ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC KHOA ĐIỆN, ĐIỆN TỬ & CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU --------- NGUYỄN THANH ĐIỀN TÌM HIỂU PLC VÀ ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Huế - 2023 ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC KHOA ĐIỆN, ĐIỆN TỬ & CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU --------- NGUYỄN THANH ĐIỀN TÌM HIỂU PLC VÀ ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Ngành: Công nghệ Kỹ thuật Điện tử - Viễn thông NGƯỜI HƯỚNG DẪN: TS.LÊ VĂN THANH VŨ Huế - 2023 LỜI CẢM ƠN Trước tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành, sâu sắc tới các thầy cô giáo trong trường Đại học Khoa học – Đại học Huế nói chung và các thầy cô giáo trong khoa Điện,Điện tử và Công nghệ vật liệu nói riêng đã tận tình giảng dạy, truyền đạt cho em những kiến thức, kinh nghiệm quý báu trong suốt thời gian qua. Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Lê Văn Thanh Vũ, thầy đã trực tiếp chỉ bảo, hướng dẫn em trong suốt quá trình làm Đồ án tốt nghiệp. Trong thời gian em làm việc với thầy, em đã không ngừng tiếp thu thêm nhiều kiến thức bổ ích mà còn học tập được tinh thần làm việc, thái độ nghiên cứu khoa học nghiêm túc, hiệu quả, đây là những điều rất cần thiết cho em trong quá trình học tập và công tác sau này. Mặc dù gặp nhiều khó khăn làm ảnh hưởng tiến độ. Nhưng đề tài được hoàn thành trong sự hỗ trợ và động viên rất nhiều từ gia đình, thầy cô cũng như bạn bè. Đó là những tình cảm thật đáng trân trọng không sao đền đáp hết, và thật phấn khởi biết bao khi thấy mọi người vẫn luôn ở bên cạnh trong những hoàn cảnh khó khăn nhất. Qua đây em cũng rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của thầy cô trong Hội đồng bảo vệ tốt nghiệp để em rút được những bài học và kinh nghiệm trước khi bước vào môi trường làm việc của kĩ sư trong công ty, nhà máy. Cuối cùng xin chúc gia đình, người thân, quý thầy cô cùng bạn bè nhiều sức khoẻ và thành công trong mọi công việc. Xin chân thành cảm ơn! Huế, ngày 20 tháng 5 năm 2023 Sinh viên thực hiện Nguyễn Thanh Điền LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong đồ án này là hoàn toàn trung thực và chưa từng được công bố ở bất kỳ công trình nào khác. Thừa Thiên Huế, ngày 20 tháng 5 năm 2023 Xác nhận của người hướng dẫn Tác giả Nguyễn Thanh Điền MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ......................................................................................................... i LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................. ii MỤC LỤC ............................................................................................................ iii DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ...............................................................................v DANH SÁCH CÁC BẢNG.................................................................................. vi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ..................................................................... vii MỞ ĐẦU ................................................................................................................1 CHƯƠNG 1. TÌM HIỂU THANG MÁY ............................................................2 1.1 Giới thiệu về thang máy .......................................................................2 1.2 Phân tích thiết kế cơ khí thang máy .....................................................3 1.2.1 Kết cấu Cabin và Đối trọng .........................................................................3 1.2.2 Bộ giảm chấn...............................................................................................5 