Đồ án cửa tự động sử dụng PLC S7200

Đề tài Ứng dụng PLC S7200 của Siemens điều khiển hệ thống đóng mở cửa tự động là một nghiên cứu về áp dụng công nghệ PLC (Programmable Logic Controller) của hãng Siemens để điều khiển và tự động hóa hệ thống đóng mở cửa. Trong đề tài này, chúng ta sẽ tìm hiểu về PLC S7200, một loại PLC phổ biến trong ngành tự động hóa tại Việt Nam. Chúng ta sẽ điều chỉnh và lập trình PLC S7200 bằng phần mềm lập trình STEP 7 MicroWin để đáp ứng nhu cầu điều khiển hệ thống cửa tự động.

TÌM HIỂU VỀ ĐÓNG MỞ CỬA TỰ ĐỘNG

Các đặc tính vượt trội của cửa trượt tự động

Lắp đặt dễ dàng, thuận tiện, dễ điều chỉnh.

2/Tính kỹ thuật: Tối ưu hóa trình tự hoạt động, nâng cao khả năng chống gió, tăng cường giảm thiểu tiếng ồn.

3/Độ tin cậy: Kêt cấu bộ điều khiển được tối ưu hoá, bền và ít xảy ra sự cố, đóng mở ổn định.

4/Tính linh hoạt: Bằng việc kết hợp chức năng của các bộ phận, người sử dụng có thể thực hiện được thêm nhiều chức năng khác.

Cửa trượt tự động giờ đây được trang bị kỹ thuật mới, cho phép thêm cơ năng vào bộ phận điều khiển, mang đến nhiều chức năng tiện ích như kết nối hoạt động giữa nhiều cửa, hiển thị thông báo chuông cửa, điều chỉnh âm thanh và điều khiển trung tâm.

- Với bộ điều khiển kết hợp với bộ tắt mở gắn ngoài, có thể mở rộngcửa từ 20-90%, tiết kiệm năng lượng tối đa.

5/Tính an toàn :Cửa sẽ tự động khởi động lại khi gặp vật cản, sensor vật cản.

Một số hệ thống của tự động

1 Hệ cửa tự động tự trượt thẳng 2,3, hoặc 4 cánh:

Sẽ linh hoạt hơn và phạm vi điều chỉnh sẽ được mở rộng, dễ mở khi mất điện

2 Hệ cửa tự động mở quay 02, 03 hoặc 04 cánh.

Cấu tạo

Hệ thống cửa trượt tự động cao cấp này được thiết kế để đáp ứng các yêu cầu đa dạng về cấu hình và kích cỡ theo nhu cầu của khách hàng, với nhiều loại sản phẩm khác nhau.

- Được thiết kế lắp đặt treo tường hoặc trần nhà

- Kích thước : axb mm (cao x rộng)

- Ray trượt bằng plastic gia cường, chống ồn

Khung bao được thiết kế để mở dễ dàng và êm ái, đi kèm với dây cáp an toàn bằng thép giúp chống rơi và có tùy chọn giá đỡ khi mở nắp.

Bộ phận vận hành cửa trượt bao gồm: motor, bộ phận điều khiển (PLC), mắt cảm biến hồng ngoại, hộp kỹ thuật, dây cudoa.

Mô tơ DC không chổi than là giải pháp lý tưởng cho cửa tự động, cho phép hoạt động liên tục với tần suất cao mà không bị nóng Với moment xoắn lớn và hệ thống gá đặc biệt, cửa vận hành nhẹ nhàng và ổn định, không rung lắc Tải trọng tối đa cho 2 cánh cửa lên tới 250 kg, hoặc 150 kg cho cửa đơn.

14 Đồ án Tự Động Hóa Chuyên Ngành: CNKT Tự Động Hóa

GVHD: Phạm Hữu Chiến 15 SVTH: Chu Minh

Tuấn Đồ án Tự Động Hóa Chuyên Ngành: CNKT Tự Động Hóa

3.Bộ điều khiển (MICIM Controler)

Sử dụng PLC trong lập trình hệ thống giúp đảm bảo các chức năng đóng mở an toàn và hiệu quả, kết hợp với thiết bị như đầu đọc thẻ và cảm biến Hệ thống sẽ tự động dừng và đổi chiều khi gặp chướng ngại vật trong quá trình mở hoặc đóng cửa Nếu cửa gặp vật cản ba lần liên tiếp, nó sẽ giữ nguyên ở vị trí mở và chỉ hoạt động trở lại khi nhận được tín hiệu từ cảm biến.

4 Mắt cảm biến hồng ngoại

Hệ thống cửa tự động sử dụng mắt cảm biến hồng ngoại HORTON từ Nhật Bản, Thụy Điển và Bỉ, mang đến khả năng quét xa nhạy và liên tục cho cửa.

