Đồ án Thiết kế và mô phỏng thang máy với PLC S7300

iÓu diÔn thuéc qu·ng ®- tèc ®é v , vµ ®é theo thêi gian Mét trong nh÷ng yªu cÇu c¬ b¶n ®èi víi hÖ thèng truyÒn ®éng thang m¸y lµ ph¶i ®¶m b¶o Svth: Do·n Hoµng Mai  26  Líp: Trang bÞ ®iÖn-®iÖn tö K44 §å ¸n tèt nghiÖp  Gvhd: ThÇy TrÇn V¨n Kh«i cho buång thang di chuyÓn ªm. Buång thang di chuyÓn ªm hay kh«ng, phô thuéc chñ yÕu vµo trÞ sè gia tèc cña buång th©ng khi më m¸y vµ h·m dõng. Nh÷ng tham sè chÝnh ®Æc trng cho chÕ ®é lµm viÖc cña thang m¸y lµ : tèc ®é di chuyÓn buång thang v 2 ñ  3 : qu·ng ®êng ®i cña thang m¸y S, tèc ®é v, gia tèc a, vµ ®é giËt theo hµm thêi gian t. Tõ biÓu thøc (3.20) ta rót ra nhËn xÐt r»ng : trÞ sè tèc ®é di chuyÓn buång thang quyÕt ®Þnh n¨ng suÊt cña thang m¸y, trÞ sè tèc ®é di chuyÓn ®Æc biÖt cã ý nghÜa quan träng ®èi víi thang m¸y trong c¸c nhµ cao tÇng. Nh÷ng thang m¸y tèc ®é cao (v > 3,5 m/s) phï hîp víi chiÒu cao n©ng lín, sè lÇn dõng (md )  Ýt. Trong trêng hîp nµy thêi gian khi t¨ng tèc vµ gi¶m tèc rÊt nhá so víi thêi gian di chuyÓn cña buång thang víi tèc ®é cao, trÞ sè tèc ®é trung b×nh cña thang m¸y gÇn ®¹t b»ng tèc ®é ®Þnh møc cña thang m¸y. MÆt kh¸c, cÇn ph¶i nhí r»ng, trÞ sè tèc ®é di chuyÓn cña buång thang tû lÖ thuËn víi gi¸ thµnh cña thang m¸y. NÕu t¨ng tèc ®é cña thang m¸y tõ v = 0,75 m/s lªn v = 3,5 m/s, gi¸ thµnh cña thang m¸y t¨ng lªn (4 ÷ 5) lÇn. Bëi vËy tuú thuéc vµo ®é cao c¶u nhµ mµ thang m¸y phôc vô ®Ó chän trÞ sè di chuyÓn cña thang m¸y phï hîp víi tèc ®é tèi u, ®¸p øng ®Çy ®ñ c¸c chØ tiªu kinh tÕ vµ kü thuËt. TrÞ sè tèc ®é di chuyÓn trung b×nh cña thang m¸y cã thÓ t¨ng b»ng c¸ch gi¶m thêi gian t¨ng tèc vµ gi¶m tèc cña hÖ truyÒn ®éng thang m¸y, cã ý nghÜa lµ t¨ng gia tèc. Nhng khi buång thang di chuyÓn víi gia tèc qu¸ lín sÏ g©y ra c¶m gi¸c khã chÞu cho hµnh kh¸ch (chãng mÆt, cã c¶m gi¸c sî h·i vµ nghÑt thë v.v…). Bëi vËy, trÞ sè gia 2 Mét ®¹i lîng kh¸c quyÕt ®Þnh sù di chuyÓn ªm cña buång thang lµ tèc ®é t¨ng cña gia tèc khi më m¸y vµ tèc ®é gi¶m cña gia tèc khi h·m m¸y. Nãi c¸ch kh¸c ®ã lµ ®é giËt ñ (®¹o hµm bËc nhÊt cña gia tèc  ñ =  2 3  3 3  ). Khi gia tèc a < 2  ñ  3 Svth: Do·n Hoµng Mai  27  Líp: Trang bÞ ®iÖn-®iÖn tö K44 [m/s], gia tèc a [m/ s ] vµ ®é giËt [m/ s ]. Trªn h×nh 3.33 biÓu diÔn c¸c ®êng cong tèc ®îc chän tèi u lµ a ≤ 2 m/ s . da = d v = d S dt d t d t 2m/ s , trÞ sè ®é giËt cña tèc ®é tèi u lµ < 20m/ s . §å ¸n tèt nghiÖp  Gvhd: ThÇy TrÇn V¨n Kh«i BiÓu ®å lµm viÖc tèi u cña thang m¸y víi tèc ®é trung b×nh vµ tèc ®é cao ®îc biÓu diÔn trªn h×nh 3.33. BiÓu ®å nÇy cã thÓ ph©n thµnh 5 giai ®o¹n theo tÝnh chÊt thay ®æi tèc ®é di chuyÓn buång thang : t¨ng tèc, di chuyÓn víi tèc ®é æn ®Þnh, h·m xuèng tèc ®é thÊp, buång thang ®Õn tÇng vµ h·m dõng. BiÓu ®å tèi u (h×nh 3.33) sÏ ®¹t ®îc nÕu dïng hÖ truyÒn ®éng mét chiÒu hoÆc dïng hÖ biÕn tÇn - ®éng c¬ xoay chiÒu. NÕu dïng hÖ truyÒn ®éng xoay chiÒu víi ®éng c¬ kh«ng ®ång bé r«to lång sãc hai cÊp ®é, biÓu ®å lµm viÖc ®¹t gÇn víi biÓu ®å tèi u nh h×nh 3.33. §èi víi thang m¸y tèc ®é chem., biÓu ®å lµm viÖc cã 3 giai ®o¹n : thêi gian t¨ng tèc (më m¸y), di chuyÓn víi tèc ®é æn ®Þnh vµ h·m dõng. g. Dõng chÝnh x¸c buång thang Buång thang cña thang m¸y cÇn ph¶i dõng chÝnh x¸c so víi mÆt bµng cña sµn tÇng cÇn ®Õn sau khi h·m dõng. NÕu buång thang dõng kh«ng chÝnh x¸c sÏ g©y ra c¸c hiÖn tîng bÊt lîi sau : - §èi víi thang m¸y chë kh¸ch, lµm cho hµnh kh¸ch ra vµo buång thang khã kh¨n h¬n, t¨ng thßi gian ra, vµo dÉn ®Õn gi¶m n¨ng suÊt cña thang m¸y. - §èi víi thang m¸y chë hµng g©y khã kh¨n trong viÖc bèc vµ xÕp dì hµng hãa. Trong mét sè trêng hîp kh«ng thùc hiÖn ®îc viÖc bèc xÕp, dì hµng ho¸. §Ó kh¾c phôc hËu qu¶ ®ã, cã thÓ Ên nhÊp c¸c nót bÊm ®Õn tÇng (§T) l¾p trong buång thang ®Ó ®¹t ®é chÝnh x¸c denµg buång thang theo yªu cÇu, nhng nã sÏ dÉn ®Õn c¸c vÊn ®Ò kh«ng cã lîi sau : - Háng c¸c thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn. - G©y tæn thÊt n¨ng lîng trong hÖ truyÒn ®éng, nÕu dïng ®éng c¬ kh«ng ®ång bé r«to lång sãc truyÒn ®éng thang m¸y sÏ dÉn ®Õn g©y ra sù ph¸t nãng cña ®«ng c¬ qu¸ giíi h¹n cho phÐp. - G©y háng c¸c thiÕt bÞ c¬ khÝ cña thang m¸y. - T¨ng thêi gian tõ lóc phanh h·m t¸c ®éng cho ®Õn khi buång thang dõng h¼n. Svth: Do·n Hoµng Mai  28  Líp: Trang bÞ ®iÖn-®iÖn tö K44 §å ¸n tèt nghiÖp  Gvhd: ThÇy TrÇn V¨n Kh«i §é dõng chÝnh x¸c cña buång thang ®îc ®¸nh gi¸ b»ng ®¹i lîng  ∆ S  (h×nh 3.34). h×nh 3.34 a) S¬ ®å x¸c ®Þnh ®é chÝnh x¸c khi dõng buång thang ; b) Sù phô thuéc cña ®é dõng chÝnh x¸c ∆ S cña buång thang vµo trÞ sè tèc ®é vµ gia tèc §êng 1 −  a  MAX  2  a  MAX  2  a  MAX  = 3 m / s  2 ∆ S  lµ mét nöa hiÖu sè cña hai qu·ng ®êng cu¶ buång thang trît ®I ®îc tõ khi phanh h·m ®iÖn tõ t¸c ®éng ®Õn khi buång thang dõng h¼n khi cã t¶i vµ kh«ng cã t¶i theo cïng mét híng di chuyÓn cña buång thang. C¸c yÕu tè ¶nh hëng ®Õn ®é dõng chÝnh x¸c cña buång thang gåm : m«men do c¬ cÊu phanh h·m ®iÖn tõ sinh ra, m«men qu¸n tÝnh cña buång thang vµ t¶i träng, trÞ sè tèc ®é di chuyÓn buång thang khi b¾t ®Çu h·m dõng vµ mét sè yÕu tè phô kh¸c. Qu¸ tr×nh h·m dõng buång thang x¶y ra nh sau : Khi buång thang ®i gÇn ®Õn sµnm tÇng cÇn dõng, sÏ t¸c ®éng vµo c¶m biÕn vÞ trÝ (c«ng t¾c chuyÓn ®æi tÇng) ra lÖn dõng buång thang. C¸c thiÕt bÞ chÊp hµnh trong s¬ ®å ®iÒu khiÓn thang m¸y (r¬le, c«ng t¾c t¬) cã thêi gian t¸c ®éng lµ ∆ t (qu¸n tÝnh ®iÖn tõ cña phÇn tö chÊp hµnh), trong qu·ng thêi gian ®ã, buång thang ®i ®îc qu·ng ®êng S’ cho ®Õn khi phanh h·m ®iÖn tõ t¸c ®éng lµ : Svth: Do·n Hoµng Mai  29  Líp: Trang bÞ ®iÖn-®iÖn tö K44 = 1 m / s ; ®êng 2 − = 2 m / s ; ®êng 3 − §å ¸n tèt nghiÖp S' = v0 ∆ t [m]  (2.7)  Gvhd: ThÇy TrÇn V¨n Kh«i Trong ®ã :  v  0  - trÞ sè ®é di chuyÓn c¶u buång thang khi b¾t ®Çu h·m, m/s. Sau khi phanh h·m ®iÖn tõ t¸c ®éng (m¸ phanh cña phanh h·m ®iÖn tõ Ðp chÆt vµo trôc ®éng c¬ truyÒn ®éng) lµ qu¸ tr×nh h·m dõng buång thang. Trong thêi gian nµt buång thang ®i ®îc mét qu·ng ®êng lµ  S' . S'' =  ph  2 0  c  )  [m]  (2.8) Trong ®ã : m – lµ khèi lîng tÊt c¶ c¸c kh©u chuyÓn ®éng cña thang m¸y, kg ; F F  ph c  - lùc Ðp do c¬ cÊu phanh h·m ®iÖn tõ sinh ra (N) ; - lùc c¶n tÜnh do t¶i träng g©y ra (N). DÊu (+) hoÆc dÊu (-) trong biÓu thøc (3.29) tuú thuéc