Đồ án Tốt nghiệp điều khiển thang máy dùng PLC

mà bộ đếm được là 32767. e. Lệnh dịch chuyển vùng nhớ ( Move ). Gồm có: - Các lệnh dịch chuyển 1 Byte, 1 từ đơn (Word), 1 từ kép (Doubble Word) hay 1 số thực (Real): lệnh này sao chép ô nhớ kích thớc 1 Byte, 1 Word, 1 Real được định địa chỉ ở đầu vào IN lên ô nhớ có kích thước tương ứng được định địa chỉ ở đầu ra OUT mà nội dung vùng nhớ ở vùng IN không thay đổi. a b c d Hình 3.10: Các lệnh di chuyển vùng nhớ. a-byte, b-word, c- doubble word, d-real f. Lệnh điều khiển chương trình. - Lệnh chương trình con Hình 3.11: Lệnh gọi chương trình con. Lệnh này thực hiện gọi một chơng trình con chuyển quyền điều khiển đến cho chơng trình con đó. Toán hạng của lệnh là địa danh của chơng trình con, là một số nguyên từ 0 đến 255. Lệnh kết thúc chương trình con Lệnh thực hiện kết thúc chương trình con và trở về chương trình chính khi thoả mãn điều kiện trước nó. 3-1.4. Bộ đếm tốc độ cao. 3-1.4.1. Định dạng bộ đếm tốc độ cao. Để đọc xung tốc độ cao, ta thực hiện các bước sau cho việc định dạng Wizard: Chọn Wizard đọc xung tốc độ cao High Speed Counter. Hình 3.12: Khai báo sử dụngHSC. Chọn chế độ (Mode) đọc xung tốc độ cao và loại bộ đếm ( Counter ) nào (HSC0, HSC1,…). Tùy từng loại ứng dụng mà ta chọn mode đọc xung tốc cao, có tất cả 12 mode đọc xung tốc độ cao như sau: Mode 0, 1, 2: Dùng đếm 1 pha với hướng đếm được xác định bởi Bit nội. - Mode 0: Chỉ đếm tăng hoặc giảm, không có Bit Start cũng như Bit Reset - Mode 1: Đếm tăng hoặc giảm, có Bit Reset nhưng không có Bit Start - Mode 2: Đếm tăng hoặc giảm, có Bit Start cũng như Bit Reset để cho phép chọn bắt đầu đếm cũng như xóa. Các Bit Start, Reset là các ngõ vào ( Input ) chọn từ bên ngoài. Mode 3, 4, 5: Dùng đếm 1 pha với hướng đếm được xác định bởi Bit ngoại, tức là có thể chọn từ ngõ vào ( Input ). - Mode 3: Chỉ đếm tăng hoặc giảm, không có Bit Start cũng như Bit Reset. - Mode 4: Đếm tăng hoặc giảm, có Bit Reset nhưng không có Bit Start. - Mode 5: Đếm tăng hoặc giảm, có Bit Start cũng như Bit Reset để cho phép chọn bắt đầu đếm cũng như xóa. Các Bit Start, Reset là các ngõ vào ( Input ) chọn từ bên ngoài. Mode 6, 7, 8: Dùng đếm 2 pha với 2 xung vào, 1 xung dùng đếm tăng và 1 xung đếm giảm - Mode 6: Đếm tăng, giảm; không có Bit Start cũng như Bit Reset. - Mode 7: Đếm tăng giảm, có Bit Reset nhưng không có Bit Start. - Mode 8: Đếm tăng giảm, có Bit Start cũng như Bit Reset để cho phép chọn bắt đầu đếm cũng như xóa. Các Bit Start, Reset là các ngõ vào ( Input ) chọn từ bên ngoài. Mode 9, 10, 11: Dùng để đếm xung A/B của Encoder, có 2 dạng: Dạng 1 ( Quadrature 1 x mode ): Đếm tăng 1 khi có xung A/B quay theo chiều thuận và giảm 1 khi có xung A/B quay theo chiều ngược. Dạng 2 ( Quadrature 4 x mode ): Đếm tăng 4 khi có xung A/B quay theo chiều thuận và giảm 4 khi có xung A/B quay theo chiều ngược. - Mode 9: Đếm tăng, giảm; không có Bit Start cũng như Bit Reset. - Mode 10: Đếm tăng giảm, có Bit Reset nhưng không có Bit Start. - Mode 11: Đếm tăng giảm, có Bit Start cũng như Bit Reset để cho phép chọn bắt đầu đếm cũng như xóa. Các Bit Start, Reset là các ngõ vào ( Input ) chọn từ bên ngoài. Mode 12: Chỉ áp dụng với HSC0 và HSC3, HSC0 dùng đếm số xung phát ra từ Q0.0 và HSC3 dùng đếm số xung phát ra từ Q0.1 ( Được phát ra ở chế độ phát xung nhanh ) mà không cần đấu phần cứng, nghĩa là PLC tự kiểm tra bên trong. CPU 224 có 6 bộ đếm tốc độ cao HSC0 - HSC5. Bảng dưới đây mô tả các chế đếm cũng như loại HSC với các ngõ vào. Bảng 3.2: Bảng mô tả các chế độ đếm và loại HSC . 3-1.4.2.Các Bit đặc biệt dùng để điều khiển HSC. Mỗi bộ đếm tốc độ cao HSC có một byte nhớ đặc biệt để điều khiển như chọn hướng đếm, mức reset,…Các vùng nhớ cho các HSC được quy định như sau: Bộ đếm Vùng nhớ HSC0 SMB37 HSC1 SMB47 HSC2 SMB57 HSC3 SMB137 HSC4 SMB147 HSC5 SMB157 Cụ thể như sau đối với HSC0: SM37.0: Chọn Reset mức cao hay mức thấp = 0: Reset mức cao = 1: Reset mức thấp SMxx.1: Chọn Start mức cao hay mức thấp. Đối với HSC0 Bit này không sử dụng = 0: Start mức cao = 1: Start mức thấp SM37.2: Chọn chế độ x 1 hay x 4 = 0: x 4 = 1: x1 SM37.3: Chọn hướng đếm = 0: đếm giảm = 1: đếm tăng SM37.4: Cho phép Update hay không Update hướng. = 0: không cho phép = 1: cho phép SM37.5: Cho phép Update hay không Update giá trị đặt (Preset value) = 0: không cho phép = 1: cho phép SM37.6: Cho phép Update hay không Update giá trị hiện tại (Current value) = 0: không cho phép = 1: cho phép SM37.7: Cho phép bộ đếm hoạt động = 0: ngừng hoạt động = 1: hoạt động Tương tự các HSC được điều khiển bởi các Bit tương ứng 3-1.4.3. Vùng nhớ lưu giá trị. HSC0 HSC1 HSC2 HSC3 HSC4 HSC5 Giá trị tức thời: SMD38 SMD48 SMD58 SMD138 SMD148 SMD158 Giá trị đặt : SMD42 SMD52 SMD62 SMD142 SMD152 SMD162 3-2. HỌ BIẾN TẦN MM440 VÀ MM420 CỦA SIEMENS. Micro Master MM4XX chính là họ biến tần mạnh mẽ nhất trong dòng các biến tần tiêu chuẩn. Khả năng điều khiển Vector cho tốc độ và Mômen hay khả năng điều khiển vòng kín bằng bộ PID có sẵn đem lại độ chính xác tuyệt vời cho các hệ thống truyền động quan trọng như các hệ thống nâng chuyển, các hệ thống định vị. Không chỉ có vậy, một loạt khối logic sẵn có lập trình tự do cung cấp cho người sử dụng sự linh hoạt tối đa trong việc điều khiển hàng loạt các thao tác một cách tự động. MM4XX là bộ biến đổi tần số dùng điều khiển tốc độ động cơ ba pha xoay chiều. Có nhiều loại khác nhau từ 120W nguồn vào một pha đến 200kW nguồn vào ba pha. Các biến tần dùng vi xử lý để điều khiển và dùng transitor lưỡng cực cửa cách ly. Điều này làm cho chúng đáng tin cậy và linh hoạt. Một phương pháp điều chế độ rộng xung được chọn cho phép động cơ làm việc êm. Biến tần có nhiều chức năng bảo vệ. Biến tần Micro Master với các thông số đặt mặc định của nhà sản xuất, có thể phù hợp với một số ứng dụng động cơ đơn giản. MM 4XX cũng được dùng cho nhiều các ứng dụng điều khiển động cơ cấp cao nhờ danh sách các thông số hỗn hợp của nó. 3-2.1. Cấu tạo chung và nguyên tắc hoạt động. MM 4XX thay đổi điện áp hay tốc độ cho động cơ xoay chiều bằng cách chuyển đổi dòng điện xoay chiều cung cấp (AC Supply) thành dòng một chiều trung gian (DC Link) sử dụng cầu