Thiết kế hệ thống điều khiển logic sử dụng PLC cho hệ thống thang máy 3 tầng
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.36 MB, 65 trang )
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học và kỹ thuật, nghành tự động
hóa cũng phát triển mạnh mẽ cả về chiều rộng và chiều sâu. Nghành tự động hóa
ngày càng hoàn thiện và hiện đại hóa . Đồng thời cũng không ngừng thâm nhập vào
các ngành kinh tế quốc dân như: Luyện kim, cơ khí, hóa chất, khai thác mỏ, giao
thông vận tải ….
Xã hội ngày càng phát triển thì nhu cầu điện tự động hóa ngày càng cao, do
vậy một nhiệm vụ quan trọng hàng đầu luôn được đặt ra đối với người thiết kế phải
biết vận dụng những kiến thức đã được học vào thực tế một cách sáng tạo và khoa
học.
Là một sinh viên ngành điện em được giao đề tài môn học là “ Thiết kế hệ
thống điều khiển logic sử dụng PLC cho hệ thống thang máy 3 tầng ”. Trong thời
gian làm đồ án được sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo NGUYỄN NHƯ HIỂN và sự
chỉ bảo của các thầy cô giáo trong bộ môn tự động hóa cùng với sự giúp đỡ của bạn
bè. Đến nay đồ án của em đã hoàn thành đầy đủ các nội dung yêu cầu. Với khả năng
có hạn chắc sẽ không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong có được sự chỉ bảo
của các thầy cô giáo.
Em xin chân thành cảm ơn.
Sinh viên thiết kế
Trần Đức Vũ
1
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU ..................................................................................................................... 1
PHẦN I PHÂN TÍCH YÊU CẦU VÀ PHƯƠNG ÁN THỰC HIỆN ................................ 4
1.1
PHÂN TÍCH YÊU CẦU CÔNG NGHỆ CỦA HỆ THỐNG ................................ 4
1.1.1.
Giới thiệu chung về thang máy. ................................................................... 4
1.1.2.
Chức năng của các bộ phận dùng trong thang máy ..................................... 5
1.1.3.
Phân tích yêu cầu công nghệ ....................................................................... 7
1.2. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THỰC HIỆN .............................................................. 7
1.2.1. Phương án hoạt động của thang máy ................................................................ 7
1.2.2. Lựa chọn các thiết bị điện ................................................................................. 8
1.2.2.3 Động cơ truyền động cho các hệ thống .......................................................... 8
PHẦN II PHÂN TÍCH CHỌN BIẾN VÀO/RA, MÔ TẢ HỆ THỐNG, THIẾT KẾ HÀM
LOGIC ............................................................................................................................... 10
2.1 PHÂN TÍCH CHỌN BIẾN VÀO RA ..................................................................... 10
2.1.1 Đầu vào ............................................................................................................. 11
2.1.2 Đầu ra .............................................................................................................. 11
2.2 MÔ TẢ HỆ THỐNG VÀ THIẾT KẾT HÀM LOGIC ........................................... 12
PHẦN III PHÂN TÍCH CHỌN PLC, ĐẶT ĐỊA CHỈ VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG ....... 20
3.1 Phân tích chọn PLC ................................................................................................. 20
3.1.1 Giới thiệu về PLC ............................................................................................. 20
3.1.2 Phân tích PLC ................................................................................................... 20
3.1.3 Giới thiệu phần cứng của plc s7 200 ................................................................ 21
3.1.4 Các thông số của plc s7 200 cpu 224 AC/DCRLY .......................................... 22
3.2 Đặt địa chỉ cho các biến vào ra của hệ. ................................................................... 24
3.2.1 Đầu vào ............................................................................................................. 24
3.2.2 Đầu ra ............................................................................................................... 25
3.2.3 Biến trung gian và biến thời gian ..................................................................... 26
3.3 Thiết kế sơ đồ nguyên lí .......................................................................................... 27
2
3.3.1 Nguồn điện cung cấp cho hệ ............................................................................ 27
3.3.2 Sơ đồ nguyên lí ................................................................................................. 29
3.3.2 Đấu nối và cài đặt thông số cho biến tần .......................................................... 31
PHẦN IV LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN ............................................................................. 32
4.1 Chương trình điều khiển ngôn ngữ lập trình LAD .................................................. 32
4.1 Chương trình điều khiển ngôn ngữ lập trình STL ................................................... 34
PHẦN V THUYẾT MINH NGUYÊN LÍ LÀM VIỆC VÀ KIỂM TRA HỆ THỐNG .... 35
5.1 Nguyên lí làm việc................................................................................................... 35
