Đồ án Ứng dụng PLC và biến tần điều khiển thang máy 7 tầng

Lời nói đầu Cùng với sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật, công nghiệp hóa hiện đại hóa ngày càng chiếm vị trí quan trọng trong đời sống xã hội. Tự động hóa cao song song với việc sử dụng một cách triệt để nguồn năng lượng, tăng năng suất lao động, nâng cao chất lượng sản phẩm, cải tiến môi trường làm việc, cải thiện nhu cầu sống của con người.… Là một sinh viên nghành điện tự động hóa ngay từ khi ngồi trên ghế nhà trường mỗi sinh viên chúng em đã được các thầy cô trang bị cho những tư duy, kiến thức cơ bản về tự động hóa điện năng và hệ thống truyền động điện tự động. Trong kỳ thực tập tốt nghiệp vừa qua em đã có dịp tiếp xúc và tìm hiểu một số thiêt bị hiện đại đang được ứng dụng trong ngành tự động hoá. Do đó trong giai đoạn làm đồ án tốt nghiệp, được sự đồng ý và giúp đỡ của thầy giáo hướng dẫn. Em đã lựa chọn đề tài : “ ứng dụng PLC và biến tần điều khiển thang máy 7 tầng ” Sau 3 tháng liên tục được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo hướng dẫn và các thầy cô trong bộ môn, oà cùng với sự giúp đỡ của các bạn trong lớp, đến nay bản thiết kế của em đã hoàn thành. Qua đây em muốn gửi lời cám ơn tới các thầy cô trong bộ môn đã tận tình giúp đỡ hướng dẫn để em hoàn thành bản thiết kế này. Đồng thời em muốn gửi lời cám ơn sâu sắc tới thầy giáo T.S Trần Xuân Minh, người đã trực tiếp ra đề tài và hướng dẫn em trong suốt thời gian qua. Mặc dù được sự chỉ đạo sát sao của thầy hướng dẫn, hết sức nỗ lực cố gắng. Song vì kiến thức còn hạn chế, điều kiện tiếp xúc thực tế chưa nhiều. Nên bản thiết kế không tránh khỏi những thiếu sót nhất định. Vậy em mong tiếp tục được sự chỉ bảo của các thầy cô, sự góp ý trân thành của các bạn. Em xin trân thành cảm ơn ! Thái Nguyên: 29/05/2009 SV: Trần văn Hạnh Chương 1: TổNG QUAN về thang máy 1.1 Giới thiệu chung về thang máy 1.1.1 Khái niệm chung về thang máy Thang máy là một thiết bị chuyên dùng để vận chuyển người, hàng hoá, vật liệu.v.v. theo phương thẳng đứng hoặc nghiêng một góc nhỏ hơn 150 so với phương thẳng đứng theo một tuyến đã định sẵn. Thang máy thường được dùng trong các khách sạn, công sở, chung cư, bệnh viện, trong các nhà máy, v.v. Nó có ưu điểm so với các phương tiện vận chuyển khác là thời gian của một chu kỳ vận chuyển bé, tần suất vận chuyển lớn. Ngoài ra thang máy còn là một trong những yếu tố làm tăng sự hiện đại tiện nghi của công trình. Nhiều quốc gia trên thế giới đã quy định, đối với các nhà cao 6 tầng trở lên đều phải được trang bị thang máy để đảm bảo cho người đi lại thuận tiện, tiết kiệm thời gian và tăng năng suất lao động. Đối với những công trình như bệnh viện, nhà máy, khách sạn v.v. tuy số tầng nhỏ hơn 6 nhưng do yêu cầu phục vụ vẫn phải được trang bị thang máy. Thang máy là một thiết bị vận chuyển đòi hỏi tính an toàn nghiêm ngặt, bởi nó liên quan trực tiếp đến tài sản và tính mạng con người nên nó phải thỏa mãn yêu cầu về an toàn được quy định trong các tiêu chuẩn, quy trình, quy phạm. 1.1.2 Lịch sử phát triển thang máy Cuối thế kỷ thứ 19, trên thế giới mới chỉ có một vài hãng thang máy ra đời như: OTIS; Schindler. Chiếc thang máy đầu tiên đã được chế tạo và đưa vào sử dụng của hãng OTIS (Mỹ) năm 1853. Đến năm 1874, hãng thang máy Schindler (Thụy Sĩ) cũng đã chế tạo thành công những thang máy khác. Lúc đầu bộ tời kéo chỉ có một tốc độ, cabin có kết cấu đơn giản, cửa tầng đứng bằng tay, tốc độ di chuyển của cabin thấp. Đầu thế kỷ thứ 20, có nhiều hãng thang máy khác ra đời như KONE (Phần Lan), MISUBISHI, NIPON, ELEVATOR, ... (Nhật Bản), THYSEN (Đức), SABIEM (ý)... đã chế tạo các loại thang máy có tốc độ cao, tiện nghi trong cabin tốt hơn và êm hơn. Vào đầu những năm 1970, thang máy đã chế tạo đạt tới tốc độ 7.5 m/s, những thang máy chở hàng đã có tải trọng tới 30 tấn đồng thời cũng trong khoảng thời gian này cũng có các thang máy thuỷ lực ra đời. Sau một khoảng thời gian rất ngắn với tiến bộ của các ngành khoa học khác, tốc độ thang máy đã đạt tới 10m/s. Vào những năm 1980, đã xuất hiện hệ thống điều khiển động cơ mới bằng phương pháp biến đổi điện áp và tần số (inverter). Thành tựu này cho phép thang máy hoạt động êm hơn, tiết kiệm được khoảng 40% công suất động cơ. Vào đầu những năm 1990, trên thế giới đã chế tạo những thang máy có tốc độ đạt tới 12.5 m/s và các thang máy có các tính năng kỹ thuật khác. Như đã trình bày ở trên, trước đây thang máy ở Việt Nam đều do Liên Xô cũ và một số nước Đông Âu cung cấp. Chúng được sử dụng để vận chuyển trong công nghiệp và chở người trong các nhà cao tầng. Tuy nhiên số lượng còn rất khiêm tốn. Trong những năm gần đây, do nhu cầu thang máy tăng mạnh, một số hãng thang máy đã ra đời nhằm cung cấp, lắp đặt thiết bị thang máy theo hai hướng là: +Nhập thiết bị toàn bộ của các hãng nước ngoài, thiết bị hoạt động tốt, tin cậy nhưng với giá thành rất cao. +Trong nước tự chế tạo phần điều khiển và một số phần cơ khí đơn giản khác. Bên cạnh đó, một số hãng thang máy nổi tiếng ở các nước đã giới thiệu và bán sản phẩm của mình vào Việt Nam như : OTIS (Hoa Kỳ), NIPPON, MISUBISHI (Nhật Bản), HUYNDAI (Hàn Quốc). Về công nghệ thì các hãng luôn đổi mới còn mẫu thì phổ biến ở hai dạng: -Hệ thống truyền động dùng động cơ điện với đối trọng thông thường. -Hệ thống nâng hạ buồng thang bằng thuỷ lực. Các hệ thống thang máy truyền động bằng động cơ điện hiện đại phổ biến là dùng kỹ thuật vi xử lý kết hợp với điều khiển vô cấp tốc độ động cơ điện. 1.1.3 Phân loại thang máy Thang máy hiện nay đã được thiết kế và chế tạo rất đa dạng, với nhiều kiểu, loại khác nhau để phù hợp với mục đích của từng công trình. Có thể phân loại thang máy theo các nguyên tắc và các đặc điểm sau: 1.1.3.1 Theo công dụng thang máy được phân thành 5 loại 1, Thang máy chuyên chở người: Loại này chuyên vận chuyển hành khách trong các khách sạn, công sở, các khu chung cư, trường học, tháp truyền hình.v.v. 2, Thang máy chuyên chở người có tính đến hàng đi kèm: Loại này thường dùng cho các siêu thị, khu triển lãm.v.v. 3, Loại máy chuyên chở bệnh nhân: Loại này chuyên dùng cho các bệnh viện, các khu điều dưỡng.... Đặc điểm của nó là kích thước cabin phải đủ lớn để chứa băng ca (cáng) hoặc giường của bệnh nhân, cùng với các bác sĩ, nhân viên và các dụng cụ cấp cứu đi kèm. Hiện nay trên thế giới đã sản xuất theo cùng tiêu chuẩn kích thước và tải trọng cho loại thang máy này. 4, Thang máy chuyên chở hàng có người đi kèm: Loại thường dùng cho các nhà máy, công xưởng, kho, thang máy dùng cho nhân viên khách sạn v.v... chủ yếu để chở hàng nhưng có người đi kèm để phục vụ. 5, Thang máy chuyên chở hàng không có người đi kèm: Loại chuyên dùng để chở vật liệu, thức ăn trong các khách sạn, nhà ăn tập thể v.v... Đặc điểm của loại này chỉ có điều khiển ngoài cabin (trước các cửa tầng). Còn các loại thang máy khác nêu ở trên vừa điều khiển trong cabin vừa điều khiển ngoài cabin. Ngoài ra còn có các loại thang máy chuyên dùng khác như: thang máy cứu hoả, chở ôtô v.v... 1.1.3.2 Theo hệ thống dẫn động cabin 1, Thang máy dẫn động điện: Loại này dẫn động cabin lên xuống nhờ động cơ điện truyền qua hộp giảm tốc tới puly ma sát hoặc tang cuốn cáp. Chính nhờ cabin được treo bằng cáp mà hành trình lên xuống của nó không bị hạn chế. Ngoài ra còn có loại thang máy dẫn động cabin lên xuống nhờ bánh răng thanh răng (Chuyên dùng để chở người phục vụ xây dựng các công trình cao tầng ). 2, Thang máy thuỷ lực (bằng xylanh - pittông): Đặc điểm của loại này là cabin được đẩy từ dưới lên nhờ xylanh - pittông thuỷ lực nên hành trình bị hạn chế vì vậy không thể trang bị cho các công trình cao tầng, mặc dù kết cấu đơn giản, tiết diện giếng thang so với dẫn động cáp có cùng tải trọng. 