đóng mở cửa tự động khu A ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
Chương I TÌM HIỂU VỀ ĐĨNG MỞ CỬA TỰ ĐỘNG I.1 Giới thiệu chung Cửa tự động (Automatic door) Xã hội đại, nhu cầu đa dạng đòi hỏi tiện nghi sống không ngừng nâng lên, tồ nhà văn phòng cao ốc đại tiện nghi ngày nhiều việc ứng dụng khoa học cơng nghệ vào q trình quản lý điều hành cần thiết cho việc giảm thiểu nhân tiết kiệm thời gian, tiền bạc Đứng trước yêu cầu cơng ty hãng sản xuất tạo cửa có tính tự động hóa cao đáp ứng nhu cầu lại người Ngày nay, cửa trượt dần trở thành khuynh hướng thiết kế thời đại ưu điểm vượt trội như: kả sử dụng với mật độ lưu thơng cao, tốc độ đóng mở nhanh tnh an tồn, tiết kiệm diện tích Hiện cửa trượt tự động vươn lên tầm cao với kỹ thuật đại khả vận hành điều khiển từ xa hay mắt điện tử thơng minh I.2 Các đặc tính vượt trội cửa tự động: 1/Tính đơn giản: Lắp đặt dễ dàng, thuận tiện, dễ điều chỉnh 2/Tính kỹ thuật: Tối ưu hóa trình tự hoạt động, nâng cao khả chống gió, tăng cường giảm thiểu tiếng ồn 3/Độ tin cậy: Kêt cấu điều khiển tối ưu hoá, bền xảy cố, đóng mở ổn định 4/Tính linh hoạt: Bằng việc kết hợp chức phận, người sử dụng thực thêm nhiều chức khác Với kỹ thuật lần ápdụng thêm vào phận điều khiển, cửa trượt tự động thực thêm chức hoạt động liên thông nhiều cửa, hiển thị nhắc nhở chuông cửa, điều chỉnh ngữ âm điều khiển trung ương - Với điều khiển kết hợp với tắt mở gắn ngồi, mở rộng cửa từ 20-90%, tiết kiệm lượng tối đa 5/Tính an tồn :Cửa tự động khởi động lại gặp vật cản, sensor vật cản I.3 Một số hệ thống tự động Hình 1.3 : Một số loại cửa tự động thông dụng I.4 CẤU TẠO CHUNG Mô tơ: (DC Brushless Motor ) loại mô tơ điện chiều không sử dụng chổi than cho phép cửa hoạt động với tần suất cao mà khơng bị nóng Với moment xoắn lớn cộng với hệ thống gá chế tạo đặc biệt giúp cho vận hành cửa nhẹ nhàng không bị rung Tải trọng tối đa cho 02 cánh cửa lên tới 250 kg 150 kg cho cửa cánh Bộ điều khiển (MICIM Controler) Sử dụng PLC , lập trình hệ thống cho phép đảm bảo nhiều chức đóng mở có thể, kết hợp với thiết bị khác đầu đọc thẻ, sensor, an toàn đảm bảo độ an tồn cao Trong mở cửa đóng cửa, gặp chướng ngại vật dừng lại đổi chiều sau từ từ đóng lại mở Nếu sau lần gặp vật cản cửa giữ nguyên vị trí mở hoạt động trở lại có tín hiệu từ sensor Mắt cảm biến hồng ngoại Toàn hệ thống cửa tự động dung mắt cảm biến hồng ngoại HORTON Nhật hay Thụy điển, Bỉ cho phép cửa có tầm quét xa nhạy liên tục Hộp kỹ thuật (Rail base) Được chế tạo từ hợp kim nhôm với độ cứng cao giúp cho khung cửa khỏe đặc biệt khơng bị mài mòn trình sử