Xây dựng một bãi đỗ xe tự động - Hiện đại theo dạng tầng cao ốc hoặc hầm ngầm

phụ R1 ra khỏi mcạch rotor. Động cơ dược tiếp tục mở máy với điện trở phụ (R2+R3) trong mạch rotor và chuyển sang làm việc tại điểm c trên đặc tính 2 ít dốc hơn. Mômen tăng từ M2 lên M1 và tốc độ động cơ lại tiếp tục tăng. Động cơ làm việc trên đường đặc tính 2 từ c đến d. Lúc này, các tiếp điểm K2 đóng lại, nối tắt các điện trở R2. Động cơ chuyển sang mở máy với điện trở R3 trong mạch rotor trên đặc tính 3 tại điểm e và tiếp tục tăng tốc tới điểm f. Lúc này các tiếp điểm K3 đóng lại, điện trở R3 trong mạch rotor bị loại. Động cơ chuyển sang làm việc trên đặc tính tự nhiên tại g và tăng tốc đến điểm làm việc A ứng với mômen cản Mc. Quá trình mở máy kết thúc. Để đảm bảo quá trình mở máy như đã xét sao cho các điểm chuyển đặc tính ứng với cùng một mômen M2, M1 thì các điện trở phụ tham gia vào mạch rotor lúc mở máy phải được tính chọn cẩn thận theo phương pháp riêng . Ngoài sơ đồ mở máy với điện trở đối xứng ở mạch rotor, trong thực tế còn dùng sơ đồ mở máy với điện trở không đối xứng ở mạch rotor, nghĩa là điện trở mở máy được cắt giảm không đều trong các pha rotor khi mở máy. * Phương pháp mở máy với điện trở hoặc điện kháng nối tiếp trong mạch stator. Phương pháp này dùng điện trở hoặc điện kháng mắc nối tiếp vói mạch stator lúc mở máy và có thể áp dụng cho cả động cơ rotor lồng sóc lẫn rotor dây quấn. Do có dòng mở máy của động cơ giảm đi, nằm trong giá trị cho phép. Mômen mở máy của động cơ cũng giảm. Thời điểm ban đầu của quá trình mở máy, các tiếp điểm K2 đóng lại (các tiếp điểm K1 mở) để điện trở (hình a) hoặc điện kháng (hình b) tham gia vào mạch stator nhằm hạn chế dòng điện mở máy. Khi tốc độ động cơ đã tăng đến một mức nào đó (tùy hệ truyền động) thì các tiếp điểm K1 đóng lại, K2 mở ra để loại điện trở hoặc điện kháng ra khỏi mạch stator. Động cơ tăng đến tốc độ làm việc. Quá trình mở máy kết thúc. Hình 2.28. Sơ đồ mở máy dùng R1 và X1 ở mạch stator và dạng đặc tính cơ khi mở máy Sơ đồ hình 2.28 ở trên là mở máy với 1 cấp điện trở hoặc điện kháng ở mạch stator.có thể mở máy với nhiều cấp điện trở hoặc điện kháng khi công suất động cơ lớn. * Phương pháp mở máy dùng máy biến áp tự ngẫu Phương pháp này được sử dụng để đặt một điện áp thấp cho động cơ khi mở máy.Do vậy dòng điện của động cơ khi mở máy giảm đi. Các  tiếp điểm K’ đóng, K mở lúc mở máy. Khi K’ mở, K đóng thì quá trình mở máy kết thúc. Phương pháp mở máy dùng cuộn kháng X và máy biến áp tự ngẫu thích hợp cho việc mở máy các động cơ cao áp. Hình 2.29. Sơ đồ mở máy động cơ KĐB dùng MBA tự ngẫu. * Phương pháp đổi nối Y – Δ khi mở máy Động cơ KĐB làm việc bình thường ở sơ đồ mắc Δ các cuộn stator thì khi mở máy co thể mắc theo sơ đồ Y. thực chất phương pháp này là giảm điện áp đặt vào cuộn dây stator khi đổi nối vì Uph=Ud khi mắc Δ,còn khi mắc Y thì điện áp giảm lần : 2.7.2.5 Đảo chiều quay động cơ điện KĐB Để đảo chiều quay của động cơ KĐB, cần đảo chiều quay của từ trường quay do stator tạo ra. Muốn vậy, chỉ cần đảo chiều hai pha bất kỳ trong 3 pha nguồn cấp cho stator. Đặc tính cơ khi đảo chiều quay nằm ở góc phần tư thứ III. Hình 2.30. Sơ đồ đảo chiều quay động cơ KĐB và đặc tính cơ khi đảo chiều quay Động cơ bước 2.7.3.1. Khái niệm chung Các hệ truyền động rời rạc thường được thực hiện nhờ động cơ chấp hành đặc biệt gọi là động cơ bước. Động cơ bước thực chất là một động cơ đồng bộ dùng để biến đổi các tín hiệu điều khiển dưới dạng các xung điện rời rạc kế tiếp nhau thành các chuyển động góc quay hoặc các chuyển động của rôto và có khả năng cố định rôto vào những vị trí cần thiết. Động cơ bước làm việc được là nhờ có bộ chuyển mạch điện tử đưa các tín hiệu điều khiển vào stato theo một thứ tự và một tần số nhất định. Tổng số góc quay của rôto tương ứng với số lần chuyển mạch, cũng như chiều quay và tốc độ quay của rôto, phụ thuộc vào thứ tự chuyển đổi và tần số chuyển đổi. Khi một xung điện áp đặt vào cuộn dây stato ( phần ứng ) của động cơ bước thì rôto ( phần cảm) của động cơ sẽ quay đi một góc nhất định, góc ấy là một bước quay của động cơ. Khi các xung điện áp đặt vào các cuộn dây phần ứng thay đổi liên tục thì rôto sẽ quay liên tục nhưng thực chất chuyển động đó vẫn là theo các bước rời rạc. Có thể coi động cơ bước là linh kiện ( hay dụng cụ) số ( Digital Device) mà ở đó các thông tin số hoá đã thiết lập sẽ được chuyển thành chuyển động quay theo từng bước. Động cơ bước sẽ thực hiện trung thành các lệnh đã số hoá mà máy tính yêu cầu. Hình 2.31. Mô hình hoá động cơ bước. 2.7.3.2. Cấu tạo và phân loại động cơ bước a. Cấu tạo Về cấu tạo, động cơ bước có thể coi là tổng hợp của hai loại động cơ: động cơ một chiều không tiếp xúc và động cơ đồng bộ giảm tốc công suất nhỏ. Trong động cơ một chiều không tiếp xúc có rôto thường là một nam châm vĩnh cửu ( số đôi cực 2p = 2) và cần có một cảm biến vị trí rôto (để thực hiện chức năng tạo ra tín hiệu điều khiển nhằm xác định thời điểm và thứ tự đổi chiều) thì động cơ bước có rôto dạng cực lồi gồm nhiều răng cách đều cấu thành các cặp nam châm N-S xen kẽ nhau để tạo ra số cặp cực 2p lớn hơn và không cần phải có bộ cảm biến vị trí rôto. Giống như động cơ đồng bộ giảm tốc công suất nhỏ, động cơ bước có các bối dây tạo thành các pha trên stato, đồng thời trên cả rôto và stato để tạo thành các cặp cực và các nam châm điện. Stato của động cơ bước chỉ có một loại cuộn dây pha và chúng có vai trò như nhau. b. Phân loại động cơ bước * Động cơ bước nam châm vĩnh cửu Là loại động cơ bước có rôto được kích thích ( có dây quấn kích thích hoặc kích thích bằng nam châm vĩnh cửu) Động cơ được cấu tạo với stato có dạng hình móng được từ hoá với cực N và S xen kẽ nhau; rôto thường không có răng, được từ hoá vĩnh cửu vuông góc với trục (ngang trục).Loại động cơ này có góc bước trong khoảng 60 ÷ 450, tốc độ chậm nhưng có mômen khá lớn. Hình 2.2 mô tả sơ đồ cấu tạo của động cơ bước nam châm vĩnh cửu với m = 4 và 2p = 2 Hình 2.32. Động cơ bước nam châm vĩnh cửu Trên phương diện dòng điện điều khiển, động cơ bước nam châm vĩnh cửu có thể phân làm 2 loại : động cơ đơn cực ( điều khiển bằn dòng điện đơn cực) và động cơ lưỡng cực ( điều khiển bằn dòng điện lưỡng cực ). Hình 2.33 và 2.34 vẽ biểu kiến cấu