chỉnh lưu thành điện áp xoay chiều cung cấp cho động cơ với giá trị tần số thay đổi. Nguồn cung cấp cho biến tần có thể sử dụng nguồn xoay chiều một pha (cho công suất thấp), hay sử dụng nguồn xoay chiều ba pha. Phần điện áp một chiều trung gian chính là điện áp trên các tụ điện, các tụ điện đóng vai trò san phẳng điện áp một chiều sau chỉnh lưu và cung cấp cho phần nghịch lưu. Điện áp trên tụ không điều khiển được và phụ thuộc vào điện áp đỉnh của nguồn xoay chiều cung cấp. Điện áp một chiều được chuyển thành điện áp xoay chiều sử dụng phương pháp điều chế độ rộng xung (Pulse Width Modulation – PWM) ở mạch nghịch lưu. 3-2.2. Lắp đặt phần điện. 3-2.2.1. Các đầu nối mạch lực. Có thể tiếp cận với các đầu nối nguồn điện vào và các đầu nối của động cơ bằng cách tháo các phần vỏ máy phía trước. Sơ đồ động lực nhìn chung của các loại biến tần đều như nhau ta có thể đấu như sau: Hình 3.13: Đầu nối mạch lực. 3-2.3.3. Các đầu nối điều khiển. Hình 3.14: Đầu nối điều khiển của biến tần MM440. Thứ tự Ký hiệu Chức năng 1 Đầu nguồn ra +10V 2 Đầu nguồn ra 0V 3 ADC1+ Đầu vào tương tự số 1(+) 4 ADC1- Đầu vào tương tự số 1(-) 5 DIN1 Đầu vào số 1 6 DIN2 Đầu vào số 2 7 DIN3 Đầu vào số 3 8 DIN4 Đầu vào số 4 9 - Đầu ra cách ly +24v/max. 100mA 10 ADC2+ Đầu vào tương tự số 2(+) 11 ADC2- Đầu vào tương tự số 2(-) 12 DAC1+ Đầu ra tương tự số 1(+) 13 DAC1- Đầu ra tương tự số 1(-) 14 PTCA Đầu dây nối cho PTC/KYT 84 15 PTCB Đầu dây nối cho PTC/KYT 84 16 DIN5 Đầu vào số 5 17 DIN6 Đầu vào số 6 18 DOUT1/NC Đầu ra số 1/ tiếp điểm NC 19 DOUT1/NO Đầu ra số 1/ tiếp điểm NO 20 DOUT1/COM Đầu ra số 1/ chân chung 21 DOUT2/NO Đầu ra số 2/ tiếp điểm NO 22 DOUT2/COM Đầu ra số 2/ chân chung 23 DOUT3/NC Đầu ra số 3/ tiếp điểm NC 24 DOUT3/NO Đầu ra số 3/ tiếp điểm NO 25 DOUT3/COM Đầu ra số 3/ chân chung 26 DAC2+ Đầu ra tương tự số 2 (+) 27 DAC2- Đầu ra tương tự số 2 (-) B ảng 3.3: Chức năng các đầu nối điều khiển. 3-2.2.4.Sơ đồ nguyên lý. Hình 3.15: Sơ đồ nguyên lý của biến tần MM440. 3-2.3.Các thông số cài đặt nhanh. Bộ biến tần MM 440 tương thích với động cơ nhờ sử dụng chức năng cài đặt thông số nhanh, và các thông số kĩ thuật quan trọng sẽ được cài đặt. Cài đặt thông số nhanh không cần thực hiện nếu thông số định mức của động cơ ghi mặc định trong bộ biến tần thích hợp với thông số ghi trên nhãn của động cơ đang nối vào biến tần. Để cài đặt cho biến tần, người ta có thể sử dụng màn hình BOP hay phần mềm kết hợp với máy tính. Trong thực tế, màn hình BOP được sử dụng chủ yếu để cài đặt cho biến tần vì sự tiện lợi và cơ động của nó. Thông số Chức năng P0003 Mức truy nhập của người sử dụng Mức cơ bản: Cho phép truy nhập tới thông số thông thường nhất Mở rộng: Ví dụ truy cập tới các chức năng I/O Chuyên gia: Chỉ dành cho chuyên gia P0004 Lọc thông số Tất cả các thông số Biến tần Động cơ Cảm biến tốc độ ……. 22. Chức năng PID P0010 Cài đặt thông số Sẵn sàng Cài đặt nhanh 30. Cài đặt nhà máy P0100 Tiêu chuẩn Châu Âu/ Bắc Mỹ Châu Âu (KW), tần số mặc định 50Hz Bắc Mỹ (hp), tần số mặc định 60Hz Bắc Mỹ (KW), tần số mặc định 60Hz Đối với P0100 = 0 hoặc 1, giá trị P0100 được xác định khi cài đặt khóa chuyển đổi DIP 50/60 OFF = kW, 50 Hz ON = hp, 60 Hz P0205 ứng dụng bộ biến tần (nhập vào khiểu mômen yêu cầu) Mômen không đổi (ví dụ như thang máy, máy nén) Mômen biến đổi (Ví dụ như bơm. quạt) Thông số này chỉ có tác dụng đối với bộ biến tần trong hệ truyền động 5.5 kW / 400V P0300 Chọn kiểu động cơ 1. Động cơ không đồng bộ (hay động cơ dị bộ) 2. Động cơ đồng bộ Đối với P0300 = 2 (động cơ không đồng bộ), chỉ được phép điều khiển khiểu V/f (P1300 < 20) P0304 Điện áp định mức ghi trên nhãn động cơ (V) Điện áp định mức ghi trên nhãn động cơ phải được kiểm tra, từ đó biết được cấu hình mạch Y/D để đảm bảo phù hợp với cách nối mạch trên bảng đầu nối của động cơ P0305 Dòng điện định mức của động cơ (A) – dòng điện ghi trên nhãn của động cơ P0307 Công suất định mức của động cơ (kW/hp) P0308 Hệ số công suất (Cosj) định mức của động cơ Nếu như cài đặt là 0, giá trị được tự động tính toán P0309 Hiệu suất định mức của động cơ (%) Nếu như cài đặt là 0, giá trị được tự động tính toán P0310 Tần số định mức động cơ (Hz) Số đôi cực được tự động tính toán lại nếu thông số thay đổi P0311 Tốc độ định mức động cơ (v/ph) Nếu như cài đặt là 0, giá trị được tự động tính toán Cần phải nhập thông số trong trường hợp điều khiển vectơ mạch kín, điều khiển V/f với FCC và để bù độ trượt P0320 Dòng từ hóa động cơ Dòng điện từ hóa đọng cơ tính theo % P0305 Với P0320 = 0, dòng từ hóa động cơ được tính toán sử dụng P0340 = 1 hoặc sử dụng P3900 = 1 - 3 và được hiển thị trong thông số r0331. P0335 Chọn chế độ làm mát động cơ Làm mát tự nhiên: Sử dụng trục gá quạt gắn với động cơ Làm mát cưỡng bức: Sử dụng quạt làm mát cấp nguồn riêng Làm mát tự nhiên là quạt bên trong Làm mát cưỡng bức và quạt bên trong P0640 Hệ số quá tải động cơ Tính theo % tương ứng với P03005 Hệ số này xác định giới hạn dòng điện vào lớn nhất bằng % dòng điện định mức của động cơ. Bằng việc sử dụng P0205, thông số này được cài đặt tới 150% đối với mômen không đổi và 110% đối với mômen thay đổi P0700 Chọn nguồn lệnh (nhập nguồn lệnh) Cài đặt mặc định BOP (bàn phím) Đầu nối USS trên đường truyền BOP USS trên đường truyền COM (các đầu nối 29 và 30) CB trên đường truyền COM (CB = môđun truyền thông) P1000 Lựa chọn điểm đặt tần số 1. Điểm đặt MOP 2. Điểm đặt tương tự 3. Tần số cố định 4. USS trên đường truyền BOP 5. USS trên đường truyền COM …………. 