KHÁI QUÁT CHUNG VỀ HỆ THỐNG THANG MÁY
Giới thiệu chung về thang máy
1.1.1 Khái niệm chung về thang máy
Thang máy là thiết bị chuyên dụng để vận chuyển người và hàng hóa theo phương thẳng đứng hoặc nghiêng tối đa 15 độ Chúng thường được lắp đặt tại các khách sạn, văn phòng, chung cư, bệnh viện và nhà máy.
1.1.2 Lịch sử phát triển thang máy
Cuối thế kỉ 19, chỉ có một vài hãng thang máy nổi bật như OTIS và Schindler Chiếc thang máy đầu tiên do hãng OTIS (Mỹ) chế tạo và đưa vào sử dụng vào năm 1853, và đến năm 1874, Schindler (Thụy Sĩ) cũng đã thành công trong việc chế tạo thang máy Thời điểm đó, bộ tời kéo chỉ có một tốc độ, cabin thiết kế đơn giản, cửa tầng mở bằng tay và tốc độ di chuyển thấp Đầu thế kỷ 20, nhiều hãng thang máy mới như KONE (Phần Lan), MISUBISHI, NIPON, ELEVATOR (Nhật Bản), THYSEN (Đức), và SABIEM (Ý) ra đời, mang đến các loại thang máy với tốc độ cao, tiện nghi cabin tốt hơn và vận hành êm ái hơn.
Vào đầu những năm 1970, thang máy đã đạt tốc độ 7.5 m/s và thang máy chở hàng có tải trọng lên tới 30 tấn, cùng với sự ra đời của thang máy thủy lực Chỉ sau một thời gian ngắn, nhờ vào sự tiến bộ của các ngành khoa học, tốc độ thang máy đã tăng lên 10 m/s Đến những năm 1980, hệ thống điều khiển động cơ mới sử dụng phương pháp biến đổi điện áp và tần số (inverter) đã xuất hiện, giúp thang máy hoạt động êm ái hơn và tiết kiệm công suất động cơ.
Vào đầu những năm 1990, trên thế giới đã chế tạo những thang máy có tốc độ đạt tới 12.5 m/s và các thang máy có các tính năng kỹ thuật khác
Trong những năm gần đây, nhu cầu sử dụng thang máy tăng cao đã dẫn đến sự ra đời của nhiều hãng thang máy mới Các hãng này cung cấp và lắp đặt thiết bị thang máy theo hai hướng chính: một là nhập khẩu toàn bộ thiết bị từ các hãng nước ngoài, đảm bảo chất lượng và độ tin cậy, nhưng giá thành lại rất cao.
Trong nước, các công ty tự chế tạo phần điều khiển và một số bộ phận cơ khí đơn giản Ngoài ra, nhiều hãng thang máy nổi tiếng từ nước ngoài như OTIS (Hoa Kỳ), NIPPON, MISUBISHI (Nhật Bản) và HUYNDAI (Hàn Quốc) đã giới thiệu và phân phối sản phẩm tại Việt Nam Các hãng này không ngừng đổi mới công nghệ, với mẫu mã phổ biến chủ yếu ở hai dạng.
Hệ thống truyền động dùng động cơ điện với đối trọng thông thường
Hệ thống nâng hạ buồng thang bằng thuỷ lực
Các hệ thống thang máy hiện đại ngày nay thường sử dụng động cơ điện với kỹ thuật vi xử lý, cho phép điều khiển tốc độ động cơ một cách linh hoạt và liên tục.
Thang máy hiện nay được thiết kế đa dạng với nhiều kiểu dáng và loại khác nhau để phù hợp với nhu cầu của từng công trình Theo công dụng, thang máy có thể được phân thành 5 loại chính.
Thang máy chuyên chở người
Thang máy chuyên chở người có tính đến hàng đi kèm
Thang máy chuyên chở bệnh nhân
Ngoài ra còn có các loại thang máy chuyên dùng khác nhƣ: thang máy cứu hoả, chở ôtô b, Theo hệ thống dẫn động cabin
Thang máy dẫn động điện
Thang máy thuỷ lực ( bằng xylanh – pittông ) c, Theo các thông số cơ bản
Theo tốc độ di chuyển của cabin:
Loại tốc độ trung bình: < 1 2,5 m/s
Loại tốc độ rất cao: > 4 m/s
Theo khối lƣợng vận chuyển của cabin:
Loại rất lớn: Q >1600 kg d, Theo vị trí đặt bộ tời kéo
Hình 1.1 Thang máy điện có bộ tời đặt phía trên giếng thang
Thang máy điện với bộ tời được lắp đặt phía dưới giếng thang bao gồm hai loại cáp: một là cáp treo trực tiếp vào dầm trên cabin, và hai là cáp vòng qua đáy cabin, theo quỹ đạo di chuyển của cabin.
Cấu tạo chung của thang máy
Hình 1.3 Các thành phần của hệ thống thang máy
2 Con trượt dẫn hướng cabin
6 Ray dẫn hướng đối trọng
1.2.2 Chức năng các thành phần chính của hệ thống thang máy a, Cabin
Thang máy là một phần tử chấp hành quan trọng, đảm nhiệm việc vận chuyển hàng hóa và hành khách đến các tầng khác nhau Do đó, cần đảm bảo các yêu cầu về kích thước, hình dáng, thẩm mỹ và tiện nghi bên trong Động cơ của thang máy cũng đóng vai trò then chốt trong việc vận hành hiệu quả và an toàn.
Động cơ thang máy, thường là động cơ 3 pha rôto dây quấn hoặc rôto lồng sóc, đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển hộp giảm tốc để kéo cabin lên xuống theo vận tốc quy định Chế độ làm việc ngắn hạn và yêu cầu về tốc độ, mômen động cơ cần được duy trì trong một dải nhất định nhằm đảm bảo hiệu quả kinh tế và cảm giác thoải mái cho người sử dụng Hệ thống điện tử tại bộ xử lý trung tâm giúp điều chỉnh động cơ phù hợp với các yêu cầu này.
Phanh bảo hiểm d, Cửa cabin và cửa tầng
Cửa cabin và cửa tầng đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ an toàn cho người sử dụng và ngăn ngừa cảm giác chóng mặt trong quá trình di chuyển Cửa tầng bảo vệ toàn bộ giếng thang và các thiết bị bên trong, trong khi cả hai loại cửa đều được trang bị khóa tự động để đảm bảo hoạt động đóng mở kịp thời Quá trình đóng mở của cửa cabin và cửa tầng diễn ra êm ái, không gây va đập, nhờ vào quy luật hoạt động nhất định Nếu có vật hoặc người bị kẹp giữa cửa tầng đang đóng, hệ thống sẽ tự động mở cửa nhờ vào bộ phận đặc biệt kết nối với động cơ qua bộ xử lý trung tâm Động cơ cửa cabin và cửa tầng hoạt động êm ái, không gây tiếng ồn, thường là động cơ một chiều không chổi than (động cơ servo 1 chiều) và cần có bộ Driver tương ứng để điều khiển Cảm biến vị trí cũng đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hoạt động chính xác của hệ thống cửa.
