thiết kế mô hình cửa đóng mở tự động với kỹ thuật plc

+ Cửa tự động chỉ có 1 cánh: Loại cửa này chủ yếu đợc dùng trong 2 điềukiện nh sau: Một là, những nơi yêu cầu tính hiện đại, sang trọng nhng lại có số lợngngời đi qua lại không nhiều nh

Trang 1

Lời cam kết

Em xin cam đoan bản đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mô hình cửa đóng mở“ Thiết kế mô hình cửa đóng mở

tự động với kỹ thuật PLC ” do em tự thiết kế dới sự hớng dẫn hết sức tận tình của

thầy giáo Hà Tất Thắng.

Tài liệu tham khảo là nhng giáo trình mà em đã đợc học xong suốt 5 năm học vừa qua, hoàn toàn không có sự sao chép của các đồ án nào khác

Ngoài ra em có tham khảo thêm tài liệu của bộ môn và một số hình ảnh tải

từ internet về

Em xin chân thành cảm ơn bộ môn đã tạo điều kiện cho em có một môi

tr-ờng học tập và nghiên cứu tốt Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Hà Tất Thắng đã chỉ dẫn hết sức tận tình cho em hoàn thành tốt đề tài này.

Sinh viên

Phan Hữu Huân

Mục lục Chơng 1 : tổng quan về cửa tự động .2

1.1 Giới thiệu chung .2

1.2 Các loại cửa tự động hiện nay .3

1.3 Khảo sát các loại cửa đóng mở tự động ở Hà Nội hiện nay .5

Chơng 2: Các Yêu cầu về thiết bị điện và tự động hóa 8

2.1 Sự phát triển của TĐH .8

Trang 2

Chơng 3: Nghiên cứu ứng dụng PLC .9

3.1 Các vấn đề chính về PLC .9

3.1.1 Sự phát triển của tự động hoá(TĐH) và PLc nói chung .9

3.2 Chức năng, ứng dụng của PLC .10

3.2.1 Định nghĩa 10

3.2.2 Các khả năng của PLC 12

3.3 Các điểm chính khi sử dụng PLC .13

3.3.1 Đầu vào: .13

3.3.2 Đầu ra: .14

3.3.3 Sơ đồ lắp ráp PLC: 15

3.3.4 Tổ chức bộ nhớ trong PLC: 15

3.3.5 Các vùng dữ liệu: .16

3.4 Các bớc lập trình cho PLC .16

3.5 Các lệnh cơ bản của PLC (PLC – OMRON): .17

3.6 Các vấn đề chính cần biết khi sử dụng PLC .18

3.7 Thao tác thiết kế bộ điều khiển chơng trình .19

3.8 Các bài tập lớn ứng dụng bộ điều khiển chơng trình plc_cqm1 .20

Mục lục 2

Phần 1 : các loại cửa tự động nói chung 4

I-Lời nói đầu 4

Chơng I : các loại cửa tự động hiện nay 5

I-Cửa cuốn 5

II- cửa kéo .6

III- cửa trợt 7

Chơng II : khảo sát các loại cửa đóng mở tự động ở hà nội hiện nay 8 Khảo sát hệ thống cửa đóng mở tự động ở sân bay nội bài hà nội

9 Phần 2 : tổng quan về PLC 10

Chơng I : các vấn đề chính về PLC 10

I-s phát triển của tự động hoá(TĐH) và PLC nói chung 10

1- sự phát triển của TĐH 10

2- sự phát triển của PLC 10

II- chức năng, ứng dụng và sự u việt của PLC 12

1- PLC là gì 12

2- bộ điều khiển của chơng trình có thể làm đợc những gì? 12

3- sự u việt của việc ứng dụng kỹ thuật PLC 13

III- cấu tạo và hoạt động của PLC 14

1- modul nguồn cung cấp 14

2- CPU 15

3- bộ nhớ chơng trình, bộ nhớ trong của PLC 15

Trang 3

5- modul đầu ra 16

6- modul giao diện 16

7- modul mở rộng 16

8- những thông số kỹ thuật căn bản của PLC 16

9- các bít đầu vào trong PLC và các tín hiệu bên ngoài 17

IV- các vấn đề chính khi sử dụng PLC 18

V- thủ tục thiết kế bộ điêu khiển chơng trình 19

Chơng II : các thao tác và các lệnh cơ bản trong PLC_CQM1 20

Chơng III : các bài tập lớn ứng dụng bộ điều khiển chơng trình 38

PLC_CQM1 Bài 1 : điều khiển tín hiệu đèn giao thông 38

Bài 2 : điều khiển dây truyền đóng gói 43

Phần 3 : thiết kế mô hình cửa tự động cho gara ôtô sử dụng kỹ thuật PLC để điều khiển 46

 lời nói đầu 46

Chơng I : chế tạo giới thiệu mô hình 47

I- các yêu câu của mô hình 47

1- yêu cầu về chơng trình chung 47

2- yêu cầu về cơ khí 47

II- mục đích của việc chế tạo mô hình 47

Chơng II : cấu tạo và hoạt động của mô hình 48

I - tính toán chi tiết mô hình 48

II - lập chơng trình hoạt động cho mô hình 59

1- sơ đồ khối 59

2-giản đồ thang 60

3- mã nhớ 61

4- đầu vào và ra 63

III - nguyên lý hoạt động của mô hình 64

IV- tính toán công suất động cơ chuyển động 65

V - so sánh giữa mô hình và thc tế 66

Kết luận 67

Trang 4

Chơng 1 : tổng quan về cửa tự động

1.1 Giới thiệu chung

Trong xã hội văn minh hiện đại, cửa là một bộ phận không thể thiếu đợctrong từng công trình kiến trúc Tuy nhiên loại cửa bình thờng (cửa không tự

động) mà chúng ta hay dùng hiện nay lại có những nhợc điểm gây phiền toái chongời sử dụng, đó là: cửa thờng chỉ đóng mở dợc khi có tác động của con ngờivào nó Vì vậy mà dùng cửa thờng làm tốn thời gian và gây cảm giác ngại chongời sử dụng

Việc thiết kế ra một loại cửa tiện ích hơn, đa năng hơn, phục vụ tốt hơncho đời sống con ngời trong thời điểm xã hội ngày càng hiện đại và phát triểnhiện nay là tất yếu và vô cùng cần thiết Vì vậy cần thiết kế ra một loại cửa tự

động khắc phục tốt những nhợc điểm của cửa thờng

Mục đích của việc thiết kế cửa tự động là để tạo ra đợc một loại cửa vừaduy trì đợc những đặc tính cần có của cửa, vừa khắc phục những nhợc điểm lớncủa loại cửa bình thờng

Do đó, khi sử dụng cửa tự động, ngời dùng hoàn toàn không phải tác dụngtrực tiếp lên cánh cửa mà cửa vẫn tự động đóng mở theo ý muốn của mình Vớitính năng này, cửa tự động mang lại những thuận lợi lớn cho ngời sử dụng:

Thứ nhất, cửa tự động rõ ràng sẽ đem lại cảm giác thoải mái cho ngờidùng, loại bỏ hoàn toàn cảm giác ngại, khó chịu nh khi dùng cửa thờng

Thứ hai, nếu ngời dùng cửa đang bê vác vật gì đó (bằng cả hai tay ) thì cửa

tự động không những chỉ tạo cảm giác thoải mái mà thực sự đã giúp ngời dùng,tạo thuận lợi cho ngời hoàn thành công việc mà không bị cản trở

Thứ ba, sử dụng cửa tự động sẽ giúp ngời dùng nó đỡ tốn thời gian để

đóng mở cửa’ tức là tiết kiệm cho họ một khoảng tời gian dù là rất nhỏ nhngcũng có thể rất cần thiết trong nhịp sống công nghiệp hiện đại ngày nay