77. Điểm đặt tương tự 2 + Điểm đặt tương tự 2 P1080 Tần số nhỏ nhất cho động cơ (Hz) Đặt tần số động cơ nhỏ nhất tại đó động cơ sẽ chạy mà không tính đến tần số điểm đặt. Giá trị cài đặt ở đây có tác dụng cho cả quay thuận và ngược. P1082 Tần số lớn nhất cho động cơ (Hz) Đặt tần số động cơ lớn nhất tại đó động cơ sẽ chạy mà không tính đến tần số điểm đặt. Giá trị cài đặt ở đây có tác dụng cho cả quay thuận và ngược. P1120 Thời gian tăng tốc (s) Thời gian tăng tốc là thời gian để động cơ tăng tốc từ điểm dừng đến điểm có tần số lớn nhất khi không dùng cách tăng tốc có dạng đường cong. Nếu thời gian tăng tốc được đặt quá nhỏ, điều này có thể làm xuất hiện cảnh báo A0501 (Giá trị giới hạn dòng) hoặc làm cho bộ biến tần của hệ thống bị dừng với lỗi F0001 (qúa dòng) P1121 Thời gian giảm tốc (s) Thời gian giảm tốc là thời gian để động cơ giảm tốc từ điểm tần số lớn nhất đến điểm dừng khi không dùng cách giảm tốc có dạng đường cong. Nếu thời gian giảm tốc được đặt quá nhỏ, điều này có thể làm xuất hiện cảnh báo A0501 (Giá trị giới hạn dòng), A0502 (giá trị giới hạn quá áp) hoặc làm cho bộ biến tần của hệ thống bị dừng với lỗi F0001 (quá dòng) hoặc F0002 (quá áp ). P1300 Mode điều khiển V/f khiểu tuyến tính V/f FCC V/f kiểu đường parabol V/f kiểu có thể lập trình được ……… 23. Điều khiển mômen xoắn vector có sensor P1910 Chọn dữ liệu cho động cơ P1960 Tối ưu hóa thiết bị điều khiển tốc độ Để tối ưu hóa thiết bị điều khiển tốc độ, phải bật chế độ điều khiển vector vòng kín (P1300 = 20 hoặc 21). Sau khi chọn xong chế độ tối ưu hoấ (P1960 = 1), thì đèn báo A05452 không hiển thị P3900 Kết thúc quá trình cài đặt nhanh thông số Bắt đầu quá trình tính toán động cơ Không ở chế độ cài đặt nhanh thông số Quá trình tính toán động cơ không có Chế độ nhà máy, những thông số không có trong quá trình cài đặt nhanh Quá trình tính toán các thông số của động cơ và cài đặt lại chế độ I/O theo chế độ định mức Chỉ tính toán thông số động cơ không cài đặt lại các thông số khác Bảng 3.4: Các thông số cài đặt nhanh. 3-2.4. Các thông số cài đặt ứng dụng. Cài đặt ứng dụng để điều chỉnh hoặc tối ưu hoá sự kết hợp giữa bộ biến tần và động cơ cho một ứng dụng cụ thể. Bộ biến tần có nhiều tính năng nhưng không phải tất cả các tính năng đều cần thiết cho một ứng dụng cụ thể. Có thể bỏ qua các tính năng này khi cài đặt ứng dụng. 3-2.4.1. Đầu vào số (DIN). P0701: Chức năng đầu vào số 1 (đầu nối số 5) P0702: Chức năng đầu vào số 2 (đầu nối số 6) P0703: Chức năng đầu vào số 3 (đầu nối số 7) P0704: Chức năng đầu vào số 4 (đầu nối số 8) P0705: Chức năng đầu vào số 5 (đầu nối số 16) P0706: Chức năng đầu vào số 6 (đầu nối số 17) P0708: Chức năng đầu nối số 8 (qua đầu vào tương tự, đầu nối số 10) - Các chế độ cài đặt có thể cho vào các đầu vào số: = 0: Đầu vào số không hoạt động = 1: ON/OFF1 = 2: ON + Đảo chiều/OFF = 3: OFF2 - Dừng tự do = 4: OFF3 – Giảm tốc nhanh = 9: Nhận biết lỗi = 10: Chạy nhấp, bên phải = 11: Chạy nhấp, bên trái = 12: Đảo chiều … = 99: Cho phép cài đặt thông số BICO P0724: Xác định thời gian trễ dùng cho đầu vào số (thời gian lọc) Không có thời gian trễ Thời gian trễ 2.5ms Thời gian trễ 8.2ms Thời gian trễ 12.3ms P0725: Chuyễn đổi giữa trạng thái tích cực cao (PNP) và tích cực thấp(NPN). Quá trình này áp dụng cho tất cả các đầu vào số cùng một lúc. 0 Chế độ NPN à Tích cực thấp 1 Chế độ PNP à Tích cực cao 3-2.4.2. Các đầu ra số (DOUT). P0731: Xác định nguồn của đầu ra số 1 P0732: Xác định nguồn của đầu ra số 2 P0733: Xác định nguồn của đầu ra số 3 P0734: Xác định trạng tháI cao thấp của rơle cho một chức năng nhất định Các chế độ cài đặt của các đầu ra số: = 52.0 Bộ truyền động sẵn sàng = 52.2 Bộ truyền động đang hoạt động = 52.3 Kích hoạt chế độ phát hiện lỗi của bộ truyền động … = 53.0 Kích hoạt hãm DC 3-2.4.3. Chọn giá trị điểm đặt tần số. P1000: Chọn giá trị đặt tần số 0 Không có giá trị chính 1 Giá trị đặt MOP 3 Giá trị đặt tương tự 4 Tần số cố định 5 USS trên đường truyền BOP 6 USS trên đường truyền COM … 77 Giá trị đặt tương tự 2 P1074: Giá trị đặt phụ thuộc không hoạt động P1075: Xác định nguồn cho giá trị đặt phụ (được thêm vào giá trị đặt chính) P1076: Định thang giá trị đặt bổ sung. Xác định nguồn để chia độ cho giá trị đặt phụ. 3-2.4.4.Điều khiển Vector có sensor. - Để sử dụng biến tần ở chế độ điều khiển Vector có phản hồi, trước tiên phải đáp ứng về yêu cầu phần cứng là biến tần có thể kết nối với Modul Encoder. - Modul encoders được thiết kế cho phép MM 440 kết nối với loại encoder số thông dụng nhất. - Modul encoder có thể sử dụng encoder số loại HTL ( High-voltage Transistor Logic) và TTL ( Transistor Transistor Logic ). - Khi modul encoder được lắp với MM 440 nó cho phép phản hồi tốc độ theo vòng kín ( closed-loop encoder feedback ) cùng với sự theo dõi có lợi hơn so với điều khiển vector không sensor ( SLVC – sensorless vector control ) và điều khiển ( V/f –variable frequency ). + Ở tốc độ thấp nhất với khả năng momen xoắn như lúc đầy tải. + Điều khiển chính xác tốc độ. + Nâng cao hiệu suất . Modul này được hỗ trợ nguồn trực tiếp từ MM 440 qua đường kết nối ở đằng trước của bộ biến tần. a. Kết nối. Modul encoder có 12 đầu nối, nó được mô tả trong bảng 3.5 bên dưới. Đầu nối Mô tả A Kênh A AN Đảo kênh A B Kênh B BN Đảo kênh B Z Xung giữa ( không có sẵn. Xem chú ý trang 5 ) ZN Đảo xung giữa ( không có sẵn. Xem chú ý trang 5 ) 18V Đầu kết nối HTL ( chỉ đầu LK và 18 V) LK Kênh nguồn áp cho encoder 5V Đầu nối TTL ( chỉ đầu LK và 5V) VE Nguồn đến encoder 0V nguồn đến encoder PE Nối đất bảo vệ Bảng 3.5: Đầu nối modul encoder Để kết nối Encoder với modul Encoder, ta có thể thực hiện như các hình minh hoạ dưới đây. Hình 3.16: Kết nối vớiTTL Encoder nguồn 5V. Hình 3.17: Kết nối với HTL Encoder nguồn 18V. Hình 3.18: Kết nối với Encoder sử dụng nguồn ngoài. b. Tham số hoá modul encoder. Để modul encoder thực hiện đúng chức năng cùng với bộ biến tần, những tham số trong bảng 3.6 ở dưới đây phải được thay đổi: Thông số Tên Giá trị r0061 tốc độ rotor Chỉ ra tốc độ của rotor. Sử dụng để kiểm tra hệ thống đang làm việc đúng r0090 Góc rotor chỉ ra góc tức thời của rotor. Hàm này không dùng tín hiệu trên kênh vào encoder P0400[3] loại encoder 0= không encoder 1= tín hiệu vào kênh A 2= hai tín hiệu ( A+B ) lệch pha nhau 900 không có xung zero - Điều kiện lệch nhau 900 nghĩa là hai chu kỳ hàm tách biệt bởi một phần tư vòng tròn hoặc 90 độ r0403 Từ trạng thái của encoder Hiển thị từ trạng thái của encoder định dạng trong bít Bit00 modul encoder hoạt động 0 No 1 Yes Bit01 Encoder lỗi 0 No 1 Yes Bit02 Tín hiệu o.k. 0 No 1 Yes Bit03 Encoder dưới tốc độ hao hụt 0 no 1 yes Bit04 HW thời gian sử dụng 0 No 1 yes Các bộ phận: xem mô tả của hiển thị 7 thanh cho trong “ Introduction to MICROMASTER System Parameters ” P0408[3] Số xung trên vòng Ghi rõ số xung của