Trong thang máy cảm biến vị trí dùng để:
Xác định vị trí của buồng thang
Phát lệnh dừng buồng thang ở mỗi tầng
Chuyển đổi tốc độ của động cơ thang máy từ cao sang thấp khi buồng thang gần đến tầng dừng giúp nâng cao độ chính xác trong quá trình dừng Điều này đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện hiệu suất và an toàn của thang máy, cùng với các thiết bị phụ trợ khác.
Quạt gió, chuông liên lạc và các chỉ thị số báo tầng được lắp đặt trong cabin thang máy nhằm mang đến cho khách hàng cảm giác thoải mái và dễ chịu trong suốt hành trình di chuyển.
1.2.3 Thông số cơ bản của hệ thống thang máy Đây chính là thông số cần thiết đặc trƣng cho mỗi loại thang máy, chính những thông số này quyết định toàn bộ quá trình hoạt động của thang máy cũng nhƣ kết cấu chung, các thông số này còn là cơ sở để cho các nhà đầu tƣ lựa chọn thang máy phù hợp với yêu cầu và mục đích sử dụng
Tải trọng nâng: Là loại tải trọng lớn nhất theo tính toán cho phép thang máy vận chuyển đƣợc, ở đây không kể trọng lƣợng của cabin
Khả năng chứa của cabin là số lượng người mà cabin có thể vận chuyển, được xác định dựa trên các tính toán cụ thể Diện tích sàn cabin là diện tích bên trong lòng cabin, được tính toán dựa trên tải trọng nâng và khả năng chứa của cabin.
Tốc độ danh nghĩa: Là tốc độ di chuyển của cabin theo tính toán và ghi trong lý lịch máy
Tốc độ làm việc: Là tốc độ chuyển động thực tế của cabin
Chiều cao thang máy là khoảng cách thẳng đứng giữa tầng dưới cùng và tầng trên cùng của tòa nhà Độ dừng chính xác được định nghĩa là khoảng cách thẳng đứng giữa mặt sàn cabin và mặt sàn tầng nhà khi thang máy dừng lại.
1.3 Các hệ truyền động cho thang máy
1.3.1 Hệ thống máy phát động cơ
Hình 1.4 Sơ đồ nguyên lý hệ thống truyền động máy phát động cơ(F-Đ)
Hệ truyền động một chiều cho máy phát và động cơ với khuyếch đại trung gian thường được sử dụng trong thang máy cao tốc, giúp đảm bảo biểu đồ chuyển động hợp lý và nâng cao độ chính xác khi dừng trong khoảng ± (5÷10) mm Tuy nhiên, nhược điểm của hệ thống này là công suất đặt lớn gấp 3 đến 4 lần so với hệ xoay chiều, đồng thời phức tạp trong quá trình vận hành và sửa chữa.
1.3.2 Hệ thống bộ biến đổi tĩnh - động cơ một chiều (BBĐ- Đ)
Hình 1.5 Sơ đồ nguyên lý hệ thống bộ biến đổi tĩnh - động cơ một chiều
Hệ thống BBĐ - Đ sử dụng bộ biến đổi tĩnh để chuyển đổi dòng xoay chiều tần số công nghiệp thành dòng điện một chiều cho động cơ Đ Hệ thống này nổi bật với ưu điểm làm việc êm, tin cậy và có tuổi thọ cao, đồng thời đáp ứng tốt yêu cầu điều chỉnh tốc độ cho các thang máy cao tốc Tuy nhiên, nhược điểm của hệ thống là động cơ một chiều cần bảo dưỡng thường xuyên, điều này có thể gây gián đoạn trong quá trình phục vụ của thang máy.
1.3.3 Hệ thống bộ biến tần- động cơ không đồng bộ
Các hệ thống biến tần cung cấp chất lượng tốt và linh hoạt trong việc điều chỉnh, ngày càng được ứng dụng phổ biến Tuy nhiên, việc sử dụng biến tần đòi hỏi người dùng phải có kiến thức chuyên môn sâu về thiết bị và khả năng vận hành cũng như sửa chữa các thiết bị điện tử liên quan.
Hình 1.6 Sơ đồ nguyên lý hệ bộ biến tần -động cơ không đồng bộ
1.3.4 Hệ thống dùng động cơ không đồng bộ nhiều cấp tốc độ
Hệ truyền động điện xoay chiều sử dụng động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc và rôto dây quấn phổ biến trong thiết bị điện - điện tử của thang máy và máy nâng Động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc thường được áp dụng cho thang máy chở hàng với tốc độ chậm, trong khi động cơ rôto dây quấn thích hợp cho các máy nâng có trọng tải lớn, với công suất lên tới 200KW, giúp hạn chế dòng khởi động và bảo vệ nguồn điện cung cấp.
Trong các thang máy tốc độ thấp, thường sử dụng động cơ không đồng bộ - rôto lồng sóc nhiều cấp tốc độ do tính đơn giản, giá thành thấp và dễ dàng trong vận hành và sửa chữa Tuy nhiên, hệ truyền động này không đáp ứng được yêu cầu chất lượng cho các thang máy có tốc độ, gia tốc và độ giật cao.
1.4 Các yêu cầu đối với thang máy
1.4.1 Yêu cầu về an toàn trong điều khiển thang máy
Thang máy là thiết bị chuyên dụng để vận chuyển người và hàng hóa giữa các độ cao, do đó, an toàn là yếu tố quan trọng hàng đầu Để đảm bảo hoạt động an toàn, thang máy được trang bị nhiều thiết bị giám sát nhằm phát hiện và xử lý kịp thời các sự cố.
Khi thiết kế hệ thống truyền động cho thang máy, cần phải phối hợp bảo vệ cả phần cơ và điện, sử dụng nhiều loại bảo vệ khác nhau Khi cấp điện cho động cơ kéo buồng thang, đồng thời cũng cấp điện cho phanh hãm để nhả các má phanh kẹp vào ray dẫn hướng, cho phép buồng thang di chuyển Ngược lại, khi mất điện, các má phanh kẹp sẽ tự động tác động vào ray, giữ cho buồng thang không bị rơi.
Một số thiết bị bảo hiểm cơ khí của thang máy
Phanh bảo hiểm giữ buồng thang tại chỗ khi đứt cáp, mất điện và khi tốc độ vƣợt quá (20 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
Các yêu cầu đối với thang máy
1.4.1 Yêu cầu về an toàn trong điều khiển thang máy
Thang máy là thiết bị chuyên dụng vận chuyển người và hàng hóa giữa các độ cao, vì vậy an toàn là yếu tố hàng đầu trong thiết kế và vận hành Để đảm bảo hoạt động an toàn, thang máy được trang bị nhiều thiết bị giám sát nhằm phát hiện và xử lý kịp thời các sự cố.