Hộp kỹ thuật (Rail base) được sản xuất từ hợp kim nhôm có độ cứng cao, mang lại sự chắc chắn cho khung cửa và đặc biệt là khả năng chống mài mòn trong suốt quá trình sử dụng.

Các phụ kiện

- Bảo đảm cánh cửa được khoá ở vị trí đóng

- Trọn bộ với board điều khiển và đầu nối gắn với board xử lý E100

- Được kích hoạt bằng nút mở từ phía trong và thiết kế kết nối thiết bị mở từ phía ngoài

- Sự vận hành tiêu chuẩn: mở cửa với chế độ1 chiều ban đêm, trường hợp đặc biệt có thể lập trình mở với chế độ tự động (automatic)

- Thiết bị từ tính kiểm soát chính xác sự hoạt động của khoá và thẩm tra tình trạng khoá cánh cửa

- Trong trường hợp khoá hoạt động không bình thường, một tín hiệu báo lỗi thể hiện trên bàn phím (có thể kết nối với đèn nháy hoặc còi báo ).

3/Bình điện và mạch sạc

- Trường hợp cúp điện, bình điện bảo đảm sự hoạt động của cửa liên tục trong 30 phút

- Được cung cấp với mạch kiểm soát tình trạng và sạc bình

- Đèn LED báo tình trạng: sạc đầy, đang sạc

- Đèn LED báo nguồn điện chính: ON – OFF

- Được thiết kế cho hoạt động

 Sử dụng liên tục (với lựa chọn đóng hoặc mở lần cuối cùng)

- Bao gồm bộ phát &bộ nhận và dây cáp (5m )

- Nhiệt độ làm việc; -20 đến 55 độ C.

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PLC

Cấu trúc phần cứng

PLC (Bộ điều khiển lập trình) là thiết bị điều khiển linh hoạt, cho phép thực hiện các thuật toán điều khiển logic qua ngôn ngữ lập trình Đây là một hệ vi xử lý đặc biệt, mang lại nhiều ưu điểm vượt trội so với các hệ vi xử lý khác, với hệ điều hành được cài đặt sẵn cho phép lập trình điều khiển hiệu quả.

Chương trình hệ thống đóng vai trò quan trọng trong việc xác định cách thức thực hiện chương trình của người sử dụng, quản lý đầu vào và đầu ra, phân chia bộ nhớ RAM trong và quản lý dữ liệu Bộ nhớ chương trình là một phần thiết yếu trong quá trình này.

Chương trình điều khiển được lưu trữ trong bộ nhớ của PLC, cho phép thiết bị đọc và thực hiện các lệnh đã được lập trình Bộ đệm đầu vào ra (buffer) đóng vai trò quan trọng trong quá trình này.

Là vùng nhớ đệm cho các đầu vào ra, các vùng này chiếm một phần của RAM. d) Bộ định thời (timmer), bộ đếm (counter).

Trong CPU có các bộ định thời, các bộ đếm có nhiều chức năng khác nhau Từ chục đến vài trăm

Counter: CT, CU, CD, CUD e) Vùng nhớ dữ liệu

Không giống như vùng nhớ chương trình Vùng nhớ này được sử dụng lưu kết quả của chương trình người sử dụng.

Vùng nhớ bit hay còn goi là nhớ cờ (Internal Relays) thường được ký hiệu là M được sử dụng lưu dữ liệu logic.

Vùng nhớ byte và word là các vùng nhớ có khả năng đọc, bên cạnh đó còn tồn tại các vùng nhớ đặc biệt được đánh dấu bằng ký hiệu S (special) Bộ vi xử lý CPU đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý và xử lý thông tin từ các vùng nhớ này.

Bộ vi xử lý gọi các lệnh trong bộ nhớ chương trình để thực hiện một cách tuần tự theo chương trình. e) Bus vào ra

Trong PLC, dữ liệu được trao đổi giữa bộ vi xử lý và các module vào ra thông qua bus vào ra Hệ thống bus này được phân chia thành ba loại chính: bus địa chỉ, bus dữ liệu và bus điều khiển.

Phân loại

Micro PLC có cấu trúc Onboard và thường được sử dụng trong các ứng dụng nhỏ như chiếu sáng, mở cửa và máy phát điện tự động Mặc dù kích thước nhỏ, Micro PLC lại có ứng dụng rộng rãi và đa dạng.

Ví dụ: Logo, Zen, MicroSmart Relay…

Logo (Siemens) Zen(Omron) b Mini PLC:

The onboard structure of a CPU integrates essential functions, including power modules, input/output modules, high-speed counter (HSC) ports, timer/counter units, and memory chips.