encoder trên một vòng P0491[3] Phản ứng khi mất tín hiệu tốc độ Chọn phản ứng khi mất tín hiệu tốc độ. Cài đặt: 0 = không đổi tới SLVC 1 = Chuyển tới SLVC P0492[3] Cho phép các tốc độ khác nhau sử dụng cho dò tìm tốc độ cao của encoder. Chọn lựa những khả năng khác nhau trong tính toán tín hiệu tốc độ giữa mẫu trước đó được được duy trì tới lúc mất tín hiệu phản hồi. ( mặc định = giá trị trước đó, dải từ 0… 100.00 ) Phần phụ thuộc: đây là thông số được cập nhật khi P345 động cơ được khởi động hoặc khi một tốc độ lặp tối ưu được thực hiện ( P1960 = 1 ) Có một trễ cố định 40 ms trước khi tính toán trong khoảng mất tín hiệu encoder. P0494[3] Độ trễ phản ứng khi mất tốc độ Sử dụng cho sự dò tìm mất tốc độ thấp. Nếu tốc độ trục động cơ nhỏ hơn giá trị trong P0492 thì sự mất encoder được dò tìm sử dụng một sự thuật toán dò tìm sự mất tốc độ chậm encoder. Đây là thông số chọn lựa độ trễ giữa mất encoder ở tốc độ chậm và phản ứng tới sự mất encoder. ( mặc định = giá trị trước đó, dải giá trị từ 0… 64.000s ) P1300 Chế độ điều khiển 21 = Điều khiển tốc độ vòng kín 23 = Điều khiển momen vòng kín Bảng 3.6: Các thông số cài đặt cho chế độ điều khiển véctơ có sensor. Với những cơ sở lý thuyết về PLC S7-200 và biến tần MM4XX như đã trình bày ở trên. Chúng em đã vận dụng để viết lại chương trình hoạt động cho thang máy, cài đặt cho các biến tần MM440 và MM420. Chương trình hoạt động của thang và các thông số cài đặt cho biến tần được trình bày chi tiết ở chương sau. CHƯƠNG IV LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY Trong chương này trình bày những nội dung chính sau: - Xác định toạ độ cabin, công việc này quyết định hành trình di chuyển của thang. Nếu xác định toạ độ cabin chính xác, thì việc di chuyển và chuyển tốc của thang chính xác và ngược lại. - Xác định tần số xung, công việc này giúp cho việc lựa chọn Encoder có độ phân giải phù hợp với động cơ và PLC. Nếu tần số xung đưa về lớn hơn tần số đếm xung của bộ đếm tốc độ cao thì PLC làm việc không chính xác. - Xác định tần số cài đặt và cài đặt cho biến tần. Công việc này quyết định việc di chuyển êm và dừng tầng êm của thang. - Xây dựng lưu đồ thuật toán và viết chương trình điều khiển. 5-1. TÍNH TOÁN TOẠ ĐỘ CABIN VÀ TỐC ĐỘ THANG. 5-1.1. Xác định toạ độ cabin. Mục đích của việc tính toán toạ độ cabin là để xác định các điểm bắt đầu giảm tốc khi cabin gần đến tầng, vị trí sàn tầng để dừng chính xác cabin. Việc xác định toạ độ này được quy về việc đếm số vòng quay của bộ encoder. Các thông số cần cho tính toán bao gồm: Chiều cao mỗi tầng H = 3,6m Tốc độ di chuyển của buồng thang vmin = 0,75 m/s Tốc độ di chuyển buồng thang ở tốc độ thấp là: vmin = 0,1 m/s Gia tốc trung bình a = 0,5 m/s2 Đường kính puli D = 0,52 m Tốc độ của cabin được xác định theo công thức: v = v0 + at Quãng đường di chuyển của cabin: S = v0t + at2/2 Thời gian để cabin giảm tốc từ 0,75 m/s đến 0,1 m/s là: Quãng đường từ vị trí cabin bắt đầu giảm tốc cho đến khi tốc độ thang đạt được vmin là: S1 = 0,75.t + 0,5. t2/2 = 1,4 (m) Ta cho thang chạy ở tốc độ thấp trong đoạn đường: l = 10 cm = 0,1 m. Thời gian để chạy hết quãng đường này là tT = 1s Như vậy tổng thời gian kể từ khi hãm đến khi dừng hẳn là th + tT = 2,3s Quãng đường mà thang di chuyển ở tốc độ cao và mở máy là: S3 = H – S1 – l = 2,1 m. Thời gian di chuyển hết quãng đường này là t2 bao gồm thời gian mở máy và thời gian chạy ở tốc độ cao. Với gia tốc trung bình a = 0,5 m/s2 thì thời gian khởi động là: tKĐ = Quãng đường di chuyển khi khởi động là: . Do đó quãng đường di chuyển ở tốc độ cao là: 2,1 – 0,56 = 1,54 m. Thời gian đi hết quãng đường này là: Khi puly quay được một vòng thì cabin di chuyển được quãng đường: Số xung mà encoder phát ra khi cabin di chuyển được một tầng: xung Số xung phát ra khi đi được 1m là: 7588 xung/m Số xung phát ra từ khi cabin bắt đầu di chuyển từ vị trí sàn tầng đến khi bắt đầu có lệnh giảm tốc là: xung Số xung phát ra từ khi cabin bắt dầu giảm tốc cho đến khi dừng hẳn là: N3 = N1 – N2 = 11382 xung Ta đi đến định nghĩa các toạ độ cần thiết theo số xung encoder như sau: Bắt đầu giảm tốc khi cabin đi xuống đến tầng 1: Số xung là 5842 xung ( tại GHD bộ đếm bị reset ) Bắt đầu giảm tốc khi cabin đi lên đến tầng 2: Số xung là 10395 Sàn tầng 2: Số xung là // Bắt đầu giảm tốc khi cabin xuống đến tầng 2: Số xung là 33159 Bắt đầu giảm tốc khi cabin đi lên đến tầng 3: Số xung là 37712 Sàn tầng 3: Số xung là // Bắt đầu giảm tốc khi buồng cabin đến tầng 3: Số xung là 60476 Bắt đầu giảm tốc khi cabin đi lên đến tầng 4: Số xung là 65029 Sàn tầng 4: Số xung là // Để khắc phục sai số tích luỹ thì mỗi khi cabin dừng ở sàn tầng 1 giá trị bộ đếm sẽ được reset về 0. Muốn vậy ta đặt một cảm biến vị trí là cảm biến tiếp cận để xác định khi buồng thang dừng ở sàn tầng 1. 5-1.2. Tính toán tần số chạy ở tốc độ cao. Như ta đã biết thang máy chạy ở tốc độ 0,75 m/s, như vậy trong một giây puly phải quay được một quãng đường là 0,75 m. Mà chu vi của puly là c = 170 cm = 1,7 m, như vậy puly quay được vòng/ giây = 26,47 vòng /phút. Do đó động cơ phải quay với vận tốc v = 26,47 . 43 = 1138 vòng /phút. Ta thấy: Với tần số 50 Hz ta được tốc độ định mức là 1425 vòng/phút Với tần số x Hz ta được tốc độ quay của động cơ là 1138 vòng/phút Suy ra: x = Hz - Nếu chạy ở tốc độ thấp ứng với tần số 5 Hz, tương ứng với tốc độ động cơ là: 142 vòng/phút. Khi đó tốc độ thang là: 0,094 m/s - Nếu chọn tốc độ thấp là : vmin = 0,1 m/s, thì tần số cần phải cài đặt là fmin = 5,31 Hz 5-1.3. Tính toán tần số xung của encoder. Theo trên nếu thang chạy với vận tốc v = 0,75 m/s thì puly quay với vận tốc 0,44 vòng / giây tương ứng động cơ quay với vận tốc 18,92 vòng / giây. Như vậy encoder lắp trên trục động cơ sẽ phát ra xung có tần số: fe = 18,92 . 300 = 5676 Hz = 5,676 kHz với tần số này bộ đếm tốc độ cao của PLC hoàn toàn có thể đếm được. Tương ứng với chu kỳ: Te = 1/ fe = 0,1762 ms 5-2. CÀI ĐẶT BIẾN TẦN. 5-2.1.Cài đặt biến tần MM440. 