vµo chÕ ®é lµm viÖc buång thang : Khi h·m (+), khi chuyÓn ®éng (-). BiÓu thøc (3.29) cã thÓ viÕt ®íi d¹ng kh¸c nh sau : S'' =  2 D 0 2i (M ph ± M  c  )  [m]  (2.9) Trong ®ã : J  - m«men qu¸n tÝnh quy ®æi vÒ trôc ®éng c¬ truyÒn ®éng, kgm2 ; Mph, Mc -m«men do c¬ cÊu phanh h·m ®iÖn tõ sinh ra vµ m« men c¶n tÜnh do t¶i träng g©y ra , N.m ; ù D i  0  - tèc ®é gãc cña ®éng c¬ khi b¾t ®Çu h·m dõng, rad/s ; - ®êng kÝnh cña puli kÐo c¸p , m; - tû sè truyÒn. Qu·ng ®êng buång thang ®i ®îc tõ khi c¶m biÕn vÞ trÝ ra lÖnh dõng ®Õn khi buång thang dõng t¹i sµn tÇng dõng b»ng : S  =  S  '  +  "  0  2 0 2i(M ph ± D 2 M  C  )  [ m]  ( 2.10) Svth: Do·n Hoµng Mai  30  Líp: Trang bÞ ®iÖn-®iÖn tö K44 m v 2 (F ± F J ù 2 S = v ∆ t + J ù §å ¸n tèt nghiÖp  Gvhd: ThÇy TrÇn V¨n Kh«i Bé c¶m biÕn vÞ trÝ ®îc ®Æt c¸ch sµn tÇng ë mét kho¶ng c¸ch nµo ®ã ®Ó hiÖu sè cña hai qu·ng ®êng cña buång thang ®i ®îc ®Çy t¶i vµ khi kh«ng t¶i chia ®«i thµnh hai phÇn b»ng nhau so víi møc cña sµn tÇng . Sai sè lín nhÊt ( ®é dõng kh«ng chÝnh x¸c lín nhÊt ) ®îc tÝnh theo biÓu thøc sau : ∆  S  MAX  = S  2 −  2 S  1  [ m]  ( 2.11) Trong ®ã : S1 - qu·ng ®êng trît nhá nhÊt cña buång thang ; S2 - qu·ng ®êng trît lín nhÊt cña buång thang ; Ph©n tÝch biÓu thøc (3.31) ta rót ra kÕt luËn : c¸c th«ng sè ¶nh hëng ®Õn ®é chÝnh x¸c khi dõng buång thang gåm : - - - J m« men qu¸n tÝnh cña c¸c phÇn tö chuyÓn ®éng cña buång thang . ∆ t qu¸n tÝnh ®iÖn tõ cña c¸c phÇn tö chÊp hµnh trong s¬ ®å ®iÒu khiÓn cña thang m¸y. Mph ,MC m« men do c¬ cÊu phanh h·m ®iÖn tõ sinh ra vµ t¶i träng cña thang m¸y . §èi víi mét thang m¸y , ba th«ng sè trªn cã thÓ coi nh kh«ng ®æi Mét th«ng sè quan träng nhÊt ¶nh hëng ®Õn ®é dõng chÝnh x¸c cña buång thang lµ ®¹i lîng V0 (tèc ®é di chuyÓn cña buång thang khi b¾t ®Çu h·m dõng ). §Ó n©ng cao ®é chÝnh x¸c dõng buång thang ®èi víi thang m¸y dõng, gi¶m tèc ®é di chuyÓn cña buång thang khi bé c¶m biÕn vÞ trÝ cho lÖnh dõng buång thang. §Ó ®¸nh gi¸ ®é chÝnh x¸c dõng buång thang ∆ S phô thuéc vµo tèc ®é V0 vµ gia tèc cña buång thang , cã thÓ kh¶o s¸t theo ®êng cong trªn h×nh 3.34b. §èi víi thang m¸y, ®é kh«ng chÝnh x¸c khi dõng buång thang cho phÐp lµ: ∆  S  MAX  ≤ 20 mm h. hÖ biÕn tÇn ®éng c¬ vµ hÖ thèng ®iÒu khiÓn pLc Svth: Do·n Hoµng Mai  31  Líp: Trang bÞ ®iÖn-®iÖn tö K44 §å ¸n tèt nghiÖp  Gvhd: ThÇy TrÇn V¨n Kh«i 1. s¬ ®å khèi cña hÖ biÕn tÇn ®éng c¬ Nguån dù phßng HÖ thèng r¬le c¸c c¶m biÕn ®Çu vµo  PLC ®iÒu khiÓn trung t©m  HÖ thèng phô trî phanh BiÕn tÇn ®éng c¬ n©ng h¹  BiÕn tÇn ®éng c¬ ®ãng më cöa 2. Giíi thiÖu vÒ biÕn tÇn 3g3mv cña omron 1.1 §Æt vÊn ®Ò. §Ó thay ®æi tèc ®é ®éng c¬ kh«ng ®ång bé ba pha mét c¸ch b»ng ph¼ng tuyÕn tÝnh trong ph¹m vi réng, cÇn nguån xoay chiÒu cã thÓ thay ®æi ®îc tÇn sè ngêi ta sö dông hÖ thèng biÕn tÇn. BiÕn tÇn 3G3MV ®¸p øng ®îc tiªu chuÈn ch©u ©u EC vµ UL/CUL cho viÖc lu hµnh trªn toµn thÕ giíi. V× vËy khi sö dông biÕn tÇn 3G3MV cña omron ®¶m b¶o ®îc sù lµm viÖc æn ®Þnh, møc ®é tin cËy cao, cho phÐp ph¹m vi ®iÒu chØnh réng, lµm viÖc an toµn.v.v. Svth: Do·n Hoµng Mai  32  Líp: Trang bÞ ®iÖn-®iÖn tö K44 §å ¸n tèt nghiÖp  Gvhd: ThÇy TrÇn V¨n Kh«i 1.2 Tæng quan vÒ biÕn tÇn 3G3MV vµ chøc n¨ng ho¹t ®éng. H×nh 2.1: BiÕn tÇn 3G3MV BiÕn tÇn 3G3MV cã thÓ ho¹t ®éng ë chÕ ®é c¬ b¶n vµ cã c¸c chøc n¨ng ho¹t ®éng cao cÊp. §èi víi c¸c chøc n¨ng ho¹t ®éng c¬ b¶n ta ph¶i cµi ®Æt ®Çy ®ñ c¸c th«ng sè cho nã nh lùa chän chÕ ®é ho¹t ®éng phï hîp, chÕ ®é ®iÒu khiÓn ®îc lùa chän lµ t¹i chç hay tõ xa ... Cßn ®èi víi c¸c chøc n¨ng ho¹t ®éng cao cÊp ta cã thÓ ®Æt tÇn sè mang, ph¸t hiÖn qu¸ momen, bï momen vµ bï trît... v C¸c chøc n¨ng ho¹t ®éng c¬ b¶n. - §Æt chÕ ®é ®iÒu khiÓn (n002). - §Æt chÕ ®é t¹i chç/tõ xa (n004 vµ n008). -Lùa chän lÖnh ho¹t ®éng. - §Æt tÇn sè chuÈn... v . C¸c chøc n¨ng ho¹t ®éng cao cÊp. - §Æt tÇn sè mang (n046). - Chøc n¨ng phanh h·m DC. - Chèng tôt tèc ®é. - Chøc n¨ng ph¸t hiÖn qu¸ momen. - Chøc n¨ng bï momen. - Chøc n¨ng bï trît. - §iÒu khiÓn tiÕt kiÖm n¨ng lîng. - TruyÒn th«ng. - Chøc n¨ng PID... . Svth: Do·n Hoµng Mai  33  Líp: Trang bÞ ®iÖn-®iÖn tö K44 §å ¸n tèt nghiÖp  Gvhd: ThÇy TrÇn V¨n Kh«i 2 2.1 i. ch¬ng III: x©y dùng hÖ thèng ®iÒu khiÓn vµ lËp tr×nh I. ®iÒu khiÓn thang m¸y Ph¬ng ph¸p m« t¶ m¹ch tr×nh tù Cã nhiÒu ph¬ng ph¸p m« t¶ thêng ®îc dïng trong ph©n tÝch vµ tæng hîp m¹c tr×nh tù.§ã lµ c¸c ph¬ng ph¸p b¶ng chuyÓn tr¹ng th¸i,ph¬ng ph¸p ®å h×nh tr¹ng th¸i (®å h×nh Mealy vµ ®å h×nh Moore), ph¬ng ph¸p lu ®å nhng ta chØ xÐt ph¬ng ph¸p b¶ng chuyÓn tr¹ng th¸i lµ ®¬n gi¶n vµ dÔ xÐt nhÊt víi ph¬ng ph¸p nµy th× c¸c tr¹ng th¸i ®Çu ra cña ta sÏ ®îc tæ hîp bëi c¸c tr¹ng th¸i ®Çu vµo.Sau ®©y lµ néi dung cña ph- ¬ng ph¸p b¶ng chuyÓn tr¹ng th¸i Ph¬ng ph¸p nµy m« t¶ qu¸ tr×nh chuyÓn ®æi tr¹ng th¸i díi h×nh thøc b¶ng. Trong b¶ng h×nh 1 díi bao gåm: - - - -  C¸c cét cña b¶ng ghi c¸c biÕn vµo vµ c¸c biÕn ra.C¸c tÝn hiÖu vµo lµ c¸c tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn( á , â ,ã …) cã thÓ lµ tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn cña ngêi vËn hµnh ,cña thiÕt bÞ ch¬ng tr×nh hoÆc c¸c tÝn hiÖu ph¸t ra tõ c¸c thiÕt bÞ c«ng nghÖ. C¸c tÝn hiÖu ra (Y1,Y2…) lµ tÝn hiÖu kÕt qu¶ cña qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn vµ ghi ë cét ®Çu ra C¸c hµng cña b¶ng ghi c¸c tr¹ng th¸i trong cña m¹ch (S1,S2,S3…). Sè hµng cña b¶ng chØ râ sè tr¹ng th¸i cña hÖ. C¸c « giao nhau cña cét biÕn vµo vµ c¸c hµng tr¹ng th¸i sÏ ghi tr¹ng th¸i cña m¹ch.NÕu tr¹ng th¸i m¹ch kh«ng trïng víi tªn hµng th× ®ã lµ tr¹ng th¸i kh«ng æn ®Þnh. Svth: Do·n Hoµng Mai  34  Líp: Trang bÞ ®iÖn-®iÖn tö K44 §å ¸n tèt nghiÖp  Gvhd: ThÇy TrÇn V¨n Kh«i - C¸c « giao nhau cña cét tÝn hiÖu ra vµ c¸c hµng tr¹ng th¸i sÏ ghi gi¸ trÞ tÝn hiÖu ra t¬ng øng. -  ë b¶ng trªn h×nh 2 ,á , â ,ã lµ c¸c tÝn hiÖu vµo Y1, Y2 lµ c¸c tÝn hiÖu ra .HÖ cã 3 tr¹ng th¸i :S1 ( lµm viÖc ë tèc ®ä thÊp) ,S2 (®¶o chiÒu quay), S3(dõng m¸y). Mçi tr¹ng th¸i cña m¹ch cã thÓ diÔn ®¹t b»ng ng«n ng÷ vµ kÌm theo mét con sã ®Ó gäi tªn tr¹ng th¸i ®ã.VÝ dô ta xÐt tr¹ng th¸i S1 lóc nµy m¸y ho¹t ®éng ë tèc ®é thÊp .NÕu lóc nµy cho biÕn á t¸c ®éng th× m¸y vÉn lµm viÖc ë chÕ ®é thÊp (tr¹ng th¸i S1 lµ tr¹ng th¸i æn ®Þnh), nÕu cho biÕn â t¸c ®éng th× m¸y sÏ chuyÓn sang tr¹ng th¸i S2, nh- ng