Ví dụ: Như các loại S5 – 900/950, S7 – 200 hoặc MicroSmart IDEC, CPM1 Omron, FX Mitsubishi…

Tuấn Đồ án Tự Động Hóa Chuyên Ngành: CNKT Tự Động Hóa c Medium: PLC:

Các PLC như S7-300 của Siemens, A1SHCPU của Mitsubishi và FA IDEC có cấu trúc module, phù hợp cho các hệ thống vừa và trung bình Ngoài ra, các module mở rộng cũng tương tự như các PLC cỡ lớn Đối với các hệ thống lớn hơn, PLC S7-400, PCS và DCS là những lựa chọn tuyệt vời.

Có cấu trúc dạng module, có khả năng sử dụng các ngôn ngữ bậc cao trong lập trình máy tính…

+ Module vào ra (A/D): AI, AO, DI, DO, DI/DO, AI/AO hoặc AI/DO hoặc DI/ AO.

+ Module truyền thông: Mạng Modbus, AS-I, Profilebus, Devinet, CC-Link…

+ Các module đặc biệt: PID, điều khiển động cơ Secvor, bước, bộ đếm tốc độ cao…

3 Chế độ làm việc và vòng quét a Chế độ làm việc

Chế độ nghỉ (Stop mode) cho phép dừng quá trình xử lý các chương trình điều khiển, đồng thời cho phép người lập trình cài đặt chương trình điều khiển từ máy PC sang PLC hoặc ngược lại.

- Chế độ chạy (Run mode): Ở chế độ này PLC thực hiện chế độ điều khiển và làm việc theo chu trình vòng quét:

Chế độ làm việc trung gian cho phép người dùng chuyển đổi dễ dàng giữa chế độ chạy (RUN) và chế độ nghỉ (STOP) thông qua phần mềm, chỉ với một cú nhấp chuột trên thanh công cụ trên màn hình PC.

- Lỗi (Error): là một chế độ làm việc đăc biệt để báo lỗi chương trình, truyền thông hoặc phần cứng vật lý của hệ thống. b Vòng quét (Scan)

PLC thực hiện chương trình theo vòng quét như hình

4 Các thiết bị phụ trợ.

Các thành phần của PLC bao gồm phần cứng và phần mềm, giúp thiết bị giao tiếp hiệu quả với con người, đối tượng điều khiển hoặc các thiết bị điều khiển khác Phần cứng đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối và truyền tải thông tin trong hệ thống.

+ Cáp truyền thông giữa PC và PLC

Dữ liệu từ DI/AI vào vùng đệm đầu vào

Truyền thông nội bộ và kiểm tra lỗi Đưa dữ liệu từ bộ đệm tới đầu ra

Start mode Đồ án Tự Động Hóa Chuyên Ngành: CNKT Tự Động Hóa

Để lập trình PLC, cần sử dụng các phần mềm chuyên dụng từ các hãng sản xuất, phù hợp với loại PLC mà bạn đang sử dụng.

Ví dụ: Step 7, GX, WinLDR, SysWin, RSlogix 500…

Nhiều phần mềm lập trình hiện nay hỗ trợ đồng thời ba ngôn ngữ lập trình STL, LAD, và FBD, trong khi một số phần mềm khác chỉ cung cấp hỗ trợ cho một hoặc hai ngôn ngữ, chủ yếu là LAD và STL.

- STL (Statement List): Liệt kê lệnh.

- LAD (Ladder Diagram): Ngôn ngữ hình thang.

- FBD (Function Block Diagram): Khối chức năng.

6 Cấu trúc chương trình điều khiển a Chương trình tuyến tính

Toàn bộ chương trình điều khiển được viết trong một khối lớn

Thời gian thực trong lập trình PLC không cao do tất cả các lệnh trong chương trình phải được thực hiện trong mỗi vòng quét Phương pháp lập trình tuyến tính thường được chọn cho những người mới bắt đầu, nhưng chỉ nên áp dụng cho các bài toán nhỏ.

- Ưu điểm: Quan sát toàn bộ chương trình điều khiển một cách dễ dàng đối với chương trình nhỏ, ngắn.

Nhược điểm của các thuật toán lặp lại là sơ đồ cấu trúc tuyến tính không phù hợp với những bài toán phức tạp, khiến việc quan sát toàn bộ trở nên khó khăn Điều này dẫn đến việc thực hiện tốn nhiều thời gian và ảnh hưởng đến hiệu suất trong thời gian thực.

Ngoài chương trình chính, còn có các chương trình con được gọi là Subroutine Các chương trình con này được gọi bởi chương trình chính hoặc một chương trình con khác và thường được thiết kế để thực hiện một chức năng cụ thể Điều này giúp tổ chức chương trình mẹ trở nên đơn giản hơn, rút ngắn thời gian vòng quét, đồng thời làm cho chương trình dễ hiểu và dễ bảo trì hơn.

- Ưu điểm: Giải quyết nhiều bài toán lớn có cấu hình phức tạp tính thời gian thực cao hơn…

- Nhược điểm: Khó quan sát và giám sát được hệ thống khi nó đang làm việc.