Đặc biệt, ở những nơi công cộng, công sở, cửa tự động ngày càng phát huy

u điểm Đó là vì cửa tự động sẽ giúp cho lu thông qua cửa nhanh chóng dễ dàng,cũng nh sẽ giảm đi những va chạm khi nhiều ngời cùng sử dụng chung một cánhcửa

Thêm vào đó, hiện nay hệ thống máy lạnh dợc sử dụng khá rộng rãi ởnhững nơi công sở, công cộng Nếu ta dùng loại cửa bình thờng thì phải đảm bảocửa luôn đóng khi không co ngời qua lại để tránh thất thoát hơi lạnh ra ngoài gâylãng phí Thế nhng điều này trong thực tế lại rất khó thực hiện vì ý thức của mỗingời ở nơi công cộng là rất khác nhau Do đó, cửa tự động, với tính chất là luôn

đóng khi không có ngời qua lại đã đáp ứng đợc tốt yêu cầu này

Chính vì những u điểm nổi bật của cửa tự động mà chúng ta càng phảiphát triển ứng dụng nó rộng rãi hơn, đồng thời nghiên cứu để cải tiến và nângcao chất lợng hoạt đ động của cửa tự động để nó ngày càng hiện đại hơn, tiện íchhơn

Để nghiên cứu một cách chính xác và cụ thể về cửa tự động, cần thiết phải

Trang 5

của cửa tự động Từ mô hình này t có thể quan sát và tìm hiểu hoạt động củacửa tự động, cũng nh có thể lờng trớc những khói khăn có thể gặp phải khi chếtạo cửa tự động trên thực tế Cũng từ mô hình có thể thấy đợc u nhợc điểm củathiết kế mà từ đó khắc phục những hạn chế, phát huy thế mạnh thiết kế cánhcửa u việt hơn, hoàn thiện hơn cho con ngời.

1.2 Các loại cửa tự động hiện nay

Hiện nay có nhiều loại cửa tự động : cửa kéo,cửa đẩy, cửa cuốn, cửa trợt

Hình 1.1: Một số loại cửa Cuốn

Loại cửa này có u điểm là gọn nhẹ tiện dụng và dễ sử dụng, lại chỉ cần

động cơ công suất nhỏ Loại cửa này thờng đợc dùng cho gara ô tô Nó có tínhkinh tế khá cao vì không mấy khó khăn khi làm đợc loại cửa này

Nhng có nhợc điểm là cửa không chắc chắn và dễ bị hỏng hơn các loại cửa khác

Hình 1.2: Một số loại cửa kéo

Trang 6

Loại cửa này nhìn rất lạ, với kết cấu đơn giản một động cơ đợc gắn cố

định với trần nhà Cửa đợc động cơ kéo bằng một đoạn dây Ưu điểm của loạinày là đơn giản nhng hiệu quả, so với loại cửa cuốn thì cánh cửa chắc hơn nhiều

Có lẽ nhợc điểm của loại cửa này là động cơ gắn với trần nhà vì vậy cần phải gắn

đủ chắc để chịu đợc sức nặng của cửa

Hình 1.3: Một số loại cửa trợt

Loại cửa này có đặc điểm là có một rãnh trợt cố định cho phép cánh cửathể trợt qua trợt lại Loại cửa này thờng đợc sử dụng trong nhà hàng, khách sạn,cơ quan hay sân bay, nhà ga

Loại cửa này có u điểm là kết cấu khá nhẹ nhàng,tạo ra một cảm giácthoáng đạt và thoải mái và lịch sự rất thích hợp với nhng nơi công cộng, cơquan

Loại cửa này thiết kế rất toàn vẹn, nó có thể nhận biết đợc ngời, máy móccũng nh loài vật có thể đi qua

Trang 7

Nhợc điểm của loại cửa này là không hề chắc chắn , nhẹ nhàng nhng không cónghĩa là gọn gàng mà ngợc lại có khi lại rất cồng kềnh

Có một điều không thể phủ nhận đó là tính phổ biến của loại cửa này

1.3 Khảo sát các loại cửa đóng mở tự động ở Hà Nội hiện nay

Thông qua việc quan sát, tìm hiểu về cửa tự động ở một số địa điểm trên

Hà Nội hiện nay, ta nhận thấy cửa tự động đợc sử dụng chủ yếu ở những nơi giaodịch thơng mại, những công sở lớn, ở sân bay, ngân hàng và các khách sạn lớn

Sở dĩ nh vậy là do những nơi này có lợng ngời qua lại lớn, đồng thời những nơinày lại yêu cầu có tính hiện đại, sang trọng và tiện dụng Sử dụng cửa tự động tạinhững nơi này sẽ phát huy đợc tất cả những u điểm của nó

Tuy nhiên cửa tự động cũng có rất nhiều loại tuỳ theo yêu cầu về mục đích

sử dụng nh trọng lợng cửa, chiều cao hay phần mạch điều khiển cửa

Theo trọng lợng cửa thì có các loại sau: loại 200 kg/hai cánh tại Cung vănhoá hữu nghị Việt Xô,loại 180kg/2 cánh tại ngân hàng nông nghiệp và phát triểnnông thôn….Ngoài ra ng.Ngoài ra ngời ta còn chia ra làm hai loại theo số cánh cửa:Loại mộtcánh và loại hai cánh

+ Cửa tự động chỉ có 1 cánh: Loại cửa này chủ yếu đợc dùng trong 2 điềukiện nh sau:

Một là, những nơi yêu cầu tính hiện đại, sang trọng nhng lại có số lợngngời đi qua lại không nhiều nh các khác sạn lớn, nhà nghỉ lớn, hay công sở màkhông có tính chất giao dịch….Ngoài ra ng

Hai là, những loại cổng có kích thớc lớn dùng ở các công ty, xí nghiệp haynhững ngôi nhà lớn ….Ngoài ra ng

Ngoài ra còn có thể có loại cửa tự động mà chỉ có 1 cánh đóng mở tự độngcòn lại 1 cánh là đóng mở nh loại bình thờng

+ Cửa tự động có hai cánh: Loại cửa này đợc dùng rộng rãi hơn so với loạicửa tự động 1 cánh

Theo phần mạch điều khiển, hiện nay thì hầu hết những loại cửa tự độngmới đều dùng loại mạch phi tiếp điểm nh tại toà nhà 14 Láng Hạ,khách sạnHorison….Ngoài ra ng.Ngoài ra tại sân bay Nội Bài do nhu cầu giao dịch và vận chuyển hiện

đại nên hệ thống cửa tự dộng ở đây dùng phần mềm lôgô để điều khiển.Để tìmhiểu sâu hơn trong công nghệ này ta sẽ phân tích hệ thống cửa tự động ở sân bayNội Bài

Trớc cửa ra vào nơi bán vé và làm thủ tục bay của sân bay Nội Bài cả tầng

1 và tầng 2 mỗi tầng có 14 hệ thống cửa tự động Tất cả các cửa này đều có kếtcấu cơ khí và hình dạng bên ngoài giống nhau Đây là loại cửa trợt rất phổ biến Cửa tự động tại đây sử dụng hệ thống cửa hai cánh trọng lợng mỗi cánhkhoảng 80 kg Động cơ dùng trong cửa tự động tại đây là động cơ một chiều

điều chỉnh tốc độ bằng phơng pháp điều chỉnh điện áp.Hệ thống cửa tại đây

Trang 8

không dùng hệ thống con lăn phụ mà thay vào đó là sử dụng hai gờ sắt cố địnhxuống sàn

