Tìm hiểu công nghệ cửa trượt tự động

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 thì 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. Hình 2.7. Xác định khả năng quá tải về mômen Nếu bỏ qua điện trở của dây quấn stato Rs = 0 thì ta có thể tính được momen tới hạn như sau: (2-1) Điều kiện để giữ hệ số quá tải không đổi là: (2-2) Thay thế (2-1) vào (2-2) và rút gọn ta được: (2-2) Đặc tính cơ gần đúng của máy sản xuất (phụ tải) có thể viết như sau: (2-3) Hình 2.8. Sơ đồ nguyên lý biến tần nguồn áp Hình 2.9. Nguyên lý tạo điện áp xoay chiều ba pha Từ (2-3) và (2-2) rút ra được luật điều chỉnh tần số điện áp để có hệ số quá tải về mômen không đổi: (2-4) Hay ở dạng đơn vị không tên: Các bộ biến đổi tần số - điện áp Sơ đồ nguyên lý mạch lực của một bộ biến tần nguồn áp trên bao gồm bốn khối chức năng chính: nguồn điện một chiều NMC, mạch lọc F, nghịch lưu độc lập nguồn áp NL và động cơ giá trị điều chỉnh được, nghịch lưu gồm 6 khoá bán dấn S1S6 và cần 6 van không điều khiển D1 D6. Các khoá ngịch lưu được đóng cắt theo thứ tự nhất định (xem H.5-16,a) tạo thành điện áp xoay chiều ba pha đặt lên động cơ chấp hành, góc dẫn của các khoá là 1800, thời điểm các khoá S1, S3, S5 và S2, S4, S6 bắt đầu dẫn lệch nhau 1200. Điện áp dây của nghịch lưu có dạng xung chữ nhật với độ rộng là 1200 và thoả mãn điều kiện phân tích thành chuỗi điều hoà. (2-5) k = 1 + 6C; C=0, ±1; ±2 Thành phần điều hoà cơ bản của (2-5) có biên độ: (2-6) và có giá trị hiệu dụng là: (2-7) Giá trị hiệu dụng của chuỗi : (2-8) Biên độ tầng sóng hai bậc k: (2-9) Đồ thị điện áp pha của động cơ có dạng bậc thang, tại thời điểm các khoá chuyển mạch thì điện áp pha có đột biến nhảy cấp, giá trị từng cấp được xác định như trên. Dòng điện của động cơ là nghiệm phương trình vi phân mô tả động cơ được giải ở từng đoank, khi điện áp pha không đổi. Dòng điện có dạng xoay chiều không điều hoà. Xem H2.10. Hình 2.10. Đồ thị dòng điện và khoảng dẫn của các van Các khoá S là các khoá bán dẫn, ở các truyền động công suất nhỏ thường dùng các tranzito, ở các truyền động công suất lớn thường dùng các van tiristo, khi này việc khoá (ngắt) các van được thực hiện bằng các mạch đặc biệt như dùng tụ điện và các van thiristo phụ Thời gian gần đây sử dụng các van tiristo đặc biệt là các vanm khoá được bằng xung điều khiển (GTO). Hình 2.11. Các phương pháp điều chỉnh điện áp trong nghịch lưu tần số - điện áp Giá trị điện áp động cơ được điều chỉnh hoặc bởi điều chỉnh biên độ điện áp một chiều - bằng chỉnh lưu điều khiển hoặc bằng bộ băm xung áp (H.5-H.7,a). Điện áp cũng có thể điều chủnh bằng điều chỉnh thời gian đóng của các khoá X (H.5 - H.7,b), hoặc là bằng điều chế độ rộng các xung áp bằng chính nghịch lưu (H.5 - H.7, c, d). Phương pháp sau đây được sử dụng rộng rãi nhất là ở các truyền động công suất nhỏ, do có ưu điểm nổi bật là vừa điều chỉnh đj diện áp, vừa là “sin hoá” điện áp đặt vào động cơ. Với số lượng các xung có độ rộng thích hợp, phương pháp điều chế độ rộng xung có thể làm triệt tiêu các sóng hài bậc cao. * Điều chỉnh từ thông Chế độ định mức là chế độ làm việc tối ưu và tuổi thọ của động cơ không đồng bộ. Trong chế độ này, từ thông là định mức và mạch từ có công suất tối đa. Luật điều chỉnh điện áp tần số (5-61) là luật gần đúng giữ từ thông không đổi trên toàn dải điều chỉnh. Tuy nhiên từ thông động cơ, trên mỗi đặc tính, còn phụ thuộc rất nhiều vào độ trượt s, tức là phụ thuộc mômen tải trên trục động cơ. Vì thế, trong các hệ điều chỉnh yêu cầu chất lượng cao cần tìm cách bù từ thông. Khi giải đồng thời các phương trình trên ta có thể tìm được quan hệ giữa dòng điện stato và từ thông rôto. (2-10) Trong đó: Tr = Lr/Rr Biểu thức (2-10) có nghĩa là nếu muốn giữ từ thông không đổi yr = yfđm thì dòng điện phải được điều chỉnh theo độ trượt. Sử dụng sơ đồ thay thế và các biểu thức ta có thể chứng minh được rằng: Khi giữ biên độ từ thông rôto không đổi thì vectơ từ thông rôto và vectơ dòng điện rôto luôn vuông góc nhau trong không gian. Mặt khác, do mômen điện từ là tích vectơ của hai vectơ này nên khi chúng vuông góc nhau thì mômen là tích của hai đại lượng. M yr.Ir (2-11) Hình 2.12. Quan hệ IS(wS) khi từ thông là không đổi Điều này cũng có nghĩa là mômen điện từ sẽ tỷ lệ với biên độ dòng điện rôto, giống như quan hệ giữa mômen và dòng điện phần ứng trong động cơ một chiều kích từ độc lập khi từ thông kích từ là định mức. Sơ đồ nguyên lý và đặc tính điều chỉnh của hệ kín như trên H.2-12. Cấu trúc sơ đồ điều chỉnh từ thông như trên H.2.12. chỉ là điều chỉnh gián tiếp từ thông, thông qua điều chỉnh điện áp của động cơ, vì vậy mà độ chính xác điều chỉnh thấp. Phương pháp điều chỉnh cả độ lớn (biên độ) và vị trí (pha) của dòng điện giúp tạo được hệ thống điều chỉnh từ thông hoàn hảo mà không cần xen - xơ từ thông. Véc tơ từ thông rôto quy đổi quay đồng bộ với từ trường quay, trong khi chuyển vị các véc tơ và các phương trình, coi véctơ từ thông trùng với một trục toạ độ - trục ox - như trên H.2.13 Góc g mang thông tin về vị trí vectơ từ thông, do thành phần isx nằm cùng phương với từ thông, do đó điều chỉnh từ thông cũng chính là điều chỉnh isx. Thành phần isy nằm