Hỡnh 1.16 Sơđồ kết nối PLC S7-300
• Modul CPU:
Trong họ PLC-S7300 cú nhiều loại CPU khỏc nhau. Núi chung chỳng được đặt tờn theo bộ vi xử lý cú trong nú như module CPU312, module CPU314, module CPU315..
Những modul cựng sử dụng một loại bộ vi xử lý, nhưng khỏc nhau về cổng vào/ra onboard cũng như cỏc khối hàm đặc biệt được tớch hợp sẵn trong thư viện của hệ điều hành phục vụ việc sử dụng cỏc cổng vào/ra onboard này sẽ phõn biệt với nhau trong tờn gọi bằng cỏch thờm cụm chữ cỏi IFM (Intergrated Function Module). Vớ dụ module CPU313FM, module CPU314FM…
Ngoài ra, cũn cú cỏc loại module CPU với hai cổng truyờn thụng, trong đú cổng truyền thụng thứ hai cú chức năng chớnh là phục vụ việc nối mạng phõn tỏn như mạng PROFIBUS (PROCESS Field BUS). Tất nhiờn kốm theo cổng truyền thụng thứ hai này là những phần mềm tiện dụng thớch hợp cũng đó được cài đặt sẵn trong hệ điều hành. Cỏc loại module CPU này được phõn biệt với cỏc loại module CPU khỏc bằng cỏch thờm cụm từ DP (Distributed Port), Vớ dụ như module CPU315-2DP
Luận văn thạc sỹ khoa học
Hỡnh 1.17 Cỏc cổng giao tiếp của PLC S7-300
• Cỏc loại module mở rộng:
- PS (power Supply): Module nguồn nuụi, cú 3 loại 1A, 5A và 10 A - SM (Signal Module): Module mở rộng cổng tớn hiệu vào/ra, gồm cú:
+ DI (Digital Input): Module mở rộng cỏc cổng vào số với số lượng cổng cú thể là 8,16 hoặc 32 tựy theo từng loại module. Gồm 24 VDC và 120/230V AC.
+ DO (Digital Output): Module mở rộng cỏc cổng ra số với số lượng cổng cú thể là 8, 16 hoặc 32 tựy theo từng loại module. Gồm 24 VDC và ngắt điện từ.
+ DI/DO (Digital Input/Digital out): Module mở rộng cỏc cổng vào/ra số với số lượng cổng cú thể là 8 vào/8ra hoặc 16 vào/16 ra tựy theo từng loại module
+ AI (Analog Input): Module mở rộng cỏc cổng vào tương tự. Về bản chất chỳng là những bộ chuyển đổi tương tự số 12 bits (AD), tức mỗi tớn hiệu tượng tựđược chuyển đổi thành một tớn hiệu số (nguyờn) cú độ dài 12 bits. Số cỏc cổng vào tương tự cú thể là 2,4 hoặc 8 tựy loại module. Tớn hiệu vào cú thể là ỏp, dũng, điện trở.
+ AO (Analog Output): Module mở rộng cỏc cổng ra tương tự. Chỳng là những bộ chuyển đổi số tương tự 12 bits (DA). Số cỏc cổng ra tương tự cú thể là 2,4 hoặc 8 tựy theo loại module. Tớn hiệu ra cú thể là ỏp hoặc dũng.
Luận văn thạc sỹ khoa học
- IM (Interface Module): Module ghộp nối. Đõy là loại module chuyờn dụng cú nhiệm vụ nối từng nhúm cỏc module mở rộng lại với nhau thành một khối và được quản lý chung bởi một module CPU. Thụng thường cỏc module mở rộng được gỏ liền với nhau trờn một thanh đỡ gọi là rack. Trờn mỗi thanh rack chỉ cú thể gỏ tối đa 8 module mở rộng (khụng kể module CPU, nguồn nuụi). Một module CPU S7-300 cú thể làm việc trực tiếp với nhiều nhất 4 racks và cỏc racks này phải được nối với nhau bằng module IM.
