Thiết kế mô hình cửa đóng mở tự động cho gara ô tô với kỹ thuật PLC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài THIẾT KẾ MÔ HÌNH CỬA ĐÓNG MỞ TỰ ĐỘNG CHO GARA Ô TÔ VỚI KỸ THUẬT PLC PHẦN 1 : CÁC LOẠI CỬA TỰ ĐỘNG NÓI CHUNG I- LỜI NÓI ĐẦU Trong xã hội văn minh hiện đại, cửa là một bộ phận không thể thiếu được trong từng công trình kiến trúc. Tuy nhiên loại cửa bình thường (cửa không tự động) mà chúng ta hay dùng hiện nay lại có những nhược điểm gây phiền toái cho người sử dụng, đó là: cửa thường chỉ đóng mở dược khi có tác động của con người vào nó. Vì vậy mà dùng cửa thường làm tốn thời gian và gây cảm giác ngại cho người sử dụng. Việc thiết kế ra một loại cửa tiện ích hơn, đa năng hơn, phục vụ tốt hơn cho đời sống con người trong thời điểm xã hội ngày càng hiện đại và phát triển hiện nay là tất yếu và vô cùng cần thiết. Vì vậy cần thiết kế ra một loại cửa tự động khắc phục tốt những nhược điểm của cửa thường. Mục đích của việc thiết kế cửa tự động là để tạo ra được một loại cửa vừa duy trì được những đặc tính cần có của cửa, vừa khắc phục những nhược điểm lớn của loại cửa bình thường . Do đó, khi sử dụng cửa tự động, người dùng hoàn toàn không phải tác dụng trực tiếp lên cánh cửa mà cửa vẫn tự động đóng mở theo ý muốn của mình. Với tính năng này, cửa tự động mang lại những thuận lợi lớn cho người sử dụng: Thứ nhất, cửa tự động rõ ràng sẽ đem lại cảm giác thoải mái cho người dùng, loại bỏ hoàn toàn cảm giác ngại, khó chịu như khi dùng cửa thường. Thứ hai, nếu người dùng cửa đang bê vác vật gì đó (bằng cả hai tay ) thì cửa tự động không những chỉ tạo cảm giác thoải mái mà thực sự đã giúp người dùng, tạo thuận lợi cho người hoàn thành công việc mà không bị cản trở. Bộ môn tự động hóa 1 Thứ ba, sử dụng cửa tự động sẽ giúp người dùng nó đỡ tốn thời gian để đóng mở cửa’ tức là tiết kiệm cho họ một khoảng tời gian dù là rất nhỏ nhưng cũng có thể rất cần thiết trong nhịp sống công nghiệp hiện đại ngày nay. Đặc biệt, ở những nơi công cộng, công sở, cửa tự động ngày càng phát huy ưu điểm. Đó là vì cửa tự động sẽ giúp cho lưu thông qua cửa nhanh chóng dễ dàng, cũng như sẽ giảm đi những va chạm khi nhiều người cùng sử dụng chung một cánh cửa. Thêm vào đó, hiện nay hệ thống máy lạnh dược sử dụng khá rộng rãi ở những nơi công sở, công cộng. Nếu ta dùng loại cửa bình thường thì phải đảm bảo cửa luôn đóng khi không co người qua lại để tránh thất thoát hơi lạnh ra ngoài gây lãng phí. Thế nhưng điều này trong thực tế lại rất khó thực hiện vì ý thức của mỗi người ở nơi công cộng là rất khác nhau. Do đó, cửa tự động, với tính chất là luôn đóng khi không có người qua lại đã đáp ứng được tốt yêu cầu này. Chính vì những ưu điểm nổi bật của cửa tự động mà chúng ta càng phải phát triển ứng dụng nó rộng rãi hơn, đồng thời nghiên cứu để cải tiến và nâng cao chất lượng hoạt đ động của cửa tự động để nó ngày càng hiện đại hơn, tiện ích hơn. Để nghiên cứu một cách chính xác và cụ thể về cửa tự động, cần thiết phải chế tạo ra mô hình cửa đóng mở tự động, mô tả hoạt đọng, hình dáng, cấu tạo của cửa tự động. Từ mô hình này t có thể quan sát và tìm hiểu hoạt động của cửa tự động, cũng như có thể lường trước những khói khăn có thể gặp phải khi chế tạo cửa tự động trên thực tế. Cũng từ mô hình có thể thấy được ưu nhược điểm của thiết kế mà từ đó khắc phục những hạn chế, phát huy thế mạnh thiết kế cánh cửa ưu việt hơn, hoàn thiện hơn cho con người. CHƯƠNG 1: CÁC LOẠI CỬA TỰ ĐỘNG HIỆN NAY Hiện nay có nhiều loại cửa tự động : cửa kéo,cửa đẩy, cửa cuốn, cửa trượt I- cửa cuốn Bộ môn tự động hóa 2 Bộ môn tự động hóa 3 Loại cửa này có ưu điểm là gọn nhẹ tiện dụng và dễ sử dụng, lại chỉ cần động cơ công suất nhỏ. Loại cửa này thường được dùng cho gara ô tô. Nó có tính kinh tế khá cao vì không mấy khó khăn khi làm được loại cửa này. Nhưng có nhược điểm là cửa không chắc chắn và dễ bị hỏng hơn các loại cửa khác II-cửa kéo Loại cửa này nhìn rất lạ, với kết cấu đơn giản một động cơ được gắn cố định với trần nhà. Cửa được động cơ kéo bằng một đoạn dây. Ưu điểm của loại này là đơn giản nhưng hiệu quả, so với loại cửa cuốn thì cánh cửa chắc hơn nhiều. Có lẽ nhược điểm của loại cửa này là động cơ gắn với trần nhà vì vậy cần phải gắn đủ chắc để chịu được sức nặng của cửa. Bộ môn tự động hóa 4 III- cửa trượt Loại cửa này có đặc điểm là có một rãnh trượt cố định cho phép cánh cửa thể trượt qua trượt lại. Loại cửa này thường được sử dụng trong nhà hàng, khách sạn, cơ quan hay sân bay, nhà ga... Loại cửa này có ưu điểm là kết cấu khá nhẹ nhàng,tạo ra một cảm giác thoáng đạt và thoải mái và lịch sự rất thích hợp với nhưng nơi công cộng, cơ quan... Loại cửa này thiết kế rất toàn vẹn, nó có thể nhận biết được người, máy móc cũng như loài vật có thể đi qua Nhược điểm của loại cửa này là không hề chắc chắn , nhẹ nhàng nhưng không có nghĩa là gọn gàng mà ngược lại có khi lại rất cồng kềnh Có một điều không thể phủ nhận đó là tính phổ biến của loại cửa này. Bộ môn tự động hóa 5 CHƯƠNG 2 : KHẢO SÁT CÁC LOẠI CỬA ĐÓNG MỞ TỰ ĐỘNG Ở HÀ NỘI HIỆN NAY Thông qua việc quan sát, tìm hiểu về cửa tự động ở một số địa điểm trên Hà Nội hiện nay, ta nhận thấy cửa tự động được sử dụng chủ yếu ở những nơi giao dịch thương mại, những công sở lớn, ở sân bay, ngân hàng và các khách sạn lớn. Sở dĩ như vậy là do những nơi này có lượng người qua lại lớn, đồng thời những nơi này lại yêu cầu có tính hiện đại, sang trọng và tiện dụng. Sử dụng cửa tự động tại những nơi này sẽ phát huy được tất cả những ưu điểm của nó. Tuy nhiên cửa tự động cũng có rất nhiều loại tuỳ theo yêu cầu về mục đích sử dụng như trọng lượng cửa, chiều cao hay phần mạch điều khiển cửa. Theo trọng lượng cửa thì có các loại sau: loại 200 kg/hai cánh tại