1.1.3.3 Theo các thông số cơ bản 1, Theo tốc độ di chuyển của cabin: + Loại tốc độ thấp: n <1 m/s + Loại tốc độ trung bình: n < 1 á 2,5 m/s + Loại tốc độ cao: n <2,5 á 4 m/s + Loại tốc độ rất cao: n > 4 m/s. 2, Theo khối lượng vận chuyển của cabin: + Loại nhỏ: Q < 500 kg + Loại trung bình: Q = 500 á1000 kg + Loại lớn: Q = 1000 á 1600 kg + Loại rất lớn: Q >1600 kg 1.1.3.4 Theo vị trí đặt bộ tời kéo Đối với thang máy điện: + Thang máy có bộ tời kéo đặt trên giếng thang + Thang máy có bộ tời kéo đặt dưới giếng thang 1.1.3.5 Theo quỹ đạo di chuyển của cabin 1, Thang máy thẳng đứng 2, Thang máy nghiêng 1.1.4 Kết cấu của thang máy Kết cấu , sơ đồ bố trí thiết bị của thang máy giới thiệu trên hình 1-4. Hố giếng của thang máy là khoảng không gian từ mặt bằng sàn tầng 1 cho đến đáy giếng. Nếu hố giếng có độ sâu hơn 2 mét thì phải làm thêm cửa ra vào. Để nâng - hạ buồng thang, người ta dùng động cơ. Động cơ được nối trực tiếp với cơ cấu nâng hoặc qua hộp giảm tốc. Nếu nối trực tiếp, buồng thang máy được nâng qua puli quấn cáp. Nếu nối gián tiếp thì giữa puli cuốn cáp và động cơ có nắp hộp giảm tốc với tỷ số truyền i = 18 á 120. Cabin được treo lên puli quấn cáp bằng kim loại (thường dùng 1 đến 4 sợi cáp). Buồng thang luôn được giữ theo phương thẳng đứng nhờ có ray dẫn hướng và những con trượt dẫn hướng (con trượt là loại puli trượt có bọc cao su bên ngoài). Đối trọng di chuyển dọc theo chiều cao của thành giếng theo các thanh dẫn hướng. 1. Cabin 2. Con trượt dẫn hướng Cabin 3. Ray dẫn hướng Cabin 4. Thanh kẹp tăng cáp 5. Cụm đối trọng 6. Ray dẫn hướng đối trọng 7. ụ dẫn hướng đối trọng 8. Cáp tải 9. Cụm máy 10. Cửa xếp Cabin 11. Nêm chống rơi 12. Cơ cấu chống rơi 13. Giảm chấn 14. Thanh đỡ 15. Kẹp ray Cabin 16. Gá ray Cabin 17. Bu lông bắt gá ray 18. Gá ray đối trọng 19. Kẹp ray đối trọng Hình 1-4: Kết cấu cơ khí của thang máy 1.1.5 Chức năng của một số bộ phận trong thang máy 1.1.5.1 Cabin Là một phần tử chấp hành quan trọng nhất trong thang máy, nó sẽ là nơi chứa hàng, chở người đến các tầng, do đó phải đảm bảo các yêu cầu đề ra về kích thước, hình dáng, thẩm mỹ và các tiện nghi trong đó. Hoạt động của cabin là chuyển động tịnh tiến lên xuống dựa trên đường trượt, là hệ thống hai dây dẫn hướng nằm trong mặt phẳng để đảm bảo chuyển động êm nhẹ, chính xác không rung giật trong cabin trong quá trình làm việc. Để đảm bảo cho cabin hoạt động đều cả trong quá trình lên và xuống, có tải hay không có tải người ta sử dụng một đối trọng có chuyển động tịnh tiến trên hai thanh khác đồng phẳng giống như cabin nhưng chuyển động ngược chiều với cabin do cáp được vắt qua puli kéo. Do trọng lượng của cabin và trọng lượng của đối trọng đã được tính toán tỷ lệ và kỹ lưỡng cho nên mặc dù chỉ vắt qua puli kéo cũng không xảy ra hiện tượng trượt trên pulicabin, hộp giảm tốc đối trọng tạo nên một cơ hệ phối hợp chuyển động nhịp nhàng do phần khác điều chỉnh đó là động cơ. 1.1.5.2 Động cơ Là khâu dẫn động hộp giảm tốc theo một vận tốc quy định làm quay puli kéo cabin lên xuống. Động cơ được sử dụng trong thang máy là động cơ 3 pha rôto dây quấn hoặc rôto lồng sóc, vì chế độ làm việc của thang máy là ngắn hạn lặp lại cộng với yêu cầu sử dụng tốc độ, mômen động cơ theo một dải nào đó cho đảm bảo yêu cầu về kinh tế và cảm giác của người đi thang máy. Động cơ là một phần tử quan trọng được điều chỉnh phù hợp với yêu cầu nhờ một hệ thống điện tử ở bộ xử lý trung tâm. 1.1.5.3 Phanh Phanh hãm điện từ: là khâu an toàn, nó thực hiện nhiệm vụ giữ cho cabin đứng im ở các vị trí dừng tầng hoặc khi có sự cố xảy ra. khối tác động là hai má phanh sẽ kẹp lấy tang phanh, tang phanh gắn đồng trục với trục động cơ, cũng có thể chúng được bố trí trên ca bin khi đó má phanh sẽ ép vào thanh dẫn hướng. Hoạt động đóng mở của phanh được phối hợp nhịp nhàng với quá trình làm việc của động cơ. Phanh bảo hiểm: Chức năng của phanh bảo hiểm là hạn chế tốc độ di chuyển của buồng thang vượt quá giới hạn cho phép và giữ chặt buồng thang tại chỗ bằng cách ép vào hai thanh dẫn hướng trong trường hợp bị đứt cáp treo. 1.1.5.4 Cửa cabin và cửa tầng Cửa cabin để khép kín cabin trong quá trình chuyển động không tạo ra cảm giác chóng mặt cho khách hàng và ngăn không cho rơi khỏi cabin bất cứ thứ gì. Cửa tầng để che chắn bảo vệ toàn bộ giếng thang và các thiết bị trong đó. Cửa cabin và cửa tầng có khoá tự động để đảm bảo đóng mở kịp thời. Cửa cabin và cửa tầng khi hoạt động phải theo một quy luật nhất định sẽ đảm bảo quá trình đóng mở êm nhẹ không có va đập. Nếu không may một vật gì đó hay người kẹp giữa cửa tầng đang đóng thì cửa sẽ mở tự động nhờ bộ phận đặc biệt ở gờ cửa có gắn phản hồi với động cơ qua bộ xử lý trung tâm. 1.1.5.5 Động cơ cửa Động cơ cửa gồm có động cơ cửa cabin và động cơ cửa tầng, khi làm việc phải êm không gây tiếng ồn. Loại động cơ này thường là động cơ một chiều không chổi than ( động cơ servo 1 chiều). Để điều khiển được loại động cơ này cần có bộ Driver thường đi kèm với từng loại động cơ. 1.1.5.6 Các thiết bị phụ khác Quạt gió, chuông liên lạc, các chỉ thị số báo tầng,… được lắp đặt trong cabin để tạo ra cho khách hàng một cảm giác dễ chịu khi đi thang máy. Trong các thang máy trở người, tời dẫn động thường được đặt trên cao và dùng Puly ma sát để dẫn động trong cabin và đối trọng. Đối với thang máy có chiều cao nâng lớn trọng lượng cáp nâng tương đối lớn nên trong sơ đồ động người ta treo thêm các cáp hoặc xích cân bằng phía dưới cabin hoặc đối trọng. Puly ma sát có các loại rãnh cáp tròn có xẻ dưới và rãnh hình thang. Mỗi sợi cáp riêng biệt vắt qua một rãnh cáp, mỗi rãnh cáp thường từ ba đến năm rãnh. Đối trọng là bộ phận cân bằng, đối với thang máy có chiều cao không lớn người ta thường chọn đối trọng sao cho trọng lượng của nó cân bằng với trọng lượng ca bin và một phần tử tải trọng nâng bỏ qua trọng lượng cáp nâng, cáp điện và không dùng cáp cân bằng. Việc chọn các thông số cơ bản của hệ thống cân bằng thì có thể tiến hành tính lực cáp cân bằng lớn nhất và chọn cáp tính công suất động cơ và khả năng kéo của puly ma sát. 1.1.5.7 Cảm biến vị trí Trong thang máy cảm biến vị trí dùng để: -Xác định vị trí của buồng thang. - Phát lệnh dừng buồng thang ở mỗi tầng. - Chuyển đổi tốc độ động cơ truyền động từ tốc độ cao sang tốc độ thấp khi buồng thang đến gần tầng cần dừng, để nâng cao độ dừng chính xác của buồng thang. Các loại cảm biến vị trí: 1, Cảm biến vị trí kiểu cơ khí (công tắc chuyển đổi tầng) 1 - Tấm cách điện 2 - Tiếp điểm tĩnh 3 - Tiếp điểm động 4 - Cần gạt 5 - Vòng đệm cao su Hình 1-5: Cảm biến vị trí kiểu cơ khí Cảm biến vị trí kiểu cơ khí là một loại công tắc ba vị trí. Khi buồng thang di chuyển đi lên, dưới tác dụng của vấu gạt (lắp ở mỗi tầng) sẽ gạt tay gạt sang bên phải cặp tiếp điểm (2) bên trái kín, khi buồng thang di chuyển theo chiều đi xuống, vị trí tay gạt ở bên trái cặp tiếp điểm (2) ở bên phải kín, khi buồng thang dừng tại đó thì vị trí tay gạt ở giữa lúc này cả hai cặp tiếp điểm đều hở. Cảm biến vị trí kiểu cơ khí là một loại công tắc ba vị trí, có ưu điểm là kết cấu đơn giản, thực hiện đủ ba chức năng của bộ phận cảm biến vị trí. Nhưng khi làm việc thì gây tiếng ồn lớn, gây nhiễu cho các thiết bị vô tuyến, tuổi thọ làm việc không cao, đặc biệt là đối với thang máy tốc độ cao. 2, Cảm biến vị trí kiểu cảm ứng Cấu tạo và đặc tuyến của công tắc chuyển đổi tầng dùng cảm biến vị trí kiểu cảm ứng có dạng như hình 2-6. Cấu tạo của nó bao gồm: mạch từ hở 2, cuộn dây 3. Khi mạch từ hở, do điện kháng của cuộn dây bé, dòng xoay chiều qua cuộn dây tương đối lớn. Khi thanh sắt động 1 làm kín mạch từ, từ thông sinh ra trong mạch từ tăng làm tăng điện cảm L của cuộn dây và dòng đi qua cuộn dây sẽ giảm xuống. Hình 1-6 Cảm biến vị trí kiểu cảm ứng Nếu đấu nối tiếp với cuộn dây của bộ cảm biến một rơle ta sẽ được một phần tử phi tiếp điểm dùng trong hệ thống điều khiển. Tuỳ theo mục đích sử dụng có thể dùng nó làm công tắc chuyển đổi tầng, cảm biến dừng chính xác buồng thang hoặc cảm biến chỉ thị vị trí buồng thang. .. 