tr¹ng th¸i S2 ghi ë hµng S1 lµ tr¹ng th¸i kh«ng æn ®Þnh -tr¹ng th¸i trung gian ,m¹ch ®ang chuÈn bÞ chuyÓn sang tr¹ng th¸i æn ®Þnh kh¸c ,nÕu cho biÕn ã t¸c ®éng th× m¹ch sÏ chuyÓn tõ tr¹ng th¸i S1 sang tr¹ng th¸i S3(tr¹ng th¸i S3 kh«ng æn ®Þnh). C¸c biÕn ®Çu ra Y1, Y2 lóc nµy ®Òu b»ng 0. T¬ng tù nh vËy ta sÏ lý gi¶i c¸c tr¹ng th¸i kÕt qu¶ ë hµng 2, hµng 3. Khi b¶ng tr¹ng th¸i chuyÓn chØ cã mét tÝn hiÖu th× cã thÓ kh«ng dïng cét tÝn hiÖu ra, c¸c gi¸ trÞ tÝn hiÖu ra ®îc ghi lu«n vµo c¸c « tr¹ng th¸i chuyÓn (h×nh 3) H×nh 1 H×nh 2 Svth: Do·n Hoµng Mai  35  Líp: Trang bÞ ®iÖn-®iÖn tö K44 Tr¹ng Th¸i tÝn hiÖu vµo tÝn hiÖu ra Tr¹ng Th¸i á â ã Y1 Y2 S1 S2 S3 Tr¹ng th¸i tÝn hiÖu vµo TÝn hiÖu ra Tr¹ng th¸i á â ã Y1 Y2 S1(tèc ®é thÊp) S1 S2 S3 0 0 S2(®¶o chiÒu quay) S1 S2 1 0 S3(ngng m¸y) S3 0 0 §å ¸n tèt nghiÖp  Gvhd: ThÇy TrÇn V¨n Kh«i §iÒu quan träng nhÊt ë ®©y lµ ghi ®îc ®Çy ®ñ vµ ®óng c¸c tr¹ng th¸i ë trong cña c¸c « cña b¶ng.Cã hai c¸h thùc hiÖn c«ng viÖc nµy: · · II.  C¸ch 1 . Tríc hÕt dùa vµo c¸c d÷ liÖu bµi to¸n, c¸c hiÓu biÕt vÒ qu¸ tr×nh c«ng nghÖ ,tõ ®ã ghi c¸c tr¹ng th¸i hiÓn nhiªn cã. TiÕp theo c¸c tr¹ng th¸i chuyÓn râ rµng (c¸c tr¹ng th¸i nµy cã so ghi tr¹ng th¸i kh¸c víi c¸c thø tù c¸c hµng c¸c tr¹ng th¸i xuÊt ph¸t ), nÕu tr¹ng th¸i nµo kh«ng ch¾c ch¾n th× ®Ó trèng, sÏ bæ sung sau. C¸ch 2. Ph©n tÝch xem xÐt tõng « ®Ó ®iÒn tr¹ng th¸i .ViÖc lµm nµy lµ logic, chÆt chÏ vµ râ rµng , tuy nhiªn nhiÒu khi ph©n tÝch kh«ng thÓ qu¸ chi ly ®Ó dÉn ®Õn kh¶ n¨ng ph©n biÖt gi÷a c¸c « cã tr¹ng th¸i gÇn nh nhau, do vËy rÊt khã ®iÒn ®Çy ®ñ c¸c «. H×nh 3 Tæng hîp m¹ch tr×nh tù Bµi to¸n tæng hîp m¹ch tr×nh tù lµ bµi to¸n khã, h¬n n÷a tï mét yªu cÇu ®Ò ra l¹i cã nhiÒu c¸ch gi¶i quyÕt kh¸c nhau , do vËy vÊn ®Ò chung ë ®©y lµ ph¶i dùa vµo mét chØ tiªu tèi u nµo ®ã, ®ång thêi ®Ó t×m ®îc lêi gi¶i tèi u th× ngoµi c¸c suy luËn to¸n häc logic ngêi thiÕt kÕ cßn ph¶i tËn dông c¸c kinh nghiÖm thùc tÕ rÊt phong phó vµ ®a d¹ng . ë ®©y chØ nªu ra mét sè bíc thùc chung vµ c¸c vÝ dô cô thÓ ®Ó minh ho¹ ph¬ng ph¸p tæng hîp m¹ch tr×nh tù. Tæng hîp theo b¶ng tr¹ng th¸i Svth: Do·n Hoµng Mai  36  Líp: Trang bÞ ®iÖn-®iÖn tö K44 BiÕn (V) Tr¹ng th¸i (S) á â ã S1 S2/1 S4/0 S4/0 S2 S4/1 S4/0 S4/1 S2 S4/1 S4/1 S4/1 S4 S4/1 S4/0 S4/0 S5 S4/0 S4/0 S4/0 §å ¸n tèt nghiÖp  Gvhd: ThÇy TrÇn V¨n Kh«i Tr×nh tù cña c¸c bíc nh sau: a) Thµnh lËp b¶ng chuyÓn tr¹ng th¸i.Thùc chÊt ®©y lµ viÖc diÔn ®¹t c¸c yªu kü thuËt thµnh ký hiÖu kiÓu b¶ng b) Thµnh lËp b¶ng kÝch thÝch vµ b¶ng ®Çu ra c) T×m hµm logic tèi gi¶n vµ chon m¹ch Cã nhiÒu ph¬ng ph¸p ®Ó tèi gi¶n b¶ng tr¹ng th¸i nhng ta dïng ph¬ng ph¸p tæng hîp b¶ng tr¹ng th¸i rót gän b»ng b¶ng cac-no . III. X©y dùng c¸c khèi chøc n¨ng chÝnh cña thang Tõ ph¬ng ph¸p tæng hîp b¶ng tr¹ng th¸i ta sÏ ®a ra c¸c ®Æc tÝnh cña thang m¸y vµ tõ ®ã tæng hîp ®îc tr¹ng th¸i ®Çu ra .Tõ c¸c ph¬ng tr×nh tr¹ng th¸i lËp ®ù¬c víi ®Çu vµo ta sÏ viÕt ch¬ng tr×nh lad cho thang.C¸c khèi chøc n¨ng chÝnh cña thang gåm cã: · X¸c ®Þnh c¸c yªu cÇu phôc vô vµ lu gi÷ c¸c yªu cÇu ®ã · Bµi to¸n x¸c ®Þnh vÞ trÝ hiÖn t¹i cña buång thang · Bµi to¸n x¸c ®Þnh hµnh tr×nh hiÖn t¹i cña thang(®ang n©ng hay ®ang h¹) · N©ng-h¹ buång thang · §iÒu khiÓn dõng buång thang · Bµi to¸n ®ãng- më cöa buång thang · §iÒu khiÓn Qu¹t vµ ®Ìn trong thang · Sù cè (háng hãc thiÕt bÞ truyÒn ®éng,c¸c thiÕt bÞ c¬ khÝ; c¸c c¶m biÕn(qu¸ hµnh tr×nh, qu¸ träng t¶i, sai hµnh tr×nh); sù cè nguån,...) §iÒu khiÓn thang m¸y chë ngêi (9 tÇng) ta sÏ ký hiÖu ®Ó tæ hîp vµ ®a ra ph¬ng tr×nh tr¹ng th¸i cho ®¬n gi¶n. - - Trong buång thang cã 9 nót ®Õn c¸c tÇng ( §T ) ®Ó lùa chän c¸c tÇng cÇn di chuyÓn tíi lÇn lît lµ (DT1,DT2,DT3,DT4,DT5,DT6,DT7,DT8,DT9) vµ 2 nót ®ãng më cöa cìng bøc lµ (§C, MC) . Ngoµi buång thang trªn mçi tÇng cßn cã c¸c nót gäi tÇng 9 tÇng sÏ cã 16 nót gäi tÇng ( GT ).Ta sÏ ký hiÖu GTL(lµ nót gäi tÇng lªn ), GTX (lµ gäi tÇng xuèng). C¸c nót gäi tÇng lÇn lît lµ :GTL1 (Gäi tÇng ®i lªn ë tÇng 1), GTL2,GTL3,GTL4,GTL5,GTL6,GTL7,GTL8 vµ c¸c nót gäi tÇng xuèng GTX9 Svth: Do·n Hoµng Mai  37  Líp: Trang bÞ ®iÖn-®iÖn tö K44 §å ¸n tèt nghiÖp  Gvhd: ThÇy TrÇn V¨n Kh«i (Gäi tÇng xuèng ë tÇng 9),GTX8,GTX7,GTX6,GTX6,GTX5,GTX4,GTX3,GTX2 . - - - C¸c nót §T, GT khi ®îc nhÊn tr¹ng th¸i ®ã sÏ ph¶i ®îc lu l¹i chê ®Õn khi ®îc xö lý. C¸c yªu cÇu §T ,GT ®îc xö lý khi thang m¸y rçi hoÆc khi ®ang cïng hµnh tr×nh chuyÓn ®éng cña buång thang v× thang m¸y cña chóng ta lËp tr×nh u tiªn theo hµnh tr×nh. Khi buång thang ®Õn tÇng yªu cÇu ,nã huû yªu cÇu ®· ®îc xö lý, dõng l¹i mét thêi gian ®Ó më cöa ®ãn tr¶ kh¸ch hoÆc cã thÓ l©u h¬n nÕu ®îc nhÊn nót cìng bøc.Sau ®ã nÕu cßn yªu cÇu nã tiÕp tôc ®îc xö lý nÕu kh«ng nã sÏ dõng t¹i vÞ trÝ tÇng nµy. · xö lý yªu cÇu cña c¸c tÇng · c¸c tÇng gièng nhau nªn ta chØ viÕt mét tÇng lµ cã thÓ suy ra c¸c tÇng kh¸c · díi ®©y lµ viÕt cho tÇng 2 1. X¸c ®Þnh c¸c yªu cÇu phôc vô vµ lu gi÷ c¸c yªu cÇu ®ã C¸c yªu cÇu cña hµnh kh¸ch ph¶i ®îc xö lý khi thang m¸y ®ang ho¹t ®éng t¹i bÊt kú thêi ®iÓm nµo. Bµi to¸n ®Æt ra lµ ph¶i lu ®îc tr¹ng th¸i yªu cÇu cña c¸c nót gäi tÇng trong buång thang còng nh nót ®Õn tÇng ë t¹i c¸c tÇng. Lu tÊt c¶ c¸c lÖnh n»m ngoµi kh«ng cho phÐp di chuyÓn ®Õn so víi lÖnh u tiªn nhÊt, ®ång thêi lu tÊt c¶ c¸c lÖnh kh«ng cïng hµnh tr×nh chÝnh (®îc x¸c ®Þnh lµ nhê biÕn trung gian ®ang n©ng hoÆc ®ang h¹), sau khi thùc hiÖn xong c¸c lÖnh chÝnh, thang m¸y sÏ quay trë l¹i thùc thi c¸c lÖnh ®· ®îc lu. 2. bµi to¸n x¸c ®Þnh vÞ trÝ hiÖn t¹i cña buång thang. VÞ trÝ hiÖn t¹i cña buång thang lµ ®iÒu kiÖn ®Çu vµo ®Ó x¸c ®Þnh ®îc r¬le tÇng. 3. Bµi to¸n x¸c ®Þnh hµnh tr×nh hiÖn t¹i cña buång thang(®ang n©ng hay ®ang h¹). Bµi to¸n sÏ lµ mét bíc trung gian ®Ó chóng ta xö lý lÖnh u tiªn theo hµnh tr×nh. NÕu tÝn hiÖu ®ang n©ng ®îc set th× tÊt c¶ c¸c lÖnh gäi theo chiÒu lªn sÏ ®îc u tiªn xö lý ®Õn khi hÕt mét hµnh tr×nh lªn vµ ngîc l¹i. 4. N©ng h¹ buång thang N©ng h¹ buång thang lµ tÝn hiÖu ®Çu ra ®a vµo biÕn tÇn ®Ó ®iÒu khiÓn ®éng c¬. 