Cung văn hoá hữu nghị Việt Xô,loại 180kg/2 cánh tại ngân hàng nông nghiệp và phát triển nông thôn….Ngoài ra người ta còn chia ra làm hai loại theo số cánh cửa:Loại một cánh và loại hai cánh. + Cửa tự động chỉ có 1 cán:. Loại cửa này chủ yếu được dùng trong 2 điều kiện như sau: Một là, những nơi yêu cầu tính hiện đại, sang trọng nhưng lại có số lượng người đi qua lại không nhiều như các khác sạn lớn, nhà nghỉ lớn, hay công sở mà không có tính chất giao dịch… Hai là, những loại cổng có kích thước lớn dùng ở các công ty, xí nghiệp hay những ngôi nhà lớn … Ngoài ra còn có thể có loại cửa tự động mà chỉ có 1 cánh đóng mở tự động còn lại 1 cánh là đóng mở như loại bình thường. + Cửa tự động có hai cánh: Loại cửa này được dùng rộng rãi hơn so với loại cửa tự động 1 cánh. Theo phần mạch điều khiển, hiện nay thì hầu hết những loại cửa tự động mới đều dùng loại mạch phi tiếp điểm như tại toà nhà 14 Láng Hạ,khách sạn Horison….Ngoài ra tại sân bay Nội Bài do nhu cầu giao dịch và vận chuyển hiện đại nên hệ thống cửa tự dộng ở đây dùng phần mềm lôgô để điều khiển.Để tìm hiểu sâu hơn trong công nghệ này ta sẽ phân tích hệ thống cửa tự động ở sân bay Nội Bài Bộ môn tự động hóa 6 • KHẢO SÁT CỬA TỰ ĐỘNG Ở SÂN BAY NỘI BÀI- HÀ NỘI Trước cửa ra vào nơi bán vé và làm thủ tục bay của sân bay Nội Bài cả tầng 1 và tầng 2 mỗi tầng có 14 hệ thống cửa tự động .Tất cả các cửa này đều có kết cấu cơ khí và hình dạng bên ngoài giống nhau. Đây là loại cửa trượt rất phổ biến Cửa tự động tại đây sử dụng hệ thống cửa hai cánh trọng lượng mỗi cánh khoảng 80 kg. Động cơ dùng trong cửa tự động tại đây là động cơ một chiều điều chỉnh tốc độ bằng phương pháp điều chỉnh điện áp.Hệ thống cửa tại đây không dùng hệ thống con lăn phụ mà thay vào đó là sử dụng hai gờ sắt cố định xuống sàn . Cuối hành trình mở có đặt một công tắc hành trình để bảo vệ tránh cho cửa không chuyển động vượt quá hành trình. Quan sát cửa chuyển động em thấy cửa chuyển động với hai cấp tốc độ. Khi mở cửa cửa mở ra với vận tốc nhanh để kịp thời mở ra tránh tình trạng người phải chờ đợi cửa mở gây cảm giác khó chịu cho người muốn đi vào, gần hết hành trình mở cửa giảm tốc và dừng lại, khi cửa đóng cửa đóng với vận tốc chậm hơn so với lúc mở để tránh gây cảm giác cho người muốn đi vao từ đằng xa.Gần hết hành trình cửa giảm tốc và dừng lại chính xác. Khi cửa đang đóng mà có tín hiêu người đi vào thì cửa sẽ mở ra với vận tốc nhanh sau gần cuối hành trình thì giảm tốc và dừng lại chính xác ở cuối hành trình.Cảm biến dùng ở đây là hai cảm biến quang:Một cảm biến đặt ở phía bên ngoài, một cảm biến đặt ở phía bên trong của cánh cửa để đảm bảo nhận biết và báo tín hiệu khi có người đi từ trong ra cũng như khi có ngừơi đi từ ngoài vào.Hai cảm biến này trên khung cánh cửa. Phương thức hoạt động của loại cửa này là dùng mạch điều khiển không tiếp điểm dùng các phần tử lôgic thì có ưư điểm là rẻ,việc hỏng hóc có thể sửa chửa dễ dàng, nhưng nó có một nhược diểm rất lớn là làm việc không lâu bền bằng phương pháp dùng bộ điều khiển lôgô, PLC...Còn cửa dùng phần mềm diều khiển bằng lôgô lại có ưu đIểm là là việc rất ổn định nhẹ êm,trơn nhưng có nhược đIểm là giá cả đắt,nếu hỏng hóc rất khó sửa chữa.Do đó hiện nay tuỳ theo nhu cầu sử dụng và vốn đầu tư khác nhau, mà việc ứng dụng loại cửa nào cho phù hợp. Ngoài ra qua việc quan sát vừa qua em thấy việc lắp đặt cửa tự động thường được sắp xếp ở những nơi mà tầm nhìn có độ rộng lớn,không gian rộng và thường có các loại cửa khác đi kèm như cửa đẩy hay cửa cuốn để tạo thêm mỹ quan.Các cảm biến dùng trong các loại cửa tự động có ở Hà Nội hiện nay đều là cảm biến hồng ngoại. Bộ môn tự động hóa 7 PHẦN 2: TỔNG QUAN VỀ PLC CHƯƠNG I CÁC VẤN ĐỀ CHÍNH VỀ PLC I - SỰ PHÁT TRIỂN CỦA TỰ ĐỘNG HOÁ(TĐH) VÀ PLC NÓI CHUNG 1- SỰ PHÁT TRIỂN CỦA TĐH Cùng với công nghê thông tin thì TĐH là một ngành khoa học phát triển cực kỳ mạnh mẽ trong thời gian gần đây. TĐH có mặt ở khắp mọi nơi mọi lĩnh vực trong cuộc sống. Trong các nhà máy, xí nghiệp,xưởng sản xuất đó là các dây truyền sản xuất tự động.Hay trong các cơ quan, công sở,văn phòng như là thang máy ,cửa tự động.Thậm chí cả ở sân bay, nhà ga, siêu thị là các cửa tự động các máy bán hàng tự động, các máy soát hàng tự động ... Những thành tựu mà nó đem lại cho nhân loại là không thể kể siết. Tầm quan trọng của nó không chỉ đối với những nước đang phát triển đang trong quá trình công nghiệp hoá như nước ta, mà còn đối với cả nhưng nước tư bản phát triển hàng đầu thế giới như Mỹ, Nhật, Đức ... Vì vậy việc nghiên cứu các ứng dụng của TĐH áp dụng trong quá trình phát triển của xã hội là điều tất yếu và cần thiết đối với sinh viên ngành TĐH. Việc học hỏi tìm tòi và sáng tạo những ứng dụng của TĐH sẽ góp phần không nhỏ vào sự phát triển nền công nghiệp nước nhà nói riêng và sự đi lên của xã hội nói chung. Một xã hội phát triển và văn minh là một xã hội gắn liền với TĐH. 2-SỰ PHÁT TRIỂN CỦA PLC Trong rất nhiều ứng dụng của TĐH, chúng ta không thể không kể nói đến công nghệ PLC, là một công nghệ lập trình tối ưu dùng để điều khiển các chương trình hoạt động tự động. Công nghệ PLC kết hợp với máy vi tính là nền móng vững chắc cho ngành TĐH phát triển. Trong cạnh tranh công nghiệp thì hiệu quả của nền sản xuất nói chung là chìa khoá của thành công. Hiệu quả của nền sản xuất bao trùm những lĩnh vực rất rộng như: a) Tốc độ sản xuất ra một sản phẩm của thiết bị và của dây truyền phải nhanh. b) Giá nhân công và vật liệu làm ra sản phẩm phải hạ. c) Chất lượng cao và ít phế phẩm. Bộ môn tự động hóa 8 d) Thời gian chết của máy móc là tối thiểu. e) Máy sản xuất có giá trị rẻ. Các bộ điều khiển chương trình đáp ứng được hầu hết các yêu cầu trên và như là yếu tố chính trong