Luận văn thạc sỹ khoa học
- FM (Function Module): Module cú chức năng điều khiển riờng, vớ dụ như module điều khiển động cơ servo, module điều khiển động cơ bước, module PID, module điều khiển vũng kớn, module đếm, định vị, điều khiển hồi tiếp…
- CP (Communication Module): Module phục vụ truyền thụng trong mạng (MPI, PROFIBUS, Industrial Ethernet) giữa cỏc PLC với nhau hoặc giữa PLC với mỏy tớnh.
Cấu hỡnh tổng quỏt của một PLC S7-300 như sau:
Luận văn thạc sỹ khoa học
CHƯƠNG 2. PHÂN TÍCH THIẾT KẾ SƠĐỒĐIỀU KHIỂN THANG MÁY 1 CABIN 7 TẦNG.
2.1 SƠĐỒ KHỐI SƠ BỘĐIỀU KHIỂN THANG MÁY 1 CABIN 7 TẦNG
Trong phạm vi luận văn này, lựa chọn mụ hỡnh thang mỏy chở khỏch 1 cabin 7 tầng, cửa lựa về hai bờn, để thiết kế hệ thống điều khiển với cỏc thụng số chớnh như sau:
- Tải trọng tối đa: 900 Kg
- Khối lượng buồng thang: 500 Kg - Thang mỏy cú tốc độ trung bỡnh: 2 m/s - Cú sử dụng đối trọng.
Cụng suất động cơ lỳc nõng tải được tớnh sơ bộ theo biểu thức sau (cần tớnh sơ bộ cụng suất động cơđể chọn biến tần): [ ]1 . . . . .10−3 ⎭ ⎬ ⎫ ⎩ ⎨ ⎧ + − = G G G vkg Pcn bt dtη η , [KW] Và khi hạ tải: Pch =⎧⎨[G+Gbt] +Gdt v k g ⎩ ⎫ ⎬ ⎭ − 1 10 3 η .η . . . . , [KW] Trong đú : Gbt - Khối lượng buồng thang [kg] G - Khối lượng hàng, [kg] v - Tốc độ nõng , [m/s] g - Gia tốc trọng trường, [m/s2] η - Hiệu suất của cơ cấu nõng (0,5ữ0,8). Pcn - Cụng suất tĩnh của động cơ khi nõng cú dựng đối trọng PCh - Cụng suất tĩnh của động cơ khi hạ cú dựng đối trọng Gdt - Khối luợng của đối trọng, [kG] k - Hệ số tớnh đến ma sỏt giữa thanh dẫn hướng và đối trọng ( k = 1,15 ữ1,3 ).
Luận văn thạc sỹ khoa học Gđt = Gbt + αG , [Kg] Đối với thang mỏy trở khỏch nờn chọn hệ số a = 0,35 ữ 0,4. Thay số : Gbt = 500 Kg G = 900 Kg v = 2,5 m/s g = 9,8 η = 0,7 k = 1,2 Cụng suất động cơ khi nõng : Pcn = 33,6 Kw Cụng suất động cơ khi hạ : Pch = 60,4 Kw
Hỡnh 2.1 Sơđồ khối sơ bộ hệ thống điều khiển thang mỏy 1 cabin 7 tầng
Đối tượng được điều khiển là cabin thang mỏy. Để tăng giảm tốc độđộng cơ ờm,
LED 7 THANH Đ/CƠ CửA Đ/CƠ CHíNH MạCH Đ/KHIểN ĐộNG CƠ CửA BIếN TầN GIảI M∙ HIểN THị PLC C/B trọng l−ợng Phím đến tầng Gọi thang C/T hành trình Cảm biến vị trí CHUÔNG & ĐèN BáO
Luận văn thạc sỹ khoa học
tần – Động cơ khụng đồng bộ. Nhờcú bộ biến đổi mà ta cú thểđiều chỉnh giảm tốc độ động cơ xuống tốc độ thấp trước khi dừng.
