý toàn bộ tất cả các hoạt động bên trong PLC. Việc trao đổi thông tin giữa CPU, bộ nhớ và khối ra thực hiện thông qua hệ thống Bus dưới sự điều khiển của CPU. Một mạch dao động thạch anh cung cấp xung clock, tần số chuẩn thường là 1 MHz hay 8 MHz tuỳ thuộc vào bộ vi xử lý thường dùng. Tần số xung clock xác định hoạt động của PLC và được dùng để thực hiện sự đồng bộ cho tất cả các phần tử trong hệ thống. b. Bộ nhí: · Tất cả các loại PLC đều sử dụng loại bộ nhớ sau: + ROM ( READ ONLY MEMORY ): Bộ nhớ chỉ đọc dùng để lưu giữ chương trình điều hành. + RAM ( RANDON ACCESS MEMORY ): Bộ nhớ truy nhập ngẫu nhiên dùng để lưu giữ tạm thời các giá trị logic khi chương trình thực hiện. + EEROM ( ELECTRONIC EARSABLE PROGRAM MABLE READ ONLY MEMORY ): Bộ nhớ này thường dùng để lưu giữ chương trình công nghệ. Đối với PLC loại nhỏ thông thường bộ nhớ có dung lượng cố định thường khoảng 2 KByte. Dung lượng này là đủ cho khoảng 80% hoạt động điều khiển trong công nghiệp. · Cấu trúc vùng nhớ trong PLC: Vùng nhí IR: Vùng nhớ này được chia làm hai vùng nhớ: + Vùng xuất nhập: Các Bit trong vùng này được phân bố đều cho các ngõ nhập và xuất. Chúng phản ánh trạng tháI ON/OFF của tín hiệu ngõ vào và tín hiệu ngõ ra. Các Bit nhập bắt đầu từ IR 0000 và các Bit xuất bắt đầu từ IR 1000. + Vùng làm việc: Đối với các CPM2 CPU thì tất cả các Bit nằm trong khoảng IR 020 đến IR 049 và IR 200 đến IR 207 không sử dụng các chức năng đặc biệt mà nó được sử dụng nh­ các Bit làm việc. Các Bit làm việc reset khi CPU bị mất nguồn hoặc bắt đầu làm việc hoặc ngừng. Vùng nhí SR: Các Bit này hoạt động nh­ là các cờ để liên hệ hoạt động của PLC. Vùng nhí TR: Khi một sơ đồ phức tạp không thể lập trình bằng mã gợi nhớ thì các Bit này được sử dụng để lưu giữ tạm thời điều kiện thực hiện tại điểm rẽ nhánh. Chúng chỉ được sử dụng cho mã gợi nhớ khi lập trình trực tiếp sơ đồ hình thang bằng cách sử dụng phần mềm Ladder Support Software (LSS) hoặc phần mềm Sysmac Support Software (SSS) thì các Bit TR sẽ được xử lý một cách tự động. Các Bit TR giống nhau không thể sử dụng quá một lần trong cùng một hệ lệnh nhưng có thể sử dụng lại trong bộ các Bit TR không thể kiểm tra từ các thiết bị ngoại vi. Vùng nhí HR: Các Bit trong vùng nhớ này sẽ giữ lại trạng thái ON/OFF của nó khi PLC mất nguồn hoặc khi PLC ngừng hoạt động. Các Bit này có thể sử dụng như các Bit làm việc. Vùng nhí LR: Khi PLC liên kết 1:1 với PLC khác, các Bit này được sử dụng để chia dữ liệu. Trong các Bit này LR có thể được dùng để liên kết dữ liệu. Vùng nhí DM: Dữ liệu được đề xuất trong các khối word, vùng DM được chia làm 2:1 vùngcó thể sử dụng tự do, vùng còn lại được sử dụng với những chức năng riêng biệt. Vùng nhí TC (TIMER - CNT): Vùng này dùng để quản lý thời gian và đếm với TIM, TIMH, CNT và CNTR. Các số giống nhau được sử dụng cho cả TIMER và COUNTER, mỗi số chỉ được sử dụng duy nhất một lần trong chương trình máy ứng dụng. Không được sử dụng hai sè TC giống nhau thậm chí đối với các lệnh khác nhau. c. Khối vào/ra: * Mọi hoạt động xử lý tín hiệu bên trong PLC có mức điện áp 5VDC và 15VDC ( điện áp cho TTL và CMOS ) trong khi tín hiệu điều khiển bên ngoài có thể lớn hơn nhiều thường là 24VDC đến 240VDC với dòng lớn. * Khối vào/ra có vai trò là mạch giao tiếp giữa các vi mạch điện tử của PLC với các mạch công suất lớn bên ngoài kích hoạt các cơ cấu tác động, nó thực hiện sự chuyển đổi các mức điện áp tín hiệu và cách ly. Tuy nhiên khối vào/ra cho phép PLC kết nối trực tiếp với các cơ cấu tác động có công suất nhỏ, dòng nhỏ cỡ 2A trở xuống không cần các mạch công suất trung gian hay các rơle trung gian. * Các loại cổng vào/ra: Loại cổng ra: Loại cổng ra dùng