việc nâng cao hơn nữa hiệu quả sản xuất trong công nghiệp. Trước đây thì việc tự động hoá chỉ được áp dụng trong sản xuất hàng loạt năng suất cao. Hiện nay cần thiết phải tự động hoá cả trong sản xuất nhiều loại hàng hoá khác nhau, trong việc nâng cao chất lượng cũng như để đạt năng suất cao hơn và nhằm cực tiểu hoá vốn đầu tư cho thiết bị và xí nghiệp. Các hệ thống sản xuất linh hoạt(FMS) đáp ứng được các nhu cầu này. Hệ thống bao gồm các thiết bị như các máy điều khiển số, rôbôt công nghiệp, dây truyền tự đông và máy tính hoá công việc điều khiển sản xuất. Bạn sẽ tìm thấy nhiều ứng dụng của các bộ điều khiển chương trình trong thiết bị sản xuất tự động. Trước khi có các bộ điều khiển chương trình trong sản xuất đã có nhiều phần tử điều khiển, kể cả các trục cam, các bộ không chế hình trống. Khi xuất hiện rơle điện tử thì panel rơle trở thành chủ đạo trong điều khiển . Khi Transistors xuất hiện nó được áp dụng ngay ở những chỗ mà rơle điện tử không đáp ứng được những yêu cầu điều khiển cao. Ngày nay, lĩnh vực điều khiển được mở rộng đến cả quá trình sản xuất phức tạp, đến các hệ thóng điều khiển tổng thể với các mạch vòng kín, đến các hệ thống sử lý số liệu và điều khiển kiểm tra tập trung hoá. Hệ thống điều khiển logic thông thường không thể thực hiên điều khiển tổng thể được, và các bộ điều khiển chương trình hoá hoặc điều khiển bằng máy vi tính đã trở nên cần thiết. Bảng sau đây chỉ ra sự so sánh giữa hệ điều khiển lôgic cổ điển và điều khiển chương trình hoá: WIRED LOGIC PROGRAMABLE CONTROLLER Phần tử điều khiển Mục đích đặc biệt Mục đích chung Phạm vi thay đổi Nhỏ và trung bình Trung bình và lớn Thay đổi hoặc thêm Khó Dễ Thời gian giao hàng Vài ngày Hầu như ngay lập tức Bảo trì bảo dưỡng Khó Dễ độ tin cậy Phụ thuộc vào thiết kế và chế tạo Cao Hiệu quả kinh tế ưu điểm ở vùng công suất nhỏ ưu điểm ở vùng hoạt động công suất nhỏ , trung bình và lớn. Bộ môn tự động hóa 9 Bộ môn tự động hóa 10 II- CHỨC NĂNG, ỨNG DỤNG VÀ SỰ ƯU VIỆT CỦA PLC 1- PLC LÀ GÌ ? PLC (Programmable Logic control) là thiết bị điều khiển logic lập trình được, hay khả trình, cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình. 2-BỘ ĐIỀU KHIỂN CHƯƠNG TRÌNH CÓ THỂ LÀM ĐƯỢC NHỮNG GÌ - Thu nhận các tín hiệu đầu vào và phản hồi (từ các cảm biến) -Liên kết, ghép nối lai và đóng mở mạch cho phù hợp với chương trình -Tính toán và soạn thảo các lênh điều khiển trên cơ sở so sánh các thông tin thu được -Phân phát các lệnh điều khiển đó đến các địa chỉ thích hợp Với việc phân chia ra làm các kiểu điều khiển tương ứng ta sẽ hiểu được chức năng của bộ điều khiển chương trình hơn. KIỂU ĐIỀU KHIỂN CHỨC NĂNG Điều khiển chuyên gia giám sát a) Thay cho điều khiển rơ le b) Thời gian đếm c) Thay cho các panell điều khiển mạch in d) Điều khiển tự động, bán tự động, bằng tay các máy và các quá trình a) Các phép toán số học b) Cung cấp thông tin c) Điều khiển liên tục ( Nhiệt độ, áp xuất ) d) Điều khiển P.I.D e) Điều khiển động cơ chấp hành f) Điều khiển động cơ bước Điều khiển dãy a) Điều hành quá trìng và báo động b) Phát hiện lãi và điều hành c) Ghứp nối với máy tính (RS232\RS242) d) Máy in ghép nối e) Mạng tự động hoá xí nghiệp f) Mạng cục bộ g) Mạng mở rộng h) F.A, EMS, C.M.I Điều khiển mềm dẻo Bộ môn tự động hóa 11 3-SỰ ƯU VIỆT CỦA VIỆC ỨNG DỤNG KỸ THUẬT PLC - Thời gian lắp đặt công trình ngắn hơn: không cần mạch lực và mạch điều khiển, không cần rơle, tụ, tranzito,thyristor,... - chuẩn bị hoạt động nhanh: khi bộ điều khiển và các phụ kiện đã được lắp ghép thì bộ PLC vào tư thế sẵn sàng làm việc ngay. - Dễ dàng thay đổi mà không gây tổn thất tài chính vì cần ít thiết bị lắp đặt hơn, các thiết bị được lắp đặt và hoạt động riêng rẽ ngoài ra có thể tính toán được chính xác giá thành. - Tiết kiệm thời gian - Dễ dàng thay đổi thiết kế nhờ thay đổi chương trình phần mềm: ta có thể thay đổi chương trình hoạt động sao cho phù hợp với mục đích và ý tưởng đưa ra. - Ứng dụng điều khiển trong phạm vi rộng: vì kỹ thuật PLC hoạt động một cách linh hoạt nên dễ dàng thuận tiện trong tính toán, so sánh các giá trị tương quan, thay đổi các thông số cần thiết. Phù hợp nhanh chóng với mọi cách thức hoạt động tự động. - Dễ bảo trì: các chỉ thị vào và ra giúp xử lý sự cố dễ dàng hơn và nhanh hơn. - Độ tin cậy cao: các thành phần điện tử có tuổi thọ lâu hơn các thiết bị cơ điện tử. Việc bảo dưỡng định kỳ đối với điều khiển Rơle là không cần thiết đối với PLC - Chuẩn hoá được phần cứng điều khiển - Thích ứng trong môi trường khắc nghiệt như môi trường ẩm ướt như ở nứơc ta, môi trường co nhiệt độ thay đổi, điện áp giao động, tiếng ồn, oxi hoá ... Bộ môn tự động hóa 12 III- CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA PLC. Cấu trúc phần cứng của PLC gồm: - Modul nguồn cung cấp. - Bộ xử lý trung tâm CPU. - Bộ nhớ chương trình. - Modul vào. - Modul ra. - Modul giao diện. - Các modul mở rộng Hình 1. Cấu trúc phần cứng của PLC. 1. Modul nguồn cung cấp. Đây là bộ nguồn có dải điện áp vào rất rộng (85-265 VAC). Nó tạo nguồn cung cấp chuẩn 24VDC cho tất cả các modul của PLC. CPU 220V Nguån n¨ng l−îng Më réng ®−îc Mμn h×nh §Çu vμo cã läc Bé nhí ch−¬ng tr×nh §Çu ra khuÕch ®¹i M¹ch phèi ghÐp Chøc n¨ng phô Ray dÉn nguån 24V BUS luång liªn l¹c Bộ môn tự động hóa 13 2. CPU. a. Nhiệm vụ và cấu tạo. Thực hiện các nhiệm vụ điều khiển trung tâm. Thành phần của CPU gồm - 1 bộ xử lý. - 1 bộ nhớ trong (RAM). - Cờ, các bộ thời gian , bộ đếm. - Khối chức năng tiêu chuẩn ( phục vụ hoạt động của hệ thống như nhân, chia, mã hoá...) - Chỗ chứa bộ nhớ phụ. - Cổng cho lập trình, khối giao tiếp hoặc BUS của mạng LAN nối vào PLC. b. Hoạt động. Các thông tin lưu giữ trong bộ nhớ chương trình được gọi lên tuần tự vì đã được điều