5.1 Kiểm tra và đánh giá hệ thống ................................................................................. 36
3
PHẦN I
PHÂN TÍCH YÊU CẦU VÀ PHƯƠNG ÁN THỰC HIỆN
1.1 PHÂN TÍCH YÊU CẦU CÔNG NGHỆ CỦA HỆ THỐNG
1.1.1. Giới thiệu chung về thang máy.
Thang máy là một thiết bị chuyên dùng để vận chuyển người, hàng hoá, vật
liệu v.v... theo phương thẳng đứng hoặc nghiêng một góc nhỏ hơn 150 so với phương
thẳng đứng theo một tuyến đã định sẵn.
Thang máy gồm 2 loại là thang máy sử dụng máy kéo và thang máy thủy lực,
trong đồ án thang máy 3 tầng thì em chọn thang máy sử dụng máy kéo làm đối tượng
thiết kế vì thang máy sử dụng máy kéo là loại phổ biến trên thị trường giá thành rẻ
hơn nhưng vẫn đảm bảo về chất lượng.
Hình 1.1: mô hình thang máy
4
1.1.2. Chức năng của các bộ phận dùng trong thang máy
a. Cabin:
Là một phần tử chấp hành quan trọng nhất trong thang máy , nó sẽ là nơi chứa
hàng , chở người đến các tầng , do đó phải đảm bảo các yêu cầu đề ra về kích thước,
hình dáng , thẩm mỹ và các tiện nghi trong đó.
b.
Động cơ:
Là khâu dẫn động hộp giảm tốc theo một vận tốc quy định làm quay puli kéo
cabin lên xuống. Động cơ được sử dụng trong thang máy là động cơ 3 pha rôto dây
quấn hoặc rôto lồng sóc.
c.
Phanh điện từ:
Là khâu an toàn, nó thực hiện nhiệm vụ giữ cho cabin đứng im ở các vị trí
dừng tầng, khối tác động là hai má phanh sẽ kẹp lấy tang phanh, tang phanh gắn
đồng trục với trục động cơ. Hoạt động đóng mở của phanh được phối hợp nhịp nhàng
với quá trình làm việc của đông cơ.
d. Động cơ mở cửa:
Là động cơ một chiều hay xoay chiều tạo ra momen mở cửa cabin kết hợp với
mở cửa tầng. Khi cabin dừng đúng tầng, rơle thời gian sẽ đóng mạch điều khiển
động cơ mở cửa tầng hoạt động theo một quy luật nhất định sẽ đảm bảo quá trình
đóng mở êm nhẹ không có va đập. Nếu không may một vật gì đó hay người kẹp giữa
cửa tầng đang đóng thì cửa sẽ mở tự động nhờ bộ phận đặc biệt ở gờ cửa có găn
phản hồi với động cơ qua bộ xử lý trung tâm.
e.
Cửa:
Gồm cửa cabin và cửa tầng. Cửa cabin để khép kín cabin trong quá trình
chuyển động không tạo ra cảm giác chóng mặt cho khách hàng và ngăn không cho
rơi khỏi cabin bất cứ thứ gì. Cửa tầng để che chắn bảo vệ toàn bộ giếng thang và các
thiết bị trong đó. Cửa cabin và cửa tầng có khoá tự động để đảm bảo đóng mở kịp
thời.
f. Các phím gọi đến tầng
5
Bên ngoài các cửa tầng thường có hai nút để gọi cho thang đi lên hay đi xuống.
Riêng ở tầng dưới cùng thì chỉ có nút gọi thang theo chiều lên và tầng trên cùng chỉ
có nút gọi thang theo chiều xuống.
Bên trong buồng thang có các nút hiển thị tầng mà hành khách muốn đến. khi
muốn đến tầng nào thì hành khách chỉ việc ấn số tương ứng với tầng muốn đến.
Ngoài ra còn có các phím đóng mở cửa nhanh và các phím dùng để liên lạc vơi bên
ngoài khi có sự cố với thang máy.
g. Cảm biến dùng trong thang máy.
Trong đồ án này em sử dụng:
- cảm biến quang “Móng ngựa” để đếm tầng và dừng tầng chính xác.
- Cảm biến quang để phát hiện vật thể hoặc người tại cửa thang máy
- Cảm biến loadcell để phát hiện được trạng thái quá tải của thang máy
6
1.1.3. Phân tích yêu cầu công nghệ
Hệ thống thang máy có thể chia làm 2 hệ nhỏ: hệ điều khiển buồng thang (cabin),
hệ thống điều khiển cửa cabin.