vuông góc với vectơ từ thông nên nếu giữ biên độ từ thông không đổi thì thành phần isy sẽ tỷ lệ với dòng điện rôto, và do đó tỷ lệ với mômen Hình 2.13. Điều chỉnh tần số - điện áp với từ thông không đổi Hình 2.14. Chuyển vị các trục toạ độ điện từ. Vectơ dòng điện stato có các thành phần được xác định từ hình 5-20. isa = isx. cosg - isy.sing (2.12) isb = isx. sing - isy.cosg Khi giữ từ thông không đổi về điều chỉnh mômen thì do đặc tính cơ có độ cứng hữu hạn nên tốc độ trượt ws = wo - w cũng thay đổi tỷ lệ với mômen, còn đầu mút của vectơ dòng điện is sẽ trượt dọc theo đường thẳng isx = const. Sơ đồ khối của hệ điều chỉnh vị trí và biên độ véctơ dòng điện được xây dựng. Hình 2.15. Điều chỉnh vectơ dòng điện động cơ trong hệ thống biến tầng nguồn áp Các bộ điều chỉnh tốc độ (Rw) và dòng điện (Rl) có cấu trúc và chức năng như đã mô tả ở các phần trước. Bộ biến đổi tần số điện áp BBT là loại biến tần - điện áp điều chỉnh riêng rẽ từng pha bằng phương pháp điều chế độ rộng xung, SP là xenxơ xác định vị trí gr của rôto. Khối tính toán chuyển vị T1 thực hiện tính toán các phương trình chuyển vị (5-69), trong đó góc g được xác định như sau: g= gr + ũws.dt = gr + Km.ũisy .dt. Khối chuyển vị T2 (H.5-20b) thực hiện chuyển vị ngược từ hệ toạ độ hai pha (a, b, O) sang hệ ba pha (a, b, c) tính được: ia = isa (2-13) 2.4.3. Động cơ điện một chiều Mặc dù ta không thể lấy được điện 1 chiều trực tiếp từ lưới điện nhưng nguồn điện xoay chiều 1 pha rất rộng rãi. Ta có thể sử dụng bộ chỉnh lưu để chuyển năng lượng xoay chiều 1 pha thành năng lượng 1 chiều một cách dễ dàng. Việc sử dụng năng lượng này rất thích hợp do đặc điểm của cửa tự động là sử dụng chủ yếu trong dân dụng, đồng thời công suất của cửa tự động cũng không lớn. Thông thường, động cơ điện 1 chiều có nhiều ưu việt hơn so với các loại động cơ khác: Điều chỉnh tốc độ dễ dàng. Chất lượng điều chỉnh cao trong dải điều chỉnh rộng. Cấu trúc mạch động lực, mạch điều khiển đơn giản. Đây là những đặc điểm rất cần thiết trong truyền động cho cửa tự động * Động cơ điện 1 chiều không có chổi than Cấu tạo của loại động cơ này là: có phần kích từ là phần quay dùng nam châm vĩnh cửu để kích từ, phần ứng là phần tĩnh bằng dây quấn được cấp nguồn từ nguồn năng lượng 1 chiều. Loại động cơ 1 chiều không có chổi than có ưu điểm lớn là điều chỉnh tốc độ rất tốt. Vì không có chổi than nên khi hoạt động không tạo ra tia lửa điện nên cơ cấu làm việc của nó tốt hơn động cơ 1 chiều có chổi than. Tuy nhiên, loại động cơ này có mạch điều khiển phức tạp, lại chưa được sử dụng rộng rãi và có giá thành cao. Do đó, ta không sử dụng nó cho thiết kế truyền động của cửa tự động. * Động cơ 1 chiều có chổi than Có 2 loại động cơ điện 1 chiều có chổi than: Loại kích từ độc lập. Loại dùng nam châm vĩnh cửu kích từ. Loại động cơ này có ưu điểm là: Điều khiển dễ dàng (do điều chỉnh tốc độ không phức tạp). Chỉ cần qua chỉnh lưu từ nguồn xoay chiều là có thể dùng được. Tuy nhiên nó lại có một số nhược điểm: Phát sinh tia lửa điện tại nơi tiếp giáp giữa chổi than và cổ góp làm ảnh hưởng tới các thiết bị khác và gây ra những âm thanh gây khó chịu, thiếu an toàn. Tia lửa điện phát ra là một loại sóng điện từ có thể gây nhiễu sóng trong quá trình điều khiển. (nhược điểm này có thể khắc phục nhờ hộp dập tia lửa điện). Xét trên thực tế hiện nay thì việc sử dụng loại động cơ 1 chiều có chổi than là khả thi nhất vì tính hữu dụng và tiết kiệm của nó. ĐC + + UKT - - Hình 2.16. Sơ đồ nguyên lý động cơ 1 chiều kích từ độc lập Trong cửa tự động, ta thường chọn loại động cơ 1 chiều có chổi than dùng kích từ bằng nam châm. * Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều Sử dụng động cơ 1 chiều có chổi than điều chỉnh tốc độ khá dễ dàng và có nhiều cách. w Mđm w0 wđm M Hình 2.17. Đường đặc tính cơ tự nhiên của động cơ 1 chiều kích từ độc lập Trước hết ta xét đường đặc tính cơ của động cơ 1 chiều: Đặc tính cơ chịu ảnh hưởng của 3 tham số: Từ thông động cơ F, điện áp phần ứng Uư, và điện trở phần ứng động cơ. Ta lần lượt xét ảnh hưởng của từng tham số đó. Xét ảnh hưởng của điện trở phần ứng Giả thiết Uư = Uđm = const và F = Fđm = const. Muốn thay đổi điện trở mạch phần ứng ta nối thêm điện trở phụ R1 vào mạch phần ứng. Trong trường hợp này: Tốc độ không tải: Độ cứng đặc tính cơ: Khi Rph càng lớn, b càng nhỏ, nghĩa là đặc tính cơ càng dốc. Khi Rph = 0, btncó giá trị lốn nhất nên đặc tính cơ có độ cứng hơn tất cả các đường đặc tính cơ có điện trở phụ. Như vậy khi thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng, ta được một họ đặc tính cơ có dạng như H3.4. Với một phụ tải Mc nào đó, nếu Rph càng lớn thì tốc độ càng giảm, đồng thời dòng điện ngắn mạch và momem ngắn mạch cũng giảm. Cho nên người ta thường sử dụng phương pháp này để hạn chế dòng điện và điều chỉnh tốc độ động cơ phía dưới tốc độ cơ bản. Hình 2.18. Các đặt tính của động cơ 1 chiều kích từ độc lập khi thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng w MC w0 TN Rph1 Rph2 Rph3 Rph4 M Việc tăng điện trở phụ Rph làm cho tốc độ không tải giữ nguyên nhưng độ cứng của đặc tính cơ lại giảm đi. Xét ảnh hưởng của từ thông Hình 2.19. Sơ đồ thay thế Giả thiết