khiển và kiểm soát bởi bộ đếm chương trình do đơn vị xử lý trung tâm khống chế. Bộ xử lý liên kết các tín hiệu cá lẻ lại với nhau theo quy định và từ đó rút ra kết quả là các lệnh cho đầu ra. 3. Bộ nhớ chương trình, bộ nhớ trong của PLC Là, đó là nơi lưu giữ chương trình quyết định hoạt động của hệ thống điều khiển. Trong bộ nhớ chương trình các lệnh được ghi tuần tự theo địa chỉ riêng. Bộ nhớ chương trình của PLC thường là RAM. Với RAM này ta có thể nạp, ghi, hoặc xoá chương trình bất kỳ lúc nào. Tuy nhiên khi mất nguồn nuôi thì nội dung của RAM cũng bị mất, do đó người ta phải lắp vào PLC các pin khô làm nguồn nuôi dự trữ . Người ta cũng đã thiết kế bộ nhớ thành các modul để cho phép dễ dàng thích nghi với các chức năng điều khiển có kích cỡ khác nhau. 4. Modul đầu vào. Có chức năng chuẩn bị các tín hiệu bên ngoài để chuyển vào trong PLC, nó chứa các bộ lọc và bộ thích ứng mức năng lượng, được thiết kế để có thể nhận được nhiều đầu vào. Các đầu vào được trang bị đèn LED để việc quan sát dễ dàng hơn. Bộ môn tự động hóa 14 5. Modul đầu ra. Có cấu tạo tương tự modul vào. Nó gửi thẳng các thông tin đầu ra đến các phần tử kích họat của các máy làm việc. Các đầu ra cũng được trang bị đèn LED để việc quan sát dễ dàng hơn. 6. Modul giao diện. Dùng để nối bộ PLC với các thiết bị bên ngoài như: màn hình, thiết bị lập trình... 7.Modul mở rộng. - Modul đếm: được sử dụng để trợ giúp những bộ đếm trong CPU. Modul đếm có khả năng đếm thuận, nghịch. - Modul thời gian. 8. Những thông số kỹ thuật căn bản của PLC. - Nguồn cung cấp. - Thời gian xử lý 1 Kbyte lệnh. - Dung lượng bộ nhớ . - Số lượng bộ đếm, bộ thời gian, cờ. - Phần cứng đồng hồ đếm thời gian. - Số đầu vào, ra (số và tương tự). - Mức điện áp, dòng điện cho đầu vào ,ra. - Khả năng mở rộng. - Khả năng ghép nối với các thiết bị ngoại vi. - Bộ lập trình PG. Bộ môn tự động hóa 15 9-Các bit đầu vào trong PLC và các tín hiệu bên ngoài Các bit đầu vào Các bit trong PLC phản ánh trạng thái đóng mở của công tắc điện bên ngoài như hình trên.Khi trạng thái khoá đầu vào thay đổi (đóng/mở),trạng thái các bit tương ứng cũng thay đổi tương ứng (1/0).Các bit trong PLC được tổ chức thành từng Word; ở hình trên các khoá đầu vào được nối tương ứng với word 000. Các bit đầu ra trong PLC và các tín hiệu bên ngoài Các bit của Word từ 01000 – 01015 sẽ điều khiển bật tắt đèn tương ứng với trạng thái 1 hoặc 0 của nó. 01015 0 0 1 0 1 Các bit của 010 01004 01000 Sáng 0V 00015 0 0 0 0 1 00001 00000 +V Các bit bên trong PLC phản ánh trạng thái đóng mở công tắc điện bên ngoài Bộ môn tự động hóa 16 IV- CÁC VẤN ĐỀ CHÍNH CẦN BIẾT KHI SỬ DỤNG PLC Đầu vào a) Số đầu vào. b) Các loại đầu vào. Đầu ra a) Số lượng đầu ra. b) Các loại đầu ra. Bộ nhớ a) RAM Thông tin ở bộ nhớ này có thể được ghi vào hoặc đọc ra. b) EPROM Là bộ nhớ PROM để lưu giữ vĩnh cửu các chương trình và có thể lập trình lại bằng thiết bị lập chương trình. c) EEPROM Là bộ nhớ vĩnh cửu các chương trình và có thể lập trình lại bằng thiết bị chuẩn CRT hoặc bằng tay. Ngoại vi a) Thiết bị lập trình bằng tay. b) L.S.S - Phần mềm phụ trợ bằng tay. c) Bộ lập trình Prom. d) G.P.C- Thiết bị lập trình đồ hình F.I.T-Tecminal thông minh trong xí nghiệp. Bộ môn tự động hóa 17 V-THỦ TỤC THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN CHƯƠNG TRÌNH Lưu chương trình vào EPROM Sắp xếp có hệ thống tất cả các bản vẽ Kết thúc Thay đổi chương trình Mô phỏng chương trình và kiểm tra phần mềm Chương trình đúng? Kiểm tra tất cả các dây nối Chạy thử chương trình Sửa lại phần mềm Dựng một lưu đồ chung của hệ thống điều khiển Liệt kê các đầu vào ra tương ứng với các đầu V\R của PLC Phiên dịch lưu đồ sang giản đồ thang Tìm hiểu các yêu cầu của hệ thống điều khiển Nối tất cả các thiết bị vào ra với PC Chương trình đúng? Lập trình giản đồ thang vào PLC Bộ môn tự động hóa 18 Bộ môn tự động hóa 19 CHƯƠNG II CÁC THAO TÁC VÀ CÁC LỆNH CƠ BẢN TRONG PLC_CQM1 PLC có mật khẩu lệnh để ngăn người không có trách nhiệm thâm nhập vào chương trình. PLC luôn đòi hỏi mật khẩu ngay sau khi bật nguồn hoặc sau khi bộ lập trình được cài đặt khi PLC ở chế độ vận hành. Để nhập mật khẩu cần nhấn các phím CLR và MONTR. * Xoá toàn bộ chương trình : Việc xáo các chương trình đã có trong RAM của CPU tương ứng chế độ vận hành ALLCLEAR. Các không gian nhớ của rơle lưu giữ bộ đếm và bộ nhớ dữ liệu có thể được giữ lại bằng cách nhấn khoá của không gian bạn cần giữ lại trước khi nhấn phím MONTR. Chế độ ALLCLEAR làm việc khi chuyển mạch chọn chế độ đặt ở PROGRAM Bộ nhớ của PLC bị xoá sau khi thực hiện gõ các phím theo thứ tự sau : PASSWORD ! CLR MONTR CLR CLR PLAY SET NOT REC RESET MONTR CLR 0000 Bộ môn tự động hóa 20 PHÍM LỆNH FUN Các lệnh ứng dụng đặc biệt gọi là chức năng có thể được đưa vào khi dùng khóa này. LD LD nhập các điểm vào chương trình và cho ta ý nghĩa của các điểm phân nhánh. AND AND cho phép các điểm phụ được nối với hau để hình thành một mạch nối tiếp. OR OR cho phép các điểm được nối vào mạch để hình thành nối song song. OUT Các lệnh ra TIM Lệnh này để điều khiển thời gian CNT Lệnh này để điều khiển bộ đếm NOT Dùng với LD, AND, OR để thành lập các điểm NC( thường kín) HR Thiết lập các rơle lưu giữ (duy trì) TR Thiết bị các rơle tạm thời. SET SHIFT SHIFT dùng cho chức năng thay đổi của 4 phím nhiều chức năng có nhãn là PLAY, RECORD Channel, CONTACT A 0 9 Dùng khi cần nhập vào các con số thập phân, hexa khi làm lập trình Bộ môn tự động hóa 21 LỆNH ĐẶT - HỒI PHỤC CƯỠNG BỨC Cưỡng bức các phần tử đầu ra hoặc các phần khác của chương trình lên ON hoặc xuống OFF độc lập với chương trình được thực hiện bởi FORCED SET/RESET. Nhấn Hoặc Bật ON Tắt OFF Đặt chuyển mạch chọn chế độ về MONTR Nhấn Đèn LED 10000 sẽ sáng