Đồ án Thiết kế hệ thống điện - Điều khiển cho thang máy năm tầng

với mọi giá trị điện áp và mômen . Nếu tốc độ quay của động cơ là không đổi : Mth* = ub*2 , w = const , Trong đó : Uđm : điện áp định mức của động cơ . ub : điện áp đầu ra của điện áp xoay chiều . Mth : mômen tới hạn khi điện áp là định mức . Mu : mômen động cơ ứng với điện áp điều chỉnh . Mth : mômen khi điện áp là định mức , điện trở phụ Rf . Vì giá trị độ trượt tới hạn sth của đặc tính cơ tự nhiên là nhỏ , nên nói chung không áp dụng điều chỉnh điện áp cho động cơ rôt lồng sóc .Khi điều chỉnh điện áp cho động cơ rôto dây quấn cần nối thêm diện trở phụ vào mạch rôto để mở rộng dải điều chỉnh tốc độ và momen . Trên hình vẽ b ta thấy , tốc độ động cơ được điều chỉnh bằng cách giảm độ cứng đặc tính cơ , trong khi đó tốc độ không tải lý tưởng của mọi đặc tính như nhau và bằng tốc độ từ trường quay .Tổn thất khi điều chỉnh là : DPr = Mc(w1 - w) = Pcơ Nếu đặc tính cơ của phụ tải có dạng gần đúng : Mc = Mcđm = Mcđm Thì tổn thất trong mạch rôto khi điều chỉnh điện áp là : DPr = Mcđm .w1( 1 - ) Tổn thất là cực đại khi w = 0 : DPrmax = Mcđm. w = Pđm. Như vậy tổn thất tương đối trong mạch là : = . ( 1 - ) DPr* = (w* )X .(1 - w* ). Quan hệ này được mô tả bởi đồ thị dưới ứng với từng loại phụ tải cơ có tính chất khác nhau . Hình III-9. Sự phụ thuộc giữa rôto và tốc độ điều chỉnh . Nhận xét Phương pháp điều chỉnh điện áp chỉ thích hợp với truyền động mà mômen tải là hàm tăng theo tốc độ như : quạt gió , bơm ly tâm .Có thể dùng biến áp tự ngẫu ,điện kháng hoặc bộ biến đổi bán dẫn làm điện áp xoay chiều . Trong đó vì lý do kỹ thuật và kinh tế mà bộ điều áp kiểu van bán dẫn là phổ biến hơn cả . 2. Điều chỉnh điện trở mạch rôto * điều chỉnh điện trở mạch rôto Có thể điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha bằng cách điều chỉnh điện trở mạch rôto bằng bộ biến đổi xung tristo,ta sẽ khảo sát việc điều chỉnh trơn điện trở mạch rôto bằng các van bán dẫn . Ưu điểm : dễ tự động việc điều chỉnh . Điện trở trong mạch rôto động cơ không đồng bộ : Rr = Rrd + Rf. Trong đó : Rrd : điện trở dây quấn rôto . Rf :điện trở ngoài mắc thêm vào mạch rôto . Khi điều chỉnh giá trị điện trở mạch rôto thì mômen tới hạn của động cơ không thay đổi và độ trượt tới hạn tỷ lệ bậc nhất với điện trở . Nếu coi đoạn đặc tính làm việc của động cơ không đồng bộ ba pha , tức là đoạn có độ trượt từ s = 0 đến s = sth là thẳng khi điều chỉnh điện trở ta có thể viết: s = si , M = const , s : độ trượt khi điện trở mạch rôto là Rf . si : độ trượt khi điện trở mạch rôto là Rrd . mặt khác ta có : M = ị biểu thức tính mômen : M = Nếu giữ dòng điện không đổi thì mômen cũng không đổi và không phụ thuộc vào tốc độ động cơ . Vì thế mà có thể ứng dụng phương pháp điều chỉnh điện trở mạch rôto cho truyền động có mômen tải không đổi . a) b) c) Hình III-10. a) Điều chỉnh xung điện trở rôto sơ đồ nguyên lý b) phương pháp điều chỉnh c) cácđặc tính Trên hình vẽ a) trình bày sơ đồ nguyên lý điều chỉnh trơn điện trở mạch rôto bằng phương pháp xung . Điện áp ur được chỉnh lưu bởi cầu điôt CL , qua điện kháng lọc L được cấp vào mạch điều chỉnh gồm điện trở R0 nối song song với khoá bán dẫn T1 .Khoá T1 sẽ được đóng ngắt một cách chu kỳ để điều chỉnh giá trị trung bình của điện trở toàn mạch . Hoạt động của khoá bán dẫn tương tự như trong mạch điều chỉnh xung áp một chiều . Khoá T1 đóng , điện trở R0 bị loại ra khỏi mạch , dòng điện rôto tăng lên . Khoá T1 ngắt điện trở R0 lại được đưa vào mạch , dòng điện rôto giảm .Với tần số đóng ngắt nhất định , nhờ có điện cảm L mà dòng điện rôto coi như không đổi và ta có giá trị điện trở tương đương Re trong mạch .Thời gian ngắt : tn = T – tđ . nếu điều chỉnh trơn tỷ số giữa thời gian đóng tđ và thời gian ngắt tn ta điều chỉnh trơn được giá trị điện trở trong mạch rôto . Re = R0 + R0 = R0r Điện trở tương đương Re trong mạch một chiều được tính đổi về mạch xoay chiều ba pha ở rôto theo quy tắc bảo toàn công suất .Tổn hao trong mạch rôto nối theo sơ đồ trên là : DP = Td2 (2Rrd + Re ) và tổn hao khi mạch rôto nối theo sơ đồ trên là : DP = 3Ir2 (Rrd + Rf ) Cơ sở để tính đổi tổn hao công suất như nhau nên : 3I2 (Rrd + Rf ) = Id2 (2Rrd + Re ) với sơ đồ chỉnh lưu cầu ba pha thì Id2 = 1,5Ir2 nên Rf = Re = r Khi đã có điện trở tính đổi ta sẽ dựng được đặc tính cơ theo phương pháp thông thường , họ các đường đặc tính cơ này quét kín phần mặt phẳng giới hạn bởi đặc tính cơ tự nhiên và đặc tính cơ có điện trở phụ . Để mở rộng phạm vi điều chỉnh mômen có thể mắc nối tiếp với điện trở R0 một tụ điện dung đủ lớn .Việc xây dựng các mạch phản hồi điều chỉnh tốc độ và dòng điện rôto được tiến hành tương tự như hệ điều chỉnh điện áp . * nhận xét và ứng dụng Nhận xét: Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha bằng cách thay đổi điện trở phụ có những ưu điểm sau: Có tốc độ phấn cấp Tốc độ điều chỉnh nhỏ hơn tốc độ cơ bản Tự động hoá trong điều chỉnh được dễ dàng Hạn chế được dòng mở máy Làm tăng khả năng mở máy của động cơ khi đưa điện trở phụ vào mạch rôto Các thao tác điều chỉnh đơn giản Giá thành vận hành , sửa chữa thấp Mặc dù có các ưu điểm trên nhưng vẫn còn các nhược điểm: Tổn thất năng lượng lớn Tốc độ ổn định kém ứng dụng : Đây là phương pháp sử dụng rộng rãi, mặc dù không kinh tế lắm . Thường được sử dụng trong các hệ thống làm việc ngắn hạn hay ngắn hạn lặp lại và dùng trong các hệ thống có yêu cầu tốc độ không cao như cầu trục,cơ cấu nâng, cần trục , thang máy và máy xúc... 3. Điều chỉnh tần số nguồn cấp . Luật điều chỉnh tần số điện áp theo khả năng quá tải . Khi điều chỉnh tần số thì trở kháng, từ thông, dòng điện…của động cơ thay đổi , để đảm bảo một số chỉ tiêu điều chỉnh mà không làm động cơ bị quá dòng cần phải điều chỉnh cả điện áp . Đối với hệ thống biến tần nguồn áp thường có yêu cầu giữ cho khả năng quá tải về mômen là không đổi trong suốt dải điều chỉnh tốc độ . Mômen cực đại mà động cơ sinh ra được chính là mômen tới hạn Mth ,khả năng quá tải về mômen được quy định bằng hệ số