Các trạng thái tồn tại của hệ thống:
a) Hệ thống điều khiển buồng thang (cabin):
Trạng thái 1
trạng thái dừng
Trạng thái 2
trạng thái cabin đi lên với tốc độ chậm
Trạng thái 3
trạng thái cabin đi lên với tốc độ nhanh
Trạng thái 4
trạng thái cabin đi xuống với tốc độ chậm
Trạng thái 5
trạng thái cabin đi xuống với tốc độ nhanh
Trạng thái 6
Trạng thái cabin quá tải
b) Hệ thống điều khiển cửa cabin:
Trạng thái 1
Động cơ quay thuận (mở cửa cabin)
Trạng thái 2
Động cơ quay ngược (đóng cửa cabin)
1.2. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THỰC HIỆN
1.2.1. Phương án hoạt động của thang máy
- Tại cửa buồng thang sẽ bố trí các nút gọi tầng, khi ấn nút lên thang máy sẽ
hiểu ta muốn đi lên tầng trên, cũng tương tự với việc ấn nút dưới thang máy sẽ hiểu
ta muốn đi xuống tầng dưới. khi đã nhận được tín hiệu lập tức thang máy điều khiển
động cơ đến những tầng bấm nút gọi tầng.
- Đóng mở cửa thang máy hoạt động theo nguyên lí khi thang máy đến các
tầng được gọi hoặc chọn thì sẽ mở cửa thang và sau 10s kể từ lúc không có vật thể
nào đi qua cửa buồng thang thì cửa thang máy sẽ đóng lại. khi đang đóng lại mà xuất
7
hiện vật cản giữa cửa thang máy thì lập tức cửa thang sẽ mở ra và lặp lại quy trình
đóng mở cửa.
- Khi cabin quá tải (lúc này trong thang máy có trên 10 người) lập tức cảnh
báo đèn quá tải và không cho động cơ chạy.
1.2.2. Lựa chọn các thiết bị điện
1.2.2.1 Mạch điều khiển hệ thống thang máy
Trong đồ án thiết kế căn cứ vào số lượng đầu ra đầu vào để tối ưu bài toán về
cả mặt kinh tế lần kĩ thuật thì em lựa chọn dòng PLC S7 300 CPU 314IFM.
1.2.2.2 Biến tần
Biến tần sử dụng để điều chỉnh tốc độ động cơ máy kéo và động cơ mở cửa
của thang máy, vì yêu cầu bài toán về công nghệ chỉ là điều chỉnh tốc độ nên hầu
hết các biến tần trên thị trường đều phù hợp việc lựa chọn ở đây chỉ căn cứ theo công
suất của tải phù hợp với công suất của biến tần.
Trong đồ án này em lựa chọn biến tần của hãng OMRON vì hiện nay các công
ty như Sam Sung, Canon, Glonics hầu như sử dụng loại biến tần này vì vậy em quyết
định sử dụng biến tần của hãng OMRON trong đồ án của minh.
Biến tần em sử dụng ở đây là :
+ 3G3MX2-A2055: có công suất là 5,5 KW
+ 3G3MX2-A2022: có công suất là 2,2 KW
1.2.2.3 Động cơ truyền động cho các hệ thống
- Động cơ là một phần tử rất quan trọng trong hệ thống, thường xuyên phải
làm việc với nhiều trạng thái như là khởi động (quá trình quá độ), trạng thái quá tải,
trạng thái hãm.
- Qua phân tích và các nhận xét về các loại động cơ em thấy mỗi loại động cơ
có những ưu điểm riêng cho từng loại phụ tải giá thành và môi trường làm việc. Căn
cứ vào yêu cầu thiết kế của đề tài thấy có thể chọn động cơ không đồng bộ 3 pha
làm động cơ cho hệ thống vì: Động cơ không đồng bộ 3 pha được sử dụng rộng rãi
8
trong công nghiệp từ công suất nhỏ đến công suất trung bình và lớn. Sở dĩ như vậy:
là do động cơ không đồng bộ có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, vật hành an toàn, sử
dụng nguồn cấp trực tiếp từ lưới điện xoay chiều 3 pha, và về kinh tế giá thành nhỏ
hơn so với động cơ một chiều
=> Vì vậy em chọn động cơ không đồng bộ 3 pha roto lồng sóc làm động cơ
truyền động trong hệ thống.