Khi thiết kế hệ thống truyền động cho thang máy, cần phải kết hợp bảo vệ cả phần cơ và phần điện với nhiều loại bảo vệ khác nhau Cụ thể, khi cấp điện cho động cơ kéo, điện cũng được cấp cho phanh hãm để làm nhả các má phanh kẹp vào ray dẫn hướng, cho phép buồng thang di chuyển Ngược lại, khi mất điện, các má phanh kẹp sẽ tự động tác động vào đường ray, giữ cho buồng thang không bị rơi.
Một số thiết bị bảo hiểm cơ khí của thang máy
Phanh bảo hiểm giữ buồng thang tại chỗ khi đứt cáp, mất điện và khi tốc độ vƣợt quá (20 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
Phanh bảo hiểm kiểu kìm là loại phanh phổ biến nhất, giúp buồng thang dừng một cách êm ái và an toàn Hình 1.7 minh họa cấu trúc của phanh bảo hiểm này.
Phanh bảo hiểm được lắp đặt phía dưới buồng thang, với gọng kìm 2 trượt theo thanh hướng dẫn 1 khi buồng thang hoạt động ở tốc độ bình thường Ở giữa hai cánh tay đòn của kìm có nêm 5, kết nối với hệ truyền động bánh vít - trục vít 4 Hệ truyền động trục vít này bao gồm hai loại ren: ren phải và ren trái.
Hình 1.7 Phanh bảo hiểm kiểu kìm
2 Bộ hạn chế tốc độ kiểu vòng cáp kín
Bộ hạn chế tốc độ được lắp đặt ở đỉnh thang, điều khiển bởi một vòng cáp kín nối từ buồng thang qua puli của bộ điều tốc xuống dưới puli cố định ở đáy giếng thang Cáp này di chuyển với tốc độ tương đương với buồng thang và kết nối với các thiết bị an toàn Khi tốc độ của cabin vượt quá giá trị tối đa cho phép, thiết bị kéo cáp do bộ điều tốc điều khiển sẽ giữ vòng cáp lại, tạo ra lực kéo tác động vào thiết bị an toàn, dẫn đến việc ngắt mạch điện động cơ và kích hoạt thiết bị chống rơi.
Bộ hạn chế tốc độ hoạt động theo nguyên lý được minh họa trong hình 1.5 Cáp 2 treo qua puli 1, và puli 1 quay nhờ vào chuyển động của cáp qua ròng rọc cố định 9, giúp dẫn hướng cho cáp Khi cáp bị đứt hoặc trượt, vận tốc Cabin tăng lên, khiến puli 1 quay nhanh hơn do dây cáp di chuyển cùng với Cabin Khi đạt đến một mức độ nhất định, lực ly tâm sẽ làm cho quả văng 3 va chạm vào cam 4, kích hoạt công tắc điện 10 để dừng động cơ Đồng thời, cam 4 cũng đẩy má phanh 6 kẹp chặt cáp lại Trong quá trình này, Cabin tiếp tục rơi xuống, và cáp 2 kéo thanh đòn bẩy 8 (gắn với Cabin), làm cho bộ chống rơi hoạt động.
Tốc độ nhả là tốc độ cabin mà bộ điều tốc bắt đầu hoạt động, thường được xác định bằng 1/4 tốc độ vận hành bình thường của thang.
Hình 1.8 Bộ hạn chế tốc độ
Chương 1 đã giới thiệu một cách tổng quát về hệ thống thang máy hiện nay Tìm hiểu một số vấn đề cơ bản nhƣ: cấu tạo, các hệ truyền động, các yêu cầu đối với thang máy.
THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN KHẢ TRÌNH PLC
Thiết bị điều khiển khả trình PLC Mishubishi
PLC, viết tắt của Programmable Logic Controller, là thiết bị lập trình cho phép thực hiện linh hoạt các phép toán qua chương trình điều khiển Được thiết kế chuyên dụng cho ngành công nghiệp, PLC có khả năng điều khiển các quá trình từ đơn giản đến phức tạp và có thể thực hiện nhiều chức năng khác nhau tùy thuộc vào nhu cầu của người sử dụng.
Thiết bị điều khiển khả trình PLC hiện nay được ứng dụng rộng rãi và có thể coi như một chiếc máy tính có khả năng lập trình Chương trình của PLC dễ dàng thay đổi và nhanh chóng nhờ vào ngôn ngữ lập trình trực quan, dễ hiểu.
Thiết bị điều khiển logic khả trình đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả cuộc sống, đáp ứng hầu hết các yêu cầu cần thiết.
Hình 2.1 Một số PLC trên thị trường
+ Cờ nhớ của PLC: M và S
2.1.2 Phân loại PLC Đầu tiên là khả năng và giá trị cũng nhƣ nhu cầu về hệ thống sẽ giúp cho người sử dụng cần những loại PLC nào mà họ cần Nhu cầu về hệ thống được xem như là một nhu cầu ưu tiên nó giúp người sử dụng biết cần loại PLC nào và đặc trƣng của từng loại để dễ dàng lựa chọn
Các nhà thiết kế phân PLC ra làm các loại sau: a, PLC siêu nhỏ (Micro PLC)
Micro PLC thường được sử dụng trong các dây chuyền sản xuất nhỏ và các ứng dụng điều khiển thiết bị đơn lẻ như băng tải Chúng thường được lập trình qua bộ lập trình cầm tay và một số loại có khả năng xử lý tín hiệu I/O tương tự, chẳng hạn như điều khiển nhiệt độ Tiêu chuẩn của Micro PLC bao gồm khả năng linh hoạt và hiệu quả trong việc tự động hóa quy trình sản xuất.
Sử dụng vi xử lý 8 bít
Thường dùng thay thế rơ le
Bộ nhớ có dung lƣợng 1k
Ngõ vào ra là tín hiệu số
Thường được lập trình bằng các bộ lập trình bằng tay b, PLC cỡ nhỏ (Small PLC)
PLC cỡ nhỏ thường được sử dụng để điều khiển các hệ thống nhỏ như động cơ và dây chuyền sản xuất nhỏ Chức năng của PLC này thường giới hạn trong việc thực hiện chuỗi mức logic và thay thế rơ le Các tiêu chuẩn của PLC cỡ nhỏ bao gồm khả năng điều khiển chính xác và hiệu quả trong các ứng dụng đơn giản.
