đồ án tốt nghiệp đề tài” thiết kế và điều khiển mô hình bãi giữ xe tự động dùng PLC s7 – 200”

CHƯƠNG I: DẪN NHẬP I.1 Tìm hiểu đề tài: Ngày thành phố lớn với phát triển mật độ dân cư xe cộ người ta đặt vấn đề xây dựng bãi giữ xe để phục vụ cho người dân công việc lại Chính mà ngày nước tiên tiến giới Nhật Bản, Hàn Quốc…đã xây dựng bãi giữ xe hoàn toàn tự động bao gồm thiết bị để nâng xe lên cao để gửi đưa xe vào gửi lòng đất Giải pháp giúp tăng số lượng xe đỗ lên khoảng 100 lần xe với biện pháp đỗ xe truyền thống I.2 Đặt vấn đề: Ngày việc ứng dụng PLC vào lĩnh vực điều khiển tự động hóa hạn chế, đa phần thiết bị đếu nhập từ nước nên quan tâm phát triển Theo tìm hiều em Việt Nam có bãi giữ xe tự động nhất( Tòa nhà Thảo Điền, số 19 đường Hoàng Hoa Thám, Quận Bình Thạnh) với quy mô hạn chế chứa khoảng 14 xe ô tô từ – chỗ Trước nhu cầu giải vấn nạn thiếu chỗ đậu xe gia tăng chóng mặt phương tiện cá nhân, nên em chọn đề tài” Thiết kế điều khiển mô hình bãi giữ xe tự động dùng PLC S7 – 200” cho đồ án tốt nghiệp I.3 Tầm quan trọng đề tài: Theo thống kê Thành Phố Hồ Chí Minh số lượng xe lên đến 500.000 xe năm tăng thêm 15 - 20% Trong quỹ đất dành cho đậu xe thành phố vào khoảng 0.45 – 0.65% thực tế nhu cầu lên đến - 6% Khi xây dựng bãi giữ xe giảm thiểu hoạt động thủ công gửi xe cho khách hàng, tiết kiệm thời gian, giảm thiểu rủi ro hạn chế ô nhiễm môi trường I.4 Giới hạn đề tài: Đề tài tập trung vào giải thuật viết chương trình điều khiển cho PLC để thực việc cất xe vào bãi giữ xe lấy xe Thực tế bãi giữ xe dùng cho tiện xe ô tô từ – chỗ, số lượng xe giữ tùy thuộc vào thiết kế quỹ đất Đối với mô hình nhóm thiết kế gồm có tầng 18 ô dùng để gửi xe CHƯƠNG II THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH BÃI GIỮ XE TỰ ĐỘNG II.1 Thiết kế thi công phần khí cho mô hình bãi giữ xe tự động: II.1.1 Bãi giữ xe tự động thực tế: Trong thực tế bãi giữ xe tự động dùng truyền động theo kiểu có hộp số II.1.1.1 Mô tả: Máy thang nâng kiểu kéo có hộp số sử dụng giảm tốc nối vào động để giảm tốc độ xuống cấp cho pulley, nhờ mà moment tăng lên Hãm lò xo để dừng thang giữ thang Sử dụng động AC tốc độ hai tốc độ sử dụng động DC truyền động điều khiển chỉnh lưu hay mạch điện tử Đối với động tốc độ, người ta dừng cách tắt nguồn hãm phanh Động hai tốc độ hoạt động với dây quấn kép Dây quấn tốc độ nhanh dùng để vận hành, dây quấn tốc độ chậm dùng để hãm phanh dừng mức II.1.1.2 Phần cơ: Đây phận cung cấp lực kéo cho thang máy Nó bao gồm phận sau: • Motor kéo (thường động không đồng ba pha) • Thiết bị biến đổi tốc độ (hộp số máy kéo) • Bánh kéo (traction sheave) hay pulley quấn cáp II.1.1.3 Bộ hãm: Thường dùng hãm từ chúng giải phóng điện tạo ma sát với trục máy II.1.1.4 Lực kéo công suất: II.1.1.4.1 Lực kéo: Buồng thang nâng lên kéo xuống dây cáp vắt qua ròng rọc truyền động II.1.1.4.2 Công suất: Để chọn công suất truyền động thang máy cần có điều kiện sau: • Tốc độ gia tốc lớn cho phép • Trọng tải • Trọng lượng buồng thang  Công suất tĩnh động không dùng đối trọng xác định theo công thức sau: P = [(Gbt + G) x v x g 10^-3] / η (KW) Gbt: khối lượng buồng thang (Kg) G: khối lượng hàng (Kg) v: vận tốc nâng (m/s) g: gia tốc trọng trường η: hiệu suất cấu nâng (thường chọn từ 0.5 đến 0.8)  Công suất tĩnh động lúc nâng tải có đối trọng : P = [(Gbt + G) /η – Gdt *η] x v x k x g x 10^-3 (KW)  Công suất tĩnh động lúc hạ tải có đối trọng: P = [(Gbt + G)*/η + Gdt /η] x v x k x g x 10^-3 (KW) Gdt: khối lượng đối trọng (Kg) k: hệ số ma sát dẫn hướng đối trọng (thường chọn k = 1, 1.3 ÷ 1.5)  Khối lượng đối trọng tính theo công thức : Gdt = Gbt + α G (kg) α : hệ số cân (chọn từ 0.3 đến 0.6) Tuỳ thuộc vào tải trọng mà ta chọn công suất cho phù hợp với động kéo Nó phụ thuộc nhiều vào lực kéo đặt lên pulley quấn cáp cấutruyền động motor keo pulley Dựa vào kết công thức trên, ta chọn công suất thành phần liên quan II.1.1.4.3 Dây cáp: Đường kính cáp dùng để xác định đường kính ròng rọc nhỏ sử dụng Ròng rọc nhỏ dẫn đến ứng suất dư cáp quấn qua ròng rọc, nguyên nhân làm