rơle: Hình 3.4. Động cơ kéo buồng thang Hình 3.5. Mô hình thang máy của công ty ThyssenKrupp Hình 3.6. Bảng điều khiển phía trong buồng thang. Hình 3.7. Bảng điều khiển bên ngoài buồng thang đặc điểm. + Tất cả các loại cổng vào đều được cách ly với các tín hiệu điều khiển bên ngoài bằng mạch cách ly quang ( opto - isolator ). + Mạch cách ly quang dùng một điôt phát quang và một tranzitor gọi là bộ opot - coupler. Mạch này cho phép các tín hiệu nhỏ đi qua và gim các tín hiệu điện áp xuống mức điện áp chuẩn. Mạch này có tác dụng chống nhiễu khi chuyển các công tắc bảo vệ quá áp từ điện cấp, thường lên đến 1500V. 3.2.2. Sensơ : * Theo yêu cầu về điều khiển thang máy chúng em đã chọn các loại cảm biến sau: a. Cảm biến đến gần: Cấu tạo: Hình 3.9. Cấu tạo của cảm biến đến gần. Chọn cảm biến đến E2EV-X10 có các thông số sau: + Khoảng cách phát hiện: 10mm ± 10%. + Điện áp nguồn cung cấp: 12¸24VDC. + Dòng điện: 15mA max. + Chức năng cảm nhận chính: Phát hiện những kim loại có tính từ hay không có tính từ. b. Cảm biến quang điện Cấu tạo: Hình 3.10. Cấu tạo của cảm biến quang điện c. Cảm biến cảm ứng: Cấu tạo: Hình 3.11. Cảm biến vị trí kiểu cảm ứng. Cấu tạo của cảm biến cảm ứng bao gồm: Mạch từ hở 2 và cuộn dây 3. Khi mạch từ hở, do điện kháng của cuộn dây bé, dòng xoay chiều qua cuộn dây khá lớn. Khi thanh sắt động 1 làm kín mạch từ, từ thông sinh ra trong mạch từ tăng, làm tăng điện cảm L của cuộn dây và dòng đi qua cuộn dây sẽ giảm xuống. Sự phụ thuộc điện cảm cuộn dây L vào vị trí thanh động 1 được biểu diễn trên hình 3.11. Nếu đấu nối tiếp với cuộn dây của cảm biến một rơle ta sẽ được một phần tử phi tiếp điểm để dùng trong hệ thống điều khiển. Tuỳ thuộc vào mục đích sử dụng có thể dùng nó làm công tắc chuyển đổi tầng, cảm biến để thực hiện dừng chính xác buồng thang hoặc cảm biến để chỉ vị trí buồng thang … d. Nót Ên. Hình 3.12. Cấu tạo của nót Ên. e. Rơ le điện từ. Hình 3.13. Cấu tạo Rơ le điện từ. * Ở mỗi tầng của thang máy đặt bốn cảm biến: Sensor lên tầng. Sensor xuống tầng. Sensor giảm tốc. Sensor dõng. Chương 4 LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY 4.1. Các bước thiết kế một hệ thống điều khiển dùng PLC: 4.1.1. Xác định qui trình công nghệ: Trước tiên ta phải xác định thiết bị hay hệ thống nào muốn điều khiển. Mục đích cuối cùng của bộ điều khiển là điều khiển một hệ thống hoạt động. Sự vận hành của hệ thống được kiểm tra bởi các thiết bị đầu vào. Nó nhận tín hiệu và gửi tín hiệu đến CPU, CPU xử lý số liệu và gửi nó đến thiết bị đầu ra để điều khiển hoạt động của hệ thống nh­ lập trình sẵn trong chương trình. 4.1.2. Xác định đầu vào/ra: Tất cả các thiết bị vào/ra bên ngoài đều được kết nối với bộ điều khiển lập trình. Thiết bị vào là các cảm biến ( sensơ ), nút Ên,…;thiết bị ra là những van điện từ, motor, bộ hiển thị,…Sau khi xác định tất cả các thiết bị vào/ra cần thiết ta định vị các thiết bị vào/ra tương ứng cho từng ngõ vào/ra trên PLC trước khi viết chương trình. 4.1.3. Viết chương trình: Chương trình được viết theo sơ đồ bậc thang (ladder) phải theo sự hoạt động tuần tự từng bước của hệ thống. 4.1.4. Nạp chương trình vào bộ nhớ: Cấp nguồn cho bộ lập trình có điều khiển thông qua cổng I/O. Sau đó nạp chương trình vào bộ nhớ thông qua bé console lập trình hay máy tính có chứa phần mềm lập trình hình thang. Sau khi nạp xong kiểm tra lại bằng cách chuẩn đoán. 4.1.5. Chạy chương trình: Trước khi nhấn nút start phải chắc chắn rằng các dây dẫn nối vào các ngõ vào/ra đến các thiết bị xuất bị xuất nhập đã được nối đúng theo địa chỉ, lúc đó PLC mới bắt đầu hoạt động thực sự. Trong khi chạy chương trình, nếu bị lỗithì máy tính hoặc bộ consele sẽ báo còi ta