1.2.3 Cơ cấu mở cửa Cabin ..................................................................................6 CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỦ ĐIỀU KHIỂN ..................................9 2.1 Sơ đồ khối của tủ điện ..........................................................................9 2.2 Tổng quan về các thiết bị trong tủ điều khiển ................................................10 2.2.1 Thiết bị điều khiển PLC Mitsubishi FX1N-40MT ......................................10 2.2.2 Aptomat MCB..............................................................................................12 2.2.3 Relay trung gian 8 chân Omron ...................................................................13 2.2.4 Công tắc hành trình ......................................................................................13 2.2.5 Nút nhấn .......................................................................................................14 2.2.6 Động cơ giảm tốc .......................................................................................15 2.2.7 Nguồn ổn áp 24v/5A ....................................................................................16 CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN ............................16 3.1 Giới thiệu phần mềm GX Works2 .....................................................16 3.1.1 Thời gian ra mắt và tính năng ...................................................................16 3.1.2 Chi tiết về phần mềm GX Works2 ............................................................17 3.2 Chương trình PLC điều khiển thang máy...........................................21 3.2.1 Tổng quan các lưu đồ thuật toán ...............................................................21 3.2.2 Thuật toán tổng .........................................................................................22 3.2.3 Thuật toán gọi thang xuống.......................................................................23 3.2.4 Thuật toán gọi thang lên ............................................................................24 3.2.5 Thuật toán đóng cửa ..................................................................................25 CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ............................26 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................28 PHỤ LỤC .............................................................................................................28 DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ Hình 1. 1. Hình ảnh thang máy tại chung cư ..........................................................2 Hình 1. 2. Khung Cabin ..........................................................................................3 Hình 1. 3. Bộ tời động cơ........................................................................................5 Hình 1. 4. Giảm chấn ..............................................................................................6 Hình 1. 5. Sơ đồ cấu tạo hệ thống mở cửa Cabin ...................................................6 Hình 1. 6. Sơ đồ cấu tạo hệ thống mở cửa tầng ......................................................7 Hình 2. 1. PLC MITSUBISHI FX1N-40MT .......................................................10 Hình 2. 2. Sơ đồ chân của PLC.............................................................................11 Hình 2. 3. Aptomat MCB .....................................................................................12 Hình 2. 4. Relay trung gian Omron 8 chân ...........................................................13 Hình 2. 