5-2.1.1. Cài đặt thông số cơ bản. Để biến tần hoạt động phù hợp với ứng dụng thực tế cần phải cài đặt cho biến tần các thông số như sau: - Chọn mức truy nhập người dùng ở mức độ chuyên gia: P0003 = 4. - Cài đặt chức năng lọc tất cả các thông số: P004 = 0. - Chọn tiêu chuẩn Châu Âu: P0100 = 0. - Chọn ứng dụng của bộ biến tần cho tải có mômen không đổi: P0205 = 0. - Chọn kiểu động cơ không đồng bộ: P0300 = 1. - Điện áp định mức động cơ: P0304 = 400V. - Dòng điện định mức động cơ: P0305 = 13A. - Công suất định mức động cơ: P0307 = 5,5KW. - Hệ số công suất định mức động cơ: P0308 = 0,8. - Tần số định mức động cơ: P0310 = 50HZ. - Tốc độ định mức động cơ: P0311 = 1425vòng/ phút. - Chế độ làm mát tự nhiên: P0335 = 0. - Hệ số quá tải: P0640 = 150%. - Chọn nguồn lệnh đầu nối: P0700 = 2. - Chức năng đầu nối số 1: P0701 = 17. - Chức năng đầu nối số 2: P0702 = 17. - Chức năng đầu nối số 3: P0702 = 17. - Chức năng đầu nối số 4: P0704 = 17. - Chức năng đầu nối số 5: P0705 = 17. - Chức năng đầu nối số 6: P0706 = 17. - Chức năng đầu nối số 7: P0707 = 17. - Chức năng đầu nối số 8: P0708 = 17. - Chức năng đầu ra số 1: P0731 = 52.1. - Chức năng đầu ra số 2: P0732 = 52.D. - Chọn điểm đặt tần số cố định: P1000 = 3. - Chọn tần số cố định số 1: P1009 = 5HZ. - Chọn tần số cố định số 2: P1010 = - 5HZ. - Chọn tần số cố định số 3: P1013 = 40HZ. - Chọn tần số cố định số 4: P1014 = - 40HZ. - Chọn tần số nhỏ nhất: P1080 = 0 HZ. - Chọn tần số lớn nhất: P1082 = 50HZ. - Chọn thời gian tăng tốc: P1120 = 10s. - Chọn thời gian giảm tốc: P1121 = 10s. 5-2.1.2. Cài đặt thông số ứng dụng điều khiển vòng kín có phản hồi. Để sử dụng ứng dụng điều khiển vòng kín cần phải kết nối biến tần với Môdul Encoder phù hợp. Sau khi đã kết nối biến tần với Modul Encder ta có thể cài đặt các thông số như sau: - Chọn kiểu Encoder dạng hai đường xung: P0400 = 2. - Số xung Encoder trên một vòng quay: P0408 = 2048. - Khi mất tín hiệu tốc độ không chuyển sang SLVC: P0491 = 0. - Sai lệch tốc độ cho phép: P0492 = 10HZ. - Thời gian trễ khi mất tín hiệu tốc độ:P0494 = 10ms. - Chọn chế độ điều khiển véctơ có Sensor: P1300 = 21. - Hằng số thời gian lọc cho tốc độ thực: P1442 = 4ms. - Hệ số khuếch đại của bộ điều khiển tốc độ: P1460 = 3. - Thời gian tích phân của bộ điều khiển tốc độ: P1462 = 400ms. 5-2.1.3. Cài đặt hãm động năng. Thang máy của chúng ta sử dụng biến tần có các thông số sau: - Công suất định mức của bộ biến tần: Pconv = 5,5 kW - Công suất hãm lớn nhất của bộ hãm trong bộ biến tần: 12,6 kW - Công suất định mức của động cơ: 5,5 kW - Hiệu suất của động cơ: - Tốc độ định mức của động cơ: nmotorN = 1425 vòng / phút - Momen quán tính: Jmotor = 0,055 kgm2 - Momen lớn nhất của thang quy về trục động cơ: Mthang max  Như ta đã biết thang gồm có đối trọng và cabin được treo trên một puly qua hệ thống cáp. Trọng lượng của đối trọng bằng tổng trọng lượng của cabin và một nửa tải trọng của thang. Thang làm việc đầy tải nhất khi mà cabin không mang tải mà di chuyển từ dưới đi lên, lúc đó độ chênh lệch giữa khối lượng của đối trọng và khối lượng của cabin là m = (tải trọng) / 2 = 300 kg. Tương ứng với momen hãm lớn nhất khi dừng tầng. Ta có biểu thức sau: Nm Trong đó: Rpuly – là bán kính của puly chủ động treo cabin và đối trọng; a - gia tốc của thang khi hãm - Tốc độ lớn nhất của động cơ cho ứng dụng: nmax = 1138 vòng / phút - Thời gian hãm: tBrakeappl = 1,3 s - Chu kỳ hãm của thang: Tcycleappl = tKĐ + tC + th + tT + ttrễ = 1,5 + 2,05 + 1,3 + 1 +5 = 10,85s Trong đó: t là thời gian hãm; t1 là thời gian sau hãm, chạy ở tốc độ thấp; t2 – là khoảng thời gian chạy tốc độ cao; ttrễ - thời gian trễ dừng lại ở các tầng . H ình 4.1: Đồ thị mô tả các thông số khi hãm. Giá trị điện trở hãm nối vào biến tần được chọn trong bảng sau tương ứng với công suất của biến tần. Chú thích: - Mã hiệu của điện trở hãm được nối với MM440 / G120 - Cỡ vỏ biến tần - Điện áp vào biến tần - Dải công suất biến tần cho cỡ vỏ riêng - Công suất hãm liên tục PBrakingresistoraverage của điện trở hãm được nối với MM440 / G120 với chu kỳ mang tải 240s. Bảng 4.1: Bảng chọn giá trị điện trở hãm tương ứng với công suất biến tần. - Công suất hãm lớn nhất có thể PBrakingresistormax của bộ hãm được tích hợp. Tuy nhiên, giá trị đỉnh này chỉ đạt được nếu điện áp DC link, trong thời gian hãm tăng lên ngưỡng dừng của bộ biến tần tương ứng với công suất cao cái đã tiêu tán. Trong thực tế giá trị dự kiến trong cột 6 có thể không bao giờ đạt được bởi vì nó chỉ tiến tới ngưỡng điện áp dừng. Trong chế độ để bộ hãm hoạt động an toàn với một giới hạn cho phép thì 5% vẫn phải trừ công suất lớn nhất PBrakingresistormax. Công suất hãm lớn nhất (đỉnh) của bộ hãm được tích hợp được giới hạn bởi công suất lớn nhất của bộ biến tần ( quá dung lượng 200% trong 3s và 150% trong 60s cho MM440, quá 200% trong 3s và 150% trong 57s cho G120). Bộ hãm được tích hợp có thể tiếp tục mang tải với công suất hãm đỉnh dự kiến. Tuy nhiên giá trị nayfbij giới hạn bởi công suất liên tục lớn nhất có thể của bộ biến tần. Ngoài ra, điện trở hãm thích ứng phải được sử dụng. - Giá trị của điện trở được nối với MM440/G120. Đây là giá trị nhỏ nhất của điện trở ngoài có thể được kết nối. - Điện áp lớn nhất DC link cái có thể đạt được trước khi bộ biến tần dừng thích đáng quá điện áp chỉ dẫn. Theo bảng thống kê trên ta chọn loại điện trở 4BD16-5CA0 có điện trở bằng 56. Tiếp theo ta đi kiểm tra các điều kiện sau: PBrakingappl max PBrakingresistor max Tcycleappl Tcyclehopper PBrakingapplaverage PBrakingresistoraverage PBrakingappl max: công suất hãm lớn nhất có thể xảy ra PBrakingresistor max : công suất hãm lớn nhất của điện trở Tcycleappl: chu kỳ hãm của thang Tcyclechopper: chu kỳ mang tải của bộ hãm PBrakingapplaverage: công suất hãm trung bình của thang PBrakingresistoraverage: công suất hãm trung bình của điện trở a. Kiểm tra công suất hãm lớn nhất. - Momen hãm: - Năng lượng hãm lớn nhất: Có nghĩa là điều kiện Pbrakeappl max (3,11kW) < Pbrakingresistor max(12,6kW) được thỏa mãn. b. Kiểm tra công suất hãm trung bình. Như vậy điều kiện : PBrakingapplaverage ( 541W ) PBrakingresistoraverage ( 650W ) được thỏa mãn. Như vậy hiệu suất mang tải của bộ hãm được thiết lập bằng 5% tức P1237 = 1. Do đó chu kỳ mang tải của bộ hãm nhận được là: Tcyclechopper = 240s và điều kiện: Tcycleappl Tcyclehopper được thỏa mãn. Để điện áp điều khiển ổn định ta đặt P1254 = 1, khi đó VDC, chopper = 0,98.r1242. 