3, Cảm biến quang Hình 1-7 Cảm biến quang Cảm biến quang gồm nguồn phát quang và bộ thu quang, nguồn phát sử dụng LED hoặc LASER (thường dùng điôt phát quang), bộ thu sử dụng Transistor quang. Để nâng cao độ tin cậy của bộ cảm biến không bị ảnh hưởng độ sáng của môi trường thường dùng phần tử phát quang và thu quang hồng ngoại. Dùng mạch dao động để phát xa và tránh ảnh hưởng của nhiễu. Khi có vật đi qua giữa bộ phát và bộ thu, bộ thu sẽ thay đổi trạng thái đầu ra. 4, Cảm biến điện dung Hình 1-8 Cảm biến điện dung Công thức tính điện dung: C=A.K/D, cảm biến sẽ phát hiện vật đến gần vì vật này làm thay đổi điện môi giữa 2 bản cực đến giá trị đặt trước. Cảm biến có thể phát hiện vật đến gần cách vài cm. 5, Cảm biến điện cảm Hình 1-9 Cảm biến điện cảm Dựa vào từ trường cảm ứng để nhận biết vật kim loại đến gần, dòng điện cảm ứng trong vật kim loại sẽ tạo từ trường ngược với từ trường ban đầu làm thay đổi cảmkháng cuộn dây. Cảm biến này có thể nhận biết bất kì kim loại nào. 6, Phần tử HALL Phần tử HALL là một chất bán dẫn. Nếu dòng điện B+ được cung cấp một cách không đổi đến phần tử HALL và từ trường được đưa vào thẳng góc với chiều của dòng điện này thì điện áp sẽ được phát sinh thẳng góc với chiều dòng điện. Hình 1-10 Phần tử HALL Hình 1-11 Bộ cảm biến hồng ngoại HN911L 7, Bộ cảm biến hồng ngoại Các bộ cảm biến hồng ngoại lợi dụng sự toả nhiệt của cơ thể người phát ra một năng lượng hồng ngoại yếu. Các bộ cảm biến kiểu này có độ nhạy rất cao, thuận tiện, được sử dụng trong nhiều lĩnh vực. Bộ cảm biến hồng ngoại HN911L là một linh kiện có chất lượng tốt có mạch điện ứng dụng như hình 1-11. 1.2 Các yêu cầu đối với thang máy 1.2.1 Yêu cầu về an toàn trong điều khiển thang máy Thang máy là thiết bị chuyên dùng để chở người, chở hàng từ độ cao này đến độ cao khác vì vậy trong thang máy, vấn đề an toàn được đặt lên hàng đầu. Để đảm cho sự hoạt động an toàn của thang máy, người ta bố trí một loạt các thiết bị giám sát hoạt động của thang nhằm phát hiện và xử lý sự cố. Trong thực tế, khi thiết kế truyền động cho thang máy phải phối hợp bảo vệ cả phần cơ và phần điện, kết hợp nhiều loại bảo vệ. Chẳng hạn, khi cấp điện cho động cơ kéo buồng thang thì cũng cấp điện luôn cho phanh hãm, làm nhả các má phanh kẹp vào ray dẫn hướng. Khi đó buồng thang mới có thể chuyển động được. Khi mất điện, các má phanh kẹp sẽ tác động vào đường ray giữ cho buồng thang không rơi. 1.2.1.1 Một số thiết bị bảo hiểm cơ khí của thang máy 1, Phanh bảo hiểm Phanh bảo hiểm giữ buồng thang tại chỗ khi đứt cáp, mất điện và khi tốc độ vượt quá (20 á 40)% tốc độ định mức. Phanh bảo hiểm thường được chế tạo theo 3 kiểu: Phanh bảo hiểm kiểu nêm, phanh bảo hiểm kiểu lệch tâm và phanh bảo hiểm kiểu kìm. Trong các loại phanh trên, phanh bảo hiểm kìm được dử dụng rộng rãi hơn, nó bảo đảm cho buồng thang dừng êm hơn. Kết cấu của phanh bảo hiểm kiểu kìm được biểu diễn trên hình 1-12. Phanh bảo hiểm thường được lắp phía dưới buồng thang, gọng kìm 2 trượt theo thanh hướng dẫn 1 khi tốc độ của buồng thang bình thường. Nằm giữa hai cánh tay đòn của kìm có nêm 5 gắn với hệ truyển động bánh vít - trục vít 4. Hệ truyền động trục vít có hai loại ren : ren phải và ren trái. Hình 1-12: Phanh bảo hiểm kiểu kìm Cùng với kết cấu của phanh bảo hiểm, buồng thang có trang bị thêm cơ cấu hạn chế tốc độ kiểu ly tâm. Khi tốc độ chuyển của buồng thang tăng, cơ cấu đai truyền 3 sẽ làm cho thang 4 quay và kìm 5 sẽ ép chặt buồng thang vào thanh dẫn hướng và hạn chế tốc độ của buồng thang. 2, Bộ hạn chế tốc độ kiểu vòng cáp kín Bộ hạn chế tốc độ được đặt ở đỉnh thang và được điều khiển bởi một vòng cáp kín truyền từ buồng thang qua puli của bộ điều tốc vòng xuống dưới một puli cố định ở đáy giếng thang. Cáp này chuyển động với tốc độ bằng tốc độ của buồng thang và được liên kết với các thiết bị an toàn. Khi tốc độ của Cabin vượt quá giá trị cực đại cho phép, thiết bị kéo cáp do bộ điều tốc điều khiển sẽ giữ vòng cáp của bộ điều tốc, cáp bị tác dụng của một lực kéo. Lực này sẽ tác động vào thiết bị an toàn cho buồng thang như ngắt mạch điện động cơ, đưa thiết bị chống rơi vào làm việc. Sơ đồ nguyên lý làm việc của bộ hạn chế tốc độ được minh hoạ trên hình 1-13. Hình 1-13: Nguyên lý làm việc của bộ hạn chế tốc độ Cáp 2 treo vòng qua puli 1, puli 1 quay được là nhờ chuyển động của cáp qua ròng rọc cố định 9. Ròng rọc này dẫn hướng cho cáp. trường hợp cáp bị đứt hay bị trượt thì vận tốc Cabin tăng lên, puli 1 cũng quay nhanh lên vì dây cáp chuyển động cùng với Cabin. Đến một mức độ nào đó lực ly tâm sẽ làm văng quả văng 3 đập vào cam 4. Cam 4 tác động vào công tắc điện 10 làm cho động cơ dừng lại. Mặt khác, cam 4 đẩy má phanh 6 kẹp chặt cáp lại. Trong khi đó Cabin vẫn rơi xuống và cáp 2 sẽ kéo thanh đòn bẩy 8 (gắn vào Cabin) làm cho bộ chống rơi làm việc. Tốc độ Cabin mà tại đó bộ điều tốc bắt đầu hoạt động gọi là tốc độ nhả. Theo kinh nghiệm tốc nhả thường bằng 1/4 lần tốc độ vận hành bình thường của thang. 1.2.1.2 Các tín hiệu bảo vệ và báo sự cố Ngoài các bộ hạn chế tốc độ và phanh người ta còn đặt các tín hiệu bảo vệ và hệ thống báo sự cố. Mục đích là để đảm bảo an toàn cho thang máy và giúp người kỹ sư bảo dưỡng thấy được thiết bị khống chế tự động đã bị hỏng, cần được kiểm tra trước khi thang được tiếp tục đưa vào hoạt động. Trong quá trình thang vận hành phải đảm bảo thang không được vượt quá giới hạn chuyển động trên và giới hạn chuyển động dưới. Điều này có nghĩa là khi thang đã lên tới tầng cao nhất thì mọi chuyển động đi lên là không cho phép, còn khi thang đã xuống dưới tầng 1 thì chỉ có thể chuyển động đi lên. Để thực hiện điều này người ta lắp thêm các thiết bị khống chế dừng tự động ở đỉnh và đáy thang. Các thiết bị này sẽ dừng thang tự động và độc lập với các thiết bị vận hành khác khi buồng thang đi lên tới đỉnh hoặc xuống đáy. Để dừng thang trong những trường hợp đặc biệt, người ta bố trí các nút ấn hãm khẩn cấp trong buồng thang, để buồng thang không bị va đập mạnh người ta còn sử dụng các bộ đệm sử dụng lò xo hay dầu đặt ở đáy thang. Việc đóng mở cửa thang hay cửa tầng chỉ được thực hiện tại tầng nơi buồng thang dừng và khi buồng thang đã dừng chính xác. Khi có người trong Cabin và chuẩn bị đóng cửa Cabin tự động phải có tín hiệu báo sắp đóng cửa Cabin. 1.2.2 Dừng chính xác buồng thang Buồng thang của thang máy cần phải dừng chính xác so với mặt bằng của tầng cần dừng sau khi đã ấn nút dừng. Nếu buồng thang dừng không chính xác sẽ gây ra các hiện tượng sau : - Đối với thang máy chở khách: làm cho hành khách ra, vào khó khăn, tăng thời gian ra, vào của hành khách, dẫn đến giảm năng xuất. - Đối với thang máy chở hàng, gây khó khăn cho việc bốc xếp và bốc dỡ hàng. Trong một số trường hợp có thể không thực hiện được việc xếp và bốc dỡ hàng. Để khắc phục hậu quả đó, có thể ấn nhắp nút bấm để đạt được độ chính xác khi dừng, nhưng sẽ dẫn đến các vấn đề không mong muốn sau: - Hỏng thiết bị điều khiển. - Gây tổn thất năng lượng. - Gây hỏng hóc các thiết bị cơ khí. - Tăng thời gian từ lúc hãm đến dừng. Để dừng chính xác buồng thang, cần tính đến một nửa hiệu số của hai quãng đường trượt khi phanh buồng thang đầy tải và phanh buồng thang không tải theo cùng một hướng di chuyển. Các yếu tố ảnh hưởng đến dừng chính xác buồng thang bao gồm: mômen cơ cấu phanh, mômen quán tính của buồng thang, tốc độ khi bắt đầu hãm. Quá trình hãm buồng thang xảy ra như sau: Khi buồng thang đi đến gần sàn tầng, công tắc chuyển đổi tầng cấp lệnh cho hệ thống điều khiển động cơ để dừng buồng thang. Trong quãng thời gian Dt (thời gian tác động của thiết bị điều khiển), buồng thang đi được quãng đường là : S' = v0 Dt , [m] (2-1) Trong đó : v0 - Tốc độ lúc bắt đầu hãm, [m/s]. Mức dừng Buồng thang Dừng Mức đặt cảm biến dòng Hình 1-14: Dừng chính xác buồng thang Khi cơ cấu phanh tác động là quá trình hãm buồng thang. Trong thời gian này, buồng thang đi được một quãng đường S''. , [m] (2-2) Trong đó : m - Khối lượng các phần chuyển động của buồng thang, [kg] Fph - Lực phanh, [N] Fc - Lực cản tĩnh [N] Dấu (+) hoặc dấu (-) trong biểu thức (2-2) phụ thuộc vào chiều tác dụng của lực Fc : Khi buồng thang đi lên (+) và khi buồng thang đi xuống (-). S'' cũng có thể viết dưới dạng sau: , [m] (2-3) Trong đó : J mômen quán tính hệ quy đổi về chuyển động của buồng thang, [kgm2] Mph - mômmen ma sát, [N] Mc - mômen cản tĩnh, [N] w0 - tốc độ quay của động cơ lúc bắt đầu phanh, [rad/s] D - đường kính puli kéo cáp [m] i - tỷ số truyền Quãng đường buồng thang đi được từ khi công tắc chuyển đổi tầng cho lệnh dừng đến khi buồng thang dừng tại sàn tầng là: (2-4) Công tắc chuyển đổi tầng đặt cách sàn tầng một khoảng cách nào đó làm sao cho buồng thang nằm ở giữa hiệu hai quãng đường trượt khi phanh đầy tải và không tải. Bảng 1-1 Hệ truyền động điện Phạm vi điều chỉnh tốc độ Tốc độ di chuyển [m/s] Gia tốc [m/s2] Độ không chính xác khi dừng [mm] Động cơ KĐB rô to lồng sóc 1cấp tốc độ 1 : 1 0,8 1,5 ± 120 á 150 Động cơ KĐB rô to lồng