Cuối hành trình mở có đặt một công tắc hành trình để bảo vệ tránh chocửa không chuyển động vợt quá hành trình

Quan sát cửa chuyển động em thấy cửa chuyển động với hai cấp tốc độ.Khi mở cửa cửa mở ra với vận tốc nhanh để kịp thời mở ra tránh tình trạng ng ờiphải chờ đợi cửa mở gây cảm giác khó chịu cho ngời muốn đi vào, gần hết hànhtrình mở cửa giảm tốc và dừng lại, khi cửa đóng cửa đóng với vận tốc chậm hơn

so với lúc mở để tránh gây cảm giác cho ngời muốn đi vao từ đằng xa.Gần hếthành trình cửa giảm tốc và dừng lại chính xác

Khi cửa đang đóng mà có tín hiêu ngời đi vào thì cửa sẽ mở ra với vận tốcnhanh sau gần cuối hành trình thì giảm tốc và dừng lại chính xác ở cuối hànhtrình.Cảm biến dùng ở đây là hai cảm biến quang:Một cảm biến đặt ở phía bênngoài, một cảm biến đặt ở phía bên trong của cánh cửa để đảm bảo nhận biết vàbáo tín hiệu khi có ngời đi từ trong ra cũng nh khi có ngừơi đi từ ngoài vào.Haicảm biến này trên khung cánh cửa

Phơng thức hoạt động của loại cửa này là dùng mạch điều khiển khôngtiếp điểm dùng các phần tử lôgic thì có điểm là rẻ,việc hỏng hóc có thể sửa chửa

dễ dàng, nhng nó có một nhợc diểm rất lớn là làm việc không lâu bền bằng

ph-ơng pháp dùng bộ điều khiển lôgô, PLC Còn cửa dùng phần mềm diều khiểnbằng lôgô lại có u đIểm là là việc rất ổn định nhẹ êm,trơn nhng có nhợc đIểm làgiá cả đắt,nếu hỏng hóc rất khó sửa chữa.Do đó hiện nay tuỳ theo nhu cầu sửdụng và vốn đầu t khác nhau, mà việc ứng dụng loại cửa nào cho phù hợp

Ngoài ra qua việc quan sát vừa qua em thấy việc lắp đặt cửa tự động thờng

đợc sắp xếp ở những nơi mà tầm nhìn có độ rộng lớn,không gian rộng và thờng

có các loại cửa khác đi kèm nh cửa đẩy hay cửa cuốn để tạo thêm mỹ quan.Cáccảm biến dùng trong các loại cửa tự động có ở Hà Nội hiện nay đều là cảm biếnhồng ngoại

Trang 9

Chơng 2: Các Yêu cầu về thiết bị điện và tự động

hóachơng 2 Tìm hiểu công nghệ cửa trợt tự động

2.1 Khái quát chung

Cùng với công nghê thông tin thì TĐH là một ngành khoa học phát triểncực kỳ mạnh mẽ trong thời gian gần đây TĐH có mặt ở khắp mọi nơi mọi lĩnhvực trong cuộc sống Trong các nhà máy, xí nghiệp,xởng sản xuất đó là các dâytruyền sản xuất tự động.Hay trong các cơ quan, công sở,văn phòng nh là thangmáy ,cửa tự động.Thậm chí cả ở sân bay, nhà ga, siêu thị là các cửa tự động cácmáy bán hàng tự động, các máy soát hàng tự động

Những thành tựu mà nó đem lại cho nhân loại là không thể kể siết Tầmquan trọng của nó không chỉ đối với những nớc đang phát triển đang trong quátrình công nghiệp hoá nh nớc ta, mà còn đối với cả nhng nớc t bản phát triểnhàng đầu thế giới nh Mỹ, Nhật, Đức

Vì vậy việc nghiên cứu các ứng dụng của TĐH áp dụng trong quá trìnhphát triển của xã hội là điều tất yếu và cần thiết đối với sinh viên ngành TĐH.Việc học hỏi tìm tòi và sáng tạo những ứng dụng của TĐH sẽ góp phần khôngnhỏ vào sự phát triển nền công nghiệp nớc nhà nói riêng và sự đi lên của xã hộinói chung

Trang 10

Hình 2.1 Sơ đồ tổng quan về cửa

Để đảm bảo thiết kế loại cửa tự động đáp ứng đúng nhu cầu của con ngời, với những tính năng vợt trội so với cửa bình thờng, ta phải đảm bảo hoàn thành yêu cầu chung sau về cửa tự động:

Một là, cửa phải tự động đóng mở khi có ngời thực sự muốn đi qua cửa và phải tự

đọng đóng lại khi chắn chắn đã hết ngời muốn đi qua cửa Yêu cầu cầu này có nghĩa là việc đóng mở cửa tự động là hoàn toàn không tuỳ tiện Ta phải tìm đợc một thiết bị có thể nhận biết đợc khi nào thì ngời thực sự muốn đi qua và khi nài thì chắc chán không còn ai muốn đi qua nữa Thiết bị này sẽ giúp ta điều khiển chính xác cửa đáp ứng nhu cầu của ngời dùng cửa.

Hai là, trong hoạt động của cửa tự động, khi cửa mở thì phải mở nhanh, gần mở hết thì phải tự động giảm tốc thấp hơn rồi sau đó mới dừng hẳn Sở dĩ ban đầu phải mở nhanh vì nh thế sẽ không làm ngời dùng cửa phải chờ đợi, gây mất thời gian Tuy nhiên gần mở hết thì cửa lại phải giảm tốc đó là để tránh việc va đập cửa ở cuối hành trình,

đồng tời đảm bảo việc dừng cửa chính xác ở nơi cần dừng Để đáp ứng yêu cầu này thì với quá trình mở cả, cửa tự động phải có hai cấp tốc độ.

Ba là, khi cửa đóng cũng phải đóng nhanh, nhng phải chọn thời gian phù hợp rồi giảm tốc xuống thấp hơn, đến gần cuối hành trình thì giảm tốc xuống nữa Yêu cầu cầu này dặt ra là do: cửa, nếu không có ngời qua lại, thì để ở trạng thái đóng để đảm bảo chức năng của nó là ngăn cách bên trong với bên ngoài, bảo vệ những gì ở bên trong cánh cửa Một ví dụ đơn giản là ở những nơi công cộng có sự dụng máy lạnh, việc cửa

Trang 11

điện hay chính là tiết kiệm tiền bạc Tuy nhiên, cửa trong quá trình đóng cửa, cửa không thể giữ nguyên tốc đọ rất nhanh trng suốt quá trình vì ở trạng thái nh vậy, cửa sẽ gây cho ngơi cảm giác nh là cửa đang lao vào mình, đây là điều không nên Vì vậy mà sau một khoảng thời gian, cửa cần giảm tốc, để tạo cảm giác an toàn cho ngời sử dụng,

và lúc này lợng hơi lạnh thất thoát sẽ ít hơn nhiều Cuối hành trình, cửa lại giảm tốc tiếp chính là để tránh va đập và dừng chính xác Nh vậy là ở quá trình đóng cửa, cửa tự

động phải có 2 cấp tốc độ.

Trong quá trình đóng cửa hoặc dừng tại cuối hành trình mở, nếu cảm biến nhận biết bị tác động thì cửa đ ợc mở và ng ợc lại (Nếu đang hành trình đóng hoặc mở thì phải đảm bảo độ an toàn khi dừng) Ta tóm tắt quá trình hoạt động của hệ thống qua

đồ thị sau:

Bên cạnh những yêu cầu về hoạt động của cửa tự động nh trên, ta phải đảm bảo cửa luôn đóng khi không có ngời muốn qua lại Đặc điểm này đảm bảo chức năng chính của cửa là vừa tạo lối qua lại, vừa che chắn đợc những thứ phía bên trong cánh cửa.