5. §iÒu khiÓn dõng buång thang Dõng buång thang chÝnh x¸c lµ rÊt quan träng bëi khi dõng thiÕu chÝnh x¸c cã thÓ g©y ra c¸c sù cè. NÕu dõng cã ®é sai lÖnh Ýt th× cã thÓ g©y ra sù di chuyÓn khã kh¨n Svth: Do·n Hoµng Mai  38  Líp: Trang bÞ ®iÖn-®iÖn tö K44 §å ¸n tèt nghiÖp  Gvhd: ThÇy TrÇn V¨n Kh«i cho c¸c ph¬ng tiÖn xe ®Èy hµng vµo buång thang. NÕu thiÕu chÝnh x¸c nhiÒu cã thÓ g©y kÑt cöa kh«ng më ®îc cöa vµ g©y ra nhiÒu sù cè kh¸c. LÖnh dõng buång thang ®- îc dõng khi buång thang ®Õn ®óng vÞ trÝ tÇng cÇn ®Õn. C¸c ®iÒu kiÖn an toµn cña dõng buång thang gåm cã : c¸c cöa tÇng cha ®ãng, cöa buång thang cha ®ãng, tèc ®é qu¸ giíi h¹n cho phÐp hoÆc ®øt c¸p treo v.v… C¸c biÕn ®Çu vµo cña dõng thang gåm cã : c¸c c«ng t¾c tÇng t¹i c¸c tÇng vµ c¸c r¬ le tÇng. C¸c c«ng t¾c tÇng gåm cã CTT1, CTT2, CTT3, CTT4, CTT5, CTT6,CTT7, CTT8, CTT9, CTT10. Ta bè trÝ 10 c«ng t¾c tÇng cho thang m¸y 9 tÇng v× vËy chóng ta sÏ xÐt 2 c«ng t¾c tÇng lµ mét cÆp ®Ó x¸c ®Þnh buång thang ®ang ë tÇng nµo. VÝ dô khi thang m¸y ®ang ë tÇng 1 th× buång thang sÏ t¸c ®éng lªn 2 c«ng t¾c tÇng lµ (CTT1, CTT2) , buång thang ®ang ë tÇng 2 sÏ t¸c ®éng lªn 2 c«ng t¾c t©ng lµ (CTT2, CTT3) t- ¬ng tù víi c¸c tÇng kh¸c. C¸c R¬le tÇng (RLT) lµ biÕn trung gian ®Ó x¸c ®Þnh ®îc c¸c biÕn chän tÇng (ChänT) cÇn dõng. T¹i mçi tÇng còng sÏ cã t¬ng øng mét r¬le tÇng vµ mét biÕn chän tÇng. Víi thang m¸y cña ta sÏ cã c¸c biÕn nh sau: r¬le tÇng 1(RLT1), r¬le tÇng 2(RLT2), r¬le tÇng 3(RLT3) , r¬le tÇng 4(RLT4) , r¬le tÇng 5(RLT5) , r¬le tÇng 6(RLT6) , r¬le tÇng 7(RLT7) , r¬le tÇng 8(RLT8) , r¬le tÇng 9(RLT9). Tr¹ng th¸i chän tÇng gåm cã : chän tÇng 1(ChonT1), chän tÇng 2(ChonT2), chän tÇng 3(ChonT3), chän tÇng 4(ChonT4), chän tÇng 5(ChonT5), chän tÇng 6(ChonT6), chän tÇng 7(ChonT7), chän tÇng 8(ChonT8), chän tÇng 9(ChonT9). Lu ®å cña tr¹ng th¸i dõng : Di chuyÓn buång thang vÞ trÝ thang b»ng tÇng vµ ®óng víi yªu cÇu  No ­u tiªn Dõng buång thang §ãng më cöa thang B¶ng tr¹ng th¸i cho bµi to¸n ®iÒu khiÓn dõng thang: Tõ b¶ng tr¹ng th¸i ta suy ra ph¬ng tr×nh logic cho dõng buång thang: Svth: Do·n Hoµng Mai  39  Líp: Trang bÞ ®iÖn-®iÖn tö K44 ChänT CTT Dõng 1 1 1 §å ¸n tèt nghiÖp  Gvhd: ThÇy TrÇn V¨n Kh«i Dung = ChonT * CTT ⇒ Dung = ChonT1* CCT1* CTT 2 + ChonT 2 * CTT 2 * CTT 3 + ChonT 3 * CTT 3 * CTT 4 + + ChonT 4 * CTT 4 * CTT 5 + ChonT 5 * CTT 5 * CTT 6 + ChonT 6 * CTT 6 * CTT 7 + ChonT 7 * CTT 7 * CTT 8 + + ChonT 8 * CTT 8 * CTT 9 + ChonT 9 * CTT 9 * CTT10 §Ó x¸c ®Þnh ®îc tr¹ng th¸i chän tÇng (ChonT) th× ph¶i qua mét sè bíc trung gian t¹o ra c¸c biÕn phô xö lý ®Çu vµo. Ta thªm biÕn trung gian r¬le tÇng (RLT) dïng ®Ó xö lý c¸c yªu cÇu cña hµnh kh¸ch khi thang m¸y ®ang ch¹y. Ta cã lu ®å x¸c ®Þnh r¬ le tÇng: C§T CGTL  RLT CGTX CTT x_1 CTT x_3 §N §H Ph­¬ng tr×nh logic C§T: cã ng­êi gäi trong buång thang. CGT x: cã ng­êi gäi tÇng lªn hoÆc xuèng CTT x_1,CTT x_3 : biÕn trung gian x¸c ®Þnh buång thang ®ang ë trªn cña tÇng cÇn dõng hay ë d­íi. §N,§H : biÕn trung gian x¸c ®Þnh thang ®ang n©ng hay ®ang h¹ ®Ó ­u tiªn xö lý theo hµnh tr×nh B¶ng tr¹ng th¸i cho r¬le tÇng: Svth: Do·n Hoµng Mai  40  Líp: Trang bÞ ®iÖn-®iÖn tö K44 C§T2 CGTL2 CGTX2 CTT2_1 CTT2_3 §N §H RLT2 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 0 §å ¸n tèt nghiÖp  Gvhd: ThÇy TrÇn V¨n Kh«i *tæng hîp ph¬ng tr×nh l«gic ta ®îc kÕt qu¶ nh sau: RLT 2 = DT 2 * (CTT 2 _ 1* DN + CTT 2 _ 3 * DH ) + + (CTT 2 _ 1* DN * DH + CTT 2 _ 3 * DH ) * GTL2 * GTL1 + + GTX 4 * GTX 3 * GTX 2 * DN * (CTT 2 _ 1 + CTT 2 _ 3 * DN ) T¬ng tù vËy viÕt cho c¸c trêng hîp c¸c tÇng kh¸c: RLT1= DT1* CTT1 _ 1* DN + GTL1* CTT1 _ 1* DN * DH RLT 3 = DT 3(CTT 3 _ 1* DN + CTT 3 _ 3 * DH ) + + GTL3 * GTL2 * GTL1* (CTT 3 _ 1* DN * DH + CTT 3 _ 3 * DH ) + + GTX 4 * GTX 3 DN (CTT 3 _ 1 + CTT 3 _ 3 * DH ) RLT 4 = DT 4 * CTT 4 _ 3 * DN + GTX 4 * CTT 4 _ 3 * DH * DN RLT 5 = RLT 6 = RLT 7 = RLT 8 = RLT 9 = 6. Bài to¸n ®ãng më cöa §ãng më cöa buång thang cho phÐp hµnh kh¸ch vµ hµng ho¸ cã thÓ di chuyÓn ra vµ vµo buång thang mét c¸ch hîp lý, an toµn khi thang m¸y ho¹t ®éng. Cô thÓ lµ khi buång thang ®ang n©ng hoÆc h¹ th× cöa buång thang kh«ng ®îc phÐp më ra g©y nguy hiÓm cho hµnh kh¸ch. Cöa buång thang ®îc më tù ®éng trong thêi gian quy ®Þnh khi thang m¸y dõng t¹i tÇng nµo ®ã sau ®ã tù ®éng ®ãng l¹i vµ cöa còng cã thÓ ®îc ®ãng më cìng bøc nhê nót ®ãng më cöa cìng bøc trong buång thang hoÆc khi cã yªu cÇu gäi tÇng cña chÝnh hµnh kh¸ch t¹i tÇng ®ã khi thang m¸y cha n©ng hoÆc h¹. HoÆc khi thang ®ang ®ãng th× gÆp chíng ng¹i vËt kh«ng thÓ ®ãng cöa thang. Lu ®å sau x¸c ®Þnh c¸c tr¹ng th¸i cña ®ãng më cöa: Svth: Do·n Hoµng Mai  41  Líp: Trang bÞ ®iÖn-®iÖn tö K44 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 §å ¸n tèt nghiÖp LÖnh = Më cöa  Gvhd: ThÇy TrÇn V¨n Kh«i VÞ trÝ Cöa ch¹m c¶m biÕn ch­a Dõng ®îi më 5 s §ãng cöa Ch¹m c¶m  No No biÕn ®éng Xo¸ lÖnh §Ó ®iÒu khiÓn ®ãng më cöa ta cã c¸c tæ hîp biÕn ®Çu vµo gåm cã: - - - - - - - ®ãng cìng bøc(DCB) Më cìng bøc(MCB) C¶m biÕn vËt c¶n khi ®ãng cöa(CBVC) Cã yªu cÇu cña tÇng ( yªu cÇu gäi tÇng vµ yªu cÇu ®Õn tÇng)(YCT) Thêi gian ®Æt ®Ó ®ãng më cöa.(T) C¶m biÕn hµnh tr×nh ®· më hÕt cöa(CBMC) C¶m biÕn hµnh tr×nh ®· ®ãng hÕt cöa(CBDC) XÐt trêng hîp më cöa ta thÊy r»ng ®Ó tæ hîp biÕn ®Çu vµo cho ®Çu ra më cöa ta thÊy: Svth: Do·n Hoµng Mai  42  Líp: Trang bÞ ®iÖn-®iÖn tö K44 §å ¸n tèt nghiÖp  Gvhd: ThÇy TrÇn V¨n Kh«i C¸c biÕn yªu cÇu tÇng(YCT),c¶m biÕn hµnh tr×nh ®ãng(CBDC),c¶m biÕn vËt c¶n(CBVC) ph¶i lu«n lu«n gi÷ ë tr¹ng th¸i cè ®Þnh.Nh vËy chØ cßn l¹i 2 biÕn lµ ®ãng cìng bøc(DCB),thêi gian(T) ta cÇn tæ hîp. B¶ng díi thÓ hiÖn sù tæ hîp c¸c tr¹ng th¸i ®Çu vµo ®Çu ra: Sau khi tæ hîp ta ®îc ph¬ng tr×nh logic cho tr¹ng th¸i ®ãng cöa(DC) lµ: DC = CBDC * CBT * CBVC * ( DCB * T + DCB * T + DCB * T ) ⇒ DC = CBDC * CBT * CBVC * (DCB * T + T ) ⇒ DC = CBDC * CBT * CBVC * (DCB + T ) *víi trêng hîp tæ hîp cho më cöa th× c¸c biÕn tæ hîp ®Çu vµo t¬ng tù víi trêng hîp ®ãng cöa tuy nhiªn thªm biÕn yªu cÇu tÇng: - c¸c biÕn ®Çu vµo cña trêng hîp më cöa bao gåm - Më cìng bøc(MCB) - Thêi gian ®Ó cho phÐp më cöa(T) - C¶m biÕn tÇng(c¶m biÕn cho phÐp dõng chÝnh x¸c t¹i tÇng)(CBT). - C¶m biÕn hµnh tr×nh më hÕt cöa(CBMC). - Yªu cÇu cña tÇng(YCT) - C¶m biÕn vËt c¶n(CBVC) - trong c¸c biÕn ë trªn ta thÊy c¸c biÕn c¶m biÕn tÇng lu«n = 1 ,c¶m biÕn më hÕt cöa còng lu«n b»ng 0 v× nÕu c¶m biÕn më hÕt cöa =1 th× kh«ng cÇn më cöa,vµ c¶m biÕn vËt c¶n lu«n = 1 th× cöa míi ®îc më ra bëi nÕu c¶m biÕn vËt c¶n kh«ng cã th× cöa sÏ ®ãng .cßn l¹i 3 biÕn kia thay ®æi ta sÏ tæ hîp tr¹ng th¸i ®Çu vµo cho ®Çu ra më cöa.Díi ®©y lµ b¶ng tr¹ng th¸i tæ hîp: Svth: Do·n Hoµng Mai  43  Líp: Trang bÞ ®iÖn-®iÖn tö K44 MCB T YCT CBT CBMC CBVC MC 0 1 0 1 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 DCB T CBT CBDC CBVC DC 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 §å ¸n tèt nghiÖp  Gvhd: ThÇy TrÇn V¨n Kh«i -tæ hîp ta ®îc ph¬ng tr×nh tr¹ng th¸i më cöa nh sau: MC = CBT * CBMC * CBVC * ( ( MCB + T + YCT ) ) 7. Bµi to¸n ®iÒu khiÓn ®Ìn vµ qu¹t buång thang. 