giảm tuổi thọ cáp Đường kính ròng rọc thường chọn lớn 40 lần đường kính cáp Tỷ số cáp :Thang máy thường có tỷ số cáp 1:1 2:1 Ròng rọc thường quấn dây theo tỷ lệ 2:1, thường dùng máy kéo bánh tốc độ thấp để giảm kích cỡ máy Quấn cáp: dây cáp quấn qua ròng rọc lần “single wrap” hay hai lần “double wrap” Trường hợp “double wrap” sau vắt qua ròng rọc vòng qua ròng rọc thứ hai vòng lại ròng rọc thứ II.1.1.4.4 Ròng rọc: Có nhiều phương pháp khoét rãnh ròng rọc kéo Rãnh chữ U cho phép nhiều tải dây loại khác đòi hỏi phải quấn dây hai lần để đảm bảo lực kéo Kiểu rãnh chữ V thường có đủ lực kéo với cách quấn dây đơn, loại lực kéo thay đổi ròng rọc bị mòn II.1.1.4.5 Buồng thang: Trong bãi giữ xe tự động, buồng thang khung thang chở xe, gắn với dây cáp, ray thiết bị an toàn Trên khung thang có hệ thống để nâng xe mâm trượt để đưa xe vào ô II.1.1.4.6 Đối trọng: Chức đối trọng cung cấp lực căng cho dây cáp Trọng lượng đối trọng thường trọng lượng buồng thang cộng 40 đến 50% trọng lượng tải làm việc (hay tính theo công thức dưới) Trọng lượng giữ khoảng lớn nhỏ tải mà máy phải mang để đảm bảo giá trị trung bình tải bé nhất, đạt tỷ lệ cáp bé lực máy kéo đầy tải tải bé Gdt = Gbt + α G (kg) khối lượng đối trọng (Kg) khối lượng buồng thang (Kg) khối lượng hàng hệ số cân (chọn 0.3 đến 0.6) Trong bãi giữ xe tự động, thang máy dùng để chở xe nên ta chọn α = 0.5 II.1.1.4.7 Bộ điều tốc: Bộ điều tốc ly tâm đặt đỉnh đường ray kéo lái dây điều tốc gắn vào phận an toàn đặt buồng thang Trong trường hợp thang máy vượt tốc, cấu giữ dây vượt tốc chống lại chuyển động buồng thang Nó tạo tác động lên thiết bị an toàn buồng thang II.1.1.4.8 Thiết bị an toàn: Thiết bị an toàn buồng thang bao gồm cấu tựa bên sườn thang khung thang Nó dừng buồng thang cách kẹp ray định hướng Khi buồng thang tốc độ thấp dừng ngay, buồng thang tốc độ cao dừng từ từ II.1.1.4.9 Thanh ray: Trước buồng thang đối trọng chạy ray kẹp hình chữ U (V, T, L) để định hướng trượt, người ta sử dụng lăn định hướng II.1.1.4.10 Bộ giảm chấn: Thang trang bị hai giảm chấn hố thang, cabin đối trọng Thông thường giảm chấn lò xo dùng cho tốc độ thấp giảm chấn thuỷ lực dùng cho thang tốc độ cao Gdt: Gbt: G: α: II.1.2 Mô hình bãi giữ xe tự động: II.1.2.1 Các loại động dùng mô hình: Một robot dùng để thực việc lấy cất xe vào bãi giữ xe  Động kéo robot vào ra: sử dụng động DC có hộp giảm tốc:  Động kéo robot lên xuống: Sử dụng động trục vít bánh vít  Động đẩy pallate qua trái phải: Sử dụng động DC có hộp giảm tốc II.1.2.2 Hệ thống truyền động: Sử dụng trượt dây xích để tạo cấu truyền động mô hình CHƯƠNG II: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH BÃI GIỮ XE TỰ ĐỘNG II.2 THIẾT KẾ - THI CÔNG PHẦN ĐIỆN CHO MÔ HÌNH BÃI GIỮ XE TỰ ĐỘNG II.2.1 Nguồn cung cấp cho mô hình: Trong mô hình sử dụng nguồn máy tính để cung cấp nguồn điện cho mô hình Nguồn máy tính nguồn phi tuyến có độ ổn định cao, có tính tự động ngắt ngắt mạch hay tải, có khả chống nhiễu tốt II.2.2 Các mạch điện sử dụng mô hình: II.2.2.1 Mạch cầu H: II.2.2.1.1 Giới thiệu về mạch cầu H: Mạch cầu H có tác dụng đảo chiều quay động cơ, hay nói cách khác mạch cầu H mạch dùng để đảo chiều dòng điện, có tên mạch cầu H cấu tạo giống chữ H Hình 2.10 Hình dáng của mạch cầu H II.2.2.1.2 Các dạng mạch cầu H: II.2.2.1.2.1 Mạch cầu H dùng Relay Relay dạng công tắc điện, gồm tiếp điểm điều khiển điện Relay có cấu tạo gồm có nam châm, lò xo, cuộn dây kích, cực C chung, tiếp điểm thường đóng NC, tiếp điểm thường mở NO  Nguyên lý hoạt động Relay: • Khi dòng điện qua cuộn dây kích Relay không hoạt động, • Khi có điện áp đặt vào đầu cuộn dây kích nam châm điện, Relay hoạt • Relay có độ an toàn cao cách ly phần điện phần tiếp điểm khí • Thông số quan trọng cho Relay điện áp kích cuộn dòng lớn mà điểm điểm chịu  Ưu nhược điểm mạch cầu H dùng Relay: • Ưu điểm: dễ chế tạo, chịu dòng lớn, đặc biệt thay thiết bị công tắc tơ chịu dòng lên đến hàng trăm Ampe • Nhược điểm: thiết bị có tiếp điểm khí nên thời gian đóng cắt chậm, không thích hợp cho ứng dụng có tốc