3.1Quy trình cơng nghệ của hệ thống.
Đề tài “ Thiết kế và thi cơng mơ hình thang máy sử dụng PLC S7 1200” nhóm quyết định sử dụng PLC S7 1200 CPU 1214C AC/DC/RLY để lập trình điều khiển cho hệ thống.
Hệ thống được thiết kế vận hành theo 2 chế độ.
- Chế độ 1: Manual (Bằng tay) được sử dụng trong quá trình bảo trì sửa chửa. - Chế độ 2: Auto ( Tự động) được sử dụng nhằm phục vụ nhu cầu đi lại của người
dùng.
Chế độ hoạt động của hệ thống được điều khiển thông qua công tắc chọn chế độ.
❖ Chế độ Manual.
Khi công tắc chọn chế độ đang ở Manual thì đèn Manual sáng hệ thống được hoạt động theo chế độ 1: Manual.
Hệ thống được hoạt động hoàn toàn bằng tay dưới sự điều khiển của người dùng . Thiết bị trong hệ thống được điều khiển thông qua các nút nhấn. Các nút nhấn được thiết kế trên cả tủ điện lẫn giao diện Wincc.
- Động cơ kéo cabin được điều khiển lên, xuống thông qua:
+ Nút nhấn lên.
+ Nút nhấn xuống.
- Động cơ cửa cabin được điều khiển mở, đóng thơng qua:
+ Nút nhấn mở cửa.
+ Nút nhấn đóng cửa. ❖ Chế độ Auto.
Khi công tắc chọn chế độ đang ở Auto thì đèn Auto sáng hệ thống được hoạt động theo chế độ 2: Auto.
Toàn bộ thiết bị trong hệ thống được hoạt động thông qua lệnh gọi tầng và chọn tầng của người dùng.
- Người dùng có thể gọi tầng thông qua :
+ Nút nhấn tầng 1 lên.
+ Nút nhấn tầng 2 xuống, tầng 2 lên.
+ Nút nhấn tầng 3 xuống, tầng 3 lên.
+ Nút nhấn tầng 4 xuống.
+ Nút nhấn T1, T2, T3, T4.
Khi hệ thống hoạt động đèn led sáng hiển thị vị trí của cabin nhờ các cảm biến được bố trí tại các tầng.
- Khi ấn nút gọi tầng :
+ Nếu lúc này vị trí cabin trùng với vị trí gọi tầng thì thang đứng n, động cơ cửa mở và chờ lệnh chọn tầng để di chuyển cabin.
+ Nếu lúc này vị trí cabin khác với vị trí gọi tầng thì thang di chuyển đến vị trí tầng được gọi. Khi đến vị trí tầng được gọi thì cửa cabin mở và chờ lệnh chọn tầng để tiếp tục di chuyển cabin.
Trong quá trình thang hoạt động hệ thống sẽ kiểm tra trọng lượng trong cabin có phù hợp tải trọng cho phép không, nếu quá trọng lượng cho phép thì cửa cabin sẽ khơng đóng và đèn báo quá tải sáng. Nếu trọng lượng giảm đi và trong mức cho phép thì cửa cabin đóng và thang máy hoạt động bình thường.
Ngồi ra hệ thống cịn có nút nhấn về tầng 1 dùng trong trường hợp xảy ra cháy. Khi nhấn nút về tầng 1 thì hệ thống sẽ reset các lệnh gọi tầng và chọn tầng trước đó và đưa cabin về tầng 1 nhằm đảm bảo an toàn cho người dùng.
3.2Thiết kế phần cứng.
❖ Sơ đồ khối.
Thiết kế và thi cơng mơ hình thang máy sử dụng PLC S7 1200
Sơ đồ gồm 4 khối chính: Khối nguồn, khối đầu vào, khối đầu ra, khối điều khiển trung tâm.