điện áp phần ứng Uư = Uđm = const, điện trở phần ứng Rư = const. Muốn thay đổi từ thông ta thay đổi dòng điên kích từ Ikt động cơ. Tốc độ không tải: Độ cứng đặc tính cơ: Inm w w0 w01 F2 F1 F0 I w02 Hình 2.20. Đặt tính cơ của động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập khi giảm từ thông Như vậy khi thay đổi từ thông mạch phần ứng, các đường đặc tính cơ sẽ thay đổi như hình vẽ H3.5. Việc giảm từ thông, làm Fox tăng, còn b sẽ giảm tức là tốc độ không tải và độ cứng đặc tính cơ giảm. Xét ảnh hưởng của điện áp phần ứng Giả sử từ thông F = Fđm= const, điện trở phần ứng Rư = const. Khi thay đổi điện áp phần ứng (thường là giảm so với Uđm ) ta có: Tốc độ không tải: Độ cứng đặc tính cơ: Như vậy khi thay đỏi điện áp đặt vào phần ứng động cơ ta được một họ đặc tính cơ song song với đặc tính cơ tự nhiên như hình 2.20. Hình 2.21. Các đặc tính của động cơ 1 chiều kích từ độc lập khi giản áp đặt vào phần ứng động cơ w MC w0 w01 M w02 w03 TN U1 U2 U3 Việc giảm điện áp phần ứng làm tốc độ không tải giảm nhưng độ cứng đặc tính cơ giữ nguyên. Sở dĩ ta phải xét đường đặc tính cơ của động cơ truyền động vì độ cứng của đường đặc tính cơ ảnh hưởng lớn tới việc truyền động phải điều chỉnh tốc độ. Ưu điểm của động cơ điện 1 chiều là có đường đặc tính cơ khá cứng (ít dốc) nên khi tải trên trục động cơ nhỏ thì độ sụt tốc độ là rất ít còn khi tải trên trục động cơ nhiều thì tốc độ sụt cũng không nhiều lắm; tức là tốc độ động cơ ít bị thay đổi khi MC trên trục động cơ thay đổi. Điều này bảo đảm cho cửa tự động ta thiết kế hoạt động được trơn, êm. Ngoài ra, tốc độ không tải lí tưởng phụ thuộc vào giá trị điện áp mà ta có thể điều khiển được. Qua việc, phân tích sự ảnh hưởng của các tham số đến đường đặc tính cơ, ta chọn được phương pháp điều chỉnh tốc độ cho động cơ là điều chỉnh điện áp phần ứng. Phương pháp điều chỉnh này đảm bảo độ cứng của đường đặc tính cơ không thay đổi khi ta thay đổi tốc độ động cơ (Do đó không cần bộ ổn định tốc độ) So sánh cả 3 loại động cơ trên ta thấy rằng việc sử dụng động cơ điện 1 chiều để truyền động cho cửa tự động là hợp lí nhất. Do động cơ dùng trong cửa tự có công suất nhỏ, vận tốc thấp cho nên ta sử dụng phương pháp điều chỉnh điện áp phần ứng để thay đổi tốc độ truyền động, từ đó thay đổi tốc độ đóng (hoặc mở) cửa,vả lại đông cơ chạy với cấp tốc độ cho nên ta sử dụng biến áp có nhiều cấp dây quấn và thay đổi cấp điện áp bằng các rơ le trung gian. 2.4.4. Các phương pháp chỉnh lưu Để biến đổi dòng điên xoay chiều môt pha thành dong điện một chiều có 2 cách + Chỉnh lưu hình tia + Chỉnh lưu cầu Với hai cách đó còn chia ra chỉnh lưu có điều khiển và chỉnh lưu không điều khiển + Chỉnh lưu có điều khiển được dùng các van điều khiển la các thyristor .Các thyrirtor này được điều khiển bằng cách tạo một xung điều khiển đưa đến cưc điều khiển(G). Cho nên để điêu khiển đươc phải tốn kém về mặt thời gian cũng như tiền bạc. Hơn nữa trong đồ án này tải có công suất nhỏ , giai tốc độ hep(hai cấp tốc độ) .Chính vì những lý do đó ta chọn phương pháp chỉnh lưu cầu điot không điều khiển. 2.4.5. Thiết kế mạch lực * Nguyên lý chung Điện áp cấp cho mạch lưc được lấy từ nguồn điện xoay chiều môt pha: (220V AC). Thông qua máy biến áp, điện áp 220V đươc hạ xuống hai cấp điện áp là: 24V và 12V. Đầu ra cuôn sơ cấp may biến áp được cấp vào bộ chỉnh lưu cầu diôt . Điện áp ra của bộ chỉnh lưu là điên áp một chiều cấp cho đông cơ. Sơ đồ mạch lực được bố trí như hình dưới đây. Hình 2.21. Sơ đồ mạch lực * Tính chọn van Với đầu ra có hai cấp điện áp là : 24V/ 12V cho nên để đảm bảo an toàn cho van ta lây cấp điện áp cao hơn , tức là U2=24 ( V ). Công suât động cơ: 45 W Ta có: Điện áp sau bộ chỉnh lưu Ud là. Ud=0,9 . U2=0,9.24=21,6 (V) Dòng trung bình qua điôt. ID== = 2(A) Điện áp ngược lớn nhất trên điôt sẽ là. U ng.m=U2m = .U2=33,6 (V) Căn cứ vào các thông số trên ta chọn loại điot sau. Kí hiệu : KYZ70 Điện áp ngược Ungược = 50 (V) Dòng qua điot ID= 5 (A) Số lượng diot : 4 cái chương 3 lựa chọn bộ điều khiển 3.1. Tìm hiểu về PLC 3.1.1. Sự phát triển của tự động hoá (TĐH) và PLC nói chung * 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. * 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: - Tốc độ sản xuất ra một sản phẩm của thiết bị và của dây truyền phải nhanh. - Giá nhân công và vật liệu làm ra sản phẩm phải hạ. - Chất lượng cao và ít phế phẩm. - Thời gian chết của máy móc là tối thiểu. - 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. 3.1.2. Chức năng, ứng dụng và sự ưu việt của PLC * 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.Chức năng chính của PLC là. - 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 lệnh 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 Thay cho điều khiển rơ le Thời gian đếm Thay cho các panell điều khiển mạch in Điều khiển tự động, bán tự động, bằng tay các máy và các quá trình Các phép toán số học Cung cấp thông tin Điều khiển liên tục ( Nhiệt độ, áp xuất ) Điều khiển P.I.D Điều khiển động cơ chấp hành Điều khiển động cơ bước Điều khiển dãy Điều hành quá trìng và báo động Phát hiện lãi và điều hành Ghép nối với máy tính (RS232\RS242) Máy in ghép nối Mạng tự động hoá xí nghiệp Mạng cục bộ Mạng mở rộng F.A, EMS, C.M.I Điều khiển mềm dẻo * 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 ... 