dụng Các phụ kiện I.4.1 Khoá điện - Bảo đảm cánh cửa khoá vị trí đóng - Trọn với board điều khiển đầu nối gắn với board xử lý E100 - Được kích hoạt nút mở từ phía thiết kế kết nối thiết bị mở từ phía - Sự vận hành tiêu chuẩn : mở cửa với chế độ1 chiều ban đêm, trường hợp đặc biệt lập trình mở với chế độ tự động (automatic) I.4.2 Bình điện mạch sạc - Trường hợp cúp điện, bình điện bảo đảm hoạt động cửa liên tục 30 phút - Được cung cấp với mạch kiểm sốt tình trạng sạc bình - Đèn LED báo tình trạng: sạc đầy, sạc - Đèn LED báo ngu ồn điện chính: ON – OFF - Được thiết kế cho hoạt động •Mở lần •Đóng lần Hình 1.4.2: Khố điện •Sử dụng liên tục (với lựa chọn đóng mở lần cuối cùng) I.4.3 Tia an toàn (photocell ) - Bao gồm phát &bộ nhận dây cáp (5m ) - Nguồn cấp :24VAC– 24VDC - Dòng điện : 70mA - Gióng hàng : tự động - Góc lệch: +-5 độ - Khoảng cách 5m - Cấp bảo vệ IP6 - Nhiệt độ làm việc; -20 đến 55 độ C Hình 1.4.4 : Cảm Biến Hồng Ngoại I.4.4 Cơng tắc hành trình Hình 1.4.5 : Cơng Tắc Hành Trình chuyển động thành tín hiệu điện.Tín hiệu cơng tắc hành trình phục vụ cho trình điều khiển giám sát I.4.5 Cảm biến chuyển động phát vật chuyển động tia hồng ngoại Sử dụng an toàn cho người với hệ thống giám sát điều khiển xác vùng cảm biến mang lại hoạt động hiệu tránh chuyển động không lắp đặt in trực tiếp mắt cảm biến Các thành phần dễ dàng tách rời để lắp đặt dễ dàng Hình 1.4.6: Cảm biến chuyển động Chương II II.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PLC Cấu trúc phần cứng PLC (Programmable Logic Controler) thiết bị điều khiển lập trình hay khả trình, cho phép thực linh hoạt thuật toán điều khiển logic thơng qua ngơn ngữ lập trình Thực chất hệ vi xử lý có ưu điểm mà hệ vi xử lý khác khơng có cài đặt sẵn hệ điều hành với chức lập trình điều khiển a) Hệ điều hành Chứa chương trình hệ thống dùng để xác định cách thức thực chương trình người sử dụng, quản lý đầu vào ra, phân chia nhớ RAM quản lý liệu b) Bộ nhớ chương trình Lưu giữ chương trình điều khiển, PLC hoạt động đọc thực chương trình nghi nhớ c) Bộ đệm đầu vào (buffer) Là vùng nhớ đệm cho đầu vào ra, vùng chiếm phần RAM d) Bộ định thời (timmer), đếm (counter) Trong CPU có định thời, đếm có nhiều chức khác Từ chục đến vài trăm Timer: TON, TOFF, TOR… Counter: CT, CU, CD, CUD e) Vùng nhớ liệu Không giống vùng nhớ chương trình.Vùng nhớ sử dụng lưu kết chương trình người sử dụng Vùng nhớ bit hay goi nhớ cờ (Internal Relays) thường ký hiệu M sử dụng lưu liệu logic Vùng nhớ byte, word vùng nhớ đọc ngồi có vùng nhớ đặc biệt thường thêm ký kiệu S(special) d) Bộ vi xử