sóc 2 cấp tốc độ 1 : 4 0,5 1,5 ± 10 á 15 Động cơ KĐB rô to lồng sóc 2 cấp tốc độ 1 : 4 1 1,5 ± 25 á 35 Hệ máy phát - động cơ (F - Đ) 1 : 30 2,0 2,0 ± 10 á 15 Hệ máy phát - động cơ có khuyếch đại trung gian 1:100 2 2 ± 5 á 10 Sai số lớn nhất (độ dừng không chính xác lớn nhất) là : (2-5) Trong đó: S1 - quãng đường trượt nhỏ nhất của buồng thang khi phanh S2 - quãng đường trượt lớn nhất của buồng thang khi phanh Bảng 1-1 đưa ra các tham số của các hệ truyền động với độ không chính xác khi dừng Ds. 1.2.3 ảnh hưởng của tốc độ, gia tốc và độ giật đối với hệ truyền động thang máy Một trong những điều kiện cơ bản đối với hệ truyền động thang máy là phải đảm bảo cho buồng thang chuyển động êm. Việc buồng thang chuyển động êm hay không lại phụ thuộc vào gia tốc khi mở máy và hãm máy. Các tham số chính đặc trưng cho chế độ là việc của thang máy là: tốc độ di chuyển v[m/s], gia tốc a [m/s2] và độ giật r[m/s3]. Tốc độ di chuyển của buồng thang quyết định năng suất của thang máy, điều này có ý nghĩa rất quan trọng, nhất là đối với các nhà cao tầng. Đối với các nhà cao tầng, tối ưu nhất là dùng thang máy cao tốc (v = 3,5m/s), giảm thời gian quá độ và tốc độ di chuyển trung bình của buồng thang đặt gần bằng tốc độ định mức. Nhưng việc tăng tốc độ lại dẫn đến tăng giá thành của thang máy. Nếu tăng tốc độ của thang máy v = 0,75 m/s lên v = 3,5m/s, giá thành tăng lên 4á5 lần, bởi vậy tuỳ theo độ cao tầng của nhà mà chọn thang máy có tốc độ phù hợp với tốc độ tối ưu. Bảng 1-2 Tham số Hệ truyền động Xoay chiều Một chiều Tốc độ thang máy (m/s) 0,5 0,75 1 1,5 2,5 3,5 Gia tốc cực đại (m/s2) 1 1 1,5 1,5 2 2 Gia tốc tính toán trung bình (m/s2) 0,5 0,8 0,8 1 1 1,5 Tốc độ di chuyển trung bình của thang máy có thể tăng bằng cách giảm thời gian mở máy và hãm máy, có nghĩa là tăng gia tốc. Nhưng khi gia tốc lớn sẽ gây ra cảm giác khó chịu cho hành khách (như chóng mặt, sợ hãi, nghẹt thở v.v.. ). Bởi vậy gia tốc tối ưu là a < 2m/s2. Gia tốc tối ưu đảm bảo năng suất cao, không gây cảm giác khó chịu cho hành khách, được đưa ra trong bảng 1-2 . Một đại lượng quyết định sự di chuyển êm của buồng thang là tốc độ tăng của gia tốc khi mở máy và tốc độ giảm của gia tốc khi hãm máy. Nói một cách khác, đó là độ giật (đạo hàm bậc nhất của gia tốc hoặc đạo hàm bậc hai của tốc độ ). Khi gia tốc a < 2 m/s2 thì độ giật không quá 20 m/s3 Biểu đồ làm việc tối ưu của thang máy tốc độ trung bình và tốc độ cao biểu diễn trên hình 1-15. Biểu đồ này có thể chia ra 5 giai đoạn theo tính chất thay đổi tốc độ của buồng thang: mở máy, chế độ ổn định, hãm xuống tốc độ thấp, buồng thang đến tầng và hãm dừng . Nếu dùng hệ chuyển động xoay chiều với động cơ không đồng bộ hai cấp tốc độ, biểu đồ chỉ đạt gần giống biểu đồ tối ưu. Đối với thang máy chạy chậm, biểu đồ chỉ có 3 giai đoạn : Mở máy chế độ ổn định và hãm dừng Hình 1-15: Các đường cong biểu diễn sự phụ thuộc của quãng đường S, tốc độ v, gia tốc a và độ dật r theo thời gian. Chương 2: phân tích một số sơ đồ TBĐ của thang máy 2.1 Các hệ truyền động điện thang máy 2.1.1 Các yêu cầu đối với hệ thống truyền động điện thang máy Khi thiết kế trang bị điện - điện tử cho thang máy, việc lựa chọn một hệ truyền động, loại động cơ phải dựa trên các yêu cầu sau: - Độ chính xác khi dừng - Tốc độ di chuyển buồng thang - Gia tốc lớn nhất cho phép - Phạm vi điều chỉnh tốc độ Thang máy thường được lắp đặt trong môi trường khá là khắc nghiệt. Phòng máy thường được đặt ở thường được đặt tại đỉnh của toà nhà vì vậy máy nhiệt độ của phòng máy thường cao. Chế độ làm việc của động cơ là ngắn hạn lặp lại với tần số đóng cắt điện lớn, mở máy, hãm dừng liên tục. 2.1.2 Các hệ truyền động cho thang máy 2.1.2.1 Hệ thống máy phát động cơ Hình 2-1: Sơ đồ nguyên lý hệ thống truyền động máy phát động cơ(F-Đ) Hệ truyền động một chiều máy phát - động cơ có khuyếch đại trung gian thường dùng cho các thang máy cao tốc. Hệ này đảm bảo biểu đồ chuyển động hợp lý, nâng cao độ chính xác khi dừng tới ± (5á10) mm. Nhược điểm của hệ này là công suất đặt lớn gấp 3 á 4 lần so với hệ xoay chiều, phức tạp trong vận hành và sửa chữa. 2.1.2.2 Hệ thống bộ biến đổi tĩnh - động cơ một chiều(BBĐ- Đ) Hình 2-2: Sơ đồ nguyên lý hệ thống bộ biến đổi tĩnh-động cơ một chiều. Trong những năm gần đây, do sự phát triển của lĩnh vực điện tử công suất lớn, các hệ truyền động một chiều dùng bộ biến đổi tĩnh như: bộ biến đổi van, bộ biến đổi van khuếch đại từ, bộ biến đổi xung điện áp... đã được áp dụng khá rộng rãi trong các thang máy cao tốc với tốc độ tới 5 m/s. Hệ thống BBĐ - Đ là hệ thống sử dụng bộ biến đổi tĩnh biến đổi dòng xoay chiều có tần số công nghiệp thành dòng điện một chiều cung cấp cho động cơ Đ. Ưu điểm của hệ thống là làm việc êm, tin cậy, tuổi thọ cao, chất lượng dải điều chỉnh tốc độ có thể đáp ứng được với yêu cầu của các thang máy cao tốc. Tuy nhiên hệ thống vẫn còn tồn tại một số nhược điểm như: động cơ một chiều là thiết bị cần phải được bảo dưỡng thường xuyên nên có thể làm gián đoạn quá trình phục vụ của thang máy; BBĐ sử dụng thyristor có khả năng chịu quá tải kém, mạch điều khiển thyristor rất phức tạp đòi hỏi phải có công nhân lành nghề khi cần sửa chữa, bảo dưỡng vv... 2.1.2.3 Hệ thống bộ biến tần- động cơ không đồng bộ Các hệ thống sử dụng biến tần cho chất lượng khá tốt, thay đổi lại linh động, đây là thiết bị đang được sử dụng rất nhiều, và cũng sẽ được sử dụng trong đồ án này. Tuy nhiên việc sử dụng cũng rất khó khăn đòi hỏi người sử dụng phải rất dành về thiết bị, sử dụng nhiều thiết bị điện tử, việc vận hành, sửa chữa yêu cầu cao. Hình 2-3: Sơ đồ nguyên lý hệ bộ biến tần -động cơ không đồng bộ 2.1.2.4 Hệ thống dùng động cơ không đồng bộ nhiều cấp tốc độ Hệ truyền động điện xoay chiều dùng động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc và rôto dây quấn được dùng khá phổ biến trong trang bị điện - điện tử thang máy và máy nâng. Hệ truyền động động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc thường dùng cho thang máy chở hàng tốc độ chậm. Hệ truyền động động cơ không đồng bộ rôto dây quấn thường dùng cho các máy nâng có trọng tải lớn (công suất động cơ truyền động có thể tới 200KW) nhằm hạn chế dòng khởi động để không làm ảnh hưởng đến nguồn điện cung cấp. Trong các thang máy tốc độ thấp và chất lượng truyền động có yêu cầu không cao lắm, người ta thường sử dụng các hệ truyền động trong đó phần dẫn động là động cơ không đồng bộ - rôto lồng sóc nhiều cấp tốc độ. Hệ truyền động này có ưu điểm là đơn giản dẫn đến giá thành hạ, dễ dàng trong vận hành và sửa chữa. Tuy nhiên, nó lại không thể đáp ứng được về mặt chất lượng đối với các thang máy có yêu cầu cao vế tốc độ, gia tốc và độ giật. 2.1.3 Chọn hệ thống truyền động cho thang máy Dựa vào yêu cầu công nghệ đặt ra và căn cứ vào số tầng phục vụ, mà chọn hệ thống truyền động tối ưu sao cho thoả mãn một cách hài hoà nhất giữa chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật. Đối với các nhà cao 7 tầng thường chọn hệ thống truyền động điện sử dụng biến tần - động cơ không đồng bộ rô to lồng sóc, hệ thống này đang được ứng dụng rất nhiều trong thực tế và có sự ưu việt hơn các hệ thống khác như: có độ chính xác cao, linh hoạt trong lắp đặt và sửa chữa, đồng thời tiết kiệm điện năng. Việc thay đổi tốc độ thực chất là thay đổi tần số của nguồn cấp cho động cơ, nhờ bộ biến tần. Sao cho đạt được tỉ lệ: Vmin / Vmax =1/4. Để đảm bảo thang máy có tốc độ hợp lý thì giữa động cơ kéo và puly có thêm hộp giảm tốc. Với yêu cầu công nghệ này thì ta có các thông số sau: Vận tốc di chuyển ổn định của buồng thang: n = 1m/s; Gia tốc cực đại: a= 1,5 m/s2; Độ không chính xác khi dừng: l = 20 25 mm. Để đảm bảo dừng chính xác thì trước khi buồng thang đi tới sàn tầng cần dừng, động cơ chính phải chuyển về tốc độ thấp và khi buồng thang đến ngang sàn tầng thì động cơ chính được cắt ra khỏi lưới và thực hiện hãm động năng, đồng thời phanh tác động. 2.1.4 Tính chọn công suất động cơ truyền động thang máy Để tính chọn được công suất động cơ truyền động thang máy cần có các điều kiện và tham số sau: - Sơ đồ động học của thang máy - Tốc độ và gia tốc lớn nhất cho phép - Trọng tải - Trọng lượng buồng thang. Công suất tĩnh của động cơ khi nâng tải không dùng đối trọng được tính theo công