- giao diện điều khiển Thu thập, xử lý và l − u
MAIN POWER PUMP1 READY PUMP1 RUNNING GATE OPENING GATE HIGH
G Từ đó ta đ− ợc biểu thức đặc tr − ng của các mômen lực tác động là:
MAIN POWER PUMP1 READY PUMP1 RUNNING GATE OPENING GATE HIGH
PUMP2 READY PUMP2 RUNNING GATE CLOSING GATE LOW pLUG
sPARE STOP Plug START WARNING Unplug PUMP START
Hầu nh− trong các hệ thống thuỷ lực dùng cho điều khiển nâng hạ các thiết bị cơ khí thuỷ công dùng các van điện từ là loại 24VDC, các van thông dụng có công suất max cỡ 7W. Vì vậy chúng ta phải l−u ý tính toán nguồn một chiều DC cho hệ thống. Nếu chọn bộ nguồn một chiều loại DC24V-10 A, thì công suất nuôi có thể sử dụng là:
PDC =UDCìIDC =24ì10=240(W) (2.10) Nếu gọi công suất tiêu thụ của các van là Pv , số l−ợng van trong trạm tại chỗ yêu cầu là n, thì tổng công suất yêu cầu cho điều khiển van là nPvvà chúng ta th−ờng phải chọn công suất bộ nguồn nuôi DC cho các van sao cho vừa đảm bảo vận hành an toàn cho hệ thống, vừa phải đảm bảo công suất d− cho đ−ờng dây và tuổi thọ cao cho hệ thống, tức là: v DC n P P ≥ ì ì 2 3 (2.11)
Tóm lại, trong phần tính toán thiết kế cho khối thuỷ lực và các cơ cấu chấp hành chúng ta phải có đ−ợc các thông số về công suất và các yêu cầu công nghệ. Vì công việc chủ yếu của tính toán phần điện cho khối này là phần động lực, nên ta áp dụng phần tính toán nêu trong mục 2.1.4.
Dầu ỏp lực P Dầu hồi ỏp lực thấp F Dầu ỏp lực P Dầu hồi ỏp lực thấp F Lực nõng, hạ Lực nõng, hạ
Hình 2.9: Lực nâng, hạ của xi lanh thuỷ lực và h−ớng tác dụng của dầu thuỷ lực
c) Khối điều khiển:
Việc tính toán, thiết kế cho khối này sẽ bao gồm việc tính toán thiết kế cho thiết bị lập trình PLC, ch−ơng trình điều khiển và các rơle điều khiển. Bao gồm cả các phần tính toán cho mạch cấp nguồn điều khiển AC và cả bộ nguồn DC.
- Tr−ớc hết việc tính toán thiết kế và lựa chọn thiết bị điều khiển lập trình PLC cần phải căn cứ theo vào các số liệu sau:
1. Kiểu, loại (kích cỡ) cho lắp đặt, 2. Số l−ợng các đầu vào/ra,
3. Bộ nhớ ch−ơng trình cần thiết (từ 1K trở lên),
4. Số l−ợng môđun vào/ra, phải tính cả dự phòng khi mở rộng dự án, 5. Thời gian thực hiện 1 lệnh hay 1 Kbytes ch−ơng trình,
6. Kiểu truyền thông cần thiết cho truyền dữ liệu qua lại giữa các PLC, 7. Phần mềm lập trình điều khiển sử dụng.
- Việc tính toán và lựa chọn thiết bị lập trình phù hợp đ−ợc thực hiện theo các b−ớc sau:
1.Nắm chắc các thông tin về đối t−ợng và chu trình yêu cầu điều khiển gồm: - Liệt kê số l−ợng và kiểu các tín hiệu đầu vào/ra,
- Xác định ph−ơng án điều khiển quá trình,
- Xác định các yêu cầu khác nh− khoảng cách giữa các phần tử, ...
2.Nếu không tính đ−ợc t−ơng đối chính xác các phần trên, thì sử dụng cấu hình PLC đơn là hợp lý nhất và cần phải có đầy đủ thông tin về thiết bị của Nhà sản xuất nh− Tài liệu h−ớng dẫn, Kỹ thuật phát triển phần mềm, Dải sản phẩm, Các ứng dụng có sẵn, Thời gian giao hàng, Giá cả thiết bị ...
3.Xây dựng kế hoạch cho lập trình điều khiển.
4.Tính toán cấu trúc ch−ơng trình, trễ đầu ra và ghi dữ liệu vào bảng tính tại B 2.2, dùng cấu trúc thời gian và bộ nhớ yêu cầu để xác định bộ nhớ có sẵn của PLC và thời gian đáp ứng của nó có phù hợp hay không Sau đó chúng ta tính toán dung l−ợng tổng hợp yêu cầu của cả hệ thống và ghi vào B 2.3.
5.So sánh các giá trị tính đ−ợc với bảng thông số của PLC định lựa chọn xem có phù hợp không.