1.2.2.3 Cảm biến
=> Trong đồ án này em sử dụng cảm biến tiệm cận để xác định vị trí cabin và
dừng tầng chính xác, cảm biến quang để phát hiện vật thể tại cửa thang máy, công
tắc hành trình để xác định giới hạn mở cửa và đóng cửa.
1.2.2.4 Nút ấn
Nút ấn (nút điều khiển) là khí cụ điện dùng để đóng, ngắt từ xa các thiết bị điện từ
khác nhau, chuyển đổi các mạch điều khiển.
Nút ấn có hai loại:
+ Nút ấn thường mở:
+ Nút ấn thường kín:
=> Trong đồ án này em chọn nút ấn thường hở cho các nút ấn gọi tầng, các
nút ấn chọn tầng, các công tắc hành trình và các cảm biến.
1.2.2.5 Các bộ phân khác của thang máy
Trong hệ thống thang máy có rất nhiều thiết bị điện cũng như thiết bị cơ tùy vào
những yêu cầu về kĩ thuật, đảm bảo an toàn, tính kinh tế mà sẽ chọn được những
thiết bị phù hợp cho những bộ phận này.
9
PHẦN II
PHÂN TÍCH CHỌN BIẾN VÀO/RA, MÔ TẢ HỆ THỐNG,
THIẾT KẾ HÀM LOGIC
2.1 PHÂN TÍCH CHỌN BIẾN VÀO RA
Từ phân tích yêu cầu công nghệ hệ thống trong mục 1.1.3, ta xác định hệ
thống gồm các biến sau:
10
2.1.1 Đầu vào
STT
Trạng thái không tác
Tên biến
Trạng thái tác động
1
Nút bấm chọn tầng 1
Bấm nút = 1
0
2
Nút bấm chọn tầng 2
Bấm nút = 1
0
3
Nút bấm chọn tầng 3
Bấm nút = 1
0
4
Công tắc hành trình mở hết cửa
Mở hết cửa = 1
0
5
Công tắc hành trình đóng hết cửa
Đóng hết cửa = 1
0
6
Cảm biến sàn tầng 1
Đến sàn tầng 1 = 1
0
7
Cảm biến trần tầng 1
Đến trần tầng 1 = 1
0
8
Cảm biến sàn tầng 2
Đến sàn tầng 2 = 1
0
9
Cảm biến trần tầng 2
Đến trần tầng 2 = 1
0
10
Cảm biến sàn tầng 3
Đến sàn tầng 3 = 1
0
11
Cảm biến trần tầng 3
Đến trần tầng 3 = 1
0
12
Cảm biến quang gắn tại cửa
Có vật cản = 1
0
13
Nút bấm gọi đi lên tại tầng 1
Bấm nút = 1
0
14
Nút bấm gọi đi lên tại tầng 2
Bấm nút = 1
0
15
Nút bấm gọi đi xuống tại tầng 2
Bấm nút = 1
0
16
Nút bấm gọi đi xuống tại tầng 3
Bấm nút = 1
0
17
Thời gian 1 = 2s
Khi T ≥ 4S thì T bit = 1
Khi T < 4S thì T bit = 0
18
Thời gian 2 = 10s
Khi T ≥ 10S thì T bit = 1
Khi T <10S thì T bit = 0
19
Thời gian 3 = 5s
Khi T ≥ 5S thì T bit = 1
Khi T < 5S thì T bit = 0
20
Cảm biến khối lượng
Vượt quá khối lượng =1
0
21
Nút bấm mở cửa nhanh
Bấm nút = 1
0
22
Nút bấm đóng cửa nhanh
Bấm nút = 1
0
động
2.1.2 Đầu ra
STT
Tên biến
Trang thái tác động
Trạng thái không tác động
=1
=0
11
1
Tín hiệu tác động đưa động cơ kéo
cabin đi lên chậm (chạy thuận)
2
Tín hiệu tác động đưa động cơ kéo
cabin đi lên nhanh (chạy thuận)
3
Đưa cabin lên chậm
Dừng động cơ
Đưa cabin lên nhanh
Dừng động cơ
Tín hiệu tác động đưa động cơ kéo
Đưa cabin xuống
cabin đi xuống chậm (chạy ngược)
chậm
Tín hiệu tác động đưa động cơ kéo
Đưa cabin xuống
cabin đi xuống nhanh (chạy ngược)
nhanh
5
Đông cơ cửa cabin (chạy thuận)
Mở cửa cabin
Dừng động cơ