thức sau: , [KW] (1-12) Trong đó : Gbt - Khối lượng buồng thang [kg] G - Khối lượng hàng, [kg] v - Tốc độ nâng , [m/s] g - Gia tốc trọng trường, [m/s2] h - Hiệu suất của cơ cấu nâng (0,5á0,8). Khi có đối trọng công suất tĩnh của động cơ lúc nâng tải được tính theo biểu thức sau: , [KW] (1-13) Và khi hạ tải: , [KW] (1-14) Trong đó : Pcn - Công suất tĩnh của động cơ khi nâng có dùng đối trọng PCh - Công suất tĩnh của động cơ khi hạ có dùng đối trọng Gdt - Khối luợng của đối trọng, [kG] k - Hệ số tính đến ma sát giữa thanh dẫn hướng và đối trọng ( k = 1,15 á1,3 ). Khối lượng của đối trọng được tính theo biểu thức sau đây: Gđt = Gbt + aG , [Kg] (1-15) Trong đó : a - hệ số cân bằng (a = 0,3 á 0,6). Phần lớn các thang máy chở khách chỉ vận hành đầy tải trọng những giờ cao điểm, thời gian còn lại luôn làm việc non tải. Vì vậy, đối với thang máy trở khách nên chọn hệ số a = 0,35 á 0,4. Đối với thang máy trở hàng, khi nâng thường là đầy tải và khi hạ thường là không tải, nên chọn a = 0,5. Dựa trên hai biểu thức trên có thể xây dựng được biểu đồ phụ tải và chọn sơ bộ công suất của động cơ theo sổ tay tra cứu. Muốn xây dựng biểu đồ phụ tải chính xác, cần phải tính đến thời gian mở máy, thời gian hãm thời gian đóng , mở cửa và số lần dừng của buồng thang khi chuyển động. Thông số tương đối để tính toán các thời gian trên được đưa ra trong bảng 2-1. Thời gian ra/ vào buồng thang được tính gần đúng 1s/1người. Số lần dừng (được tính theo xác suất) của buồng có thể được tìm theo các đường cong trên hình 2-4. Bảng 2-1 Tốc độ di chuyển (m/s) Thời gian mở máy và hãm máy với khoảng cách giữa các tầng (s) Tổng thời gian còn lại Buồng thang có cửa rộng dưới 800mm (mở bằng tay) Buồng thang có cửa rộng dưới 800 (mở tự động) Buồng thang có cửa rộng dưới 1000 mm (mở tự động) 3,6 mét > 7,2 mét 0,5 1,6 1,6 12,0 7,0 - 0,75 1,6 1,6 12,0 7,0 - 1,0 1,8 1,8 13,0 7,0 6,3 1,5 1,8 1,8 - 7,2 6,3 2,5 2,0 2,0 - - 6,5 3,5 2,5 2,5 - - 7,0 E = 21 người E = 16 người E = 13 người E = 10 người E = 5 người t Hình 2-4: Đường cong để xác định số lần dừng (theo xác suất) của buồng thang md - Số lần dừng ; mt - Số tầng ; E - Số người trong buồng thang Phương pháp tính chọn công suất động cơ truyền động thang máy tiến hành theo các bước sau đây : 1. Tính lực kéo đặt lên puli cáp kéo buồng thang ở tầng dưới cùng và các lần dừng tiếp theo . F = (G + Gbt - K1 . DG1 - Gđ t ) g, [N] (1-16) Trong đó : K1 - Số lần dừng của buồng thang. DG1 = G/mđ - Thay đổi (giảm) khối lượng tải sau mỗi lần dừng. g - Gia tốc trọng trường, [m/s2] . 2. Tính mômen tương ứng với lực kéo. , [N.m] nếu F > 0 , [N.m] nếu F < 0 Trong đó : R - Bán kính của puli, [m]. i - Tỷ số truyền của cơ cấu. h - Hiệu suất của cơ cấu. 3. Tính tổng thời gian hành trình nâng và hạ của buồng thang. Tổng thời gian này bao gồm: thời gian buồng thang di chuyển với tốc độ ổn định, thời gian mở máy, hãm máy và tổng thời gian còn lại ( thời gian đóng mở cửa buồng thang, thời gian ra vào buồng thang của hành khách) theo bảng 3-1: 4. Dựa trên kết quả của các bước tính toán trên, tính mômen đẳng trị và tính chọn công suất động cơ. 5. Xây dựng biểu đồ phụ tải chính xác của động cơ truyền động có tính đến các quá trình quá độ và tiến hành kiểm nghiệm công suất động cơ đã chọn theo điều kiện phát nóng, quá tải. Để tính chọn công suất động cơ truyền động cho thang máy ta dựa vào các hệ số sau: Gbt = 320 (Kg) ; G = 630(Kg) ; V = 1 (m/s) ; A = 1(m/s) ; h = 0,8 Với toà nhà cao 7 tầng qua các thông số đã chọn ta tính được công suất động cơ truyền động cho thang máy là: Động cơ xoay chiều có Pđm = 7.5 KW; Vđm = 1450 (vòng /phút) ; Uđm = 220/380 V K160S4 Pđm (KW) Iđm(A) hđm 2P 7.5 34 0,86 4 Với công suất động cơ như trên, và xét đến các quá trình làm việc của hệ thống, chọn biến tần sau: Mã P(KW) điện áp nguồn 3AC Tầnsố f MMV750/3 7.5 Điều chỉnh M=const 7.7 Điều chỉnh M~n 380500(V)10% 50 (Hz) 2.2 Một số hệ thống tự động khống chế thang máy 2.2.1 Tín hiệu hoá cho hệ thống điều khiển thang máy Để việc điều khiển vận hành thang máy diễn ra chính xác thì các tín hiệu đưa về phải đảm bảo phản ánh được chính xác tình trạng hệ thống. Căn cứ vào các tín hiệu này, hệ điều khiển sẽ xử lý và đưa ra các tín hiệu điều khiển các cơ cấu chấp hành trong hệ thống. Các tín hiệu này được mô tả như sau: - Để ghi nhận mọi tín hiệu gọi thang cũng như các tín hiệu yêu cầu đến tầng, người ta bố trí các các nút ấn gọi thang ở các tầng và các nút ấn đến tầng được bố trí trong Cabin. Trừ tầng thượng chỉ có nút gọi thang lên và tầng 1 chỉ có nút gọi thang xuống. Trong Cabin nút ấn đến tầng, đóng mở cửa nhanh, báo động. .. được bố trí vào một bảng điều khiển. Tuỳ theo hệ điều khiển, các công tắc này có thể là thường đóng hoặc thường mở. Khi bị tác động chúng sẽ đóng cắt mạch điện, từ đó tác động về hệ điều khiển. - Để thông tin cho người sử dụng biết trạng thái hoạt động của thang người ta sử dụng các mạch hiển thị. Đó có thể là các đèn LED hay các mạch hiển thị 7 thanh. .. được bố trí ở các tầng cũng như trong Cabin nhằm hiển thị vị trí hiện tại của thang, chiều chuyển động của thang,… - Để xác định vị trí hiện tại của thang, người ta sử dụng các Sensor báo vị trí phi tiếp điểm. Trong đó phần tĩnh của Sensor được gắn dọc theo chiều chuyển động của thang, còn phần động được gắn với buồng thang. - Để lấy tín hiệu về cho việc dừng động cơ khi xảy ra trường hợp đứt cáp, trượt cáp, người ta bố trí các cảm biến trong bộ điều tốc. Để lấy tín hiệu cho các thiết bị tự động khống chế dừng và thiết bị hạn chế người ta bố trí các Sensor ở đỉnh và đáy thang. Vị trí của các Sensor phụ thuộc vào phản ứng của hệ thống điều khiển khi nhận được tín hiệu từ các Sensor đó, vào thời gian trễ của hệ thống, cơ cấu chấp hành và quán tính của hệ thống. - Để đảm bảo việc dừng chính xác tại một tầng thì ngoài Sensor báo vị trí tầng còn phải sử dụng các Sensor thông báo về yêu cầu tốc độ. Nói cách khác, ở mỗi một tầng phải tồn tại vùng dừng mà ở đó dù Cabin đang ở trên hay dưới tầng đều phải giảm tốc độ để thực hiện dừng chính xác. Độ lớn của vùng này phụ thuộc vào tốc độ của thang. Để cho việc xác định vị trí và điều khiển thang chính xác thì ở mỗi tầng thường bố trí nhiều Sensor. - Để đảm bảo thang không chuyển động khi quá tải có thể bố trí Sensor dưới sàn Cabin. Khi khối lượng vượt quá giới hạn cho phép, sàn thang dưới tác động đủ lớn của trọng lượng sẽ tác động lên các Sensor, từ đó đưa tín hiệu đến phần bảo vệ của hệ điều khiển. - Ngoài ra, thang máy còn sử dụng các khoá liên động để đảm bảo thang chỉ có tín hiệu khởi động khi cửa tầng và cửa buồng thang đã đóng, không cho phép gọi tầng khi thang không có người, lập tức dừng thang khi buồng thang đang chạy mà vì một lý do nào đó cửa thang bị mở ra... 2.2.2 Hệ thống điều khiển thang máy sử dụng các phần tử có tiếp điểm 2.2.2.1 Hệ thống tự động khống chế thang máy tốc độ trung bình sử dụng các phần tử cơ khí, phần tử điều khiển có tiếp điểm Hệ truyền động điện dùng cho thang máy có tốc độ chậm và trung bình thường là hệ truyền động xoay chiều với động cơ không đồng bộ. Hệ này thường dùng cho các thang máy trở khách trong các nhà cao tầng (5 á 10 tầng) với tốc độ di chuyển buồng thang dưới 1 m/s. Sơ đồ nguyên lý hệ thống truyền động thang máy được giới thiệu trên hình 2-5. Hình 2-5: Hệ thống tự động khống chế thang máy tốc độ trung bình Trong đó : C1 á C7 là là các công tắc cửa của các tầng. Ck là công tắc cửa Cabin. DB và DK là các công tắc dự phòng trong Cabin. DP1 và DP2 là các công tắc dự phòng thang trôi được đặt trong hố thang. D1 á D7 là các công tắc điểm cuối của các tầng. RCT1 á RCT7 là các rơle chuyển tầng. R1 á R7 là các rơle chuyển tầng. CTT công tắc từ chuyển tầng. N1 á N7 là các nút ấn gọi thang ở các tầng. NK1 á NK7 là các nút ấn đến tầng trong Cabin. T1 á T7 là các tiếp điểm thường kín của các rơle chuyển tầng. CTK là công tắc đèn trong Cabin. RN và RH là cuộn dây của các rơle nâng và rơle hạ. KN và KH là cuộn dây của công tắc tơ nâng và công tắc tơ hạ. Hệ thống được cấp nguồn qua aptomát AP. Các cuộn dây Stato của động cơ được nối vào nguồn cung cấp nhờ các tiếp điểm của các côngtắctơ nâng KL hoặc côngtắctơ hạ KX. Nguồn cung cấp cho mạch điều khiển được lấy từ một pha qua biến áp cách ly và chỉnh