độ điều khiển nhanh, đóng cắt liên tục, đóng cắt nhanh gây tượng dính tiếp điểm, hư tiếp điểm II.2.2.1.2.2 Mạch cầu H dùng BJT công suất: Bán dẫn ở nhiệt độ thường là chất cách điện, nhiệt độ tăng cao thì tính dẫn điện của bán dẫn tăng lên Có loại là bán dẫn loại N và bán dẫn loại P Trong bán dẫn loại N hạt tải đa số là electron, còn bán dẫn loại P thì hạt tải đa số là lỗ trống Khi ta ghép bán dẫn loại P loại N với tạo thành tiếp xúc P-N Đặc điểm tiếp xúc p-n có dòng điện chạy qua theo chiều từ P sang N  Nguyên lý hoạt động của BJT • Nồng độ tạp chất lớp BJT NPN khác Lớp E “giàu” hạt dẫn, lớp C lớp B lại hạt dẫn mỏng Khi điện áp cực B lớn điện áp cực E tức là U E và UDS > 0, còn MOSFET kênh P thì mở UGS < và UDS < • MOSFET kênh N, điện áp chân G lớn chân S khoảng từ 3V MOSFET dẫn bảo hòa MOSFET kênh P, điện áp chân G nhỏ điện áp chân S khoảng 3V MOSFET dẫn bảo hòa  Ứng dụng của MOSFET • MOSFET cũng được dùng làm mạch khuếch đại • MOSFET thường dùng thay BJT mạch cầu H dòng mà linh kiện bán dẫn chịu được rất cao, thích hợp cho mạch công suất lớn • Khi dùng MOSFET mạch cầu H, MOSFET kênh N dùng cho khóa phía MOSFET kênh P dùng cho khóa phía  Ưu nhược điểm mạch cầu H dùng MOSFET: • Ưu điểm: MOSFET có công suất lớn, chịu dòng cao, dễ phân cực dẫn bảo hòa, thích hợp cho mạch cầu H • Nhược điểm: MOSFET kênh P có điện trở DS lớn MOSFET kênh N nên thường dễ bị hỏng • Tóm lại, qua dạng mạch cầu H, mạch cầu H sử dụng MOSFET có nhiều ưu điểm dạng lại, chịu dòng cao, dễ phân cực dẫn bảo hòa nên ta chọn mạch cầu H dùng MOSFET làm mạch đảo chiều động mô hình bãi giữ xe tự động II.2.2.1.3 Thiết kế – tính toán mạch cầu H dùng MOSFET: II.2.2.1.3.1 Giới thiệu linh kiện dùng mạch cầu H: MOSFET kênh N IRF 3305 để làm khóa MOSFET kênh P IRF 4905 làm khóa transistor NPN 2N3904 để kích cho IRF 4905 II.2.2.1.3.1.1 MOSFET IRF 4905: IRF 4905 International để tạo dòng transistor loại E – MOSFET kênh P hãng Rectifier, hoạt động dựa vào hiệu ứng trường điện, điều khiển điện áp - Hình 2.19 Sơ đồ chân IRF 4905  Sơ đồ chân tính từ trái sang phải: 1: chân G 2: chân D 3: chân S  Thông số kỹ thuật IRF 4905 • IRF 4905 có khả chịu dòng cao, công suất lớn thích hợp cho ứng dụng đòi hỏi công suất lớn, có khả chống tượng trùng dẫn • Nguồn cung cấp VDSS = -55 V • Dòng cực máng lớn ID = -74 A • Điện trở cực D cực S: RDS(on) = 0.02Ω • Công suất tiêu tán: P = 200W • Điện áp cực G cực S: UGS = -20V Bảng 2.1 Thông số định mức IRF 4905 Bảng 2.2 Đặc tính điện IRF 4905 II.2.2.1.3.1.2 TRASISTOR 2N3904: Transistor 2N3904 transistor công suất loại NPN Hình 2.20 Sơ đồ chân 2N3904  Sơ đồ chân 2N3904: 1: cực E 2: cực B 3: cực C Bảng 2.3 Thông số kỹ thuật 2N3904 Bảng 2.4 Đặc tính điện 2N3904 II.2.2.1.3.1.3 MOSFET IRF 3305: IRF 3305 transistor loại E – MOSFET kênh N hãng International Rectifier, hoạt động dựa vào hiệu ứng trường để tạo dòng điện, điều khiển điện áp Hình 2.21 Sơ đồ chân IRF 3305  Sơ đồ chân IRF 3305 từ trái sang: 1: cực G 2: cực D 3: cực S  Thông số kỹ thuật IRF 3305 • IRF 3305 có khả chịu dòng cao, công suất lớn, thích hợp cho ứng dụng đòi hỏi công suất cao • Nguồn cung cấp VDSS = 55V • Dòng cực máng lớn ID = 75 A • Điện trở cực D cực S: RDS(on) = 8mΩ • Công suất tiêu tán: P = 330W • Điện áp cực G cực S: UGS = +20V • Bảng 2.5 Thông số định mức IRF 3305 Bảng 2.6 Đặc tính điện IRF 3305 II.2.2.1.3.1.2 Thiết kế - tính toán mạch cầu H II.2.2.1.4 Sơ đồ mạch nguyên lý mạch cầu H: NGUON R7 2 K R3 2 K Q7 D3 D IO D E D4 D IO D E Q8 IR F N /TO R2 IR F N /T O Q1 N /TO 22K 22K D IE U K H IE N R4 Q2 N /T O DONGCO R6 2 K IR F 3 /T O Q5 D IO D E D1 Q6 D2 D IO D E 2 K IR F 3 /TO  Nguyên tắc hoạt động của mạch cầu H • R5 Tín hiệu điều khiển được lấy từ ngõ của PLC • Khi tín hiệu điều khiển tác động thì transistor Q1 dẫn bão hòa làm cho cực G của MOSFET IRF 4905 nối xuống 0V thì làm cho MOSFET dẫn bão hòa, đồng thời MOSFET IRF 3305 cũng được kích dẫn bão hòa điện áp cực G lớn điện áp cực S là 24V nên dòng điện chạy từ nguồn qua IRF 4905 đến động theo hướng từ sang rồi qua IRF 