6
Đông cơ cửa cabin (chạy ngược)
Đóng cửa cabin
Dừng động cơ
7
Đèn báo vị trí tầng 1
Đèn sáng
Đèn tắt
8
Đèn báo vị trí tầng 2
Đèn sáng
Đèn tắt
9
Đèn báo vị trí tầng 3
Đèn sáng
Đèn tắt
10
Đèn báo đi lên
Đèn sáng
Đèn tắt
11
Đèn báo đi xuống
Đèn sáng
Đèn tắt
12
Đèn báo quá tải
Đèn sáng
Đèn tắt
13
Đèn báo chọn tầng 1
Đèn sáng
Đèn tắt
14
Đèn báo chọn tầng 2
Đèn sáng
Đèn tắt
15
Đèn báo chọn tầng 3
Đèn sáng
Đèn tắt
16
Đèn báo gọi tầng 1
Đèn sáng
Đèn tắt
17
Đèn báo gọi tầng 2 đi lên
Đèn sáng
Đèn tắt
18
Đèn báo gọi tầng 2 đi xuống
Đèn sáng
Đèn tắt
19
Đèn báo gọi tầng 3
Đèn sáng
Đèn tắt
4
Dừng động cơ
Dừng động cơ
2.2 MÔ TẢ HỆ THỐNG VÀ THIẾT KẾT HÀM LOGIC
2.2.1 Mô tả hệ thống và thiết kế hàm logic
a) hệ thống điều khiển buồng thang (cabin)
12
i
G
Tr?ng
thái d?u
7
0.
W
G
UTL.DCM.G.(A.(D2 + D3) + B.D3.D2)
1
UTX.DCM.G.(C.(D2 + D1) + B.D1.D2)
L1
T1
2
T1
L2
X2
L1
X1
6
A1.A2 + B1.B2
B1.B2 + C1.C2
Biến vào
A: nhớ vị trí tầng 1
5
B2.D2 + A2.D1
B1.D2 + C1.D3
3
4
X1
Biến ra
L1: động cơ máy kéo cabin quay thuận
chậm
B: nhớ vị trí tầng 2
L2: động cơ máy kéo cabin quay thuận
nhanh
C: nhớ vị trí tầng 3
X1: động cơ máy kéo cabin quay ngược
chậm
DCM: giới hạn đóng cửa
X2: động cơ máy kéo cabin quay ngược
nhanh
MCM: giới hạn mở cửa
W: đèn báo thang máy quá tải
G: cảm biến khối lượng
M1: động cơ của quay thuận (mở)
A1: cản biến sàn tầng 1
M2: động cơ cửa quay ngược (đóng)
13
A2: cảm biến trần tầng 1
B1: cản biến sàn tầng 2
B2: cảm biến trần tầng 2
C1: cản biến sàn tầng 3
C2: cảm biến trần tầng 3
T1: thời gian 1
D1: biến nhớ đến tầng 1
D2: biến nhớ đến tầng 2
D3: biến nhớ đến tầng 3
UTL: biến nhớ ưu tiên thang máy đi
lên
UTX: biến nhớ ưu tiên thang máy đi
xuống
Hàm kích:
S0 = Q3(B+C) + Q7. G + Q6.(A+B) + i
R0 = Q1+ Q4 + Q7
S1 = Q0.UTL.MCM. G .(A.(D2 + D3) + B.D3. 𝐷2)
R1 = Q2
S2 = Q1.T1
R2 = Q3
S3 = Q2.(B1.D2 + C1.D3)
R3 = Q0+Q4
S4 = Q0.UTX.DCM. G ( C(D1 +D2)+ B.D1. 𝐷2))
R4 = Q5
S5 = Q4.T1
R5 = Q6
S6 = Q5.(B2.D2 + A2.D1)
R6 = Q0
S7 = Q0.G
R7 = Q0
L1 = Q1 + Q3
L2 = Q2
14
X1 = Q4 + Q6
X2 = Q5
W = Q7
Chuyển trạng thái:
- Trạng thái 0 chuyển sang trạng thái 1 chỉ khi các điều kiện sau cùng đúng
1. Cửa cabin được đóng hoàn thoàn (DCM=1)
2. Cabin không vượt quá khối lượng cho phép (G=0)
+ Nếu thang máy đang ở tầng 1 ( A=1) thì phải có lệnh gọi lên tầng 2 (D2 =
1) hoặc tầng 3 (D3 = 1), lúc này đã có nhớ ưu tiên thang máy đi lên (UTL=1)
+ Nếu thang máy đang ở tầng 2 ( B=1) thì phải có nhớ thang máy ưu tiên đi
lên, và có lệnh gọi lên tầng 3 (D3 = 1)
- Trạng thái 1 chuyển sang trạng thái 2 sau 1 khoảng thời gian đặt là 2s (T1 =1)
- Trạng thái 2 chuyển sang trạng thái 3 khi có các điều kiện sau
+ Có lệnh gọi lên tầng 2 (D2=1) và cảm biến sản tầng 2 tác động (B1 = 1)