5. Sơ đồ chân Relay .................................................................................13 Hình 2. 6. Công tắc hành trình có bánh xe ...........................................................14 Hình 2. 7. Nút nhấn ..............................................................................................15 Hình 2. 8. Động cơ giảm tốc 24vdc.....................................................................15 Hình 2. 9. Nguồn tổ ong 24v ................................................................................16 Hình 3. 1. Phần mềm GX Works2 ........................................................................16 Hình 3. 2. Tạo project mới trong GX Works2 ......................................................18 Hình 3. 3. Giao diện chính trước khi lập trình ......................................................18 Hình 3. 4. Giao diện lập trình ...............................................................................19 Hình 3. 5. Cách thêm các lệnh ..............................................................................19 Hình 3. 6. Tín hiệu đầu vào Input .........................................................................20 Hình 3. 7. Tín hiệu đầu ra Output .........................................................................20 Hình 3. 8. Mô phỏng GXSimulator2 ....................................................................21 Hình 3. 9. Chương trình đang được chạy với GXSimulator2...............................21 DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 2. 1. Thiết lập Input cho PLC ......................................................................11 Bảng 2. 2. Thiết lập Output cho PLC ...................................................................12 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Diễn giải Dịch nghĩa PLC Programmable Logic Controller Bộ điều khiển logic có thể lập trình CPU Central Processing Unit Phiên bản mã của PLC AC Alternating Current Nguồn điện 220V xoay chiều cấp cho PLC DC Direct Current Motors Nguồn điện 24V DC cấp cho PLC , ngõ vào hoặc ngõ ra của PLC I/O Input/Output Ngõ vào Input, ngõ ra Output của PLC MỞ ĐẦU Ngày nay trước những sự phát triển như vũ bão của khoa học kỹ thuật việc áp dụng khoa học công nghệ vào trong thực tế sản xuất đang được phát triển rộng rãi về mặt quy mô lẫn chất lượng. Trong đó nghành Điện,điện tử và công nghệ vật liệu chiếm một vai trò rất quan trọng không những giảm nhẹ sức lao động cho con người mà còn góp phần rất lớn trong việc nâng cao năng suất lao động, cải thiện chất lượng sản phẩm, chính vì thế nghành Điện,điện tử và công nghệ vật liệu ngày cảng khẳng định được vị trí cũng như vai trò của mình trong các nghành Điện tử công nghiệp và đang được phổ biến rộng rãi trong các hệ thống công nghiệp trên toàn thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng. Chiếm một vai trò rất quan trọng trong nghành Điện,điện tử và công nghệ vật liệu đó là kỹ thuật điều khiển logic lập trình viết tắt là PLC. Nó đã và đang phát triển mạnh mẽ và ngày càng chiếm một vị trí rất quan trọng trong các nghành kinh tế quốc dân .Không những thay thế được cho kỹ thuật điều khiển cơ cấu bằng CAM hoặc kỹ thuật rơ le trước kia mà còn chiếm lĩnh nhiều chức năng phụ khác. Xuất phát từ thực tế đó, trong quá trình học tập tại trường Đại học Khoa học, em đã được thầy cô trang bị cho những tư duy , kiến thức cơ bản về nghành Điện,điện tử và công nghệ vật liệu, như những kiến thức về vi xử lý… Em đã nhận được đồ án với đề tài : “ TÌM HIỂU PLC VÀ ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY” . Để làm đề tài tốt nghiệp cũng như là tư liệu cho sinh viên khóa sau. Em xin trân thành cảm ơn thầy Tiến sĩ Lê Văn Thanh Vũ đã tận tình giúp đỡ em trong quá trình làm và hoàn thiện đồ án này. Huế, ngày 20 tháng 5 năm 2023 Sinh viên thực hiện Nguyễn Thanh Điền 1 CHƯƠNG 1. TÌM HIỂU THANG MÁY 1.1 Giới thiệu về thang máy Thang máy được sử dụng rộng rãi tại các siêu thị, trung tâm thương mại, chung cư... thậm chí các hộ gia đình hiện nay cũng đã tự trang bị cho mình những chiếc thang máy tải khách loại nhỏ. Mẫu mã đẹp, sang trọng và đa dạng về chủng loại. Hình 1. 