quá tải mômen lM : lM = Hình III-11. Xác định khả năng quá tải về mômen Nếu bỏ qua điện trở của dây cuốn stato Rs = 0 thì từ M = ị Mth = = K( )2 . (1) Điều kiện để giữ hệ số quá tải không đổi là : lM = = (2) Thay (1 ) vào (2 ) và rút gọn ta được : = Đặc tính cơ gần đúng của các máy sản xuất ( phụ tải ) có thể viết như sau : Mc = Mđm (3) Từ (2) và (3) rút ra được luật điều chỉnh tần số điện áp để có hệ số quá tải về mômen là không đổi : = = với x = 0 ;1 ; 2 Như vậy, muốn điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng cách thay đổi tần số ta phải có một bộ nguồn xoay chiều có thể điều chỉnh điện áp đồng thời theo quy luật sau ; ; * Kết luận : Trong ba phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ nêu trên ta thấy phương án điều chỉnh tần số nguồn cấp cho động cơ không đồng bộ là phương án tối ưu có nhiều ưu điểm là : Khi điều chỉnh tần số thì trở kháng, từ thông, dòng điện…của động cơ thay đổi , để đảm bảo một số chỉ tiêu điều chỉnh mà không làm động cơ bị quá dòng cần phải điều chỉnh cả điện áp . Đối với hệ thống biến tần nguồn áp thường có yêu cầu giữ cho khả năng quá tải về mômen là không đổi trong suốt dải điều chỉnh tốc độ nên ta chọn phương án ba này. III.5. Biến tần III.5.1. Giới thiệu chung . Khái niệm : Biến tần là thiết bị biến đổi dòng xoay chiều với tần số của lưới điện thành dòng xoay chiều có tần số khác với tần số của lưới . Phân loại : Biến tần thường được chia thành hai loại : Biến tần trực tiếp ( ta không nghiên cứu ). Biến tần gián tiếp . III.5.2.Sơ đồ cấu trúc Các bộ biến tần gián tiếp có sơ đồ cấu trúc như hình vẽ .Bộ biến tần gồm các khâu : chỉnh lưu ( CL ), mạch lọc ( L ) và nghịch lưu độc lập ( NLĐL ) . Như vậy , để biến đổi tần số cần thông qua khâu trung gian một chiều , do đó nó có tên là biến tần gián tiếp . Trong biến tần này ,điện áp xoay chiều đầu tiên được chuyển thành điện áp một chiều nhờ mạch chỉnh lưu sau đó qua một bộ lọc rồi mới được biến đổi trở lại thành điện áp xoay chiều với tần số f2 .Việc biến đổi năng lượng hai lần này làm giảm hiệu suất biến tần .Nhưng bù lại loại biến tần này cho phép thay đổi dễ dàng tần số của f2 không phụ thuộc vào f1 trong một dải rộng cả trên và dưới f1 vì tần số ra chỉ phụ thuộc vào mạch điều khiển Hình 3-1. Sơ đồ cấu trúc của biến tần gián tiếp. Trong các bộ tần công suất lớn , người ta dùng chỉnh lưu bán điều khiển với chức năng làm nhiệm vụ bảo vệ cho toàn hệ thống khi quá tải . - Nghịch lưu độc lập là thiết bị để biến dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều có tần số cố định hoặc biến thiên Ngày nay, biến tần gián tiếp được sử dụng khá phổ biến vì có thể điều chỉnh tần số và điện áp ra trong phạm vi khá rộng .Hơn nữa với sự ứng dụng điều khiển số nhờ kỹ thuật vi xử lý và dùng van lực là các loại trasisto đã cho phép phát huy tối đa các ưu điểm của biến tần loại này .Vì vậy đa số các biến tần hiện nay là biến tần có khâu trung gian một chiều . Nhược điểm cơ bản của biến tần gián tiếp là hiệu suất thấp ( vì qua hai lần biến đổi ) . Công suất cũng như kích thước của bộ biến đổi lớn .Nếu dùng van tiristo vẫn có một số khó khăn nhất định khi giải quyết vấn đề khoá van . Hình 3-2.Sơ đồ mạch lực biến tần có đầu vào 3 pha và đầu ra 3 pha Đ : điôt Rh : điện trở hãm T : Transistor C : Tụ lọc san phẳng ( nơi chứa năng lượng từ động cơ khi động cơ hãm tái sinh ). III.5.3.Ta chọn biến tần ACS550-1-08A8-4 Có các thông số sau = 8,8 A = 4 KW = 5 HP III.5.4. Các tham số cài đặt máy biến tần III.5.4.1 Quá trình điều khiển của biến tần Mô tả quá trình điều khiển : Khi có lệnh khởi động vào chân 7 thì động cơ bắt đầu làm việc. Các tín hiệu khởi động chạy nhắp chọn chiều quay cho động cơ được đưa vào khâu logic có tham số được chỉnh định thông qua tham số OP21 DGI 02.Giá trị đặt tốc độ có thể được lựa chọn là tín hiệu nguồn dòng thông qua cổng AIN 2 được chỉnh định bởi tham số IP 23 AIN 2 TYPE hoặc là nguồn áp thông qua cổng AIN 1 được chỉnh định bởi tham số IP13 AIN 1TYPE . Sau đó được đưa qua bộ giới hạn tín hiệu đặt về tốc độ nhỏ nhất được chỉnh bởi tham số P3 tốc độ lớn nhất được chỉnh bởi tham số P2. Sau đó được đưa vào khâu lựa chọn chế độ làm việc liên tục (mặc định) hoặc lựa chọn chế độ chạy nhắp thông qua tham số P8 có đầu vào từ bộ điều khiển logic. Sau đó tín hiệu đầu ra của khâu lựa chọn tín hiệu đặt sẽ được đưa vào khâu lựa chọn chiều quay động cơ được điều khiển từ bộ điều khiển tín hiệu logic. Tín hiệu đầu ra của bộ lựa chọn chiều quay cho động cơ sẽ được đưa vào khâu cài đặt Ramp để qui định thời gian tăng tốc chỉnh bởi tham số P4, và thời gian giảm tốc chỉnh định bởi tham số P5. Sau đó tín hiệu đặt được đưa vào khâu điều khiển U/f. ở đây ta có thể lựa chọn được hình dạng của khâu U/f thông qua tham số P11, lựa chọn được tần số cơ bản thông qua tham số P7 và lựa chọn được điện áp khởi động thông qua tham số P13. Đầu ra của khâu điều khiển U/f là tần số điện áp đặt đưa vào khâu hạn chế dòng điện để phát xung mở cho bộ nghịch lưu. III.5.4.2 Bàn phím và giao diện điều khiển 1 Bàn phím Bàn phím để điều khiển cục bộ cho thiết bị còn màn hình hiện thị các ứng dụng cho điều khiển và cài đặt. Phím điều khiểnPhím chương trình Phím điều cục bộ khiển cục bộ Hình 4.10. Bàn phím và màn hình điều khiển Chức năng của các phím Phím Công dụng Mô tả chức năng Escape Di chuyển – hiển thị bảng trước đó. Tham số – trở lại danh sách tham số . Hiển thị ngắt – dừng hoặc báo lỗi đường truyền tới màn hình hiển thị cho phép kiểm tra tham số . Menu Di chuyển – hiển thị bảng tiếp theo hoặc tham số đầu tiên của bảng hiện tại. Tham số – di chuyển con trỏ sang trái khi muốn điều chỉnh . Increment Di chuyển – di chuyển lên đến hết bảng hệ thống . Tham số – tăng giá trị của tham số . Kiểu cục bộ – tăng giá trị của điểm đặt cục bộ . Decrement Di chuyển – di chuyển xuống đến hết bảng hệ thống . Tham số – giảm giá trị của tham số . Kiểu cục bộ – giảm giá trị của điểm đặt cục bộ . Run Kiểu cục bộ - điều khiển chạy . Khởi động lại – cho phép khởi động lại tình trạng điều khiển đến khi hoạt động trở lại . Stop Kiểu cục bộ – dừng quá trình điều khiển . Di chuyển – ấn và giữ phím đến khi thay đổi giữa hai kiểu Local và Remote Control. Khởi động lại – cho phép khởi động lại tình trạng điều khiển bị lỗi ,đến khi bộ biến tần quay về trạng thái làm việc . 