Dùng vi xử lý 8 bit
Thường dùng để thay thế các rơ le
Lập trình bằng ngôn ngữ dạng hình thang (Ladder) hoặc liệt kê
Có timer, counter, thanh ghi dịch
Đồng hồ thời gian thực c, PLC cỡ trung bình (Medium PLC)
PLC trung bình có khả năng xử lý hơn 128 đường vào/ra và điều khiển các tín hiệu tương tự cho việc xuất nhập dữ liệu Nó ứng dụng các thuật toán và có thể thay đổi các đặc tính nhờ vào sự kết hợp giữa phần cứng và phần mềm Các thông số kỹ thuật của PLC trung bình bao gồm những yếu tố quan trọng sau đây:
Có khoảng 1024 ngõ vào/ ra
Dùng vi xử lý 8 bít
Thay thế rơ le và điều khiển được tín hiệu tương tự
Bộ nhớ 4k, có thể nâng lên 8k
Tín hiệu ngõ vào ra là tương tự hoặc số
Có các lệnh dạng khối và ngôn ngữ lập trình là ngôn ngữ cấp cao
Có timer, counter, thanh ghi dịch
Có khả năng xử lý chương trình con
Thực hiện các thuật toán
Giới hạn dữ liệu với bộ lập trình cầm tay
Có đường tín hiệu đặc biệt ở module vào/ ra
Giao tiếp với các thiết bị khác qua cổng RS232
Có khả năng hoạt động với mạng d, PLC cỡ lớn (Large PLC)
PLC cỡ lớn ngày càng được ưa chuộng nhờ khả năng hoạt động hiệu quả và khả năng nhận diện dữ liệu Phần mềm cho thiết bị cầm tay cũng được cải tiến, mang lại sự thuận tiện cho người dùng Ngoài các tiêu chuẩn của PLC cỡ trung, PLC cỡ lớn còn bổ sung thêm nhiều tiêu chuẩn quan trọng khác.
Dùng vi xử lý 8 bít hoặc 16 bít
Bộ nhớ cơ bản dung lƣợng 12k, mở rộng lên đƣợc 32k
PID hoặc làm việc với hệ thống phần mềm PID
Có hai hoặc nhiều hơn 2 cổng giao tiếp RS232
Dữ liệu điều khiển mở rộng, so sánh, chuyển đổi dữ liệu, chức năng giải thuật toán mã điều khiển mở rộng
Có khả năng giao tiếp giữa máy tính và các module e, Loại PLC rất lớn
PLC lớn được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu độ phức tạp và chính xác cao, cùng với dung lượng chương trình lớn Loại PLC này cũng hỗ trợ giao tiếp I/O với các chức năng đặc biệt, mang lại nhiều tiện ích cho hệ thống điều khiển.
Dùng vi xử lý 16 bít hoặc 32 bít
Bộ nhớ 64k mở rộng lên đƣợc 1M
Dữ liệu điều khiển mở rộng
Thiết bị điều khiển PLC mang lại sức mạnh, tốc độ và tính linh hoạt cho hệ thống công nghiệp Việc thay thế các phần tử cơ điện bằng PLC giúp quá trình điều khiển trở nên nhanh chóng, đơn giản và hiệu quả hơn.
Tốn ít không gian: Một PLC cần ít không gian hơn máy tính tiêu chuẩn hay một điều khiển rơ le để thực hiện cùng một chức năng
Tiết kiệm năng lƣợng: PLC tiêu thụ năng lƣợng ở mức thấp, ít hơn cả các máy tính thông thường
Vỏ PLC được chế tạo từ vật liệu cứng, giúp chúng có khả năng chịu đựng va đập, dầu mỡ, độ ẩm, độ rung và độ nhiễu, điều mà các máy tính tiêu chuẩn không thể đáp ứng Khả năng thích ứng với môi trường công nghiệp của PLC là yếu tố quan trọng để đảm bảo hiệu suất và độ bền trong các ứng dụng công nghiệp.
Giao diện trực tiếp của PLC cho phép giao tiếp hiệu quả với môi trường công nghiệp thông qua các module vào ra (I/O), trong khi các máy tính tiêu chuẩn yêu cầu một hệ thống phức tạp hơn để thực hiện chức năng tương tự.
Lập trình dễ dàng: Phần lớn PLC sử dụng ngôn ngữ lập trình LAD có dạng sơ đồ hình thang, trực quan và dể hiểu
Tính linh hoạt: Chương trình có thể thay đổi nhanh chóng và dể dàng bằng cách nạp lại chương trình nhờ máy tính
Bộ xử lý trung tâm
Cổng ngắt và bộ đếm tốc độ cao
Hình 2.2 Cấu trúc chung của PLC a, CPU
CPU, hay bộ xử lý trung tâm, đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển và quản lý tất cả các hoạt động bên trong của PLC Thông tin giữa CPU, bộ nhớ và các cổng vào ra được trao đổi thông qua hệ thống các BUS dưới sự điều khiển của CPU.
Tất cả các loại PLC đều sử dụng ba loại bộ nhớ sau:
Bộ nhớ ROM (Read Only Memory) trong PLC là loại bộ nhớ chỉ cho phép đọc, lưu trữ chương trình điều hành được nạp bởi nhà sản xuất và chỉ được nạp một lần duy nhất.
Bộ nhớ RAM (Random Access Memory) là loại bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên, được sử dụng trong PLC để lưu trữ dữ liệu hoặc kết quả tạm thời của các phép toán.
Giới thiệu về PLC FX3U Mishubishi
PLC FX3U là dòng PLC cỡ nhỏ linh hoạt, phổ biến trong các phòng thí nghiệm, giúp sinh viên tiếp cận công nghiệp hiện đại Dòng sản phẩm này còn tích hợp chức năng điều khiển đặc biệt trên các module mở rộng.
Hình 2.8 Hình dáng bên ngoài PLC FX3U
Hình 2.9 Sơ đồ cấu trúc bên ngoài PLC FX3U
Thông số kỹ thuật của PLC FX3U
+ Bộ CPU với 16 I/O: 8 đầu vào và 8 đầu ra relay;
+ Có khả năng kết nối tới 384 I/O và số module tối đa có thể ghép nối là 8; + Nguồn cung cấp 24VDC;
+ Đồng hồ thời gian thực;
Các đèn trạng thái trên PLC rất quan trọng để theo dõi hoạt động của thiết bị Đèn RUN màu xanh cho biết PLC đang hoạt động và thực hiện chương trình đã nạp Đèn STOP màu vàng chỉ ra rằng PLC đang ở chế độ dừng, với tất cả các đầu ra ở trạng thái tắt Đèn SF màu đỏ cảnh báo về sự cố hệ thống, có thể là lỗi phần cứng hoặc lỗi hệ điều hành Cần phân biệt rõ giữa lỗi hệ thống và lỗi chương trình người dùng, vì khi có lỗi chương trình, CPU không thể nhận diện do phần mềm lập trình đã kiểm tra trước khi chuyển đổi sang mã máy.
Công tắc chọn chế độ
Công tắc chọn chế độ RUN cho phép PLC thực hiện chương trình, tuy nhiên, khi gặp lỗi hoặc lệnh STOP, PLC sẽ tự động chuyển sang chế độ STOP mặc dù công tắc vẫn ở chế độ RUN, vì vậy cần chú ý quan sát đèn trạng thái.
Công tắc chọn chế độ STOP: Khi chuyển sang chế độ STOP, dừng cƣỡng bức chương trình đang chạy, các tín hiệu ra lúc này đều về off
Công tắc chọn chế độ TERM cho phép người vận hành lựa chọn giữa hai chế độ RUN/STOP từ xa và cũng được sử dụng để tải xuống chương trình người dùng.