tạo động cơ nam châm vĩnh cửu loại đơn cực và lưỡng cực. Hình 2.33. Động cơ bước nam châm vĩnh cửu 4 pha kiểu đơn cực. Bốn cuộn dây pha đôi một trực giao và đôi một quấn kép lồng vào nhau, mỗi cuộn quấn thành 2 phần ở vị trí xuyên tâm đối trên stato Hình 2.34. Động cơ bước nam châm vĩnh cửu 2 pha kiểu lưỡng cực. Hai cuộn dâypha đối xứng, vuông góc với nhau và được quấn thành 2 phần ở vị trí xuyên tâm đối trên stato * Động cơ bước có từ trở thay đổi Còn gọi là động cơ phản kháng. Cả stato và rôto đều có răng. Rôto được làm bằng vật liệu dẫn từ (sắt non) có từ trở thay đổi theo góc quay. Mỗi răng của stato và rôto gọi là một cực. Mỗi pha trên stato được quấn thành 2 cuộn nối tiếp nhau ở vị trí xuyên tâm trên stato, thậm chí thành 4 cuộn đôi một trực giao (Hình 2.35) Hình 2.35. Động cơ bước có từ trở thay đổi. Động cơ vẽ trên hình 2.32 có góc bước là 150, vì có số pha là 3 và số răng rôto là 8. Góc bước của động cơ loại này thường là từ 1,80 ÷300. Chiều quay của động cơ không phụ thuộc vào chiều của dòng điện mà chỉ phụ thuộc vào thứ tự cấp điện trong các cuộn dây. Gọi NR là số răng của rôto, Np là số pha của stato, góc bước của động cơ được tính theo công thức: α = * Động cơ bước kiểu hỗn hợp Về cấu tạo, nó kết hợp cả hai loại động cơ trên. Về tính chất nó phát huy được các ưu điểm của cả hai loại động cơ nam châm vĩnh cửu và động cơ phản kháng: có mômen hãm ( khi ngắt điện), có mômen giữ và mômen quay lớn, hoạt động với tốc độ cao và có số bước lớn ( góc bước trong khoảng từ 0,45 ÷ 50) Hình 2.36. Động cơ bước kiểu hỗn hợp. 2.7.3.3. Nguyên lý hoạt động Rôto của động cơ bước (không có cuộn dây khởi động) được khởi động bằng phương pháp tần số; rôto của động cơ bước có thể được kích thích ( rôto tích cực) hoặc không nhận được kích thích (rôto thụ động ) Hình 2.37. Sơ đồ nguyên lý động cơ bước m pha với rôto 2 cực và các lực điện từ khi điều khiển bằng xung 2 cực. Xung điện áp cấp cho m cuộn dây có thể là xung một cực (hình 2.38a) hoặc xung hai cực ( hình 2.38b) Hình 2.38. Xung điện áp cấp cho cuộn dây stato. Chuyển mạch điện tử có thể cung cấp điện áp điều khiển cho các cuộn dây stato theo từng cuộn dây riêng lẻ hoặc theo từng nhóm cuộn dây. Trị số và chiều của lực điện từ tổng F của động cơ và do đó vị trí của rôto trong không gian hoàn toàn phụ thuộc và phương pháp cung cấp điện cho các cuộn dây. Các cuộn dây của động cơ trên hình 2.37 được cấp điện cho từng cuộn dây riêng lẻ theo thứ tự 1,2,3,…m, bởi xung một cực, thì rôto của động cơ có m vị trí ổn định trùng với trục của các cuộn dây ( hình 2.37a) Để tăng cường lực điện từ tổng của stato và do đó tăng từ thông và mômen đồng bộ, người ta thường cấp điện đồng thời cho hai, ba hoặc nhiều cuộn dây. Lúc đó rôto của động cơ bước sẽ có vị trí cân bằng (ổn định) trùng với vectơ lực điện từ tổng F. Đồng thời lực điện từ tổng F cũng có giá trị lớn hơn lực điện từ thành phần của các cuộn dây stato (hình 2.37b; hình 2.37c) Trên hình 2.37b vẽ lực điện từ tổng F khi cung cấp điện đồng thời cho một số chẵn cuộn dây (2 cuộn dây). Lực điện từ tổng F có trị số lớn hơn và nằm ở vị trí chính giữa hai trục của hai cuộn dây. Trên hình 2.37c vẽ lực điện từ tổng F khi cung cấp điện đồng thời cho một số lẻ cuộn dây (3 cuộn dây). Lực điện từ tổng F nằm trùng với trục của một cuộn dây nhưng có trị số lớn hơn. Trong cả hai trường hợp rôto của động cơ bước sẽ có m vị trí cân bằng. Góc xê dịch giữa 2 vị trí liên tiếp là Nếu cấp điện theo thứ tự một số chẵn cuộn dây, rồi một số lẻ cuộn dây ( số cuộn dây được cấp điện thay đổi từ chẵn sang lẻ rồi từ lẻ sang chẵn) thì số vị trí cân bằng của rôto sẽ tăng lên gấp đôi là 2m, độ lớn của một bước sẽ giảm đi bằng . Trường hợp này là điều khiển không đối xứng (điều khiển nửa bước). Nếu số lượng cuộn dây được điều khiển luôn luôn không đổi thì thì rôto có m vị trí cân bằng và được gọi là điều khiển đối xứng (điều khiển cả bước). Tổng quát số bước quay của rôto trong khoảng 0 ÷ 3600 là : K = m.n1.n2.p Trong đó: ● m : số pha ( số cuộn dây điều khiển trên stato) ● p: số đôi cực của rôto ● n1: hệ số; n1 = 1 ứng với điều khiển đối xứng n1 = 2 ứng với điều khiển không đối xứng ● n2 : hệ số; n2 = 1 điều khiển bằng xung một cực n2 = 2 điều khiển bằng xung hai cực Bước quay của rôto trong không gian là α = Kết luận: Như vậy qua các loại động cơ điện nêu ở trên, từ các ưu nhược điểm của từng loại, trong mô hình sử dụng loại động cơ điện 1 chiều có chổi than, kích từ bằng nam châm vĩnh cửu, làm nguồn động lực chính. CHƯƠNG 3. THIẾT BỊ ĐIỂU KHIỂN PLC 3.1. GIỚI THIỆU PLC S7-200 3.1.1 - Giới thiệu phần cứng. PLC, viết tắt của Programmaable Logic Control, là thiết bị điều khiển logic lập trình được, cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển thông qua ngôn ngữ lập trình. S7-200 là thiết bị điều khiển khả trình loại nhỏ của hang siemens có cấu trúc theo kiểu modul và có các modul mở rộng. Các modul này được sử dụng cho nhiều những ứng dụng lập trình khác nhau. 3.1.1.1 - Sơ đồ cấu trúc. Hình 4.1: Cấu trúc của PLC. Cấu trúc PLC S7-200 gồm 3 phần chính: + Bộ xử lý trung tâm (CPU) + Bộ nhớ (Memory Area) + Bộ vào và ra (Input Area và Output Area) Bộ xử lý trung tâm (CPU). Thành phần cơ bản của S7-200 là khối vi xử lý CPU 212 hoặc CPU 214 vv... +) CPU 212 bao gồm. Hình 4.2: CPU 212 họ S7-200 của SIEMENS. - 512 từ đơn tức là 1kbyte để lưu giữ chương trình thuộc miền nhớ đọc ghi được và không bị mất dữ liệu nhờ có giao diện với EEPROM. Vùng nhớ với tính chất như vậy gọi là vùng nhớ non-volatile. - 8 cổng vào và 6 cổng ra logic - Có thể ghép nối mở rộng thêm hai modul mở rộng để tăng thêm số cổng vào ra, bao gồm cả cổng vào ra tương tự. - Tổng số cổng vào ra cực đại là 64 cổng vào và 64 cổng ra - 64 bộ định thời gian (timer) trong đó có 2 bộ có độ phân giải là 1ms, 8 bộ có độ phân giải 10ms và 54 bộ có độ phân giải 100ms. - 64 bộ đếm (counter) chia làm hai loại : loại chỉ đếm tiến là loại vừa đếm tiến vừa đếm lùi. - 368 bit nhớ đặc biệt, sử dụng các bít trạng thái hoặc các bit đặt chế độ làm việc. - Có các chế độ ngắt và xử lý tín hiệu ngắt khác bao gồm : ngắt truyền thông, ngắt theo sườn lên hoặc sườn xuống, ngắt theo thời gian và ngắt báo hiệu của bộ đếm tốc độ cao (2kHz). - Bộ nhớ không bị mất dữ liệu trong khoảng