Thiết kế mô hình Gara ôtô đóng mở tự động dùng PLC S7 200

Trờng đại học Bách Khoa Hà Nội Khoa điện oOo Đồ án tốt nghiệp Đề tài Thiết kế mô hình cửa đóng mở tự động Cho gara ô tô với kỹ thuật PLC Chủ nhiệm bộ môn: TS .Nguyễn Mạnh Tiến Giáo viên hớng dẫn: TS .Nguyễn Huy Phơng Sinh viên thực hiện: Lớp: Khoá: Hà nội Bộ môn tự động hóa Lời cam kết Khi hoàn thành bản đồ án này hoàn toàn là do sự nỗ lực của bản thân em và sự hớng dẫn hết sức tận tình của thầy Nguyễn Huy Phơng. Tài liệu tham khảo là nhng giáo trình mà em đã đợc học xong suốt 3 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 nhng cha đợc học tới, và hình ảnh tải từ mạng về. Em xin chân thành cảm ơn bộ môn đã tạo điều kiện cho em có một môi trờng học tập và nghiên cứu tốt. Em xin chân thành cảm ơn thày Nguyễn Huy phơng đã chỉ dẫn hết sức tận tình cho em hoàn thành tốt đề tài này. 2 Bộ môn tự động hóa Mục lục 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 4- modul đầu vào 15 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 3 Bộ môn tự động hóa 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 4 Bộ môn tự động hóa Phần 1 : các loại cửa tự động nói chung I- lời nói đầu Trong xã hội văn minh hiện đại, cửa là một bộ phận không thể thiếu đợc trong 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 cho ngời sử dụng, đó là: cửa thờng chỉ đóng mở dợc khi có tác động của con ngời vào nó. Vì vậy mà dùng cửa thờng làm tốn thời gian và gây cảm giác ngại cho ngời sử dụng. Việc thiết kế ra một loại cửa tiện ích hơn, đa năng hơn, phục vụ tốt hơn cho đời sống con ngời trong thời điểm xã hội ngày càng hiện đại và phát triển hiện 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 vừa duy trì đợc những đặc tính cần có của cửa, vừa khắc phục những nhợc điểm lớn của loại cửa bình thờng . Do đó, khi sử dụng cửa tự động, ngời dùng hoàn toàn không phải tác dụng trực tiếp lên cánh cửa mà cửa vẫn tự động đóng mở theo ý muốn của mình. Với tính 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 ngời dùng, 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 nhng cũng 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 cánh cửa. Thêm vào đó, hiện nay hệ thống máy lạnh dợc sử dụng khá rộng rãi ở những nơi công sở, công cộng. Nếu ta dùng loại cửa bình thờng thì phải đảm bảo cửa luôn đóng khi không co ngời qua lại để tránh thất thoát hơi lạnh ra ngoài gây lãng phí. Thế nhng điều này trong thực tế lại rất khó thực hiện vì ý thức của mỗi ngời 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 phải phát triển ứng dụng nó rộng rãi hơn, đồng thời nghiên cứu để cải tiến và nâng cao chất lợng hoạt đ động của cửa tự động để nó ngày càng hiện đại hơn, tiện ích hơn. Để nghiên cứu một cách chính xác và cụ thể về cửa tự động, cần thiết phải chế tạo ra mô hình cửa đóng mở tự động, mô tả hoạt đọng, hình dáng, cấu tạo của 5 Bộ môn tự động hóa cửa tự động. Từ mô hình này t có thể quan sát và tìm hiểu hoạt động của cửa tự động, cũng nh có thể lờng trớc những khói khăn có thể gặp phải khi chế tạo cửa tự động trên thực tế. Cũng từ mô hình có thể thấy đợc u nhợc điểm của thiết kế mà từ đó khắc phục những hạn chế, phát huy thế mạnh thiết kế cánh cửa u việt hơn, hoàn thiện hơn cho con ngời. Chơng 1: các loại cửa tự động hiện nay Hiện nay có nhiều loại cửa tự động : cửa kéo,cửa đẩy, cửa cuốn, cửa trợt I- cửa cuốn 6 Bộ môn tự động hóa 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 tính kinh 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 II-cửa kéo 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 loại này 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. 