Để đáp ứng yêu cầu chung về cửa tự động ở trên, ta phải đi vào giải quyết các yêu cầu riêng trong từng khâu của cửa tự động, đó là:

- Kết cấu cơ khí.

- Cảm biến.

- Chuyền động.

2.2 Kết cấu cơ khí của cửa tự động

Phần cơ khí của cửa tự động quyết định hình thức và chất lợng hoạt động của cửa

tự động đoá Vì vậy yêu cầu của phần này là vừa phải có hình thức đẹp, bố trí hợp lí gọn gàng, vừa phải có chế độ hoạt động một cách nhe nhành, trơn và êm Nếu cửa tự

động đạt đợc những yêu cầu này thì ngời sử dụng sẽ cảm thấy thoải mái và an toàn (Bởi vì rõ ràng ngời sẽ không thể cảm thấy thoải mái khi nhìn thấy một cánh cửa xấu hay bố trí vô lí; và cũng không thể cảm thấy an toàn khi cánh cửa hoạt đọng lại phát ra tiếng ồn quá lớn nh là sắp có sự cố gì sắp xảy ra.)

Đáp ứng yêu cầu trên, kết cấu cơ khí của cửa tự động đợc thiết kế bao gồm :

Trang 13

2.2.1 Cánh cửa

Cánh cửa là phần duy nhất trong kết cấu cơ khí mà ngời dùng có thể nhìn thấy dễ dàng Vì vậy yêu cầu về hình thức cánh cửa là khá quan trọng Cánh cửa có thể làm bằng kính bằng nh nhng phải đảm bảo chắc chắn, an toàn và thẩm mĩ.

Các loại cửa của Cửa tự động đợc phân loại theo trọng lợng của cánh cửa:

 Đối với Cửa tự động có 2 cánh có các loại trọng lợng sau:

2.2.3 Con lăn

* Con lăn chính đợc gắn vào móc treo và đặt chạy trên đờng ray Do đó

nó phải chịu sức nặng kéo xuống của cánh cửa đồng thời chịu cả sự ma sát lớn khi chạy trên đờng ray Vì thế, con lăn phải đợc làm bằng nhựa đặc biệt, yêu cầu phải chịu đực trọng lợng cánh cửa vph nhiệt độ ma sát khi cửa chạy

Ngoài các con lăn chính, Cửa tự động còn có các con lăn phụ có tác dụng giữ hoặc định vị các con lăn chính khi chạy không bị trật khỏi đờng ray Mỗi cánh cửa cũng phải có 2 con lăn phụ.

2.2.4 Đờng ray

Ray dẫn hớng đợc lắp đặt ngang theo cánh cửa để dẫn hớng cho cánh cửa chuyển

động theo phơng ngang, nó đợc bắt cố định ở dới cửa để đảm bảo cho cánh cửa luôn luôn nằm ở vị trí thiết kế của chúng không bị dịch chuyển theo phơng khác trong quá trình chuyển động.

Ray dẫn hớng của cánh cửa loại dùng cho cửa luồn hoặc cửa cuốn trong các bãi

xe hoặc trong các kho chứa hàng có thể là thép góc hoặc các thanh thép hình chữ U Các loại cửa kéo thờng dùng các loại ray dẫn hớng chuyên dụng, có độ chính xác chế tạo cao và các bề mặt tiếp xúc với cửa thờng phải đảm bảo theo đúng tiêu chuẩn quy

định.

Trang 14

2.2.5 Dây đai

* Dây đai có tác dụng truyền động và đổi chiêu của lực kéo.Các con lăn chính đợc gắn chặt với dây đai nh hình 2.3

Hình 2.3 Cơ cấu chuyền động cửa

Dây đai có tác dụng truyền động và đổi chiêu của lực kéo.Các con lăn chính đ ợc gắn chặt với dây đai

Dây đai để treo cánh cửa thờng đợc làm bằng những vật liệu đặc biệt vừa có thể chịu đợc lực kéo của động cơ vừa có thể đủ bền để chịu đợc trọng lợng của cánh cửa.

Đối với những loại cửa dùng trong các siêu thị , nhà hàng, nhà khách chính phủ v.v ….Ngoài ra ng Thờng làm bằng kính trọng lợng của hai cánh cửa khoảng 20 kg Còn đối với các loại cửa dùng trong các bãi đỗ xe hay trong các kho chứa hàng thì thờng làm bằng xích để kéo cửa theo phơng thẳng đứng, do đó xích thờng đợc chế tạo theo đúng tiêu chuẩn vừa

để đảm bảo độ bền cơ khí, vừa phải đảm bảo chịu đợc trọng lợng của cánh cửa khi kéo cửa lên.

Nguyên lý của cảm biến điều khiển mở đóng cửa

Để nhận biết đ ợc có ng ời hay không có ng ời muốn sử dụng cửa, ta phải dùng cảm biến Đây là một thiết bị quan trọng có tính quyết định đối với hoạt động của cửa tự động.

Cảm biến đợc định nghĩa nh một thiết bị dùng để đổi các đại lợng vật lý và các

đại lợng không điện cần đo thành các đại lợng điện có thể đo đợc (nh dòng điện, điện thế, điện dung, trở kháng ) Sau đó phát tín hiệu ra truyền tới bộ điều khỉên chơng trình hoăc hệ điêu khiển logic Nó là một thành phần quan trọng nhất trong một thiết

Trang 15

bị do hay trong một hệ thống điều khiển tự động Có nhiều loại cảm biến nh: Cảm biến quang, cảm biến nhiệt độ, cảm biến vị trí và dịch chuyển, cảm biến áp suất

Để thực hiện đợc yêu cầu: cửa phải tự động mở khi có ngời thực sự muốn đi qua cửa và phải đóng khi chắc chắn hết ngời muốn đi qua cửa, ta phải sử dụng một bộ cảm biến phát tín hiệu để xác định có ngời muốn hay không muốn dùng cửa, tức là cảm biến phải chắc chắn đợc có ngời muốn hay không muốn dùng cửa rồi mới tác động Cảm biến này sẽ hoạt động do sự phát và nhận tín hiệu của chính nó Nếu có ngời

đứng vào thị trờng tín hiệu cảm biến thì có thể xảy ra 2 trờng hợp:

- Một là, ngời đó tiếp tục đi vào (tức là thực sự muốn đi qua cửa) thì cảm biến sẽ

ra lệnh cho tiếp điểm hút nhả hoặc bắt đầu tính đếm thời gian Ta sẽ thiết kế sao cho tiếp điểm hút nhả đợc một số lần nhất định (ví dụ 2 – 3 giây) thì sẽ có một lệnh điều khiển làm cho động cơ quay và mở cửa.

- Hai là, ngời đó không có ý định đi tiếp chỉ đứng im trong thị trờng tín hiệu thì cảm biến sẽ không đếm hút nhả hay tính thời gian mà vãn tiếp tục đóng.

Khi cửa mở ra, cảm biến có nhiệm vụ tiếp tục nhận tín hiệu để xem còn ai đi qua cửa nữa không Nếu còn có ngời muốn qua thì cửa vẫn phải tiếp tục mở còn nếu đã hết thì cửa phải đóng lại Cửa đợc ra lệnh đóng lại khi tiếp điểm không hút nhả nữa và tính thêm một khoảng thời gian trễ dự bị xem có thể ngời vào chậm hơn ngời đi trớc

2.3.1 Cảm biến hồng ngoại

Trang 16

Hình 2.4 Vùng làm việc của cảm biển hồng ngoại.