lý CPU Bộ vi xử lý gọi lệnh nhớ chương trình để thực cách theo chương trình e) Bus vào Trong PLC liệu trao đổi vi xử lý Module vào thông qua bus vào Hệ thống bus chia làm loại: Bus địa chỉ, bus liệu bus điều khiển Hình 2.1 : Thành phần Hệ Thống Điều Khiển PLC II.2 Phân loại: a Micro PLC: Có cấu trúc Onboard thường sử dụng ứng dụng nhỏ chiếu sáng, mở cửa, máy phát điện tự động nhỏ Micro PLC ứng dụng dất nhiều đa dạng Ví dụ: Logo, Zen, MicroSmart Relay… Logo (Siemens) Zen(Omron) b Mini PLC: Có cấu trúc Onboard nghĩa CPU tích hợp toàn chức như: Module nguồn, module vào/ra, cổng đọc tốc độ cao HSC (Hight Speed Counter), Timer/Counter pin nhớ Ví dụ: Như loại S5 – 900/950, S7 – 200 MicroSmart IDEC, CPM1 Omron, FX Mitsubishi… Hình 2.2b : Mini PlC c Medium: PLC: S7 – 300 Siemens, A1SHCPU Mitsubishi, FA IDEC,…Có cấu trúc module sử dụng hệ thống vừa trung bình Các module mở rộng bao gồm module PLC cỡ lớn d Great PLC: PLC S7 - 400, PCS, DCS Có cấu trúc dạng module, có khả sử dụng ngơn ngữ bậc cao lập trình máy tính… + Module nguồn + Module vào (A/D): AI, AO, DI, DO, DI/DO, AI/AO AI/DO DI/AO + Module truyền thông: Mạng Modbus, AS-I, Profilebus, Devinet, CCLink… + Các module đặc biệt: PID, điều khiển động Secvor, bước, đếm tốc độ cao… II.3 Chế độ làm việc vòng quét a Chế độ làm việc - Chế độ nghỉ (Stop mode): Ở chế độ dừng không sử lý chương trình điều khiển người lập trình cài đặt chương trình điều khiển từ máy PC sang PLC ngược lại - Chế độ chạy (Run mode): Ở chế độ PLC thực chế độ điều khiển làm việc theo chu trình vòng quét: - Chế độ làm việc trung gian chế độ chạy chế độ nghỉ, chế độ (Term) ta chuyển sang chế độ RUN STOP phần mềm (bấm chuột cơng cụ hình PC) - Lỗi (Error): chế độ làm việc đăc biệt để báo lỗi chương trình, truyền thơng phần cứng vật lý hệ thống 10 III.2.4 Chọn sử dụng PLC S7-200 CPU 224 để điều khiển hệ thống HÌNH 3.2.4: S7-200 CPU 224 Kích thước : 120.5 x 80 x 62 Bộ nhớ chương trình: 8192 bytes Bộ nhớ liệu: 8192 bytes Thời gian lưu liệu 100 Ngõ vào số :14 In/10 Out Ngõ vào tương tự: In/1 Out Module mở rộng :7 Bộ đếm tốc độ cao : √ 1Pha : 30KHZ √ Pha 4: 20KHZ Xuất xung tốc độ cao: x 20KHZ Truyền thông : 1xRS485 Số lượng I/O tối đa : 128 in, 128 out Tốc độ thực thi lệnh : 0.22 micro giây/lệnh Giới thiệu S7-200 thiết bị điều khiển logic lập trình loại nhỏ hãng Siemens, có cấu trúc theo kiểu module có module mở rộng Các module đươc sử dụng cho nhiều ứng dụng lập trình khác 27 - S7-200 thuộc nhóm PLC loại nhỏ, quản lý số lượng đầu vào/ra tương đối - Có từ đầu vào/ đầu số (CPU221) đến 24 đầu vào/ 16 đầu số (CPU226) Có thể mở rộng đầu vào/ra số module mở rộng - Kiểu đầu vào IEC 1131-2 SIMATIC Đầu vào sử dụng mức điện áp 24VDC, thích hợp với cảm biến - Có kiểu ngõ Relay Transitor cấp dòng - Tích hợp sẵn cổng Profibus hay sử dụng module mở rộng, cho phép tham gia vào mạng Profibus Slave thông minh - Có cổng truyền thơng nối tiếp RS485 với đầu nối chân Tốc độ truyền cho máy lập trình kiểu PPI 9600 bauds, theo kiểu tự 300 – 38.400 bauds - Tập lệnh có đủ lệnh bit logic, so sánh, đếm, dịch/quay ghi, timer cho phép lập trình điều khiển Logic dễ dàng - Ngơn ngữ lập trình: LAD, STL, FBD 28 III.2.5 Cơng tắc hành trình : D4MC loại kín HÌNH3.2.5 : Cơng tắc hành trình : D4MC loại kín -Cơng tắc hành trình loại đơn giản, kín, kinh tế tiếp điểm trạng thái NO/NC – SPDT -Đạt độ kín IP67, nhiệt độ hoạt động -10~700C -Chiụ đựng tần số hoạt động cao 120 lần/phút (tác động cơ), 20 lần/phút (tác động điện) -Tuổi thọ hoạt động 10.000.000 (tác động cơ), 500.000 lần (tác động điện) -Nhiều kiểu dáng tác động, cho ứng dụng khác -Tốc độ tác động 0.05 mm/s ~ 0.5 m/s -Đấu nối kiểu terminal có bọc cao su bảo vệ độ kín -Đạt tiêu chuẩn UL/CSA and CCC -Kiểu dáng lắp đặt đơn giản, giảm thời gian bảo trì, thay 29 III.2.6 Contactor Chọn Contactor Siemens 3RT10 45-1AP04 Với thông số kỹ thuật: -Size: S3 -Số cực: -Có gắn tiếpđiểm phụ -Dòngđịnh mức AC1/AC3: 100A/80A -Điệnáp cuộn hút: 230 VAC-50 Hz -Tiếpđiểm phụ: 2NO + 2NC -Dùng cho động pha: 37KW/400V -Xuất xứ: Đức 30 HÌNH 3.2.6: Contactor Siemens 3RT10 45-1AP04 III.3 Sơ đồ đấu nối K1 K2 K3 M ON OFF I0.0 CB1 CTHT1 I0.1 I0.2 CB2 I0.3 I0.4 PLC S7 200 CPU 224 K2 CTHT2 I0.5 I0.6 M AC/DC/RLY Q0.1 Q0.2 Q0.3 K1 DEM L K3 31 HÌNH 3.3c : SƠ HÌNH ĐỒ 3.3b NỐI :DÂY SƠ ĐỒ MẠCH NỐI ĐỘNG DÂY PLC LỰC DI VAO CAM BIEN CAM BIEN PHONG DIEU HANH DI RA DONG CO CONG TAC HANH TRINH CONG TAC HANH TRINH 32 HÌNH 3.3a: SƠ ĐỒ MẶT BẰNG III.4 Viết chương trình mơ 33 HÌNH 3.4 : BẢNG ĐỊA CHỈ VÀO RA Khi Ấn ON ( i0.0) Hệ thống bắt đầu hoạt động : Chế độ ban ngày : có xe hay người đến cảm biến nhận diện thay đổi từ -> cổng mở Chạm cơng tắc hành trình số dừng lại sau xe qua cảm biến, sau 2s cửa đóng lại chạm cơng tắc hành trình cửa dừng lại Chế độ ban đêm ( từ 21h – 6h) Cửa không mở trừ người điều hành ấn nút mở ban đêm có người cố tình đột nhập trốn có cảnh báo đèn chng 30s 34 COUNTER C1 ĐẾM SỐ LƯỢT VÀO MỖI LƯỢT VÀO TĂNG LÊN COUNTER C2 ĐẾM SỐ LƯỢT RA MỖI LƯỢT VÀO TĂNG LÊN 35 36 III.5 BẢO VỆ ĐỘNG CƠ ĐÓNG, MỞ III.5.1 Chống pha Ứng dụng relay bảo vệ pha, đảo pha MX100 Mikro (Malaisia) Chuyện pha hệ thống điện pha gây hậu lớn khơng lạ với sống