+ Có lệnh gọi lên tầng 3 (D3=1) và cảm biến sản tầng 3 tác động (C1 = 1)
- Trạng thái 3 chuyển sang trạng thái 0 khi có các điều kiện sau
+ 2 cảm biến xác định vị trí tầng 2 cùng tác động ( B1 = B2 =1)
+ 2 cảm biến xác định vị trí tầng 3 cùng tác động ( C1 = C2 =1)
- Trạng thái 0 chuyển sang trạng thái 4 chỉ khi các điều kiện sau cùng đúng
1. cửa cabin đã được đóng hoàn toàn (DCM=1)
2. cabin không vượt quá khối lượng cho phép (G =0)
+ Nếu thang máy đang ở tầng 3 ( C=1) thì phải có lệnh gọi đến tầng 2 (D2 =
1) hoặc tầng 1 (D1 = 1), lúc này đã có nhớ ưu tiên thang máy đi xuống
+ Nếu thang máy đang ở tầng 2 ( B=1) thì phải có nhớ thang máy ưu tiên đi
xuống, và có lệnh gọi đến tầng 1 (D1 = 1)
- Trạng thái 4 chuyển sang trạng thái 5 sau 1 khoảng thời gian đặt là 2s (T1 =1)
15
- Trạng thái 5 chuyển sang trạng thái 6 khi có các điều kiện sau
+ Có lệnh gọi đến tầng 2 (D2=1) và cảm biến trần tầng 2 tác động (B2 = 1)
+ Có lệnh gọi đến tầng 1 (D1=1) và cảm biến trần tầng 1 tác động (A2 = 1)
- Trạng thái 6 chuyển sang trạng thái 0 khi có các điều kiện sau
+ 2 cảm biến xác định vị trí tầng 2 tác động ( B1 = B2 =1)
+ 2 cảm biến xác định vị trí tầng 1 tác động ( A1 = A2 =1)
- Trạng thái 0 chuyển sang trạng thái 7 khi cabin quá tải (G =1)
b) hệ thống điều khiển động cơ cửa buồng thang (cửa cabin)
16
i
0.
Tr?ng thái
d?u
L.X(D1.A + D2B + D3.C+ NMC)
1
H
M1
MCM
2
D?ng
T2.G+NDC
3
M2
CBQ+NMC
4
M1
T3.G+NDC
MCM
5
Biến vào
D?ng
Biến ra
17
A: nhớ vị trí tầng 1
M1: động cơ cửa cabin quay thuận
B: nhớ vị trí tầng 2
M2: động cơ cửa cabin quay ngược
C: nhớ vị trí tầng 3
D1: nhớ lệnh gọi thang máy đến tầng 1
D2: nhớ lệnh gọi thang máy đến tầng 2
D3: nhớ lệnh gọi thang máy đến tầng 3
MCM: công tắc hành trình đóng cửa cabin
G: cảm biến khối lượng
T2: thời gian đặt 2 = 10s
T3: thời gian đặt 3 = 5s
L: biến báo thang máy đang đi lên
X: biến báo thang máy đang đi xuống
DCM:công tắc hành trình giới hạn đóng
cửa
CBQ: cảm biến quang (cửa)
NMC: biến nhớ mở của cabin nhanh
NDC: biến nhớ đóng cửa cabin nhanh
Hàm kích :
S0 = Q3.DCM
S1 =Q0. L.X.(D1.A + D2.B + D3.C+NMC)
R0 = Q1
R1 = Q2
S2 = Q1.MCM
S3 = Q2.(T2. G +NDC) + Q5.(T3. G +NDC)
R2 = Q3
R3 = Q0 + Q4
S4 = Q3.(CBQ+NMC)
S5 = Q4.(MCM)
R4 = Q5
R5 = Q3
M1 = Q1 + Q4
18
M2 = Q3
Chuyển trạng thái:
- Trạng thái 0 sang trạng thái 1 khi các điều kiện sau cùng đúng
1. Thang máy ở trạng thái dừng ( L = X = 0 )
2. Thang máy ở vị trí tầng 1 và có lệnh gọi/chọn tầng 1 hoặc
Thang máy ở vị trí tầng 2 và có lệnh gọi/chọn tầng 2 hoặc
Thang máy ở vị trí tầng 3 và có lệnh gọi/chọn tầng 3 hoặc có
lệnh yêu cầu mở của nhanh
- Trạng thái 1 sang trạng thái 2 khi công tắc hành trình giới hạn mở cửa tác