lên SET RESET CLR OUT B 1 A 0 A 0 A 0 A 0 MONTR SET Bộ môn tự động hóa 22 KIỂM TRA CHƯƠNG TRÌNH Có thể kiểm tra được chương trình để làm suất hiện bất cứ một lệnh nào hoặc bất cứ địa chỉ bit dữ liệu nào dùng trong một lệnh. Việc kiển tra có thể tiến hành từ bất cứ địa chỉ nào đang hiển thị hoặc từ một hiển thị đã bị xoá. Để chỉ định một địa chỉ Bit hoặc một lệnh làm như sau: Khi đã tìm ra một lệnh hoặc một địa chỉ bit thì ta có thể nhấn phím SRCH một lền nữa để làm hiển thị kèm theo của chính lệnh hoặc địa chỉ của bit đó. Trong khi tiến hành kiểm tra trên màn hiển thị suất hiện SRCH`G. Khi một từ đầu tiên của câu lệnh nhiều từ đã hiển thị trong quá trình kiểm tra, từ tiếp theo của câu lệnh sẽ được hiển thị nếu nhấn phím DOWN trước khi thực hiện tiếp việc kiểm tra. Nếu bộ nhớ chương trình được đọc ra trong chế độ RUN hoặc MONTR thì trạng thái ON\OFF của bất cứ một hiển thị nào cũng sẽ hiện ra. CLR SHIFT CONT # SRCH SRCH HR TIM CNT Bộ môn tự động hóa 23 Ví dụ : kiểm tra bit Ví dụ : kiểm tra câu lệnh CLR F 5 SRCH SRCH SRCH CONT # SHIFT 00000 00000 CONT 00005 02000 CONT SRCH LD 00005 02030 CONT SRCH AND 00005 10780 CONT SRCH END(01) CLR LD SRCH SRCH SRCH 00000 00000 LD 00000 02000 SRCH LD 00000 02020 LD 00000 10820 SRCH END(01) Bộ môn tự động hóa 24 CHÈN VÀ XOÁ CÁC LỆNH Trong chế độ PROGRAM , bất cứ một lệnh nào mà đang đước hiển thị cũng có thể bị xoá hoặc một lệnh khác có thể được chèn vào trước nó. Điều này không thể thực hiện được trong các chế độ RUN hoặc MONTR. Để chèn một lệnh nào đó thì phải hiển thị lệnh mà trước nó ta muốn ta muốn đặt một lệnh mới, nhập câu lệnh giống như khi nhập một chương trình khởi đầu, sau đó nhấn phím INS và phím DOWN xuống. Để xoá một lệnh nào đó cũng phải hiển thi lệnh cần xoá và nhấn DEL và UP lên. Khi lệnh đã bị chèn hoặc bị xoá, tất cả các địa chỉ trong bộ nhớ chương trình theo trật tự vận hành đều được tự động hiệu chỉnh sao cho không có địa chỉ rỗng và không có lệnh nào không có địa chỉ. INS DEL Bộ môn tự động hóa 25 Mã nhớ sau đây chỉ ra các bước thay đổi xảy ra cho một chương trình chèn: Trước khi chèn Thủ tục chèn Địa chỉ Lệnh Dữ liệu 00000 LD 00000 00001 AND 00001 00002 LD 10000 00003 AND NOT 00002 00004 OR LD 00005 AND 00003 00006 AND NOT 00004 00007 OUT 10000 00008 END(01) Sau khi chèn Địa chỉ Lệnh Dữ liệu 00000 LD 00000 00001 AND 00001 00002 LD 10000 00003 AND NOT 00002 00004 OR LD 00005 AND 00003 00006 AND NOT 00004 00007 AND 00005 00008 OUT 10000 00009 END(01) CLR OUT A 0 A 0 A 0 A 0 B 1 SRCH AND F 5 INS 00007 READ AND 00005 00008 INSERT END? OUT 10000 00007 INSERT? AND 00005 00007 AND 00005 00007 AND 00000 00007 OUT 10000 00000 OUT 10000 00000 OUT 00000 00000 Bộ môn tự động hóa 26 Mã nhớ sau đây chỉ ra các bước thay đổi xảy ra cho một chương trình xoá: Trước khi xoá Thủ tục xoá Địa chỉ Lệnh Dữ liệu 00000 LD 00000 00001 AND 00001 00002 LD 10000 00003 AND NOT 00002 00004 OR LD 00005 AND 00003 00006 AND NOT 00004 00007 AND 00005 00008 OUT 10000 00009 END(01) Sau khi xoá Địa chỉ Lệnh Dữ liệu 00000 LD 00000 00001 AND 00001 00002 LD 10000 00003 AND NOT 00002 00004 OR LD 00005 AND 00003 00006 AND 00005 00007 OUT 10000 00008 END(01) CLR 00000 AND 00000 AND 00000 NOT 00000 AND NOT 00000 E 4 00000 AND NOT 00004 SRCH 00000 SRCH AND NOT 00004 DEL 00000 DELETE? AND NOT 00004 00000 DELETE END AND 00005 00000 READ AND 00004 Bộ môn tự động hóa 27 SỐ LƯỢNG CÁC TIẾP ĐIỂM Số lượng các tiếp điểm sử dụng cho một liên hệ lôgic là không hạn chế. Các tiếp điểm dùng để nối bởi các phím AND và AND NOT là tuỳ ý theo số lượng yêu cầu. Các tiếp điểm là tuỳ theo số lượng yêu cầu để nối mạch bởi các phím OR và OR NOT . Số lượng các tiếp điểm cũng là không hạn chế trên một liên hệ lôgic: 00000 00001 00002 00000 00001 00002 00000 00001 00000 00001 Bộ môn tự động hóa 28 CÁC LỆNH CƠ BẢN 1. Lệnh AND LD và OR LD : AND LD nối hai khối nối tiếp Mã nhớ Địa chỉ Lệnh Dữ liệu 00000 LD 00002 00001 OR 00003 00002 LD 00004 00003 OR 00005 00004 AND LD 00005 OUT 10000 OR LD nối hai khối song song Mã nhớ 10000 00002 00004 00003 00005 10001 00002 00003 00004 00005 Bộ môn tự động hóa 29 Địa chỉ Lệnh Dữ liệu 00000 LD 00002 00001 AND NOT 00003 00002 LD 00004 00003 AND 00005 00004 OR LD 00005 OUT 10001 2. Thời gian Lệnh Tim có thể được dùng để định thời gian từ ON giống như là mạch rơle. Đồ thị thời gian: Giản đồ thang: Mã nhớ : Vào 00000 Ra 10000 Ra 10001 TIM 000 10000 10001 END 5.0 sec 00000 00001 TIM000 TIM000 Bộ môn tự động hóa 30 Địa chỉ Lệnh Dữ liệu 00000 LD 00000 00001 AND NOT 00001 00002 TIM 000 #0050 00003 LD TIM000 00004 OUT 10000 00005 LD NOT TIM000 00006 OUT 10001 00007 END(01) 3. Bộ đếm Bộ đếm CNT là bộ đếm lùi đặt trước. Nghĩa là nó giảm một bước đếm khi một tín hiệu vào chuyển từ OFF lên ON. Bộ đếm phải được lập trình với một đầu vào đếm, một đầu vào hồi phục, một số đếm và giá trị đặt (SV). Giá trị đặt(SV) có thể biến thiên từ 0000 đến 9999. Mã nhớ Địa chỉ Lệnh Dữ liệu 00000 LD 00000 10002 END 00000 00002 CNT 001 CP CNT 001 R 10 counts Bộ môn tự động hóa 31 00001 LD 00002 00002 CNT 001 #0010 00003 LD CNT 001 00004 OUT 10002 00005 END(01) Số đếm không được cặp đôi với số thời gian bởi vì cả hai đều chia nhau cùng một không gian dữ liệu trong bộ nhớ của PLC. Giá trị hiện tại của bộ đếm có thể kiểm tra được từ bộ lập trình bằng cách nhấn các phím như sau: Trạng thái đầu vào và đầu ra cũng được kiểm tra bằng cách nhấn các phím : Để thay đổi giá trị của bộ đếm Cần đặt chuyển chế độ về MONTR CLR CNT B 1 MONTR SHIFT CONT 00000 10002 MONTR Bộ môn tự động hóa 32 4. Bộ ghi dịch – SFT(10) Bộ ghi dịch SFT dịch chuyển một dữ liệu 16 bit trong một kênh xác định bởi 1 bit. Mặc dầu lệnh này dịch chuyển dữ liệu trong khoảng các kênh, cả một kênh khởi