3.1.3. 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 3.1. Cấu trúc phần cứng của PLC * 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 - 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. 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. * 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. * 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. * 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. * Modul giao diện Dùng để nối bộ PLC với các thiết bị bên ngoài như: màn hình, thiết bị lập trình... * 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. * 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. * Các bit đầu vào trong PLC và các tín hiệu bên ngoài 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 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 01015 0 0 1 0 1 Các bit của 010 01004 01000 Sáng 0V Các bit của Word từ 01000 – 01015 sẽ điều khiển bật tắt đèn tương ứng với trạng thái 1 hoặc 0 của nó. 3.1.4. Các vấn đề chính cần biết khi sử dụng PLC Đầu vào Số đầu vào. Các loại đầu vào. Đầu ra - Số lượng đầu ra. - Các loại đầu ra. Bộ nhớ - RAM Thông tin ở bộ nhớ này có thể được ghi vào hoặc đọc ra. - 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. - 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 - Thiết bị lập trình bằng tay. - L.S.S - Phần mềm phụ trợ bằng tay. - Bộ lập trình Prom. - G.P.C- Thiết bị lập trình đồ hình F.I.T-Tecminal thông minh trong xí nghiệp. 3.1.5. Thủ tục thiết kế bộ điều khiển chương trình Tìm hiểu các yêu cầu của hệ thống điều khiển Nối tất cả các thiết bị vào ra với PC 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 Chương trình đúng? Lập trình giản đồ thang vào PLC 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? 3.2. Tìm hiểu về PLC ZEN 3.2.1. Giới thiệu chung Zen là một loại thiết bị lập trình tự động hoá do hãng OMRON (Nhật) sản xuất vào năm 2001. Do các ưu điểm vượt trội hơn các thiết bị lập trình tương đương của các hãng khác sản xuất trên thế giới như đơn giản hơn, nhiều chức năng hơn. Zen còn được gọi là rơ-le lập trình được (Programble Relays). Thực chất, Zen cũng là một loại bộ điều khiển logic lập trình được (PLC) cỡ nhỏ, có thể lập trình trực tiếp nhờ các phím bấm trên máy mà không cần kết hợp với máy tính. Tuy nhiên, Zen cũng được thiết kế có thể kết nối với máy tính hay bộ lập trình, để có thể sử dụng các phần mềm cao cấp lập trình trên máy tính. Các đặc trưng cơ bản cũng là các ưu điểm của Zen là: Màn hình hiển thị tinh thể lỏng LCD Tám phím bấm trên máy cho phép lập trình theo sơ đồ hình thang (Ladder diagram) Màn hình hiển thị có đèn chiếu sáng phía dưới, giúp cho người sử dụng thấy dễ dàng khi đặt Zen trong vùng tối. Có thể duy trì trị số các bộ định thì, trạng thái các bit, ngay cả trường hợp mất nguồn hay không lắp đặt pin, nhờ bộ nhớ bên trong CPU. Hệ thống có thể hoạt động tiếp ở cùng trạng thái trước đó, khi có nguồn cung cấp trở lại mà không bị mất dữ liệu. Có thể dùng memory cassettes để lưu trữ chương trìnhhay nạp hoặc sao chép chương trình sng bộ Zen khác. Có mạch lọc nhiễu ở ngõ vào Có đồng hồ thời gian thực Có ngõ vàng analog Có thể đạt đến 34 ngõ I/O nếu dùng thêm mô-đun mở rộng Có thể cài mật mã để bảo mật (password) Có đồng hồ thời gian theo tuần và năm Có thể hiển thị bằng sáu thứ tiếng thông dụng trên thế giới là: Anh, Pháp, Nhật, Đức, ý, Tây Ban Nha. Có các loại Zen với những model sau: -Zen-10C 1AR-A: nguồn 100VAC đến 240VAC Có 6 ngõ vào số, 4 ngõ ra rơ-le (8A-250VAC). Có đồng hồ thời gian tuần và năm. - Zen-10C 2AR-A: nguồn 100VAC đến 240VAC Có 6 ngõ vào số, 4 ngõ ra rơ-le (8A-250VAC) Không có đồng hồ thời gian tuần và năm. Nối nguồn - ngõ vào - ngõ ra cho Zen Hình 3.1. Cấu trúc bên ngoài của Zen Hình 3.2. Nối ngõ vào, ngõ ra cho Zen * Đặc tính kỹ thuật * Đặc tính ngõ vào cho loại dùng nguồn AC Điện áp ngõ vào: 100V đến 240V (+10%/-15%) - 50/60Hz. Dòng điện ngõ vào: 0,15mA ở 100VAC, 0,35mA ở 240VAC Điện áp đóng (mức 1): 80VAC min Điện áp ngắt (mức 0): 25AVAC max Thời gian đáp ứng cần thiết cho trạng thái đóng hay ngắt: * Đặc tính ngõ ra Dòng điện cực đại của tiếp điểm: 8A ở 250VAC, 5A ở 24VDC. Tuổi thọ của rơ-le: Về điện: 50.000 lần vận hành Về cơ: 10 triệu lần vận hành Thời gian đáp ứng cần thiết khi đóng: 15ms. Thời gian đáp ứng cần thiết khi ngắt: 5ms DEL (Delete): xoá các ngõ vào, ngõ ra, dây nối (số 6) ALT (Alternate): đổi tiếp điểm thường hở thành thường đóng và ngược lại, thay đổi dây nối, chèn hàng (số 7) UP - DOWN ( - ):di chuyển con trỏ lên xuống, chọn lựa kiểu bit chức năng, thay đổi trị số các thông số (số 2-5) LEFT - RIGHT ( - ): di chuyển kiểu con trỏ qua lại (số 3-4) ESC (Escape): trở lại màn hình trước đó, xoá sự cài đặt cuối cùng và trở lại trạng thái trước đó (số 0). OK: chọn lựa menu hay các mục mà con trỏ đang ở vị trí đó, chấp nhận sự cài đặt (số 1) Phương thức đừng Hình 3.3. Màn hình hiển thị - các menu chính Phương thức chạy Hình 3.4. Phương thức chạy Phương thức dừng: Hình 3.4. Phương thức dừng Cài đặt giờ (set clock): Các