3305 về GND động quay thuận • Khi tín hiệu điều khiển tác động thì transistor Q2 dẫn bão hòa làm cho cực G của MOSFET IRF 4905 nối xuống 0V thì làm cho MOSFET dẫn bão hòa, đồng thời MOSFET IRF 3305 cũng được kích dẫn bão hòa điện áp cực G lớn điện áp cực S là 24V nên dòng điện chạy từ nguồn qua IRF 4905 đến động theo hướng từ sang rồi qua IRF 3305 về GND động quay ngược lại II.2.2.1.5 Sơ đồ mạch in mạch cầu H: II.2.2.2 Mạch cảm biến hồng ngoại: II.2.2.2.1 Giới thiệu về mạch cảm biến hồng ngoại: Mạch cảm biến hồng ngoại hoạt động dựa vào nguyên tắc thu phát hồng ngoại, II.2.2.2.2 Thiết kế – tính toán mạch cảm biến hồng ngoại: II.2.2.2.2.1 Giới thiệu linh kiện dùng mạch cảm biến hồng ngoại: II.2.2.2.2.1.1 Led phát hồng ngoại: Mạch cảm biến hồng ngoại sử dụng led phát hồng ngoại có chân Led phát hồng ngoại có màu trắng, có chân dài là chân Anode, chân ngắn là chân Kathode Led phát được mắc phân cực thuận Led phát có điện áp VCC = 5V, dòng điện cực đại mà led phát chịu được là 30mA II.2.2.2.2.1.2 Led thu hồng ngoại: Led thu hồng ngoại có loại là loại chân và loại chân Trong mạch cảm biến sử dụng led thu chân vì nó đơn giản, dễ sử dụng, không cần mạch giải mã cũng mã hóa Led thu có màu đen, chân dài là Anode, chân ngắn là Kathode Led thu được mắc ngược giống diode zenner tức là Kathode nối với nguồn dương, Anode nối với nguồn âm Led thu có điện áp cung cấp V CC = 5V, dòng điện lớn nhất mà led thu có thể chịu được là rất bé khoảng 10 mA Khi led thu không nhận được tín hiệu từ led phát thi điện trở của led thu sẽ rất lớn, còn nếu led thu nhận được tín hiệu từ led phát thì điện trở của nó sẽ giảm xuống, II.2.2.2.2.1.3 Transistor 2SC1815: Transistor 2SC1815 là loại transistor NPN, led thu nhận được tín hiệu từ led phát thì sẽ kích cho 2SC1815 dẫn bão hòa, điện áp là 0V, còn có vật che lại thì led thu không nhận được tín hiệu từ led phát thì transistor ngưng dẫn điện áp là 24V, vậy transistor có tác dụng để tạo xung tương ứng với sự hoạt động của led thu Hình 2.30 Sơ đồ chân transistor 2SC1815  Sơ đồ chân : 1: cực E 2: cực C 3: cực B  Thông số kỹ thuật của 2SC1815: • 2SC1815 chịu được dòng lớn và điện áp cao VCE = 50V, IC max = 150mA • Có khả chống nhiễu tốt • Có hệ số khuếch đại tĩnh cao Bảng 2.7 Thông số định mức 2SC1815 Bảng 2.8 Đặc tính điện của 2SC1815: N G U O N 24V N G U O N 5V R C 220 D LED R B n mạch cảm biến hồng ngoại: II.2.2.2.2.2 Thiết kế – tính toá D Q 2SC 1130 LED II.2.2.2.2.3 Sơ đồ nguyên lý mạch cảm biến hồng ngoại 390 R B2 2 K R D 220 R D 1k C 102 VO U T Hình 2.36 Sơ đồ nguyên lý mạch cảm biến hồng ngoại  Nguyên lý hoạt động mạch cảm biến hồng ngoại • Khi led thu nhận được tín hiệu từ led phát thì led thu sẽ dẫn và tạo điện áp 5v cực B transistor làm cho transistor dẫn bão hòa nên điện áp là 0V • Khi có vật chắn giữa led thu và led phát thì led thu ngưng dẫn làm cho transistor cũng ngưng dẫn lúc này điện áp là 24V II.2.2.2.2.4 Sơ đồ mạch in mạch cảm biến hồng ngoại II.2.2.3 Mạch PWM dùng IC 555: II.2.2.3.1 Giới thiệu về IC 555: IC 555 linh kiện được dùng tạo xung vuông với độ rộng xung có thể thay đổi được Do đó sử dụng làm mạch tạo xung đóng cắt hay mạch tạo dao động Hình 2.39 Hình dạng IC 555  Sơ đồ chân IC 555 : IC 555 là IC có chân Hình 2.40 Sơ đồ chân của IC 555 • Chân số 1(GND): chân nối GND để cấp nguồn cho IC • Chân số 2(TRIGGER): Đây chân đầu vào có điện áp vào thấp điện áp so sánh dùng chân chốt Mạch so sánh dùng transitor PNP với mức điện áp chuẩn 2/3Vcc • Chân số 3(OUTPUT): Chân chân dùng để lấy tín hiệu Trạng thái tín hiệu xác định theo mức logic Mức tương ứng mức cao và gần Vcc (PWM=100%) mức tương ứng với 0V mà thực tế mức không 0V mà nằm khoảng từ (0.35 => 0.75V) • Chân số 4(RESET): Dùng xác lập trạng thái ngõ Khi chân số nối GND ngõ mức thấp Còn chân nối vào mức áp cao trạng thái ngõ sẽ tùy thuộc vào mức áp chân Nhưng nếu là mạch để tạo dao động thì chân nối lên VCC • Chân số 5(CONTROL VOLTAGE): Dùng để thay đổi mức điện áp chuẩn IC 555 Chân không kết nối mà để giảm nhiễu người ta thường nối chân