Các thiết bị phụ trợ

Các thành phần của PLC bao gồm phần cứng và phần mềm, giúp thiết lập giao tiếp giữa PLC với con người, đối tượng điều khiển hoặc các thiết bị điều khiển khác Phần cứng là yếu tố quan trọng trong hệ thống này.

+ Cáp truyền thông giữa PC và PLC

Dữ liệu từ DI/AI vào vùng đệm đầu vào

Truyền thông nội bộ và kiểm tra lỗi Đưa dữ liệu từ bộ đệm tới đầu ra

Start mode Đồ án Tự Động Hóa Chuyên Ngành: CNKT Tự Động Hóa

Để lập trình PLC, cần sử dụng phần mềm chuyên dụng từ các nhà sản xuất, tương thích với loại PLC đang sử dụng.

Ví dụ: Step 7, GX, WinLDR, SysWin, RSlogix 500…

Ngôn ngữ lập trình

Một số phần mềm lập trình hỗ trợ đồng thời cả ba ngôn ngữ lập trình STL, LAD và FBD, trong khi nhiều phần mềm khác chỉ hỗ trợ một hoặc hai ngôn ngữ, chủ yếu là LAD và STL.

- STL (Statement List): Liệt kê lệnh.

- LAD (Ladder Diagram): Ngôn ngữ hình thang.

- FBD (Function Block Diagram): Khối chức năng.

Cấu trúc chương trình điều khiển

Toàn bộ chương trình điều khiển được viết trong một khối lớn

Thời gian thực trong lập trình PLC không cao do tất cả các lệnh trong chương trình phải được thực hiện trong mỗi vòng quét Phương pháp lập trình tuyến tính thường được lựa chọn cho những người mới bắt đầu, nhưng chỉ nên áp dụng cho các bài toán nhỏ.

- Ưu điểm: Quan sát toàn bộ chương trình điều khiển một cách dễ dàng đối với chương trình nhỏ, ngắn.

Các thuật toán lặp lại nhiều lần có nhược điểm là sơ đồ cấu trúc tuyến tính không phù hợp cho những bài toán phức tạp, dẫn đến khó khăn trong việc quan sát toàn bộ quá trình Điều này cũng làm tăng thời gian thực hiện và ảnh hưởng đến tính khả thi trong thời gian thực.

Ngoài chương trình chính, còn có các chương trình con được gọi là Subroutine, được sử dụng để thực hiện các chức năng cụ thể Các chương trình con có thể được gọi bởi chương trình chính hoặc các chương trình con khác và thường được sử dụng nhiều lần trong một vòng quét Việc tổ chức chương trình mẹ một cách đơn giản giúp rút ngắn thời gian vòng quét, đồng thời làm cho chương trình dễ hiểu và dễ bảo trì hơn.

- Ưu điểm: Giải quyết nhiều bài toán lớn có cấu hình phức tạp tính thời gian thực cao hơn…

- Nhược điểm: Khó quan sát và giám sát được hệ thống khi nó đang làm việc.

Sub4Sub5 Đồ án Tự Động Hóa Chuyên Ngành: CNKT Tự Động Hóa

THIẾT KẾ

YÊU CẦU CÔNG NGHỆ

Cổng vào ra riêng biệt: trạng thái bình thường đều đóng.

Trong thời gian từ 22h00-6h00 2 cổng đều đóng và ko mở được dù có xe vào ra.

Hệ thống cảnh báo nếu cố tình ra vào (đột nhập) được hoạt động.

Hệ thống đóng mở cửa tự động hoạt động từ 6h00 đến 22h00, có chức năng đếm số lượng xe ra vào Nhân viên Bảo Vệ có quyền điều khiển việc cho xe ra vào; nếu không cho phép, cổng sẽ không tự động mở Trong trường hợp xe cố tình ra vào khi không được phép, hệ thống sẽ phát cảnh báo.

LỰA CHỌN THIẾT BỊ

3.2.1 Tính toán các thiết bị cần dùng

Tên thiết bị Số lượng

Bộ chuyển đổi nguồn AC-DC 1

Bộ lưu điện(UPS) (phòng khi mất điện) 1 Động cơ một chiều 2

Chuông báo động 2 Đèn cảnh báo 2

3.2.2.Lựa chọn thiết bị cho bài toán đóng mở cửa tự động

* Giới thiệu chung a/Nguyên tắc hoạt động

Cảm nhận sự biến đổi nhiệt độ của môi trường để tạo ra tín hiệu điện là một công nghệ quan trọng, với nhiều ứng dụng rộng rãi trong thực tế Công nghệ này cho phép theo dõi và điều khiển nhiệt độ, từ đó nâng cao hiệu quả trong các lĩnh vực như công nghiệp, y tế và nông nghiệp.