thời gian 50 giờ kể từ khi PLC bị mất nguồn nuôi. +) CPU 214. Hình 4.3: CPU 214 họ S7-200 của SIEMENS. CPU 214 bao gồm : - 4 kbyte từ đơn thuộc bộ nhớ đọc ghi được (non-volatile) để lưu chương trình ( nhờ có giao diện với bộ nhớ EPROM). - 4 kbyte từ đơn thuộc bộ nhớ đọc ghi được để lưu dữ liệu, trong đó 1kbyte từ đầu thuộc vùng nhớ non-volatile. - 14 cổng vào và 10 cổng ra logic - Có thể mở rộng được 7 modul vào ra bao gồm cả modul tương tự. - Tổng số cổng vào ra cực đại là 64 cổng vào và 64 cổng ra. - 128 bộ định thời gian chia ra làm ba loại theo độ phân giải khác nhau : 4 bộ có độ phân giải 1ms, 16 bộ có độ phân giải 10ms, 108 bộ có độ phân giải 100ms. - 128 bộ đếm chia làm hai loại : loại chỉ đếm tiến và loại vừa đếm tiến vừa đếm lùi, 3 bộ đếm tốc độ cao với nhịp 2 kHz và 7 kHz - 688 bít nhớ dùng để thay đổi trạng thái và đặt chế độ làm việc. - Các chế độ ngắt và xử lý ngắt bao gồm : ngắt truyền thông, ngắt theo sườn lên hoặc sườn xuống, ngắt theo thời gian và ngắt báo hiệu của bộ đếm tốc độ cao và ngắt truyền xung. - 2 bộ phát xung nhanh cho kiểu xung PTO hoặc kiểu xung PWM - Bộ nhớ không bị mất dữ liệu trong khoảng thời gian 190 giờ kể từ khi PLC bị mất nguồn nuôi. * Hệ thống các đèn báo trên CPU 214 : - SF : đèn đỏ SF báo hiệu hệ thống bị hỏng, đèn sáng lên khi PLC có hỏng hóc. - RUN : đèn xanh RUN chỉ định PLC đang ở chế độ làm việc và thực hiện chương trình được nạp vào trong máy. - STOP : đèn vàng STOP chỉ định rằng PLC đang ở chế độ dừng, dừng chương trình đang thực hiện lại. - Ix. x : đèn xanh ở cổng nào chỉ định trạng thái tức thời ở cổng Ix. x, đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng vào. - Qx. x : đèn xanh ở cổng nào chỉ định trạng thái tức thời ở cổng Q x. x, đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng ra. * Công tắc chọn chế độ làm việc cho PLC : Công tắc chọn chế độ làm việc cho PLC nằm phía trên, bên cạnh các cổng ra của CPU, có ba vị trí cho phép chọn các chế độ làm việc khác nhau cho PLC. SF RUN STOP I0. 0 I0. 1 IO. 2 I0. 3 I0. 4 I0. 5 I0. 6 I0. 7 I1. O I1. 1 I1. 2 I1. 3 I1. 4 I1. 5 Q0. 0 Q0. 1 Q0. 2 Q0. 3 Q0. 4 Q0. 5 Q0. 6 Q0. 7 Q1. 0 Q1. 1 SIEMENS SIMATIC S7-200 SIMATIC Cổng truyền thông(RS485) Các cổng vào UUS-Protocal Analog out Các cổng ra Hình 4.4: Bộ điều khiển khả lập trình S7-200 với khối vi xử lý CPU214. - RUN : cho phép PLC thực hiện chương trình trong bộ nhớ, PLC sẽ rời khỏi chế độ RUN và chuyển sang chế độ STOP nếu trong máy có sự cố hoặc trong chương trình gặp lệnh STOP, thậm chí ngay cả khi công tắc ở chế độ RUN. - STOP : cưỡng bức PLC dừng công việc thực hiện chương trình đang chạy mà chuyển sang chế độ STOP. ở chế độ này PLC cho phép hiệu chỉnh lại chương trình hoặc nạp một chương trình mới. - TERM : cho phép máy lập trình quyết định một chế độ làm việc cho PLC hoặc ở RUN hoặc ở STOP. Hình 4.5: Sơ đồ các chân đầu vào và ra của CPU 214 AC/DC/Relay. Ghép nối S7-200 với máy tính PC qua cổng RS-232 với cáp nối PC/PPI và cạc chuyển đổi RS-232 /RS-485 Hình 4.6: Kết nối CPU 214 với máy tính qua cáp PC/PCI. * Pin và các nguồn nuôi: Sử dụng nguồn nuôi để ghi chương trình hoặc nạp chương trình mới có thể là nguồn trên mạng hoặc nguồn pin. * Nút điều chỉnh tương tự : Điều chỉnh tương tự cho phép điều chỉnh các biến cần thay đổi và sử dụng trong chương trình. Nút chỉnh Analog được nắp dưới nắp đậy bên cạnh các cổng ra. Thết bị chỉnh định có thể quay 270 độ. Bộ nhớ. * Bộ nhớ của S7-200 được chia làm 4 vùng có nhiệm vụ duy trì dữ liệu trong một khoảng thời gian nhất định khi mất nguồn nuôi. Bộ nhớ S7-200 có tính năng động cao, đọc và ghi được trong toàn vùng loại trừ phần bit nhớ đặc biệt ký hiệu bởi SM (Specical memory) có thể truy nhập để đọc. * Phân chia bộ nhớ gồm : +) Vùng chương trình có tác dụng lưu chương trình điều khiển (chỉ có 1 chương trình) - Vùng dữ liệu có tác dụng lưu giữ các dữ liệu trong quá trình tính toán cũng như các kết quả trung gian. Dữ liệu có thể ghi ở dạng bit, byte, word, từ kép tuỳ theo kiểu tín hiệu thông qua kí hiệu địa chỉ. - Vùng dữ liệu được chia làm nhiều vùng nhỏ: + Vùng nhớ biến (variable memory): V + Vùng nhớ đầu vào (input image register): I + Vùng nhớ đầu ra (input image register): Q + Vùng nhớ lưu giữ (Intermal memory bits): M + Vùng nhớ đặc biệt (Spencia memory): SM * Để truy cập vùng nhớ ta phải tuân thủ theo đúng quy ước: +) Dữ liệu kiểu bit quy ước như sau: - Kí hiệu vùng nhớ + chỉ số byte + (.) + chỉ số bit Ví dụ: V150.4 : Chỉ bits 4của byte 150 thuộc miền V. - Dữ liệu kiểu byte quy ước như sau: Tên miền + B +địa chỉ byte trong miền Ví dụ: QB6, MB14 - Dữ liệu kiểu Word quy ước như sau: Tên miền + W + địa chỉ byte cao của từ trong miền. Ví dụ: VW12 (lấy địa chỉ ở byte 12, 13) - Muốn truy nhập 32 bit ta kí hiệu như sau: Tên miền + D + chỉ số byte cao Ví dụ: MD1 (lấy địa chỉ ở byte 1, 2, 3, 4) - Vùng tham số có tác dụng chứa các kí hiệu của câu lệnh các kí hiệu địa chỉ và các từ khoá. - Vùng đối tượng có tác dụng tạo ra các rơle thời gian, các bộ đếm, mỗi rơle thời gian và bộ đếm có một vùng nhớ 16 bit để ghi số đếm thời gian, và 1 bit để ghi giá trị logic vì vậy số đếm trong thanh ghi tối đa là 32767. Ngoài ra vùng này còn chứa vùng nhớ đệm cửa vào ra tương tự, và các thanh ghi cũng như các bộ đếm tốc độ cao và được kí hiệu các vùng theo các chữ: + Rơle thời gian: T + Bộ nhớ : C + Đệm cửa vào tương tự: AIW + Vùng đệm cửa ra tương tự: AQW + Thanh ghi: AC + Bộ đếm tốc độ cao: HC Bộ vào ra. PLC S7- 200 bao gồm các đầu vào tín hiệu số, các đầu ngắt và các đầu vào tương tự . Các đầu ra tín hiệu số kiểu rơ le và đầu ra tương tự . - Các cổng truyền thông : PLC S7-200 sử dụng cổng truyền thống nối tiếp RS485 với phích nối 9 chân để phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình hoặc với các trạm PLC khác. Để ghép nối S7-200 với máy lập trình PC 702 hoặc với máy thuộc họ PC7 xx khác có thể sử dụng một cáp nối thẳng qua cổng MPI. Chân Chức năng 1 Đất 2 Nguồn 24 VDC 3 Truyền nhận dữ liệu 4 Không sử dụng 5 Đất 6 Nguồn 5 VDC 7 Nguồn 24 VDC 8 Truyền nhận dữ liệu 9 Không sử dụng Hình 4.8: Sơ đồ chân cổng truyền thông RS 485. 