Giao diện vào ra là cầu nối giữa bộ vi xử lý và các thiết bị ngoại vi, cho phép nhận thông tin từ công tắc, cảm biến và tế bào quang điện, đồng thời truyền dữ liệu đến các thiết bị như cuộn dây, rơ le, van điện từ và động cơ Tín hiệu vào/ra có thể là tín hiệu tương tự hoặc tín hiệu số.
Nút bấm và các công tắc logic
Bộ chuyển mạch, công tắc
Các tham số điều khiển
Các tín hiệu báo động
Các cuộn hút Đèn Van
Hình 2.10 Giao diện vào ra
Các kí hiệu trong PLC FX3U của Mitsubishi:
+ Các ngõ vào thường được ký hiệu chữ: “X”
+ Các ngõ ra thường được ký hiệu chữ: “Y”
+ Mức logic thường dùng cho khối PLC là: Mức 0 ứng với 0V, mức 1 ứng với 24V
Hình 2.11 Sơ đồ vị trí ngõ vào và ra bố trí trên PLC Mishubishi
Ngõ tác động vào của PLC được phân thành hai loại nguồn tác động: nguồn chuẩn công nghiệp 24VDC và nguồn 110V dành cho các khối mở rộng chuyên biệt.
Bảng 2.1 Bảng các yêu cầu đối với nguồn tác động ngõ vào 24VDC
FX3U và các khối mở rộng Các khối mở rộng liên kết với FX3U
Dòng điện ngõ vào 24V DC, 7mA 24V DC, 5mA 24V DC, 5mA Đóng ngắt dòng điện ngõ vào
OFF→ON >4.5mA >3.5mA >3.5mA
Thời gian đáp ứng ngõ vào 10ms
Thời gian biến thiên đáp ứng ngõ vào X000-X007 0-15ms
Mạch điện cách ly Sử dụng cặp bán dẫn cách ly Photocoupler
Báo trạng thái ngõ vào Đèn Led sáng
Kết nối ngõ vào trong PLC FX nói chung có các cách kết nối sau:
+ Kết nối kiểu sink/source
+ Kết nối mắc thêm diode
+ Kết nối mắc thêm điện trở song song với ngõ vào hoặc
+ Kết nối trực tiếp áp vào tiếp điểm ngõ vào để tạo mức logic mức thấp và cao tương ứng
Mỗi cách kết nối đều có ƣu khuyết điểm khác nhau nhƣng đều phục vụ cho từng ứng dụng cụ thể
Hình 2.12 Các cách kết nối tác động ngõ vào
Tác động ngõ ra Ở PLC FX thì ngõ ra làm việc chỉ với relay và Transistor với các giá trị định mức nhƣ bảng sau:
Bảng 2.2 Quy định các các giá trị định mức cho ngõ ra relay và Transistor
Các thông số Ngõ ra Relay Ngõ ra Transistor Đóng ngắt điện áp
Dòng điện định mức/N point
0.5A/1 point, 0.8A/COM Tải điện cảm tối đa 80VA, 120/240V AC 12W/24V DC
Tải điện cảm nhỏ nhất
DC Thì nó cho phép dòng điện nhỏ nhất 2mA đi qua
Thời gian đáp ứng ngõ ra
Mạch điện cách ly Dùng Relay
Dòng điện rò lúc không tải - 0.1mA/30V DC Đèn báo ngõ ra Đèn LED sáng khi cuộn dây ngõ ra có điện
Dưới đây mạch mô tả cách đấu nối ngõ ra PLC với tải Relay và Transistor:
Hình 2.13 Cách đấu nối PLC với tải relay
Hình 2.14 Cách đấu nối PLC với tải transistor
Khi sử dụng PLC, cần chú ý đến loại ngõ ra tác động là relay hay transistor để thực hiện kết nối hợp lý Đối với PLC có ngõ ra transistor, cần lưu ý đến nguồn cung cấp DC và xuất xứ của PLC để đảm bảo tính tương thích và hiệu quả hoạt động.
Sản phẩm PLC FX cung cấp nhiều loại nguồn điện từ AC đến DC, đảm bảo hoạt động hiệu quả và tương thích với các tiêu chuẩn nguồn điện nghiêm ngặt của Hoa Kỳ và Châu Âu.
Nhà sản xuất cung cấp loại pin đặc biệt tích hợp bên trong PLC (tùy thuộc vào từng loại PLC) nhằm đảm bảo hệ thống vẫn hoạt động khi nguồn cung cấp bị mất do sự cố, nhờ vào nguồn điện dự phòng này.
Dưới đây là các sơ đồ mạch điện ví dụ cách đấu nối nguồn điện và PLC và các
Hình 2.15 Sơ đồ đấu nối PLC FX với nguồn điện AC
1 Nguồn cung cấp AC 100 - 240V AC, +10% -15%, 50 - 60 Hz
2 Mạch bảo vệ hoặc cấu chì
3 Công tắc ngắt nguồn khẩn cấp
5 Đèn báo nguồn cung cấp
6 Nguồn cung cấp cho tải
7 Nối đất cho thiết bị, điện trở đất nhỏ hơn 100Ω
12 Nguồn điện tạo ra từ PLC, 24V DC 400mA
Hình 2.16 Sơ đồ đấu nối PLC FX với nguồn điện DC
1 Nguồn cung cấp DC, 24V DC, +10% -15%
2 Mạch bảo vệ hoặc cấu chì
3 Công tắc ngắt nguồn khẩn cấp
5 Đèn báo nguồn cung cấp
6 Nguồn cung cấp cho tải
7 Nối đất cho thiết bị, điện trở đất nhỏ hơn 100Ω
11 Nguồn điện tạo ra từ PLC, có thể dùng cấp cho khối mở rộng
12 Nguồn cung cấp cho khối mở rộng sử dụng áp 24VDC
Việc sử dụng PLC một cách kinh tế phụ thuộc vào thiết bị lập trình Khi trang bị PLC, cần có phần mềm lập trình trên máy tính và mạch ghép nối để chuyển dữ liệu sang PLC Sự khác biệt chính giữa PLC và công nghệ bán dẫn nằm ở cách nhập chương trình vào bộ điều khiển Trong khi điều khiển rơ le sử dụng đấu nối dây điều khiển cơ học, PLC cho phép lập trình thông qua thiết bị lập trình Quy trình lập trình được thể hiện qua một sơ đồ cụ thể.
Biểu đồ chức năng Biểu đồ thời gian
Biểu đồ bán dẫn Biểu đồ dãy
PLC Bộ nhớ Máy tính
Hình 2.17 Quy trình lập trình Để lập trình người ta có thể sử dụng một trong các mô hình sau đây:
Mô hình các chức năng
Mô hình biểu đồ nối dây
Việc lựa chọn mô hình phù hợp cho PLC phụ thuộc vào loại PLC và cần thiết phải chọn loại tiện lợi để tránh chi phí không cần thiết Hiện nay, hầu hết các thiết bị PLC trên thị trường sử dụng mô hình dãy hoặc biểu đồ nối dây Các PLC hiện đại cho phép người dùng chuyển đổi giữa các phương pháp nhập liệu trong quá trình sử dụng.