1. Hình ảnh thang máy tại chung cư Thang máy tốt cần hội tụ đủ những ưu điểm sau đây: • Tâ ̣p hợp đủ chiề u, tự đô ̣ng hoàn toàn: Hệ điều khiển của thang máy được lâ ̣p trình vi xử lý tín hiệu gọi tầng, nó sẽ lầ n lượt phục vụ các lê ̣nh gọi theo chiề u đang di chuyể n, sau đó thang sẽ phục vụ chiề u ngược lại. • • • Điều khiển có lựa chọn: Khi thang máy ở chế độ hoạt động tự động hoặc chế độ có người phục vụ đi kèm, nó sẽ đáp ứng các cuộc gọi một cách tự động theo lệnh gọi đăng kí theo chiều lên hoặc xuống tại bất kì tầng nào. Điề u chỉnh thời gian đóng mở cửa: Thời gian đóng mở cửa tùy vào tính chất của công trình: Nhà ở tư nhân, chung cư mini, khách sạn... Chúng ta có thể quyết định được thời gian đóng, mở cửa sao cho phù hợp nhất. Đóng/ mở cửa nhanh: Tại bảng điều khiển thang máy trong cabin, khách hàng có thể nhấn nút đóng /mở cửa nhanh khi thang đang dừng tại tầng. Khi đã 2 thấy đủ lượng người trong cabin và không đợi ai khác nữa, người đứng gần bảng điều khiển sẽ nhấn nút để cho quá trình di chuyển và vận chuyển diễn • ra nhanh hơn. Chức năng bảo vệ quá tải - báo động quá tải: Thang máy có lắp dù quá tải tại khung dưới đỡ sàn cabin. Khi thang máy tải khách có hiện tượng quá tải (Công tắc bảo vệ quá tải bị kích hoạt), cửa thang không đóng và chuông cảnh báo sẽ vang lên, chỉ khi khách ra ngoài bớt thì thang mới hoạt động bình thường trở lại. • Cứu hô ̣ tự đô ̣ng khi mấ t điê ̣n: Trong trường hợp buồ ng thang đang di chuyể n mà có sự cố mấ t điê ̣n nguồ n thì bộ cứu hộ tự động sẽ dùng nguồn điện của bộ lưu điện UPS đưa buồng thang về tầng gần nhất và mở cửa cho khách ra ngoài. Buồng thang sẽ dừng tại tầng đó, và sẽ tự động hoạt động khi có điện trở lại. 1.2 Phân tích thiết kế cơ khí thang máy 1.2.1 Kết cấu Cabin và Đối trọng a) Kết cấu Cabin Hình 1. 2. Khung Cabin 1.Khung đứng 2. Khung ngang 5.Hệ thống treo 6. Kẹp cáp 3.Nêm 4.Guốc trượt 7.Hệ thống tay đòn 8.Thanh giằng 3 Khung cabin bao gồm khung đứng 1 và khung ngang 2 liên kết với nhau bằng bulong. Khung đứng 1 được tạo thành từ hai thanh đứng chế tạo bằng thép góc đều cạnh và dầm trên, dầm dưới chế tạo bằng thép dập hình chữ U. Khung ngang 2 được chế tạo bằng thép góc đều cạnh, trên đó có lắp sàn cabin. Dầm trên của khung đứng liên kết với hệ thống treo cabin 5, đảm bảo cho cáp treo cabin có độ căng như nhau. Cabin có kích thước lớn thì khung đứng và khung ngang liên kết với nhau bằng thanh giằng 8. Trên khung cabin có lắp hệ thống tay đòn 7 và các nêm 3 của bộ hãm bảo hiểm. Hệ tay đòn 7 liên hệ với cáp của bộ phận hạn chế tốc độ qua bộ phận kẹp cáp 6 để tác động lên bộ phận hãm bảo hiểm dừng cabin tựa trên ray dẫn hướng khi tốc độ hạ cabin vượt quá giá trị cho phép. Tại đầu các dầm trên và dầm dưới của khung đứng có lắp các guốc trượt dẫn hướng 4 để đảm bảo cabin chạy dọc theo thanh dẫn hướng. b) Đối trọng Để giảm công suất của động cơ và tải trọng tác dụng lên bộ tời cũng như duy trì ma sát dây cáp và bánh ma sát thì người ta sử dụng đối trọng. Đối trọng và cabin được nối với nhau trên cùng 1 dây cáp. Cấu tạo của đối trọng bao gồm: Khung đối trọng và các tấm đối trọng. Khung đối trọng được chế tạo bằng thép hình chữ U, được ghép lại bằng mối ghép bulong. Kích thước