2 Màn hình hiện thị : - Đều khiển cục bộ (mặc định) - Qui trình kết nối mạch động lực chỉ điều khiển bằng bàn phím Điều khiển từ xa: khiển. Xem phần 5 về điều lực và kết nối điều khiển Điều khiển bằng bảng điều qui định kết nối mạch động Kết nối điều khiển Hình 4.11. Tổng quan máy biến tần III.5.4.3. Cách cài đặt nhanh Cài đặt nhanh Giữ phím M đến khi DIAG hiện lên Nhấn enter(chọn) bảng chọn và xem tham số đầu tiên Nhấn hiện lên tham số tiếp theo Nhấn hiệu chỉnh tham số tốc độ tối đa Điều chỉnh tốc độ tối đa Nhấn E (thoát) khỏi tham số Nhấn 4 lần hiện lên P6 Nhấn hiệu chỉnh tham số dòng động cơ Điều chỉnh dòng động cơ Tham khảo nhãn động cơ Nhấn thoát khỏi tham số Nhấn hiện lên P7 Nhấn hiệu chỉnh tham số tần số cơ bản Điều chỉnh tần số cơ bản Nhấn 3 lần hiển thị điểm đặt cục -Tình trạng điều khiển. Hiển thị Tình trạng điều khiển. Ready/ Healthy : Chọn cách điều khiển từ xa . Password : Dòng mật mã để ghi tham số , có thể thay đổi được. Local : Chọn điều khiển cục bộ . Run : Không xảy ra giữa hai kiểu Local/Remote . Bảng kiểm tra Hiển thị Tên Mô tả Frequency Đầu ra tần số có đơn vị đo là Hertz ( Hz ). Speed setpoint Điểm đặt tính bằng phần trăm của tốc độ lớn nhất ( % ). DC link volts Motor current Dòng tải có đơn vị đo Amps ( A) . - Muốn điều chỉnh các giá trị của tham số trong parameter và trong bảng cài đặt : s Mức một, Mức hai, Mức ba + Nhấn và giữ phím để màn hình hiển thị đến những giá trị thông số cần thay đổi . + Lựa chọn con số cần thay đổi . + Dùng các phím lên và xuống để điều chỉnh .Gĩư phím cho đến khi nó nhảy tới giá trị cần thay đổi . + ấn phím để trở về bảng hiển thị trước đó . Các giá trị mới nhập đã được nhớ lại . III.5.4.4.Lựa chọn cách điều khiển cục bộ hoặc từ xa Có hai cách điều khiển máy biến tần ACS550-1-08A8-4 Điều khiển từ xa : Cho phép ứng dụng các chương trình dùng kỹ thuật số hoặc xung số đầu vào và đầu ra . Điều khiển từ xa : Khi sử dụng cách điều khiển này sẽ dùng các phím có sẵn trên mặt của thiết bị biến tần ACS550-1-08A8-4 . Bảng tham số Hiển thị Tham số Mô tả chức năng Dải điều chỉnh Mặc định ứng dụng Lựa chọn tham số và ứng dụng cho tải . ứng dụng 0 không thể điều chỉnh động cơ 0 = null 1 = standard 2 = local/rem ( auto/manual ) 3 = presets 4 = raise/lower 5 = pid 1 Tốc độ lớn nhất Động cơ có thể chạy ở tốc độ tối đa ở tần số này .Chế độ mặc định là 50Hz 7.5 đến 300Hz Tự đặt Tốc độ nhỏ nhất Giới hạn tốc độ nhỏ nhất .Tính bằng phần trăm tốc độ lớn nhất . -100 đến 100% 0.0% Thời gian cộng Thời gian tăng tốc từ 0Hz đến tốc độ tối đa 0 đến 3000s Tự đặt Thời gian trừ Thời gian giảm tốc độ từ tốc độ tối đa về 0 0 đến 3000s Tự đặt Dòng điện động cơ Chuẩn hoá dòng biến tần với động cơ đầy tải 0.01 đến 999.99A Tự đặt Tần số cơ bản Xác định tần số ứng với điện áp ra lớn nhất . Chế độ mặc định là 50Hz 7.5 đến 240 Hz Tự đặt Kiểu chạy dừng Ramped : động cơ giảm tốc độ về 0 .Sau 2 giây dòng một chiều sẽ được chèn vào để kết thúc quá trình này . Coast : động cơ giảm tốc độ và tốc độ được giảm tự do . DC Injection : khi ra lệnh dừng động cơ lại, điện áp động cơ giảm nhanh chóng .Ta chèn dòng một chiều vào để giảm tốc độ động cơ . 0 = Ramped 1 = Coast 2= DC Injection 0 Đặc tính V/F Linear law : Đưa hằng số dòng đặc trưng tới tần số cơ bản . Fan law : Đưa dòng theo phương trình bậc hai về tần số cơ bản .Được ứng dụng trong quạt mát. 0 = Linear law 1 = Fan law 0 Phụ tải Sai – tải nặng :sai số lớn thời gian đảo chiều cho phép quá tải 150% trong 30s .Sau đó nó giảm xuống giới hạn dòng điện bằng 105% trong 10s .Trong trường hợp tải nhẹ hơn thì khu vực quá tải vẫn duy trỳ giống như vậy Đúng – tải bình thường : giới hạn dòng định mức của động cơ được đặt tới 110% và kéo dài 30s . 0 = sai 1 = đúng 0 Cố định điện áp Tạo mômen khởi động bằng cách bù điện áp ở tốc độ thấp. 0 đến 25% Tự đặt Mật khẩu Mật khẩu được tạo mới bằng cách thay đổi các số trong p 99 0000 - FFFF 0000 đến Định sẵn ( 0 – 7 ) Điều chỉnh tốc độ định sẵn. -100 đến 100% đến Din 1-4 Invert đảo trật tự giá trị đơn , đúng hoặc sai 0 = sai 1 = đúng 0 đến Ain 1 Khoảng và kiểu đầu vào 0 = 0-10V 1 = 0-5V 0 đến Ain 2 Khoảng và kiểu đầu vào 0 = 0-10V 1 = 0-5V 2 = 0-20mA 1 = 4-20 mA 3 Đầu ra nguồn Biến thiên đầu ra 0 không có 1 yêu cầu % 2 dòng % 3 báo lỗi % 4 tăng /giảm % Tỷ lệ s 0P02 Bù lại s 0P03 Tuyệt đối s 0P04 0 = không có 1 = yêu cầu 2 = dòng 3 = báo lỗi 4 = tăng /giảm 1 đến AOUT Khoảng và kiểu đầu ra 0 = sai 1 = đúng 1 Reply delay ms Thời gian tính bằng mili giây (ms) sau khi chương trình điều khiển nhận được và hoàn thành yêu cầu từ các cổng giao tiếp ( PLC/PC ) . 0 đến 200 5 S Ramp type Khi chọn tham số đúng (=1) tốc độ động cơ tăng dần và đường cong sẽ điều khiển bởi tham số Ramp 0 = Linear 1 = S 0 Được sử dụng để lựa chọn hoặc báo lỗi khi mất mạch vòng dòng điện Được sử dụng để huỷ bỏ hoặc chọn trạng tháI báo lỗi Được sử dụng để lựa chọn hoặc huỷ lỗi báo mất cảm biến nhiệt, bảo vệ quá nhiệt cho động cơ Được sử dụng để chọn lựa hoặc huỷ báo lỗi thời gian đảo chiều Được sử dụng để lựa chọn hoặc huỷ lỗi hiện thị bàn phím III.5.4.5 Các lỗi thường gặp trong biến tần - Tín hiệu báo lỗi: Khi tín hiệu cảnh báo lỗi hiện thị trên màn hình nó sẽ nháy liên tục để cảnh báo người sử dụng, tuy nhiên một số dạng lỗi phải cần thời gian mới gây ảnh hưởng thông qua cảnh báo người sử dụng có thể sửa chữa ngay được những lỗi này. Tín hiệu báo lỗi sẽ mất đi ngay khi người sử dụng nhấn vào phím bất kỳ trên bàn phím này sau đó sẽ xuất hiện lại cho tới khi các lỗi đã được sửa. - Hiện tượng xảy ra trong biến tần khi có lỗi : Khi xuất hiện lỗi biến tần sẽ tự động cắt điện dừng động cơ, điều này sẽ đảm bảo rằng các lỗi không ảnh hưởng nhiều đến động cơ. - Cài đặt lại điều kiện lỗi : Tất cả các lỗi phảI được