menu khác: LANGUAGE: lần lượt chọn các thứ tiếng để hiển thị là: English, Japanese, German, French, Italian, Spanish. pasword: chọn mật khẩu để bảo vệ contrast: chọn mức độ đậm lợt trên màn hình Backlight: chọn thời gian sáng đèn dưới màn hình (đèn nền) input filter: chọn ON nếu cần lọc nhiễu ngõ vào. Cho chạy chương trình ấn OK vào menu chính (trạng thái dừng), chọn mục RUN ấn OK. Mục RUN sẽ được thay đổi bằng mục STOP. ấn ESC để thoát ra màn hình hiển thị trạng thái chạy. Lúc đó, Zen sẽ đọc trạng thái các ngõ vào 10 đến 15 để điều khiển đổi trạng thái ngõ ra của Q0 đến Q5. Trong trạng thái RUN, không thể viết hay sửa chương trình. Để thoát khỏi trạng thái RUN trở lại menu chính chọn Stop rồi ấn OK. Mục STOP sẽ được thay thế bằng mục RUN. 3.2.2. Lập trình với PLC ZEN * Khái quát PCL Zen dùng phương pháp Ladder Diagram để biểu diễn chương triònh nên chuyển từ sơ đồ có tiếp điểm dùng khí cụ điện từ sang dạng Ladder trên PLC Zen rất đơn giản. Đối với những người chưa quen lập trình trên PLC Zen thì nên vẽ sơ đồ điều khiển có tiếp điểm theo yêu cầu công nghệ trước, rồi chuyển sang dạng Ladder trên Zen sau. Trong Zen đã có sẵn các chức năng cơ bản cũng như các chức năng tiên tiến đặc biệt nên nó có thể tích hợp được các mạch điện gồm các thiết bị như rơ-le, mạch định thì, bộ đếm, mạch so sánh Để bắt đầu lập trình, ấn OK để vào menu chính, chọn mục Program, rồi ấn OK để vào menu phụ. Chọn tiếp mục Edit Program để vào chế độ lập trình. Màn hình sẽ mất các menu và xuất hiện con trỏ chờ viết chương trình. Chương trình viết trên Zen có thể đến 96 hàng và mỗi hãng có ba ngõ vào điều khiển một ngõ ra. Bảng các vùng nhớ Tên Ký hiệu Địa chỉ Số lượng Chức năng - công dụng Ngõ vào I I0 á I5 6 Phản ánh trạng thái ON/OFF của thiết bị nối đến ngõ vào của CPU. Ngõ vào mở rộng X X0 á Xb 12 Trạng thái ON/OFF của thiết bị nối đến ngõ vào của mô-đun mở rộng. Ngõ ra Q Q0 á Q3 4 Trạng thái ON/OFF của tiếp điểm ra để điều khiển thiết bị nối đến ngõ ra của CPU. Ngõ ra mở rộng Y Y0 á Yb 12 Trạng thái ON/OFF của tiếp điểm ra để điều khiển thiết bị nối đến ngõ ra của mô-đun mở rộng. Bit nhớ m M0 á M7 16 Còn gọi là rơ-le trung gian, ngõ ra ảo hay tiếp điểm ảo, chỉ sử dụng bên trong chương trình của Zen. Bit duy trì h H0 á H7 16 Sử dụng như bit nhớ. Tuy nhiên, khi tắt nguồn vào Zen thì các bit này vẫn giữ trạng thái đang có. Mạch định thì (rơ-le thời gian) t T0 á T7 8 X: rơ-le ON-delay Â: rơ-le OFF-delay O: rơ-le ONE SHOT F: mạch tạo xung vuông Rơ-le thời gian duy trì # #0 á #7 4 Giữ giá trị thời gian tính đang có khi xung kích ngõ vào hay nguồn điện bị mất. Mạch sẽ tiếp tục đếm thời gian khi có xung kích hay nguồn điện cấp trở lại. Bộ đếm C C0 á C7 8 Bộ đếm thuận ngược, có thể đếm lên hay đếm xuống. Bộ định thì tuần @ @0 á @7 8 Điều khiển ON/OFF theo giờ trong ngày và ngày trong tuần. Bộ định thì theo năm * *0 á *7 8 Điều khiển ON/OFF theo ngày trong tháng và tháng trong năm. Bit hiển thị D D0 á D7 8 Hiển thị một ký tự, thời gian, giá trị đếm của mạch định thì hay bộ đếm. Mạch so sánh tương tự A A0 á A3 4 Dùng như điều kiện ngõ vào và cho ra kết quả so sánh ở ngõ ra. Mạch so sánh các bộ định thì và bộ đếm P P0 á P7 16 So sánh giá trị thực của các bộ định thì, rơ-le thời gian duy trì bộ đếm có thể so sánh giữa hai bộ cùng loại hay so sánh với hằng số. Nút ấn ở ngõ vào B B0 á B7 8 Dùng như một điều kiện ngõ vào. Nút ấn sẽ có trạng thái ON khi Zen được chuyển sang chế độ RUN. Trên Zen có bốn ngõ ra (output bits) để điều khiển, các ngõ ra có địa chỉ Q0 đến Q3. Các ngõ ra trên có thể sử dụng ở các chức năng sau: * Chức năng thông thường Khi ngõ vào I0 hở (có mức thấp), ngõ ra Q0 hở (có mức thấp). Khi ngõ vào I0 đóng (có mức cao), ngõ ra Q0 đóng (có mức cao). Bảng Chức năng của rơ-le chốt (set-reset) S R Q Bảng sự thật mạch chốt Set-Reset 0 0 Không đổi 0 1 0 1 0 1 1 1 Cấm Chức năng này điều khiển ngõ ra Q1 giống như mạch chốt RS. Khi ngõ vào Set đóng thì ngõ ra Q đóng (= ‘1’), ngõ vào Set hở thì ngõ ra Q vẫn giữ trạng thái đóng. Những lần đóng sau của ngõ vào Set sẽ không tác dụng. Khi ngõ vào Reset đóng thì ngõ ra Q hở (= ‘0’), ngõ vò Reset hở thì ngõ ra Q vẫn giữ trạng thái hở. Những lần đóng sau của ngõ vào Reset sẽ không tác dụng. Khi ngõ vào Set và Reset đều hở thì ngõ ra Q không đổi trạng thái. Khi cả hai ngõ Set và Reset đều hở thì ngõ ra Q không đổi trạng thái cấm. Trong thực tế, nếu Set và Reset đều đóng thì ngõ ra Q sẽ hở, vì chức năng này được thiết kế theo nguyên lý ưu tiên Reset. * Chức năng của rơ-le xung Khi ngõ vào đóng (lên mức 1) thì ngõ ra Q đóng (lên mức 1). Khi ngõ vào hở (xuống mức 0) thì ngõ ra Q không đổi trạng thái. Khi ngõ vào đóng lần thứ hai thì ngõ ra Q hở (xuống mức 0). Như vậy, ngõ ra chỉ đổi trạng thái khi ngõ vào đóng (lên mức 1) và không đổi trạng thái khi ngõ vào hở (xuống mức 0). Nói cách khác, ngõ ra sẽ đổi trạng thái theo cạnh lên của xung kích ở ngõ vào. * Các loại mạch định thì (timer) Mỗi mạch định thì (còn gọi là rơ-le thời gian trong sơ đồ tiếp điểm) có 2 ngõ vào. Trigger Input (xung kích ngõ vào). Thí dụ TT 0 (0: địa chỉ) Trigger Timer Reset Input (phục hồi trạng thái ngõ vào). Thí dụ RT 0 Trigger Timer