5-2.2. Cài đặt biến tần MM420. Việc cài đặt biến tần MM420 tương tự như khi cài đặt biến tần MM440. Vì biến tần MM420 chỉ sử dụng để điều khiển động cơ kéo cửa có công suất nhỏ và yêu cầu điều khiển đơn giản nên chỉ cần cài đặt các thông số cơ bản như sau: - Chọn mức truy nhập người dùng ở mức độ chuyên gia: P0003 = 4. - Cài đặt chức năng lọc tất cả các thông số: P004 = 0. - Chọn tiêu chuẩn Châu Âu: P0100 = 0. - Chọn ứng dụng của bộ biến tần cho tải có mômen không đổi: P0205 = 0. - Chọn kiểu động cơ không đồng bộ: P0300 = 1. - Điện áp định mức động cơ: P0304 = 230V. - Dòng điện định mức động cơ: P0305 = 3,9A. - Công suất định mức động cơ: P0307 = 0,75KW. - Tần số định mức động cơ: P0310 = 50HZ. - Tốc độ định mức động cơ: P0311 = 1395vòng/ phút. - Chế độ làm mát tự nhiên: P0335 = 0. - Hệ số quá tải: P0640 = 150%. - Chọn nguồn lệnh đầu nối: P0700 = 2. - Chức năng đầu nối số 1: P0701 = 17. - Chức năng đầu nối số 2: P0702 = 17. - Chức năng đầu nối số 3: P0703 = 17. - Chọn điểm đặt tần số cố định: P1000 = 3. - Chọn tần số cố định số 1: P1001 = 22HZ. - Chọn tần số cố định số 2: P1002 = - 22HZ. - Chọn tần số cố định số 3: P1003 = 10HZ. - Chọn tần số cố định số 4: P1004 = 15HZ. - Chọn tần số cố định số 5: P1005 = 6HZ. - Chọn tần số cố định số 6: P1006 = -13,5HZ. - Chọn tần số cố định số 7: P1007 = 30HZ. - Chọn tần số cố định số 4: P1004 = 15HZ. - Chọn tần số nhỏ nhất: P1080 = 0 HZ. - Chọn tần số lớn nhất: P1082 = 50HZ. - Chọn thời gian tăng tốc: P1120 = 10s. - Chọn thời gian giảm tốc: P1121 = 10s. 5-3. LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN. 5-3.1. L ưu đồ thuật toán. 5-3.1.1. L ưu đồ thuật toán điều khiển thang. H ình 4.2: L ưu đồ thuật toán điều khiển thang. 5-3.1.2. Lưu đồ thuật toán điều khiển cửa. H ình 4.3: Lưu đồ thuật toán điều khiển cửa. 5-3.2. Bảng Symbol. Symbol Address Coment Encoder_Up I0.0 Đầu vào tín hiệu Encoder đếm tiến. Encoder_Down I0.1 Đầu vào tín hiệu Encoder đếm lùi. GHD I0.2 Đầu vào tín hiệu giới hạn dưới. GHT I0.3 Đầu vào tín hiệu giới hạn trên. CBT_W I0.4 Đầu vào tín hiệu cảm biến bằng tầng. CBC_T I0.5 Đầu vào tín hiệu an toàn mạch lực. AT I0.6 Đầu vào tín hiệu an toàn cửa. ND I0.7 Đầu vào tín hiệu ngắt đóng cửa. MC I1.0 Đầu vào tín hiệu mở cửa. DC I1.1 Đầu vào tín hiệu mở cửa. CBQC I1.2 Đầu vào tín hiệu cảm biến quang ở cửa cabin. CBC_P I1.3 Đầu vào tín hiệu cảm biến cửa bên phải . TDTD I1.4 Đầu vào tín hiệu thay đổi tốc độ đóng, mở cửa. NM I1.5 Đầu vào tín hiệu ngắt mở cửa. DOUT3 I2.0 Đầu vào tín hiệu từ đầu ra số 3 của MM440. U1 I2.1 Đầu vào tín hiệu gọi tầng 1. D2 I2.2 Đầu vào tín hiệu gọi tầng 2 chiều xuống. D3 I2.3 Đầu vào tín hiệu gọi tầng 3 chiều xuống. G1 I2.4 Đầu vào tín hiệu đến tầng 1. G2 I2.5 Đầu vào tín hiệu đến tầng 2. G3 I2.6 Đầu vào tín hiệu đến tầng 3. G4 I2.7 Đầu vào tín hiệu đến tầng 4. DOUT1 I3.0 Đầu vào tín hiệu từ đầu ra số 1 của MM440. DOUT2 I3.1 Đầu vào tín hiệu từ đầu ra số 2 của MM440. U2 I3.2 Đầu vào tín hiệu gọi tầng 2 chiều lên. U3 I3.3 Đầu vào tín hiệu gọi tầng 3 chiều lên. D4 I3.4 Đầu vào tín hiệu gọi tầng 4 chiều xuống. MODE I3.5 Đầu vào tín hiệu chọn chế độ điều khiển. B_UP I3.6 Đầu vào tín hiệu điều khiển thang đi lên bằng tay. B_DOWN I3.7 Đầu vào tín hiệu điều khiển thang đi xuống bằng tay. C_UP Q0.0 Đầu vào số 1 của biến tần MM440. C_DOWN Q0.1 Đầu vào số 2 của biến tần MM440. C_HIGHT Q0.2 Đầu vào số 3 của biến tần MM440. EN Q0.3 Đầu vào số 4 của biến tần MM440. OPEN Q0.4 Đầu vào số 1 của biến tần MM420. CLOSE Q0.5 Đầu vào số 2 của biến tần MM420. CS Q0.6 Đầu vào số 3 của biến tần MM420. Boadtest3 Q0.7 Đầu vào số 3 của Led hiển thị trên Boadtest. Boadtest2 Q1.0 Đầu vào số 2 của Led hiển thị trên Boadtest. Boadtest1 Q1.1 Đầu vào số 1 của Led hiển thị trên Boadtest. R5 Q2.0 Đầu ra tín hiệu điều khiển cuộn hút rơle R5. UI1 Q2.1 Đèn nhớ gọi tầng 1 theo chiều lên. DI2 Q2.2 Đèn nhớ gọi tầng 2 theo chiều xuống. DI3 Q2.3 Đèn nhớ gọi tầng 3 theo chiều xuống. GI1 Q2.4 Đèn nhớ đến tầng 1. GI2 Q2.5 Đèn nhớ đến tầng 2. GI3 Q2.6 Đèn nhớ đến tầng 3. GI4 Q2.7 Đèn nhớ đến tầng 4. R6 Q3.0 Đầu ra tín hiệu điều khiển cuộn hút rơle R6. UI2 Q3.1 Đèn nhớ gọi tầng 2 theo chiều lên. UI3 Q3.2 Đèn nhớ gọi tầng 3 theo chiều lên. DI4 Q3.3 Đèn nhớ gọi tầng 4 theo chiều xuống. R2 Q3.4 Đầu ra tín hiệu điều khiển cuộn hút rơle R2. R3 Q3.5 Đầu ra tín hiệu điều khiển cuộn hút rơle R3. R4 Q3.6 Đầu ra tín hiệu điều khiển cuộn hút rơle R4. R1 Q3.7 Đầu ra tín hiệu điều khiển cuộn hút rơle R1. A Q4.1 Đầu ra tín hiệu điều khiển cạnh A của Led 7 đoạn. B Q4.2 Đầu ra tín hiệu điều khiển cạnh B của Led 7 đoạn. C Q4.3 Đầu ra tín hiệu điều khiển cạnh C của Led 7 đoạn. D Q4.4 Đầu ra tín hiệu điều khiển cạnh D của Led 7 đoạn. E Q4.5 Đầu ra tín hiệu điều khiển cạnh E của Led 7 đoạn. F Q4.6 Đầu ra tín hiệu điều khiển cạnh E của Led 7 đoạn. G Q4.7 Đầu ra tín hiệu điều khiển cạnh F của Led 7 đoạn. Bảng 4.2: Bảng Symbol. 5-3.3. Chương trình điều khiển. Chương trình điều khiển thang bao gồm: Chương trình chính Main và 7 chương trình con. - Chương trình đọc xung tốc độ cao: HSC. - Chương trình điều khiển thang bằng tay: Manual. - Chương trình Reset thang: Reset. - Chương trình hiển thị: Display. - Chương trình xử lý lệnh và điều khiển động cơ kéo cabin: RCC. - Chương trình điều khiển cửa: CD. - Chương trình xoá nhớ lệnh: Clear. Chương trình chính Main xử lý các điều kiện an toàn và lệnh gọi các chương trình con. - Điều kiện tiên quyết để thang có thể hoạt động là các điều kiện an toàn phải đảm bảo: + Các cửa tầng đóng kín, công tắc Stop dưới hố thang kín mạch: Bit “AT” ở mức 1. + Thang không vượt quá giới hạn hành trình, cửa cabin đóng kín, Swith thắng cơ đầu cabin kín mạch và núm OUT đầu cabin không bị tác động : Bit “CBC_T” ở mức 1. + Khi các điều kiện an toàn đảm bảo thì bít M0.0 ở mức 1 và rơle R4 được cấp điện. - Để xác định toạ độ thang, chương trình đếm xung tốc độ cao được gọi ngay tại vòng quét đầu tiên. - Chương trình hiển thị luôn được gọi trong mọi chế độ hoạt động của thang. - Chương trình điều khiển có thể điều khiển thang ở 2 chế độ điều khỉển tuỳ thuộc vào sự lựa chọn