5 1 2 4 3 7 6 8 9 Ghép nối S7-200 với máy tính PC qua cổng RS-232 với cáp nối PC/PPI và cạc chuyển đổi RS-232 /RS-485 3.1.1.2 - Mở rộng vào ra cho PLC. Hình 4.9 : Modul mở rộng EM 222 của PLC. Để tăng số lượng đầu vào đầu ra hoặc các cửa vào ra tương tự ta sử dụng thêm khối mở rộng. Số lượng khối mở rộng được quyết định bởi CPU, các khối này luôn được ghép bên phải khối cơ sở thông qua giắc cắm. Trên khối mở rộng không ghi địa chỉ mà địa chỉ phải được xác định thông qua kiểu khối mở rộng và vị trí của khối mở rộng với các khối cùng loại về phía bên trái. Vì vậy cách xác định địa chỉ như sau: - Địa chỉ được tính tăng dần chỉ số bắt đầu từ khối cơ sở. - Các byte đã sử dụng nhưng chưa hết các bít khi chuyển ra khối mới bắt đầu tính từ byte tiếp theo. Với các khối vào ra tương tự luôn để hai byte để phân cách. CPU 214 được lắp cố định chắc chắn trên rail cùng với các modul mở rộng kết nối với nhau bằng hệ thống bus. Hình 5.1: CPU 214 với các modul mở rộng. Địa chỉ đặt cho các modul mở rộng trên CPU 214 cho theo bảng dưới đây : CPU 214 Modul 0 4 vào/4 ra Modul 1 8 vào Modul 2 3 vào analog/ 1 ra analog Modul 3 8 ra Modul 4 3 vào analog/ 1 ra analog I0. 0 Q0. 0 . . . I0. 7 Q0. 7 I1. 0 Q1. 0 . . . I1. 5 Q1. 1 I2. 0 . . . I2. 3 Q2. 0 . . . Q2. 3 I3. 0 . . . I3. 7 AIW0 AIW2 AIW4 AQW0 Q3. 0 . . . Q3. 7 AIW8 AIW10 AIW12 AQW4 3.2 - Giới thiệu ngôn nhữ lập trình của S7-200. 3.2.1 - Phương pháp lập trình. - S7-200 biểu diễn một mạch vòng logic cứng khác một dãy các lệnh lập trình. Chương trình bao gồm 1 tập dãy các lệnh S7-200 thực hiện chương trình bắt đầu từ lệnh lập trình đầu tiên và kết thúc ở tập lệnh cuối trong một vòng. Một vòng như vậy gọi là vòng quét (Scan). Chu trình thực hiện là một chu trình lặp . Cách lập trình cho S7-200 nói riêng và cho các PLC của SIEMENS nói chung dựa trên 2 phương pháp cơ bản : - Phương pháp hình thang (Laddes logic:viết tắt là LAD) - Phương pháp liệt kê lệnh (Statement List: Viết tắt là STL) Nếu chương trình viết tắt theo kiểu LAD thiết bị lập trình sẽ tự tạo ra 1 chương trình theo kiểu STL tương ứng. Ngược lại không phải mọi chương trình được viết theo kiểu STL cũng có thể chuyển sang dạng LAD được. Bộ lệnh của phương pháp STL có chức danh tương ứng như các tiếp điểm, các cuộn dây và các trường hợp dùng trong LAD. Những lệnh này phải độc và phối hợp được trang thái đầu ra hoặc 1 giá trị logic cho phép, hoặc không cho phép thực hiện chức năng của một hay nhiều hộp. Phương pháp lập trình LAD. LAD là một ngôn ngữ lập trình bằng đồ hoạ. Những thành phần cơ bản dùng trong LAD tương ứng với các thành phần của bảng điều khiển kiểu role. Trong chương trình LAD các phần tử biểu diễn lệnh như sau : - Tiếp điểm là biểu tượng (Symbol) mô tả các tiếp điểm kiểu role. Các tiếp điểm đó có thể là thường đóng hoặc thường mở. - Cuộn dây (Coil) là biểu tượng mô tả rơ le được mắc theo chiều dòng điện cung cấp cho role . - Hộp (Box) là biểu tượng mô tả hàm khác nhau, nó làm việc khi có dòng điện chạy đến hộp. Những dạng hàm thường được biểu diễn bằng hộp là các bộ thời gian, bộ đếm và các hàm toán học. Cuộn dây và các hộp phải được mắc đúng chiều dòng điện. Mạng LAD là đường nối các phần tử thành 1 mạch hoàn thiện đi từ đường nguồn bên trái là dây nóng, đường nguồn bên phải là dây trung hoà hay là đường trở về của nguồn cung cấp. Dòng điện chạy từ trái qua phải các tiếp điểm đóng đến các cuộn dây hoặc các hộp trở về bên phải nguồn. Phương pháp lập trình STL. Phương pháp liệt kê lệnh STL là phương pháp thể hiện chương trình dưới dạng tập hợp các câu lệnh, mỗi câu lệnh trong chương trình kể cả những lệnh hình thức biểu diễn một chức năng PLC. Để tạo ra một chương trình STL, người lập trình cần hiểu rõ phương thức sử dụng ngăn xếp logic của S7-200. Ngăn xếp logic là một khối bit chồng lên nhau. Tất cả các thuật toán liên quan đến ngăn xếp đều chỉ làm việc với bit đầu tiên hoặc với đầu và bit thứ 2 của các ngăn logic. Bit đầu tiên của ngăn xếp S0 Bít thứ 2 của ngăn xếp S1 Bít thứ 3 của ngăn xếp S2 Bít thứ 4của ngăn xếp S3 Bít thứ 5 của ngăn xếp S4 Bít thứ 6 của ngăn xếp S5 Bít thứ 7của ngăn xếp S6 Bít thứ 8 của ngăn xếp S7 Bít thứ 9 của ngăn xếp S8 Giá trị logic mới đều có thể được gửi vào ngăn xếp. Khi phối hợp 2 bit đầu tiên của ngăn xếp thì ngăn xếp sẽ được kéo thêm 1 bit. 3.2.2 – Cú pháp hệ lệnh của S7-200. Lệnh vào/ra. - Lệnh LD (load) nạp giá trị logic của một tiếp điểm vào trong bit đầu tiên của ngăn xếp. Các giá trị cũ còn lại trong ngăn xếp bị đẩy lùi xuống 1 bit. - Lệnh = (OUTPUT) sao chép nội dung của bit đầu tiên trong ngăn xếp vào bit được chỉ định trong lệnh nội dung của ngăn xếp không bị thay đổi . Phương pháp chung của 2 lệnh trên là truy nhập theo bit. I1.O QO.1 VD: LD I1.0 = Q0.1 C0 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 cC8 I1.0 C0 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 I1.0 C0 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 Trước LD I1.0 Q1.0 Các lệnh logic đại số Boolean. Các lệnh đại số Boolean cho phép tạo được các mạch logic ( không có nhớ ). Trong LAD các lệnh này được biểu diễn thông qua cấu trúc mạch mắc nối tiếp hay song song các tiếp điểm thường đóng hay thường mở . STL có thể sử dụng các lệnh A(and) và 0 (or) cho các hàm hở hoặc các lệnh AN (and not ), ON ( ornot ) cho các hàm kín. Giá trị ngăn xếp thay đổi phụ thuộc vào từng lệnh, toán hạng các lệnh trên I, Q, M ,N ,T , C , V. - Lệnh A (And ). Kiểm tra các điều kiện có thoả mãn hay không. làm phép toán and giữa mạch logic của tiếp điểm và giá trị bit đầu tiên trong ngăn xếp, kết quả được ghi vào bit đầu tiên trong ngăn xếp. I0.0 I0.1 Q1.0 m=I0.0^I0.1 LD I0.0 A I0.1 = Q1.0 VD: Trước LD I0.0 A I0.1 =Q 1.0 C0 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 I0.0 C0 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 m C0 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 m C0 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 - Lệnh AN (And-Not ) Thực hiện toán tử and giữa giá trị stack 0 với giá trị lôgic nghịch đảo của tiếp điểm. Kết quả ghi được ghi vào stack 0. I1.0 I1.1 Q0.1 LD I1.0 AN I1.1 = Q0.1 VD: - Lệnh O (or ). Thực hiện toán tử V(0 )giữa các giá trị logic của stack 0 và giá trị logic của tiếp điểm. Kết quả được ghi vào stack 0. - Lệnh ON (or-not). Thực hiện toán tử V(0) giữa giá trị nghịch đảo của tiếp điểm và giá trị logic của stack0. Kết quả được ghi vào stack0. - Lệnh