Việc sử dụng biểu đồ nối dây trong lập trình có thể đơn giản hơn do cách thể hiện tương tự như mạch rơ le công tắc tơ Tuy nhiên, những người đã có kiến thức cơ bản về ngôn ngữ lập trình thường thấy mô hình dãy dễ sử dụng hơn Đặc biệt, với các mạch lớn, mô hình dãy mang lại nhiều ưu điểm vượt trội.
Mỗi nhà sản xuất PLC đều có thiết kế và phương pháp vận hành riêng, do đó, khi xuất hiện một loại PLC mới, người dùng cần thời gian để tiếp cận và làm quen với thiết bị này.
2.3.2 Kí hiệu thường dùng trong lập trình PLC
Một lệnh thường có các phần chính:
1 Địa chỉ tương đối của lệnh (thường khi lập trình thiết bị lập trình tự đưa ra)
2 Phần lệnh là nội dung thao tác mà PLC phải tác động lên đối tƣợng của lệnh, trong lập trình LAD thì phần này tự thể hiện trên thanh LAD, không đƣợc ghi ra
3 Đối tƣợng lệnh là phần mà lệnh tác động theo yêu cầu điều khiển
4 Loại đối tƣợng có các loại nhƣ tín hiệu vào, tín hiệu ra, cờ…
5 Tham số của đối tƣợng lệnh để xác định cụ thể đối tƣợng, cách ghi tham số cũng phụ thuộc từng loại PLC khác nhau
Ký hiệu thường có trong mỗi lệnh:
Các kí hiệu trong lệnh, quy ƣớc cách viết của mỗi hãng khác nhau, tuy nhiên cách ghi chung nhất cho một số quốc gia là:
Kí hiệu đầu vào là I (In), đầu ra là Q
Lệnh ra gán là out
Tham số của từng lệnh dùng cơ số 10
Phía trước đối tượng lệnh có dấu %
Giữa các số của tham số không có dấu chấm
Đầu vào kí hiệu là X, đầu ra kí hiệu là Y
Các lệnh hầu nhƣ đƣợc viết tắt từ tiếng anh
Tham số của lệnh dùng cơ số 8 Đức:
Đầu vào kí hiệu là I, đầu ra kí hiệu là Q
Các lệnh hầu nhƣ đƣợc viết tắt từ tiếng Anh
Lệnh ra gán là Tham số của lệnh dùng cơ số 8
Mỗi hãng sản xuất PLC đều có các kí hiệu riêng biệt, và ngay trong cùng một hãng, các thời kỳ chế tạo khác nhau cũng có những đặc điểm và bộ lệnh khác nhau Vì vậy, khi sử dụng PLC, người dùng cần tìm hiểu kỹ hướng dẫn sử dụng cụ thể cho từng loại PLC.
Hướng dẫn sử dụng phần mềm GX Developer 8
THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH HỆ THỐNG THANG MÁY CHỞ NGƯỜI 3.1 Phân tích yêu cầu thiết kế
Xây dựng hệ thống thang máy ba tầng
Hệ thống hoạt động bao gồm nút ấn để đóng mở cửa buồng thang và ba nút ấn tương ứng với ba tầng để gọi tầng Ngoài ra, hệ thống còn có các đèn LED 7 đoạn hiển thị tầng tương ứng.
Sử dụng động cơ DC để tời kéo và đóng mở cửa buồng thang
Sử dụng công tắc hành trình để nhận biết tầng
Các mạch điện và điện tử được thiết kế và lắp đặt để tương thích với bộ điều khiển PLC của Mitsubishi, sử dụng relay cho các ngõ ra.
Chương trình điều khiển được viết thích hợp với PLC FX3U
Toàn bộ hệ thống đƣợc điều khiển bằng hệ thống PLC Mishubishi
3.2 Sơ đồ khối hệ thống
Sơ đồ khối tổng quát mạch điện của hệ thống đƣợc thể hiện trên hình 3.6
Nút ấn, công tắc hành trình, Bộ điều khiển khả trình PLC
Mạch điều khiển động cơ, đèn báo Nguồn
Hình 3.6 Sơ đồ khái quát mạch điện
Với những mạch điện không đòi hỏi độ ổn định của điện áp quá cao, sử dụng
IC ổn áp là lựa chọn phổ biến cho các nhà thiết kế nhờ vào cấu trúc mạch điện đơn giản Một trong những loại IC ổn áp thường được sử dụng là IC 78xx, với nhiều mức điện áp khác nhau cần được ổn định.
7805 ổn áp 5V, 7812 ổn áp 12V Việc dùng các loại IC ổn áp là tương tự nhau.
THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÔ HÌNH HỆ THỐNG THANG MÁY CHỞ NGƯỜI
Phân tích yêu cầu thiết kế
Xây dựng hệ thống thang máy ba tầng
Hệ thống hoạt động bao gồm nút ấn để đóng mở cửa buồng thang và ba nút ấn tương ứng với ba tầng để gọi tầng, cùng với đèn LED 7 đoạn hiển thị tầng hiện tại.
Sử dụng động cơ DC để tời kéo và đóng mở cửa buồng thang
Sử dụng công tắc hành trình để nhận biết tầng
Các mạch điện và điện tử được thiết kế và lắp đặt trong mô hình tương thích với bộ điều khiển PLC của Mitsubishi, với các ngõ ra sử dụng relay.
Chương trình điều khiển được viết thích hợp với PLC FX3U
Toàn bộ hệ thống đƣợc điều khiển bằng hệ thống PLC Mishubishi.
Sơ đồ khối hệ thống
Sơ đồ khối tổng quát mạch điện của hệ thống đƣợc thể hiện trên hình 3.6
Nút ấn, công tắc hành trình, Bộ điều khiển khả trình PLC
Mạch điều khiển động cơ, đèn báo Nguồn
Hình 3.6 Sơ đồ khái quát mạch điện
Với những mạch điện không đòi hỏi độ ổn định của điện áp quá cao, sử dụng
IC ổn áp là lựa chọn phổ biến của các nhà thiết kế nhờ vào mạch điện đơn giản của nó Trong số các loại ổn áp, IC 78xx được sử dụng rộng rãi với nhiều mức điện áp khác nhau cần được ổn định.
7805 ổn áp 5V, 7812 ổn áp 12V Việc dùng các loại IC ổn áp là tương tự nhau
Hình 3.7 Họ IC ổn áp 78XX
Mô hình thang máy bao gồm hai động cơ: một động cơ sử dụng nguồn 12VDC để kéo buồng thang và một động cơ khác sử dụng nguồn 5VDC để đóng mở cửa buồng thang.