7 Bộ môn tự động hóa III- cửa tr ợt Loại cửa này có đặc điểm là có một rãnh trợt cố định cho phép cánh cửa thể 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 giác thoáng đạt và thoải mái và lịch sự rất thích hợp với nhng nơi công cộng, cơ quan Loại cửa này thiết kế rất toàn vẹn, nó có thể nhận biết đợc ngời, máy móc cũng nh loài vật có thể đi qua Nhợc điểm của loại cửa này là không hề chắc chắn , nhẹ nhàng nhng không có nghĩa 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. 8 Bộ môn tự động hóa Chơng 2 : 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 giao dịch 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 nơi này lại yêu cầu có tính hiện đại, sang trọng và tiện dụng. Sử dụng cửa tự động tại những 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 văn hoá hữu nghị Việt Xô,loại 180kg/2 cánh tại ngân hàng nông nghiệp và phát triển nông thôn .Ngoài ra ng ời ta còn chia ra làm hai loại theo số cánh cửa:Loại một cánh và loại hai cánh. + Cửa tự động chỉ có 1 cán:. Loại cửa này chủ yếu đợc dùng trong 2 điều kiện nh sau: Một là, những nơi yêu cầu tính hiện đại, sang trọng nhng lại có số lợng ngời đi qua lại không nhiều nh các khác sạn lớn, nhà nghỉ lớn, hay công sở mà không có tính chất giao dịch Hai là, những loại cổng có kích thớc lớn dùng ở các công ty, xí nghiệp hay những ngôi nhà lớn Ngoài ra còn có thể có loại cửa tự động mà chỉ có 1 cánh đóng mở tự động còn 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 loại cửa tự động 1 cánh. Theo phần mạch điều khiển, hiện nay thì hầu hết những loại cửa tự động mới đều dùng loại mạch phi tiếp điểm nh tại toà nhà 14 Láng Hạ,khách sạn Horison .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 tìm hiểu sâu hơn trong công nghệ này ta sẽ phân tích hệ thống cửa tự động ở sân bay Nội Bài 9 Bộ môn tự động hóa Khảo sát cửa tự động ở sân bay Nội Bài- Hà Nội 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 kết cấu 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 cánh khoảng 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 không dùng hệ thống con lăn phụ mà thay vào đó là sử dụng hai gờ sắt cố định xuống sàn . Cuối hành trình mở có đặt một công tắc hành trình để bảo vệ tránh cho cửa 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 ngời phải chờ đợi cửa mở gây cảm giác khó chịu cho ngời muốn đi vào, gần hết hành trình 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 hết hành 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 tốc nhanh sau gần cuối hành trình thì giảm tốc và dừng lại chính xác ở cuối hành trình.Cảm biến dùng ở đây là hai cảm biến quang:Một cảm biến đặt ở phía bên ngoài, một cảm biến đặt ở phía bên trong của cánh cửa để đảm bảo nhận biết và báo tín hiệu khi có ngời đi từ trong ra cũng nh khi có ngừơi đi từ ngoài vào.Hai cảm biến này trên khung cánh cửa. Phơng thức hoạt động của loại cửa này là dùng mạch điều khiển không tiếp 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 phơng pháp dùng bộ điều khiển lôgô, PLC Còn cửa dùng phần mềm diều khiển bằng lôgô lại có u đIểm là là việc rất ổn định nhẹ êm,trơn nhng có nhợc đIểm là giá cả đắt,nếu hỏng hóc rất khó sửa chữa.Do đó hiện nay tuỳ theo nhu cầu sử dụng 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.Các cảm biến dùng trong các loại cửa tự động có ở Hà Nội hiện nay đều là cảm biến hồng ngoại. 10 [...]