PHẦN 3: THUYẾT MINH SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG THANG MÁY

Giới thiệu chung sơ đồ nguyên lý toàn hệ thống

Sơ đồ nguyên lý chung cho toàn hệ thống được mô tả trên hình dưới. Trong đó đối tượng được điều khiển là cabin thang máy. Động cơ truyền động chính là động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc. Động cơ được cung cấp nguồn bởi biến tần, là biến tần 3 pha loại MICRO MASTER của hãng SIEMENS (Đức) chế tạo. Trước đầu vào của biến tần có lắp bộ lọc để chống nhiễu ảnh hưởng đến lưới xoay chiều. Toàn bộ hệ thống được điều khiển bởi thiết bị điều khiển logic khả trình PLC, là loại PLC CPM1A-40CDR do hãng OMRON (Nhật bản) chế tạo gồm 24 đầu vào (Input), 16 đầu ra (Output).

Biến tần có 3 đầu vào số để tổ hợp thành 8 tần số đặt trước cho phép nó hoạt động khi có tín hiệu đầu vào tương ứng. Các đầu vào này được đánh số từ 10 đến 12 và được nối vào các đầu ra từ IR 010.00 đến IR 010.02 tương ứng trên PLC. PLC sẽ điều khiển biến tần hoạt động theo các tần số đã được đặt trước này phù hợp với giản đồ vận tốc tối ưu cho điều khiển thang máy.

Để cung cấp các tín hiệu cần thiết cho quá trình điều khiển, trong sơ đồ có sử dụng bàn phím gọi tầng được đặt trong cabin thang máy gồm 64 phím trong đó các phím từ 1 đến 60 được dùng cho việc gọi đến các tầng tương ứng, 3 phím khác là Open để gọi mở cửa nhanh, Close để gọi đóng cửa nhanh, Emer để gọi dừng thang máy khẩn cấp. Bàn phím gọi tầng có 7 đầu ra được nối vào đầu vào của PLC như sau :

  • Đầu báo có phím gọi (báo ngắt) được đưa vào đầu vào IR 000.04 để gọi chương trình ngắt SBN 001 cho xử lý phím gọi tầng. Chương trình này sẽ tổ hợp các đầu vào IR 000.06 đến IR 000.11 (6 đầu) tương ứng với các bit dữ liệu từ D0 đến D5 của bàn phím gọi tầng đưa đến theo mã nhị phân và xác định được vị trí tầng cần đến để đưa vào ô nhớ đêm và báo cờ keybuff01 (có phím gọi tầng) cho chương trình chính xử lý.

sơ-đồ-nguyên-lý-toàn-hệ-thống

Bàn phím gọi thang gồm 118 phím, trong đó tại mỗi tầng đặt 2 nút, một cho gọi thang máy đi lên, một cho gọi thang máy đi xuống, trừ trường hợp đặc biệt là tầng 1 chỉ có phím gọi lên và tầng thượng chỉ có nút gọi xuống. Bàn phím gọi thang có 8 đầu ra được nối vào đầu vào của PLC như sau :

  • Đầu báo có phím gọi (báo ngắt) được đưa vào đầu vào IR 000.05 để gọi chương trình ngắt SBN 002 cho xử lý phím gọi thang. Chương trình này sẽ tổ hợp các đầu vào IR 001.00 đến IR 001.06 (7 đầu) tương ứng với các bit dữ liệu từ D0 đến D6 của bàn phím gọi thang đưa đến theo mã nhị phân và xác định được vị trí tầng cần đến để đưa vào ô nhớ đệm và báo cờ keybuff02( có phím gọi thang ) cho chương trình chính xử lý.

Để có thể phát hiện được vị trí thang máy khi cần điều chỉnh tốc độ cũng như hãm dừng, trong đồ án có sử dụng các sensor phi tiếp điểm theo nguyên lý quang học được đánh số từ Sensor 1 đến Sensor 5, tất cả các sensor này được đấu song song vào đầu vào ngắt 000.03 để gọi chương trình ngắt SBN 000 cho xử lý sensor.

Việc cung cấp thông tin về vị trí tầng hiện tại mà thang đang hoạt động được thực hiện nhờ các đèn LED. Các đèn LED này được nối vào các đầu ra IR 100.00 đến IR 100.03 cho chữ số hàng chục và IR 100.04 đến 100.07 cho chữ số hàng đơn vị thông qua các mạch giải mã 16 từ 4 sử dụng EPROM 2764.

Ngoài ra, hệ thống động cơ đóng mở cửa cũng được PLC điều khiển thông qua đầu vào IR 001.07 báo tín hiệu cửa đã đóng hoàn toàn để cho phép động cơ khởi động, trong trường hợp ngược lại thì động cơ sẽ không được phép khởi động; tín hiệu cho phép động cơ cửa quay theo chiều mở cửa ra được lấy trên đầu ra IR 010.06, tín hiệu cho phép động cơ cửa quay theo chiều đóng cửa vào được lấy trên đầu ra IR 010.07.