LPS(logic push). Sao chụp giá trị của bit đầu tiên vào bit thứ hai trong ngăn xếp. giá trị còn lại đẩy lùi xuống một bit, bit cuối cùng bị đẩy lùi xuông ngăn xếp. - Lệnh LRD(logic read). Sao chép giá trị của bít thứ hai vào bit đầu tiên trong ngăn xếp, giá trị còn lại thì giữ nguyên trong vị trí. - LPP (logic POP). Kéo ngăn xếp lên 1 bit giá trị của bit sau được chuyển lên bit trước. Toán hạng của 5 lệnh OLD, ALD, LPS,LRS, LPP, là không có. I0.0 I0.1 Q0.0 Q0.0 I1.0 Q0.1 LD I 0.0 LPS LD I 0.1 O I 1.0 ALD = Q 0.0 LRD LPP A I 0.3 = Q 0.1 I0.3 VD: ALD Trước LDI0.0 LPS LD I0.1 O I1.0 Q 0.0 C0 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 I0.0 C0 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 I0.0 I0.0 C0 C1 C2 C3 C4 C5 C6 I0.1 I0.0 I0.0 C0 C1 C2 C3 C4 C5 m1 I0.0 I0.0 C0 C1 C2 C3 C4 C5 m1 I0.0 C0 C1 C2 C3 C4 C5 I0.0 I0.0 C0 C1 C2 C3 C4 C5 I0.0 C0 C1 C2 C3 C4 C5 m2 C0 C1 C2 C3 C4 C5 m2 C0 C1 C2 C3 C4 C5 LRD LPP A I0.3 =Q0.1 * Chú ý: Sơ đồ LAD này không soạn thảo được các phần mềm hiện có . Nó được dùng ở đây để mô tả mạch logic của chương trình STL tương ứng bên cạnh. Khi dùng các lệnh LPS, LPP, LRD bắt buộc phải viết trong STL. - Các lệnh ghi - xoá giá trị cho tiếp điểm. Lệnh S (Set) / R(Reset) dùng để đóng ngắt các tiếp điểm gián đoạn đã được thiết kế. Dùng để lưu giữ các kết quả của phép toán logic. Trong LAD , logic điều khiển dòng điện đóng hoặc ngắt những cuộn dây đầu ra. Khi dòng điều khiển đến các cuộn đây thì các cuộn đây đóng mở tiếp điểm ( hoặc một dây tiếp điểm ). Nếu Stack 0 có giá trị bằng ''1'' các lệnh S/R sẽ đóng ngắt tiếp điểm hoặc một dây tiếp điểm ( giới hạn từ 1 đến 55 ). Nội dung của ngăn xếp không bị thay đổi giá trị này. Phương pháp truy nhập của 2 giá trị này là Byte, bit. - Các lệnh can thiệp vào thời gian vòng quét. Dùng để kết thúc chương trình đang thực hiện và kéo dài khoảng thời gian một vòng quét. - Lệnh END. Lệnh kết thúc chương trình chính hiện hành có điều kiện Stack 0 có giá trị logic bằng "1". - Lệnh MEND.Lệnh kết thúc không điều kiện chương trình chính hiện hành . - Lệnh STOP.Lệnh kết thúc chương trình hiện hành , chuyển sang chế độ STOP - lệnh WDR. Lệnh khởi tạo đồng hồ quan sát . - Lệnh NOP. Lệnh rỗng, không có hiệu lực trong chương trình hiện hành. Lệnh này phải được đặt bên trong chương trình chính, chương trình con hoặc trong chương trình xử lý ngắt . - Các lệnh điều khiển Timer. Timer là bộ thời gian trễ giữa tín hiệu vào và tín hiệu ra nên trong điều khiển vẫn được gọi là khâu trễ. S7-200 có 64 Timer cới CPU 212 hoặc 128 Timer với CPU214 được chia làm 2 loại khác nhau đó là: - Timer tạo thời gian trễ không có nhớ (on delay Timer): TON. - Timer tạo thời gian trễ có nhớ (Retentive on delaytimer): TONR Hai kiểu Timer của S7-200 (TON và TONR) phân biệt với nhau ở phản ứng của nó với tín hiệu đầu vào . - Lệnh TON. Khai báo Timer kiểu TON để tạo thời gian trễ tính từ đầu vào IN được kích . Nếu như giá trị đếm tức thời lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt trước PT thì T bit có giá trị logic bằng 1 . Có thể Reset Timer kiểu TON bằng lệnh R hoặc bằng giá trị logic O tại đầu vào IN. Tạo thời gian trễ trong khoảng thời gian (miền liên thông ) Độ phân giải Giá trị cực đại CPU 212 và CPU214 CPU214 1ms 32,767 s T32 T96 10ms 327,67 s T33-T36 T97-T100 100ms 3276,7 s T37-T63 T101-T127 Phương pháp truy nhập theo WORD I0.0 TON T37 IN K 100 PT T37 Q0.0 NETWORK 1 LD I0.0 TON T37 NETWORK 2 K100 LD T37 = Q0.0 +Timer T33 có độ phân giải 10ms + Thời gian trễ T = 100. 10 ms = 1s. + Khi I0.0 đặt trạng thái "1"thì sau 1s Q0.0 sẽ có trạng thái "1" + Giản đồ thời gian tương ứng. I0.0 T37 (word) T37 ( bit) và Q0.0 PT=100 PT=100 RESET nhớ tín hiệu vào - Lệnh TONR Khai báo Timer kiểu TONR để tạo thời gian trễ tính từ khi đầu vào IN được kích . Nếu như giá trị đếm tức thời lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt trước PT thì T bit có giá trị logic 1. Chỉ có thể logic Timer kiểu TONR bằng lệnh R cho T bit. Tạo thời gian trễ trong nhiều trường hợp khác nhau: Độ phân giải Giá trị cực đại CPU 212 và CPU214 CPU214 1ms 32,767 s T0 T64 10ms 327,67 s T1 - T4 T65 - T68 100ms 3276,7 s T5-T31 T69 -T95 I0.0 TONR T1 IN PT T 1 K 100 +- = w R I1.0 T1 K150 TONR T1 R T1 K1 K100 IN PT == w NETWORK 1 LD I 1.0 TONR T1 K100 NETWORK 2 LDW= T1 K150 R T1 K1 Giản đồ thời gian tương ướng: CT1 có độ phân giải =100ms. Khoảng thời gian đặt trước T1+T2 =100*10ms +150*10ms. I0.0 T1 T2 Giá trị đếm tức thời = 100 Giá trị đếm tức thời =150 T1 (bit) T1 (word) CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ MÔ HÌNH BÃI ĐỖ XE TỰ ĐỘNG Qua tìm hiểu nhiều hệ thống bãi đỗ xe tự động, chúng em quyết định lựa chọn hệ thống bãi đỗ xe tự động hình trụ với các đặc điểm nổi bật như : tăng không gian chứa xe, tiết kiệm thời gian xếp xe, tính khả thi cao,...v.v Được sự giúp đỡ tận tình của giáo viên hướng dẫn và các thầy cô tại Trung tâm thực hành trường Đại Học Phương Đông, chúng em đã có điều kiện được lắp ráp và chế tạo mô hình bãi đỗ xe và các modul điều khiển để vừa có thể phục vụ cho đồ án tốt nghiệp được bảo vệ tốt, vừa có thể phục vụ tốt cho việc nghiên cứu, tìm hiểu và giảng dạy sau này. 4.1. Cơ sở lý thuyết – tính toán cơ cấu nâng- hạ 4.1.1. Thiết bị cơ khí của cơ cấu nâng – hạ * Các thiết bị cố định trong hệ thống cơ cấu nâng - hạ: - Ray dẫn hướng. - Giảm chấn. * Cabin và các bộ phận liên quan: - Khung cabin - Hệ thống treo cabin. - Buồng cabin. - Hệ thống cửa cabin và cửa tầng. * Hệ thống cân bằng - Xích và cáp cân bằng. - Cáp nâng. * Thiết bị an toàn cơ khí. - Bộ hãm bảo hiểm. - Bộ hạn chế tốc độ. 4.1.2. Cabin và các thiết bị liên quan Cabin là bộ phận mang tải của cơ cấu nâng - hạ. Cabin phải có kết cấu sao cho có thể tháo rời nó thành từng bộ phận nhỏ. Theo cấu tạo, cabin gồm hai phần: kết cấu chịu lực (khung cabin)và các vách che, trần, sàn tạo thành buồng cabin. Trên khung cabin có lắp các ngàm dẫn hướng, hệ thống treo cabin, hệ thống tay đòn và bộ hãm bảo hiểm, hệ thống cửa và cơ cấu đóng mở cửa… 4.1.2.1. Khung cabin Khung cabin cơ cấu nâng - hạ gồm khung đứng và khung nằm liên kết với nhau bằng các bulông qua các bản mã. Khung đứng cũng có thể tháo rời thành dầm trên, dầm dưới và các thanh thép góc thẳng đứng. Các dầm trên và dưới của khung