Sơ đồ khối mạch nguồn đƣợc thể hiện trên hình 3.7
Hình 3.8 Sơ đồ khối nguồn 5VDC
Khối này dùng để cung cấp nguồn cho động cơ đóng mở cửa buồng thang, đèn báo hiển thị số tầng tương ứng
3.2.2 Nút ấn gọi thang và công tắc hành trình Để đóng mở cửa và gọi tầng thì phương pháp tối ưu nhất là sử dụng nút ấn, loại nút ấn thường dùng là loại nút ấn đề Để buồng thang dừng đúng tầng thì tôi đã sử dụng công tắc hành trình, công tắc hành trình được đặt ở vị trí tầng tương ứng trên hành trình di chuyển của buồng thang Khi có tín hiệu gọi tầng thì buồng thang di chuyển tác động vào công tắc hành trình ở tầng tương ứng, khi đó có tín hiệu ngõ vào PLC và tín hiệu ra sẽ dừng buồng thang
Công tắc hành trình là thiết bị quan trọng trong hệ thống động cơ đóng mở cửa, có chức năng ngắt nguồn điện cho động cơ khi cửa đã được đóng kín hoặc mở hết Khi cửa đạt đến vị trí tối đa, công tắc hành trình sẽ hở mạch, giúp dừng hoạt động của động cơ, đảm bảo an toàn và hiệu quả trong quá trình sử dụng.
3.2.3 Đèn báo tầng Để con người nhận kiểm soát được tình trạng buồng thang đang di chuyển tới tầng nào thì chúng ta cần led hiển thị số tầng, ở đây tôi sử dụng led 7 đoạn để hiển thị số tầng tương ứng
3.2.4 Mạch điều khiển động cơ
Một số linh kiện đƣợc sử dụng trong mạch: a) Relay
Relay là thiết bị điện tự động, hoạt động bằng cách thay đổi tín hiệu đầu ra khi tín hiệu đầu vào đạt giá trị xác định Nó được sử dụng để đóng ngắt mạch điện, bảo vệ và điều khiển hoạt động của các mạch điện Đặc tính vào/ra của relay rất quan trọng trong việc quản lý và điều khiển hệ thống điện.
Hình 3.11 Quan hệ giữa đại lượng vào và ra của relay
Khi biến x thay đổi từ 0 đến x2, giá trị y tăng từ y1 đến y2 Khi x đạt đến x2, y giữ nguyên ở y2 Nếu x tiếp tục tăng, y vẫn không thay đổi Khi x giảm từ x2 về x1, y bắt đầu giảm từ y2 về y1 khi x trở lại x1.
X = X 2 = X td là giá trị tác động rơ le
X = X 1 = X nh là giá trị nhả của rơ le
Thì hệ số nhả : K nh = X 1 /X 2 = X nh / X td
Hình 3.12 Rơ le thực tế
Rơ le điện từ là loại rơ le phổ biến nhất, hoạt động dựa trên nguyên lý điện từ và có chức năng đóng ngắt mạch điện điều khiển Động cơ DC thường được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu điều khiển chính xác và hiệu suất cao.
Khái quát về động cơ điện
Máy điện là thiết bị chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ Trong hầu hết các hệ thống máy móc công nghiệp, động cơ điện được sử dụng làm thiết bị dẫn động nhờ vào những ưu điểm vượt trội của nó.
Động cơ điện một chiều là loại động cơ hoạt động với dòng điện một chiều, được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp và giao thông vận tải Thiết bị này đặc biệt hữu ích cho những ứng dụng cần điều chỉnh tốc độ quay liên tục trong một phạm vi lớn.
Phần chính của động cơ bao gồm Stato với các cực từ bằng nam châm vĩnh cửu, Roto có cuộn dây quấn, cổ góp điện và chổi than Nắp động cơ được thiết kế để lắp đặt ổ bi đỡ trục và gắn giá đỡ cho chổi than.
Hình 3.13 Động cơ điện một chiều
Hình 3.14 Cấu tạo động cơ điện một chiều
Bộ phận chỉnh lưu là một thành phần quan trọng của động cơ điện một chiều, có nhiệm vụ đổi chiều dòng điện trong cuộn roto trong khi roto quay liên tục Thông thường, bộ phận này bao gồm cổ góp và chổi than tiếp xúc với cổ góp Tuy nhiên, nhược điểm của động cơ điện một chiều là sự phức tạp trong cấu tạo do cổ góp, dẫn đến chi phí cao, độ tin cậy kém và nguy hiểm trong môi trường dễ nổ Do đó, khi sử dụng động cơ này, cần có nguồn điện một chiều kèm theo hoặc bộ chỉnh lưu.
Stator của động cơ điện một chiều thường bao gồm một hoặc nhiều cặp nam châm vĩnh cửu hoặc nam châm điện Roto được trang bị các cuộn dây quấn và kết nối với nguồn điện một chiều Một thành phần quan trọng khác của động cơ điện một chiều là bộ phận chỉnh lưu, có nhiệm vụ đổi chiều dòng điện trong quá trình quay của roto Thông thường, bộ phận này bao gồm một bộ cổ góp và một bộ chổi than tiếp xúc với cổ góp.
Sơ đồ nguyên lý
Động cơ đóng mở cửa buồng thang và động cơ tời kéo được điều khiển qua hệ thống rơ le Mỗi động cơ yêu cầu đảo chiều để kéo buồng thang lên xuống hoặc đóng/mở cửa, vì vậy tôi sử dụng bộ rơ le 4 kênh, với mỗi động cơ sử dụng 2 kênh Tín hiệu từ PLC kích hoạt relay, làm cho động cơ hoạt động.
Hình 3.15 Sơ đồ nguyên lý mạch relay sử dụng opto cách ly
3.4 Sơ đồ giải thuật thực hiện chương trình điều khiển PLC
Chương trình điều khiển thang máy là một chuỗi lệnh lập trình PLC, bao gồm nhiều khối chương trình nhỏ kết hợp với nhau để điều khiển phần động lực của thang máy Mỗi khối chương trình đảm nhiệm một nhiệm vụ riêng, tạo thành một hệ thống hoàn chỉnh Tuy nhiên, vẫn còn một số thiếu sót so với thang máy thực tế Các khối chương trình điều khiển đóng vai trò quan trọng trong việc vận hành mô hình thang máy.
Khối nhận các yêu cầu gọi tầng
Khối xác định vị trí tầng
Khối điều khiển động cơ lên xuống
Khối điều khiển động cơ đóng mở cửa
Sơ đồ giải thuật điều khiển đƣợc thể hiện trên hình 3.17
Yêu cầu cabin đi lên hay đi xuống?
Khởi tạo trạng thái ban đầu
Cabin đi lên tầng gần nhất
Tầng này có yêu cầu không?
Còn yêu cầu cabin đi lên không?
Có yêu cầu cabin đi xuống không?
Có yêu cầu cabin đi lên không?
Còn yêu cầu cabin đi xuống không?
Tầng này có yêu cầu không?
