5. Bố cục của đồ án:
2.2.2 Thiết bị điện của mạch lực
a) Thiết bị tải
❖ Động cơ bước (Step motor)
Hệ thống động lực được cấu tạo chính từ động cơ bước. Bởi vì động cơ bước có ưu điểm rõ ràng là nhỏ gọn, tốc độ tương đối thấp, dễ điều khiển.
Vì mô hình có tải nhỏ nên sau khi tìm hiểu các loại động cơ nhóm em lựa chọn Step motor size 42 để phù hợp với công suất và yêu cầu của đề tài.
17
Nguyễn Sỹ Luân
Hình 2. 6 Step motor size 42
Đặc điểm: Step motor NEMA 17 size 42 x 48mm - Chiều dài: 48MM
- Đường kính trục: 5mm, đầu trục vát phẳng.
- Cường độ định mức 1.5A, mô men giữ 0.55 Nm, góc quay mỗi bước 1.8 °. - Ít tỏa nhiệt, chuyển động êm
- Khối lượng: 400g ❖ Đèn báo tín hiệu
Thông báo tín hiệu các trạng thái của hệ thống khi đang chuẩn bị hoạt động, đang hoạt động, dừng. Việc sử dụng đèn báo tín hiệu giúp người vận hành quan sát một cách trực quan và nhanh chóng các trạng thái của hệ thống, đồng thời cũng thuận tiện cho việc sửa chữa, bảo dưỡng hệ thống nếu có sự cố.
Thông số kỹ thuật của đèn thể hiện ở bảng dưới đây:
STT Đặc điểm kỹ thuật Đơn vị Thông số kỹ thuật
1 Tên sản phẩm (Product Name) LED Indicator Pilot Light
2 Loại (Model No.) AD16-22D/S
3 Dòng điện làm việc (Voltage / Current)
V DC:24V DC:12V 4 Số đầu vào (Pin Number) 2
5 Kiểu thiết kế (Material) Plastic, Electric Components 6 (Màu sắc đèn) Light Color Green, Red, Yellow
7 Kích thước lỗ khoan (Mount Hole)
mm 22/ 0.87"
8 Kích cỡ (Size) mm 29 x 50/ 1.1" x 2"(D*H)
9 Khối lượng (Weight) g 53g
10 Packcage ontent 3xLED Indicator Pilot Lights (Green + Red + Yellow)
11 Nhà sản xuất APT (Trung Quốc)
18
Nguyễn Sỹ Luân
Hình 2. 7 Đèn báo tín hiệu
b) Thiết bị phần điện.
❖ Cảm biến quang. (Photoelectric Sensor, PES)
Chức năng: Mô hình sử dụng 2 cảm biến quang để xác định xem trên Pallet xe đã vào đúng vị trí an toàn hay chưa.
Thông số kỹ thuật của cảm biến Ormron ZN-128EP như sau:
STT Chỉ tiêu kỹ thuật Đơn vị Thông số kỹ thuật
1 Đường kính ngoài mm 18 2 Điện áp hoạt động V 6-36. 3 Khoảng cách phát hiện m 0.1-0.4 (Có thể điều chỉnh được khoảng cách).
4 Loại cảm biến Cảm biến loại khuếch tán.
5 Đầu ra Loại NPN thường hở.
6 Mạch bảo vệ Bảo vệ ngược chiều phân cực và bảo vệ điện áp ngõ ra.
Bảng 2. 2: Bảng thông số kỹ thuật cảm biến quang Ormron
❖ Nút nhấn điều khiển
Mô hình sử dụng nút nhấn để điều khiển dừng, khởi động hệ thống, gửi và lấy xe.
19
Nguyễn Sỹ Luân
Thông số của nút nhấn sử dụng trong mô hình như sau: - Lỗ khoét: ϕ 22
- Tiếp điểm: 1NO + 1NC - Điện áp tải Max: 440V - Dòng điện tải max: 10A - Kích thước: 66x 36x 29mm ❖ Bộ chuyển đổi nguồn 220V- 24V.
Hình 2. 9 Hình ảnh bô chuyển đổi nguồn 220- 24VDC Seneca.