số xuống GND thông qua tụ điện từ 0.01uF đến 0.1uF, tụ có tác dụng lọc nhiễu giữ cho điện áp chuẩn ổn định • Chân số 6(THRESHOLD): chân đầu vào dùng để so sánh điện áp dùng chân chốt • Chân số 7(DISCHAGER) : xem chân khóa điện tử chịu điều khiển bởi tầng logic chân Khi chân mức áp thấp khóa đóng lại.ngược lại mở Chân có khả tự động nạp và xả điện cho mạch R-C nếu sử dụng IC 555 tầng dao động • Chân số (Vcc): chân cấp nguồn dương cho IC hoạt động  Thông số kỹ thuật của IC 555: • Điện áp đầu vào : ÷ 18V • Dòng điện cung cấp : 6mA ÷ 15mA • Điện áp logic mức cao : 0.5 ÷ 15V • Điện áp logic mức thấp : 0.03 ÷ 0.06V • Công suất lớn : 600Mw Bảng 2.9 Thông số định mức IC 555  Nguyên tắc hoạt động của IC 555: Hình 2.41 Cấu tạo bên IC 555 • Bên IC 555 bao gồm: OPAMP đóng vai trò so sánh điện áp, Flip Flop RS, transistor NPN dùng để xả điện, điện trở mắc nối tiếp chia điện áp VCC thành phần để tạo thành điện áp chuẩn Điện áp 1/3 VCC nối vào chân dương OPAMP1 điện áp 2/3 VCC nối vào chân âm OPAMP2 Khi điện áp chân nhỏ 1/3 VCC, chân S = [1] Flip Flop kích Khi điện áp chân lớn 2/3 VCC, chân R FF = [1] Flip Flop reset Hình 2.42 Nguyên lý hoạt động IC 555 • H mức cao Vcc L mức thấp 0V • Đối với Flip Flop - RS Khi S = [1] Q = [1] Q\= [0] Sau đó, S = [0] Q = [1] Q\= [0] Khi R = [1] Q\= [1] Q = [0] Tóm lại, S = [1] Q = [1] R = [1] Q = [0] Q\= [1] => transisitor dẫn, cực C nối GND Tụ C không được nạp, điện áp chân nhỏ điện áp V2 Do đó ngõ OPAMP2 mức => FF không reset • Giai đoạn ngõ mức 1: Khi bấm công tắc khởi động, chân số mức Vì điện áp chân (V-) nhỏ V1 (V+), ngõ OPAMP1 mức nên S = [1], Q = [1] Q\= [0] Ngõ chân số IC mức Khi Q\= [0], transistor tắt, tụ C nạp qua R, điện áp tụ tăng Khi buôn công tắc OPAMP1 có V- = [1] lớn V+ nên ngõ OPAMP1 mức 0, S = [0], Q Q\vẫn không đổi Trong điện áp tụ C nhỏ V2, FF giữ nguyên trạng thái • Giai đoạn ngõ mức 0: Khi tụ C nạp tiếp, OPAMP có V+ lớn V- = 2/3 VCC, R = [1] nên Q = [0] Q\= [1] Ngõ chân số IC mức Vì Q\= [1], transistor dẫn, OPAMP2 có V+ = [0] nhỏ V-, ngõ OPAMP2 mức Vì Q Q\ không đổi giá trị, tụ C xả điện thông qua transistor • Tóm lại: ngõ OUT chân số có được xung vuông có Chu kỳ ổn định Thời gian mức ngõ thời gian nạp điện, mức xả điện  Công thức tính chu kỳ và tần số của IC 555: Hình 2.43 Mạch IC 555 tạo dao động • Tần số tín hiệu đầu : f = / (ln2.C (R1 + 2R2)) • Chu kỳ tín hiệu đầu : T = 1/f = T1 + T2 • Thời gian xung mức H (1) Chu kỳ: T1 = ln2 (R1 + R2).C • Thời gian xung mức L (0) Chu kỳ : T2 = ln2.R2.C • Chu kỳ và tần số của IC 555 phụ thuộc vào R1, R2 , C II.2.2.3.2 Thiết kế – tính toán mạch PWM dùng IC 555: II.2.2.3.3 Sơ đồ nguyên lý mạch PWM dùng IC 555: +24V R 100 N G U O N R A + C 2200uF R +5V 100K + D SC H G O U T Q TR G TH R C 2200uF LM 555 + VC C G N D C V IR F 3 N /T O N G U O N VAO R ST U 1 C 10uF  Nguyên lý hoạt động của mạch PWM dùng IC 555: C 0 u F • Khi ta vặn biến trở R2 thì tương ứng ta sẽ thay đổi độ rộng xung ở ngõ của IC 555, thì đó thời gian mà MOSFET mở và đóng cũng thay đổi theo, nhờ đó mà điện áp nguồn sẽ giảm xuống II.2.2.3.4 Sơ đồ mạch in mạch PWM dùng IC 555: CHƯƠNG III: ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG SỬ DỤNG PLC S7 – 200 III.1.GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PLC S7- 200 III.1.1.Giới thiệu tổng quát PLC Một PLC có đầy đủ chức như: đếm, định thời, ghi tập lệnh Hoạt động PLC phụ thuộc vào chương trình nằm nhớ, cập nhật tín hiệu ngõ vào, xử lý tín hiệu để điều khiển ngõ Những đặc điểm PLC: - Thiết bị chống nhiễu - Có thể kết nối thêm modul để mở rộng ngõ vào/ra - Ngôn ngữ lập trình dễ hiểu - Dễ thay đổi chương trình điều khiển máy lập trình máy tính cá nhân - Độ tin cậy cao, kích thước nhỏ - Bảo trì dễ dàng III.1.1.2.Giới thiệu PLC S7-200 CPU 214 III.1.1.2.1 CẤU TRÚC PHẦN CỨNG CỦA S7 – 200 CPU 214 CPU 214 bao gồm: - 2048 từ đơn (4K byte) thuộc miền nhớ đọc/ghi non-volatile để lưu chương trình (vùng nhớ có giao diện với EEPROM) - 2048 từ đơn (4K byte) kiểu đọc/ghi để lưu liệu, 512 từ đầu thuộc miền nhớ non-volatile - 14 cổng