đứng được làm từ hai thanh thép chữ U hàn lại và hai dầm này liên kết với các thanh thép góc thẳng đứng bằng bulông để tạo thành một khung thép hình chữ nhật. Khung nằm tựa lên dầm dưới của khung đứng tạo thành sàn cabin. Dầm trên của khung đứng liên kết với hệ thống treo cabin đảm bảo cho các sợi cáp riêng biệt treo cabin có độ căng như nhau. Nếu cabin có kích thước lớn thì khung đứng và khung nằm còn liên kết với nhau bằng các thanh giằng để tăng độ cứng và khả năng chịu lực của khung. Trên khung cabin có lắp hệ thống tay đòn phanh và các quả nêm của bộ hãm bảo hiểm. Hệ tay đòn liên hệ với cáp của hệ thống hạn chế tốc độ qua tay đòn để tác động lên bộ hãm bảo hiểm dừng cabin tựa trên ray dẫn hướng khi tốc độ hạ của cabin vượt quá giá trị cho phép. Tại các dầm trên, dưới của khung đứng có lắp các ngàm dẫn hướng để đảm bảo cho cabin chạy dọc theo ray dẫn hướng trong qúa trình chuyển động. 4.1.2.2. Ray dẫn hướng Ray dẫn hướng được lắp đặt dọc theo giếng thang để dẫn hướng ncho cabin và đối trọng chuyển độg dọc theo giếng thang. Ray dẫn hướng đảm bảo cho cabin và đối trọng luôn nằm ở vị trí thiết kế của chúng trong giếng thang và không bị dịch chuyển theo phương ngang trong quá trình chuyển động. Ngoài ra ray dẫn hướng phải đủ cứng vững để giữ trọng lượng cabin và tải trọng cabin tựa lên dẫn hướng cùng các thành phần tải trọng động khi bộ hãm bảo hiểm làm việc (trong trường hợp đứt cáp hoặc cabin đi xuống với tốc độ lớn hơn giá trị cho phép). Ray dẫn hướng của cơ cấu nâng - hạ chở hàng loại nhỏ có thể là thép góc hoặc các thanh thép hình như thép chữ U, ống thép… Các loại cơ cấu nâng - hạ khác thường dùng loại ray dẫn hướng chuyên dùng có độ chính xác chế tạo cao và các bề mặt tiếp xúc với ngàm dẫn hướng của cabin và đối trọng phải được mài nhẵn. Các thông số và yêu cầu cơ bản đối với ray dẫn hướng đã được quy định rất chặt chẽ trong tiêu chuẩn. Ray dẫn hướng gồm nhiều đoạn. Các đoạn ray được nối với nhau nhờ các tấm ốp phía sau ray và nghạch định vị có gia công cơ khí để đảm bảo độ chính xác cần thiết. Tấm ốp và chân ray được liên kết với nhau bằng các bulông để đảm bảo độ cứng vững cho mối nối. Có thể dùng chính một đoạn ray để thay cho tấm ốp nối ray dẫn hướng. Chiều dài của toàn bộ ray dẫn hướng phải đảm bảo sao cho khi cabin hoặc đối trọng ở vị trí trên cùng hoặc dưới cùng thì các ngàm dẫn hướng cho cabin hoặc đối trọng vẫn tỳ lên ray. Ray dẫn hướng được cố định với bản mã của mố bằng hai cách: dùng bulông bắt xuyên qua chân ray và bản mã hoặc dùng cóc kẹp ray trên bản mã. Cách cố định bằng cóc kẹp ray được sử dụng phổ biến hơn vì dễ lắp đặt và ray không bị cong do độ lún của toà nhà mới xây dựng và do biến dạng khi thay đổi nhiệt độ. Ray dẫn hướng được lắp đặt ở hai bên cabin và đối trọng với độ chính xác cần thiết theo yêu cầu đặt ra trong tiêu chuẩn lắp đặt cơ cấu nâng - hạ (độ thẳng, độ thẳng đứng của ray, khoảng cách các đầu ray..) 4.1.2.3. Hệ thống treo cabin Do cabin và đối trọng được treo bằng nhiều sợi cáp riêng biệt cho nên phải có hệ thống treo để đảm bảo cho các sợi cáp nâng riêng biệt này có độ căng như nhau. Trong trường hợp ngược lại, sợi cáp chịu lực căng lớn sẽ bị quá tải còn sợi cáp chùng sẽ bị trượt trên rãnh puly ma sát nên rất nguy hiểm. Ngoài ra, do có sợi chùng sợi căng nên các rãnh cáp trên puly ma sát sẽ bị mòn không đều. Vì vậy mà hệ thống treo cabin phải được trang bị thêm tiếp điểm điện của mạch an toàn để ngắt điện dừng cơ cấu nâng - hạ khi một trong các sợi cáp chùng quá mức cho phép để phòng ngừa tai nạn. Khi đó, thang chỉ có thể hoạt động được khi đã điều chỉnh độ căng các cáp như nhau. Hệ thống treo cabin được lắp với dầm trên của khung đứng trong hệ thống chịu lực của cabin 4.1.2.4. Buồng cabin Buồng cabin là một kết cấu có thể tháo rời được gồm : sàn, trần và vách cabin. Các phần này liên kết với nhau và liên kết với khung chịu lực của cabin. Vật liệu làm buồng thường là thép tấm ( chế tạo bằng phương pháp dập) với các gân tăng cường để đảm bảo độ cứng và trọng lượng nhỏ. Ngoài ra, vách cabin có thể làm bằng gỗ, kính. Các kích thước của buồng cabin, độ dày và kích cỡ các bộ phận, các yêu cầu về độ bền, độ cứng, độ chống cháy và thẩm mỹ… được quy định chặt chẽ trong tiêu chuẩn. Các yêu cầu chung đối với buồng cabin: Trần, sàn và vách cabin phải kín không có lỗ thủng. Trần và sàn cabin liên kết với khung cabin bằng bulông. Các bộ phận của buồng cabin liên kết với nhau bằng vít với các tấm nẹp hoặc bằng các chi tiết liên kết chuyên dùng. Phải đảm bảo độ bền, độ cứng cần thiết. Đặc biệt, trần cabin phải đủ cứng để lắp đặt các trang thiết bị và cơ cấu mở cửa trên nóc và chịu được lực tập trung tại điểm bất kỳ do người đứng trên nóc thực hiện công việc lắp đặt, sửa chữa và kiểm tra. Sàn cabin thường được chế tạo liền với khung nằm của cabin và có thể là loại sàn cứng hoặc sàn động. Loại sàn cứng là sàn được bắt cứng với khung nằm của cabin. . Kết cấu sàn cabin rất đa dạng. Nhìn chung, sàn động thường tựa trên hệ thống các tay đòn, lò xo hoặc đệm cao su cùng với các tiếp điểm đảm bảo thực hiện đúng chức năng yêu cầu đối với từng loại thang. Hiện nay, hệ thống các tay đòn, lò xo kể trên thường được thay thế bằng các đattric lực có cấu tạo đơn giản và độ tin cậy cao. 4.1.3 Hệ thống cân bằng trong cơ cấu nâng – hạ Đối trọng, cáp nâng, cáp điện, cáp hoặc xích cân bằng là những bộ phận của hệ thống cân bằng trong cơ cấu nâng - hạ để cân băng với trọng lượng cabin và tải trọng nâng. Việc chọn sơ đồ động học và trọng lượng các bộ phận của hệ thống cân bằng có ảnh hưởng lớn đến mômen tải trọng và công suất động cơ của cơ cấu dẫn động đến lực căng lớn nhất ở cáp nâng và khả năng kéo của puly ma sát. Đối trọng là bộ phận đóng vai trò chính trong hệ thống cân bằng của cơ cấu nâng - hạ. Đối với cơ cấu nâng - hạ có chiều cao nâng không lớn, người ta chọn đối trọng sao cho trọng lượng của nó cân bằng với trọng lượng cabin và một phần tải trọng nâng, bỏ qua trọng lượng cáp nâng, cáp điện và không dùng cáp hoặc xích cân bằng. Khi cơ cấu nâng - hạ có chiều cao nâng lớn, trọng lượng của cáp nâng và cáp điện là đáng kể nên người ta dùng cáp hoặc xích cân bằng để bù trừ phần trọng lượng của cáp điện và cáp nâng chuyển từ nhánh treo cabin sang nhánh treo