thiết kế hệ thống điều khiển thang máy, chương 2 pot

chng 2: thuật toán tối u điều khiển thang máy Khi thiết kế thuật toán tối u điều khiển thang máy với hệ thống hàng đợi ta thấy có những đặc điểm cần l u ý nh sau : - Nếu chiều dài hàng đợi lớn quá có thể xảy ra tr ờng hợp hành khách không đợi đợc đã không đi thang máy. Trong khi đó, đến l ợt đợc phục vụ thang máy v ẫ n chạy đến đúng v ị trí gọi. Nh v ậ y sẽ dẫn đến l ã ng phí thời gian và giảm hiệu suất hoạt động của thang. Do đó trong tr ờng hợp này ta chọn chiều dài hàng đợi là 60. - Khi xắp xếp hàng đợi, một vấn đề đặt ra là có thể ở một tầng có nhiều tín hiệu gọi thang của nhiều ng ời. Vì vậy, mỗi khi có tín hiệu gọi thang cần phải duyệt toàn bộ hàng đợi xem tín hiệu này đã có mặt trong hàng đợi hay ch a, tr ớc khi thêm vào hàng đợi. - Khi hành khách đi v à o thang máy và ấn nút gọi tầng, sau quá trình chuyển động, thang máy sẽ dừng lại ở vị trí tầng đã gọi. Tuy nhiên, có thể tầng này đã có mặt trong hàng đợi v à nh vậy, coi nh tín hiệu gọi thang này đã đợc phục vụ. Vì vậy, cần phải loại tín hiệu này ra khỏi danh sách hàng đợi để quá trình phục vụ của thang máy không bị nhầm lẫn. - Trong quá trình phục vụ có thể có những tr ờng hợp thang máy không phục vụ kịp thời, dẫn đến tình trạng mất khách hàng do thang máy đã chuyển động đến tầng gọi nh ng không có ng ời đi vào thang máy. Vì vậy cần phải có tín hiệu cảm biến sàn Cabin hoặc đặt thời gian trễ để sau khi cửa buồng thang đã khép lại nh ng không có ng ời thì tín hiệu gọi thang tiếp theo trong hàng đợi sẽ đợc phục vụ. Sơ đ ồ thuật toán điều khiển đợc mô tả nh hình 3-6. Trong đó hàng đợi HĐ là một mảng 60 phần tử chứa tối đa 60 tín hiệu gọi sắp hàng. Ký hiệu HĐ[n] là tín hiệu gọi thứ n trong hàng đợi. Thuật toán này đợc giải thích trong phần sơ đồ thuật toán điều khiển hệ thống. 1.3 t í n hiệu hoá cho hệ thống điều khiển logic kh ả trìn h 1.3.1 Thiết kế bộ t ạ o mã ph ím cho các công tắc và nút ấ n : a. Bàn phím gọi tần g Khi số tầng ít, việc tạo mã phím cho các nút ấn gọi tầng, gọi thang và các tín hiệu cảm biến v ị trí rất đơn giản. Các tín hiệu này sẽ t á c động đến một bộ phát xung để phát ra các xung tơng ứng với phím gọi. Các xung này sẽ đ ợc đ a đến một bộ đếm để có đợc mã phím. Tuy nhiên, khi số tầng nhiều, việc tạo mã nh trên sẽ rất phức tạp và phải có rất nhiều dây dẫn tín hiệu. Vì v ậ y, chúng ta sẽ lựa chọn ph ơng án thiết kế cho thang máy nhiều tầng với các bộ tạo mã theo ma trận phím d ới dạng các mã quét (Scan code) . Trong thực tế có nhiều loại phím mà khi tiếp xúc sẽ gây ra những hiện t ợng nh : - Thay đổi điện trở của phím. - Thay đổi điện dung của phím. - Thay đổi dòng điện chạy qua phím theo định luật Hall. Để giảm số l ợng dây dẫn phải biến đổi số thứ tự của các phím (m ã hoá các phím) thành dạng nhị phân hoặc dạng số Hexa. Trong tr ờng hợp này, ng ời ta sử dụng một bộ đếm quét bàn phím. Khi có một phím đợc ấn bộ đếm sẽ đ ợc lệnh dừng lại v à ở đầu ra của các bộ đếm sẽ thu đợc một mã nhị phân tơng ứng với số thứ tự của phím. Mã này đợc gọi là mã quét bàn phím. Nguyên tắc tạo mã quét cho bàn phím đợc minh hoạ nh s ơ đồ hình 2.1. A 3 A 2 A 1 A 0 Thanh ghi cột E N1 Thanh ghi h à