- Khối nguồn:
+ Nguồn 220V cung cấp PLC, biến tần, đồng thời cấp cho 2 bộ nguồn tổ ong để chuyển đổi thành nguồn DC 24v và 12v.
+ Nguồn tổ ong sẽ cung cấp tải cho các thiết bị như: nút nhấn, cơng tắc hành trình. Mạch hạ áp có chức năng giảm áp từ 220VDC thành 24VDC và 12VDC cung cấp cho 4 role trung gian để điều khiển động cơ cabin và động cơ đóng/mở cửa - Khối đầu vào:
+ Cơng tắc hành trình: gồm 2 cơng tắc hành trình dùng để đóng ngắt đóng ngắt tiếp điểm điều khiển tín hiệu đầu vào PLC đóng mở cửa của thang máy.
+ Cảm biến: gồm 4 cảm biến tiệm cận được sử dụng để xác định vị trí tầng thang của cabin và 1 cảm biến load cell để kiểm soát tải trọng.
+ Nút nhấn: Gồm 9 nút nhấn và 1 công tắc chọn chế độ được sử dụng để điều khiển quá trình hoạt động của thang máy.
- Khối điều khiển trung tâm:
+ PLC S7 1200 cpu 1214c ac/dc/rly để lập trình điều khiển tồn bộ hệ thống - Khối đầu ra:
+ Các thiết bị mà ta cần phải điều khiển gồm có các đèn báo, relay trung gian và động cơ (động cơ kéo cabin, động cơ cửa). Chúng thực hiện các lệnh mà bộ điều khiển trung tâm yêu cầu.
3.3 Lựa chọn thiết bị.
3.3.1Cabin.
❖ Khái niệm.
Cabin thang máy là phần không gian trống trong thang máy, được giới hạn bởi 4 vách. Đây cũng là nơi dành cho người đứng hoặc đặt hàng hóa vào khi cần di chuyển lên xuống.
❖ Cấu tạo.
Theo cấu tạo cabin được chia thành hai phần: phần kết cấu chịu lực và các vách che.
Cabin, cần đến 8 bộ phận sau: Khung chịu lực cabin, bộ phận rail dẫn hướng cabin, sàn cabin, vách, nóc cabin, trần giả cabin và hệ thống bảng điều khiển trong cabin.
HÌNH 3. 2 Cabin ❖ Tính chọn cơng suất. ❖ Tính chọn cơng suất.
Với thiết kế nhỏ gọn và đơn giản nên nhóm em đã chọn động cơ điện một chiều có cơng suất nhỏ phù hợp.
Để nâng được thang máy có trọng lượng 2kg và khối lượng hàng hóa tối đa là 3 kg, ta có thể tính chọn được cơng suất của động cơ:
Khối lượng đối trọng là:
𝐺𝑑𝑡 = 𝐺𝑏𝑡 + α ∗ G = 2 + 0,5 *3 = 3,5 ( Kg). Công suất tĩnh của động cơ khi có đối trọng là:
Pcn = [ (Gbt + G)*1 η– Gdt* η)]*v*k*g = [ (2+3)* 1 0,8 – 3,5*0,8]*0,5*1,2*10 = 20,7 (W). Trong đó
• Gbt : Khối lượng của buồng thang máy(2kg).
• G : Khối lượng của hàng hóa (3kg).
• v : Tốc độ động cơ, m/s.
• η : Hiệu suất của cơ cấu nâng (thường lấy η = 0,5 ÷ 0,8).
• g : Gia tốc trọng trường, (chọn g=10 m/s2).
• k : Hệ số tính đến thanh hướng giữa thanh hướng và đối trọng.
Thiết kế và thi cơng mơ hình thang máy sử dụng PLC S7 1200
❖ Lựa chọn động cơ kéo cabin.
Nhằm giúp thang máy có thể làm việc ổn định và hoạt động tốt hết cơng suất đề ra, nhóm em quyết định chọn động cơ một chiều s8l25gt-e.