Timer bit (tiếp điểm của rơ-le thời gian) dùng để điều khiển các nhánh khác trong sơ đồ Ladder. Cài đặt thông số cho rơ-le thời gian Khi viết chương trình theo thí dụ tên đến hàng thứ ba, chọn T1 thì sẽ xuất hiện Ký hiệu của các rơ-le thời gian: Rơ-le ON-delay: X Rơ-le OFF-delay: Â Rơ-le ONE-Shet: O Rơ-le tạo xung vuông: F Dùng các phím mũi tên xuống, phải trái để cài đặt giá trị thời gian. Hiển thị thông số trên màn hình có thể chọn: A: khi vận hành có thể hiển thị và cài đặt lại thông số. D: khi vận hành không thể hiển thị và không thể cài đặt lại thông số. Rơ-le thời gian ON-delay T0: địa chỉ của mạch định thời T: Thời gian trễ Khi ngõ vào Trigger lên ‘1’, mạch định thời bắt đầu tính thời gian. Sau thời gian T cài đặt trước, timer bit (tiếp điểm của Rơ-le thời gian) sẽ lên ‘1’. Khi ngõ vào Trigger xuống ‘0’, Timer bit xuống ‘0’ tức thời. Nếu thời gian ngõ Trigger có mức ‘1’ ngắn hơn thời gian T thì timer bit không đổi trạng thái lên ‘1’ được. Khi ngõ vào Reset lên ‘1’, timer bit sẽ ở mức ‘0’ bất chấp trạng thái của ngõ vào Trigger. Rơ-le thời gian OFF-delay T1: Địa chỉ của mạch định thời (tuỳ chọn) T: thời gian trễ Khi ngõ vào Trigger lên ‘1’, timer bit lên ‘1’ tức thời. Khi ngõ vào Trigger xuống ‘0’, mạch định thời bắt đầu tính thời gian. Sau thời gian T cài đặt trước, timer bit xuống ‘0’. Khi ngõ vào Reset lên ‘1’, timer bit sẽ ở mức ‘0’, bất chấp trạng thái của ngõ vào Trigger. Rơ-le thời gian One-Shot (mạch tạo xung chuẩn đơn ổn) T2: địa chỉ của mạch định thời (tuỳ chọn) T: độ rộng xung chuẩn Khi ngõ vào Trigger lên ‘1’, timer bit lên ‘1’ tức thời. Sau thời gian T cài đặt trước, timer bit xuống ‘0’mà không tuỳ thuộc vào thời gian có mức ‘1’ của ngõ Trigger. Khi ngõ vào Reset lên ‘1’, timer bit sẽ ở mức ‘0’, bất chấp trạng thái của ngõ vào Trigger. Mạch tạo xung vuông đối xứng (xung nhấp nháy/xung chớp) T3: địa chỉ của mạch định thời (tuỳ chọn) T: độ rộng xung chuẩn Khi ngõ vào Trigger lên ‘1’, timer bit bắt đầu tạo xung vuông đối xứng có độ rộng xung là T. Khi ngõ vào Reset lên ‘1’, timer bit sẽ ở mức ‘0’, bất chấp trạng thái của ngõ vào trigger. Khi ngõ vào Reset xuống mức ‘0’, timer bit trở về ‘0’ và chấm dứt xung vuông ra. Mạch định thì duy trì tác động (như loại ON-delay có nhớ và duy trì thời gian tác động) Khi ngõ vào Trigger lên ‘1’, mạch định thì bắt đầu tính thời gian. Sau thời gian t1, ngõ Trigger xuống ‘0’, mạch định thì sẽ nhớ và duy trì khoảng thời gian đã tính. Khi ngõ Trigger lại lên ‘1’, mạch Trigger lại tínhh tiếp thời gian t2. Khi đủ thời gian cài đặt T (thí dụL: t1+t2+t3=T), timer bit lên ‘1’ và giữ luôn trạng thái này mà không tuỳ thuộc ngõ trigger nữa. Khi ngõ Reset lên ‘1’, timer bit xuống ‘0’, bất chấp trạng thái của ngõ trigger. Ký hiệu: #0 á #3 T: Thời gian trễ được cài đặt T = t1 + t2 + t3 Trường hợp bộ Zen bị cắt nguồn thì thời gian đã tính vẫn được nhớ và duy trì. Khi có nguồn lại mạhc định thì sẽ tính tiếp tục nếu ngõ trigger lên ‘1’. Cài đặt trên màn hình soạn thảo sơ đồ ladder Màn hình soạn thảo Màn hình cài thông số Màn hình hiển thị thông số và trạng thái * Sử dụng bộ đếm (counter: C) Trong Zen có 8 bộ đếm có thể sử dụng theo phương thức đếm lên hay đếm xuống. Giá trị đếm của bộ đếm và trạng thái ngõ ra của bộ đếm (counter bits) vẫn được giữ khi thay đổi phương thức đếm hay cả khi ngắt nguồn cấp cho Zen. Ngõ ra của bộ đếm bật lên ON khi giá trị đếm được bằng hay lớn hơn giá trị cài đặt. Giá trị đếm được trở vệ 0 và ngõ ra của bộ đếm trở lại OFF khi ngõ vào reset bật lên ON (lên ‘1’) Ngõ vào của bộ đếm không có tác dụng đếm khi ngõ vào reset ở ON. Địa chỉ của bộ đếm: từ Công nghiệp đến C7 (thí dụ: chọn C1) Các ngõ vào của bộ đếm: Ngõ vào đếm: CC1 (Count) đếm lên / đếm xuống khi ngõ vào đếm lên ‘1’ Ngõ chọn hướng đếm: DC1 (Direction) nếu = ‘0’ là đếm lên, nếu = ‘1’ đếm xuống. Ngõ vào xoá số: RC1 (Reset) khi ngõ vào xóa số = ‘1’ thì giá trị đếm trở về 0, ngõ ra của bộ đếm trở về giá trị ‘0’ (OFF) Ngõ vào analog (A- còn gọi là mạch so sánh analog) Có hai ngõ vào analog là I4 và I5. Trong Zen có bốn mạch so sánh analog từ A0 đến A3 và ngõ ra của bốn mạch so sánh này có trạng thái số (‘0’ và ‘1’), có thể dùng làm điều khiển ngõ vào của chương trình. - So sánh ngõ vào và một điện áp chuẩn Các biểu thức so sánh có thể chọn là: , > = , < = Màn hình cài đặt thông số: Nếu thoả điều kiện của biểu thức thì ngõ ra (địa chỉ mạch so sánh analog) sẽ len ‘1’, ngược lại ngõ ra sẽ ở mức ‘0’. Theo thí dụ trên, điện áp I4 nếu lớn hơn hay bằng 3V, ngõ A1 = ‘1’ - So sánh điện áp giữa hai ngõ vào Các biểu thức so sánh có thể chọn là , > = , < = Màn hình cài đặt thông số: Theo thí dụ trên, nếu điện áp vào ngõ I4 nhỏ hơn điện áp vào ngõ I5 thì ngõ ra A2 sẽ lên ‘1’. - Màn hình hiển thị thông số và trạng thái - Mạch so sánh bộ định thì / bộ đếm với giá trị hiện hữ (P) Trong Zen có 16 mạch so sánh loại này, địa chỉ từ P0 đến Phát triển - Các loại so sánh - T: Timer (so sánh các bộ định thì) - #: Holding timer (so sánh các bộ định thì duy trì tác động) - C: Counter (so sánh các bộ đếm) - Dữ liệu so sánh + Dữ liệu 1: có thể là - Các bộ định thì từ T0 đến T7 - Các bộ định thì duy trì tác động từ #0 đến #3 - Các bộ đếm từ C0 đến C7 + Dữ liệu 2: có thể là - Các bộ định thì từ T0 đến T7 - Các bộ định thì duy trì tác động từ #0 đến #3 - Các bộ đếm từ C0 đến C7. - Hằng số: từ 00.00 đến 99.99 khi là mạch so sánh T hay #. từ 0000 đến 9999 khi là mạch so sánh C - Màn hình cài đặt thông số Mạch so sánh 2 bộ định thì T1 và T2, nếu thoả điều kiện giá trị thời gian hiện hữu của T1 nhỏ hơn hay bằng giá trị thời gian hiện hữu của T2 thì bit P0 có giá trị ‘1’ Mạch so sánh bộ định thì T2 và hằng số 10.00, nếu thoả điều kiện giá trị thời gian hiện hữu của T2 lớn 10.00 thì bit P1 có giá trị ‘1’, ngược lại P1 có giá trị ‘0’. Mạch so sánh hai bộ đếm C1 và C2, nếu thoả điều kiện số đếm của C1 lớn hơn hay bằng C2 thì bit P2 có giá trị ‘1’ Mạch so sánh bộ đếm C3 và hằng số 0500, nếu thoả điều kiện số đếm của C3 bằng 0500 thì bit P3 có giá trị ‘1’. .Cho chạy và kiểm tra chương trình. Sau khi lập trình xong , để cho chạy chương trình trở lại menu chính , chon mục RUN , dùng phím lên xuống đổi thành STOP rồi ấn OK Khi có màn hình có menu giám sát như trên ,muốn ra màn hình hiển thị ngày/ giờ ,trạng thái ngõ vào và ra thì ấn ESC. Muốn kiểm tra chương trình vậm hành ra sao, trên màn hình có menu giám sát , chọn menu giám sát , chon MONITO, ấn OK, màn hình sẽ hiển thị sơ đồ hình thang (Ladder Diagram) . Bây giờ , trên sơ đồ hình thang sẽ có trạng thái ON/OFF (mức 1, 0) của các ngõ vào / ra . Dây nối sẽ có màu đậm nét nếu mạch được kín. Ngoài ra ZEN còn có các chức năng đặc biệt : +Bảo mật chương trình . + Mạch lọc nhiễu ngõ vào. +Chọn thời gian sáng đèn chiếu sáng nền. + Điều chỉnh độ tương phản của màn hình hiển thị. Chức năng bảo vệ bằng mật mã (password) sẽ bảo vệ chương trình và các thông số thiết lập khỏi bị thay đổi không mong muốn bởi người vận hành. Chú ý: - Luôn ghi lại password đã đặt để sử dụng về sau. Nếu quên, bạn sẽ không thể thao tác với ZEN được nữa. - Password là các giá trị từ 0000 đến 9999 (4 chữ số) - Các hoạt động sau sẽ không thực hiện được nếu password không được nhập đúng. Sửa đổi chương trình Theo dõi chương trình chạy Thay đổi hay xoá password Đặt thời gian lọc đầu vào Đặt địa chỉ thiết bị - Khi chọn 1 trong số các chức năng trên menu, màn hình Hỏi password sẽ được hiển thị. Nếu password được nhập vào đúng, màn hình tiếp theo sẽ không được hiển thị. * Đặt password Bấm OK để chuyển con trỏ thành dạng nhấp nháy để cho phép đặt password. Đặt password Bấm ò và à để chuyển tới ký tự cần thay Dùng các phím ư và ¯ để nhập các chữ số từ 0 đến 9. Bấm OK. Một màn hình xác nhận sẽ được hiển thị. Dấu hình chìa khoá sẽ xuất hiện ở dưới bên phải của màn hình khi password đã được đăng ký. Chú ý: Màn hình sẽ tự động chuyển sang màn hình chờ nhập password khi thực hiện các thiết lập có yêu cầu nhập password. Dùng cùng phương pháp như vậy để nhập password đã đăng ký. 3.2.3 Chức năng đặc biệt Xoá password đã đăng ký Bấm OK để chuyển con trỏ thành dạng nhấp nháy để cho phép đặt password. Nhập vào password Bấm ò và à để chuyển tới ký tự cần thay đổi Dùng các phím ư và ¯ để nhập các chữ số từ 0 đến 9. Bấm OK. Một màn hình sẽ được hiển thị để xác nhận có xoá password không. Nếu password được nhạp không trùng với password đã đăng ký, màn hình sẽ chuyển về trang màn hình đầu. Nếu password được nhập đúng với password đã đăng ký, bấm OK để xoá password. Dấu hình chìa khoá sẽ không còn hiển thị ở dưới bên phải của màn hình khi password đã được xoá. Nếu password được nhập không trùng với password đã đăng ký, màn hình sẽ hiển thị CHECK ERR. Hãy nhập lại password cho đúng. Lọc đầu vào để ổn định hoạt động Nếu các tiếp điểm đầu vào lập bập, hoạt động của chương trình sẽ trở nên không ổn định. Do vậy có thể sử dụng chức năng lọc đầu vào. Có thể đặt lọc đầu vào cho module CPU và module mở rộng riêng rẽ. Hoạt động (ví dụ: mạch đầu vào DC) Đầu vào module mở rộng (chỉ hiển thị khi module mở rộng nối) Bấm OK để hiển thị menu thiết lập lọc đầu vào. Bấm ư và ¯ để lựa chọn từ menu module sẽ được đặt chức năng lọc đầu vào. Bấm OK hai lần để chuyển con trỏ thành dạng nhấp nháy để cho phép đặt thời gian lọc đầu vào. Dùng các phím ư và ¯ để chuyển giữa ON và OFF. Bấm OK để xác nhận thiết lập Bấm OK lần nữa để kết thúc việc đặt thông số. Chú ý: * Thời gian lọc đầu vào trong bảng dưới đây được đặt cho mỗi loại đầu vào khi chức năng lọc đầu vào được đặt. Loại đầu vào Không dùng lọc đầu vào Có dùng lọc đầu vào AC 100VAC 50ms 70ms 240VAC 100ms 120ms DC. 15ms 50ms * Thiết lập thời gian lọc đầu vào được đọc khi ZEN bắt đầu hoạt động - Thay đổi thời gian tự động ngắt đèn chiếu sáng nền Đèn chiếu sáng nền cho màn hình LCD sẽ tự động bật khi có thao tác với các nút trên ZEN. Nó sẽ tự động tắt sau 2 phút kể từ khi không có thao tác với các nút trên ZEN nữa. Thời gian mặc định này có thể được thay đổi thành 10 đến 30 phút hoặc đèn có thể sáng liên tục. Bấm OK để hiển thị thiết lập thời gian tự động ngắt đèn chiếu sáng nền. Bấm OK lần nữa để chuyển con trỏ thành dạng nhấp nháy để cho phép đặt thiết lập thời gian tự động ngắt đèn chiếu sáng nền. Dùng các phím ư và ¯ để đặt thời gian ngắt Bấm OK để xác nhận thiết lập Bấm OK lần nữa để kết thúc việc đặt thông số. Chú ý: Thời