đối trọng về độ cao nên chọn sao cho phù hợp để lắp đặt các tấm đối trọng một cách thuận lợi. Cũng như ở cabin, trên khung đối trọng có lắp đặt bộ guốc trượt dẫn hướng theo các hướng của giếng thang. Các tấm đối trọng được chế tạo bằng bê tông có khối lượng 30kg, đây là trọng lượng phù hợp để công nhân có thể lắp đặt dễ dàng. Các tấm đối trọng có vấu lồi, nhờ đó chúng được giữ chặt trên khung. c) Bộ tời Căn cứ vào công suất và vận tốc của cabin ta chọn bộ tời có động cơ, hộp giảm tốc và puly dẫn động phù hợp, còn các bộ phận khác như khớp nối, phanh ,..vì chúng được lắp thành bộ thống nhất nên đảm bảo làm việc đúng yêu cầu kĩ thuật. 4 Hình 1. 3. Bộ tời động cơ Các thông số: - Công suất động cơ: 4,5 kW - Số vòng làm việc: 1360 vòng/phút - Khối lượng: 37,35 kg - Momen làm việc: 31Nm - Momen khởi động: 78Nm - Loại hộp: Trục vít-bánh vít - Tỉ số truyền: 48:1 - Khoảng cách trục: 155mm - Khối lượng bộ tời: 370kg - Hiệu suất bộ tời: 0,65 – 0,76 1.2.2 Bộ giảm chấn Cơ cấu giảm chấn trong thang máy là một thiết bị an toàn. Cơ cấu được đặt dưới hố giếng thang máy để cabin và đối trọng đáp lên không làm va đập và gây xóc cho người ở trong cabin. Trong trường hợp cabin chuyển động đi xuống tầng dưới cùng mà bộ hạn chế hành trình không làm việc thì cơ cấu vẫn có tác dụng đỡ được cabin và giữ được an toàn. Ngoài ra cơ cấu còn đảm bảo không cho các chi tiết của thang máy va chạm với hố giếng, tránh gây hư hỏng. Ta sử dụng cơ cấu giảm chấn loại lò xo đàn hồi trong thang máy thiết kế. Đây là cơ cấu có kết cấu tương đối đơn giản, làm việc an toàn, tuổi thọ cao, được sử dụng rộng rãi đối với các loại thang máy. 5 Giảm chấn bằng lò xo Giảm chấn bằng dầu Hình 1. 4. Giảm chấn 1.2.3 Cơ cấu mở cửa Cabin a) Cấu tạo Hình 1. 5. Sơ đồ cấu tạo hệ thống mở cửa Cabin 1.Puly ; 2.Cáp ; 3,4,5.Các chi tiết cố định và điều chỉnh lực căng lò xo ; 6 Lò so chịu kéo ; 7,8,29.Các chi tiết cố định đầu cáp và điều chỉnh lực căng dây cáp ; 9.Xe con ; 10.Tay đòn ; 11.Tiếp điểm điện lắp trên khung cabin ; 12.Nắp ; 13.Mặt tỳ trên xe con lăn bên phải ; 14.Bulông ; 15.Đai ốc ; 16.Con lăn ; 17,19.Công tắc hành trình ; 18.Vấu cố định lò xo trên xe con bên phải ; 20.Cần gạt ; 21.Giảm chấn cơ cấu đóng mở cửa ; 22,32.Cam chữ U để mở cửa tầng ; 23.Bánh xe của xe con ; 24.Chi tiết cố cam vào xe 6 con ; 25.30.Cánh cửa cabin bên trái và bên phải ; 27.Tay đòn ; 28.Ray chạy xe con ; 31.Bulông treo cánh cửa vào xe con ; 33.Bánh cam. Hình 1. 6. Sơ đồ cấu tạo hệ thống mở cửa tầng 1.Các cửa tầng ; 2.Xe con treo cửa tầng ; 3,8.Con lăn dưới và trên của xe con lăn ; 4.Ray chạy xe con ; 5.Tay đòn ; 6.Con lăn ; 7,9.Tiếp điểm điện ; 10.Lẫy khóa ; 11.Con lăn ; 12,13.Dầm trên và thanh đứng ; 14.Con lăn ; 15.Tay đòn. b) Nguyên lí hoạt động Cửa Cabin: - Khi cabin đứng trước cửa tầng mà theo lệnh điều khiển nó dừng lại và mở cửa thì cơ cấu quay cần gạt 20 ngược chiều kim đồng hồ đồng thời bánh cam 33 làm đầu phải của tay đòn 27 hạ xuống còn đầu tái nâng lên không tỳ vào chi tiết 13 nữa. Quá trình mà bánh cam 33 dẫn động tay đòn 27 để nâng đầu trái của tay đòn xảy ra khi cần gạt 20 quay và ăn khe hở. Khi đầu trái của tay đòn không còn tỳ để chặn chi tiết 13 nữa thì cần gạt 20 qua con lăn 16 tỳ vào vấu 18 trên xe con bên phải để mở cửa (lò xo 6 bị kéo căng). Khi cửa đã mỡ hẳn, công tắc hành trình 19 ngắt động cơ của cơ cấu đóng, mở cửa phần dưới của cửa cũng có dẫn hướng đặt phía dưới nền cabin để đảm bảo cho của luôn ở vị trí thẳng đứng. 7 - Khi đóng cửa , cần gạt 20 quay theo chiều kim đồng hồ song lực đóng cửa là lực căng của lò xo 6 ( nhiều thang máy dùng đối trọng). Cần gạt 20 có tác dụng giữ tốc độ đóng cửa được đều. Cửa tầng: - Khi mở cửa cabin, các thanh