đối trọng và ngược lại khi cơ cấu nâng - hạ hoạt động. 4.1.3.1. Xích và cáp cân bằng Khi cơ cấu nâng - hạ có chiều cao nâng trên 45m hoặc trọng lượng cáp nâng và cáp điện có giá trị trên 0,1Q thì người ta phải đặt thêm cáp hoặc xích cân bằng để bù trừ lại phần trọng lượng của cáp nâng và cáp điện chuyển từ nhánh treo cabin sang nhánh treo đối trọng và ngược lại khi cơ cấu nâng - hạ hoạt động, đảm bảo mômen tải tương đối ổn định trên puly ma sát. Xích cân bằng thường được dùng cho cơ cấu nâng - hạ có tốc độ dưới 1,4 m/s. Đối với cơ cấu nâng - hạ có tốc độ cao, người ta phải dùng cáp cân bằng và có thiết bị kéo cáp không bị xoắn. Tại thiết bị kéo căng cáp cân bằng phải có tiếp điểm điện an toàn để ngắt mạch điều khiển của cơ cấu nâng - hạ khi cáp cân bằng bị đứt hoặc độ dãn quá lớn và khi có sự cố với thiết bị kéo căng cáp cân bằng. Khi cabin và đối trọng được palăng cáp thì sơ đồ các hệ thống cân băng chỉ thay đổi cách mắc cáp nâng còn các cáp xích phía dưới của hệ thống cân bằng không đổi. Nhiệm vụ của bài toán cân bằng là: với mỗi sơ đồ của hệ thống cân bằng, sau khi đã tính trọng lượng cabin, đối trọng, cáp nâng và cáp điện của cabin, ta phải tính trọng lượng cần thiết của mỗi mét cáp hoặc xích cân bằng để đảm bảo mômen tải ổn định trên puly ma sát khi cơ cấu nâng - hạ làm việc. 4.1.3.3. Cáp nâng - Cáp được bện từ những sợi thép cacbon có giới hạn bền 1400-1800N/m2. Các sợi thép được chế tạo bằng công nghệ kéo nguội có đường kính từ 0,5đến 2-3 mm và được bện thành cáp bằng các thiết bị bện chuyên dùng. - Trong cơ cấu nâng - hạ chỉ dùng loại cáp bện kép (cáp 2 lớp) gồm các dánh 1 bện từ các sợi thép 2 và các dánh được bện quanh lõi 3. Lõi cáp dùng trong cơ cấu nâng - hạ thường là lõi day có ưu điểm là cáp mềm, dễ uốn cong và khả năng tự bôi trơn tốt hơn do lõi day dễ ngấm dầu. Cách bện cáp có ảnh hưởng lớn đến độ bền và độ bền lâu của cáp. Các loại cáp được dùng làm cáp nâng trong cơ cấu nâng - hạ có các cách bện sau: + Cáp bện xuôi là cáp có các sợi thép trong dánh bện cùng chiều với chiều bện của các dãnh quanh lõi. Các sợi thép tiếp xúc với nhau tương đối tốt nên loại này tương đối mềm và có tuổi thọ cao song dễ bị bung ra và xoắn lại, nhất là khi treo vật nâng trên một sợi cáp. Vì vậy cáp bện xuôi có thể dùng vào việc nâng vật theo dẫn hướng như trong cơ cấu nâng - hạ. + Cáp bện chéo có chiều bện của các sợi thép trong dánh ngược với chiều bện của các dánh quanh lõi. Loại này có độ cứng lớn hơn loại bện xuôi song khó bị bung ra và xoắn lại. + Cáp bện hỗn hợp là cáp mà các sợi thép trong một số rãnh được bện xuôi còn trong các dánh khác thì bện chéo. Loại này tuy khó chế tạo nhưng có ưu điểm của cả hai loại cáp bện xuôi và bện chéo. + Cáp có tiếp xúc đường là loại cáp do những sợi thép có đường kính khác nhau bện thành dánh với các lớp bện có bước bện bằng nhau làm các sợi thép kề nhau tiếp xúc với nhau trên suốt chiều dài. Đường kính khác nhau của các sợi thép trong dánh tạo điều kiện cho chúng xếp đầy tiết diện cáp. Các sợi thép nhỏ và lớn trong dánh được sử dụng hợp lý vừa đảm bảo độ bền và độ bền lâu của cáp. Các sợi thép bên ngoài có đường kính lớn hơn để đảm bảo cho cáp lâu bị mòn và đứt trong quá trình làm việc. - Đặc điểm làm việc của cáp nâng trong cơ cấu nâng - hạ là cáp luôn bị kéo căng ngay cả khi cơ cấu nâng - hạ không làm việc. Do đó việc tính toán, chọn và sử dụng cáp đúng đắn theo các yêu cầu và quy định trong tiêu chuẩn là những yếu tố quyết định đến độ bền, độ bền lâu, độ an toàn và độ tin cậy, thường xuyên và định kỳ kiểm tra, bảo dưỡng cáp, các chi tiết cố định đầu cáp phải đủ bền và có độ tin cậy cao. Nếu lớp sợi thép ngoài cùng của cáp bị ăn mòn thì tuỳ theo độ mòn mà số sợi đứt cho phép trên một bước bện của cáp phải lấy giảm đi và đã được quy định rất chặt chẽ trong tiêu chuẩn. Nếu độ mòn của các sợi thép ngoài cùng đạt 40% so với đường kính của nó thì phải thay cáp mặc dù các sợi thép chưa đứt. 4.1.3.4. Bộ tời kéo - Tuỳ theo sơ đồ dẫn động mà bộ tời kéo của cơ cấu nâng - hạ được đặt ở trong phòng máy dẫn động nằm ở phía trên, phía dưới hoặc nằm cạnh giếng thang. Theo phương pháp dẫn động có bộ tời kéo dẫn động thuỷ lực và bộ tời kéo dẫn động điện. Bộ tời kéo dẫn động thuỷ lực thường chỉ dùng cho cơ cấu nâng - hạ có chiều cao nâng không lớn. Bộ tời kéo dẫn động điện là loại thông dụng hơn cả và trong phần này ta chỉ xét loại này. - Bộ tời kéo dẫn động điện gồm loại có hộp giảm tốc và loại không có hộp giảm tốc. + Bộ tời kéo có hộp giảm tốc gồm động cơ điện, hộp giảm tốc, khớp nối, phanh và puly ma sát hoặc tang cuốn cáp. bộ tới kéo có hộp giảm tốc thường chỉ dùng cho cơ cấu nâng - hạ có tốc độ danh nghĩa của cabin dưới 1.4 m/s. đối với cơ cấu nâng - hạ chở hàng có tốc độ thấp ( dưới 0.5 m/s ) thì có thể dùng động cơ điện một tốc độ. đối với các loại cơ cấu nâng - hạ khác, người ta thường dùng bộ tời kéo có hộp giảm tốc với động cơ điện có 2 tốc độ, đặc biệt trong cơ cấu nâng - hạ chở người hiện đại, người ta thường dùng động cơ điện có thể dùng điều chỉnh tốc độ vô cấp để đảm bảo cho cabin chuyển động được êm dịu trong quá trình mở máy hoặc phanh và có độ dừng chính xác trước cửa tầng. Bộ tời kéo trong cơ cấu nâng - hạ thường dùng hộp giảm tốc trục vít – bánh vít do có tỷ số truyền lớn, gọn nhẹ, làm việc êm và đỡ ồn. + Đối với cơ cấu nâng - hạ có tốc độ lớn người ta thường dùng bộ tời kéo không có hộp giảm tốc puly ma sát và bám phanh được lắp trực tiếp với trục động cơ không qua bộ truyền. Loại này thường dùng động cơ điện một chiều có tốc độ quay nhỏ và được mắc theo hệ thống máy phát – động cơ, cho phép điều chỉnh vô cấp tốc độ quay của động cơ, đảm bảo cho cabin chuyển động êm dịu và dừng chính xác. - Bộ tời kéo puly ma sát được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các loại cơ cấu nâng - hạ do có các ưu điểm sau: + Do cáp treo cabin và đối trọng chỉ vắt qua các dãnh cáp của puly ma sát mà bộ tời kéo với puly ma sát có kích thước nhỏ gọn, không phụ thuộc vào chiều cao nâng của cơ cấu nâng - hạ + Làm việc an toàn do có thể treo cabin và đối trọng bằng nhiều sợi cáp riêng biệt không thể đứt cùng một lúc và khi cabin lên đến điểm trên cùng, nếu công tắc dừng tầng và công tắc hạn chế hành trình bị hỏng thì đối trọng có thể