động và một kênh kết thúc phải được xác định như là một dữ liệu. Ký hiệu thang Không gian dữ liệu lệnh CLR CNT B 1 SRCH C 2 0 WRITE 00001 CNT DATA #0010 00001 READ 0FF CNT 001 CHG 00001 CNT DATA #0010 #???? SFT(10) S E I\O Rơle phụ bên trong Rơle duy trì 00004 00005 10000 SFT(10) 100 100 00002 00003 DI CP R Bộ môn tự động hóa 33 Mã nhớ Địa chỉ Mã lệnh Dữ liệu 00000 LD 00002 00001 AND NOT 00003 00002 LD 00004 00004 SFT(10) 100 100 00005 LD 10000 00006 OUT 10100 00007 END(01) Kênh khởi động Kênh kết thúc 00 01 02 15 00 01 02 15 Bộ môn tự động hóa 34 Khi có tín hiệu vào hồi phục được ghi vào bộ ghi dịch, toàn bộ 16 bit được hồi phục cùng nhau. Nếu dung không gian Rơle duy trì dữ liệu được gọi lại khi mất nguồn điện. 5. KEEP(11)- Rơle chốt KEEP dùng làm chốt. Nó duy tì trạng thái ON hoặc OFF của một bit cho đến khi một trong hai đầu bào của nó tác động đặt (S) hoặc hồi phục nó. Nếu chức năng KEEP được dùng với rơle HR thì trạng thái của đầu ra chốt vẫn được giữ lại ngay cả khi mất nguồn. Giản đồ thang : Mã nhớ 00 01 02 15 KEEP 10000 END(01) 00001 Bộ môn tự động hóa 35 Địa chỉ Lệnh Dữ liệu 00000 LD 00000 00001 LD 00001 00002 KEEP(11) 10000 00003 END(01) 6. Chuyển -MOV(21) MOV truyền dữ liệu qua nguồn ( hoặc dữ liệu qua một kênh định trước hoặc một hằng số Hexa 4 số ) đến một kênh đích. Như vậy MOV yêu cầu hai dữ liệu phải được xác định: Kênh nguồn hoặc hằng số và kênh đích. Ký hiệu giản đồ thang Không gian dữ liệu lệnh Giản đồ thang : MOV(21) S D S: Kênh nguồn IR, AR, SR, HR, TR, TC, LR, # D: Kênh đích IR, AR, DM, HR, LR Bộ môn tự động hóa 36 Mã nhớ Địa chỉ Mã lệnh Dữ liệu 00000 LD 25313 00001 MOV(21) 000 100 00002 END(01) Giản đồ sau đây mô tả hoạt động của MOV Nguồn vào Đích ra CH000 CH100 MOV(21) 000 100 25313 00000 1 00001 1 00002 0 00003 1 00004 1 00005 0 00006 0 00007 1 00008 1 10000 1 10001 1 10002 0 10003 1 10004 1 10005 0 10006 0 10007 1 10008 1 Bộ môn tự động hóa 37 CHƯƠNG III CÁC BÀI TẬP LỚN ỨNG DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN CHƯƠNG TRÌNH PLC_CQM1 Bài 1: Điều khiển tín hiệu đèn giao thông Bộ môn tự động hóa 38 Phía Bắc Phía Nam Biểu đồ thời gian Bắc Nam Lưu đồ chương trình 45s 30s 15s Xanh Vàng Đỏ Xanh Vàng Đỏ TIM #0300 Xanh START Vàng Đỏ TIM #0450 Xanh Bộ môn tự động hóa 39 Giản đồ thang Phía Bắc 10000 T000 10001 T002 10000 TIM000 T001 Bộ môn tự động hóa 40 Phía Nam 10006 T004 10004 T006 10006 TIM004 T005 #0450 T004 Bộ môn tự động hóa 41 Mã nhớ Địa chỉ Lệnh Dữ liệu 00000 LD NOT TIM 000 00001 OUT 10000 00002 LD NOT TIM 002 00003 AND NOT 10000 00004 OUT 10001 00005 LD NOT TIM 001 00006 TIM 000 #0300 00007 LD TIM 000 00008 TIM 001 #0600 00009 LD NOT 10000 00010 TIM 002 #0150 00011 LD TIM 002 00012 AND NOT TIM 003 00013 OUT 10002 00014 LD 10002 00015 TIM 003 Bộ môn tự động hóa 42 #0450 00016 LD NOT TIM 004 00017 OUT 10006 00018 LD NOT TIM 006 00019 AND NOT 10006 00020 OUT 10004 00021 LD NOT TIM 005 00022 TIM 004 #0450 00023 LD TIM 004 00024 TIM 005 #0600 00025 LD NOT 10006 00026 TIM 006 #0300 00027 LD TIM 006 00028 AND NOT TIM 007 00029 OUT 10005 00030 LD 10005 00031 TIM 007 #0150 00032 FUN(01) Khi được cấp nguồn, đèn xanh phía bắc sáng trong vòng 30s, đồng thời đèn đỏ phía nam sẽ sáng trong vong 45s. Tiếp theo đèn vàng phía bắc sẽ sáng trong vòng 15s, sau 15s , đèn xanh phía nam sẽ sáng và đèn đỏ phía bắc sáng. Quá trình lặp đi lặp lại cho đến khi ngắt nguồn. Bộ môn tự động hóa 43 Bài 2: Điều khiển dây truyền đóng gói Biểu đồ thời gian Phân công đầu vào Phần tử 00000 START Push Button(PB1) 00001 STOP Push Button(PB2) 00002 Có táo(SE1) 00003 Có hộp(SE2) Khi PB1 bị ấn, băng chuyền hộp sẽ chạy. Khi phát hiện ra có hộp, băng chuyền hộp dừng, băng chuyền táo chạy, xenxơ đếm sẽ đếm được 10 quả. Phân công đầu ra Phần tử 10000 Băng chuyền táo 10001 Băng chuyền hộp 00000 00001 00002 00003 01000 CNT010 10000 10001 Bộ môn tự động hóa 44 Băng chuyền tào dừng băng chuyền hộp lại chạy. Bộ đếm sẽ hồi phục và quá trình vận hành cứ thế lập lại cho tới khi nút PB2 được ấn xuống. Lưu đồ chương trình START Băng chuyền hộp chạy Có hộp? Băng chuyền hộp dừng Băng chuyền táo chạy Có hộp? Băng chuyền táo dừng Bộ môn tự động hóa 45 Giản đồ thang Mã nhớ Địa chỉ Lệnh Dữ liệu 00000 LD 00000 00001 OR 10001 00002 OR CNT 001 00003 AND NOT 10000 00004 AND NOT 00001 00005 OUT 10001 00006 LD 00003 00007 AND NOT CNT 001 10001 END(01) CNT001 #0010 10000 C001 00000 10001 10000 00001 00003 C001 00002 10001 Bộ môn tự động hóa 46 00008 OUT 10000 00009 LD 00002 00010 LD 10001 00011 CNT 001 #0010 00012 FUN(01) PHẦN 3 : THIẾT KẾ MÔ HÌNH CỬA TỰ ĐỘNG CHO GARA Ô TÔ SỬ DỤNG KỸ THUẬT PLC ĐỂ ĐIỀU KHIỂN • LỜI NÓI ĐẦU Trong xã hội văn minh hiện đại này thì ôtô chiếm một phần không nhỏ trong lưu thông, những tiện ích vượt trội của ôtô so với các loại phương tiện giao thông khác là không thể phủ nhận(trở được nhiều người hơn,nhanh hơn, đỡ bụi và đỡ ồn hơn, khi đi xa đỡ cảm thấy mệt hơn...). Trên thế giới thì ôtô đã là phương tiện giao thông chính từ lâu.Với tốc độ phát triển như hiện nay của nước ta, chẳng lâu nữa ôtô sẽ là phương tiện giao thông chính ở nước ta, khi đó mọi nhà đều có ôtô và như thế chúng ta cần phải có nhiều chỗ để xe hơn. Đó cũng chính là lí do em đã lựa chọn đồ án " Thiết kế mô hình cửa tự động cho gara ô tô " Vì việc thiết kế gara với cửa tự động cho ôtô là điều hết sức cần thiết phục vụ tốt hơn cho cuộc sống con người. Do cửa tự động có thể đóng mở một cách tự động nên tiết kiệm thời gian và tránh được cảm giác ngại và phiền toái với người sử dụng. Xã hội đang thay đổi từng ngày từng giờ, với cuộc sống hiện đại ngày nay thì tiết kiệm được 1 chút thời gian và bớt đi phiền toái là điều rất cần thiết. Bộ môn tự động hóa 47 CHƯƠNG I : CHẾ TẠO GIỚI