sửa trước khi biến tần có thể quay lại làm việc, và điều kiện lỗi chỉ có thể cài đặt lại khi điều kiện lỗi không còn. Tín hiệu báo quá áp. Tín hiệu này sẽ xuất hiênh khi điện áp một chiều của trung gian biến tần là quá cao có thể là do điện áp lưới là quá cao hoặc chỉnh định thời gian tăng tốc quá nhanh hoặc thời gian giảm tốc quá ngắn với phụ tải có mômen quán tính lớn . Điện áp thấp. Xuất hiện khi điện áp một chiều mạch trung gian biến tần là quá thấp do điện áp lưới thấp Báo trạng thái quá dòng. Xuất hiện khi dòng điện trong động cơ là quá lớn có thể do những nguyên nhân như sau: - Thời gian tăng tốc quá nhanh hoặc thời gian giảm tốc quá ngắn đối với phụ tải có mômen quán tính lớn. - Phụ tải biến động nhanh - Ngắn mạch trong động cơ - Cáp đầu ra từ biến tần tới động cơ là quá dài hoặc quá nhiều động cơ mắc song song vào biến tần Lỗi quá nhiệt ở cánh tản nhiệt của biến tần. Xuất hiện khi nhiệt độ của biến tần vượt quá 100°/C có thể do những nguyên nhân sau: - Nhiệt độ môi trường quá cao - Quạt làm mát bị hỏng - Không gian lắp biến tần quá nhỏ Lỗi thời gian đảo chiều. Khi tình trạng quá tải kéo dài vượt quá thời gian chỉ định cho phép. Nguyên nhân là do quá tải Lỗi chị thị. Lỗi ở mạch vòng dòng điện, tín hiệu này xuất hiện khi dòng điện phản hồi có giá trị nhỏ hơn 1mA. Khi tín hiệu đặt từ 4 - 20mA được lựa chọn. Nguyên nhân có thể do dây đo tín hiệu phản hồi bị đứt. Cảnh báo động cơ không chạy khi có điện áp cấp vào. Tín hiệu này sẽ xuất hiện khi bộ biến tần đã cấp điện áp cho động cơ mà động cơ vẫn không quay sau khoảng thời gian lớn hơn 200 s. Nguên nhân có thể do quá tải hoặc giá trị điện áp khởi động là quá cao. Dùng để chị thị tình trạng quá tải ở cổng 3. Nguyên nhân là do dòng điện lớn được đưa vào cổng 3 trong chế độ dòng điện. Dùng để báo lỗi bàn phím. Xuất hiện khi bàn phím bị tháo ra khỏi biến tần khi biến tần làm việc trong chế độ local control. Lỗi cảnh báo mất kết nối có thể do nguyên nhân sau : - Tham số chỉnh định COMMS TIMEOUT có giá trị quá nhỏ - Thiết bị chủ bị hỏng - Đứt dây nối - Cấu hình kết nối sai Để chỉ quá nhiệt trong động cơ. Xuất hiện khi nhiệt độ trong động cơ là quá cao có thể do những nguyên nhân sau: - Tải vượt quá cho phép - Điện áp cấp cho động cơ không đúng - Giá trị điện áp khởi động đặt quá cao - Động cơ làm việc với tốc độ thấp trong thời gian dài mà không có làm mát cưỡng bức. - Hỏng kết nối với can nhiệt Dùng để chỉ giới hạn dòng điện. Xuất hiện khi có hiện tượng quá dòng xảy ra. Dùng để quá dòng điện ở tốc độ thấp. Xảy ra khi động cơ có dòng điện quá lớn (100%) ở tần số đầu ra = 0. Nguyên nhân có thể do điện áp khởi động quá cao. Xuất hiên khi điện áp một chiều mạch trung gian của biến tần bị dao động nhanh. Xuất hiện khi ngắn mạch trong mạch hãm, dùng để chỉ quá dòng điện của điện trở mạch hãm chương Iv Thiết lập hệ thống điều khiển plc vào điều khiển thang máy IV.1. Giới thiệu chung của các bộ điều khiển khả trình: IV.1.1.Đặc điểm chung của các bộ điều khiển khả trình: Nhu cầu về một bộ điều khiển dễ sử dụng, linh hoạt có giá thành thấp đã thúc đẩy sự phát triển những hệ thống điều khiển lập trình (Programmable-control-sytems ) Sử dụng CPU và bộ nhớ để điều khiển máy móc hay các quá trình sản xuất. Trong bối cảnh đó bộ điều khiển lập trình (PLC-Progammable Logic Controler) được thiết kế nhằm thay thế phương pháp điều khiển truyền thống dùng rơle, công tắc tơ và các thiết bị rời cồng kềnh. Nó tạo ra khả năng điều khiển các thiết bị một cách dễ dàng, linh hoạt dựa trên việc lập trình tập lệnh cơ bản. Ngoài ra PLC còn có thể thực hiện các tác vụ khác như: định thời gian, đếm... Làm tăng khả năng điều khiển cho những hoạt động phức tạp ngay cả với loại PLC nhỏ nhất. Bộ nhớ Khối điều Khối ngõ Chương khiển vào trình trung tâm Bộ nhớ Khối ngõ Dữ liệu ra Nguồn cấp điện Mạch giao tiếp và cảm biến Mạch công suất và cơ cấu tác động H.3.1. Sơ đồ khối bên trong PLC PLC làm việc theo kiểu vòng quét , quá trình đọc các đầu vào thực hiện công trình và đưa các tín hiệu ra gọi là quét . Thời gian quét là quá trình liên tục, tuần tự từ đọc đầu vào , đánh giá và quyết định logic điều khiển người đưa tín hiệu ra Cập nhật tín hiệu vào ra Quét chương trình H.3.2. Vòng quét của PLC Thời gian cần thiết cho một lần quét thay đổi từ 10ms á 30ms. Sự biến đổi thời gian quét phụ thuộc vào độ dài của chương trình ứng dụng. Đồng thời việc sử dụng các hệ thống I/O từ xa cũng làm tăng thêm thời gian quét do đó phải truyền tín hiệu từ đầu I/O đến hệ thống ở xa. Ngoài ra thời gian quét còn phụ thuộc vào tốc độ sử lý 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 thiết bị bên ngoài tương ứng. Với các mạch giao tiếp chuẩn ở khối vào và ra PLC cho phép kết nối trực tiếp với những cơ cấu tác động (actuators) có công suất nhỏ ở các cổng ra và những mạch chuyển đổi tín hiệu (Trasducers) ở các cổng vào mà không cần mạch giao tiếp bằng các rơle trung gian. Tuy nhiên cần phải có mạch điện tử công suất trung gian khi PLC điều khiển những thiết bị có công suất lớn. Việc sử dụng PLC cho phép chúng ta hiệu chỉnh hệ thống điều khiển mà không cần có sự thay đổi nào về sự kết nối dây. Sự thay đổi chỉ là thay đổi chương trình điều khiển trong bộ nhớ thông qua các thiết bị lập trình thông dụng. Hơn nữa, chúng còn có ưu điểm là thời gian lắp đặt và đưa vào sử dụng nhanh hơn so với những hệ điều khiển truyền thống. Về phần cứng. PLC tương tự như một máy tính chúng có các đặc điểm thích hợp cho mục đích điều khiển công nghiệp như: - Cấu trúc dạng modul cho phép dễ dàng ghép nối và thay thế, tăng khả năng (nối thêm modul mở rộng vào ra) thêm chức năng (ghép nối thêm các modul chuyên dùng). - Việc kết nối dây và tín hiệu ở cổng vào ra được chuẩn hoá. - Thực hiện được các logic điều khiển phức tạp mà các hệ thống điều khiển rơle, công tắc tơ không thể thực hiện được. - Ngôn ngữ chuyên dùng: LADDER, STL, FUCTION CHART, dễ hiểu và dễ sử dụng. - Thay đổi chương trình điều khiển một cách dễ dàng bằng các thiết bị lập trình chuyên dùng hoặc máy