lưu để được điện áp một chiều +15V. Khi AP đóng, nếu cả 3 pha đều có điện áp thì các cuộn dây của các côngtắctơ KA và KB có điện, các tiếp điểm thường mở của nó đóng lại và cấp nguồn cho biến áp BA. Khi đó mới có điện áp một chiều đưa đến toàn bộ mạch điều khiển. Các cửa tầng được trang bị các công tắc liên động C1 á C7 và công tắc cửa Cabin Ck. Khi buồng thang đang ở tầng 1. Khi đó, công tắc điểm cuối D1 và công tắc từ CTT đóng, rơle chuyển tầng RCT1 có điện làm cho tiếp điểm thường kín RCT1 mở ra. Điều này đảm bảo rằng : nếu cố tình ấn các công tắc gọi thang N1 hoặc công tắc gọi tầng 1 NK1 thì công tắc tơ hạ KH và rơle hạ RH đều không được cấp điện và sẽ không có một thao tác nào được thực hiện. Tương tự, khi buồng thang đang ở tầng 5 thì D5 và CTT đóng, RCT5 có điện, tiếp điểm thường kín RCT5 mở ra làm mất tác dụng của các nút ấn gọi thang N5 và gọi tầng 5 NK5. Giả sử buồng thang đang ở tầng 2, D2 đóng, RCT2 có điện. Các tiếp điểm thường kín của nó mở ra làm cho các cuộn dây của công tắc tơ KN, KH và rơle RN, RH đều hở mạch. Xét nguyên lý làm việc của sơ đồ khi cần lên tầng 4 : Hành khách đi vào buồng thang, đóng cửa tầng và cửa Cabin và ấn nút gọi tầng NK4, rơle tầng R4 có điện, các tiếp điểm thường mở của nó đóng lại. Các cuộn dây của công tắc tơ nâng KN và rơle nâng RN được cấp điện qua KH, RCT5, RCT4 và R4. Các tiếp điểm thường mở của chúng đóng lại, động cơ được cấp điện và thang chuyển động đi lên. Khi nhả NK4 thì các cuộn dây này vẫn được duy trì nguồn cung cấp nhờ các tiếp điểm RN và R4 vẫn đóng. Khi buồng thang đến gần ngang sàn tầng 4, công tắc điểm cuối D4 đóng lại, cuộn dây RCT4 có điện, tiếp điểm thường kín RCT4 mở ra làm cho các cuộn dây KN và RN mất điện, động cơ chính và động cơ phanh mất điện. Cơ cấu hãm điện từ sẽ tác động làm dừng buồng thang. Để đảm bảo dừng động cơ một cách chắc chắn, khi mà vì một lý do nào đó mà tiếp điểm thường kín RCT4 không mở ra, người ta bố trí các tiếp điểm thường kín T1áT7 nối tiếp với các rơle chuyển tầng R1 á R7. Lúc này, (do rơle chuyển tầng RCT4 có điện) T4 mở ra, làm cho R4 mất điện, các tiếp điểm R4 mở ra, sẽ làm hở mạch cuộn KN và RN. Trong sơ đồ có 5 đèn báo tầng L16 á L76 và đèn báo thang máy đang chuyển động lên LBN6, xuống LBH6 lắp ở trên mỗi cửa tầng và trong Cabin. LK là đèn chiếu sáng Cabin. 2.2.2.2 Các nhược điểm của hệ điều khiển rơle có tiếp điểm - Độ tin cậy thấp. - Có tiếng ồn do các tiếp điểm cơ khí gây ra. -Tác động chậm, độ chính xác thấp nên không được sử dụng trong các thang máy tốc độ cao (các thang máy chở hàng). - Có quá nhiều dây nối trong tủ điều khiển. - Việc thay đổi cấu trúc tủ điều khiển là rất khó khăn. - Việc khắc phục các sự cố đòi hỏi người công nhân phải có tay nghề cao. - Năng lượng do các cuộn dây tiêu thụ là khá lớn. - Thời gian dừng máy để sửa chữa khi có sự cố là khá dài do phải tốn thời gian để tìm sự cố trong tủ điều khiển. - Sơ đồ mạch không được cập nhật sau nhiều năm vận hành trong khi vẫn có sự thay đổi sơ đồ đấu dây trong tủ điều khiển, điều này làm kéo dài thời gian sửa chữa khi có sự cố. Do những nhược điểm trên nên trong thang máy tốc độ cao người ta không sử dụng công tắc hành trình mà thay vào đó là các loại cảm biến phi tiếp điểm được trình bày trong phần dưới đây. 2.2.3 Hệ thống khống chế truyền động thang máy sử dụng các phần tử phi tiếp điểm Để nâng cao độ tin cậy trong quá trình hoạt động của thang máy, hệ thống tự động khống chế truyền động điện thang máy đã dùng các phần tử phi tiếp điểm (phần tử lôgic). Việc ứng dụng các phần tử lôgic trong mạch điều khiển cho phép xây dựng một hệ thống điều khiển với số lượng phần tử là ít nhất. Nhận xét: - Hệ thống tự động khống chế truyền động điện thang máy dùng các phần tử phi tiếp điểm có thể khắc phục được các nhược điểm trên, ngoài ra còn có các ưu điểm đáng kể như: - Giảm được số lượng các dây dẫn điều khiển nối với buồng thang và chuyển động cùng với buồng thang. - Có thể thiết kế các nút ấn gọi tầng và phần hiển thị, báo hiệu nhỏ, gọn, kết cấu đẹp nhưng vẫn đảm bảo độ tin cậy. - Dễ dàng thay đổi để sử dụng cho các thang máy khác nhau, vì chỉ cần thêm các tiếp điểm gọi tầng và viết lại phần mềm điều khiển mà không cần thay đổi phần cứng. - Để truyền động thang máy có tốc độ di chuyển buồng thang v ³ 3m/s thường dùng hệ truyền động một chiều. - Trong mạch điều khiển thang máy cao tốc, công tắc chuyển tầng có tay gạt cơ khí làm việc không tin cậy và gây tiếng ồn lớn. Vì vậy, chúng được thay thế bằng công tắc phi tiếp điểm. Công tắc chuyển đổi tầng phi tiếp điểm thường dùng bộ cảm biến quang. 2.2.4 Khái niệm hệ thống điều khiển sử dụng thiết bị điều khiển logic khả trình 2.2.4.1 Hệ thống điều khiển sử dụng thiết bị điều khiển logic khả trình Nhìn một cách tổng thể thì một hệ thống điều khiển (Control System) là một tập hợp các linh kiện và thiết bị điện tử được lắp đặt để đảm bảo sự làm việc ổn định, chính xác và trơn tru của một quá trình hoặc một hoạt động sản xuất nào đó. Nó được phân ra thành rất nhiều loại với nhiều mức độ khác nhau, từ các nhà máy sản xuất năng lượng lớn đến các máy móc sử dụng công nghệ bán dẫn. Do sự phát triển như vũ bão của công nghệ, các hoạt động điều khiển phức tạp được thực hiện bởi các hệ thống điều khiển tự động chất lượng cao, có thể là thiết bị điều khiển khả trình (Programable Logic Controller - PLC) hoặc có thể là một máy tính chủ v.v... Bên cạnh khả năng giao tiếp với các thiết bị thu nhận tín hiệu (tủ điều khiển, các động cơ, các sensor, các công tắc, các cuộn dây rơle v.v... ), hệ thống điều khiển hiện đại còn có thể nối thành mạng để điều khiển các quá trình có mức độ phức tạp cao cũng như các quá trình có liên hệ mật thiết với nhau. Mỗi một thiết bị đơn lẻ trong hệ thống điều khiển có một vai trò quan trọng riêng không phụ thuộc vào kích thước của nó, thiết bị PLC không thể biết được những gì đang xảy ra xung quanh nó nếu thiếu những sensor báo tín hiệu. Nó cũng không thể kích hoạt một chuyển động cơ khí nếu không có động cơ chấp hành. Và nếu cần thiết thì một máy tính chủ phải được lắp đặt để điều khiển đồng bộ các hoạt động có liên hệ mật thiết với nhau. Cũng có những ứng dụng mà trong đó chỉ cần một thiết bị PLC đơn lẻ điều khiển một hoặc một vài thiết bị khác. 2.2.4.2 Ưu điểm của hệ thống điều khiển sử dụng thiết bị điều khiển logic khả trình Hệ thống điều khiển sử dụng thiết bị điều khiển logic khả trình có các ưu điểm sau: - Chiếm một không gian nhỏ trong hệ thống - Việc đấu dây có thể giảm được 80% so với hệ thống điều khiển sử dụng rơle thông thường. - Lượng năng lượng tiêu thụ được giảm đáng kể do PLC tiêu thụ công suất không đáng kể. - Các chức năng tự phân tích chương trình điều khiển hệ thống giúp cho việc kiểm soát hệ thống một cách dễ dàng. - Việc thay đổi trình tự thực hiện chương trình hoặc thay đổi cả chương trình ứng dụng rất dễ dàng bằng cách lập trình thông qua thiết bị lập trình hoặc phần mềm chạy trên máy vi tính mà không phải thay đổi cách đấu dây, không cần thêm bớt các thiết bị vào/ra ( I/O ). - Các bộ định thời được tích hợp bên trong PLC làm giảm phần lớn các rơle và mạch cứng định thời gian so với hệ thống điều khiển sử dụng rơle thông thường. - Thời gian thực hiện chu kỳ máy được cải thiện một cách đáng kể do tốc độ hoạt động của PLC chỉ cỡ mili giây (ms). Do đó năng suất lao động tăng lên một cách đáng kể. - Giá thành hệ thống hạ hơn một cách đáng kể so với hệ thống điều khiển sử dụng rơle thông thường trong trường hợp các đầu vào/ra là rất lớn và hoạt động điều khiển rất phức tạp. - Tính tin cậy của PLC cao hơn so với các rơle và các bộ định thời cơ khí. - Chương trình trong PLC có thể in ra một cách dễ dàng trong vài phút. Do đó ta có thể cập nhật chương trình trong PLC một cách dễ dàng. Với các tính năng nổi bật của hệ thống sử dụng thiết bị điều khiển logic khả trình. Do đó ta chọn hệ thống điều khiển là thiết bị điều khiển logic khả trình PLC S7-300. Chương 3: thiết kế sơ đồ nguyên lý dùng plc và biến tần khống chế thang máy 7 tầng 3.1 Hệ truyền động biến tần-động cơ 3 pha không đồng bộ 3.1.1 Điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều bằng phương pháp điều chế vecter không gian 3.1.1.1 Véc tơ không gian của các đại lượng 3 pha 1, Xây dựng véc tơ không