Cảm biến Intelligen Eye trong điều hòa nhiệt độ có khả năng phát hiện hoạt động của con người trong phòng, giúp tiết kiệm năng lượng hiệu quả Khi không có chuyển động, cảm biến tự động điều chỉnh nhiệt độ, tăng hoặc giảm 2 độ C, tiết kiệm tới 20% năng lượng cho chế độ làm lạnh và 30% cho chế độ sưởi ấm Điều này không chỉ giúp giảm lãng phí năng lượng mà còn mang lại sự tiện lợi khi bạn quên tắt điều hòa.

- Trong ứng dụng chế tạo cửa tự động ,thang máy…

Cảm biến kích hoạt cửa HR942D do hang HOTRON nhật bản sản xuất có bảng thông số kỹ thuật như sau:

Trong đó : 2 cáp màu xám(Gray) được nối với nguồn điện, 2 cáp màu vàng được nối với đầu ra

Bể rộng nhất của cảm biến tia là vùng Wide, trong khi Narrow là khu vực làm việc tối ưu nhất cho việc phát hiện tia của cảm biến.

3.2.2.2/Bộ lưu điện UPS a/Vấn đề đặt ra Để ngăn chặn các sự cố về an toàn dữ liệu và an toàn hệ thống khi có sự cố điện từ nguồn điện lưới, bộ lưu điện UPS là giải pháp được lựa chọn b/Các loại UPS

UPS bao gồm hai dòng chính online và offline :

Dòng offline hoạt động bằng cách cung cấp điện trực tiếp từ nguồn điện lưới đến thiết bị sử dụng khi nguồn điện còn ổn định Khi xảy ra sự cố về nguồn điện, bộ chuyển mạch sẽ tự động chuyển sang chế độ ắc quy, biến đổi dòng điện một chiều từ ắc quy thành dòng xoay chiều phù hợp Tuy nhiên, nhược điểm của dòng offline là có độ trễ trong quá trình chuyển mạch, điều này khiến nó không phù hợp cho các thiết bị nhạy cảm.

Nguồn điện dòng online cung cấp điện năng ổn định cho thiết bị sử dụng bằng cách chuyển đổi điện từ lưới thành dòng một chiều để nạp vào ắc quy Sau đó, điện từ ắc quy được biến đổi trở lại thành dòng xoay chiều Nhờ nguyên lý này, nguồn điện luôn ổn định và không bị trễ như dòng offline Hệ thống còn đi kèm phần mềm quản lý và màn hình LCD, giúp người dùng dễ dàng thiết lập và theo dõi hoạt động.

Tuấn thực hiện đồ án tự động hóa chuyên ngành CNKT Tự Động Hóa, nhằm tối ưu hóa các thông số cho UPS, đáp ứng nhu cầu hiện tại như hẹn giờ tắt mở và điều chỉnh điện áp Bên cạnh đó, anh cũng lựa chọn bộ UPS phù hợp cho bài toán đóng mở cửa tự động sử dụng PLC.

Chọn loại: Santak UPS online 1 KVA w/Software

Bộ lưu điện Santak UPS online 1 KVA với công nghệ True Online Double Conversion cung cấp giải pháp an toàn và hiệu quả cho các thiết bị yêu cầu năng lượng cao Thiết bị này thường được sử dụng cho các máy chủ chuyên dụng nhỏ, với khả năng nâng cấp ắc quy tùy chọn để đáp ứng tốt nhất nhu cầu lưu điện của khách hàng Khi lựa chọn và sử dụng, cần lưu ý các yêu cầu kỹ thuật và khả năng tương thích với thiết bị để đảm bảo hiệu suất tối ưu.

Để bảo vệ tuổi thọ của UPS, bạn không nên lợi dụng thời gian lưu điện để tiếp tục làm việc Thay vào đó, hãy sử dụng thời gian này để lưu trữ các tài liệu quan trọng và tắt máy tính trước khi UPS hết điện.

- Không để hở đầu ra UPS vì điện áp ra là dòng xoay chiều 100-240v rất nguy hiểm

- Để UPS nơi thoáng mát, tránh nơi có độ ẩm cao

- Khi nối thiết bị tải điện với UPS, phải tắt thiết bị tải điện trước khi được nối Sau đó, bật từng thiết bị tải điện lên.

Tất cả các ổ cắm điện đều phải được nối đất để bảo vệ.

Dù dây điện có cắm vào ổ điện hay không, ổ cắm đầu ra của UPS vẫn có dòng điện Để đảm bảo không còn dòng điện trong các bộ phận bên trong UPS, cần tắt UPS trước Sau khi tắt UPS, hãy ngắt nguồn cung cấp điện để đảm bảo an toàn.

Đối với loại chuẩn (standard model), cần nạp điện cho ắc quy trong vòng 8 giờ trước khi sử dụng Để thực hiện điều này, chỉ cần dùng dây điện nối ổ cắm đầu vào của UPS với một ổ điện.