tính. - Có khả năng chống nhiễu tốt. Với những đặc điểm trên làm cho PLC trở thành một thiết bị điều khiển không thể thiếu trong điều khiển công nghiệp và điều khiển quá trình. IV.1.2 Khái niệm cơ bản: Bộ điều khiển lập trình là một ý tưởng của nhóm kỹ sư vào năm 1968 (General motors). Họ đã đề ra các chỉ tiêu kỹ thuật nhằm đáp ứng những yêu cầu điều khiển trong công nghiệp: - Dễ dàng lập trình và thay đổi chương trình điều khiển sử dụng thích hợp trong công nghiệp. - Cấu trúc dạng modul dễ dàng bảo trì sửa chữa. - Tin cậy hơn trong môi trường sản xuất của các nhà máy công nghiệp. -Dùng linh kiện bán dẫn nên có kích thước nhỏ gọn hơn mạch rơle chức năng tương đương. -Giá thành cạnh tranh. Những chỉ tiêu này tạo sự quan tâm của các kỹ sư thuộc nhiều ngành nghiên cứu về khả năng ứng dụng của PLC trong công nghiệp. Các kết quả nghiên cứu đã đưa thêm một số yêu cầu cần phải có trong chức năng của PLC. Tập lệnh từ các lệnh logic đơn giản được hỗ trợ thêm các lệnh về định thời gian, đếm. Sau đó là các lệnh xử lý toán học, xử lý bảng số liệu, xử lý xung tốc độ cao, tính toán số liệu, xử lý thời gian thực, đọc mã vạch. Song song sự phát triển về phần cứng cũng đạt được nhiều kết quả: Bộ nhớ lớn hơn, số lượng về cổng vào ra nhiều hơn. Các modul chuyên dùng hơn. Vào năm 1976, PLC có khả năng điều khiển các ngõ vào ra ở xa bằng kỹ thuật truyền thông khoảng 200m. Sự gia tăng những ứng dụng PLC trong công nghiệp đã thúc đẩy các nhà sản xuất hoàn chỉnh các họ PLC với các mức độ khác nhau về khả năng, tốc độ xử lý và hiệu suất . Từ các PLC ban đầu làm việc độc lập chỉ với vài chục đầu ra, dung lượng bộ nhớ bé. Đến nay đã có những họ PLC với cấu trúc modul có dung lượng đầu vào, ra lớn dễ thay đổi để phù hợp với yêu cầu sử dụng. Dung lượng bộ nhớ lớn và rất lớn có thêm các chức năng chuyên dùng sử lý tín hiệu liên tục, điều khiển động cơ secvo, động cơ bước, truyền thông. Bộ nhớ mở rộng với cấu trúc dạng modul cho phép người sử dụng mở rộng hay nâng cấp một hệ thống điều khiển bằng PLC một cách dễ dàng, linh hoạt và rất kinh tế. IV.1.3. PC hay PLC Tuỳ từng nước mà người ta có các thuật ngữ dùng để mô tả bộ điều khiển lập trình: PC: Programmable controller (Anh). PLC: Programmable logic controller (Mỹ). PBS: Programmable Binary (Thụy sỹ). Hai thuật ngữ sau đều thể hiện bộ điều khiển lập trình làm việc với tín hiệu nhị phân (on/off). Trong thực tế, tất cả các bộ điều khiển (trừ bộ điều khiển loại nhỏ) đều có khả năng xử lý các tín hiệu liên tục (Analog). Nên các thuật ngữ đó không nói lên được hết các khả năng của bộ điều khiển lập trình. Vì lý do này và một số lý do khác nữa mà thuật ngữ Programmable contronller, viết tắt là PC, thể hiện một cách tổng quát nhất về bộ điều khiển lập trình . Tuy nhiên, để tránh sự hiểu lầm với thuật ngữ máy tính cá nhân PC (Personal Computer), thì PLC thường được dùng thay thế cho PC (Programmable Controlle). IV.1.4. So sánh với các hệ thống điều khiển khác: Bảng V.1. So sánh đặc tính kỹ thuật giữa các hệ thống điều khiển: Chỉ tiêu so sánh Mạch rơle Mạch số Máy tính PLC Giá thành từng chức năng Khá thấp Thấp Cao Thấp Kích thước vật lý Lớn Rất gọn Khá gọn Rất gọn Tốc độ điều khiển Chậm Rất nhanh Nhanh Nhanh Lắp đặt Mất nhiều thời gian thiết kế và lắp đặt Mất thời gian thiết kế Mất nhiều thời gian lập trình Lập trình và lắp đặt đơn giản Khả năng điều khiển các chức năng phức tạp Không Có Có Có Khả năng thay đổi điều khiển Rất khó Khó Khá đơngiản Rất đơn giản Công tác bảo trì Phức tạp Phức tạp Phức tạp Dễ dàng vì các môđun đuợc tiêu chuẩn hoá Iv.1.5. Cấu trúc phần cứng của PLC: PLC gồm 3 khối chức năng cơ bản: - Bộ sử lý trung tâm. - Bộ nhớ. - Khối vào /ra. Trạng thái ngõ vào của PLC được phát hiện và lưu vào bộ nhớ đệm. 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. Như vậy, sự hoạt động của các thiết bị được điều khiển hoàn toàn tự động theo chương trình bộ nhớ. Chương trình được nạp vào PLC thông qua các thiết bị lập trình chuyên dụng hoặc bằng máy tính với các chương trình chuyên dụng. IV.1.5.1. Bộ sử lý trung tâm: CPU - Central Processing Unit Bộ xử lý trung tâm điều khiển và quản lý toàn bộ các hoạt động bên trong PLC. Việc trao đổi thông tin giữa các CPU, bộ nhớ và khối vào ra thực hiện thông qua hệ thống BUS dưới sự điều khiển của CPU. Một mạch dao động thạch anh cấp xung Clock tần số chuẩn cho CPU. Thường là 1MHZ hay 8MHZ tuỳ thuộc vào bộ vi xử lý được dùng. Tần số xung để thực hiện sự đồng bộ cho tất cả các phần tử trong hệ thống. IV.1.5.2. Bộ nhớ: Tất cả các loại PLC đều dùng các loại bộ nhớ sau: - ROM ( Read Only Memory): Bộ nhớ chỉ đọc dùng để lưu giữ chương trình điều hành. - RAM ( Ramdon Access Memory): Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên dùng để lưu giữ tạm thời các giá trị logic khi chương trình thực hiện. - EEPROM (Electronic Earsable Programmable Readonly Memory): Là bộ nhớ vĩnh cửu các chương trình và có thể lập trình lại bằng thiết bị chuẩn CRT hoặc bằng tay. EPROM (Earsable Bogrammable Read Only Memory): Là bộ nhớ PROM để lưu giữ vĩnh cửu các chương trình và có thể lập trình lại bằng các thiết bị lập chương trình. IV.1.5.3. Khối vào ra: Mọi hoạt động và 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 24 VDC đến 240VDC với dòng lớn. Khối vào/ra có vai trò là mạch giao tiếp giữa mạch vi điện tử của PLC với các mạch công suất 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, cỡ 2A trở xuống mà không cần các mạch công suất hay rơle trung gian. Có các loại ngõ vào ra như sau: - Ngõ ra dùng rơle: + Có thể kết nối với cơ cấu tác động làm việc với điện áp AC hoặc DC + Cách ly dạng cơ nên đáp ứng chậm. +Tuổi thọ phụ thuộc vào dòng tải đi qua rơle và tần số đóng tiếp điểm. - Ngõ ra dùng Transistor: + Chỉ nối với cơ cấu tác động làm việc với điện áp Dc từ 5 VDC đến 30 VDC + Tuổi thọ cao, tần số đóng mở nhanh - Ngõ ra dùng Triac (SSR- Solid State Relay). + Kết nối được với cơ cấu tác động làm việc với điện áp DC hoặc AC từ 5 á 240 V + Chịu được dòng nhỏ hơn loại rơle nhưng tuổi