của người vận hành. Chế độ điều khiển bằng tay chỉ do nhân viên kỹ thuật thực hiện và sử dụng trong trường hợp kiểm tra, bảo trì thang. Chế độ Auto được sử dụng hành khách khi thang đảm bảo các điều kiện an toàn. 5-3.3.1. Chế độ điều khiển bằng tay. Để thang hoạt động ở chế độ điều khiển bằng tay, nhân viên kĩ thuật gạt công tắc chọn chế độ điều khiển sang vị trí Manual, tương ứng với bít MODE trong chương trình ở mức 1 và chương trình Manual được gọi. - Ở chế độ Manual, người vận hành có thể điều khiển thang ở hai vị trí: Trong phòng thiết bị để kiểm tra hoạt động của các thiết bị và ở đầu cabin để kiểm tra quá trình thang di chuyển trong giếng thang. + Để điều khiển thang di chuyển theo chiều Up, người vận hành giữ tay vào nút ấn chọn chiều Up. Bít B_UP ở mức 1 và chiều di chuyển được chọn ứng với bít M1.0 ở mức 1. + Khi chiều di chuyển đã đựơc chọn, phanh điện mở ra và đồng thời các bít EN, C_UP ở mức 1 cấp điều khiển cho biến tần MM440. + Muốn điều khiển thang đi xuống, người vận hành giữ tay vào nút ấn chọn chiều Down. Chương trình xử lý tương tự chiều UP và bít C_DOWN ở mức 1. + Hai chiều di chuyển đựơc khoá chéo nhau, đảm bảo ko thể ấn hai nút ấn cùng lúc. 5-3.3.2. Chế độ điều khiển tự động. - Để thang hoạt động ở chế độ Auto, người vận hành gạt công tắc chọn chế độ sang vị trí Auto. Tương ứng với bít MODE ở mức 0, chương trình Manual được bỏ qau và chương trình Auto được gọi. - Nếu là lần đầu tiên thang được cấp nguồn hay thang được chuyển từ chế độ bằng tay sang tự động thì chương trình Reset thang được gọi. + Thang đang ở vị trí bằng tầng 1, cảm biến hành trình GHD tác động ứng với bít GHD trong chương trình ngắt chương trình Reset thang với thời gian trễ 10S bằng bộ thời gian T39. Sau thời gian trễ, bít M0.1 ở mức 1 và đảm bảo thang Reset xong. + Nếu thang ở vị trí khác vị trí bằng tầng 1, chương trình Reset thang được thực hiện. Thang di chuyển theo chiều xuống. + Thang di chuyển xuống vị trí bằng tầng 1, cảm biến bằng tầng và GHD tác động ngắt điều khiển cho biến tần và thang dừng tại vị trí bằng tầng 1. Sau 10S từ thời điểm thang bằng tầng, chương trình con Reset được thoát và bít M0.1 ở mức 1 đảm bảo thang Reset xong. Lúc này giá trị của bộ đếm tốc độ cao được Reset về giá trị 0, giá trị của bộ đếm tầng cũng có giá trị bằng 0 ứng với hiển thị tầng 1. - Sau khi đã Reseet thang xong, thang ở tầng 1 chờ lệnh gọi phục vụ.Chương trình xử lý lệnh và điều khiển động cơ kéo cabin được gọi. - Để gọi thang phục vụ, hành khách ấn các nút ấn gọi tầng tại các cửa tầng theo chiều muốn di chuyển. Khi các nút ấn được tác động, lệnh gọi được nhớ tương ứng với đèn nhớ của lệnh đó sáng lên. - Khi một lệnh gọi phục vụ được thực thiết lập, chương trình xử lý lệnh sẽ xác định vị trí hiện tại của thang và so sánh với vị trí của lệnh gọi để đưa ra tín hiệu điều khiển cabin. + Nếu lệnh gọi là lệnh lớn hơn vị trí hiện tại của thang, khi đó bít M4.0 ở mức 1 và đồng thời khoá chéo bít M4.1. Chương trình xử lý lệnh cấp điều khiển cho thang thực hiện chiều di chuyển đi lên. - Trong quá trình thang di chuyển theo chiều lên, vị trí của thang luôn được cập nhật. Chương trình xử lý lệnh luôn làm việc và thực hiện so sánh lệnh với vị trí hiện tại của thang nếu có lệnh gọi khi thang đang di chuyển. Nếu có lệnh gọi cùng chiều di chuyển của cabin, đảm bảo các điều kiện quá giang, thang sẽ dừng tại tầng có lệnh gọi và cho hành khách quá giang. Điều kiện để quá giang là: + Lệnh gọi quá giang cùng chiều di chuyển của thang. + Thang chưa vào khu vực của tầng đang có lệnh gọi. - Thang di chuyển vào khu vực của tầng có lệnh gọi hay có lệnh đến tầng trong cabin, sẽ thực hiện giảm tốc để chuẩn bị dừng thang tại tầng có gọi. + Khi lệnh bằng vị trí, chương trình xử lý lệnh thực hiện xuất lệnh bằng tầng. Bít M4.2 ở mức 1, bít M5.1 ở mức 1 và bít C_HIGHT ở mức 0. - Khi các điều kiện dừng tầng đảm bảo, thang giảm tốc và di chuyển đến khi gặp cờ bằng tầng. Cảm biến bằng tầng tác động ngắt điều khiển biến tần và ngắt phanh điện. Thang dừng hẳn, bít EN ở mức 0, CBT_W ở mức 0, chương trình điều khiển cửa và xoá lệnh được gọi. + Khi thang bằng tầng, cửa tầng và cửa cabin liên động với nhau. Việc đóng mở của cabin được thực hiện đồng thời với đóng mở cửa tầng tại tầng đang dừng. Thang bằng tầng, bít M4.2 ở mức 1, cửa tự động mở ra. + Cửa mở ra khi gặp cảm bíên vị trí ngắt mở, bít OPEN ở mức 0 tương ứng với ngắt điều khiển mở cửa. Cửa được mở tự động hay có thể mở bằng nút ấn trong cabin, tuỳ thuộc vào ý muốn của hành khách. + Sau 5S từ thời điểm cảm biến vị trí NM tác động, cửa thang được đóng tự động. Hành khách cũng có thể đóng cửa bằng nút ấn trong cabin để tiết kiệm thời gian sớm hơn 5S. - Khi thang dừng tại vị trí bằng tầng gọi phục vụ, các lệnh gọi phục vụ tương ứng sẽ được xoá. Trên đây là phần phân tích một cách tổng quát về chương trình hoạt động của thang. Trong thực tế hoạt động có rất nhiều tình huống xảy ra, các tình huống đó đã được xử lý trong chương trình đầy đủ ở phần phụ lục. CHƯƠNG VKẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 5.1. KẾT LUẬN. Sau thời gian nghiên cứu và làm việc nghiêm túc với sự nỗ lực của bản thân dưới sự giúp đỡ, chỉ bảo, đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo khoa Điện- Điện Tử và khoa kỹ thuật May cùng các bạn trong lớp, chúng em đã hoàn thành đề tài : “ Điều khiển cầu thang máy dùng PLC ” . Với những công việc cụ thể sau : - Tìm hiểu được cấu trúc cơ khí của cầu thang máy. - Xây dựng sơ đồ điện . - Xác định hệ truyền động và hệ điều khiển. - Xác định những hư hỏng : + Boad điều khiển bằng tay không sử dụng được. + Biến tần điều khiển động cơ nâng hạ không hoạt động. + Thang dừng không bằng tầng. + Mạch an toàn tại các cửa tầng không đảm bảo. + Các thiết bị cơ khí, do lâu ngày không được sử dụng và bảo trì nên đã xuống cấp. + Một số LED hiển thị bị hỏng. - Thay thế thiết bị và sửa chữa. - Lập trình điều khiển và hiệu chỉnh. Tuy nhiên do kiến thức, kinh nghiệm còn hạn chế và thời gian có hạn nên đồ án này vẫn còn một số vấn đề chưa giải quyết triệt để . Vì vậy chúng em rất mong được sự đóng góp và chỉ bảo của các thầy cô giáo và các bạn để đồ án