thép chữ U trên xe con của cửa cabin ôm lấy con lăn 14 của xe con bên phải và bên trái và đẩy chúng về 2 phía. Đối với xe con bên phải, con lăn 14 được đẩy sang phải làm quay tay đòn 15 và đầu trên của tay đòn nâng lẫy khóa 10 lên để có thể mở cửa tầng. Trong suốt quá trình mở cửa, lẫy khóa 10 luôn tỳ vào điểm 9 làm hở mạch và con lăn 11 trên lẫy khóa 10 chạy dọc theo gờ trên của xe con. Tiếp điểm 7 làm hở mạch ngay sau khi bắt đầu mở cửa do tay đòn 5 hạ xuống không tỳ vào tiếp điểm 7 nữa khi mở cửa. Các tiếp điểm 7 và 9 được mắc nối tiếp nên không thể điều khiển thang máy khi đang mở. - Khi đóng cửa cabin, các thanh thép chữ U vẫn ôm lấy con lăn 14 để kéo theo cửa tầng. Khi đóng đền cuối hành trình, tay đòn 5 tựa trên con lăn 6 và đầu tay đòn nâng dần lên để tỳ vào tiếp điểm 7. Mặt khác, con lăn 11 không lăn trên gờ trên của xe con nữa, dưới tác dụng của trọng lượng con lăn 11 và của lẫy khóa 10 , đầu bên phải của lẫy khóa sập xuống để chặn xe con đồng thời không tỳ vào tiếp điểm 9 nữa. Mạch điều khiển đã được nối kín và có thể thực hiện được các lệnh điều khiển. 8 CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỦ ĐIỀU KHIỂN 2.1 Sơ đồ khối của tủ điện Tủ điện điều khiển gồm 5 khối ghép lại với nhau theo chiều hướng tạo nên một hệ thống hoạt động ổn định được trình bày trong sơ đồ dưới đây. KHỐI THIẾT BỊ BẢO VỆ KHỐI ĐIỀU KHIỂN KHỐI XỬ LÝ TRUNG TÂM PLC MITSUBISHI KHỐI ĐỘNG CƠ KHỐI NGUỒN 9 Chức năng từ khối : Khối xử lý trung tâm : PLC FX1N – 40MT có chức năng nhận tín hiệu đầu vào là các công tắc hành trình và nút bấm sau đó điều khiển các thiết bị đóng cắt. Khối thiết bị đóng cắt : Bao gồm Áp tô mát, rơ le trung gian. Có chức năng đóng cắt nguồn điện, đóng mở tiếp điểm để điều khiển động cơ, bảo vệ quá tải và ngắn mạch. Khối nút bấm và công tắc hành trình : Có chức năng chuyển mạch, khởi động, dừng khẩn cấp và xác định vị trí tầng. Khối động cơ : Gồm 2 động cơ DC 12V, một động cơ để kéo cabin, một động cơ để mở cửa. Khối nguồn : Gồm bộ nguồn 24V để cấp nguồn cho PLC và các nút ấn, đèn báo, nguồn 12V để cấp nguồn cho 2 động cơ DC. 2.2 Tổng quan về các thiết bị trong tủ điều khiển 2.2.1 Thiết bị điều khiển PLC Mitsubishi FX1N-40MT PLC Mitsubishi là một trong các dòng PLC đang được dùng phổ biến nhất trên thế giới và Việt Nam, được sản xuất bởi tập đoàn Mitsubishi Electric (Nhật Bản). PLC Mitsubishi có ưu điểm lớn về giá thành, chất lượng sản phẩm và khả năng đáp ứng đa dạng các cấu hình yêu cầu các tính năng như: Giao tiếp truyền thông, ngõ vào ra tương tự, bộ đếm ngõ vào tốc độ cao, ngõ ra phát xung tốc độ cao, các module đọc nhiệt độ, loadcell .... Hình 2. 1. PLC MITSUBISHI FX1N-40MT a) - Thông số kỹ thuật PLC FX1N-40MT Điện áp nguồn cung cấp: 12-24VDC hoặc 100/230VAC. Bộ nhớ chương trình: 8000 bước. Kết nối truyền thông: Cung cấp chuẩn kết nối RS485/RS422/RS232 thông qua board mở rộng. Loại ngõ ra: Transistor. Phát xung tốc độ cao: 2 chân phát xung max 100khz. 10 b) Tổng I/O: 40 Có thể mở rộng lên tới 132 I/O thông qua module. Có thể mở rộng tối đa lên tới 2 module chức năng. Phương pháp đấu nối Sơ đồ chân: Hình 2. 2. Sơ đồ chân của PLC c) Thiết lập tín hiệu vào ra cho PLC Tín hiệu vào INPUT: INPUT CHỨC NĂNG X000 Nút Start X001 Nút Stop X002 Nút nhấn tầng 1 lên X003 Nút nhấn tầng 2 lên X004 Nút nhấn tầng 2 xuống X005 Nút nhấn tầng 3 xuống X006 Nút nhấn chọn tầng 1 X007 Nút nhấn chọn tầng 2 X010 Nút nhấn chọn tầng 3 X011 CTHT_mở cửa X012 CTHT_đóng cửa X015 CTHT_tầng 1 X016 CTHT_tầng 2 X017 CTHT_tầng 3 Bảng 2. 1. Thiết lập Input cho PLC 11 Tín hiệu ra OUTPUT: OUTPUT CHỨC NĂNG Y002 Động cơ quay thuận Y003 Động cơ quay nghịch Y004 Cửa thuận Y005 Cửa nghịch Y007 Đèn Start Y010 Đèn tầng 1 Y011 Đèn tầng 2 lên Y012 Đèn tầng 2 xuống Y013 Đèn tầng 3 Bảng 2. 