thọ cao và tần số đóng mở nhanh. Tất cả các ngõ vào và ngõ ra đều được cách ly với tín hiệu điều khiển bên ngoài bằng mạch cách ly quang (Opto-isolator) trên các khối vào/ra (H.3.3). Mạch cách ly quang dùng một diot phát quang và một trasistor quang gọi là bộ Opto-coupler. Mạch này cho các tín hiệu nhỏ đi qua và ghim các tín hiệu điện áp cao xuống mức tín hiệu chuẩn . Mạch này có tác dụng chống nhiễu. Khi chuyển công tắc và bảo vệ quá áp từ nguồn điện cấp. Opto-couple Photor Transistor LED Opto-couple Đến các thiết bị Tín hiệu từ bộ vi xử lý Hình V.3. Mạch cách ly quang (Opto isolator) IV.2. Bộ điều khiển khả trình CQM1 của hãng OMRON: Bộ điều khiển khả trình CQM1 là bộ điều khiển loại nhỏ, thường dùng để điều khiển một công nghệ nhất định. Bộ điều khiển khả trình CQM có tốc độ xử lý khá nhanh, dung lượng bộ nhớ tương đối lớn với nhiều loại CPU khác nhau. Tuỳ thuộc vào từng loại CPU khác nhau mà dung lượng bộ nhớ, dung lượng vào ra có sự khác biệt. IV.2.1. Các modul đầu vào Kiểu đầu vào Tên modul Số đầu vào Điện áp đầu vào (V) Dòng vào (mA) Xoay chiều CQM1- IA121 8 100 - 120 + 10% - 15% 5 CQM1- IA221 8 200 - 240 + 10% - 15% 6 Một chiều CQM1 - CPU11-E CPU21-E CPU41-E CPU42-E CPU43-E CPU44-E 16 24 + 10% - 15% 10 CQM1 - ID212 8 12 - 24 + 10% - 15% 10 CQM1 - ID213 32 24 + 10% - 15% 4 IV.2.2. Các modul đầu ra: Tên modul Số đầu ra I max (A) I min (mA) Kiểu nối Dòng tiêu thụ (mA) CQM1-OC221 88 2 10 Khối đầu nối 430 CQM1-OC222 16 2 10 Khối đầu nối 430 CQM1-OD211 8 2 10 Khối đầu nối 850 CQM1-OD212 16 50 ở 4,5V DC 300 ở 26,4VDC 10 Khối đầu nối 90 CQM1-OD213 32 16 ở 4,5V DC 10 ở 26,4V DC 10 Connector 170 CQM1-OD214 16 50 ở 4,5V DC 300 ở 26,4VDC 10 Khối đầu nối 240 CQM1- oD215 8 1 10 Khối đầu nối 170 CQM - OA221 8 0,4 10 Khối đầu nối 100 IV.3.Thủ tục thiết kế chương trình điều khiển: Tìm hiểu các yêu cầu về hệ thống điều khiển Dựng một lưu đồ chung của hệ thống điều khiển Liệt kê các đầu vào, ra tương ứng với các đầu vào, ra của PLC Phiên dịch lưu đồ sang giản đồ thang Lập trình giản đồ thang vào PLC Mô phỏng chương trình và kiểm tra phần mềm Thay đổi chương trình Nối tất cả các thiết bị vào, ra với PLC Kiểm tra lại hệ thống nối dây Chạy thử chương trình Sửa lại phần mềm Chương trình đúng? Chương trình đúng? Lưu chương trình vào EPROM Sắp xếp có hệ thống các bản vẽ Kết thúc IV.4. Các tín hiệu điều khiển và bố trí tín hiệu: IV.4.1. Các tín hiệu ở cửa tầng: - ở cạnh cửa tầng của mỗi tầng có gắn một LED 7 thanh để hiển thị vị trí hiện tại của cabin . Và một LED để hiển thị chiều chuyển động của cabin lên hay xuống. - ở mỗi cửa tầng có gắn 2 nút để gọi tầng đi lên hay đi xuống . - Khác với các tầng bình thường là ở tầng 1 cũng có gắn LED 7 thanh để hiển thị vị trí và LED để hiển thị chiều lên hay xuống nhưng nó chỉ có một nút để gọi tầng đi lên. Tầng 5 cũng như tầng 1 ở các tín hiệu hiển thị nhưng nó chỉ có một nút gọi tầng để đi xuống. IV.4.2. Các tín hiệu trong cabin: - Trong cabin các nút đến tầng 1, 2, 3, 4, 5 - Ngoài ra nó còn có nút RO (Reopen ) mở lại để khi còn hành khách nào đó đang đi đến ở đằng xa. Khi ta bấm RO thì cửa sẽ lại được mở ra một lần nữa (chỉ mở lại khi thang còn đang dừng) . 2 CL RO 3 4 5 1 - Nút CL : close là nút mà khi người ta muốn bỏ qua thời gian trễ ở mỗi tầng nếu bấm nút này thì cửa sẽ đóng lại ngay lập tức. Trong cabin cũng có đèn LED 7 thanh để hiển thị vị trí hiện tại của cabin và có LED để hiển thị chiều chuyển động hiện tại của cabin là lên hay xuống. IV.4.3. Các tín hiệu của cảm biến gắn ở giếng thang: - Các cảm biến vị trí, cảm biến giảm tốc thường được gộp lại làm một (tức là cảm biến vị trí và cũng là cảm biến giảm tốc) .Trên hình vẽ thì có hai cảm biến vị trí được gắn ở mỗi tầng đó là cảm biến vị trí chiều lên (2U, 3U, 4U, 5U ); cảm biến vị trí chiều xuống (1D, 2D, 3D, 4D ) MS: là mảnhsắt CB : là ký hiệu cảm biến từ MS C.B 5U 4D 4U 3D 3U 2D 2U 1D 5 4 3 2 1 C.B -Trên nóc cabin có gắn 1 MS (mảnh sắt) như hình vẽ. Khi thang máy đi lên sắp đến vị trí dừng chính xác thì mảnh sắt sẽ quét qua các cảm biến theo chiều lên. Khi cabin đi xuống sắp đến vị trí dừng chính xác thì cũng gặp phải cảm biến vị trí theo chiều xuống . - ở mỗi tầng có gắn 1 MS (mảnh sắt) (1, 2, 3, 4 , 5 ) trên nóc cabin về bên phải ta cũng gắn 1 CB cảm biến này xác định vị trí dừng chính xác của cabin. - Như vậy khi cabin chuyển động đến mỗi tầng thì có một tín hiệu vị trí được gửi về PLC. Nếu tầng nào có nhu cầu thì dừng thì cảm biến này cũng cho ta tín hiệu để giảm tốc. Khi chuyển động theo chiều lên thì PLC sẽ lấy tín hiệu ( 2U, 3U, 4U, 5U ) . Khi chuyển động theo chiều xuống thì PLC sẽ lấy các tín hiệu (1D, 2D, 3D, 4D ) - Cabin đi tới mỗi tầng khi cảm biến dừng chính xác ở nóc cabin bên phải sẽ chạy qua các vị trí của mảnh sắt gắn trên giếng thang. Qua mỗi vị trí này ta sẽ có một tín hiệu của cảm biến dừng chính xác gửi về PLC . Nhưng tín hiệu dừng chính xác sẽ được PLC xử lý và nó chỉ có nghĩa khi có nhu cầu dừng tại tầng đó. Tóm lại có 9 cảm biến được dùng vào việc xác định vị trí, giảm tốc, và dừng chính xác cabin. + 08 cảm biến để xác định vị trí và cũng dùng luôn cảm biến giảm tốc (chức năng giảm tốc chỉ có khi ở đó có nhu cầu dừng) + 01 cảm biến để xác định vị trí dừng chính xác của cabin. (Cảm biến này được kết hợp với các mảnh sắt ở giếng thang) IV.4.4. Tín hiệu của cơ cấu đóng mở cửa: - Cơ cấu đóng mở cửa trên nóc cabin có gắn 2 công tắc hành trình. Khi cửa đã mở hẳn thì công tắc hành trình mở tác động, động cơ sẽ ngừng mở cửa. Khi cửa cabin đóng hẳn thì công tẵc hành trình đóng tác động, động cơ sẽ ngừng đóng cửa. IV.4.5. Tín hiệu an toàn: - Nóc cabin phía trên của cửa cabin có gắn 1 công tắc điện để xác nhận rằng cửa đã đóng - Phía trên của mỗi cửa tầng cũng được gắn một công tắc điện để xác định rằng cửa tầng đã đóng. - Tầng trên cùng có một công tắc hành trình để ngắt điện khi động cơ kéo buồng thang vượt lên trên vị trí cao nhất cho phép - Hố thang có gắn một công tắc hành trình để giới hạn hành trình xuống của thang . - Dưới đáy