8. Bµi to¸n xö lý c¸c sù cè x¶y ra ®èi víi thang. IV. PLC ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn logic kh¶ tr×nh (Programmable Logic Control), viÕt t¾t thµnh PLC, lµ lo¹i thiÕt bÞ cho phÐp thùc hiÖn linh ho¹t c¸c thuËt to¸n ®iÒu khiÓn sè th«ng qua mét ng«n ng÷ lËp tr×nh, thay cho viÖc ph¶i thÓ hiÖn thuËt to¸n ®ã b»ng m¹ch sè. Bé ®iÒu khiÓn logic kh¶ tr×nh lµ ý tëng cña mét nhãm kü s h·ng General Motors vµo n¨m 1968 vµ hä ®· ®Ò ra c¸c chØ tiªu kü thuËt nh»m ®¸p øng nh÷ng yªu cÇu ®iÒu khiÓn trong c«ng nghiÖp: · DÔ lËp tr×nh vµ dÔ thay ®æi ch¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn, sö dông thÝch hîp trong nhµ m¸y. · CÊu tróc d¹ng module ®Ó dÔ dµng b¶o tr× vµ söa ch÷a. · Tin cËy h¬n trong m«i trêng s¶n xuÊt cña nhµ m¸y c«ng nghiÖp. · Dïng linh kiÖn b¸n dÉn nªn cã kÝch thíc nhá gän h¬n m¹ch role chøc n¨ng t¬ng ®¬ng. · Gi¸ thµnh cã kh¶ n¨ng c¹nh tranh cao. §Æc trng cña kü thuËt PLC lµ viÖc sö dông vi m¹ch ®Ó xö lý th«ng tin. C¸c ghÐp nèi logic cÇn thiÕt trong qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn ®îc xö lý b»ng phÇn mÒm do ngêi sö dông lËp nªn vµ cµi ®Æt vµo. ChÝnh do ®Æc tÝnh nµy mµ ngêi sö dông cã thÓ gi¶i quyÕt nhiÒu bµi to¸n vÒ tù ®éng hãa kh¸c nhau trªn cïng mét bé ®iÒu khiÓn vµ hÇu nh kh«ng ph¶i biÕn ®æi g× ngoµi viÖc n¹p nh÷ng ch¬ng tr×nh kh¸c nhau. Nh vËy, víi ch¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn trong m×nh, PLC trë thµnh mét bé ®iÒu khiÓn sè nhá gän, dÔ thay ®æi thuËt to¸n vµ ®Æc biÖt dÔ trao ®æi th«ng tin víi m«i trêng xung quanh (víi c¸c PLC kh¸c hoÆc víi m¸y tÝnh). Toµn bé ch¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn ®îc lu nhí trong bé nhí cña PLC díi Svth: Do·n Hoµng Mai  44  Líp: Trang bÞ ®iÖn-®iÖn tö K44 0 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 §å ¸n tèt nghiÖp  Gvhd: ThÇy TrÇn V¨n Kh«i d¹ng c¸c khèi ch¬ng tr×nh (khèi OB, FC hoÆc FB) vµ ®îc thùc hiÖn lÆp theo chu kú cña vßng quÐt (scan). §Ó thùc hiÖn mét ch¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn tÊt nhiªn PLC ph¶i cã chøc n¨ng nh mét m¸y tÝnh nghÜa lµ ph¶i cã mét bé vi xö lý (CPU), mét hÖ ®iÒu hµnh, bé nhí ®Ó lu ch¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn, d÷ liÖu vµ ph¶i cã c¸c cæng vµo ra ®Ó giao tiÕp ®îc víi ®èi tîng ®iÒu khiÓn vµ ®Ó trao ®æi th«ng tin víi m«i trêng xung quanh. Bªn c¹nh ®ã ®Ó phôc vô bµi to¸n ®iÒu khiÓn sè, PLC cßn cÇn ph¶i cã thªm c¸c khèi chøc n¨ng ®Æc biÖt kh¸c nh lµ bé ®Õm (Counter), bé thêi gian (Timer) vµ c¸c khèi hµm chuyªn dông. Sù ra t¨ng nh÷ng øng dông PLC trong c«ng nghiÖp ®· thóc ®Èy c¸c nhµ s¶n xuÊt trªn thÕ giíi hoµn chØnh c¸c hä PLC víi møc ®é kh¸c nhau vÒ kh¶ n¨ng, tèc ®é xö lý vµ hiÖu xuÊt. C¸c hä PLC ph¸t triÓn tõ lo¹i lµm viÖc ®éc lËp, chØ víi 20 ngâ vµo/ra vµ dung lîng bé nhí ch¬ng tr×nh 500 bíc ®Õn c¸c module nh»m dÔ dµng më réng thªm kh¶ n¨ng vµ chøc n¨ng chuyªn dïng: · Xö lý tÝn hiÖu liªn tôc (Module Analog). · §iÒu khiÓn ®éng c¬ Servo, ®éng c¬ bíc. · TruyÒn th«ng. Cïng víi sù ph¸t triÓn cña kü thuËt vi m¹ch, kü thuËt PLC ®· cã nh÷ng bíc tiÕn bé v- ît bËc. Cã thÓ nãi nÕu kh«ng cã kü thuËt PLC th× kh«ng cã tù ®éng hãa trong c¸c ngµnh c«ng nghiÖp. 2.2 s¬ ®å tæng qu¸t cña PLC. HÇu hÕt c¸c hä PLC cña c¸c h·ng s¶n xuÊt trªn thÕ giíi ®Òu cã c¸c module chÝnh nh sau: - - - Bé xö lý trung t©m CPU: lµ bé n·o cña PLC, xö lý ch¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn. Bé vµo/ra (Input/Output Module): nhËn tÝn hiÖu vµo vµ göi tÝn hiÖu ra. Bé nhí (Memory Module): dïng ®Ó chøa ch¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn d÷ liÖu. Svth: Do·n Hoµng Mai  45  Líp: Trang bÞ ®iÖn-®iÖn tö K44 §å ¸n tèt nghiÖp  Gvhd: ThÇy TrÇn V¨n Kh«i H×nh 1.2 : Nguyªn lý chung vÒ cÊu tróc cña mét bé ®iÒu khiÓn logic kh¶ tr×nh PLC. Th«ng thêng ®Ó t¨ng tÝnh mÒm dÎo trong øng dông thùc tÕ mµ ë ®ã phÇn lín c¸c ®èi tîng ®iÒu khiÓn cã sè tÝn hiÖu ®Çu vµo, ®Çu ra còng nh chñng lo¹i tÝn hiÖu vµo/ ra kh¸c nhau mµ c¸c bé ®iÒu khiÓn PLC ®îc thiÕt kÕ kh«ng bÞ cøng ho¸ vÒ cÊu h×nh. Chóng ®îc chia nhá thµnh c¸c module. Sè module ®îc sö dông nhiÒu hay Ýt tuú theo tõng bµi to¸n, song tèi thiÓu bao giê còng ph¶i cã mét module chÝnh lµ module CPU. C¸c module cßn l¹i lµ nh÷ng module nhËn/truyÒn tÝn hiÖu víi ®èi tîng ®iÒu khiÓn, c¸c module chøc n¨ng chuyªn dông nh PID, ®iÒu khiÓn ®éng c¬… Chóng ®îc gäi chung lµ module më réng. TÊt c¶ c¸c module ®îc g¸ trªn nh÷ng thanh ray (Rack) 2.2.1 Module CPU. Module CPU lµ lo¹i module cã chøa bé vi xö lý, hÖ ®iÒu hµnh, bé nhí, c¸c bé thêi gian, bé ®Õm , cæng truyÒn th«ng (RS485)… vµ cã thÓ cßn cã mét vµi cæng vµo/ra sè. C¸c cæng vµo/ra sè cã trªn module CPU ®îc gäi lµ cæng vµo ra onboard. Trong hä PLC S7-300 cã nhiÒu lo¹i module CPU kh¸c nhau. Nãi chung chóng ®îc ®Æt tªn theo bé vi xö lý cã trong nã nh module CPU312, CPU314, CPU315… Svth: Do·n Hoµng Mai  46  Líp: Trang bÞ ®iÖn-®iÖn tö K44 §å ¸n tèt nghiÖp  Gvhd: ThÇy TrÇn V¨n Kh«i H×nh 1.3: Module CPU314. 2.2.2 Module më réng. C¸c module më réng ®îc chia thµnh 5 lo¹i chÝnh: 1) PS (Power supply): Module nguån nu«i. Cã 3 lo¹i 2A, 5A vµ 10A. 2) SM (Signal module): Module më réng cæng tÝn hiÖu vµo/ra, bao gåm: a) DI (Digital input): Module më réng c¸c cæng vµo sè. Sè c¸c cæng vµo sè më réng cã thÓ lµ 8, 16 hoÆc 32 tuú thuéc vµo tõng lo¹i module. b) DO (Digital output): Module më réng c¸c cæng ra sè. Sè c¸c cæng ra sè më réng cã thÓ lµ 8, 16 hoÆc 32 tuú thuéc vµo tõng lo¹i module. c) DI/DO (Digital input/Digital output): Module më réng c¸c cæng vµo/ra sè. Sè c¸c cæng vµo/ra sè më réng cã thÓ lµ 8 vµo/ 8 ra, 16 vµo/16 ra tuú thuéc vµo tõng lo¹i module. d) AI (Analog input): Module më réng c¸c cæng vµo t¬ng tù. VÒ b¶n chÊt chóng chÝnh lµ nh÷ng bé chuyÓn ®æi t¬ng tù sè 12 bits (AD), tøc lµ mçi tÝn hiÖu t¬ng tù ®îc chuyÓn thµnh mét tÝn hiÖu sè (nguyªn) cã ®é dµi12 bits. Sè c¸c cæng vµo t¬ng tù cã thÓ lµ 2, 4 hoÆc 8 tuú tõng lo¹i module. e) AO (Analog output): Module më réng c¸c cæng ra t¬ng tù. VÒ b¶n chÊt chóng chÝnh lµ nh÷ng bé chuyÓn ®æi sè t¬ng tù Svth: Do·n Hoµng Mai  47  Líp: Trang bÞ ®iÖn-®iÖn tö K44 §å ¸n tèt nghiÖp  Gvhd: ThÇy TrÇn V¨n Kh«i (DA). Sè c¸c cæng vµo t¬ng tù cã thÓ lµ 2, hoÆc 4 tuú tõng lo¹i module. f) AI/AO (Analog input/Analog out):Module më réng c¸c cæng vµo/ra t¬ng tù. Sè c¸c cæng vµo/ra t¬ng tù cã thÓ lµ 4 ®Çu vµo/ 2 ra, hoÆc 4 vµo/4 ra tuú tõng lo¹i module. 