động (MCM = 1)
- Trạng thái 2 sang trạng thái 3 khi hết thời gian đặt trước là 10s ( T2 =1) và
cabin không quá tải ( G = 0) hoặc là có lệnh yêu cầu đóng cửa nhanh
- Trạng thái 3 sang trạng thái 0 khi công tắc hành trình giới hạn đóng cửa tác
động (DCM = 1)
- Trạng thái 3 sang trạng thái 4 khi cảm biến phát hiện có vật cản tại cửa cabin
tác động ( CBQ =1) hoặc có lệnh yêu cầu mở cửa nhanh
- Trạng thái 4 sang trạng thái 5 khi công tắc hành trình giới hạn mở cửa tác
động (MCM = 1)
- Trạng thái 5 sang trạng thái 3 khi hết thời gian đặt trước là 5s ( T3 =1) và
cabin không quá tải ( G = 0) hoặc có lệnh yêu cầu đóng cửa nhanh
19
PHẦN III
PHÂN TÍCH CHỌN PLC, ĐẶT ĐỊA CHỈ
VÀ THIẾT KẾ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ
3.1 Phân tích chọn PLC
3.1.1 Giới thiệu về PLC
- PLC (Programmable Logic Control) là thiết bị có thể lập trình được thiết kế
chuyên dùng trong công nghiệp để điều khiển các tiến trình xử lí từ đơn giản đến
phức tạp, tuỳ thuộc vào người điều khiển mà có thể thực hiện một loạt các chương
trình hoặc sự kiện được kích hoạt bởi các tác nhân kích thích (hay còn gọi là ngõ
vào) tác động vào PLC hoặc qua các bộ định thời (Timer) hay các sự kiện được
đếm qua bộ đếm. Khi một sự kiện được kích hoạ nó bật ON, OFF hoặc phát ra một
chuỗi xung ra các thiết bị bên ngoài được gắn vào ngõ ra của PLC. Như vậy nếu ta
thay đổi các chương trình được cài đặt trong PLC là ta có thể thực hiện các chức
năng khác nhau trong các môi trừơng điều khiển khác nhau. Hiện nay PLC đã
được nhiều hãng khác nhan sản xuất như: Siemens, Omron, Mitsubishi, Pesto,
Alan Bradley, Shneider. Hitachi, …. Mặt khác ngoài PLC cũng đã bổ cung thêm
các thiết bị mở rộng khác như: các cổng mở rộng AI (Analog Input), DI (Digital
Input), các thiết bị hiện thị, các bộ vào.
3.1.2 Phân tích PLC
Ưu điểm:
+ Khả năng linh hoạt khi lập trình chương trình cho hệ thống, khi hệ thống
thay đổi hoặc cải tiến thì có thể dễ dàng thay đổi chương trình theo yêu cầu.
+ Cấu trúc dạng Modul cho phép dễ dàng thay thế, tăng khả năng (nối thêm
Modul mở rộng vào/ ra) và thêm chức năng (nối thêm Modul chuyên dùng).
20
+ Khả năng chống nhiễu tốt thích hợp để làm việc trong môi trường công
nghiệp.
+ Giao tiếp được với những thiết bị khác như máy tính, màn hình HMI, PLC
khác, mạng internet,…
+ Kích thước nhỏ gọn, giảm số lượng dây nối và rơle so với hệ thống cũ
+ Ngôn ngữ lập trình dễ hiểu, dễ học, trực quan.
Nhược điểm:
+ Yêu cầu người kĩ sư phải có kiến thức chuyên môn và tay nghề cao
+ Giá thành PLC khá cao vì thế trước khi lập trình ta cần tính toán kĩ lưỡng
đầu vào ra để giảm chi phí.
+ Không thể sửa chữa khi bị hỏng vì thế cần chú ý khi lắp đặt và sử dụng.