cabin có một công tắc để khi người vào buồng thang quá tải trọng định mức thì công tắc này sẽ ngắt tiếp điểm của nó và động cơ sẽ không hoạt động được khi người vào cabin quá nhiều so với tải trọng định mức . IV.5. Liệt kê các tín hiệu vào ra plc: IV.5.1. Các tín hiệu vào (Input): - Các đầu vào tín hiệu gọi tầng : Trên cửa mỗi tầng bố trí hai nút gọi tầng, một nút gọi lên và một nút gọi xuống. Riêng tầng một bố trí một nút gọi lên và tầng 5 bố trí một nút gọi xuống. Như vậy là có 8 đầu vào tín hiệu gọi tầng đưa vào PLC . - Các đầu vào tín hiệu đến tầng ở trong cabin: Trong buồng thang có 5 nút từ từ 1 đến 5 yêu cầu thang đến từng tầng đó, như vậy có 5 tín hiệu đến tầng đưa vào PLC. - Các đầu vào tín hiệu từ các sensor báo vị trí tầng : ở mỗi tầng có lắp hai cảm biến là cảm biến lên tầng và cảm biến xuống tầng. Riêng tầng một có một cảm biến xuống tầng và tầng 5 có một cảm biến lên tầng, trên nóc buồng thang có một cảm biến dừng chính xác buồng thang, như vậy có 9 đầu vào PLC từ các sensor. - Đầu vào tín hiệu đóng cửa nhanh và mở lại cửa: Trong buồng thang có hai nút ấn mở cửa lại và đóng cửa nhanh, như vậy có hai đầu vào PLC - Tín hiệu ưu tiên: Trong buồng thang trên panel điều khiển có một nút ưu tiên. Trong trường hợp khẩn cấp hành khách chỉ cần ấn nút này thì thang sẽ đưa người đó đến tầng cần đến mà không thực hiện quá giang. - Tín hiệu từ cân báo trọng tải: Tín hiệu đủ tải và tín hiệu quá tải, khi đủ tải thì thang không thực hiện quá giang, khi quá tải thì thang sẽ không chạy, còi báo hiệu sẽ kêu lên. sẽ có hai tín hiệu đầu vào PLC - Tín hiệu từ cảm biến chướng ngại vật : Khi đang đóng cửa mà gặp chướng ngại vật thì cửa sẽ tự động mở ra. IV.5.2. Các đầu ra (out): - Đầu ra điều khiển biến tần: Có 3 đầu ra từ PLC để điều khiển biến tần, một đầu lệnh cho biến tần điều khiển động cơ quay theo chiều thang đi lên, một đầu ra lệnh cho biến tần điều khiển cho động cơ quay theo chiều thang đi xuống, một đầu ra lệnh cho biến tần giảm tốc độ động cơ. - Đầu ra điều khiển phanh. - Đầu ra điều khiển đèn LED hiển thị vị trí của cabin có 5 đầu ra từ PLC. - Đầu ra điều khiển đèn led báo chiều thang đi lên và đi xuống sẽ có hai đầu ra từ PLC. - Đầu ra điều khiển động cơ mở cửa tầng và đóng cửa tầng. - Đầu ra báo quá tải. - Đầu ra cho phép xuống tầng 1 - Đầu ra cho phép xuống tầng 2 - Đầu ra cho phép xuống tầng 3 - Đầu ra cho phép xuống tầng 4 - Đầu ra cho phép lên tầng 2 - Đầu ra cho phép lên tầng 3 - Đầu ra cho phép lên tầng 4 - Đầu ra cho phép lên tầng 5 - Đầu ra điều khiển thang đi lên - Đầu ra điều khiển thang đi xuống IV.6. Chọn PLC và các modul vào - ra: IV.6.1. Lựa chọn CPU: - Để lựa chọn bộ điều khiển phải dựa trên 2 chỉ tiêu cơ bản là: Chỉ tiêu về kỹ thuật và chỉ tiêu về kinh tế . - Chương trình điều khiển thang máy là chương trình cỡ trung bình đòi hỏi dung lượng bộ nhớ vừa phải, số đầu vào ra không lớn lắm. Do vậy ta dùng PLC của hãng OMRON mã hiệu là: CQM1 - CPU 21E Số lượng điểm vào ra lớn nhất là 128. Dung lượng chương trình là 3,2 K(words) Có cổng giao tiếp RS-232C IV.6.1.1. Lựa chọn các modul vào - ra mở rộng: - Như phần liệt kê ở trên ta cần phải có 31 đầu vào và 26 đầu ra để điều khiển thang . Trên CPU đã có sẵn 16 đầu vào do đó ta cần chọn thêm 1 modul đầu vào nữa - Điều khiển thang máy hoàn toàn là điều khiển với tín hiệu số. Vì modul đầu vào sẵn có mức tín hiệu đầu vào là 24 VDC nên ta chọn 1 modul vào mở rộng cũng có mức tín hiệu vào là 24 VDC - Chọn modul đầu vào có ký hiệu là + CQM1-ID212 + Điện áp vào là 24V một chiều + Dòng vào ở 24V vào khoảng 6 (mA ) + Số đầu vào là 16 điểm . - Chọn modul đầu ra: Các modul đầu ra của CQM1 có 3 kiểu là: + Contact Output Unit + Transistor Output Unit + Triac Output Unit Ta thấy tần số đóng cắt để điều khiển thang máy là thấp nên phù hợp với dạng đầu ra công tắc, các tiếp điểm của các đầu ra này chịu được dòng cỡ 2A do dó có thể sử dụng để đóng cắt nhiều thiết bị khác nhau. Ta chọn loại modul đầu ra có ký hiệu là : + CQM1 - OC213 + Điện áp chịu được của tiếp điểm là 250V xoay chiều và 24 V một chiều. + Số lượng điểm đầu ra là 32 điểm. IV.6.1.2. Bảng liệt kê các tín hiệu vào ra: S TT Tên đầu vào Địa chỉ Ký hiệu 1 Đặt vị trí ca bin 00000 ĐT 2 Cảm biến báo xuống tầng 1 00001 CBX1 3 Cảm biến báo xuống tầng 2 00002 CBX2 4 Cảm biến báo lên tầng 2 00003 CBL2 5 Cảm biến báo lên tầng 3 00004 CBL3 6 Cảm biến báo xuống tầng 3 00005 CBX3 7 Cảm biến báo lên tầng 4 00006 CBL4 8 Cảm biến báo xuống tầng 4 00007 CBX4 9 Cảm biến báo lên tầng 5 00008 CBL5 10 Nút gọi đi lên ở tầng 1 00009 GL1 11 Nút gọi đi xuống ở tầng 2 00010 GX2 12 Nút gọi đi lên ở tầng 2 00011 GL2 13 Nút gọi đi xuống ở tầng 3 00012 GX3 14 Nút gọi đi lên ở tầng 3 00013 GL3 15 Nút gọi đi xuống ở tầng 4 00014 GX4 16 Nút gọi đi lên ở tầng 4 00015 GL4 17 Nút gọi đi xuống ở tầng 5 00100 GX5 18 Tín hiệu đầy tải 00101 THĐT 19 Nút ấn yêu cầu cabin đến tầng 1 00105 CĐT1 20 Nút ấn yêu cầu cabin đến tầng 2 00106 CĐT2 21 Nút ấn yêu cầu cabin đến tầng 3 00107 CĐT3 22 Nút ấn yêu cầu cabin đến tầng 4 00108 CĐT4 23 Nút ấn yêu cầu cabin đến tầng 5 00109 CĐT5 24 Nút ấn mở cửa lại 00110 MCL 25 Cảm biến chướng ngại vật 00111 CBCNV 26 Tín hiệu đóng động cơ mở cửa 00112 MC 27 Tín hiệu đóng động cơ đóng cửa 00113 ĐC 28 Nút ấn đóng nhanh 00114 ĐN 29 Nút ấn ưu tiên 00115 ƯT 30 Tín hiệu quá tải 01000 QT 31 Cảm biến dừng chính xác 01003 CBDCX Bảng phân công các đầu vào stt Tên đầu ra Địa chỉ Ký hiệu 1 Điều khiển đi xuống 10000 ĐX 2 Điều khiển đi lên 10001 ĐL 3 Điều khiển phanh 10002 P 4 Điều khiển mở cửa 10003 MC 5 Điều khiển đóng cửa 10004 ĐC 6 Báo thang đi lên 10005 BĐL 7 Báo thang đi xuống 10006 BĐX 8 Điều khiển giản tốc độ 10007 GT 9 Led 1 10009 L1 10 Led 2 10010 L2 11 Led 3 10011 L3 12 Led 4 10012 L4 13 Led 5 10013 L5 14 Cho phép xuống tầng 1 10100 X1 15 Cho phép xuống tầng 2 10101 X2 16 Cho phép xuống tầng 3 10102 X3 17 Cho phép xuống tầng 4 10103 X4 18 Cho phép lên tầng 2 10104 LT2 19 Cho phép lên tầng 3 10105 LT3 20 Cho phép lên tầng 4 10106 LT4 21 Cho phép lên