Ta sẽ sử dụng nguyên lý của bộ phát và bộ thu Trong đó bộ phát phát ra ánh sáng hồng ngoại Sự xuất hiện của ngời qua lại trớc “ Thiết kế mô hình cửa đóng mởcửa tự động” làm chắn nguồn sáng hồng ngoại đó Sự thay đổi chập chờn của luồng sáng phát ra là tín hiệu cho bộ thu nhận tín hiệu và tín hiệu đó đợc chuyển hoá thành xung điện và đa vào mạch điều khiển, ra lệnh điều khiển cửa Theo phơng cách này: việc phát hiện, tiếp nhận tín hiệu

và xử lý lệnh điều khiển sẽ đợc thi hành nhanh, chính xác.

Cảm biến này không tác dụng đối với vật tĩnh mà chỉ tác dụng đối với vật động;

do đó nếu có ngời đứng trong vùng ánh sáng mà bộ phát của cảm biến phát ra mà ngời

đó không di động: cửa sẽ không mở

Cảm biến hồng ngoại cho phép đo những vật thể có nhiệt độ khác nhau ở môi tr ờng xung quanh trong khoảng vài mét mà không cần tiếp xúc trực tiếp nh cảm biến nhiệt độ

-Hiện nay, các bộ thu hồng ngoại đợc chế tạo từ vật liệu Pyrolec Tiric cho phép biến đổi các bức xạ hồng ngoại thành các xung lỡng cực, gây ra goài của các vật liệu.

Bề mặt của điện cực và của chất điện môi cấu tạo cảm biến hình thành một tụ điện Tín hiệu tạo thành từ cảm biến tỷ lệ với cờng độ bức xạ hồng ngoại tác động.

Các vật liệu Porelectric loại tinh thể đơn nh LiTa0 3 , LiNb0 3 , TGS, thờng đợc sử dụng để chế tạo cảm biến thu hồng ngoại Vật liệu khác nh Polyme-PVDF cũng đợc sử dụng rộng rãi do giá thành rẻ và sử dụng đơn giản Trong cảm biến thu thờng có phản xạ gơng cầu, cho phép tập trung tia hồng ngoại và bộ thu đặt ở tiêu cự gơng cầu

Căn cứ vào kích thớc của cửa ta chọn cảm biến hồng ngoại có các thông số sau:

Hình 2.5 Sơ đồ cấu tạo cảm biến vị trí

Nguyên lý làm việc: khi có từ trờng tác động lên công tắc từ (CTT), công tắc này

đóng lại mạch đợc khép kín nguồn điện đi từ cực dơng (+) qua công tắc từ qua điện trở

Trang 17

hạn chế R qua Điôt quang (Led) làm nó sáng lên báo hiệu mạch đã hoạt động Cảm biến này đợc sử dụng để điều khiển tốc độ và giới hạn dừng khi nó mở và đóng cửa.

 Cảm biến vị trí và dịch chuyển:

Cảm biến này lấy sự dịch chuyển làm tín hiệu Có hai phơng pháp để xác định vị trí và dịch chuyển đợc dùng trong cảm biến vị trí và dịch chuyển.

Cách 1: ứng với mỗi dịch chuyển cơ bản cảm biến sẽ phát ra một xung Khi đó

sự dịch chuyển và vị trí đợc xác định bằng cách đếm xung phát ra Cách này đợc dùng

để nhận biết tín hiệu thay đổi tốc độ động cơ chứ không dùng để đóng mở động cơ Cách 2: Cảm biến cung cấp một tín hiệu là hàm phụ thuộc vào vị trí của phần tử trong cảm biến liên quan với vật mà ta cần đo sự dịch chuyển Sự thay đổi tín hiệu sẽ cho ta biết độ dịch chuyển của vật thể.

Cảm biến này không đợc dùng để lấy tín hiệu trong hệ thống cửa tự động vì đối ợng di t động với 2 cấp tốc độ khác nhau, để cửa có thể tự động chuyển tốc độ khi tới những vị trí ta đã xác định thì phải dùng cảm biến để nhận biết hành trình của cửa, sau

t-đó sẽ đa đến lệnh điều khiển cho cửa chuyển tốc độ.

Khi có ngời thực sự muốn đi qua cửa, cảm biến xác định trong một khoảng thời gian ngắn (2-3 giây từ khi ngời đi vào thị trờng tín hiệu của cảm biến), cảm biến sẽ phát một tín hiệu đến bộ xử lý trong mạch điều khiển Mạch điều khiển xử lí tín hiệu này rồi ra lệnh đến khâu chấp hành điều khiển động cơ truyền động Động cơ quay, qua cơ cấu dây đai truyền động cho con lăn, kéo cửa ra Ban đầu, cửa mở nhanh với vận tốc lớn v 1 (điều này là cần thiết vì ở khâu cảm biến xác định đã tốn một khoảng thời gian nên việc mở nhanh cửa sẽ bù trừ thời gian đã bị chậm) Khi gần hết hành trình mở cửa sẽ nhận đợc một tín hiệu tác động và giảm tốc độ xuống v 3 để đảm bảo cửa dùng đúng chỗ và tránh va chạm cơ khí Khi cửa đã mở ra hết tín hiệu phải đảm bảo không có điện tiếp tục cấp vào động cơ vì nếu không sẽ làm động cơ cháy.

Khi cảm biến đã xác định chắc chắn hết ngời đi qua cửa, động cơ sẽ hoạt động và quay với chiều ngợc lại khi truyền động cho cửa Cửa sẽ đợc đóng lại qua 3 cấp tốc độ Ban đầu, cửa đóng rất nhanh với vận tốc v 1 , theo đúng yêu cầu chung của cửa tự động

mà ta đã nêu Sau khi đi đ ợc một hành trình xác định hoặc một thời gian nhất định (khoảng 1/3 hành trình đóng) thì cửa sẽ nhận đ ợc một tín hiệu tác động giảm tốc độ xuống vận tốc v 2 (v 1 >v 2 >v 3 ) Lí do chính của việc giảm tốc độ này là để không tạo cho ng ời có cảm giác không an toàn Khi gần hết hành trình đóng, cửa sẽ nhận đ ợc một tín hiệu tác động khác ra lệnh giảm tốc lần nữa xuống vận tốc v 3 để cửa dừng chính xác tránh va đập Sau khi cửa đã đ óng lại hoàn toàn thì phải dừng cấp điện cho

Cảm biến đợc định nghĩa nh một thiết bị dùng để đổi các đại lợng vật lý và các

đại lợng không điện cần đo thành các đại lợng điện có thể đo đợc (nh dòng điện, điện thế, điện dung, trở kháng ) Nó là một thành phần quan trọng nhất trong một thiết bị

Trang 18

do hay trong một hệ thống điều khiển tự động Có nhiều loại cảm biến nh: Cảm biến quang, cảm biến nhiệt độ, cảm biến vị trí và dịch chuyển, cảm biến áp suất

* Phân tích một số loại cảm biến chính sau:

 Cảm biến nhiệt độ và cảm biến áp suất:

Hai loại cảm biến này lấy các tín hiệu từ đại lợng nhiệt độ và áp suất Các đại ợng nh nhiệt độ áp suất và áp suất hầu nh không liên quan đến việc đi lại của con ngời qua hệ thống cửa tự động Vì vậy nên ta không dùng hai loại cảm biến này để lấy tín hiệu điều khiển cửa tự động.

l- Cảm biến vị trí và dịch chuyển:

Cảm biến này lấy sự dịch chuyển làm tín hiệu Có hai phơng pháp để xác định vị trí và dịch chuyển đợc dùng trong cảm biến vị trí và dịch chuyển.