gian Động cơ đồng bộ hay không đồng bộ đều có ba cuộn dây với dòng điện ba pha bố trí như sau. Hình 3-1: Sơ đồ nguyên lý Trong đó 3 dòng điện isa, i sb, i sc là 3 dòng chảy từ lưới qua đấu nối vào động cơ. Khi chạy động cơ bằng biến tần thì đó là 3 dòng ở đầu ra của biến tần, 3 dòng đó thoả mãn phương trình: isa(t) + isb(t) + isc(t) = 0 (2.1) Và từng dòng điện đó thoả mãn công thức sau: isa =| is| . cos(t) isb =| is| . cos(t +1200) (2.2) isc =| is| . cos(t +2400) Trên mặt phẳng cơ học động cơ xoay chiều 3 pha có 3 cuộn dây đặt lệch nhau một góc 1200. Nếu trên mặt phẳng cắt đó ta thiết lập một hệ toạ độ phức() với trục thực đi qua cuộn dây a của động cơ,thì 3 dòng điện trên có thể biểu diễn như sau: (2.3) Tương tự với các véc tơ dòng stator, các véc tơ điện áp stator Us, dòng rotor ir, từ thông stator , từ thông rotor đều có thể biểu diễn bằng các phần tử thuộc hệ toạ độ stator cố định. (2.4) Các vector đó được biểu diễn trên hệ toạ độ stator cố định. Ta cũng có thể biểu diễn các vector đó trên hệ toạ độ bất kì qua phép chuyển hệ toạ độ. Để dễ nhận biết được véc tơ đang quan sát ở hệ toạ độ nào ta quy ước thêm hai chỉ số mới được viết bên phải trên cao: f thay cho hệ toạ độ dq và s thay cho hệ toạ độ ta sẽ có: (2.5) Nếu biết được ta có thể dễ dàng tính được theo công thức. (2.6). hay. (2.7) Toàn bộ quá trình trên được tổng hợp đầy đủ trong hình vẽ sau. Hình 3-2 Ưu điểm của hệ toạ độ mới là do các véc tơ is và cũng như bản thân hệ toạ độ dq quay đồng bộ với nhau với tốc độ góc quanh điểm gốc, các phần tử của véc tơ (isd, isq) là các đại lượng một chiều. Trong chế độ vận hành xác lập các phần tử thậm chí có thể là không đổi. Quá trình quá độ chúng có thể biến thiên theo một thuật toán đã định trước. Một cách tương tự như đối với véc tơ dòng stator ta có thể biểu diễn tất cả các véc tơ còn lại trên hệ toạ độ dq. (2.8). 2, Ưu thế của việc mô tả động cơ xoay chiều 3 pha trên hệ toạ độ từ thông roto. Phương pháp mô tả động cơ không đồng bộ trên hệ toạ độ từ thông roto để tìm mối tương quan giống như động cơ điện 1 chiều,nhằm đạt được tính năng điều khiển tương tự như động cơ điện 1 chiều. Sau khi xây dựng véc tơ không gian cho các đại lượng dòng,áp,từ thông và chuyển các véc tơ đó sang quan sát trên hệ toạ độ từ thông roto (d,q) ta thu được quan hệ giữa mômen quay,từ thông và các phần tử của véc tơ dòng stato như sau: Vậy từ thông roto có thể được tăng giảm gián tiếp thông qua tăng giảm i. Nên nếu áp đặt nhanh,chính xác được dòng i ta có thể coi i là đại lượng điều khiển của từ thông roto. Và i gọi là dòng kích từ,giữ vai trò tương tự như i của động cơ 1 chiều. Tương tự,ta cũng có thể coi i là đại lượng điều khiển của momen động cơ, i gọi là dòng tạo momen quay.giữ vai trò tương tự như i của động cơ 1 chiều. 3.1.1.2 Nguyên tắc điều chế véc tơ Phương pháp điều chế véc tơ không gian là phương pháp mạnh phổ cập trong các hệ truyền đã hoá số toàn phần dùng để điều khiển biến tần. Khâu điều khiển biến tần là khâu ghép nối quan trọng giữa thiết bị điều khiển / điều chỉnh bằng số với khâu chấp hành: biến tần / động cơ. Trong hệ thống này sơ đồ nguyên lý của động cơ không đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc được nuôi bởi biến tần dùng van bán dẫn. Thông thường các đôi van được vi xử lý vi tính điều khiển sao cho điện áp xoay chiều 3 pha với biên độ cho trước, với tần số cũng như góc pha cho trước được đặt lên 3 cực của động cơ theo đúng yêu cầu biến tần được nuôi bởi điện áp một chiều UMC : Hình 3-3: Sơ đồ nguyên lý của động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc nuôi bởi biến tần nguồn áp 3.1.2 Giới thiệu chung về biến tần 3.1.2.1 Tổng quan về biến tần Siemens Micromaster vecter (MMV) và Midimaster vecter (MDV) là một họ các biến tần tiêu chuẩn với công nghệ điều khiển véc tơ không gian dùng cho điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha. Có sẵn các kiểu từ loại nhỏ gọn (MMV) 120 w đến loại (MDV) 75kw. Cả hai loại biến tần đều được điều khiển bằng vi xử lí (Micro Processor) phương pháp điều biến độ rộng xung với dải tần số tuỳ chọn cho phép động cơ hoạt động cực kỳ êm. Bộ biến tần và động cơ được cung cấp đầy đủ các chức năng bảo vệ khác nhau. Đặc điểm: - Dễ cài đặt và lập trình và đưa vào hoạt động - Khả năng quá tải 200% trong 3(s) hay 150% trong 60(s). - Mô men khởi động cao và đảm bảo độ chính xác trong điều tốc nhờ điều khiển véc tơ. - Tuỳ chọn bộ lọc tích phân RFI trong các biến tần đầu vào một pha MMV 12 – MMV 300 và các biến tần đầu vào 3 pha MMV 220 / 3 đến MDV 750/ 3. - Chức năng điều khiển giới hạn dòng điện nhanh (FCL) đảm bảo vận hành chính xác. - Dải nhiệt độ làm việc (với MDV) - Điều khiển chu trình kín sử dụng các hàm mạch vòng PID. - Khả năng điều khiển từ xa thông qua các RS485 dùng giao thức nối tiếp đa năng (USS) và khả năng điều khiển tới 31 bộ biến tần thông qua giao thức USS. - Bao gồm một loạt các thông số đủ để đáp ứng hầu hết các ứng dụng. - Bộ nhớ trong ổn định để lưu giữ các thông số được cài đặt. - Thông báo lỗi được chương trình hoá theo tiêu chuẩn của châu âu và bắc mỹ. - Tần số ra (tương ứng với tốc độ động cơ) có thể được điều khiển bằng một trong các phương án sau: a. Điểm đặt tần số sử dụng bàn phím. b. Điểm đặt tần số tương tự (analog) với độ phân giải cao (đầu vào dòng hoặc áp). c. Triết áp bên ngoài để điều chỉnh tốc độ động cơ d. Có 8 tần số định thông qua các đầu vào nhị phân. e. Chức năng triết áp động cơ. f. Thông qua truyền số liệu từ xa (giao diện nối tiếp). - Định sẵn hãm động năng bằng dòng một chiều với cơ cấu hãm kết hợp. - Định sẵn hãm bằng phương pháp dùng điện trở ngoài (MMV). - Thời gian gia tốc, giảm tốc có thể lập trình linh hoạt. - Bù trừ tự động bằng cách điều khiển dòng liên tục thay đổi. - Panel điều khiển trước bằng phần mềm. - Hai đầu ra rơle có thể lập trình được (13 chức năng). - Đầu ra tương tự có thể lập trình được (1 với MMV; 2 với MDV). - Đầu nối ngoài cho panel điều khiển nâng cao tuỳ chọn hoặc sử dụng giao diện RS485 ngoài. - Tự động phát hiện động cơ 2, 4, 6, hoặc 8 cực bằng phần mềm. - Tích hợp sẵn phần mềm điều khiển quạt gió làm mát. - Khả năng lắp đặt liền nhau. - Tuỳ chọn cấp bảo vệ IP 56 (NEMA 4/12) đối với các bộ biến tần MDV. 3.1.2.2 Lắp đặt Micromaster Vecter 1, Các đầu nối nguồn và động cơ kích thước A. - Đảm bảo rằng nguồn cấp cho đúng điện áp và được thiết kế đảm bảo cho dòng cần thiết. Đảm bảo rằng các aptomat thích hợp với giá trị dòng định mức được nối giữa nguồn cấp và biến tần. - Đảm bảo biến tần được tiếp địa an toàn, nguồn có trung tính nối đất và đảm bảo các đầu nối từ nguồn tới biến tần. - Nối đúng nguồn cấp tới các đầu nối L/L1, N/L2, L3 (3 pha) và cực tiếp địa FE sử dụng cáp 3 lõi cho biến tần 1 pha và cáp 4 lõi cho biến tần 3 pha. - Dùng cáp 4 lõi để nối. Cáp được nối tới động cơ qua các đầu nối A, B, C và các đầu tiếp địa FE. - Nếu cần thiết có thể nối thêm các điện trở hãm vào các cực đấu B +/DC + và B trên biến tần. 2, Các đầu nối nguồn và động cơ kích thước BC Thứ tự sắp xếp biến tần kích thước loại BC cũng giống như biến tần loại A. - Để tháo tấm chắn bảo vệ ở mặt trước biến tần ta phải dùng tuốc nơ vít để tháo chốt bảo vệ ra sau đó tháo tấm đệm ra bằng cách ấn các lẫy xuống rồi mới đấu dây. - Đảm bảo rằng nguồn cấp cho đúng điện áp và được thiết kế đảm bảo cho dòng cần thiết. Đảm bảo rằng các aptomat thích hợp với giá trị dòng định mức được nối giữa nguồn cấp và biến tần. - Đối với nguồn cấp đầu vào sử dụng cáp 3 lõi cho biến tần 1 pha và dùng cáp 4 lõi cho biến tần 3 pha. - Sử dụng cáp 4 lõi để nối tới động cơ. - Đo và cắt cẩn thận các đầu cáp nguồn, cáp nối động cơ và cáp nối điện trở hãm trước khi luồn qua khe đi dây. - Đo và cắt cẩn thận các đầu nối cáp điều khiển, luồn cáp đúng khe đi dây của nó. - Nối đúng nguồn cấp tới các đầu nối L/L1 – N/L2 (1 pha) hoặc L/L1 – N/L2, L3 (3 pha) và cực tiếp địa PE. - Nối các đầu nối của động cơ tới các đầu nối a, b, c, và cực tiếp địa PE. - Nếu cần thiết có thể nối thêm điện trở hãm vào các cực đấu B+/DC+và B- của biến tần. 3, Các đầu nối điều khiển Hình 3-4: Sơ đồ các đầu nối điều khiển - Không sử dụng các đầu nối RS 485 bến trong (chân 24 và 25) nếu đã dùng cổng RS485 bên ngoài trên panel đặt trước của biến tần. - Các