Toàn bộ hệ thống được điều khiển bởi thiết bị điều khiển Logớc khả trỡnh PLC là loại PLC S7 - 300 CPU314 (Sử dụng PLC S7 300 đỏp ứng được số lượng ngừ vào ra trờn cựng một rack, PLC S7 200 giỏ thành rẻ hơn nhưng chỉ cú tối đa 24 ngừ vào) Để cung cấp cỏc tớn hiệu cần thiết cho quỏ trỡnh điều khiển ta sử dụng cỏc nỳt bấm đến tầng đặt trong ca bin và cỏc nỳt bấm gọi thang ở ngoài ca bin. Ngoài ra trong ca bin cũn cú cỏc nỳt bấm đúng cửa bằng tay (CL), mở bằng tay (OP) và nỳt hóm dừng khẩn cấp .
Để cú thể phỏt hiện được vị trớ của thang mỏy khi cần điều chỉnh tốc độ cũng như hóm dừng, sử dụng cỏc Sensor quang học.
Việc cung cấp thụng tin về vị trớ tầng hiện đại mà thang mỏy đang hoạt động được thực hiện nhờ cỏc đốn LED 7 thanh.
Đểđảm bảo an toàn trong cỏc trường hợp sự cố, cỏc thiết bị an toàn hoạt động độc lập với phần điều khiển như phanh, giảm chấn, tựđộng dừng thang khi cụng tắc hành trỡnh trờn, dưới tỏc động.
Cỏc khối điều khiển và chức năng : - Khối cảm biến vị trớ :
Sử dụng cỏc cảm biến quang bố trớ dọc theo đường ray, dựng để phỏt hiện (cảm nhận) vị trớ của cabin, cỏc tớn hiệu này được đưa tới cổng vào số của PLC.
- Khối xử lý trung tõm và cỏc mụdul mở rộng
- Sử dụng CPU 314 với 1 mụdul mở rộng loại cú 32 cổng vào số và 1 mụdul mở rộng loại cú 32 cổng ra số. PLC xử lý chương trỡnh và đưa tớn hiệu điều khiển tới biến tần, khối hiển thị, khối đúng mở cửa.
- Khối bàn phớm
Tập hợp cỏc nỳt bấm (phớm bấm) ở trờn cỏc tầng và trong cabin. Cỏc tớn hiệu này cũng được đưa tới cổng vào số của PLC.
- Khối tớn hiệu ngắt
Bao gồm cỏc tớn hiệu từ cỏc cụng tắc hành trỡnh và cỏc cảm biến trọng lượng, cảm biến quỏ tốc độ. Cỏc tớn hiệu này được truyền trực tiếp đến PLC.
Luận văn thạc sỹ khoa học
- Khối hiển thị
Vỡ thang mỏy cú 7 tầng do vậy để hiển thịđủ 7 tầng ta sử dụng 3 đầu ra của PLC là Q10.0, Q10.1, Q10.2 đểđưa vào vi mạch giải mó 4511.
- Khối đúng mở cửa
Sử dụng động cơ servo cú liờn động giữa cỏc tớn hiệu điều khiển từ PLC với cỏc tớn hiệu ngắt từ giới hạn đúng và giới hạn mở.
- Khối chuụng và đốn bỏo.
Sử dụng để bỏo hiệu cho người sử dụng biết cỏc trạng thỏi làm việc như khi sắp đúng, mở cửa, cú sự cố…
2.2 LỰA CHỌN GHẫP NỐI BIẾN TẦN – ĐỘNG CƠ
Biến tần hiện cú rất nhiều loại, căn cứ trờn cụng suất động cơ chọn biến tần Micromaster Vecter MDV 75Kw dựng cụng nghệđiều khiển vộc tơ khụng gian để điều khiển tốc độđộng cơ khụng đồng bộ 3 pha.
Ghộp nối biến tần :
1, Cỏc đầu nối nguồn và động cơ kớch thước A.
- Đảm bảo rằng nguồn cấp cho đỳng điện ỏp và được thiết kếđảm bảo cho dũng cần thiết. Đảm bảo rằng cỏc aptomat thớch hợp với giỏ trị dũng định mức được nối giữa nguồn cấp và biến tần.
- Đảm bảo biến tần được tiếp địa an toàn, nguồn cú trung tớnh nối đất và đảm bảo cỏc đầu nối từ nguồn tới biến tần.