tầng 5 10107 LT5 22 Cho phép mở cửa 10108 CPMC 23 Dừng chính xác 10109 DCX 24 Báo quá tải 10110 BQT 25 Led down 10111 LD 26 Led up 10112 LU Bảng phân công các đầu ra Nguồn CPU Modul đầu vào Modul đầu vào mở rộng Modul đầu ra Modul đầu ra mở rộng ĐT CBX2 CBl3 CBL4 CBL5 GX2 GX3 GX4 B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 A0 A1 A2 A3 A4 A55 A6 A7 A8 COM 00001 GL4 GL3 GL2 GL1 CBX4 CBX3 CBL2 00005 00007 00009 00011 00013 00015 00003 00000 00002 00004 00006 00008 00010 00012 00014 CBX1 B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 A0 A1 A2 A3 A4 A55 A6 A7 A8 COM 00101 CBDCX ƯT ĐC CBCNV CĐ5 CĐ3 CĐ1 00107 00109 00111 00113 00115 01003 00105 00100 00106 00108 00110 00112 00114 01000 THĐT GX5 CĐ2 CĐ4 MCL ĐMC ĐN QT NC NC B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 A0 A1 A2 A3 A4 A55 A6 A7 A8 10001 ĐL 10003 10005 10007 10009 10011 10013 10101 MC BĐL GT L1 L3 L5 X2 COM 10000 ĐX P ĐC BĐX L2 L4 X1 X3 10002 10004 10006 10010 10012 10100 10102 NC NC CNMC B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 A0 A1 A2 A3 A4 A55 A6 A7 A8 10103 X4 10105 10107 10109 10111 LT3 LT5 DCX LD COM 10104 LT2 LT4 BQT LU 10106 10108 10110 10112 NC NC NC NC Sơ đồ khối điều khiển thang máy bằng PLC và biến tần Biến tần Đ Tín hiệu bảovệ Tín hiệu từ công tắc hành trình Tín hiệu gọi tầng cưỡng bức đóng, mở cửa Sensor vị trí tầng nguồn CPU Modul đầu vào Modul đầu ra động cơ đóng mở cửa 24V Biến áp CHỉnh lư u Nguồn 1 chiều - + + - + - RMC RMC RĐC RĐC W V U B I ế N T ầ n L3 L2 L1 +15V QTBT QTBT QTBT 380V. Đ Sơ đồ mạch lực IV.7. Lưu đồ chương trình: Cấp nguồn cho bộ điều khiển đọc vị trí ca bin đang dừng Quá tải ưu tiên 2 đ s 3 đ s Tải trọng = 500kg 3 4 1 đ s Dừng thang Xoá các lệnh của tầng cabin đang dừng Mở cửa cabin – cửa tầng Dừng động cơ mở- cửa đ Mở lại s s 6 giây đ đ đóng ngay s đóng cửa ca bin cửa tầng s Ct-ht-đóng đ Dừng động cơ đóng cửa s Ct-ht-mở đ 1 2 đọcvị trí lệnh 3 Lệnh = tầng đ s Lệnh < tầng đ s 2 Kt an toàn Sự cố Phát lệnh chạy xuống Tốt đọc vị trí tầng từ d:1-4 Lệnh = tầng đ s Giảm tốc đọc vị trí tầng từ cb dcx Lệnh = tầng đ s 2 Kt an toàn Sự cố Phát lệnh chạy lên Tốt đọc vị trí tầng từ u:2-5 Lệnh = tầng đ s Giảm tốc đọc vị trí tầng từ cb dcx Lệnh = tầng đ s 2 đọcvị trí các lệnh 4 Lệnh = tầng đ s Lệnh < tầng s 2 đ Kt an toàn Sự cố Phát lệnh chạy xuống Tốt đọc vị trí tầng từ d:1-4 Lệnh = tầng đ s Giảm tốc đọc vị trí tầng từ cb dcx Lệnh = tầng đ s 2 đọc lệnh quá giang theo chiều xuống Kt an toàn Sự cố Phát lệnh chạy lên Tốt đọc vị trí tầng từ u:1-4 Lệnh = tầng đ s Giảm tốc đọc vị trí tầng từ cb dcx Lệnh = tầng đ s 2 đọc lệnh quá giang theo chiều lên IV.8.chương trình điều khiển: LD 00000 MOV # 0001 HR01 LD 00001 AND 10006 DIFU 04000 LD not 04000 MOV # 0002 HR01 LD 00002 AND 10006 LD 00003 AND 10005 OR LD DIFU 04001 LD not 04001 MOV # 0004 HR01 LD 00004 AND 10005 LD 00005 AND 10006 OR LD DIFU 04002 LD not 04002 MOV # 0008 HR01 LD 00006 AND 10005 LD 00007 AND 10006 OR LD DIFU 04003 LD not 04003 MOV # 0004 HR01 LD 00008 AND 10005 DIFU 04004 LD not 04004 MOV # 0004 HR01 LD 00009 AND NOT 00115 LD HR0101 AND 00101 KEEP 07001 LD 00010 AND NOT 00115 LD 10109 AND 10101 KEEP 07002 LD 00012 AND NOT 00115 LD HR0103 AND 10102 KEEP 07003 LD 00014 AND NOT 00115 LD HR 0104 AND 10103 KEEP 07004 LD 00011 AND NOT 00115 LD HR0102 AND 10104 KEEP 07005 LD 00013 AND NOT 00115 LD HR0103 AND 10105 KEEP 07006 LD 00015 AND NOT 00115 LD HR0104 AND 10106 KEEP 07007 LD 00100 AND NOT 00115 LD HR0105 AND 10107 KEEP 07008 LD 07001 LD 10000 LD NOT 10005 AND NOT 10006 AND not HR0101 OR LD OR 10100 AND LD OUT 10100 LD 07002 OUT TR0 AND NOT 10005 AND NOT 10006 AND not HR0102 LD TR0 AND HR0103 LD hR0104 orld OR Hr0105 and 10000 orld OR 10101 AND not 00101 Out 10101 LD 07003 OUT TR0 AND NOT 10005 AND NOT 10006 AND not HR0103 AND NOT 00101 LD TR0 AND HR0104 LD TR0 AND HR0105 OR LD AND 10000 OR LD LD TR0 AND 10102 OR LD OUT 10102 LD 07004 LD NOT 10005 AND NOT 10006 LD HR0105 AND 10000 OR LD OR 10103 And ld AND not HR0104 AND NOT 00101 OUT 10103 LD 07005 LD NOT 10005 AND NOT 10006 AND HR0102 LD HR0101 AND 10001 OR LD Kết luận Thang máy chở người được lắp đặt ở các toà nhà cao tầng, phục vụ cho việc đi lại của con người và vận chuyển hàng hoá từ độ cao này đến độ cao khác theo phương thẳng đứng. Yêu cầu của thang máy là phải dừng chính xác buồng thang, lúc khởi động và hãm phải êm, tạo cảm giác thoải mái cho con người. Đặc biệt thang máy hoạt động phải an toàn. Trong bản đồ án này em đã đề cập đến việc thiết kế hệ điều khiển logic cho thang máy: - Phân tích chi tiết cấu trúc loại thang máy chở người thông thường. - Các yêu cầu công nghệ, cấu trúc hệ thống tổng quan. - Chương trình công nghệ thoả mãn các logic đặt ra nhằm đáp ứng công nghệ dùng PLC và chương trình có thể thực hiện, đảm bảo yêu cầu công nghệ đặt ra. Do thời gian có hạn, đồ án không tránh khỏi những thiếu sót mong Thầy cô và các bạn đồng nghiệp đóng góp ý kiến để bản đồ án hoàn thiện hơn. Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn PGS.TS. Nguyễn Văn Liễn cùng toàn thể các Thầy, cô trong bộ môn đã giúp đỡ tôi trong quá trình làm đồ án. Tài liệu tham khảo 1. Bùi Quốc Khánh - Nguyễn Văn Liễn - Phạm Quốc Hải- Dương Văn Nghi Điều chỉnh tự động truyền động điện Nhà xuất bản KHKT- 1999. Vũ Quang Hồi – Nguyễn Văn Chất – Nguyễn Thị Liên Anh Trang bị điện - điện tử máy công nghiệp dùng chung Nhà xuất bản giáo dục – 1996 Nguyễn Bính Điện tử công suất Nhà xuất bản KHKT – 1996 4. Bùi Quốc Khánh - Nguyễn Văn Liễn – Nguyễn Thị Hiền Truyền động điện Nhà xuất bản KHKT – 1998 Vũ Liêm Chính – Phạm Quang Dũng Thang máy Nhà xuất bản KHKT – 1998 Trần Doãn Tiến Tự động điều khiển các quá trình công nghệ Nhà xuất bản giáo dục – 1998 7. Lê Hoài Quốc – Lâm Tấn Chung Bộ điều khiển lập trình vận hành và ứng dụng Nhà xuất bản KHKT – 1999 8. CYRIL W.LANDER ( Lê Văn Doanh – dịch) Điện tử công suất và điều khiển động cơ điện Nhà xuất bản KHKT – 1999 Hãng OMRON - CQM1 10. Hãng OTIS . Co Inside the world of Elevator Mục lục