Cabin đi xuống tầng gần nhất
Hình 3.17 Sơ đồ giải thuật điều khiển từ PLC
3.5 Kết quả thi công và vận hành
3.5.1 Thiết kế mô hình Động cơ tời kéo
Nút ấn đóng mở cửa Đèn báo tầng
Hình 3.1 Mô hình thiết kế
Thang máy hoạt động với các nút ấn đóng mở cửa và gọi tầng ở mỗi tầng Khi người dùng đứng tại tầng thang đang dừng và muốn đi đến tầng khác, họ chỉ cần bấm nút mở cửa, bước vào, rồi bấm nút đóng cửa Sau đó, để chọn tầng cần đến, người dùng chỉ cần nhấn nút tương ứng, và thang máy sẽ tự động di chuyển đến tầng mong muốn.
Buồng thang là không gian dùng để vận chuyển người hoặc hàng hóa, với sức chứa thay đổi tùy theo mục đích sử dụng Thiết kế của buồng thang thường có dạng hình hộp chữ nhật và được trang bị cửa một cánh tịnh tiến để thuận tiện cho việc ra vào.
Hình 3.3 Buồng thang và cơ cấu đóng mở cửa của mô hình
3.5.3 Ray di chuyển của buồng thang và đối trọng
Hình 3.4 Ray di chuyển của buồng thang và đối trọng
Ray là quỹ đạo di chuyển của buồng thang, giữ cho buồng thang di chuyển
3.5.4 Thi công chế tạo mô hình thang máy chở người
Sau thời gian thực hiện, tôi đã thi công hoàn thiện xong mô hình thang máy chở người được thể hiện ở hình vẽ 3.5
Hình 3.5 Mô hình thang máy chở người
3.5.5 Kết nối cổng vào/ra của PLC với mô hình
Bảng 3.1 Các cổng vào ra chính của mô hình
Dạng Địa chỉ thiết bị Tên thiết bị
X 0 Công tắc hành trình báo tầng 1
X 1 Công tắc hành trình báo tầng 2
X 2 Công tắc hành trình báo tầng 3
X 6 Nút ấn đóng cửa thang máy
X 7 Nút ấn mở cửa thang máy
3.5.6 Chương trình điều khiển thang máy
Sau khi hoàn thiện mô hình, tôi đã tiến hành kết nối và lập trình để điều khiển hoạt động của hệ thống (mã nguồn có trong phần phụ lục).
Kết quả hệ thống hoạt động theo yêu cầu thiết kế
Chương này đề cập đến thiết kế hệ thống thang máy chở người sử dụng lập trình điều khiển PLC FX3U, với kết quả thực nghiệm chứng minh rằng hệ thống hoạt động ổn định.
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI
Sau quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài tôi đã:
Nghiên cứu đƣợc cấu trúc phần cứng của một hệ thống điều khiển dùng PLC Tìm hiểu đƣợc cách thức lập trình và tập lệnh của PLC
Mô hình thang máy chở người đã được chế tạo thành công dựa trên ứng dụng của PLC, mang lại giải pháp cho các bài toán lập trình PLC tại phòng thí nghiệm.
Mô hình tốt nghiệp chỉ mang tính chất lý thuyết và chưa phản ánh đầy đủ thực tế, do đó tôi chưa thể tiến hành nghiên cứu để giải quyết các vấn đề về ổn định và an toàn.
2 Hướng phát triển của đề tài
Nghiên cứu và giải quyết thêm các vấn đề về hệ thống cảnh báo, báo động khi có sự cố
Nghiên cứu vấn đề phối hợp với PLC và biến tần để việc điều khiển hệ thống thực tế đƣợc trơn hơn.
Kết quả thi công và vận hành
3.5.1 Thiết kế mô hình Động cơ tời kéo
Nút ấn đóng mở cửa Đèn báo tầng
Hình 3.1 Mô hình thiết kế
Thang máy được trang bị các nút ấn ở bên ngoài mỗi tầng để đóng mở cửa và gọi tầng Khi người dùng đứng tại tầng mà thang máy dừng, họ chỉ cần bấm nút mở cửa, bước vào, rồi bấm nút đóng cửa Để di chuyển đến tầng mong muốn, người dùng chỉ cần chọn nút tương ứng với tầng đó, và thang máy sẽ tự động di chuyển đến đích.
Buồng thang là thiết bị dùng để vận chuyển người hoặc hàng hóa, với sức chứa thay đổi tùy theo mục đích sử dụng Thiết kế của buồng thang thường có hình dạng hộp chữ nhật và được trang bị cửa một cánh có khả năng tịnh tiến để dễ dàng ra vào.
Hình 3.3 Buồng thang và cơ cấu đóng mở cửa của mô hình
3.5.3 Ray di chuyển của buồng thang và đối trọng
Hình 3.4 Ray di chuyển của buồng thang và đối trọng
Ray là quỹ đạo di chuyển của buồng thang, giữ cho buồng thang di chuyển
3.5.4 Thi công chế tạo mô hình thang máy chở người
Sau thời gian thực hiện, tôi đã thi công hoàn thiện xong mô hình thang máy chở người được thể hiện ở hình vẽ 3.5
Hình 3.5 Mô hình thang máy chở người
3.5.5 Kết nối cổng vào/ra của PLC với mô hình
Bảng 3.1 Các cổng vào ra chính của mô hình
Dạng Địa chỉ thiết bị Tên thiết bị
X 0 Công tắc hành trình báo tầng 1
X 1 Công tắc hành trình báo tầng 2
X 2 Công tắc hành trình báo tầng 3
X 6 Nút ấn đóng cửa thang máy
X 7 Nút ấn mở cửa thang máy
3.5.6 Chương trình điều khiển thang máy
Sau khi hoàn thiện mô hình, tôi tiến hành kết nối và lập trình để điều khiển hoạt động của hệ thống, với mã nguồn được đính kèm trong phần phụ lục.
Kết quả hệ thống hoạt động theo yêu cầu thiết kế
Chương này trình bày thiết kế hệ thống thang máy chở người sử dụng lập trình điều khiển PLC FX3U, với kết quả thực nghiệm cho thấy hệ thống hoạt động ổn định và hiệu quả.
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI
Sau quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài tôi đã:
Nghiên cứu đƣợc cấu trúc phần cứng của một hệ thống điều khiển dùng PLC Tìm hiểu đƣợc cách thức lập trình và tập lệnh của PLC
Mô hình thang máy chở người được chế tạo thành công dựa trên ứng dụng của PLC, giúp giải quyết các bài toán lập trình PLC trong phòng thí nghiệm.
Mặc dù đây chỉ là một mô hình tốt nghiệp, nhưng nó vẫn còn nhiều khác biệt so với thực tế Do đó, tôi chưa thể tiến hành nghiên cứu để giải quyết các vấn đề liên quan đến ổn định và an toàn.
2 Hướng phát triển của đề tài
Nghiên cứu và giải quyết thêm các vấn đề về hệ thống cảnh báo, báo động khi có sự cố
Nghiên cứu vấn đề phối hợp với PLC và biến tần để việc điều khiển hệ thống thực tế đƣợc trơn hơn.