- Nối đỳng nguồn cấp tới cỏc đầu nối L/L1, N/L2, L3 (3 pha) và cực tiếp địa FE sử dụng cỏp 3 lừi cho biến tần 1 pha và cỏp 4 lừi cho biến tần 3 pha.
- Dựng cỏp 4 lừi để nối. Cỏp được nối tới động cơ qua cỏc đầu nối A, B, C và cỏc đầu tiếp địa FE.
- Nếu cần thiết cú thể nối thờm cỏc điện trở hóm vào cỏc cực đấu B +/DC + và B trờn biến tần.
2, Cỏc đầu nối nguồn và động cơ kớch thước BC
Luận văn thạc sỹ khoa học
chốt bảo vệ ra sau đú thỏo tấm đệm ra bằng cỏch ấn cỏc lẫy xuống rồi mới đấu dõy.
- Đảm bảo rằng nguồn cấp cho đỳng điện ỏp và được thiết kế đảm bảo cho dũng cần thiết. Đảm bảo rằng cỏc aptomat thớch hợp với giỏ trị dũng định mức được nối giữa nguồn cấp và biến tần.
- Đối với nguồn cấp đầu vào sử dụng cỏp 3 lừi cho biến tần 1 pha và dựng cỏp 4 lừi cho biến tần 3 pha.
- Sử dụng cỏp 4 lừi để nối tới động cơ.
- Đo và cắt cẩn thận cỏc đầu cỏp nguồn, cỏp nối động cơ và cỏp nối điện trở hóm trước khi luồn qua khe đi dõy.
- Đo và cắt cẩn thận cỏc đầu nối cỏp điều khiển, luồn cỏp đỳng khe đi dõy của nú. - Nối đỳng nguồn cấp tới cỏc đầu nối L/L1 – N/L2 (1 pha) hoặc L/L1 – N/L2, L3 (3 pha) và cực tiếp địa PE. - Nối cỏc đầu nối của động cơ tới cỏc đầu nối a, b, c, và cực tiếp địa PE. - Nếu cần thiết cú thể nối thờm điện trở hóm vào cỏc cực đấu B+/DC+và B- của biến tần. 3, Cỏc đầu nối điều khiển
Luận văn thạc sỹ khoa học p10+ ain+ din1 0 v ain- din2 din3 din4 p15+ pidin+ pidin- Power supply +10V, max.10mA Digital inputs (7.5 - 33V max. 5mA) analog input1 -10V to +10V 0/2 - 10V input impedance 70kÙ or 0/4- 20mA (Resistance = 300Ù) Power Supply for PID Feddback Transducer (+15, max.50mA) analog input2 0 - 10V or 0 - 20 mA AOUT+ AOUT- ptc ptc din5 din6 Output Replays max 0.4/ 110 VAC or 1A/ 30 VDC Analogue output1 0/4 - 20mA 500 O Digital inputs (7.5 - 33V max. 5mA) Motor temp protection input RL 1a (nc) rl 1b (no) rl 1c (com) rl 2b (no) rl 2c (com) pv5+ n p+ pe RS. 485 for USS protoco
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
21 22 23 24 25 26 Control termnas
Hỡnh 2.2 Sơđồ cỏc đầu nối điều khiển
- Khụng sử dụng cỏc đầu nối RS 485 bến trong (chõn 24 và 25) nếu đó dựng cổng RS485 bờn ngoài trờn panel đặt trước của biến tần.
- Cỏc chuyển mạch DIP dựng để lựa chọn cỏc đầu vào tương tự giữa điện ỏp U và dũng điện I và cũng để lựa chọn tớn hiệu phản hồi ỏp hay dũng. Chỉ cú thể điều chỉnh được cỏc chuyển mạch này khi nõng nắp che của biến tần.