Tuấn thực hiện đồ án tự động hóa chuyên ngành công nghệ kỹ thuật tự động hóa bằng cách cắm điện nguồn gần đó và khởi động UPS UPS sẽ tự động nạp điện cho ắc quy, tuy nhiên, nó vẫn có thể sử dụng ngay mà không cần nạp điện trước, mặc dù thời gian trữ điện sẽ thấp hơn mức chuẩn.

Khi kết nối UPS với các thiết bị tự cảm điện như mô-tơ, thiết bị chỉ báo hoặc máy in laser, cần đảm bảo dòng khởi động phù hợp với công suất của UPS Điều này rất quan trọng vì mức tiêu hao điện khi khởi động các thiết bị này có thể rất lớn.

Để nối máy phát điện với UPS, trước tiên khởi động máy phát điện và chờ cho đến khi máy vận hành ổn định Đảm bảo rằng UPS đang ở chế độ không làm việc trước khi kết nối ổ cắm đầu ra của máy phát điện với UPS Sau đó, bật UPS theo quy trình khởi động và khi UPS đã hoạt động, kết nối từng thiết bị tải điện một với UPS Nên lựa chọn máy phát điện AC có công suất gấp 1.5 lần công suất của UPS để đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu.

3.2.2.3 Hệ thống cửa trượt tự động 2 cánh GEZE (có tích hợp kèm theo động cơ đảo chiều cảm biến hồng ngoại ) hông số kỹ thuật như sau:

3.2.2.4 Chọn sử dụng PLC S7-200 CPU 224 để điều khiển hệ thống

 Bộ nhớ chương trình: 8192 bytes

 Bộ nhớ dữ liệu: 8192 bytes

 Thời gian lưu dữ liệu 100 giờ

 Ngõ vào ra số :14 In/10 Out

 Ngõ vào ra tương tự: 2 In/1 Out

 Bộ đếm tốc độ cao :

 Xuất xung tốc độ cao: 2 x 20KHZ

 Số lượng I/O tối đa : 128 in, 128 out

 Tốc độ thực thi lệnh : 0.22 micro giây/lệnh

S7-200 là thiết bị điều khiển logic lập trình nhỏ gọn từ Siemens, được thiết kế theo cấu trúc module với khả năng mở rộng Các module này hỗ trợ đa dạng ứng dụng lập trình, mang lại sự linh hoạt cho người sử dụng.

- S7-200 thuộc nhóm PLC loại nhỏ, quản lý một số lượng đầu vào/ra tương đối ít.

- Có từ 6 đầu vào/ 4 đầu ra số (CPU221) đến 24 đầu vào/ 16 đầu ra số (CPU226) Có thể mở rộng các đầu vào/ra số bằng các module mở rộng

- Kiểu đầu vào IEC 1131-2 hoặc SIMATIC Đầu vào sử dụng mức điện áp 24VDC, thích hợp với các cảm biến

- Có 2 kiểu ngõ ra là Relay và Transitor cấp dòng

- Tích hợp sẵn cổng Profibus hay sử dụng một module mở rộng, cho phép tham gia vào mạng Profibus như một Slave thông minh.

- Có cổng truyền thông nối tiếp RS485 với đầu nối 9 chân Tốc độ truyền cho máy lập trình kiểu PPI là 9600 bauds, theo kiểu tự do là 300 – 38.400 bauds.

- Tập lệnh có đủ lệnh bit logic, so sánh, bộ đếm, dịch/quay thanh ghi, timer cho phép lập trình điều khiển Logic dễ dàng.

- Ngôn ngữ lập trình: LAD, STL, FBD.

3.2.2.5 Công tắc hành trình : D4MC loại kín

-Công tắc hành trình loại đơn giản, kín, kinh tế 1 tiếp điểm 2 trạng thái NO/NC – SPDT.

-Đạt độ kín IP67, nhiệt độ hoạt động -10~700C.

-Chiụ đựng tần số hoạt động cao 120 lần/phút (tác động cơ), 20 lần/phút (tác động điện)

-Tuổi thọ hoạt động 10.000.000 (tác động cơ), 500.000 lần (tác động điện)

-Nhiều kiểu dáng tác động, cho các ứng dụng khác nhau.

-Tốc độ tác động 0.05 mm/s ~ 0.5 m/s

-Đấu nối kiểu terminal có bọc cao su bảo vệ độ kín

-Đạt tiêu chuẩn UL/CSA and CCC.

-Kiểu dáng lắp đặt đơn giản, giảm thời gian bảo trì, thay thế.

Chọn Contactor của Siemens 3RT10 45-1AP04

Với các thông số kỹ thuật:

-Điệnáp cuộn hút: 230 VAC-50 Hz

-Dùng cho động cơ 3 pha: 37KW/400V

CÁCH ĐẤU NỐI

1 Chuẩn bị các thiết bị cần thiết, bao gồm:

2 Đấu nối PLC với các thiết bị khác.