3) IM (Interface module): Module ghÐp nèi. §ay lµ lo¹i module chuyªn dông cã nhiÖm vô nèi tõng nhãm c¸c module më réng l¹i víi nhau thµnh mét khèi vµ ®îc qu¶n lý chung bëi mét module CPU. Th«ng thêng c¸c module më réng ®îc g¸ liÒn víi nhau trªn mét thanh ®ì gäi lµ rack. Trªn mçi mét rack chØ cã thÓ g¸ ®îc nhiÒu nhÊt 8 module më réng (kh«ng kÓ module CPU, module nguån nu«i PS). Mét module CPU S7-300 cã thÓ lµm viÖc trùc tiÕp ®îc víi nhiÒu nhÊt 4 racks vµ c¸c rack nµy ph¶i ®îc nèi víi nhau b»ng module IM. 4) FM (Function module): Module cã chøc n¨ng ®iÒu khiÓn riªng, vÝ dô nh module ®iÒu khiÓn ®éng c¬ bíc, module ®iÒu khiÓn ®éng c¬ servo, module PID, module ®iÒu khiÓn vßng kÝn… 5) CP (Communication module): Module phôc vô truyÒn th«ng trong m¹ng gi÷a c¸c PLC víi m¸y tÝnh. 2.3 CÊu tróc bé nhí cña CPU. Bé nhí cña S7-300 ®îc chia lµm 3 miÒn chÝnh: 1) Vïng chøa ch¬ng tr×nh øng dông. Vïng nhí ch¬ng tr×nh ®îc chia thµnh 3 miÒn: · OB (Organisation block): MiÒn chøa ch¬ng tr×nh tæ chøc. · FC (Function): MiÒn chøa ch¬ng tr×nh con ®îc tæ chøc thµnh hµm cã biÕn h×nh thøc ®Ó trao ®æi d÷ liÖu víi ch¬ng tr×nh ®· gäi nã. · FB (Function block): MiÒn chøa ch¬ng tr×nh con, ®îc tæ chøc thµnh hµm vµ cã kh¶ n¨ng trao ®æi d÷ liÖu víi bÊt cø mét khèi ch¬ng tr×nh nµo kh¸c. C¸c d÷ liÖu nµy ph¶i ®îc x©y dùng thµnh mét khèi d÷ liÖu riªng (gäi lµ DB-Data block). Svth: Do·n Hoµng Mai  48  Líp: Trang bÞ ®iÖn-®iÖn tö K44 §å ¸n tèt nghiÖp  Gvhd: ThÇy TrÇn V¨n Kh«i 2) Vïng chøa tham sè cña hÖ ®iÒu hµnh vµ ch¬ng tr×nh øng dông, ®îc ph©n chia thµnh 7 miÒn kh¸c nhau, bao gåm: · I (Process image input): MiÒn bé ®Öm c¸c d÷ liÖu cæng vµo sè. Tríc khi b¾t ®Çu thùc hiÖn ch¬ng tr×nh, PLC sÏ ®äc gi¸ trÞ logic cña tÊt c¶ c¸c cæng ®Çu vµo vµ cÊt gi÷ chóng trong vïng nhí I. Th«ng thêng ch¬ng tr×nh øng dông kh«ng ®äc trùc tiÕp tr¹ng th¸i logic cña cæng vµo sè mµ chØ lÊy d÷ liÖu cña cæng vµo tõ bé ®Öm I. · Q (Process image output): MiÒn bé ®Öm c¸c d÷ liÖu cæng ra sè. KÕt thóc giai ®o¹n thùc hiÖn ch¬ng tr×nh, PLC sÏ chuyÓn gi¸ trÞ logic cña bé ®Öm Q tíi c¸c cæng ra sè. Th«ng thêng ch¬ng tr×nh kh«ng trùc tiÕp g¸n gi¸ trÞ tíi tËn cæng ra mµ chØ chuyÓn chóng vµo bé ®Öm Q. · M: MiÒn c¸c biÕn cê. Ch¬ng tr×nh øng dông sö dông vïng nhí nµy ®Ó lu gi÷ c¸c tham sè cÇn thiÕt vµ cã thÓ truy nhËp nã theo ®Þa chØ bit(M), byte(MB), tõ (MW) hay tõ kÐp (MD). · T: MiÒn nhí phôc vô bé thêi gian (Timer) bao gåm viÖc lu gi÷ gi¸ trÞ thêi gian ®Æt tríc(PV-Preset value), gi¸ trÞ ®Õm thêi gian tøc thêi(CV-Current value) còng nh gi¸ trÞ logic ®Çu ra cña thêi gian. · C: MiÒn nhí phôc vô bé ®Õm (Counter) bao gåm viÖc lu gi÷ gi¸ trÞ ®Æt tríc(PV-Preset value), gi¸ trÞ ®Õm tøc thêi(CV-Current value) vµ gi¸ trÞ logic ®Çu ra cña bé ®Õm. · PI: MiÒn ®Þa chØ cæng vµo cña c¸c module t¬ng tù (I/O External input). C¸c gi¸ trÞ t¬ng tù t¹i cæng vµo cña module t¬ng tù sÏ ®îc module ®äc vµ chuyÓn tù ®éng theo nh÷ng ®Þa chØ. Ch¬ng tr×nh øng dông cã thÓ truy nhËp miÒn nhí PI theo tõng byte (PIB), tõng tõ (PIW) hoÆc theo tõng tõ kÐp (PID). Svth: Do·n Hoµng Mai  49  Líp: Trang bÞ ®iÖn-®iÖn tö K44 §å ¸n tèt nghiÖp  Gvhd: ThÇy TrÇn V¨n Kh«i · PQ: MiÒn ®Þa chØ cæng ra cho c¸c module twong tù (I/O External output). C¸c gi¸ trÞ theo nh÷ng ®Þa chØ nµy sÏ ®îc module t¬ng tù chuyÓn tíi c¸c cæng ra t¬ng tù. Ch¬ng tr×nh øng dông cã thÓ truy nhËp miÒn nhí PQ theo tõng byte (PQB), tõng tõ (PQW) hoÆc tõng tõ kÐp (DBD). 3) Vïng chøa c¸c khèi d÷ liÖu, ®îc chia thµnh 2 lo¹i: · DB(Data block): MiÒn chøa c¸c d÷ liÖu ®îc tæ chøc thµnh khèi. KÝch thíc còng nh sè lîng khèi do ngêi sö dông quy ®Þnh, phï hîp víi tõng bµi to¸n ®iÒu khiÓn. Ch¬ng tr×nh cã thÓ truy nhËp miÒn nµy theo tõng bit (DXB), byte (DBB), tõ (DBW) hoÆc theo tõng tõ kÐp (DBD). · L (Local data block): MiÒn d÷ liÖu ®Þa ph¬ng,®îc c¸c khèi ch¬ng tr×nh OB, FC, FB tæ chøc vµ sö dông cho c¸c biÕn nh¸p tøc thêi vµ trao ®æi d÷ liÖu cña biÕn h×nh thøc víi nh÷ng khèi ch¬ng tr×nh ®· gäi nã. Néi dung cña mét sè d÷ liÖu trong miÒn nhí nµy sÏ bÞ xo¸ khi kÕt thóc ch¬ng tr×nh t¬ng øng trong OB, FC, FB. MiÒn nµy cã thÓ ®îc truy nhËp tõ ch¬ng tr×nh theo bit (L), byte(LB), tõ (LW) hoÆc tõ kÐp(LD). 2.4 Vßng quÐt ch¬ng tr×nh. PLC thùc hiÖn ch¬ng tr×nh theo chu kú lÆp. Mçi vßng lÆp ®îc gäi lµ vßng quÐt (scan). Mçi vßng quÐt ®îc b¾t ®Çu b»ng giai ®o¹n chuyÓn d÷ liÖu tõ c¸c cæng vµo sè tíi vïng bé ®Öm ¶o I, tiÕp theo lµ giai ®o¹n thùc hiÖn ch¬ng tr×nh. Trong tõng vßng quÐt, ch¬ng tr×nh ®îc thùc hiÖn tõ lÖnh ®Çu tiªn ®Õn lÖnh kÕt thóc cña khèi OB1 (Block end). Sau giai ®o¹n thùc hiÖn ch¬ng tr×nh lµ giai ®o¹n chuyÓn c¸c néi dung cña bé ®Öm ¶o Q tíi c¸c cæng ra sè. Vßng quÐt ®îc kÕt thóc b»ng giai ®o¹n truyÒn th«ng néi bé vµ kiÓm lçi. Thêi gian cÇn thiÕt ®Ó PLC thùc hiÖn ®îc mét vßng quÐt gäi lµ thêi gian vßng quÐt (Scan time). Thêi gian vßng quÐt kh«ng cè ®Þnh, tøc lµ kh«ng ph¶i vßng quÐt nµo còng ®îc thùc hiÖn trong mét kho¶ng thêi gian nh nhau. Cã vßng quÐt ®îc thùc hiÖn lau, cã vßng quÐt ®îc thùc hiÖn nhanh tuú thuéc vµo sè lÖnh trong ch¬ng tr×nh ®îc thùc hiÖn, vµo khèi d÷ liÖu ®îc truyÒn th«ng… trong vßng quÐt ®ã. Svth: Do·n Hoµng Mai 50  Líp: Trang bÞ ®iÖn-®iÖn tö K44 §å ¸n tèt nghiÖp  Gvhd: ThÇy TrÇn V¨n Kh«i Nh vËy gi÷a viÖc ®äc d÷ liÖu tõ ®èi tîng ®Ó xö lý, tÝnh to¸n vµ viÖc göi tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn tíi ®èi tîng cã mét kho¶ng thêi gian trÔ ®óng b»ng thêi gian vßng quÐt. Nãi c¸ch kh¸c, thêi gian vßng quÐt quyÕt ®Þnh tÝnh thêi gian thùc cña ch¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn trong