ng V cc E N2 B 3 B 2 B 1 B 0 Ngắt Hình 2-1: Sơ đồ tạo mã bàn phím Ng ời ta đ a ra các giá trị 1 lần l ợt quét vào các cột, sau đ ó đọc vào cá c giá trị ứng với các cột khác nhau ở thanh ghi hàng từ đó có thể biết đợc mã của phím. Sơ đồ cụ thể tạo m ã quét của bảng 64 nút ấn nh hình 2-1. Vi mạch 4001 ( 4 cổng NOR ) 2 lối v à o ) đợc mã thành mạch phát xung đồng hồ 50Hz có thể điều khiển chạy hoặc dừng đợc. Khi bộ phát xung chạy, hai tầng đếm nhị phân (dùng IC4520) sẽ đếm liên tục và thể hiện kết quả bằng xung điện áp ở các lối ra của chúng. Tầng đếm thứ hai đ a kết quả vào A 2 B 2 C 2 của vi mạch giải m ã 4051 (demultiplexer 1-8) khống chế các cột của b à n phím. Bảng c á c chế độ làm việc của 4051 nh sau : C B A Z nối với 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 2 3 4 5 6 7 Tầng đếm thứ nhất đ a kết quả vào A 1 B 1 C 1 của vi mạch 4051 khống chế hàng của bàn phím. Khi ấn phím, hai đầu dây hàng v à cột của phím đó đợc nối với nhau tạo nên điện á p +5V từ Z 2 đ a sang Z 1 để làm dừng bộ phát xung đồng hồ. Trên các lối ra 1 6 sẽ giữ nguyên trạng thái của hai tầng đếm lúc dừng và đó cũng chính là mã nh ị phân tơng ứng với ký tự ghi tr ê n phím ấn. Ví dụ khi ấn phím số 12 (hàng 3, cột 1), bộ phát xung đồng hồ tiếp tục chạy, các lối ra của bộ đếm cứ liên tục thay đ ổ i và chỉ dừng khi A 1 B 1 C 1 =110 (Z 1 nối với 3) v à A 2 B 2 C 2 = 100 (Z 2 nối với 1). Nh v ậ y ở đầu ra ta sẽ có m ã nhị phân tơng ứng với số 12 là 00001100. Khi nhả phím, hai bộ đếm lại tiếp tục biến đổi quay vòng chờ đến khi có một phím khác đợc ấn. Nếu có một phím thứ 2 đợc ấn trong khi phím thứ nhất ch a đợc nhả thì v ẫ n không có gì thay đổi cho đến khi phím thứ nhất đợc nhả. Sau đó quá trình biến đổi quay vòng lại đợc tiếp tục và chỉ dừng lại ứng với mã nhị phân của phím thứ hai. Do thực tế đề tài thiết kế thang máy cho cao ốc 60 tầng, bàn phím chỉ đ a ra số nhị phân lớn nhất là 63, tức là chỉ sử dụng hết 6 đ ờng truyền dữ liệu nên chỉ cần sử dụng 6 đầu v à o ( INPUT ) của PLC. b. Bàn phím gọi thang Bàn phím gọi thang có cấu tạo và nguyên tắc hoạt động tơng tự nh bàn phím gọi tầng. Tuy nhiên do số l ợng phím tăng lên gấp đôi nên kết c ấ u của bàn phím gọi thang có khác đôi chút, tức là phải t ă ng thêm số linh kiện để có thể đ a ra mã quét của c á c số từ 0 đến 127; trong đó các phím có mã từ 1 đến 59 dùng để gọi thang lên tơng ứng với các tầng từ 1 đến 59, còn các phím có mã từ 62 đến 120 dùng để gọi thang xuống tơng ứng với các tầng từ 2 đến 60. Các tín hiệu ra từ bàn phím gọi thang đợc đ a vào 7 đầu vào của PLC. Ph í m đợc ấn M ã ASCII ra Hình 2-2: Bảng mã phím gọi tầng . . chng 2: thuật toán tối u điều khiển thang máy Khi thiết kế thuật toán tối u điều khiển thang máy với hệ thống hàng đợi ta thấy có những đặc điểm cần l u ý nh . này đợc giải thích trong phần sơ đồ thuật toán điều khiển hệ thống. 1.3 t í n hiệu hoá cho hệ thống điều khiển logic kh ả trìn h 1.3.1 Thiết kế bộ t ạ o mã ph ím cho các công tắc và nút ấ n : a 0 đến 127 ; trong đó các phím có mã từ 1 đến 59 dùng để gọi thang lên tơng ứng với các tầng từ 1 đến 59, còn các phím có mã từ 62 đến 120 dùng để gọi thang xuống tơng ứng với các tầng từ 2 đến 60. Các tín