2. Thiết lập Output cho PLC 2.2.2 Aptomat MCB Aptomat Chint NXB-125G 2P C80A (MCB Chint hay còn gọi là CB tép) được dùng để phân phối điện hoặc bảo vệ các mạch từ quá tải, ngắn mạch và điện áp thấp dân dụng cho thiết bị điện công trình, gia đình, tòa nhà, chung cư, văn phòng... Hình 2. 3. Aptomat MCB Thông số kỹ thuật: - Dòng định mức: 80A. Số pha: 2P. Điện áp làm việc: 415V 50/60Hz. 12 - Dòng ngắn mạch: 10000A. Kích thước (RxCxS): 54 x 81 x 78.5 mm. 2.2.3 Relay trung gian 8 chân Omron Rơ le trung gian (Tiếng Anh là intermediate relays) có vai trò quan trọng trong các bảng mạch điện tử. Nó là trung gian trong việc truyền tải tín hiệu từ khối điều khiển sang khối động lực. Khối điều khiển ở đây là PLC, các bộ vi xử lý. Còn khối động lực là các bộ khởi động từ (contactor), thiết bị đóng ngắt, … Công dụng quan trọng nhất của Relay chính là bảo vệ mạch điện khỏi sự cố quá tải. Hình 2. 4. Relay trung gian Omron 8 chân Thông số kỹ thuật: - Relay 8 chân với tín hiệu kích 24V Sơ đồ chân Hình 2. 5. Sơ đồ chân Relay 2.2.4 Công tắc hành trình Công tắc hành trình hay còn gọi là công tắc giới hạn là một thiết bị cơ điện. Chúng bao gồm một bộ truyền động được liên kết cơ học với một bộ tiếp điểm. Khi một đối 13 tượng tiếp xúc với bộ truyền động, thiết bị sẽ vận hành các tiếp điểm để tạo hoặc ngắt kết nối điện. Nguyên lí hoạt động công tắc hành trình: Cũng khá giống với các bộ tiếp điểm của nút nhấn. Chỉ khác ở chỗ là, các vật thể sẽ tác động điều khiển công tắc hành trình thay vì chúng ta dùng tay để đóng ngắt hoạt động của chúng. Khi có vật thể tác động vào đòn bẩy thì tiếp điểm NO đóng vào, và tiếp điểm NC mở ra. Hình 2. 6. Công tắc hành trình có bánh xe - Thông số kỹ thuật: Kiểu tác động: Bánh xe, nhấn nút Tải định mức: 10 – 24AC/DC Kiểu tiếp điểm: NO, NC 2.2.5 Nút nhấn Nút nhấn tủ điện là một loại dụng cụ dùng để đóng/ngắt các thiết bị điện, máy móc hoặc một số loại quá trình trong điều khiển. Nút nhấn thường được đặt trên bảng điều khiển, tủ điện, công tắc nút nhấn,... Hầu hết, các nút nhấn tủ điện đươ ̣c làm từ nhựa hoặc kim loại. Hình dạng và kích thước được thiết kế để phù hợp với ngón tay và bàn tay của người vận hành. Nút nhấn gồm: hệ thống lò xo, hệ thống các tiếp điểm thường hở (NO) – thường đóng (NC) và vỏ bảo vệ. 14 Hình 2. 7. Nút nhấn Thông số kỹ thuật: - Dòng định mức: 24v – 10A - Điện áp đèn: 24VAC - Tiếp điểm: Đồng - Cách điện: 660VAC/DC - Điện trở tiếp điểm: <50mΩ 2.2.6 Động cơ giảm tốc Động cơ DC” viết tắt của “Direct Current Motors” là động cơ điện một chiều, chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ học. Động cơ DC lấy năng lượng điện thông qua dòng điện trực tiếp và chuyển đổi năng lượng này thành vòng quay cơ học. Hình 2. 8. Động cơ giảm tốc 24vdc 15 Thông số kỹ thuật: - Điện áp hoạt động: 12-24VDC. Tốc độ quay 37 vòng/phút. 2.2.7 Nguồn ổn áp 24v/5A Nguồn tổ ông 24V với nguồn cấp vào điện áp 220VAC và biến đổi đầu ra với điện áp 24VAC ổn định. Được sử dụng trong các thiết bị máy móc vừa và nhỏ. Hình 2. 9. Nguồn tổ ong 24v CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 3.1 Giới thiệu phần mềm GX Works2 3.1.1 Thời gian ra mắt và tính năng Phiên bản GX Works 2 là phiên bản được Mitsubishi tung ra thị trường vào cuối năm 2015. Các ngôn ngữ lập trình LAD, FBD, SCL, STL, GRAPH được hỗ trợ đầy đủ giúp kỹ sư lập trình có thể linh hoạt lựa chọn ngôn ngữ lập trình cho bộ điều khiển của hệ thống. Hiện tại có thêm phiên bản GX Works 3 là mới nhất. Hình 3. 