Chức năng: Bộ chuyển đổi nguồn điện là một thiết bị quan trọng trong các hệ thống năng lượng điện. Bộ chuyển đổi dòng điện có chức năng chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều. Dòng điện một chiều này có thể trực tiếp sử dụng cung cấp cho các thiết bị điện và điều khiển trong tủ điện. Việc sử dụng bộ chuyển đổi dạng có lưới tổ ong bảo vệ hoàn toàn hợp lý với kích thước và tính năng của tủ điện điều khiển.
Thông số kỹ thuật của bộ chuyển đổi nguồn 220-24V thể hiện ở bảng dưới đây:
STT Chỉ tiêu kỹ thuật Đơn vị Thông số kỹ thuật
1 Điện áp đầu vào (Input Voltage) Volt (VAC) 100-240V
2 Điện áp ra (Output Voltage) Votl (VDC) 24
3 Công suất Watt (W) 100
4 Dòng điện định mức Ampe (A) 1.8
5 Số chân đầu vào Chân 7
Bảng 2. 3 Thông số kỹ thuật bộ chuyển đổi nguồn 220-24V.
c) Thiết bị tự động hóa.
❖ Relay trung gian.
Chức năng: Công dụng của Rơle trung gian là làm nhiệm vụ "trung gian" chuyển tiếp mạch điện cho một thiết bị khác, cụ thể ở đây là chuyển tiếp tín hiệu từ PLC. Do PLC cùng các tín hiệu điều khiển khác trong hệ thống có mức điện áp và cường độ dòng điện tương đối thấp, thường ở mức dưới 25V. Tuy nhiên khi tín hiệu đầu ra của các thiết bị điều
20
Nguyễn Sỹ Luân
khiển này kết nối với các thiết bị hoạt động thực tế cần mức điện (cả bao gồm điện áp và dòng điện) lớn hơn. Khi một thiết bị điều khiển xuất lệnh để điều khiển, thông tin điều khiển dưới dạng điện áp thấp này sẽ được chuyển tiếp đến một thiết bị có khả năng chuyển mạch lượng điện lớn này theo lệnh của PLC.
Ở hệ thống này, Relay trung gian được sử dụng là Relay trung gian 14 chân Ormron MY4N-J, nó có các chức năng cụ thể sau:
- Cách ly mạch điều khiển khỏi mạch tải (hoặc cách ly mạch được cấp nguồn 220 VAC khỏi mạch sử dụng nguồn DC).
- Chuyển mạch nhiều dòng điện hoặc điện áp khác nhau sang các tải khác nhau sử dụng cùng một tín hiệu điều khiển- tín hiệu PLC.
Thông số của Relay Ormron MY4N-J như bảng dưới đây:
STT Chỉ tiêu kỹ thuật Đơn vị Thông số kỹ thuật
1 Điện áp cuộn hút làm việc (AC) V 220
2 Dòng định mức A 5
3 Số lần đóng cắt Lần 1.106
4 Số cặp tiếp điểm thường mở và đóng Cặp 4
5 Số chân đầu Relay Cái 14
6 Loại chân đế Chân dẹp- Đế bằng
7 Hãng sản xuất Ormron
Bảng 2. 4 Bảng thông số kỹ thuật của Relay trung gian Ormron.
Hình 2. 10Hình ảnh Relay trung gian 14 chân Ormron MY4N-J và đế của Relay.
❖ Lựa chọn PLC.
PLC là từ viết tắt của Programmable Logic Controller (Bộ điều khiển Logic có thể lập trình được). Khác với các bộ điều khiển thông thường chỉ có một thuật toán điều khiển nhất định, PLC có khả năng thay đổi thuật toán điều khiển tùy biến do người sử dụng viết thông qua một ngôn ngữ lập trình. Do vậy, nó cho phép thực hiện linh hoạt tất cả các bài toán điều khiển.