tựa trên giảm chấn ở đáy hố thang, cáp trùng và trượt trên các dãnh của puly ma sát để đảm bảo an toàn. Kết luận: Cáp làm việc với puly ma sát chóng bị mòn hơn so với tang cuốn cáp. Vì vậy, việc chăm sóc, bảo dưỡng và theo dõi trạng thái mòn của cáp trong quá trình sử dụng cơ cấu nâng - hạ có ý nghĩa rất lớn. Puly ma sát có rãnh cáp riêng biệt mà không theo hình xoán ốc, mỗi sợi cáp riêng biệt được vắt qua 1 rãnh cáp trên puly ma sát và 2 đầu của sợi cáp được cố định với cabin và đối trọng thông qua hệ thống treo đảm bảo cho các sợi dây cáp có độ căng như nhau. Hình dạng mặt cắt của rãnh cáp trên puly ma sát có ảnh hưởng lớn đến khả năng truyền lực bằng ma sát và tuổi thọ của nó. Có 3 loại rãnh cáp: rãnh tròn, rãnh tròn có xẻ dưới và rãnh hình thang - Tang cuốn cáp trong cơ cấu nâng - hạ phải là tang có xẻ rãnh ( loại rãnh sâu ) và cuốn một lớp cáp. Các sợi cáp treo cabin và đối trọng được cuốn lên tang theo 2 chiều ngược nhau. Khi các nhánh cáp treo đối trọng nhả ra khỏi tang để hạ đối trọng thì các nhánh cáp treo cabin cuốn vào các rãnh cáp vừa được giải phóng bởi cáp treo đối trọng để nâng cabin và ngược lại. Như vậy trong quá trình làm việc các nhánh cáp treo cabin và đối trọng luôn nằm cạnh nhau và cuốn ngược chiều nhau trên tang. Trọng lượng đối trọng cân bằng với trọng lượng cabin và một phần tải trọng trong cabin đảm bảo cho mômen trên trục tang có giá trị nhỏ nhất. - Trong cơ cấu nâng - hạ thường dùng phanh hai má loại thường đóng với nguyên lí phanh tự động: phanh thường đóng và mômen phanh được tạo lên do lực nén của lò xo; phanh mở do tác động của nam châm điện hoặc “con đẩy” điện thuỷ lực được mắc cùng nguồn với mạch điện của động cơ; khi động cơ làm việc thi phanh mở còn khi ngắt điện động cơ hoặc mất điện thì phanh đóng. 4.1.3.5. Bộ hạn chế tốc độ Khi cabin hạ với tốc độ vượt qua giá trị cho phép, bộ hạn chế tốc độ qua hệ thống tay đòn tác động lên bộ hãm bảo hiểm để dừng cabin tựa trên các ray dẫn hướng. Giá trị cho phép của tốc độ hạ cabin lấy tùy theo loại cơ cấu nâng - hạ theo quy định trong tiêu chuẩn. Khi cabin chuyển động bộ hạn chế tốc độ cũng quay theo do cáp của bộ hạn chế tốc độ có liên hệ với các tay đòn của bộ hãm bảo hiểm gắn trên cabin. Cáp của bộ hạn chế tốc độ là một vòng khép kín, phía trên mắc với puly của bộ hạn chế tốc độ, phía dưới mắc với puly của thiết bị kéo căng. Bộ hạn chế tốc độ được lắp đặt trong buồng nằm phía trên giếng thang còn thiết bị kéo căng được lắp đặt dưới hố thang. Thiết bị kéo căng có công dụng đảm bảo cho cáp của bộ hạn chế tốc độ không bị xoắn và có đủ độ căng để truyền lực bằng ma sát. Bộ hạn chế tốc độ làm việc theo nguyên lý của phanh ly tâm: khi trục quay đạt tới số vòng quay tới hạn, các quả văng gắn trên trục sẽ tách ra xa tâm quay dưới tác dụng của lực ly tâm và mắc vào các vấu cố định của vỏ phanh để dừng trục quay. Theo vị trí của trục quay có bộ hạn chế tốc độ với trục quay nằm ngang và bộ hạn chế với trục quay thẳng đứng, trong đó loại trục quay được dùng phổ biến hơn. Khi đó nếu bộ hãm bảo hiểm làm việc để dừng cabin thì điều đó chứng tỏ rằng độ căng của cáp hạn chế tốc độ hệ số masát tính toán giữa cáp và rãnh puly 14 đạt giá trị yêu cầu và hệ thống tay đòn cùng hãm bảo hiểm làm việc bình thường. 4.2 Thiết kế cơ khí a.Cơ cấu lấy và trả xe b.Khung chứa xe 4.3 Chương trình điều khiển PLC 4.3.1 Định địa chỉ đầu vào – ra - Địa chỉ đầu vào STT INPUT Chức năng Ký hiệu 1 I0 Đếm xung để xác định đúng khoang E0 2 I1 Đếm xung để xác định đúng tầng E1 3 I2 Reset giá trị về 0 khi quay hết vòng CBQ 4 I3 Reset giá trị về 0 khi nâng – hạ hết tầng CT3 5 I4 Ngắt động cơ khi cơ cấu đẩy ra CT2 6 I5 Ngắt động cơ khi cơ cấu kéo vào CT1 - Địa chỉ đầu ra STT OTPUT Chức năng Ký hiệu 1 Q0 Thay đổi tốc độ động cơ Chanspeed 2 Q1 Động cơ đi xuống ĐC1 3 Q2 Động cơ đi lên ĐC1 4 Q3 Thay đổi tốc độ động cơ Chanspeed 5 Q4 Động cơ quay thuận(đi sang phải) ĐC2 6 Q5 Động cơ quay ngược(đi sang trái) ĐC2 7 Q6 Động cơ đẩy ra ĐC3 8 Q7 Động cơ kéo vào ĐC3 4.3.2. Lưu đồ thuật toán Thiết kế mạch nguồn Với mạch điều khiển và thiết bị dùng trong mô hình được trình bày ở trên ta cần phải thiết kế ra một bộ nguồn với các cấp điện áp sau: - Nguồn ổn áp 12V : là nguồn cấp cho việc thay đổi tốc độ của các động cơ, đồng thời cấp cho các rơle - Nguồn ổn áp 8V : là nguồn cấp cho việc thay đổi tốc độ của các động cơ. Bảng tên linh kiện STT Tên linh kiện Loại linh kiện 1 Tran công suất 2N3055 2 IC ổn áp 8V 7808 3 IC ổn áp 12V 7812 4 Điot cầu 6A GB U6A 5 C1, C2 4700 F – WV 6 R1, R2 2.2K; 1K 7 led D1, D2 Sơ đồ nguyên lý CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN Sau một thời gian tập trung làm và hoàn thiện đồ án thiết kế mô hình bãi đỗ xe tự động nhiều tầng chúng em đã rút ra được nhiều kinh nghiệm trong việc thi công phần cứng cũng như lập trình phần mềm. Chúng em nhận thấy đề tài bãi đỗ xe tự động nhiều tầng là một đề tài hay, khả năng áp dụng trong thực tế rất cao,nhất là trong tình hình phát giao thông ngày càng phát triển như ngày nay. Đặc biệt là ở các đô thị lớn như Thủ đô Hà Nội,thành phố Hồ Chí Minh. Khi mà đời sống con ngưòi ngày càng được nâng cao, diện tích dất ngày càng bị thu hẹp, điều kiện kinh tế cho phép mọi người dùng ôtô làm phương tiện đi lại thì việc xây dựng các bãi giữ xe tự động như thế này càng nên được thực hiện. Nó đem lại nhiều lợi ích như là: Tiết kiệm thời gian và giảm ùn tắc. Tạo cho khách hàng cảm giác tiện nghi, thoải mái. Tiết kiệm nhiên liệu, giảm nguy cơ va chạm, hao mòn xe, giảm lượng khí thải ô nhiễm. Tránh tình trạng xung đột, căng thẳng và giảm nguy cơ gây tai nạn. … Do thời gian và kinh phí có hạn nên chúng em không thực hiện được việc quét card để tính tiền tự động,kết nối và giám sát qua máy tính. Nếu áp dụng mô hình bãi đỗ xe tự động trong thực tế,Chúng em nghĩ chúng ta nên xây dựng mô hình bãi đỗ xe dạng tròn hay dạng tầng với nhiều tầng hơn, thang máy có thể dịch chuyển để đưa xe đến nhiều tầng, nhiều ô được xây dựng kề nhau.Xây dựng cơ sở dữ liệu để lưu vị trí xe vào các ô, thực hiện việc quét card để tính tiền tự động,thực hiện việc bán vé xe theo tháng, dùng cơ sở dữ liệu để trừ tiền dần, lắp đặt hệ thống camera để quan sát…. Nếu được như vậy bãi đỗ xe sẽ hoàn toàn tự động và hoàn chỉnh hơn.