 Q0.0 Động cơ mở cửa (quay thuận)

 Q0.1 Động cơ đóng cửa (quay nghịch)

3 Đấu nối động cơ với nguồn điện

4 Đấu nối cảm biến quang và công tắc hành trình với PLC

Để lập trình PLC hiệu quả, bạn cần sử dụng phần mềm chuyên dụng cho PLC Ngoài ra, việc tham khảo tài liệu hướng dẫn lập trình PLC sẽ giúp bạn nắm rõ các chi tiết cần thiết.

Sau khi đấu nối và lập trình xong, bạn cần kiểm tra hoạt động của cửa tự động. Bạn có thể thực hiện kiểm tra theo các bước sau:

1 Cấp nguồn cho PLC và các thiết bị khác.

2 Nhấn nút Start để khởi động cửa.

3 Quan sát hoạt động của cửa.

Nếu cửa tự động hoạt động bình thường thì bạn đã đấu nối và lập trình thành công.

Dưới đây là một số lưu ý khi đấu nối cửa tự động sử dụng PLC:

 Chọn loại PLC phù hợp với yêu cầu của hệ thống.

 Chọn loại động cơ cửa cuốn phù hợp với tải trọng của cửa.

 Chọn loại cảm biến quang và công tắc hành trình phù hợp với yêu cầu của hệ thống.

 Lập trình PLC cẩn thận và chính xác.

CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG

Bộ đọc thời gian thực: Dùng READ_RTC (Hình 1)

Các ô nhớ từ MW12-MW0 tương ứng: Năm, tháng, ngày, giờ, phút, giây, thứ. Dùng ô nhớ đọc giờ: MW6 đề so sánh, MW6 >= 6 (6h) và MW6 21h59’59’’)

Tiếp điểm SM0.0 cấp điện liên tục cho bộ đếm giờ.

Mạch điều khiển mở cổng:

Tuấn Đồ án Tự Động Hóa Chuyên Ngành: CNKT Tự Động Hóa Ấn nút IN để khởi động hệ thống mở cửa tự động Hình 2

Khi xe tiến sát cửa, cảm biến sẽ gửi tín hiệu chuyển trạng thái lên 1 cho I0.2-CB1, cung cấp điện cho V1.2-CBV Do cửa đang trong trạng thái đóng, công tắc HTP1-I0.4 chưa hoạt động, khiến cửa mở (OPEN1-Q0.0) và đồng thời Timer TOF-T40 được cấp điện, mở tiếp điểm thường đóng T40 Cửa sẽ tiếp tục mở cho đến khi chạm vào công tắc hành trình HTP1, tại đó cửa sẽ dừng lại và giữ nguyên vị trí.

Xe tiến vào khu vực cảm biến, dẫn đến việc mất điện tại V1.2-CBV, khiến tiếp điểm thường đóng V1.2-CBV đóng lại Sau 3 giây, timer sẽ đọc thời gian và đóng tiếp điểm T40 Do cửa đang mở, công tắc hành trình THT1-I0.3 chưa tác động, vì vậy tiếp điểm thường đóng của nó vẫn giữ nguyên trạng thái đóng Cửa sẽ đóng lại cho đến khi chạm vào công tắc HTT1, sau đó dừng lại và giữ nguyên vị trí.

Mỗi lần xe vào bộ đếm C0 sẽ đếm 1 lần.

+Từ 22h00’ đến 6h00’ hôm sau hoặc Bảo vệ không cho xe vào:

Từ 22h00 đến 6h00 hôm sau, nếu trung gian M0.0 mất điện hoặc nhân viên bảo vệ không cho xe vào bằng cách ấn nút ST1-I0.1, thì trung gian V1.1 cũng sẽ mất điện Các tiếp điểm M0.0 hoặc V1.1 tại Network5 và Network7 sẽ mở ra, trong khi các tiếp điểm M0.0 hoặc V1.1 tại Network13 sẽ đóng lại, dẫn đến việc trung gian V1.3 có điện Hệ thống đóng và mở cửa sẽ không hoạt động, khiến cửa luôn trong trạng thái đóng.

Lúc này hệ thống Cảnh Báo Cổng Vào sẽ hoạt động: Hình 3

Nếu có người đột nhập, cảm biến vào sẽ quét được, CBV-V1.2 đóng lại,

Q0.2-CANHBAOVAO có điện, đóng duy trì.

Hệ thống cảnh báo hoạt động thông qua đèn và còi, với timer T42 đếm ngược trong 60 giây Nếu V1.2-CBV vẫn còn tác động, đèn và còi cảnh báo sẽ tiếp tục hoạt động cho đến khi V1.2-CBV hết tác động.