vào 10 cổng logic - Có modul để mở rộng thêm cổng vào/ra bao gồm modul analog - Tổng số cổng vào/ra cực đại 64 cổng vào 64 cổng - 128 Timer chia làm loại theo độ phân giải khác nhau: Timer 1ms, 16 Timer 10ms 108 Timer 100ms - 128 đếm chia làm loại: đếm tiến vừa đếm tiến vừa đếm lùi - 688 bit nhớ đặc biệt dùng để thông báo trạng thái đặt chế độ làm việc - Các chế độ ngắt xử lý ngắt bao gồm: ngắt truyền thông, ngắt theo sườn lên xuống, ngắt thời gian, ngắt đếm tốc độ cao ngắt truyền xung - đếm tốc độ cao với nhịp KHz 7KHz - phát xung nhanh cho dãy xung kiểu PTO kiểu PWM - điều chỉnh tương tự - Toàn vùng nhớ không bị liệu khoảng thời gian 190 PLC bị nguồn nuôi Cổng truyền thông: S7 – 200 sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS485 với phích nối chân Cổng truyền thông Chân Giải thích Đất 24 VDC Truyền nhận liệu Không sử dụng Đất VDC 24 VDC (120mA tối đa) Truyền nhận liệu Không sử dụng Công tắc chọn chế độ làm việc PLC: - RUN cho phép PLC thực chương trình nhớ - STOP cưỡng PLC dừng thực chương trình chạy - TERM cho phép máy lập trình tự định chế độ làm việc cho PLC chế độ RUN chế độ STOP Cấu trúc nhớ: Phân chia nhớ: Bộ nhớ S7 – 200 chia thành vùng với tụ có nhiệm vụ trì liệu khoảng thời gian định nguồn *Vùng chương trình: Là miền nhớ sử dụng để lưu lệnh chương trình Chia thành miền -OB1: miền chứa chương trình tổ chức,chứa chương trình chính,các lệnh khối quét - Subroutine: Miền chứa chương trình -Interrup: Miền chứa chương trình ngắt *Vùng tham số: Là miền lưu giữ tham số Chia thành miền khác - I: Miền liệu - Q: Miền đệm liệu cổng số - M: Miền biến cờ - T: Timer - C: Counter *Vùng liệu: Vùng liệu vùng nhớ động Nó truy nhập theo bit, byte Dùng để cất liệu chương trình bao gồm kết phép tính, số định nghĩa chương trình, đệm truyền thông … chia thành miền nhớ nhỏ V - Variable memory I - Input image regigter O - Output image regigter M - Internal memory bits SM - Speacial memory bits Vùng liệu chia làm loại: -DB(Data Block):Miền chứa liệu tổ chức thành khối -L (Local data block): Miền liệu địa phương Vòng quét chương trình: PLC thực chương trình theo chu trình lặp Mỗi vòng lặp gọi vòng quét Chuyển liệu từ đệm ảo ngoại vi Truyền thông tự kiểm tra lỗi Nhập liệu từ ngoại vi vào đệm ảo Thực chương trình Cấu trúc chương trình S7 – 200: Có thể lập trình cho S7 – 200 cách sử dụng phần mềm sau đây: - STEP – Micro/DOS - STEP – Micro/WIN Các chương trình cho S7 – 200 có cấu trúc bao gồm chương trình chính, chương trình chương trình xử lý ngắt Hệ lệnh S7 – 200: chia làm ba nhóm - Các lệnh mà thực làm việc độc lập không phụ thuộc vào giá trị logic ngăn xếp - Các lệnh thực bit ngăn xếp có giá trị logic - Các nhãn lệnh đánh dấu vị trí tập lệnh III.1.1.2.2 Các lệnh bản: III.1.1.2.2.1 Lệnh bit III.1.1.2.2.2 Timer: TON, TOF, TONR III.1.1.2.2.3 Các lệnh ghi/xóa giá trị cho tiếp điểm III.1.1.2.2.4 Counter III.1.1.2.2.5 Lệnh Move III.1.1.2.2.6 Lệnh tăng/giảm III.1.1.2.2.7 Lệnh so sánh III.1.1.2.2.8 Lệnh nhảy lệnh gọi chương trình III.1.1.2.3 Một số ứng dụng quan trọng S7 – 200: III.1.1.2.3.1 Bộ đếm tốc độ cao (HSC): III.1.1.2.3.1.1.Bộ đếm tốc độ cao HSC S7 - 200 III.1.1.2.3.1.2.Bộ đếm tốc độ cao HSC S7 – 200 CPU 214 III.1.1.2.3.2 Bộ phát xung (PTO) và bộ điều chế độ rộng xung (PWM) III.1.1.2.3.3 Ngắt PLC S7 - 200 Các lệnh sử dụng hỗ trợ cho ngắt S7 – 200 • Lệnh cho phép ngắt toàn cục : -(ENI) • Lệnh cấm ngắt: -(DISI) • Lệnh trở từ chương trình ngắt: -(RETI) • Lệnh gán chương trình ngắt với kiện ngắt: • Lệnh hủy bỏ kiện ngắt với chương trình ngắt:  Các kiện ngắt S7 – 200 III.2 TRUYỀN THÔNG SỬ DỤNG FREEPORT III.2.1 Giới thiệu về chế độ Freeport Chế độ Freeport sử dụng để điều khiển cổng truyền thông CPU S7- 200 thông qua chương trình người sử dụng III.2.2 Ứng dụng chế độ Freeport: Chế độ Freeport cho phép CPU S7-200 giao tiếp với thiết bị hỗ trợ giao thức truyền thông 10 bit 11 bit Một ứng dụng quan trọng chế độ Freeport sử dụng chế độ Freeport để giao tiếp với cổng nối tiếp máy tính cá nhân III.2.3 Yêu cầu kỹ thuật: Cổng truyền thông