a) Bảo vệ pha đảo pha hệ thống điện - Bảo vệ pha dùng chủ yếu cho tải pha mà mật pha gây hoạt động sai ví dụ động pha pha dễ cháy, chỉnh lưu pha pha điện áp DC bị thay đổi, đề tài động bị pha cửa đóng chậm hay kẹt khơng đóng đươc - Bảo vệ đảo pha sử dụng trường hợp động pha truyền động hệ thống mà chiều quay đươc ấn định gây hư hỏng nhấn nút chạy thuận mà động lại chạy ngược Việc đảo pha xảy tiến hành sửa chữa, thay máy biến áp, đường dây b) Relay bảo vệ pha, đảo pha Mikro MX 100A relay Mikro MX100 thiết kế sử dụng để cắm 11 chân, HÌNH 3.5.1: THIẾT BỊ CHỐNG MẤT PHA Ở trạng thái khơng cấp điện tiếp điểm 1-3 hở, tiếp điểm 1-4 đóng Nếu cấp nguồn pha dây dây thứ tự pha tiếp điểm 1-3 đóng lại, tiếp điểm 1-4 mở Đèn báo cuộn dây sáng đèn 37 báo thể trạng thái lưới điện đủ pha thứ tự pha Đây trạng thái thường trực ta sử dụng role Nếu pha có tượng sau xảy ra, đèn báo tiếp điểm tắt đèn báo tiếp điểm tắt đồng thời tiếp điểm 1-3 mở ra, 1-4 đóng lại III.5.2 Chống kẹt cửa Cửa tự động sử dụng phổ biến hệ thống vào tự động … nên cần tích hợp tính an tồn cho người sử dụng khâu vận hành lắp ráp cài đặt cửa tự động Một tính vượt trội đóng mở cửa tự động, cài đặt tốc độ đóng mở cửa, chống đảo chiều động cơ, tự dừng gặp vật cản, kết nối với thiết bị kiểm soát bảo mật đầu đọc thẻ, vân tay… Nhưng sử dụng tự động không cố xảy người, a) Đóng mở cửa khó khan - Hệ thống ray dẫn động bị lệch hướng - Các bánh xe treo cửa hau lăn bị lệch so với ray dẫn động, bị nghiêng xệ b) Tốc độ đóng mở chậm - Tín hiệu điều khiển yếu Acess Controller bị lỗi - Vàng đai q lỏng - Điện áp khơng ổn định - Có thể xảy ma sát cố định ma sát cửa so với sàn nhà - Con lăn treo bị mòn, bị ma sát nhiều c) Va chạm xảy đóng cửa - Tốc độ cài đặt đóng cửa nhanh - Điện áp nguồn cấp không ổn định - Một số thành phần truyền tải lực động bị hỏng d) Cửa không tự động mở - Lỗi cảm biến an toàn hay mắt thần cửa, kiểm tra độ nhạy vùng quét cảm biến an toàn mắt thần - Dây tín hiệu bị đứt hay bị lỏng kết nối đầu cuối 38 - Ra khỏi vành đai - Động bị nóng tự động ngắt để bảo vệ động cơ, trở lại bình thường sau làm mát - Acess Controller, bị cháy bo mạch điều khiển bị lỗi - Ray dẫn động bị kẹt - Điện áp không ổn định e) Cửa khơng thể tự đóng lại - Cảm biến an toàn hay mắt thần bị hỏng - Do bạn vị trí ngồi phạm vi qt cảm biến hay mắt thần - Có chướng ngại vật hành trình đóng cửa f) Cửa đóng mở bị lệch - Ray dẫn động lăn treo có vật cản vướng vào hành trình nó, - Con lăn treo bị lệch bị mòn Cách khắc phục bảo dưỡng nên làm thường xuyên sử dụng cửa tự động, Con lăn treo cần đươc bôi