Để đảm bảo an toàn trong các trường hợp sự cố, các thiết bị an toàn hoạt động độc lập với phần điều khiển như phanh dù, lò xo thủy lực v.v… sẽ hoạt động. Ngoài ra trong buồng thang còn đặt một phím bấm chuông hoạt động nhờ nguồn một chiều cung cấp độc lập để báo tín hiệu khi có sự cố mất điện lưới.

Nguyên tắc hoạt động của hệ thống

Khi chương trình đã được viết xong, được kiểm định và nạp vào PLC cùng với các điều kiện khác cho thang máy hoạt động được đảm bảo thì có thể khởi động hệ thống. Trước hết ta cấp nguồn cho PLC và nó chuyển sang trạng thái RUN (đèn RUN sáng). Sau đó đóng cầu dao cung cấp nguồn cho biến tần và thang máy sẵn sàng hoạt động. Tại thời điểm hoạt động lần đầu tiên, thang máy được đặt tham số tầng hoạt động hiện tại là 1 và nó sẽ thay đổi trong suốt quá trình hoạt động sau này. Tham số này sẽ được lưu lại trong suốt quá trình hoạt động kể cả khi mất nguồn cung cấp và được các LED hiển thị khi thang máy hoạt động.

Để hệ thống hoạt động tốt thì phải tiến hành bảo dưỡng định kỳ theo các quy định của nhà sản xuất các thiết bị đã sử dụng trong hệ thống.

Chương trình mô phỏng thang máy

Màn hình của chương trình

màn hình chương trình mô phỏng hoạt động của thang máy

Toàn bộ phần màn hình của chương trình được mô tả trên hình, trong đó gồm các phần :

  1. Cabin thang máy.
  2. Các phím gọi thang đặt tại cửa tầng.
  3. LED hiển thị tầng hiện tại của thang máy.
  4. Tầng hiện tại của tòa nhà.
  5. Phím gọi tầng gần nhất.
  6. Phím gọi thang gần nhất.
  7. Hàng đợi lên.
  8. Hàng đợi xuống.
  9. Đồ thị tốc độ thực của thang máy được vẽ theo số liệu đầu ra của biến tần.

Các quy định về sử dụng phím trong chương trình

Do phải sử dụng bàn phím của máy tính nên trong chương trình, việc bấm phím được quy định như sau:

Phím gọi thang

Phím gọi thang lên: Người gọi phải bấm vào số tầng mà người đó đang đứng ( từ 1 đến 999 ) nhờ sử dụng các phím số trên bàn phím và bấm phím mũi tên lên, ví dụ có người đang ở tầng 30 cần đi lên thì người đó phải ấn số 3, sau đó là số 0 rồi ấn phím mũi tên lên.

Phím gọi thang xuống: Người gọi phải bấm vào số tầng mà người đó đang đứng ( từ 1 đến 999 ) và bấm phím mũi tên xuống.

Phím gọi tầng

Người gọi phải bấm vào số tầng mà người đó cần đến ( từ 1 đến 999 ) và bấm phím Enter.

Khởi động chương trình

Trước khi chạy chương trình, công việc cần thiết là phải kiểm tra các đầu nối điều khiển từ card giao tiếp đến biến tần, kiểm tra card giao tiếp, kiểm tra nguồn cung cấp cho biến tần để đảm bảo an toàn trong khi chạy.

Chương trình mô phỏng thang máy nằm gọn trong một file có tên là Lift.exe; do chương trình sử dụng phần đồ họa nên nhất thiết bạn phải có các file đồ họa để trong cùng thư mục với chương trình nói trên.

Muốn khởi động chương trình, ta chỉ cần thực hiện việc chạy chương trình đuôi EXE thông thường trên DOS hoặc trên WINDOWS.

Các hoạt động của chương trình

Khi khởi động xong, chương trình bắt đầu chạy thì thang máy được đặt tại tầng 1 và sẩn sàng chờ đọc các tín hiệu gọi thang cũng như gọi tầng. Nếu có tín hiệu gọi hợp lệ, chương trình sẽ quét và đưa vào hàng đợi.

Khi hàng đợi có người cần phục vụ, thang máy trong chương trình mô phỏng sẽ hoạt động theo đúng hành trình cần phục vụ. Đồng thời nhờ sử dụng mạch biến đổi trên cổng ra số nằm trên một card giao tiếp giữa máy tính với thiết bị ngoại vi nên chương trình có thể điều khiển trực tiếp một biến tần, mà được nối với một động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc, với vận tốc tuân theo giản đồ tối ưu dành cho truyền động thang máy. Tốc độ động cơ cũng được vẽ mô phỏng theo thời gian thực nhờ sử dụng mạch chuyển đổi A/D trên card giao tiếp nói trên. Ngoài ra, vị trí tầng hiện tại được chương trình hiển thị ra trên hàng LED có trên card giao tiếp.

Hãy chia sẻ, nếu bạn cảm thấy bài viết có ích cho bạn bè !