này được hoàn thiện hơn. 5.2. KHUYẾN NGHỊ. Với việc tìm hiểu, khảo sát thực tế thang máy Khoa kỹ thuật May và Thời trang đã được trình bày trong bản thuyết minh. Một thang máy thực tế là sự kết hợp đạt tới độ chính xác rất cao giữa cơ khí và điện, có kết cấu cơ khí chắc chắn và hệ điều khiển thông minh chính xác. Bản đồ án này sẽ là tài liệu tham khảo cho những sinh viên ham mê điều khiển tự động và truyền động điện. Từ bản đồ án này để có cái nhìn thực tế về những ưu điểm và hạn chế của hệ điều khiển thang máy hiện tại, các bạn sinh viên sẽ có những ý tưởng mới để khắc phục những nhược điểm của hệ điều khiển thang máy hiện tại. + Nghiên cứu điều khiển thang máy sử dụng Vi điều khiển và biến tần. + Nghiên cứu điều khiển thang máy sử dụng kết hợp PLC và vi điều khiển với biến tần. Hiện tại hệ truyền động được sử dụng là động cơ không đồng bộ 3 pha công suất 5,5Kw và biến tần MM440 công suất 5,5kW. Với công suất của biến tần hiện tại không đảm bảo cho thang hoạt động trong thời gian dài mà chỉ đảm bảo trong chạy thử nghiệm. Chúng em mong rằng vấn đề sẽ sớm được giải quyết để thang đảm bảo yêu cầu và được đưa vào sử dụng. Về phần hiển thị trong thực tế với toà nhà cao tầng, số tầng dừng càng tăng thì tất nhiên số lượng mạch hiển thị cùng nút nhấn và đèn nhớ sẽ tăng. Số lượng dây dọc hố và dây cordon rất lớn, gây khó khăn trong quá trình thi công và bảo dưỡng cũng như tăng thêm chi phí. Vì vậy các bạn nên nghiên cứu sử dụng phương pháp điều khiển truyền thông nối tiếp bất đồng bộ chuẩn RS485. ưu điểm của kiểu điều khiển này là tiết kiệm IN/OUT đáng kể, cấu hình của tủ không thay đổi khi số tầng dừng thay đổi. Về mặt cơ khí, cần được bảo dưỡng thường xuyên và kịp thời khắc phục những sự cố nhỏ trong quá trình sử dụng. Là những sinh viên ngành điện nên những kiến thức về cơ khí của chúng em còn hạn chế, nên một số vấn đề về cơ khí chúng em chưa giải quyết một cách triệt để, đặc biệt là vấn đề các cửa tầng bị kẹt khi đóng mở và sự cân đối giữa đối trọng và cabin. Chúng em mong rằng những vấn đề còn tồn tại sẽ được khắc phục để thang hoạt động tốt hơn. Sau một thời gian làm việc chúng em nhận thấy kinh nghiệm thực tế đối vơi sinh viên kỹ thuật chúng ta còn rất ít ỏi. Việc tiếp cận trang thiết bị mới và hiện đại còn rất mới mẻ đối với sinh viên. Chúng em rất mong các bạn sinh viên hãy tự tạo cơ hội cho mình tiếp cận với thực tế, hãy năng động hơn trong việc học tập để có kết quả như mong muốn không chỉ về lĩnh vực lý thuyết mà còn hiệu quả trong thực hành. Bản đồ án này được hoàn thành ngoài sự đam mê cố gắng của bản thân chúng em còn có sự đóng góp rất tận tình của nhiều người. Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc chúng em xin cảm ơn các thầy cô giáo khoa Điện- Điện Tử, các thầy cô giáo khoa kỹ thuật May và Thời Trang đã tạo điều kiện giúp đỡ chúng em trong thời gian thực hiện đồ án. Chúng em xin chân thành cảm ơn! Nhóm sinh viên thực hiện: Vũ Viết Cường Hoàng Quốc Tuân PHỤ LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ Thứ tự Tên hình vẽ Trang Hình 1.1 Kết cấu cơ khí của thang máy 6 Hình 2.1 Cảm biến quang phát hiện vị trí bằng tầng 12 Hình 2.2 Bố trí cảm biến phát hiện di chuyển ra vào cabin 13 Hình 2.3 Động cơ kéo cabin 14 Hình 2.4 Tủ điện 15 Hình 2.5 Puly Govenor 16 Hình 2.6 Phanh điện từ 16 Hình 2.7 Sơ đồ bố trí tủ điện 17 Hình 2.8 Sơ đồ mạch động lực 18 Hình 2.9 Sơ đồ mạch điều khiển 19 Hình 2.10 Sơ đồ các đầu vào ra CPU224 20 Hình 2.11 Sơ đồ các đầu vào, ra môdul EM223 21 Hình 2.12 Sơ đồ mạch điều khiển tín hiệu trong cabin 22 Hình 2.13 Sơ đồ mạch điều khiển tín hiệu ngoài cửa tầng 23 Hình 2.14 Biến tần MM440 24 Hình 2.15 Biến tần MM420 25 Hình 2.16 Môdul CPU 224 26 Hình 2.17 Môdul mở rộng EM223 27 Hình 2.18 Môdul mở rộng EM222 27 Hình 2.19 Cấu trúc điều khiển thang máy khoa May. 28 Hình 3.1 Cấu trúc của PLC S7 200 31 Hình 3.2 Quá trình hoạt động của một vòng quét 33 Hình 3.3 Cây lệnh của PLCS7-200 35 Hình 3.4 Câu lệnh tiếp điểm 37 Hình 3.5 Câu lệnh lấy sườn 37 Hình 3.6 Câu lệnh thời gian TON 38 Hình 3.7 Câu lệnh thời gian TONR 39 Hình 3.8 Câu lệnh thời gian TOFF 39 Hình 3.9 Các bộ đếm 39 Hình 3.10 Các lệnh di chuyển vùng nhớ 41 Hình 3.11 Lệnh gọi chương trình con 42 Hình 3.12 Khai báo sử dụngHSC 42 Hình 3.13 Đầu nối mạch lực 43 Hình 3.14 Đầu nối điều khiển 48 Hình 3.15 Sơ đồ nguyên lý của biến tần MM440 48 Hình 3.16 Kết nối vớiTTL Encoder nguồn 5V 50 Hình 3.17 Kết nối với HTL Encoder nguồn 18V 59 Hình 3.18 Kết nối với Encoder sử dụng nguồn ngoài 59 Hình 4.1 Đồ thị mô tả các thông số khi hãm 59 Hình 4.2 L ưu đồ thuật toán điều khiển thang 73 Hình 4.3 Lưu đồ thuật toán điều khiển cửa 74 DANH MỤC BẢNG BIỂU Thứ tự Tên bảng Trang Bảng 3.1 Bảng mô tả kiểu dữ liệu và toán hạng các giá trị đầu vào, ra 38 Bảng 3.2 Bảng mô tả các chế độ đếm và loại HSC 45 Bảng 3.3 Chức năng các đầu nối điều khiển 49 Bảng 3.4 Các thông số cài đặt nhanh 55 Bảng 3.5 Đầu nối modul encoder 58 Bảng 3.6 Các thông số cài đặt cho chế độ điều khiển véctơ có sensor 62 Bảng 4.1 Bảng chọn giá trị điện trở hãm tương ứng với công suất biến tần 69 Bảng 4.2 Bảng Symbol 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Trương Quốc Thành - Phạm Quang Dũng. Máy và thiết bị nâng, NXB Khoa học và kĩ thuật, 2004. 2. Vũ Liêm Chính - Phạm Quang Dũng – Hoa Văn Ngũ. THANG MÁY cấu tạo - lựa chọn lắp đặt và sử dụng, NXB Khoa học kĩ thuật, 2004. 3. Lê Văn Doanh - Nguyễn Thế Công - Trần Văn Thịnh. ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT lý thuyết - thiết kế - ứng dụng, NXB Khoa học kĩ thuật, 2004. 4. Bùi Quốc Khánh - Nguyễn Văn Liễn - Nguyễn Thị Hiền. Truyền động điện, NXB Khoa học kĩ thuật, 2004. 5. Hà Văn Trí. Hướng dẫn sử dụng S7-200, Công ty TNHH TM&DVKT SIS. 6. Nguyễn Bá Hội. Giáo trình tập lệnh PLC SIEMENS S7-200, Đại học bách khoa Đã Nẵng. 7. SIEMENS. MICROMASTER 440, 420. CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN Chương trình chính Main. Chương trình điều khiển bằng tay Manual. Chương trình xử lý lệnh và điều khiển động cơ kéo cabin. Chương trình điều khiển cửa. Chương trình Reset thang. Chương trình hiển thị. Chương trình xoá lệnh. Chương trình đếm xung tốc độ cao.