trơn cho việc di chuyển kéo đẩy dễ dàng trơn tru Các trường hợp không sử dụng thời gian dài, nên tắt nguồn điện cấp cho cửa Khi có tiếng động hay âm bất thường bạn nên báo cho nhà cung cấp dịch vụ 39 Chương IV KẾT LUẬN Cổng xếp inox thiết bị thông dụng ứng dụng rộng rãi công ty, nhà xưởng, trường học, quan thiết bị thông minh với tính bật đóng mở tự động dùng tay nên thuận tiện cho việc di chuyển vào người dùng Qua việc học môn PLC làm tập lớn PLC,với đề tài thiết kế hệ thống đóng mở cửa tự động cho cổng khu A Đại Học Công Nghiệp Hà Nội giúp em có hội tổng hợp lại kiến thức học học hỏi thêm số kiến thức Em cố gắng phát huy sáng tạo nghiên cứu,tìm hiểu để lựa chọn thiết bị cho hệ thống tối ưu Tuy nhiên trình thiết kế có nhiều sai sót.Vì vây em mong giáo viên hướng dẫn đóng góp ý kiến giúp đỡ để hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! 40 MỤC LỤC Chương I TÌM HIỂU VỀ ĐĨNG MỞ CỬA TỰ ĐỘNG .1 1.1 Giới thiệu chung Cửa tự động (Automatic door) 1.2 Các đặc tính vượt trội cửa tự động: 1.3 Một số hệ thống tự động 1.4 CẤU TẠO CHUNG 1.4.2 Khoá điện .4 1.4.3 Bình điện mạch sạc 1.4.4 Tia an toàn (photocell ) .5 1.4.5 Công tắc hành trình 1.4.6 Cảm biến chuyển động Chương II GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PLC .7 2.1 Cấu trúc phần cứng 2.2 Phân loại: 2.3 Chế độ làm việc vòng quét 10 2.4 NGƠN NGỮ LẬP TRÌNH CỦA PLC S7-200 .11 2.5 PHẦN MỀM LẬP TRÌNH STEP7 16 2.6 PHẦN MỀM MÔ PHỎNG TRONG PLC S7 – 200 .18 Chương III THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐÓNG MỞ CỬA TỰ ĐỘNG SỬ DỤNG S7 200 20 3.1 Yêu cầu công nghệ 20 3.2 Lựa Chọn Thiết Bị 20 3.2.1 Tính tốn thiết bị cần dùng 20 3.2.2 Cảm biến hồng ngoại 21 3.2.3 Bộ lưu điện UPS .25 3.2.4 Chọn sử dụng PLC S7-200 CPU 224 để điều khiển hệ thống 26 3.2.5 Công tắc hành trình : D4MC loại kín .29 3.2.6 Contactor 30 3.3 Sơ đồ đấu nối 31 3.4 Viết chương trình mơ 33 3.5 BẢO VỆ ĐỘNG CƠ ĐÓNG, MỞ 37 3.5.1 Chống pha 37 3.5.2 Chống kẹt cửa 38 Chương IV KẾT LUẬN 40 41 ... tốn đóng mở c a tự động dùng PLC Chọn loại: Santak UPS online KVA w/Software Santak UPS online KVA w/Software Được thiết kế d a công nghệ True Online Double Conversion, lưu điện 1KVA thiết bị... thẻ, sensor, an toàn đảm bảo độ an toàn cao Trong mở c a đóng c a, gặp chướng ngại vật dừng lại đổi chiều sau từ từ đóng lại mở Nếu sau lần gặp vật cản c a giữ nguyên vị trí mở hoạt động trở lại... nhập) hoạt động Từ 6h00-22h00 hệ thống đóng mở c a tự động, có đếm số lượng xe ra, vào nhân viên Bảo Vệ muốn cho xe vào, không muốn cho xe ra/vào cổng ra/vao khơng tự động mở xe cố tình ra/vào có