6.B−ớc cuối cùng để hoàn thiện việc tính toán này là chúng ta phải −ớc tính tổng chi phí cho phần cứng, phần mềm, h−ớng dẫn sử dụng, cáp ...
- Đối với mỗi loại PLC lại có các cấu trúc ch−ơng trình và các môđun vào ra đặc biệt khác nh− các môđun đếm, PID, Profibus,... chúng lại có bảng thông số kèm theo trong các tài liệu h−ớng dẫn của hãng sản xuất. Nếu trong dự án của chúng ta sử dụng loại môđun nào, thì chúng ta phải lập bảng kê cho môđun đó theo bảng B 2.2 và tính tổng thời gian đáp ứng nh− B 2.3.
- Sau khi đã tính toán đ−ợc thiết bị lập trình PLC, chúng ta tính toán và thiết kế bộ nguồn điều khiển cho chúng nh− sau:
Thời gian
Thời gian quét đầu vào (μs) Thời gian quét đầu ra (μs) Thời gian ch−ơng trình (μs) Thời gian truyền thông (μs)
Thời gian khác (μs) Tổng: (μs) Bộ nhớ Bộ nhớ tổng words Khác words Tổng: words (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bảng 2.3: Thời gian và bộ nhớ yêu cầu của PLC
Kiểu cấu trúc Tmax Tmin
Bộ nhớ cấu trúc Dữ liệu cấu trúc Bộ đếm Bộ nhớ tổng Thời gian tổng (μs) (μs) (words) (words) (Number) (words) (μs) Tiếp điểm Đầu ra Bộ thời gian Bộ đếm Tổng số Bảng 2.2:Tính thời gian và bộ nhớ PLC
Theo bảng thông số kỹ thuật của PLC và các môđun sử dụng trong dự án đã tính toán và chọn đ−ợc ở trên, chúng ta sẽ lập một bảng cho tính công suất tiêu thụ nguồn DC của hệ thống thiết bị điều khiển PLC nh− B 2.4.
Từ đó ta tính đ−ợc công suất tiêu thụ nguồn một chiều nh− sau:
PDC =PPLC +∑Pd +∑Pdh+∑PK (2.12) Trong đó: PDC - Công suất tiêu thụ nguồn một chiều,
PPLC - Công suất tiêu thụ của thiết bị PLC,
Pd - Công suất tiêu thụ của các đèn tín hiệu dùng nguồn DC,
Pdh - Công suất tiêu thụ của các đồng hồ hiển thị số đ−ợc cho trong catalog thiết bị,
Pk - Công suất tiêu thụ nguồn DC của các thiết bị điều khiển khác. Từ đó chúng ta chọn đ−ợc bộ nguồn một chiều có công suất là:
Pnguồn(W) ≥ 1,5PDC (2.13)
Và nếu điện áp nguồn DC sử dụng là 24V, thì bộ nguồn có dòng điện phải không nhỏ hơn: Inguồn = Pnguồn/24 (A).
- Việc tính toán thiết kế các rơle điều khiển phải tuỳ thuộc vào yêu cầu của bài toán điều khiển. Trong các hệ thống điều khiển thiết bị cơ khí thuỷ công th−ờng đòi hỏi phải vận hành đ−ợc hệ thống cả khi các thiết bị điều khiển lập trình PLC bị hỏng. Do đó chúng ta phải thiết kế mạch điều khiển bằng tay hoàn toàn qua các rơle điều khiển tác động trực tiếp vào mạch điều khiển của các thiết bị đóng cắt động
Stt Tên môđun Số l−ợng P tiêu thụ Tổng P
01 CPU 01 40 40
02 Counter 01 … …
03 Digital input (32 DI) 03 … …
04 Digital output (32 DO) … … …
05 Digital output (16 DO) … … …
06 Profibus Module 01 … …
07 Analog input (8 AI) 01 … …
08 Analog output (8 AO) 01 … …
09 … … … …
… … … … …
Tổng công suất tiêu thụ của nhóm thiết bị PLC: … Bảng 2.4:Tính công suất tiêu thụ DC của hệ PLC
lực. Số l−ợng các rơle tính đ−ợc phải phụ thuộc vào mạch điều khiển và quan điểm của ng−ời thiết kế. Thông th−ờng chúng ta chọn các loại rơle thông dụng, có sẵn trên thị tr−ờng trong n−ớc. Một điểm cần quan tâm là trong dự án chúng ta có thể sử dụng nhiều loại rơle điều khiển khác nhau, có loại 220 VAC, 380 VAC hay 24 VDC tuỳ theo thiết kế. Thêm vào đó chúng ta còn phải tính đến các rơle đệm đầu vào/ra cho thiết bị lập trình PLC để tránh hỏng PLC do ngắn mạch thiết bị gây lên. Với những tính toán trên, chúng ta đã hoàn thành cơ bản việc tính toán thiết kế phần cứng cho một trạm điều khiển tại chỗ của hệ thống thiết bị cơ khí thuỷ công.