S7-200 cổng RS-485 Do đó, kết nối với thiết bị sử dụng chuẩn truyền thông khác cần có thiết bị kết nối chuyên dụng để chuyển đổi tín hiệu chuẩn sử dụng III.2.4 Các bước khởi tạo Freeport: Các byte chuyên dụng SMB30 SMB130 dùng để đặt cấu hình cho port port hoạt động chế độ Freeport  Các lệnh hỗ trợ cho chế độ Freeport • Lệnh truyền liệu: • Lệnh nhận liệu:  Các bước khởi tạo freeport • Nạp giá trị cho byte điều khiển SMB87 cho PORT0 SMB187 cho PORT1 • Nếu có sử dụng ký tự bắt đầu ký tự kết thúc nạp ký tự vào byte SMB88 cho PORT0 SMB188 cho PORT1 • Nạp thời gian để phát đường truyền liệu nhàn rỗi vào word SMW90 cho PORT0 word SMW190 cho PORT1, việc nhận liệu bắt đầu đường truyền nhàn rỗi, sau khoảng thời gian nạp vào word SMW90 SMW190 PLC thực việc kiểm tra xem đường truyền có trống hay không để thực việc nhận liệu • Nạp số ký tự cho phép nhận(1 đến 255) đồng thời độ rộng đệm vào byte SMB94 • Gán chương trình ngắt kiện ngắt số 23 cho PORT0 kiện số 24 cho PORT1 • Cho phép ngắt toàn cục • Gọi lệnh RCV để nhận liệu CHƯƠNG IV: PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN CHO PLC S7 – 200 IV.1 Lưu đồ giải thuật: IV.1.1 Bảng quy ước tín hiệu vào ra, ý nghĩa tên chương trình con: IV.1.2 Lưu đồ chương trình chính: IV.1.3 Lưu đồ chương trình con: CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỂ TÀI V.1 TÓM TẮT ĐỀ TÀI: Sau tháng thực đề tài “thiết kế điều khiển mô hình bãi giữ xe tự động dùng PLC S7 – 200” đề tài thực nội dung sau: • Thiết kế thi công phần khí cho mô hình bãi giữ xe tự động • Thiết kế thi công mạch điện dùng mô hình bãi giữ xe tự động • Áp dụng kiến thức học vào đề tài: kiến thức điện tử bản, kỹ thuật số, lập trình cho PLC • Khởi tạo chế độ Freeport cho PLC S7 - 200, thực giao tiếp PLC S7 – 200 Visual Basic qua chế độ Freeport để truyền nhận liệu • Xây dựng phần mềm điều khiển cho PLC S7 – 200 V.2 TỰ ĐÁNH GIÁ ĐỀ TÀI: Sau tháng thực đề tài đề tài thực yêu cầu đặt Bãi giữ xe tự động xây dựng nhiều quốc gia giới Việt Nam mẻ Đây đề tài có tính ứng dụng cao, có ý nghĩa thực tiễn nước ta Nếu thành phố lớn xây dựng lên bãi đỗ xe tự động tình trạng thiếu bãi giữ xe Việt Nam giải tỏa đi, quỹ đất giành cho việc đỗ xe truyền thống dùng vào việc khác xây dựng chung cư, trung tâm thương mại góp phần phát triển đất nước Đề tài dừng lại việc thực mô hình mô theo bãi giữ xe tự động thực tế nên trình điều khiển giải thuật để cất xe vào lấy xe có khác với thực tế đôi chút Tuy nhiên trình thực đề tài khó tránh khỏi sai sót hạn chế kiến thức chuyên môn, thời gian nghiên cứu, mong đóng góp ý kiến quý Thầy Cô bạn để đề tài tốt V.3.HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI: Sau tháng thực đề tài hướng dẫn tận tình Thầy Nguyễn Tấn Đời đề tài hoàn thành thời hạn đặt yêu cầu đặt Mặc dù đề tài số hạn chế mong bạn khóa sau tìm hiều thêm thực đề tài hoàn chỉnh Sau số hướng phát triển đề tài: • Sử dụng phần mềm WINCC để giám sát thay cho Visual Basic • Sừ dụng PLC S7 – 300, S7 – 400, hay PLC hãng khác để điều khiển thay cho PLC S7 - 200 nhiều tính cao cấp • Thực việc cất lấy xe vị trí • Dùng hình HMI thay cho hình máy vi tính • Nối mạng PROFIBUS, ETHERNET để điều khiển bãi giữ xe [...]... hiệu vào ra, ý nghĩa tên các chương trình con: IV.1.2 Lưu đồ chương trình chính: IV.1.3 Lưu đồ chương trình con: CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỂ TÀI V.1 TÓM TẮT ĐỀ TÀI: Sau 5 tháng thực hiện đề tài thiết kế và điều khiển mô hình bãi giữ xe tự động dùng PLC S7 – 200” thì đề tài đã thực hiện được những nội dung sau: • Thiết kế và thi công được phần cơ khí cho mô hình bãi giữ xe tự động • Thiết. .. Thiết kế và thi công các mạch điện dùng trong mô hình bãi giữ xe tự động • Áp dụng những kiến thức đã học vào trong đề tài: kiến thức về điện tử cơ bản, kỹ thuật số, lập trình cho PLC • Khởi tạo được chế độ Freeport cho PLC S7 - 200, và thực hiện giao tiếp được giữa PLC S7 – 200 và Visual Basic qua chế độ Freeport để truyền và nhận dữ liệu • Xây dựng được phần mềm điều khiển cho PLC S7 – 200 V.2 TỰ ĐÁNH... quỹ đất