3.1.3 Giới thiệu phần cứng của PLC S7 300
Hình 3.1 : PLC SIEMENS CPU314 IFM 6ES7 314-5AE01
21
Hình 3.2: Thân PLC S7 300 CPU 314 IFM
-
Trên thân PLC S7 200 cpu 224 có 5 phần ta cần quan tâm tới
+ Pin: nuôi bộ nhơ lưu trữ program
+ Cấp nguồn vào:
M: nối mát
L+: nối (+) nguồn 24 VDC
+ Cổng giao tiếp MPI: kết nối với máy tính hoặc thiết bị truyền thông khác
+ Các đèn báo trạng thái:
Trạng thái lỗi SF: báo hiệu PLC bị lỗi
Trạng thái Pin BATF
Trạng thái nguồn DC 5V
Run: Báo trạng thái đang chạy
Stop: Báo trạng thái đang dừng
+ Công tắc/Cần gạt 3 vị trí chọn chế độ hoạt động cho PLC
3.1.4 Các thông số của PLC SIEMENS CPU314 IFM 6ES7 314-5AE01
+ Bộ nhớ 24KB
+ 0.3 ms/1000 instructions
+ 20 đầu vào số 24V DC
+ 16 đầu ra số 24V DC
+ 4 đầu vào tương tự 12 Bit
22
+ 1 đầu ra tương tự 12 Bit
+ Cổng giao tiếp MPI
+ Có thể thêm vào 31 module mở rộng
3.1.5 Module mở rộng
Hình 3.3: module mở rộng SM323 DI16/DO16x24VDC
- Module mở rộng SM323 bao gồm
+ Đầu vào gồm có 16 cổng vào số
+ Đầu ra gồm có 16 cổng ra số
23
3.2 Đặt địa chỉ cho các biến vào ra của hệ.
3.2.1 Đầu vào
STT
Tên
Kí hiệu trong
Địa chỉ
Symbol Table
1
Nút bấm gọi tầng 1
G1
I0.0
2
Nút bấm gọi tầng 2 đi lên
G2L
I0.1
3
Nút bấm gọi tầng 2 đi xuống
G2X
I0.2
4
Nút bấm gọi tầng 3
G3
I0.3
5
Nút chọn tầng 1
CH1
I0.4
6
Nút chọn tầng 2
CH2
I0.5
7
Nút chọn tầng 3
CH3
I0.6
8
Công tắc hành trình giới hạn đóng cửa
DCM
I0.7
9
Công tắc hành trình giới hạn mở cửa
MCM
I1.0
10
Cảm biến vật cản (cửa thang máy)
CBQ
I1.1
11
Cảm biến khối lượng
G
I1.2
12
Cảm biến sàn tầng 1
A1
I1.3
13
Cảm biến trần tầng 1
A2
I1.4
14
Cảm biến sàn tầng 2
B1
I1.5
15
Cảm biến trần tầng 2
B2
I2.0
16
Cảm biến sàn tầng 3
C1
I2.1
17
Cảm biến trần tầng 3
C2
I2.2
18
Nút bấm gọi mở cửa thang máy
MC
I2.3
19
Nút bấm gọi đóng cửa thang máy
DC
I2.4
24
3.2.2 Đầu ra
STT
Tên
Kí hiệu trong Symbol
Địa chỉ
Table
1
Đèo báo vị trí tầng 1
LAMP_T1
Q0.0
2
Đèo báo vị trí tầng 2
LAMP_T2
Q0.1
3
Đèo báo vị trí tầng 3
LAMP_T3
Q0.2
4
Đèn nút bấm gọi tầng 1
LAMP_GOI_T1
Q0.3
5
Đèn nút bấm gọi tầng 2 đi lên
LAMP_GOI_LEN_T2
Q0.4
6
Đèn nút bấm gọi tầng 2 đi xuống
LAMP_GOI_XUONG_T2
Q0.5
7
Đèn nút bấm gọi tầng 3
LAMP_GOI_T3
Q0.6
8
Đèn chọn tầng 1
LAMP_CHON_T1
Q0.7
9
Đèn chọn tầng 2
LAMP_CHON_T2
Q1.0
10
Đèn chọn tầng 3
LAMP_CHON_T3
Q1.1
11
Đèn báo thang máy đi lên
LAMP_LEN
Q2.0
12
Đèn báo thang máy đi xuống
LAMP_XUONG
Q2.1
13
Đèn báo quá tải
W
Q2.2
14
Động cơ máy kéo quay thuận ( đi lên)
L1
Q2.4
15
Động cơ máy kéo quay thuận nhanh (đi lên)
L2
Q2.6
16
Động cơ máy kéo quay ngược ( đi xuống)
X1
Q2.5
17
Động cơ máy kéo quay ngược nhanh (đi
X2
Q2.7
xuống)
18
Động cơ cửa quay thuận ( mở cửa)
M1
Q3.0
19
Động cơ cửa quay ngược ( đóng cửa)
M2
Q3.1
25