gian ngắt đèn chiếu sáng nền không chỉ được dùng để xác định có tắt không và khi nào tắt đèn sau khi ngừng thao tác trên các nút bấm. Nếu như đèn chiếu sáng nền được đặt để bật lên với chức năng hiển thị, các xác lập này cũng được dùng để xác định có tắt không và khi nào tắt ngay sau khi chức năng hiển thị đã thực hiện xong. - Điều chỉnh độ tương phản của màn hình LCD Theo thủ tục hướng dẫn dưới đây để điều chỉnh độ tương phản của màn hình LCD trong trường hợp nó quá tối hay quá sáng và khó đọc. Bấm OK để hiển thị xác lập hành dưới dạng biểu đồ thanh 5 mức. Bấm OK lần nữa để chuyển con trỏ thành dạng nhấp nháy để cho phép đặt thiết lập độ tương phản. Dùng các phím ư/¯ và ò và à để điều chỉnh độ tương phản. Bấm OK để xác nhận thiết lập Bấm OK lần nữa để kết thúc việc đặt thông số. * Đọc thông tin hệ thống Các thông tin hệ thống như phiên bản của CPU, số của CPU và số lượng đầu vào ra của module mở rộng cùng các thông tin khác có thể được đọc trong trang này. Phiên bản (Version) của phần mềm (vd: 1.00) Ngày tháng tạo lập phần mềm (1/4/01) Số lượng I/O của module CPU (vd 6 vào/4 ra) Số lượng I/O của module mở rộng 1 (vd 4 vào/4 ra) Số lượng I/O của module mở rộng 2 (vd 4 vào/0 ra) Số lượng I/O của module mở rộng 3 (vd 0 vào/4 ra) (Cho chức năng mở rộng) Có màn hình LCD không Có đồng hồ thời gian thực không Có đầu vào analog không. - Pin Chương trình bậc thang và tất cả các thiết lập đều được lưu trong bộ nhớ EEPROM của CPU ngoại trừ lịch, đồng hồ, các bit của timer có lưu và giá trị hiện hành của timer/counter có lưu (holding timer/counter) được lưu bằng tụ. Do vậy, nếu nguồn cấp bị ngắt trong 1 thời gian lâu (2 ngày hoặc hơn ở 250C), các dữ liệu này bị xoá. Để tránh hiện tượng này, hãy lắp 1 bộ pin (Battery Set) vào ZEN cho các hệ thống có nguồn có thể bị mất trong một thời gian dài. * Cách lắp Xoay nhẹ bộ pin sang một bên và ấn mấu ở dưới đáy bộ pin vào lỗ lắp ở bên trái của CPU. Nối dây bộ pin với đầu nối của CPU ấn mấu trên đỉnh của bộ pin vào module CPU Qua tìm hiểu về PLC em đi đến quyết định chọn bộ điều khiển cho cửa tự động dùng PLC. Vì PLC được ứng dụng điều khiển trong phạm vi rộng, dễ dàng thuận tiện trong tính toán , so sánh các giá trị tương quan , thay đổi các thông số cần thiết . Dễ bảo trì , độ tin cậy cao , rút ngắn thời gian lắp đặt công trình . Đồng thời thích ứng trong môi trường khăc nhiệt Để đáp ứng yêu cầu công nghệ cho hệ thống cửa tự động em chọn bộ PLC của hãng OMRON cỡ nhỏ vối các thông số sau. - Mã hiệu : ZEN-10C 1DR - Điện áp nguồn : 24 V DC - Có 6 đầu vào , 4 ngõ ra rơ le (8 A- 250VAC ) - Có đồng hồ thời gian tuần và năm. - Có ngõ vào analog (ngõ I4vàI5) CHƯƠNG 4 THIếT Kế Hệ THốNG ĐIềU KHIểN 4.1.Tóm tắt hệ thống điều khiển Trong xã hội văn minh cửa trượt chiếm một tỷ lệ không nhỏ trong các toà nhà, khu công cộng, nhà ga. Vì những tiện ích vượt trội của nó so với các loại cửa khác là không thể phủ nhận được. Với kết cấu cơ khí gọn nhẹ, cửa có thể tự động mở khi có người tới, và tự động đóng lại khi có người qua. Động cơ ở đây là động cơ một chiều được cấp nguồn từ bộ chỉnh lưu cầu một chiều, kết hợp với phương pháp đảo chiều cho phép động cơ có thể quay thuận và quay ngược. 4.2. Phân cổng đầu vào, đầu ra 4.2.1. Phân cổng đầu vào Bảng phân cổng đầu vào cho PLC Số thứ tự Phân cổng vào Địa chỉ 1 Start I0 2 Cảm biến hồng ngoại I1 3 Cảm biến giảm tốc mở I2 4 Cảm biến dừng mở I3 5 Cảm biến giảm tốc đóng I4 6 Cảm biến dừng đóng I5 4.2.2. Phân cổng đầu ra Bảng phân cổng đầu ra cho PLC Số thứ tự Phân cổng đầu ra Địa chỉ 1 Chạy với vận tốc lớn Q0 2 Chạy với vận tốc nhỏ Q1 3 Mở cửa (chạy thuận) Q2 4 Đóng cửa (chạy ngược) Q3 Ngoài ra còn có một số biến trung gian STT Biến trung gian Địa chỉ 1 Duy trì hệ thống sau khi ấn START M1 2 Quá trình mở nhanh M2 3 Quá trình mở chậm M3 4 Quá trình đóng nhanh M4 5 Quá trình đóng chậm M5 4.3. Sơ đồ đấu nối Hình 4.1. Sơ đồ đấu nối với trang bị điện 4.4. Giản đồ hình thang Hình 4.3. Giản đồ hình thang 4.5. Thuyết minh hệ thống điều khiển Ân nút start (M0) có điện làm đóng tiếp điểm thương mở để duy trì cho hệ thống làm việc. Khi có người vào thị trường kiểm soát của cảm biến hồng ngoại (I1) thì tiếp điểm của cảm biến hồng ngoại đóng lại , cửa bắt đầu quá trình mở cửa nhanh , động cơ chạy thuận . Đến khi gặp cảm biến giảm tốc mở (I2) , lập trạng thái mở chậm (M3) đồng thời xoá trạng thái mơ nhanh (M2) , lập trạng thái vùng mở chậm (H0), động cơ chạy thuận (Q2) và chạy với tốc độ chậm. Cửa mơ chậm gặp cảm biến dừng mở (I3), xoá quá trình mở chậm (M3) tạo thời gian trễ(T0) , lúc này động cơ không làm việc. Sau một khoảng thời gian trễ (2giây) , lập trạng thái đóng nhanh (M4) ,động cơ chạy ngược với vận tốc nhanh (Q0) . Qúa trình đóng nhanh sẽ kêt thúc khi gặp cảm biến giảm tốc đóng (I4) , lúc này lập trạng thái đóng chậm (M5) ,xoá trạng thái đóng nhanh (M4) , động cơ chạy ngược (Q3) với vận tốc chậm đồng thời lập vùng đóng châm (H1). Cửa đóng với vận tốc chậm đến khi gặp cảm biến dừng đóng (I5) , xoá trạng thái đóng chậm , động cơ dừng , trở về trạng thái chờ. Trường hợp của đang đóng có người vào cửa sẽ sét xem đang ở vùng nào và đưa ra nhưng trạng thái mở khác nhau.