PLC. Thêi gian vßng quÐt cµng ng¾n, tÝnh thêi gian thùc cña ch¬ng tr×nh cµng cao. 2.4 Kü thuËt lËp tr×nh. Ch¬ng tr×nh cho S7-300 ®îc lu trong bé nhí cña PLC ë vïng dµnh riªng cho ch¬ng tr×nh vµ cã thÓ ®îc lËp víi hai d¹ng cÊu tróc kh¸c nhau: · · LËp tr×nh tuyÕn tÝnh (linear programming): Toµn bé ch¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn n»m trong mét khèi trong bé nhí. Lo¹i h×nh cÊu tróc tuyÕn tÝnh nµy phï hîp víi nh÷ng bµi to¸n tù ®éng nhá, kh«ng phøc t¹p. Khèi ®îc chän ph¶i lµ khèi OB1, lµ khèi mµ PLC lu«n quÐt vµ thùc hiÖn c¸c lÖnh trong nã thêng xuyªn, tõ lÖnh ®Çu tiªn ®Õn lÖnh cuèi cïng vµ quay l¹i lÖnh ®Çu tiªn. Khèi nµy®îc hÖ ®iÒu hµnh gäi theo chu kú lÆp víi kho¶ng thêi gian kh«ng c¸ch ®Òu nhau mµ phô thuéc vµo ®é dµi cña ch¬ng tr×nh. C¸c lo¹i khèi ch¬ng tr×nh kh¸c kh«ng tham gia trùc tiÕp vµo vßng quÐt. C¸c khèi OB kh¸c kh«ng tham gia vµo vßng quÐt mµ ®îc gäi b»ng nh÷ng tÝn hiÖu b¸o ng¾t. S7-300 cã nhiÒu lo¹i tÝn hiÖu b¸o ng¾t nh tÝn hiÖu b¸o ng¾t khi cã sù cè nguån nu«i, tÝn hiÖu b¸o ng¾t khi cã sù cè chËp m¹ch ë c¸c module më réng, tÝn hiÖu b¸o ng¾t theo chu kú thêi gian… vµ mçi lo¹i tÝn hiÖu b¸o ng¾t nh vËy còng chØ cã kh¶ n¨ng gäi mét lo¹i khèi OB nhÊt ®Þnh. Mçi khi xuÊt hiÖn mét tÝn hiÖu b¸o ng¾t hÖ thèng sÏ t¹m dõng c«ng viÖc ®ang thùc hiÖn l¹i, ch¼ng h¹n nh t¹m dõng viÖc thùc hiÖn ch- ¬ng tr×nh xö lý ng¾t trong c¸c khèi OB t¬ng øng. LËp tr×nh cã cÊu tróc (structure programming): lµ kü thuËt cµi ®Æt thuËt to¸n ®iÒu khiÓn b»ng c¸ch chia nhá thµnh c¸c khèi ch¬ng tr×nh con FC hay FB víi mçi khèi thùc hiÖn mét nhiÖm vô cô thÓ cña bµi to¸n ®iÒu khiÓn chung vµ toµn bé c¸c khèi ch¬ng tr×nh nµy l¹i ®îc qu¶n lý mét c¸ch thèng nhÊt bëi khèi OB1. Trong OB1 cã c¸c lÖnh gäi nh÷ng khèi ch¬ng tr×nh con theo thø tù phï hîp víi bµi to¸n ®iÒu khiÓn ®Æt ra. Hoµn toµn t¬ng tù, mét nhiÖm vô ®iÒu khiÓn con cã thÓ cßn ®îc chia nhá thµnh nhiÒu nhiÖm vô nhá vµ cô thÓ h¬n n÷a, do ®ã mét khèi ch¬ng tr×nh con còng cã thÓ ®îc gäi tõ mét khèi ch¬ng tr×nh con kh¸c. Duy cã mét ®iÒu cÊm kþ ta Svth: Do·n Hoµng Mai  51  Líp: Trang bÞ ®iÖn-®iÖn tö K44 §å ¸n tèt nghiÖp  Gvhd: ThÇy TrÇn V¨n Kh«i ch¬ng tr×nh con l¹i gäi ®Õn chÝnh nã. Ngoµi ra, do cã sù h¹n chÕ vÒ ng¨n xÕp cña c¸c module CPU nªn kh«ng ®îc tæ chøc ch¬ng tr×nh con gäi lång nhau qu¸ sè lÇn mµ module CPU ®îc sö dông cho phÐp. PLC S7-300 cã bèn lo¹i khèi c¬ b¶n: * Lo¹i khèi OB (Organization block): Khèi tæ chøc vµ qu¶n lý ch¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn. Cã nhiÒu lo¹i khèi OB víi nh÷ng chøc n¨ng kh¸c nhau, chóng ®îc ph©n biÖt víi nhau b»ng mét sè nguyªn ®i sau nhãm ký tù OB, vÝ dô nh OB1, OB35, OB40… * Lo¹i khèi FC(Program block): Khèi ch¬ng tr×nh víi nh÷ng chøc n¨ng riªng gièng nh mét ch¬ng tr×nh con hoÆc mét hµm (ch¬ng tr×nh con cã biÕn h×nh thøc). Mét ch¬ng tr×nh øng dông cã thÓ cã nhiÒu khèi FC vµ c¸c khèi FC nµy ®îc ph©n biÖt víi nhau b»ng nh÷ng sè nguyªn sau nhãm ký tù FC. Ch¼ng h¹n nh FC1, FC2 … * Lo¹i khèi FB (Function block): Lµ lo¹i khèi FC ®Æc biÖt cã kh¶ n¨ng trao ®æi mét lîng d÷ liÖu lín víi c¸c khèi ch¬ng tr×nh kh¸c. C¸c d÷ liÖu nµy ph¶i ®îc tæ chøc thµnh khèi d÷ liÖu riªng cã tªn gäi lµ Data block. Mét ch¬ng tr×nh øng dông cã thÓ cã nhiÒu khèi FB vµ c¸c khèi FB nµy ®îc ph©n biÖt víi nhau b»ng mét sè nguyªn sau nhãm ký tù FB. Ch¼ng h¹n nh FB1, FB2 … *Lo¹i khèi DB (Data block): Khèi chøa c¸c d÷ liÖu cÇn thiÕt ®Ó thùc hiÖn ch¬ng tr×nh. C¸c tham sè cña khèi do ngêi dïng tù ®Æt. Mét ch¬ng tr×nh øng dông cã thÓ cã nhiÒu khèi DB vµ c¸c khèi DB nµy ®îc ph©n biÖt víi nhau b»ng mét sè nguyªn sau nhãm ký tù DB. Ch¼ng h¹n nh DB1, DB2 … Ch¬ng tr×nh trong c¸c khèi ®îc liªn kÕt víi nhau b»ng c¸c lÖnh gäi khèi, chuyÓn khèi. Xem nh÷ng phÇn ch¬ng tr×nh trong c¸c khèi nh lµ c¸c ch¬ng tr×nh con th× S7-300 cho phÐp gäi ch¬ng tr×nh con lång nhau, tøc lµ tõ ch¬ng tr×nh con nµy gäi mét ch¬ng tr×nh con kh¸c vµ tõ ch¬ng tr×nh con ®îc gäi l¹i gäi tíi mét ch¬ng tr×nh con thø 3 …. Sè c¸c lÖnh gäi lång nhau phô thuéc vµo tõng chñng lo¹i module CPU mµ ta sö dông. VÝ dô nh ®èi víi module CPU314 th× sè lÖnh gäi lång nhau nhiÒu nhÊt cã thÓ cho phÐp lµ 8. NÕu sè lÇn gäi khèi lång nhau mµ vît qu¸ con sè giíi h¹n cho phÐp, PLC sÏ tù chuyÓn sang chÕ ®é STOP vµ ®Æt cê b¸o lçi. Svth: Do·n Hoµng Mai  52  Líp: Trang bÞ ®iÖn-®iÖn tö K44 §å ¸n tèt nghiÖp  Gvhd: ThÇy TrÇn V¨n Kh«i H×nh 1.5: LËp tr×nh cã cÊu tróc. H×nh 1.6: Thùc hiÖn gäi khèi FC10. Nh vËy, khi thùc hiÖn lÖnh gäi mét khèi con, hÖ ®iÒu hµnh sÏ: · ChuyÓn khèi con ®îc gäi tõ vïng Load memory vµo vïng Work memory. · CÊp ph¸t cho khèi con mét phÇn bé nhí trong Work memory ®Ó lµm local block. CÊu tróc local block ®îc quy ®Þnh khi so¹n th¶o c¸c khèi. · TruyÒn c¸c tham trÞ tõ khèi mÑ cho biÕn h×nh thøc IN, IN-OUT cña local block. · Sau khi khèi con thùc hiÖn xong nhiÖm vô vµ ghi kÕt qu¶ díi d¹ng tham trÞ ®Çu ra cho biÕn OUT, IN-OUT cña local block, hÖ ®iÒu hµnh sÏ chuyÓn c¸c tham trÞ nµy cho khèi mÑ vµ gi¶i phãng khèi con cïng local block ra khái vïng Work memory. Svth: Do·n Hoµng Mai  53  Líp: Trang bÞ ®iÖn-®iÖn tö K44 §å ¸n tèt nghiÖp  Gvhd: ThÇy TrÇn V¨n Kh«i 2.5 Ng«n ng÷ lËp tr×nh. C¸c lo¹i PLC nãi chung thêng cã nhiÒu ng«n ng÷ lËp tr×nh nh»m phôc vô c¸c ®èi tîng sö dông kh¸c nhau. PLC S7-300 cã ba ng«n ng÷ lËp tr×nh c¬ b¶n. §ã lµ: · Ng«n ng÷ “liÖt kª lÖnh”, ký hiÖu lµ STL (Statement list). §©y lµ d¹ng ng«n ng÷ lËp tr×nh th«ng thêng cña m¸y tÝnh. Mét ch¬ng tr×nh ®îc ghÐp bëi nhiÒu c©u lÖnh theo mét thuËt to¸n nhÊt ®Þnh, mçi lÖnh chiÕm mét hµng vµ ®Òu cã cÊu tróc chung “tªn lÖnh” + “to¸n h¹ng”. · Ng«n ng÷ “h×nh thang”, ký hiÖu lµ LAD (Ladder logic). §©y lµ d¹ng ng«n ng÷ ®å ho¹ thÝch hîp víi nh÷ng ngêi quen thiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn logic. · Ng«n ng÷ “h×nh khèi”, ký hiÖu lµ FBD (Function block diagram). §©y còng lµ kiÓu ng«n ng÷ ®å ho¹ dµnh cho ngêi cã thãi quen thiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn sè. Mét ch¬ng tr×nh viÕt trªn LAD hoÆc FBD cã thÓ chuyÓn sang ®îc d¹ng STL, nhng ngîc l¹i th× kh«ng. Trong STL cã nhiÒu lÖnh kh«ng cã trong LAD hay FBD. Step7 lµ mét phÇn mÒm hç trî: - - - - Khai b¸o cÊu h×nh cøng cho mét tr¹m PLC thuéc hä Simatic S7-300/400. X©y