Bảng 2.1 Thụng số cài đặt biến tần Thụng số
(number)
Giỏ trị
(value) Nghĩa (meaning)
P002 3.0 Thời gian gia tốc lờn (ramp up time) P003 3.0 Thời gian gia tốc xuống (ramp down time) P004 0.7 Chếđộ chạy ờM(ramp smoothing)
Luận văn thạc sỹ khoa học
inputs)
P012 2.00 Tần số ra nhỏ nhất (minimum output frequency) P041 15.00 Tần số cốđịnh 1=50HZ(Din1) (fixed frequency) P042 3.50 Tần số cốđịnh 2=6HZ(Din2) (fixed frequency) P061 4 Thao tỏc hóm bờn ngoài (operate external brake) P062 6 Hiển thị lỗi (fault indication)
P063 0.5 Hóm 0.5s tại tần số nhỏ nhất trước khi khởi động
(brake applied for 0.5s at minimum frequency before starting)
P064 1.0 Hóm 1s tại tần số nhỏ nhất trước khi dừng
(brake applied for 1.0 at minimum frequency before stopping)
P075 1 Nối với điện trở hóm (brakingresistor value)
P077 3 điều khiển vộc tơ khụng (sensorless vector control mode) P080 0.86 Hệ số cụng suất định mức động cơ
(motor rating plate power factor = 0.86)
P082 1450 Tốc độđịnh mức động cơ (motor rating plate speed =1450) P083 34 Dũng điện định mức động cơ (motor rating plate current =34
A)
P084 220 điện ỏp định mức động cơ (motor rating plate volltage=220V)
P085 7.5 Cụng suất định mức động cơ (motor rating plate power = 75(kw)
P087 1 bảo vệ nhiệt cho động cơ dựng PTC (enable motor PTC protection)
Luận văn thạc sỹ khoa học W V U PE B+ B- Nối với phanh hãm điện trở
động cơ với phanh hãm cơ điện
U,V,W phase outputs and earth to motor Micromaster vector 6 đầu vào số của BT Relay PTC2 PTC1 RS485N RS485P Aout- Aout+ Dout2 COM Dout2 NO Dout1 COM Dout1 NO Dout1 NC 15 14 25 24 13 12 22 21 20 19 18 +15V 9 17 16 8 7 6 5 11 104 3 2 1 Din6 Din5 Din4 Din3 Din2 Din1 Ain2- Ain2+ Ain1- Ain1+ 0V +10V L3 N/L2 L/L1 PE L3 L2 L1 Earth Phanh hãm điện trở Hỡnh 2.3 Sơđồ ghộp nối biến tần – động cơ
2.3 THIẾT KẾ NÚT GỌI TẦNG, GỌI THANG, SENSOR
2.3.1 Thiết kế bộ nỳt ấn gọi tầng trong cabin cho thang mỏy
Khi số tầng ớt, việc tạo mó phớm cho cỏc nỳt ấn gọi tầng rất đơn giản. Cỏc tớn hiệu này sẽ tỏc động đến một bộ phỏt xung để phỏt ra cỏc xung tương ứng với phớm gọi. Cỏc xung này sẽ được đưa đến một bộ đếm để cú được mó phớm. Tuy nhiờn, khi số tầng nhiều, việc tạo mó như trờn sẽ rất phức tạp và phải cú rất nhiều dõy dẫn tớn hiệu. Vỡ vậy, chỳng ta sẽ lựa chọn phương ỏn thiết kế cho thang mỏy nhiều tầng với cỏc bộ tạo mó theo ma trận phớm dưới dạng cỏc mó quột (Scan code).
Luận văn thạc sỹ khoa học
- Thay đổi điện trở của phớm. - Thay đổi điện dung của phớm.
- Thay đổi dũng điện chạy qua phớm theo định luật Hall.
Để giảm số lượng dõy dẫn phải biến đổi số thứ tự của cỏc phớm (mó hoỏ cỏc phớm) thành dạng nhị phõn hoặc dạng số Hexa. Trong trường hợp này, người ta sử dụng một bộđếm quột bàn phớm. Khi cú một phớm được ấn bộ đếm sẽđược lệnh dừng lại và ở đầu ra của cỏc bộ đếm sẽ thu được một mó nhị phõn tương ứng với số thứ tự của phớm. Mó này được gọi là mó quột bàn phớm.
Nguyờn tắc tạo mó quột cho bàn phớm được minh hoạ như sơđồ hỡnh 2.4.