Nguyên lý điều khiển: CPU điều khiển các hoạt động bên trong PLC. Bộ xử lý sẽ đọc và kiểm tra chương trình được chứa trong bộ nhớ, sau đó sẽ thực hiện thứ tự từng lệnh trong chương trình, sẽ đóng hay ngắt các đầu ra. Các trạng thái ngõ ra ấy được phát tới các thiết
21
Nguyễn Sỹ Luân
bị liên kết để thực thi. Và toàn bộ các hoạt động thực thi đó đều phụ thuộc vào chương trình điều khiển được giữ trong bộ nhớ.
Sau khi tham khảo tính năng điều khiển và giá của một số loại PLC, chúng em lựa chọn sử dụng PLC mitsubishi FX1S-30MT cho mô hình, bởi nó có tín hiệu ngõ ra bằng transistor nên có khả năng phát xung tần số cao phù hợp với điều khiển động cơ bước và số lượng tín hiệu vào ra điều khiển hệ thống.
Thông số kỹ thuật: - Số ngõ vào số: 16. - Số ngõ ra số: 14, Relay. - Nguồn cung cấp: 240 VAC. - Đồng hồ thời gian thực.
- Có thể mở rộng 10 đến 30 ngõ vào/ra. - Truyền thông RS232C, RS 485. - Kích cỡ W x H x D: 100x 90 x 75.
Hình 2. 11 PLC mitsubishi FX1S 30MT
• Sơ đồ đấu nối ngõ vào:
22
Nguyễn Sỹ Luân
FX1S- Sink
• Sơ đồ đấu nối ngõ ra:
❖ Aptomat (Circuit Breaker).
Aptomat là thiết bị hạ thế ( Uđm < 1kV) dùng để bảo vệ mạch điện ( khi có sự cố: quá tải, ngắn mạch, thấp điện áp,…) hoặc để đóng cắt không thường xuyên các mạch điện ở chế độ làm việc bình thường. Thường được sử dụng trong các mạng điện dân dụng, gia đình, mạng điện công nghiệp (các nhà máy, khu công nghiệp, khu chế xuất, các công trường).
Chức năng của một chiếc Aptomat đó chính là sử dụng để giúp ngắt các mạch điện một cách tự động, tránh làm hư hỏng thiết bị điện, bảo vệ hệ thống điện khi có hiện tượng ngắn mạch hoặc sụt áp diễn ra. Ngoài ra, để bảo vệ các mạch điện, Aptomat còn có công dụng dùng để đóng ngắt mạch.
Ở mô hình này, các thiết bị tải đều có công suất nhỏ vậy nên việc sử dụng Aptomat dạng tép là đủ cho thiết bị và mô hình. Tuy nhiên, ngoài thực tế việc chỉ sử dụng MCB cho các loại hệ thống điều khiển tự động là không nhiều, bởi MCB chỉ thích hợp cho những hệ thống, đường dây có công suất nhỏ và vừa. Trong khi đó, một hệ thống bãi đỗ xe tự động lại đòi hỏi một công suất lớn, đảm bảo tính an toàn và hiệu suất hoạt động cao.
23
Nguyễn Sỹ Luân
Thông số kỹ thuật của Aptomat như sau:
STT Chỉ tiêu kỹ thuật Đơn vị Thông số kỹ thuật
1 Dòng điện định mức (In) A 10
2 Dòng cắt ngắn mạch kA 6
3 Điện áp làm việc định mức (Ue) AC V 380
4 Số lần đóng cắt cơ khí Lần 3.5.105
5 Số chân đầu vào Cái 2
Bảng 2. 5 Thông số kỹ thuật của Aptomat dạng nhỏ LS/MCB-BKN.
Sau khi tính toán lựa chọn, bảng dưới đây liệt kê các linh kiện, thiết bị điện được sử dụng trong mô hình:
Linh kiện, thiết bị Số lượng
PLC FX1S 30MT 1
Step motor NEMA 17 Size 42 1
Driver TB6600 1
Nguồn 24V 1
Nguồn 5V 1
Aptomat 10A 1
Relay trung gian 2
Cảm biến quang 2
Nút nhấn nhả 3
Đèn báo 2
Bảng 2. 6 Bảng liệt kê các linh kiện, thiết bị điện được sử dụng trong mô hình