giành cho việc đỗ xe truyền thống sẽ được dùng vào việc khác như xây dựng chung cư, trung tâm thương mại góp phần phát triển đất nước Đề tài chỉ dừng lại ở việc thực hiện 1 mô hình mô phỏng theo bãi giữ xe tự động trong thực tế nên quá trình điều khiển và giải thuật để cất xe vào và lấy xe ra có khác với thực tế đôi chút Tuy nhiên trong quá trình thực hiện đề tài khó tránh khỏi những sai sót do... đây là một số hướng phát triển đề tài: • Sử dụng phần mềm WINCC để giám sát thay cho Visual Basic • Sừ dụng PLC S7 – 300, S7 – 400, hay PLC của hãng khác để điều khiển thay cho PLC S7 - 200 vì nó nhiều tính năng cao cấp hơn • Thực hiện việc cất và lấy xe ở vị trí bất kỳ • Dùng màn hình HMI thay cho màn hình máy vi tính • Nối mạng PROFIBUS, ETHERNET để điều khiển bãi giữ xe ... CHƯƠNG III: ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG SỬ DỤNG PLC S7 – 200 III.1.GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PLC S7- 200 III.1.1.Giới thiệu tổng quát về PLC Một PLC có đầy đủ các chức năng như: bộ đếm, bộ định thời, các thanh ghi và tập lệnh Hoạt động của PLC phụ thuộc vào chương trình nằm trong bộ nhớ, luôn cập nhật tín hiệu ngõ vào, xử lý tín hiệu để điều khiển ngõ ra Những đặc điểm của PLC: - Thiết bị chống nhiễu - Có thể kết nối... GIÁ ĐỀ TÀI: Sau 5 tháng thực hiện đề tài thì đề tài đã thực hiện được những yêu cầu đặt ra Bãi giữ xe tự động đã được xây dựng ở nhiều quốc gia trên thế giới nhưng ở Việt Nam thì nó còn khá mới mẻ Đây là đề tài có tính ứng dụng cao, và có ý nghĩa thực tiễn đối với nước ta Nếu như các thành phố lớn xây dựng lên những bãi đỗ xe tự động thì tình trạng thiếu bãi giữ xe ở Việt Nam sẽ được giải tỏa đi, và. .. byte điều khiển SMB87 cho PORT0 hoặc SMB187 cho PORT1 • Nếu có sử dụng ký tự bắt đầu hoặc ký tự kết thúc thì nạp ký tự đó vào byte SMB88 cho PORT0 và SMB188 cho PORT1 • Nạp thời gian để phát hiện đường truyền dữ liệu nhàn rỗi vào word SMW90 cho PORT0 và word SMW190 cho PORT1, việc nhận dữ liệu sẽ bắt đầu khi đường truyền là nhàn rỗi, và cứ sau khoảng thời gian nạp vào 2 word SMW90 và SMW190 thì PLC. .. chuyên môn, và thời gian nghiên cứu, rất mong được sự đóng góp ý kiến của quý Thầy Cô và các bạn để đề tài được tốt hơn V.3.HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI: Sau 5 tháng thực hiện đề tài dưới sự hướng dẫn tận tình của Thầy Nguyễn Tấn Đời thì đề tài đã hoàn thành đúng thời hạn và đặt được những yêu cầu đặt ra Mặc dù vậy nhưng đề tài vẫn còn một số hạn chế mong các bạn khóa sau có thể tìm hiều thêm và thực hiện đề. .. thực hiện việc kiểm tra xem đường truyền có trống hay không để thực hiện việc nhận dữ liệu • Nạp số ký tự cho phép nhận(1 đến 255) đồng thời đây cũng là độ rộng của bộ đệm vào byte SMB94 • Gán chương trình ngắt và sự kiện ngắt số 23 cho PORT0 và sự kiện số 24 cho PORT1 • Cho phép ngắt toàn cục • Gọi lệnh RCV để nhận dữ liệu CHƯƠNG IV: PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN CHO PLC S7 – 200 IV.1 Lưu đồ giải thuật: IV.1.1... cầu kỹ thuật: Cổng truyền thông của S7- 200 là cổng RS-485 Do đó, khi kết nối với các thiết bị sử dụng chuẩn truyền thông khác cần có thiết bị kết nối chuyên dụng để chuyển đổi tín hiệu giữa 2 chuẩn sử dụng III.2.4 Các bước khởi tạo Freeport: Các byte chuyên dụng SMB30 và SMB130 được dùng để đặt cấu hình cho port 0 và port 1 hoạt động ở chế độ Freeport  Các lệnh hỗ trợ cho chế độ Freeport • Lệnh truyền ... truyền động mô hình CHƯƠNG II: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH BÃI GIỮ XE TỰ ĐỘNG II.2 THIẾT KẾ - THI CÔNG PHẦN ĐIỆN CHO MÔ HÌNH BÃI GIỮ XE TỰ ĐỘNG II.2.1 Nguồn cung cấp cho mô hình: Trong mô hình. .. CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỂ TÀI V.1 TÓM TẮT ĐỀ TÀI: Sau tháng thực đề tài thiết kế điều khiển mô hình bãi giữ xe tự động dùng PLC S7 – 200” đề tài thực nội dung sau: • Thiết kế thi... lực dùng cho thang tốc độ cao Gdt: Gbt: G: α: II.1.2 Mô hình bãi giữ xe tự động: II.1.2.1 Các loại động dùng mô hình: Một robot dùng để thực việc lấy cất xe vào bãi giữ xe  Động kéo robot vào