... tự động, bán tự động, bằng tay các máy và các quá trình a) Các phép toán số học b) Cung cấp thông tin c) Điều khiển liên tục ( Nhiệt độ, áp xuất ) d) Điều khiển P.I.D e) Điều khiển động cơ chấp hành f) Điều khiển động cơ bớc 13 Bộ môn tự động hóa Điều khiển mềm dẻo a) Điều hành quá trìng và báo động b) Phát hiện lãi và điều hành c) Ghứp nối với máy tính (RS232\RS242) d) Máy in ghép nối e) Mạng tự động. .. ngoài +V 0 1 0 Các bit bên trong PLC phản ánh trạng thái đóng mở công tắc điện bên ngoài 0 0 00001 00000 00015 Các bit đầu vào Các bit trong PLC phản ánh trạng thái đóng mở của công tắc điện bên ngoài nh hình trên.Khi trạng thái khoá đầu vào thay đổi (đóng/ mở) ,trạng thái các bit tơng ứng cũng thay đổi tơng ứng (1/0).Các bit trong PLC đợc tổ chức thành từng Word; ở hình trên các khoá đầu vào đợc nối... trong môi trờng khắc nghiệt nh môi trờng ẩm ớt nh ở nứơc ta, môi trờng co nhiệt độ thay đổi, điện áp giao động, tiếng ồn, oxi hoá 14 Bộ môn tự động hóa III- CấU TạO Và HOạT Động của PLC Cấu trúc phần cứng của PLC gồm: - Modul nguồn cung cấp - Bộ xử lý trung tâm CPU - Bộ nhớ chơng trình - Modul vào - Modul ra - Modul giao diện - Các modul mở rộng Mở rộng được CPU Bộ nhớ chương trình Đầu vào có lọc Đầu ra...Bộ môn tự động hóa Phần 2: Tổng quan về plc Chơng I các vấn đề chính về PLC I - sự phát triển của tự động hoá(TĐH) và PLc nói chung 1- sự phát triển của TĐH Cùng với công nghê thông tin thì TĐH là một ngành khoa học phát triển cực kỳ mạnh mẽ trong thời gian gần đây TĐH có mặt ở khắp mọi nơi mọi lĩnh vực trong cuộc sống Trong các nhà máy, xí nghiệp,xởng sản xuất đó là các dây truyền sản xuất tự động. Hay... và có thể lập trình lại bằng thiết bị lập chơng trình c) EEPROM Là bộ nhớ vĩnh cửu các chơng trình và có thể lập trình lại bằng thiết bị chuẩn CRT hoặc bằng tay Ngoại vi a) Thiết bị lập trình bằng tay b) L.S.S - Phần mềm phụ trợ bằng tay c) Bộ lập trình Prom d) G.P.C- Thiết bị lập trình đồ hình F.I.T-Tecminal thông minh trong xí nghiệp 19 Bộ môn tự động hóa V-Thủ tục thiết kế bộ điều khiển chơng trình... thông số cần thiết Phù hợp nhanh chóng với mọi cách thức hoạt động tự động - Dễ bảo trì: các chỉ thị vào và ra giúp xử lý sự cố dễ dàng hơn và nhanh hơn - Độ tin cậy cao: các thành phần điện tử có tuổi thọ lâu hơn các thiết bị cơ điện tử Việc bảo dỡng định kỳ đối với điều khiển Rơle là không cần thiết đối với PLC - Chuẩn hoá đợc phần cứng điều khiển - Thích ứng trong môi trờng khắc nghiệt nh môi trờng... các nhà máy, xí nghiệp,xởng sản xuất đó là các dây truyền sản xuất tự động. Hay trong các cơ quan, công sở,văn phòng nh là thang máy ,cửa tự động. Thậm chí cả ở sân bay, nhà ga, siêu thị là các cửa tự động các máy 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 Tầm quan trọng của nó không chỉ đối với những nớc đang phát triển đang trong quá trình... cũng đã thiết kế bộ nhớ thành các modul để cho phép dễ dàng thích nghi với các chức năng điều khiển có kích cỡ khác nhau 4 Modul đầu vào Có chức năng chuẩn bị các tín hiệu bên ngoài để chuyển vào trong PLC, nó chứa các bộ lọc và bộ thích ứng mức năng lợng, đợc thiết kế để có thể nhận đợc nhiều đầu vào Các đầu vào đợc trang bị đèn LED để việc quan sát dễ dàng hơn 5 Modul đầu ra 16 Bộ môn tự động hóa... thông số kỹ thuật căn bản của PLC - Nguồn cung cấp - Thời gian xử lý 1 Kbyte lệnh - Dung lợng bộ nhớ - Số lợng bộ đếm, bộ thời gian, cờ - Phần cứng đồng hồ đếm thời gian - Số đầu vào, ra (số và tơng tự) - Mức điện áp, dòng điện cho đầu vào ,ra - Khả năng mở rộng - Khả năng ghép nối với các thiết bị ngoại vi - Bộ lập trình PG 17 Bộ môn tự động hóa 9-Các bit đầu vào trong PLC và các tín hiệu bên ngoài... đặc biệt Nhỏ và trung bình Khó Vài ngày Khó Phụ thuộc vào thiết kế và chế tạo u điểm ở vùng công suất u điểm ở vùng hoạt động nhỏ công suất nhỏ , trung bình và lớn 12 Bộ môn tự động hóa II- chức năng, ứng dụng và sự u việt của PLC 1- PLC là gì ? PLC (Programmable Logic control) là thiết bị điều khiển logic lập trình đợc, hay khả trình, cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông . 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,. 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. nhớ trong của PLC 15 4- modul đầu vào 15 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