dùng cÊu h×nh m¹ng gåm nhiÒu tr¹m PLC S7-300/400 còng nh thñ tôc truyÒn th«ng gi÷a chóng. So¹n th¶o vµ cµi ®Æt ch¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn cho mét hoÆc nhiÒu tr¹m. Quan s¸t viÖc thùc hiÖn ch¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn trong mét tr¹m PLC vµ gì rèi ch- ¬ng tr×nh. Ngoµi ra Step7 cßn cã c¶ mét th viÖn ®Çy ®ñ víi c¸c hµm chuÈn h÷u Ých, phÇn trî gióp online rÊt m¹nh cã kh¶ n¨ng tr¶ lêi mäi c©u hái cña ngêi sö dông vÒ c¸ch sö dông Step7, vÒ có ph¸p lÖnh trong lËp tr×nh, vÒ x©y dùng cÊu h×nh cøng cña mét tr¹m còng nh cña mét m¹ng gåm nhiÒu tr¹m PLC … Svth: Do·n Hoµng Mai  54  Líp: Trang bÞ ®iÖn-®iÖn tö K44 §å ¸n tèt nghiÖp  Gvhd: ThÇy TrÇn V¨n Kh«i V. ch¬ng IV: x©y dùng m« h×nh m« pháng thang m¸y I. X¸c ®Þnh c¸c vÊn ®Ò sÏ m« pháng v× trªn thùc tÕ cã ®Çy ®ñ c¸c thiÕt bÞ nªn ta cã thÓ x©y dùng bµi to¸n m« pháng víi ®Çy ®ñ c¸c chøc n¨ng cña thang m¸y.Nhng khi m« pháng trªn m« h×nh cña em víi ®iÒu kiÖn hiªn cã t¹i phßng thÝ nghiÖm vµ trªn thÞ trêng.M« h×nh thùc tÕ cña em cã thÓ kh«ng thÓ m« pháng ®îc hÕt c¸c tÝnh n¨ng cña thang.Mét sè c¸c thiÕt bÞ kh«ng gièng thiÕt bÞ thËt, c¸c c¶m biÕn ®îc thay thÕ t¬ng ®¬ng II.  X©y dùng kÕt cÊu cho m« h×nh m« pháng III. X©y dùng kÕ ho¹ch m« pháng vµ kiÓm nghiÖm trªn thùc tÕ. Víi hÖ thèng lý thuyÕt ®· ®îc nghiªn cøu ë c¸c ch¬ng tríc, chóng ta ®· thiÕt lËp ®îc hÖ thèng thang m¸y trªn lý thuyÕt nhng cã mét ®iÓm lµ tÊt c¶ ®Òu chØ ®îc m« t¶ trªn lý thuyÕt vµ cha ®îc ®a vµo kiÓm nghiÖm. §Ó t¨ng thªm tÝnh s¸t thùc cña ®å ¸n vµ t¨ng thªm tÝnh thuyÕt phôc. XuÊt ph¸t tõ nh÷ng ®iÓm chÝnh ®ã, em ®i vµo x©y dùng m« h×nh thang m¸y chë ngêi 4 tÇng ®¬n gi¶n ®îc ®¬n gi¶n ho¸ bít c¸c chøc n¨ng so víi c¸c tÝnh n¨ng x©y dùng ë trªn. MÆc dï kh«ng m« t¶ ®îc hÕt c¸c tÝnh n¨ng cña thang m¸y nhng nã còng phÇn nµo m« t¶ ®îc nh÷ng tÝnh n¨ng ®iÒu khiÎn buång thang. Víi m« h×nh nµy chóng ta cã thÓ vËn dông ph¬ng ph¸p tæng hîp c¸c hÖ ®iÒu khiÓn logic. CÊu tróc chi tiÕt cña m« h×nh ®îc m« t¶: Svth: Do·n Hoµng Mai  55  Líp: Trang bÞ ®iÖn-®iÖn tö K44 §å ¸n tèt nghiÖp  Gvhd: ThÇy TrÇn V¨n Kh«i + Bªn trong buång thang cã 4 nót ®iÒu khiÓn ( t¹m gäi lµ c¸c nót yªu cÇu ®Õn tÇng - DT: DT1, DT2, DT3, DT4) vµ 4 ®Ìn t¬ng øng minh ho¹ cho tr¹ng th¸i yªu cÇu cña mçi nót Ên. + Bªn ngoµi buång thang cã 6 nót Ên vµ 6 ®Ìn t¬ng øng m« t¶ tr¹ng th¸i yªu cÇu cña 6 nót Ên ®ã : - TÇng 1 cã 1 nót Ên ®Ó yªu cÇu lªn c¸c tÇng trªn ( 1GTL), vµ cã 1 ®Ìn tr¹ng th¸i (DENL1) minh ho¹ cho yªu cÇu cña nót Ên : khi nót 1GTL ®îc nhÊn th× DENL1 sÏ s¸ng, ®Õn khi nµo buång thang dõng ë tÇng 1 th× DENL1 sÏ s¸ng nhÊp nh¸y, sau 1 kho¶ng thêi gian thiÕt lËp nã sÏ t¾t ®i. - TÇng 2 cã 2 nót Ên gäi tÇng (2GTL, 2GTX) vµ 2 ®Ìn tr¹ng th¸i. - TÇng 3 cã 2 nót Ên gäi tÇng (3GTL, 3GTX) vµ 2 ®Ìn tr¹ng th¸i. - TÇng 4 cã 1 nót Ên gäi tÇng (4GTX) vµ 1 ®Ìn tr¹ng th¸i. + C¬ cÊu truyÒn ®éng ®Ó n©ng, h¹ buång thang ë ®©y dïng 1 ®éng c¬ ®iÖn 1 chiÒu vµ hép gi¶m tèc, buång thang ®îc kÐo bëi 1 c¸p g¾n ë puly trôc hép gi¶m tèc qua dßng däc g¾n trªn nãc cña c¬ cÊu. + Mét c¬ cÊu ®Ó ®ãng më cöa tÇng khi buång thang ®Õn tÇng cÇn phôc vô ( dïng 1 ®éng c¬ 1 chiÒu cã ®¶o chiÒu). + §Ó ®iÒu khiÓn cÊp ®iÖn cho 2 ®éng c¬ : 1 ®éng c¬ truyÒn ®éng n©ng - h¹ buång thang, vµ 1 ®éng c¬ ®Ó truyÒn ®éng ®ãng - më cöa tÇng, ë ®©y dïng 4 r¬le ®Ó ®iÒu khiÓn cho 2 ®éng c¬ øng víi 2 chiÒu chuyÓn ®éng(n©ng-h¹, ®ãng-më). + T¬ng øng trªn mçi tÇng cã g¾n 1 c«ng t¾c tÇng (c¶m biÕn tÇng) ®Ó x¸c ®Þnh vÞ trÝ cña buång thang. + Nguån ®iÖn sö dông cho m« h×nh : - Dïng nguån 5V DC hoÆc 12V DC cÊp cho 2 ®éng c¬ truyÒn ®éng (I <5A) - Dïng nguån 24V DC ®Ó cÊp cho c¸c c¶m biÕn tÇng, c¸c nót Ên yªu cÇu ®iÒu khiÓn. - C¸c ®Ìn tr¹ng th¸i ®îc ®iÒu khiÓn vµ nhËn trùc tiÕp tÝn hiÖu tõ PLC. Tõ m« h×nh ®· x©y dùng sinh viªn ®îc thùc tËp víi c¸c yªu cÇu c«ng nghÖ sau: 1. C«ng nghÖ 1: 2. C«ng nghÖ 2. X©y dùng ch¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn thang m¸y chë ngêi 4 tÇng ®¬n gi¶n. - §iÒu khiÓn thang m¸y b»ng 4 nót ®Õn tÇng (DT1, DT2, DT3, DT4) ë trong buång thang vµ 4 nót gäi tÇng t¬ng øng trªn mçi tÇng (1GT,2GT, 3GT,4GT). Svth: Do·n Hoµng Mai  56  Líp: Trang bÞ ®iÖn-®iÖn tö K44 §å ¸n tèt nghiÖp  Gvhd: ThÇy TrÇn V¨n Kh«i - Cã 4 c«ng t¾c tÇng bè trÝ ë 4 tÇng ®Ó x¸c ®Þnh vÞ trÝ cña buång thang. - Minh ho¹ tr¹ng th¸i ®îc chän cña c¸c nót yªu cÇu b»ng c¸c ®Ìn t¬ng øng. - C¸c nót yªu cÇu ®iÒu khiÓn (DT vµ GT) cã thÓ ®îc chän liªn tiÕp vµ ®îc lu gi÷, khi ®ã chóng ®îc xö lý u tiªn theo hµnh tr×nh. - Khi buång thang ®îc ®iÒu khiÓn ®Õn tÇng yªu cÇu nã sÏ dõng l¹i trong vßng 5s, lóc nµy ®Ìn b¸o rt¹ng th¸i t¹i tÇng ®ã còng s¸ng nhÊp nh¸y. Sau 5s ®Ìn sÏ t¾t, nÕu cßn yªu cÇu ®Õn c¸c tÇng kh¸c th× thang m¸y tiÕp tôc, cßn nÕu kh«ng nã sÏ dõng l¹i t¹i vÞ trÝ ®ã. 3. C«ng nghÖ 3. X©y dùng ch¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn thang m¸y chë ngêi 4 tÇng ®¬n gi¶n. - §iÒu khiÓn thang m¸y b»ng 4 nót DT trong buång thang vµ 4 nót GT t¹i mçi tÇng. Cã 4 c«ng t¾c tÇng bè trÝ t¹i mçi tÇng. - C¸c yªu cÇu ®iÒu khiÓn cã thÓ ®îc lùa chän liªn tiÕp, minh ho¹ b»ng ®Ìn tr¹ng th¸i s¸ng. C¸c yªu cÇu nµy sÏ ®îc xö lý u tiªn theo hµnh tr×nh ®ang chuyÓn ®éng. Khi buång thang di chuyÓn tíi tÇng yªu cÇu, cöa buång thang sÏ më ra ®ång thêi ®Ìn tr¹ng th¸i sÏ s¸ng nhÊp nh¸y, sau kho¶ng 5s cöa buång thang ®ãng l¹i, ®Ìn tr¹ng th¸i t¾t. NÕu cßn yªu cÇu ®iÒu khiÓn th× buång thang tiÕp tôc ®îc ®iÒu khiÓn, nÕu kh«ng nã sÏ dõng t¹i vÞ trÝ tÇng ®ã. 4. C«ng nghÖ 4. X©y dùng ch¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn thang m¸y chë ngêi 4 tÇng ®¬n gi¶n. - §iÒu khiÓn thang m¸y b»ng 4 nót DT (DT1, DT2,DT3,DT4) trong buång thang vµ 6 nót GT (1GTL, 2GTL, 2GTX, 3GTL, 3GTX, 4GTX) t¹i c¸c cöa tÇng. Cã 4 c¶m biÕn tÇng bè trÝ t¹i c¸c tÇng ®Ó x¸c ®Þnh vÞ trÝ cña buång thang. - Khi nhÊn c¸c nót DT hoÆc GT , c¸c yªu cÇu nµy sÏ ®îc lu gi÷ vµ sÏ ®îc xö lý u tiªn theo hµnh tr×nh. - Khi buång thang tíi tÇng yªu cÇu, nã huû yªu cÇu ®· ®îc xö lý, dõng l¹i trong kho¶ng 5s, lóc nµy ®Ìn tr¹ng th¸i nhÊp nh¸y víi tÇn sè 0,5Hz. Sau kho¶ng thêi gian nµy ®Ìn tr¹ng th¸i t¾t, nÕu cßn yªu cÇu nã tiÕp tôc xö lý, nÕu kh«ng nã sÏ dõng l¹i t¹i vÞ trÝ tÇng ®ã. Svth: Do·n Hoµng Mai  57  Líp: Trang bÞ ®iÖn-®iÖn tö K44