Cách 1: ứng với mỗi dịch chuyển cơ bản cảm biến sẽ phát ra một xung Khi đó

sự dịch chuyển và vị trí đợc xác định bằng cách đếm xung phát ra Cách này đợc dùng

để nhận biết tín hiệu thay đổi tốc độ động cơ chứ không dùng để đóng mở động cơ Cách 2: Cảm biến cung cấp một tín hiệu là hàm phụ thuộc vào vị trí của phần tử trong cảm biến liên quan với vật mà ta cần đo sự dịch chuyển Sự thay đổi tín hiệu sẽ cho ta biết độ dịch chuyển của vật thể.

Cảm biến này không đợc dùng để lấy tín hiệu trong hệ thống cửa tự động vì đối tợng di chuyển là con ngời đi qua cửa

2.4 Truyền động trong cửa tự động

2.4.1 Khái quát về truyền động

Khâu truyền động trong cửa tự động quyết định lớn đến chất lợng hoạt động của cửa tự động, đặc biệt ở việc thay đổi các cấp tốc độ khi cửa đóng vào hoặc mở ra.

Đối với truyền động cửa tự động thì quan trọng nhất là chất lợng điều chỉnh tốc

độ và độ phức tạp trong việc điều chỉnh tốc độ Sở dĩ nh vậy là vì cửa tự động hoạt

động với 2 cấp tốc độ khác nhau, đồng thời sự thay đổi tốc độ lại diễn ra trong thời gian ngắn (chỉ 1/2 hoặc 1/3 hành trình đóng mở cửa).

Hình 2.6 Sơ đồ điều khiển

Với yêu cầu trên, trong cửa tự động có thể sử dụng hệ thống khí nén hoặc sử dụng

động cơ điện để truyền động cho cửa Cả hai loại đều có khả năng truyền động cho cửa

tự động đúng yêu cầu, tuy nhiên chúng cũng có những u nhợc điểm khác nhau nên đợc

V1

v

0

V1

V2

G1

V2G

2D

1

D2

Trang 19

ứng dụng ở những trờng hợp khác nhau Riêng đối với động cơ điện, ngời ta cũng có thể chọn nhiều loại động cơ:

Khác với động cơ một chiều, động cơ không đồng bộ đơc cấu tạo phần cảm và phần ứng không tách biệt Từ thông động cơ cũng nh momen động cơ sinh ra phụ thuộc vào nhiều tham số Do vậy hệ điều chỉnh tự động truyền động điện động cơ không đồng bộ là hệ điều chỉnh nhiều tham số có tính phi tuyến mạnh Dới đây là các phơng pháp điều khiển tốc độ

* Điều chỉnh điện áp động cơ

Momen động cơ không đồng bộ tỷ lệ với bình phơng điện áp stato , do đó có thể

điều chỉnh đợc momen và tốc độ bằng cách điều chỉnh giá trị điện áp stato trong khi giữ nguyên tần số.

* Điều chỉnh điện trỏ mạch roto.

Khi điều chỉnh giá trị điện trở ro to thì momen tới hạn của động cơ không thay

đổi và độ triựơt tới hạn thi tỷ lệ bậc nhất với điện trở.

* Điều chỉnh tần số

Luật điều chỉnh tần số điện áp theo khả năng quá tải

Khi điều chỉnh tần số thì trở kháng, từ thông, dòng điện ….Ngoài ra ng của động cơ thay đổi,

để đảm bảo một số chỉ tiêu điều chỉnh mà không làm động cơ bị quá dòng thì cần phải

điều chỉnh cả điện áp Đối với hệ thống biến tần nguồn áp thờng có yêu cầu giữ cho khả năng quá tải về mômen là không đổi trong suốt dải điều chỉnh tốc độ Mômen cực

đại mà động cơ sinh ra đợc chính là mômen tới hạn M th , khả năng quá tải về mômen

đ-ợc quy định bằng hệ số quá tải mômen  M

th

M M M

 

Hình 2.7 Xác định khả năng quá tải về mômen

Trang 20

Nếu bỏ qua điện trở của dây quấn stato R s = 0 thì ta có thể tính đợc momen tới hạn nh sau:

Trang 21

Hình 2.9 Nguyên lý tạo điện áp xoay chiều ba pha

Từ (2-3) và (2-2) rút ra đợc luật điều chỉnh tần số điện áp để có hệ số quá tải về mômen không đổi:

0 0

Các bộ biến đổi tần số - điện áp

Sơ đồ nguyên lý mạch lực của một bộ biến tần nguồn áp trên bao gồm bốn khối chức năng chính: nguồn điện một chiều NMC, mạch lọc F, nghịch lu độc lập nguồn áp

NL và động cơ giá trị điều chỉnh đợc, nghịch lu gồm 6 khoá bán dấn S 1 ….Ngoài ra ng S 6 và cần 6 van không điều khiển D 1 ….Ngoài ra ng D 6 Các khoá ngịch lu đợc đóng cắt theo thứ tự nhất định (xem H.5-16,a) tạo thành điện áp xoay chiều ba pha đặt lên động cơ chấp hành, góc dẫn của các khoá là 180 0 , thời điểm các khoá S 1 , S 3 , S 5 và S 2 , S 4 , S 6 bắt đầu dẫn lệch nhau 120 0 Điện áp dây của nghịch lu có dạng xung chữ nhật với độ rộng là 120 0 và thoả mãn điều kiện phân tích thành chuỗi điều hoà.

Trang 22

và có giá trị hiệu dụng là:

U  u  u (2-8) Biên độ tầng sóng hai bậc k:

2 3

.

k abm d

Hình 2.10 Đồ thị dòng điện và khoảng dẫn của các van

Các khoá S là các khoá bán dẫn, ở các truyền động công suất nhỏ thờng dùng các tranzito, ở các truyền động công suất lớn thờng dùng các van tiristo, khi này việc khoá (ngắt) các van đợc thực hiện bằng các mạch đặc biệt nh dùng tụ điện và các van thiristo phụ ….Ngoài ra ng Thời gian gần đây sử dụng các van tiristo đặc biệt là các vanm khoá đ ợc bằng xung điều khiển (GTO).

Trang 23

Hình 2.11 Các phơng pháp điều chỉnh điện áp trong nghịch lu tần số - điện áp

Giá trị điện áp động cơ đợc điều chỉnh hoặc bởi điều chỉnh biên độ điện áp một chiều - bằng chỉnh lu điều khiển hoặc bằng bộ băm xung áp (H.5-H.7,a) Điện áp cũng

có thể điều chủnh bằng điều chỉnh thời gian đóng của các khoá X (H.5 - H.7,b), hoặc

là bằng điều chế độ rộng các xung áp bằng chính nghịch lu (H.5 - H.7, c, d) Phơng pháp sau đây đợc sử dụng rộng rãi nhất là ở các truyền động công suất nhỏ, do có u

điểm nổi bật là vừa điều chỉnh đj diện áp, vừa là “ Thiết kế mô hình cửa đóng mởsin hoá” điện áp đặt vào động cơ Với

số lợng các xung có độ rộng thích hợp, phơng pháp điều chế độ rộng xung có thể làm triệt tiêu các sóng hài bậc cao.

Trang 24

* Điều chỉnh từ thông

Chế độ định mức là chế độ làm việc tối u và tuổi thọ của động cơ không đồng

bộ Trong chế độ này, từ thông là định mức và mạch từ có công suất tối đa Luật điều chỉnh điện áp tần số (5-61) là luật gần đúng giữ từ thông không đổi trên toàn dải điều chỉnh Tuy nhiên từ thông động cơ, trên mỗi đặc tính, còn phụ thuộc rất nhiều vào độ trợt s, tức là phụ thuộc mômen tải trên trục động cơ Vì thế, trong các hệ điều chỉnh yêu cầu chất lợng cao cần tìm cách bù từ thông.