THIỆU MÔ HÌNH I. Các yêu cầu của mô hình • Kích thước tuỳ ý • Gọn gàng • Hệ thống cơ hoạt động tốt • Hệ thống điện tốt, hoạt động đúng theo thiết kế • Hệ thống cửa đáp ứng mọi yêu cầu đặt ra. Cụ thể ta có nhưng yêu cầu như sau: 1- yêu cầu về chương trình chung - Dùng loại cửa kéo có các thanh trượt dọc trượt ngang cho phép cửa đi lên sát trần nhà, tận dụng không gian là trần nhà. - cửa phải tự động mở khi có xe muốn vào, và phải tự động đóng xuống khi xe đã vào hết - Cửa thiết kế để có thể đóng mở 1 cách thông minh, khi cửa đang đóng xuống thì xe mới vào thì cửa vẫn mở lên cho phép xe vào. - Dùng kỹ thuật PLC để chương trình hoạt động cho cửa. 2- yêu cầu về cơ khí Yêu cầu của mô hình là phải càng giống với cửa thật cả về hình thức và chất lượng hoạt động càng tốt, phải chắc chắn và gọn gàng Do đó, việc thiết kế kết cấu cơ khí cho mô hình cũng phải đảm bảo những yêu cầu kỹ thuật như đối với cửa thật: Khung cửa, cánh cửa, rãnh trượt,xích, bánh răng,trục quay... Ngoài ra, còn có các kết cấu phụ để tạo ra mô hình cửa tự động thật hoàn chỉnh như cửa thật. Động cơ ở đây là loại động cơ 1 chiều được cấp nguồn bởi bộ chỉnh lưu cầu 1 chiều,kết hơp với bộ đảo chiều cho phép động cơ có thể quay thuận hoặc quay ngược. II- Mục đích của việc chế tạo mô hình - Tạo ra một mô hình cửa đóng mở tự động có thể hoạt động tốt, từ đó có thể thiết kế được cửa tự động cho gara ô tô thật. - Việc chế tạo ra mô hình hoạt động tốt sẽ tạo điêu kiện cho sinh viên có cơ hội học tập và nghiên cứu môn học một cách thực tế, là một cơ hội rất tốt giúp sinh viên khỏi bỡ ngỡ khi làm việc thực tế. - Nghiên cứu, chế tạo ra mô hình cửa tự động này sinh viên cũng phải tham khảo thực tế nhiều lĩnh vực và tham khảo bằng nhiều tài liệu khác nhau. Điều đó mang lại sự hiểu biết sâu sắc hơn cho sinh viên không chỉ trong một lĩnh vực tự đông hoá mà còn nhiều lĩnh vực,ngành nghề khác như điện,điện tử, cơ khí... CHƯƠNG II : CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA MÔ HÌNH Bộ môn tự động hóa 48 I - Tính toán chi tiết mô hình TT Thiết bị & vật liệu Đơn vị tính Số lượng A Khung 1 Nhôm 2.52 cm2 3.6 m 2 Nhôm 2.5x5 cm2 1m 3 Nhôm 1x1 cm2 2m 4 Gỗ sàn 25x30x2 cm2 1m2 5 Cánh cửa 13x20x1 cm2 1 tấm 6 Trục quay 40 cm 7 Bánh răng p3 Chiếc 4 8 Bánh răng p5 Chiếc 3 9 Xích m 1m 10 Động cơ một chiều 30V Chiếc 1 B Thiết bị điện 1 Sensor DSE30E4 Chiếc 2 2 Đèn halogen Chiếc 3 3 Công tắc hành trình Chiếc 2 4 Công tắc điện Chiếc 2 5 Công tắc tự hồi Chiếc 2 6 Rơle đảo chiều Chiếc 1 7 Nguồn 30VDC 1 8 Nguồn 9VDC 1 9 Cổng nối PLC Chiếc 2 Bộ môn tự động hóa 49 Mô hình nhìn từ trên Bộ môn tự động hóa 50 Mặt cắt ngang của mô hình Bộ môn tự động hóa 51 Bộ môn tự động hóa 52 Mô hình nhìn từ phía trước Bộ môn tự động hóa 53 Mặt cắt đứng của mô hình Bộ môn tự động hóa 54 Mô hình nhìn ngang Bộ môn tự động hóa 55 Mặt cắt dọc của mô hình Bộ môn tự động hóa 56 Bộ môn tự động hóa 57 Công tắc điều khiển bằng tay (màu xanh và đỏ) Bộ môn tự động hóa 58 Các đầu vào và ra được thiết kế một cách gọn gàng Với hai cổng IN và OUT Bên trong Gara có đèn chiếu sáng giúp nhìn tốt hơn Bộ môn tự động hóa 59 Bộ môn tự động hóa 60 Bên ngoài cũng như bên trong đều có SENSOR cảm biến Bộ môn tự động hóa 61 Các đèn Halogen cho biết trang thái hoạt động của cửa Xanh : cửa đi lên Đỏ : cửa đứng yên Vàng : cửa đi xuống Bộ môn tự động hóa 62 II- lập chương trình hoạt động cho mô hình 1- sơ đồ khối Đèn vàng + còi báo TIM 001 #0020 TIM001 #0020 TIM002 #0020 Đèn xanh + còi báo START Kiểm tra xensơ 1 hoặc 2 Nâng Hạn trên ? Động cơ nâng dừng Kiểm tra xensơ 1 hoặc 2 Hạ cửa Kiểm tra xensơ 1 hoặc 2 Hạn dưới ? Động cơ hạ dừng Kiểm Tra Xensơ 1 hoặc 2 Đèn TIM 003 #0600 Đèn END Bộ môn tự động hóa 63 2- Giản đồ thang TIM001 #0020 10000 TIM002 #0020 10001 TIM003 #0600 10004 10005 10006 10002 CNT001 #0002 END 00000 00001 00003 10001 00002 TIM001 00001 00002 00004 10000 TIM002 00004 10000 10001 00003 00004 TIM003 10000 10001 00001 00005 00001 00002 00004 10003 10003 00001 00002 10003 00006 CNT001 00005 CP R Bộ môn tự động hóa 64 3- Mã nhớ Địa chỉ Lệnh Dữ liệu 00000 LD 00001 00001 OR 00002 00002 AND NOT 00003 00003 AND NOT 10001 00004 TIM 001 #0020 00005 LD TIM 001 00006 OUT 10000 00007 LD NOT 00001 00008 AND NOT 00002 00009 AND NOT 00004 00010 AND NOT 10000 00011 TIM 002 #0020 00012 LD TIM 002 00013 OUT 10001 00014 LD 00004 00015 TIM 003 #0600 00016 LD 10000 00017 OUT 10004 00018 LD 10001 00019 OUT 10005 00020 LD 00004 00021 AND NOT TIM 003 00022 LD 00003 00023 OR 00003 00024 OUT 10006 00025 LD 10000 00026 OR 10001 00027 OUT 10002 00028 00029 LD 00001 00030 OR 00005 00031 LD NOT 00001 00032 AND NOT 00002 00033 AND NOT 00004 00034 AND NOT 10003 00035 CNT 001 #0002 Bộ môn tự động hóa 65 00036 LD NOT 00001 00037 AND 00002 00038 LD 10003 00039 AND NOT 00006 00040 AND NOT CNT001 00041 OR- LD -------- 00042 LD 00005 00043 OR 00005 00044 END(01) Bộ môn tự động hóa 66 4- đầu vào và ra Đầu vào 00000 Công tắc nguồn 00001 Xenxơ 1 00002 Xenxơ 2 00003 Hạn trên 00004 Hạn dưới 00005 Công tắc thường đóng 00006 Công tắc thường mở Đầu ra 10000 Nâng 10001 Hạ 10002 Còi 10003 Đèn chiếu sáng 10004 Đèn xanh 10005 Đèn vàng 10006 Đèn đỏ Bộ môn tự động hóa 67 III- nguyên lý hoạt động của mô hình Khi ô tô bắt đầu đi vào gara, gặp sensor 1 => tiếp điểm 0001 sẽ đóng mạch cho bộ đếm T001 đếm sau 2 giây cửa sẽ tư động mở lên. Khi cửa mở lên thì đèn xanh 10004 sẽ bật và còi 10002 kêu lên đồng thời đèn đỏ cũng sẽ mất do công tắc hạn dưới 0004 đang ở trạng thái đóng sẽ nhả ra. Khi cửa mở hết sẽ chạm công tắc giới hạn trên 0003 => tiếp điểm 0003 mở ra sẽ cắt nguồn cấp cho động cơ nâng, cửa sẽ dừng lại và đèn xanh mất . Đồng thời 0003 mở sẽ cấp nguồn cho đèn đỏ 10006 sáng. Cửa vẫn đứng yên Lúc