Mạch điều khiển đóng cổng tự động cửa vào và mạch cảnh báo cửa vào hoạt động tương tự

BẢO VỆ ĐỘNG CƠ ĐÓNG, MỞ

Chống kẹt cửa

Cửa tự động ngày càng trở nên phổ biến trong các hệ thống ra vào tự động, yêu cầu tích hợp các tính năng an toàn cho người sử dụng và quy trình lắp ráp Những tính năng nổi bật bao gồm khả năng đóng mở tự động, cài đặt tốc độ, chống đảo chiều động cơ và tự dừng khi gặp vật cản Ngoài ra, cửa tự động còn có thể kết nối với các thiết bị kiểm soát bảo mật như đầu đọc thẻ và vân tay Tuy nhiên, việc sử dụng cửa tự động cũng có thể gặp phải một số sự cố, đặc biệt là trong quá trình đóng mở.

- Hệ thống ray dẫn động có thể bị lệch hướng.

- Các bánh xe treo cửa hau con lăn có thể bị lệch so với ray dẫn động, bị nghiêng hoặc xệ. b) Tốc độ đóng và mở chậm.

- Tín hiệu điều khiển yếu hoặc Acess Controller bị lỗi.

- Vàng đai có thể quá lỏng.

- Điện áp không ổn định.

- Có thể xảy ra ma sát cố định hoặc ma sát cửa so với sàn nhà.

- Con lăn treo có thể bị mòn, hoặc bị ma sát nhiều. c) Va chạm xảy ra khi đóng cửa.

- Tốc độ cài đặt đóng cửa quá nhanh.

- Điện áp nguồn cấp không ổn định.

- Một số thành phần truyền tải lực trong động cơ bị hỏng. d) Cửa không tự động mở.

- Lỗi cảm biến an toàn hay mắt thần của cửa, kiểm tra độ nhạy và vùng quét của cảm biến an toàn và mắt thần.

- Dây tín hiệu bị đứt hay bị lỏng kết nối đầu cuối.

- Động cơ có thể bị quá nóng và tự động ngắt để bảo vệ động cơ, sẽ có thể trở lại bình thường sau khi làm mát.

- Acess Controller, bị cháy hoặc bo mạch điều khiển bị lỗi.

- Ray dẫn động bị kẹt.

- Điện áp không ổn định. e) Cửa không thể tự đóng lại.

- Cảm biến an toàn hay mắt thần bị hỏng.

- Do bạn ở vị trí ngoài phạm vi quét của cảm biến hay mắt thần.

- Có chướng ngại vật trong hành trình đóng cửa. f) Cửa đóng và mở bị lệch.

- Ray dẫn động hoặc con lăn treo có các vật cản vướng vào trong hành trình của nó,

- Con lăn treo bị lệch hoặc bị mòn.

 Cách khắc phục bảo dưỡng nên làm thường xuyên khi sử dụng cửa tự động,

- Con lăn treo cần đươc bôi trơn cho việc di chuyển kéo và đẩy dễ dàng trơn tru hơn.

- Các trường hợp không sử dụng trong một thời gian dài, nên tắt nguồn điện chính cấp cho cửa.

- Khi có tiếng động hay âm thanh bất thường bạn nên báo ngay cho nhà cung cấp dịch vụ.

- Vệ sinh cửa tự động giúp vận hành trơn tru.

KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

Kết quả

 Hiểu được nguyên lý và cấu tạo hệ thống cửa tự động sử dụng

 Hệ thống đáp ứng yêu cầu về chức năng và độ an toàn

 Viết chương trình điều khiển cửa tự động.

 Hệ thống có khả năng mở rộng và tích hợp với các hệ thống.

Phương hướng phát triển

Sử dụng công nghệ mới như trí tuệ nhân tạo (AI) và máy học (ML) có thể cải thiện tính năng và tăng cường độ an toàn của hệ thống.

 Hệ thống cần được tích hợp thêm các tính năng mới như nhận diện khôn mặt, điều khiển bằng giọng nói,…

 Tăng độ chính xác của hệ thống, giảm chi phí

Hệ thống cửa tự động có khả năng tích hợp với nhiều hệ thống khác như hệ thống an ninh và hệ thống quản lý toàn nhà, nhằm nâng cao hiệu quả hoạt động và tối ưu hóa khả năng sử dụng.

Tiêu đề	Ứng Dụng PLC S7-200 Của Siemens Điều Khiển Hệ Thống Đóng Mở Cửa Tự Động
Tác giả	Chu Minh Tuấn
Người hướng dẫn	Th.S Phạm Hữu Chiến
Trường học	Trường Đại Học Công Nghiệp Quảng Ninh
Chuyên ngành	Công Nghệ Kỹ Thuật Tự Động Hóa
Thể loại	Đồ án
Năm xuất bản	2023
Thành phố	Quảng Ninh

Định dạng
Số trang	50
Dung lượng	2,23 MB
File đính kèm	BÁO CÁO ĐỒ Án TDH CHU TUẤN.rar (2 MB)