Khi giải đồng thời các phơng trình trên ta có thể tìm đợc quan hệ giữa dòng điện stato và từ thông rôto.

1 ( r S)2

m r

M  r I r (2-11)

Hình 2.12 Quan hệ I S ( S ) khi từ thông là không đổi

Điều này cũng có nghĩa là mômen điện từ sẽ tỷ lệ với biên độ dòng điện rôto, giống nh quan hệ giữa mômen và dòng điện phần ứng trong động cơ một chiều kích từ

độc lập khi từ thông kích từ là định mức Sơ đồ nguyên lý và đặc tính điều chỉnh của hệ kín nh trên H.2-12.

Cấu trúc sơ đồ điều chỉnh từ thông nh trên H.2.12 chỉ là điều chỉnh gián tiếp từ thông, thông qua điều chỉnh điện áp của động cơ, vì vậy mà độ chính xác điều chỉnh thấp.

Phơng pháp điều chỉnh cả độ lớn (biên độ) và vị trí (pha) của dòng điện giúp tạo

đợc hệ thống điều chỉnh từ thông hoàn hảo mà không cần xen - xơ từ thông Véc tơ từ thông rôto quy đổi quay đồng bộ với từ trờng quay, trong khi chuyển vị các véc tơ và các phơng trình, coi véctơ từ thông trùng với một trục toạ độ - trục ox - nh trên H.2.13

Góc  mang thông tin về vị trí vectơ từ thông, do thành phần i sx nằm cùng phơng với từ thông, do đó điều chỉnh từ thông cũng chính là điều chỉnh i sx Thành phần i sy nằm

Trang 25

vuông góc với vectơ từ thông nên nếu giữ biên độ từ thông không đổi thì thành phần i sy

sẽ tỷ lệ với dòng điện rôto, và do đó tỷ lệ với mômen

Hình 2.13 Điều chỉnh tần số - điện áp với từ thông không đổi

Hình 2.14 Chuyển vị các trục toạ độ

điện từ Vectơ dòng điện stato có các thành phần đợc xác định từ hình 5-20.

Trang 26

Hình 2.15 Điều chỉnh vectơ dòng điện động cơ trong hệ thống biến tầng nguồn áp

Các bộ điều chỉnh tốc độ (R  ) và dòng điện (R l ) có cấu trúc và chức năng nh đã mô tả ở các phần trớc Bộ biến đổi tần số điện áp BBT là loại biến tần - điện áp điều chỉnh riêng rẽ từng pha bằng phơng pháp điều chế độ rộng xung, SP là xenxơ xác định

vị trí  r của rôto Khối tính toán chuyển vị T 1 thực hiện tính toán các phơng trình chuyển vị (5-69), trong đó góc  đợc xác định nh sau:

=  r +  s dt =  r + K m i sy dt.

Khối chuyển vị T 2 (H.5-20b) thực hiện chuyển vị ngợc từ hệ toạ độ hai pha (,

, O) sang hệ ba pha (a, b, c) tính đợc:

i a = i sa

2 1



s sa

i    (2-13)

2 1



s sa

2.4.3 Động cơ điện một chiều

Trang 27

Mặc dù ta không thể lấy đợc điện 1 chiều trực tiếp từ lới điện nhng nguồn điện xoay chiều 1 pha rất rộng rãi Ta có thể sử dụng bộ chỉnh lu để chuyển năng lợng xoay chiều 1 pha thành năng lợng 1 chiều một cách dễ dàng Việc sử dụng năng lợng này rất thích hợp do đặc điểm của cửa tự động là sử dụng chủ yếu trong dân dụng, đồng thời công suất của cửa tự động cũng không lớn.

Thông thờng, động cơ điện 1 chiều có nhiều u việt hơn so với các loại động cơ khác:

- Điều chỉnh tốc độ dễ dàng.

- Chất lợng điều chỉnh cao trong dải điều chỉnh rộng.

- Cấu trúc mạch động lực, mạch điều khiển đơn giản.

Đây là những đặc điểm rất cần thiết trong truyền động cho cửa tự động

* Động cơ điện 1 chiều không có chổi than

Cấu tạo của loại động cơ này là: có phần kích từ là phần quay dùng nam châm vĩnh cửu để kích từ, phần ứng là phần tĩnh bằng dây quấn đợc cấp nguồn từ nguồn năng lợng 1 chiều.

Loại động cơ 1 chiều không có chổi than có u điểm lớn là điều chỉnh tốc độ rất tốt Vì không có chổi than nên khi hoạt động không tạo ra tia lửa điện nên cơ cấu làm việc của nó tốt hơn động cơ 1 chiều có chổi than Tuy nhiên, loại động cơ này có mạch

điều khiển phức tạp, lại cha đợc sử dụng rộng rãi và có giá thành cao Do đó, ta không

sử dụng nó cho thiết kế truyền động của cửa tự động.

* Động cơ 1 chiều có chổi than

Có 2 loại động cơ điện 1 chiều có chổi than:

- Loại kích từ độc lập.

- Loại dùng nam châm vĩnh cửu kích từ.

Loại động cơ này có u điểm là:

Điều khiển dễ dàng (do điều chỉnh tốc độ không phức tạp).

Chỉ cần qua chỉnh lu từ nguồn xoay chiều là có thể dùng đợc.

Tuy nhiên nó lại có một số nhợc điểm:

Phát sinh tia lửa điện tại nơi tiếp giáp giữa chổi than và cổ góp làm ảnh hởng tới các thiết bị khác và gây ra những âm thanh gây khó chịu, thiếu an toàn.

Tia lửa điện phát ra là một loại sóng điện từ có thể gây nhiễu sóng trong quá trình

điều khiển (nhợc điểm này có thể khắc phục nhờ hộp dập tia lửa điện).

Xét trên thực tế hiện nay thì việc sử dụng loại động cơ 1 chiều có chổi than là khả thi nhất vì tính hữu dụng và tiết kiệm của nó.

Trang 28

* Phơng pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều

Sử dụng động cơ 1 chiều có chổi than điều chỉnh tốc độ khá dễ dàng và có nhiều cách

Trớc hết ta xét đờng đặc tính cơ của động cơ 1 chiều:

Đặc tính cơ chịu ảnh hởng của 3 tham số: Từ thông động cơ , điện áp phần ứng



M

đm

0



đm

M

Trang 29

- Xét ảnh hởng của điện trở phần ứng

Giả thiết U = Uđm = const và  = đm = const.

Muốn thay đổi điện trở mạch phần ứng ta nối thêm điện trở phụ R1 vào mạch phần ứng

Trong trờng hợp này:

U



Độ cứng đặc tính cơ:

var )

( -

R R K M

Trang 30

Việc tăng điện trở phụ R ph làm cho tốc độ không tải giữ nguyên nhng độ cứng của đặc tính cơ lại giảm đi.

K U



Độ cứng đặc tính cơ:

var )

01

2

1

0

I

02

Hình 2.18 Các đặt tính của động cơ 1 chiều kích từ độc lập

khi thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng



MC

0

TN

Rph1Rph2

Rph3

Trang 31

Việc giảm từ thông, làm  ox tăng, còn  sẽ giảm tức là tốc độ không tải và độ cứng đặc tính cơ giảm.