1. Phần mềm GX Works2 16 Tính năng: - Cấu hình tích hợp và trực quan của quản lý năng lượng - Lưu trữ trên thẻ nhớ nội bộ PLC - Màn hình hiệu quả năng lượng GX Works2 cho máy - Sản xuất liên quan và tiêu chuẩn hóa xác định mức tiêu thụ năng lượng trong máy - Dễ dàng tích hợp với bộ điều khiển máy và trực quan hóa trạng thái hiệu quả trực tiếp tại máy - Cấu hình phần mềm và sao lưu đơn giản của các phiên bản - Phát triển ứng dụng C ++ cho CPU đa chức năng - Phát triển các thư viện chức năng cho Windows với C # và Visual Basic - Hỗ trợ kiểu dữ liệu “Biến thể” với các thư viện hàm cho Windows - Tạo báo thức với trình chỉnh sửa quy tắc báo động: Báo động bit và analog, các lớp và nhóm - Dấu thời gian giống hệt nhau cho tất cả các sự kiện được xác định trong một chu kỳ - Kích hoạt nhanh các giám sát trong bảng thẻ PLC 3.1.2 Chi tiết về phần mềm GX Works2 a) Phần cấu hình và lập trình thiết bị cho PLC Khi làm việc với PLC của hãng Mitsubishi thì phần mềm GX Works2 không thể thiếu khi lập trình. 17 Một số thao tác cơ bản khi làm quen với phần mềm Hình 3. 2. Tạo project mới trong GX Works2 Để tạo một dự án mới trong phần mềm, ta ấn vào Project chọn New Project và chọn các thông số PLC đang dùng và ấn OK. Hình 3. 3. Giao diện chính trước khi lập trình 18 Hình 3. 4. Giao diện lập trình Giao diện Main chính và các khối lệnh để lập trình bao gồm các bit logic cơ bản và lệnh timer, counter… Hình 3. 5. Cách thêm các lệnh 19 Hình 3. 6. Tín hiệu đầu vào Input Hình 3. 7. Tín hiệu đầu ra Output 20 b) Chế độ mô phỏng GXSimulator2 PLC GX Simulator2 giúp chúng ta có thể mô phỏng dễ dàng với đầy đủ tính năng. Hình 3. 8. Mô phỏng GXSimulator2 Hình 3. 9. Chương trình đang được chạy với GXSimulator2 3.2 Chương trình PLC điều khiển thang máy 3.2.1 Tổng quan các lưu đồ thuật toán Chương trình điểu khiển thang máy rất phức tạp vì liên quan đến các tác động vật lý của người điều khiển cũng như người sử dụng. Nên em chia lưu đồ thuật toán hay 21 chương trình điều khiển ra các phần nhỏ. Mỗi phần có một chức năng riêng để điều khiển thang máy. Thuật toán tổng quan: Xác định vị trí của tầng, lệnh thang di chuyển lên xuống, lệnh đóng mở cửa thang, lệnh dừng, lệnh Reset hệ thống. Thuật toán chế độ: Xác định vị trí và thực hiện thang di chuyển lên xuống, đóng mở cửa. Ngoài ra còn các lưu đồ thuật toán về đóng , mở cửa. 3.2.2 Thuật toán tổng Bắt đầu Xác định vị trí tầng Lệnh gọi thang Gọi thang Gọi thang bên ngoài bên trong Thang di chuyển lên và xuống, đóng mở cửa theo chế độ tự động 22 3.2.3 Thuật toán gọi thang xuống Bắt đầu Thang đang Thang đang ở tầng ở tầng 2/3 3 ấn nút gọi ấn nút gọi tầng 1 tầng 2 Thang đi xuống 23 3.2.4 Thuật toán gọi thang lên Bắt đầu Thang đang Thang đang ở tầng ở tầng 1/2 1 Ấn nút gọi Ấn nút gọi tầng 3 tầng 2 Thang đi lên 24 3.2.5 Thuật toán đóng cửa Bắt đầu Thang đi lên/xuống Xác định đúng vị trí tầng Lệnh mở cửa thang Chờ người vào trong 5s Lệnh đóng cửa thang 25 CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ 26 Sau thời gian trải qua đồ án thì em đã hoàn thành yêu cầu đề ra. Kết quả : Mô hình đã được hoàn thành theo các trình tự từ thiết kế khung cơ khí, thiết kế nguyên lý mạch điện và tủ điện, và lập trình chương trình PLC. Sau đó, lắp đặt các thiết bị với nhau tạo thành một mô hình hoàn chỉnh nhất. 27 TÀI LIỆU THAM KHẢO [I] Nguyễn Danh Sơn, Thang máy, nhà xuất bản Đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2003. [II] Vũ Liêm Chính- Phạm Quang Dũng – Hoa Văn Ngữ, Thang máy –cấu tạo, lựa chọn, lắp đặt và sử dụng, Nhà xuất bản Khao Học và Kĩ Thuật Hà Nội, 2000. [III] Lubomir Janovsky, Elevator Mechincal Desings, Ellis Horwood, 1993. [IV] Đỗ Kiến Quốc – Nguyễn Thị Hiền Lương – Lê Hoàng Tuấn – Bùi Công Thành, Nhà suất bản Đại học quốc gia TPHCM, 2002. [V] Tài liệu PLC Mitsubishi, PLCTECH, 2018. PHỤ LỤC 28 29 30 31 32 33 34