này khi ô tô đi vào trong gara làm ngắt sensor 2 => đèn chiếu sáng 10003 sẽ bật sáng,nhưng cửa vân đứng yên do vẫn chạm sensor 2. Khi ô tô đi vào hết ko chạm sensor 1 va 2,đồng thời công tắc hạn trên đang đóng => đóng mạch sau 2 giây cho phép động cơ hạ xuống. Đèn đỏ sẽ báo hiệu là cửa đang đi xuống còi 10002 sẽ kêu lên. Cửa sẽ hạ xuống cho tới khi chạm công tắc hạn dưới 0004 => ngừng cấp điện cho động cơ hạ vì thế cửa sẽ dừng lại. đèn đỏ lại bật lên. Khi ô tô muốn đi ra, lùi ra sẽ chạm vào sensor 2 đầu tiên => mạch đóng lại cho phép T0001 đếm 2 giây sau cửa sẽ nâng lên, khi lên hết cửa sẽ chạm vào công tắc hạn trên 0003 ngắt mạch làm cho cửa dừng lại. Khi ô tô đi ra ngoài ko còn chắn sensor 1 nữa thì lúc đấy mạch mới được đóng lại cho phép T0002 đếm sau 2 giây sau cửa sẽ hạ xuống. Cửa hạ hết xuống thì công tắc hạn dưới 0004 sẽ đóng lại => đèn đỏ sẽ báocửa đang đứng yên. Ngoài ra khi ô tô đi ra khỏi gara thì ô tô sẽ chạm vào xensơ 1 , bộ đếm sẽ đém được 2 lần va không bị reset . Do đó nguồn cấp cho đèn 10003 sẽ bị mất => đèn sẽ tắt khi ô tô ra khỏi gara. Kết thúc 1 quá trình hoạt động của gara. Trong suốt quá trình đi lên, đi xuống hay cửa dừng lại đều có đèn báo hiệu Nếu không hoạt đông trong khoảng 30 giây đèn sẽ tự tắt Đỏ Vàng Xanh Bộ môn tự động hóa 68 IV-tính toán công suất động cơ chuyển động: • các thông số kĩ thuật của cửa: -trọng lượng của cửa: 400 kg -Đường kính bánh răng dẫn động : 0,3 m -Tốc độ : 0,5 m/s -Gia tốc cực đại : 1 m/s 2 -Độ dật khi khởi động : 0,3 m •Tính toán công suất động cơ -Khối lượng cửa G : 400 kg -Tốc độ nâng hạ V: 0,5 m/s -Hiệu suất cơ cấu nâng: 0,8 -Hệ số ma sát giữa thanh dẫn hướng và cửa k : 1,2 + Công suất tĩnh của động cơ khi nâng tải la : P n = )( η 310−×××× gKVG = ( ) 8,0 1081,92,15,0400 3−×××× =2,94(kw) + Công suất tĩnh của động cơ khi hạ tải là : P h = ( ) η××××× −310gKVG = ( ) 8,01081,92,15,0400 3 ××××× − =1,88 (kw) 2- Tính chọn động cơ : • Tính mômen nâng và mômen hạ : - u: bội số hệ thống ròng rọc, chon = 1 - i : tỉ số truyền - R: bán kính bánh răng - Động cơ dự tính chọn có n dm = 720 v/ph =12 v/s i = ( ) UV nR × ××× 14,32 = 15,0 12 2 3,014,32 × ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ ××× = 22,6 M n = ( ) η×× ×× iU gRG = ( ) 8,06,221 81,915,0400 ×× ×× = 32,5 (Nm) M h = ( ) ( ) iU gRG × −××× η12 = ( ) 6,221 75,081,915,0400 × ××× = 19,5 (Nm) Bộ môn tự động hóa 69 • Mômen đẳng trị : M dt = ( ) t MtM hn × ±× 2 22 = ( ) 12 5,195,32 22 × ± = 26,8 (Nm) W d = 55,9 n = 15,014,3255,9 60 ××× ×× iv = 150.66 (rad/s) P dt = M dt × W d = 150,66 × 26,8 = 4037,6 (w) = 4,04 (kw) V-SO SÁNH GIỮA MÔ HÌNH VÀ THỰC TẾ Việc thiết kế mô hình cửa đóng mở tự động để nhằm mục đích nghiên cứu một cách chính xác và cụ thể về cửa tự động.Do đó mô hình được thiết kế về cơ bản là giống với công nghệ cửa tự động thật cả về hình dáng , cấu tạo và nguyên lý hoạt động.Tuy nhiên giữa thực tế và mô hình vẫn tồn tại những khác biệt sau đây: Một là, do mô hình chỉ dùng cho mục đích tìm hiểu và thử nghiệm nên kích cỡ nhỏ hơn nhiều so với thực tế (tuy vẫn phải đảm bảo các nguyên tắc thiết kế). Hai là các thiết bị, linh kiện để làm mô hình khác xa với thực tế về cả kết cấu cơ khí lẫn thiết kế điện. Khối lượng cửa coi như bỏ qua, tất cả thiết bị điện đều dùng nguồn 1 chiều(đèn, xen xơ...). Riêng động cơ được cấp bởi nguồn 1 chiều 24v,chỉ có 1 cấp tốc độ. Ngoài ra chưa kể xích, bánh răng, trục quay,đèn,còi... với mô hình chi có yêu cầu là hoạt động được nhưng trong thực tế là rất khác với mô hình. Không chỉ hoạt động được mà còn phải hoạt động 1 cách an toàn và hiệu quả nhất, thiết kế phải mang tính kinh tế nhất. Chính vì vậy sự khác biệt thứ ba là trong thực tế tùy theo khối lượng của cửa và tốc độ nâng hạ của cửa mà ta có thể chọn động cơ có công suất và số cấp tốc độ cho phù hợp. Ngoài ra còn có điểm khác biệt nhỏ nữa là, xen xơ trong thực tế ta co thể dùng cảm biến siêu âm thay cho cảm biến quang,và có thể thêm 1 cảm biến nữa ở giữa cửa tránh tình trạng cửa bị kẹt. Bộ môn tự động hóa 70 Kết luận Đồ án này của em thực hiện dựa trên cơ sở nghiên cứu tìm hiểu công nghệ của cửa tự động trong thực tế. Thông qua đề tài thiết kế ra mô hình cửa gara tự động đã thực sự giúp em hiểu biết rõ ràng hơn về những gì em đã được học trong suốt ba năm qua. Qua đây em cũng được dịp mở rộng tầm hiểu biết của mình về mảng kiến thức PLC mà em đã được học, một ứng dụng tối ưu của ngành tự động hoá. Đối với em, bản đồ án thực sự phù hợp với những kiến thức em đã tích luỹ đựoc khi học nghành Tự động hoá xí nghiệp công nghệp. Do trình độ cũng như khả năng nhận thức có hạn, cộng với việc thiếu thốn trong tài liệu tham khảo và thời gian ngiên cứu, tìm hiểu đề tài còn hạn chế nên dù đã rất cố gắng nhưng chắc rằng bản đồ án có nhiều điểm thiếu sót. Em mong các thấy cô châm trước và hy vọng nhân được sự chỉ bảo tận tình của các thầy cô để có thể hiểu hơn và tiếp cận gần hơn với các công nghệ mới. Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Huy Phương đã hướng dẫn và giúp em hoàn thành bản đồ án này. Đồng thời em cũng xin cảm ơn tất cả các thày cô đã dạy dỗ em trong suốt ba năm học vừa qua, nhờ các thày cô, em mới có được kiến thức như ngày hôm nay. Đó chính là những kiến thức cơ bản giúp em thực hiện tốt nhiệm vụ tốt nghiệp, và là nền tảng cho công việc sau này của em. Bộ môn tự động hóa 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1- CQM1 - sách của bộ môn 2- Trang bị điện -điện tử công nghiệp : nhà xuất bản giáo dục Tác giả : Vũ Quang Hồi 3- Truyền động điện- nhà xuất bản khoa học kỹ thuật Tác giả : Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liêm, Nguyễn Thị Hiền Hình ảnh lấy từ trang web : www.automaticdoors.com www.garagedoors