- Xét ảnh hởng của điện áp phần ứng

Giả sử từ thông  =  đm = const, điện trở phần ứng R = const Khi thay đổi điện

áp phần ứng (thờng là giảm so với U đm ) ta có:

của đờng đặc tính cơ ảnh hởng lớn tới việc truyền động phải điều chỉnh tốc độ Ưu

điểm của động cơ điện 1 chiều là có đờng đặc tính cơ khá cứng (ít dốc) nên khi tải trên trục động cơ nhỏ thì độ sụt tốc độ là rất ít còn khi tải trên trục động cơ nhiều thì tốc độ sụt cũng không nhiều lắm; tức là tốc độ động cơ ít bị thay đổi khi M C trên trục động cơ thay đổi Điều này bảo đảm cho cửa tự động ta thiết kế hoạt động đợc trơn, êm Ngoài

ra, tốc độ không tải lí tởng phụ thuộc vào giá trị điện áp mà ta có thể điều khiển đợc Qua việc, phân tích sự ảnh hởng của các tham số đến đờng đặc tính cơ, ta chọn đợc ph-

ơng pháp điều chỉnh tốc độ cho động cơ là điều chỉnh điện áp phần ứng Phơng pháp

điều chỉnh này đảm bảo độ cứng của đờng đặc tính cơ không thay đổi khi ta thay đổi tốc độ động cơ (Do đó không cần bộ ổn định tốc độ)

 So sánh cả 3 loại động cơ trên ta thấy rằng việc sử dụng động cơ điện 1 chiều để truyền động cho cửa tự động là hợp lí nhất.

Hình 2.21 Các đặc tính của động cơ 1 chiều kích từ

độc lập khi giản áp đặt vào phần ứng động cơ



MC

0

01

M

02

03

TN

U1U2U3

Trang 32

 Do động cơ dùng trong cửa tự có công suất nhỏ, vận tốc thấp cho nên ta

sử dụng phơng pháp điều chỉnh điện áp phần ứng để thay đổi tốc độ truyền động, từ đó thay đổi tốc độ đóng (hoặc mở) cửa,vả lại đông cơ chạy với cấp tốc độ cho nên ta sử dụng biến áp có nhiều cấp dây quấn và thay đổi cấp điện áp bằng các rơ le trung gian.

Với đầu ra có hai cấp điện áp là : 24V/ 12V cho nên để đảm bảo an toàn cho van

ta lây cấp điện áp cao hơn , tức là U 2 =24 ( V ).

Công suât động cơ: 45 W

Ta có:

Điện áp sau bộ chỉnh lu Ud là.

Ud=0,9 U 2 =0,9.24=21,6 (V) Dòng trung bình qua điôt.

I D = 2

Id

= 2 4 = 2(A)

Điện áp ngợc lớn nhất trên điôt sẽ là.

U ng.m =U 2m = 2.U2=33,6 (V)

Trang 33

KÝ hiÖu : KYZ70

§iÖn ¸p ngîc U ngîc = 50 (V)

Dßng qua ®iot I D = 5 (A)

Sè lîng diot : 4 c¸i

Trang 34

2.1 Sự phát triển của TĐH

Cùng với công nghê thông tin thì TĐH là một ngành khoa học phát triểncực kỳ mạnh mẽ trong thời gian gần đây TĐH có mặt ở khắp mọi nơi mọi lĩnhvực trong cuộc sống Trong các nhà máy, xí nghiệp,xởng sản xuất đó là các dâytruyền sản xuất tự động.Hay trong các cơ quan, công sở,văn phòng nh là thangmáy ,cửa tự động.Thậm chí cả ở sân bay, nhà ga, siêu thị là các cửa tự động cácmáy bán hàng tự động, các máy soát hàng tự động

Những thành tựu mà nó đem lại cho nhân loại là không thể kể siết Tầmquan trọng của nó không chỉ đối với những nớc đang phát triển đang trong quátrình công nghiệp hoá nh nớc ta, mà còn đối với cả nhng nớc t bản phát triểnhàng đầu thế giới nh Mỹ, Nhật, Đức

Vì vậy việc nghiên cứu các ứng dụng của TĐH áp dụng trong quá trìnhphát triển của xã hội là điều tất yếu và cần thiết đối với sinh viên ngành TĐH.Việc học hỏi tìm tòi và sáng tạo những ứng dụng của TĐH sẽ góp phần khôngnhỏ vào sự phát triển nền công nghiệp nớc nhà nói riêng và sự đi lên của xã hộinói chung

Một xã hội phát triển và văn minh là một xã hội gắn liền với TĐH

Trang 36

Chơng 3: Nghiên cứu ứng dụng PLC3.1 Các vấn đề chính về PLC

3.1.1 Sự phát triển của tự động hoá(TĐH) và PLc nói chung

Trong rất nhiều ứng dụng của TĐH, chúng ta không thể không kể nói đếncông nghệ PLC, là một công nghệ lập trình tối u dùng để điều khiển các chơngtrình hoạt động tự động Công nghệ PLC kết hợp với máy vi tính là nền móngvững chắc cho ngành TĐH phát triển Trong cạnh tranh công nghiệp thì hiệu quảcủa nền sản xuất nói chung là chìa khoá của thành công Hiệu quả của nền sảnxuất bao trùm những lĩnh vực rất rộng nh:

a) Tốc độ sản xuất ra một sản phẩm của thiết bị và của dâytruyền phải nhanh

b) Giá nhân công và vật liệu làm ra sản phẩm phải hạ

d) Thời gian chết của máy móc là tối thiểu

e) Máy sản xuất có giá trị rẻ

Các bộ điều khiển chơng trình đáp ứng đợc hầu hết các yêu cầu trên và

nh là yếu tố chính trong việc nâng cao hơn nữa hiệu quả sản xuất trong côngnghiệp Trớc đây thì việc tự động hoá chỉ đợc áp dụng trong sản xuất hàng loạtnăng suất cao Hiện nay cần thiết phải tự động hoá cả trong sản xuất nhiều loạihàng hoá khác nhau, trong việc nâng cao chất lợng cũng nh để đạt năng suất caohơn và nhằm cực tiểu hoá vốn đầu t cho thiết bị và xí nghiệp

Các hệ thống sản xuất linh hoạt(FMS) đáp ứng đợc các nhu cầu này Hệthống bao gồm các thiết bị nh các máy điều khiển số, rôbôt công nghiệp, dâytruyền tự đông và máy tính hoá công việc điều khiển sản xuất Bạn sẽ tìm thấynhiều ứng dụng của các bộ điều khiển chơng trình trong thiết bị sản xuất tự

động

Trớc khi có các bộ điều khiển chơng trình trong sản xuất đã có nhiều phần

tử điều khiển, kể cả các trục cam, các bộ không chế hình trống Khi xuất hiệnrơle điện tử thì panel rơle trở thành chủ đạo trong điều khiển Khi Transistorsxuất hiện nó đợc áp dụng ngay ở những chỗ mà rơle điện tử không đáp ứng đợcnhững yêu cầu điều khiển cao

Ngày nay, lĩnh vực điều khiển đợc mở rộng đến cả quá trình sản xuất phứctạp, đến các hệ thóng điều khiển tổng thể với các mạch vòng kín, đến các hệthống sử lý số liệu và điều khiển kiểm tra tập trung hoá

Hệ thống điều khiển logic thông thờng không thể thực hiên điều khiểntổng thể đợc, và các bộ điều khiển chơng trình hoá hoặc điều khiển bằng máy vitính đã trở nên cần thiết

Bảng sau đây chỉ ra sự so sánh giữa hệ điều khiển lôgic cổ điển và điềukhiển chơng trình hoá:

Trang 37

controllerPhần tử điều khiển Mục đích đặc biệt Mục đích chung

Phạm vi thay đổi Nhỏ và trung bình Trung bình và lớn

độ tin cậy Phụ thuộc vào thiết kế và

Trang 38