chuyển mạch DIP dùng để lựa chọn các đầu vào tương tự giữa điện áp U và dòng điện I và cũng để lựa chọn tín hiệu phản hồi áp hay dòng. Chỉ có thể điều chỉnh được các chuyển mạch này khi nâng nắp che của biến tần. 4, Bảo vệ quá tải nhiệt động cơ bên ngoài Hình 3-5 Khi làm việc ở tốc độ nhỏ hơn tốc độ định mức hiệu quả làm mát của quạt gió ở gần đầu trục động cơ giảm. Do đó hầu hết các động cơ phải chọn lại định mức khi làm việc liên tục ở tần số thấp. Để đảm bảo cho động cơ được bảo vệ chống quá nhiệt trong những điều kiện như vậy cần thiết phải có một cảm biến nhiệt độ PTC gắn ở động cơ và được nối với các đầu nối điều khiển của biến tần như hình 3-4 3.1.2.3. Lắp đặt MMV Các đầu nối nguồn của động cơ: - Đảm bảo rằng nguồn cấp cho đúng điện áp và được thiết kế đảm bảo cho dòng cần thiết. Đảm bảo rằng các áp tô mát và cầu chì thích hợp với giá trị dòng định mức được nối giữa nguồn cấp và biến tần. -Nối đúng nguồn cáp tới các đầu nối L1, L2, L3 (3 pha) và các cực tiếp địa PE sử dụng cáp 4 lõi cho biến tần. - Dùng cáp 4 lõi để nối tới động cơ, cáp được nối tới động cơ qua các đầu nối a, b, c và đầu tiếp địa PE. - Nếu cần thiết có thể nối thêm khối hãm vào các cực đấu DC + và DC – trên biến tần. - Xiết chặt tất cả các đầu nối nguồn và động cơ. - Các động cơ không đồng bộ và đồng bộ có thể nối tới biến tần MMV hoặc là độc lập hoặc song song. - Chú ý: Nếu sử dụng một động cơ đồng bộ hoặc không đồng bộ nối tới biến tần thì dòng điện động cơ có thể bằng 2.53 lần dòng điện mong muốn do đó phải chọn loại biến tần cho thích hợp. Các đầu nối điện của MMV được thể hiện trên hình 5.4 3.1.2.4 Điều khiển và vận hành cơ bản 1, Điều khiển a, Panel điều khiển đặt trước Có thể nhập thông số yêu cầu bằng 3 nút đặt thông số (P, ) trên bảng mặt trước của bộ biến tần. Các số của thông số và các giá trị được hiển thị trên màn hình hiển thị LED4 Hình 3-6 JOG Nút JOG: Bấm nút này khi bộ biến tần ngừng chạy làm cho máy khởi động và chạy ở tần số đã đặt trước. Bộ biến tần dừng ngay khi buông nút ấn này ra. Bấm nút này khi máy đang chạy sẽ không có hiệu lực. Nút này bị cấm nếu P123 = 0 RUN Nút: RUN: Bấm nút này để khởi động bộ biến tần, nút này bị cấm nếu P121 = 0 STOP Nút STOP: Bấm nút này để bộ biến tần ngưng hoạt động LED Display Màn hình hiển thị LED 4 số. Hiển thị tần số (mặc định) số, thông số hoặc giá trị thông số (khi ấn P) hoặc hiển thị mã lỗi Nút tiến/ lùi Bấm nút này để đổi chiều quay động cơ, nút này bị cấm nếu P122 = 0 Nút lên: Bấm nút này để đặt các thông số và giá trị thông số tới giá trị cao hơn. Nút này không có hiệu lực khi đặt thông số P124 = 0 Nút xuống: Bấm nút này để đặt các thông số và giá trị các thông số tới giá trị thấp hơn. Nút này không có hiệu lực khi P124 = 0 P Nút đặt thông số: Bấm nút này để chuyển đổi các thông số và giá trị thông số. Nút này bị cấm nếu P051 P055 hoặc P356 = 14 khi sử dụng các đầu vào số Hệ thống các thông số: - Các thông số có thể được thay đổi và đặt bằng cách ấn các nút loại phủ màng mềm để điều chỉnh các tính năng của bộ biến tần như thời gian gia tốc, tần số cực đại và cực tiểu…Số của thông số được lựa chọn và giá trị đặt của thông số được hiển thị trên màn hình LED. - Việc truy cập tới các thông số được xác định bởi gía trị đặt trong P009. Kiểm tra các thông số chính cần thiết cho ứng dụng được đặt theo chương trình. - Các lựa chọn của P009 như sau: 0 = Chỉ có các thông số từ P001 tới P009 có thể được đọc và đặt. 1 = Các thông số P001 tới P009 có thể được đặt và tất cả các thông số khác chỉ có thể được đọc. 2 = Tất cả các thông số có thể được đặt, nhưng P009 sẽ tự động được đặt tới 0 trong lần bật nguồn tiếp theo. 3 = Tất cả các thông số luôn có thể được đặt. Lưu ý: Trong bảng thông số như sau: ‘*’: Cho biết các thông số này có thể thay đổi được trong khi hoạt động. ‘***’: Cho biết rằng giá trị của thông số đặt của nhà máy phụ thuộc vào hiệu suất biến tần. Thông Số Chức năng Phạm vi [Mặc định] Mô tả / ghi chú P000 Hoạt động màn hình Hiển thị đầu ra được lựa chọn trong P001. Trong trường hợp hỏng hóc, thông báo lỗi liên quan (Fnnn) được hiển thị. Trong trường hợp có sự cố, màn hình nhấp nháy P001* Lựa chọn hiển thị 0 ữ 9 [ 0 ] Hiển thị lựa chọn: 0 = Tần số đầu ra (Hz). 1 = Điểm đặt tần số (Hz) 2 = Dòng cho động cơ (A) 3 = Điện áp liên kết một chiều (V) 4 = Mô men động cơ (%) 5 = Tốc độ động cơ (rpm) 6 = Trạng thái giao thức (USS) 7 = Tín hiệu phản hồi PID (%) 8 = Điện áp đầu ra (V) 9 = Tần số tức thời của rotor / Trục động cơ (Hz) P002* Thời gian Gia tốc (s) 0 ữ 650.0 [ 10.0 ] Đây là thời gian mà động cơ tăng tốc từ chế độ dừng tới tần số cực đại như được đặt trong P013. Đặt thời gian gia tốc quá ngắn làm cho bộ biến tần ngưng hoạt động P003* Thời gian giảm tốc (s) 0 ữ 650.0 [ 10.0 ] Đây là thời gian mà động cơ giảm tốc độ từ tần số cực đại (P013) Đến khi ngưng chạy. Đặt thời gian giảm tốc quá ngắn làm cho bộ biến tần ngưng hoạt động. P004* ÊM (s) 0 ữ 40.0 [ 0.0 ] Tăng tốc / giảm tốc (rất có ích trong các ứng dụng quan trọng để tránh “sốc”,VD hệ thống băng tải, dệt ). Chức năng chạy êm chỉ có tác dụng nếu thời gian tăng / giảm vượt trên mức 0,3 (s) P005* Điểm đặt tần số Digital (Hz) 0 ữ 650.0 [ 5.00 ] Thông số này đặt tần số mà bộ biến tần sẽ hoạt động khi chạy trong phương thức số (digital). Nó chỉ có hiệu lực nếu P006 = 0 hoặc 3 P006 Chọn kiểu đặt tần số 0 ữ 3 [ 0 ] Lựa chọn phương thức điều khiển tần số đặt cho biến tần. 0 = Chiết áp động cơ kiểu số. Bộ biến tần chạy ở tần số đặt trong P005 là có thể điều chỉnh bằng cách sử dụng các nút và (chiết áp động cơ). Hoặc nếu P007 được đặt tới 0, tần số có thể được điều khiển bằng cách đặt 2 trong các đầu vào số ( P051 – P055 hoặc P036) Tới các giá trị 11 và 12. 1 = Tương tự (analogue). Điều khiển thông qua tín hiệu vào tương tự. 2 = Tần số cố định. 3 = Thêm điểm đặt tần số. Tần số yêu cầu = Tần số (P005) + Tần số cố định (P041 – P044, P046 – P049) P007 Điều khiển bằng bàn phím 0 ữ 1 [ 1 ] 0 = RUN, JOG, REVERSE Mất tác dụng. Việc điều khiển được thông qua các đầu vào số. 1 = Các nút điều khiển mặt trước có thể được chọn lựa có tác dụng hoặc vô tác dụng tuỳ theo vào cách đặt các thông số P121 - P124 P009* Đặt cấp bảo vệ thông số 0 ữ 3 [0] Xác định thông số nào có thể điều chỉnh: 0 = Chỉ có các thông số từ P001 đến P009 có thể đọc/ đặt. 1 = Các thông số P001 đến P009 có thể được đặt và các thông số khác chỉ có thể đọc. 2 = Tất cả các thông số có thể được đọc/ đặt, nhưng P009 tự động trở về 0 khi nguồn bị cắt. 3 = Tất cả các thông số có thể được đọc/đặt. P010* Tỷ lệ hiển thị 0 ữ500.00 [1.00] Hệ số tỷ lệ cho hiển thị khi P001 = 0, 1, 4, 5, 7 hoặc 9. Độ phân giải 4 số. P011 Nhớ điểm đặt tần số 0 ữ 1 [0] 0 = Vô tác dụng. 1 = có tác dụng khi máy tắt P012* Tần số động cơ cực tiểu (Hz) 0 ữ 650.00 [0] Đặt tần số cực tiểu cho động cơ (phảI nhỏ hơn giá trị P013) P013* Tần số động cơ Cực đại (Hz) 0ữ 50.00 [50.00] Đặt tần số cực đại cho động cơ P014 Tần số nhẩy 1 (Hz) 0ữ 50.00 [0.00] Một tần số nhẩy có thể được đặt với thông số này để tránh các tác động cộng hưởng của bộ biến tần. Đặt P014 = 0 để huỷ bỏ chức năng này P015* Tái khởi động tự động 0 ữ1 [0] Đặt thông số này tới ‘1’ làm cho bộ biến tần tái khởi động một cách tự động sau khi nguồn cấp điện bị cắt, với điều kiện là nút RUN/ STOP vẫn đóng 0 = Vô tác dụng. 1 = Tái khởi động tự động P017* Kiểu chạy êm 1 ữ 2 [1] 1 = Tiếp tục kiểu chạy êm (như P004 đã định) 2 = Ngưng kiểu chạy êm, làm cho lệnh STOP được đáp ứng nhanh và yêu cầu giảm tần số. P018 Tái khởi động tự động sau lỗi 0 ữ 1 [0] Tự động tái khởi động sau khi có lỗi 0 = Vô tác dụng 1 = Bộ biến tần sẽ liên tục tái khởi động 5 lần sau khi có lỗi. Nếu lỗi không được khắc phục sau lần khởi động thứ 5, bộ biến tần sẽ để nguyên trạng thái lỗi. P021* Tần số tương tự cực tiểu (Hz) 0ữ 50.00 [0] Tần số tương ứng với giá trị đầu vào tương tự thấp nhất. VD: 0V/ 0mA hoặc 2V/ 4mA, được xác định bởi P023 và cách đặt các chuyển mạch lựa chọn DIP. P022* Tần số tương tự cực đại (Hz) 0ữ650.00 [50.00] Tần số tương ứng với giá trị đầu vào tương tự cao nhất. VD: 10V hoặc 20mA được xác định bởi P023 và cách đặt các chuyển mạch lựa chọn DIP P023* Kiểu đầu vào tương tự 1 0 ữ 3 [ 0] Đặt kiểu đầu vào tương tự cho đầu vào tương tự 1, liên quan đến vị trí DIP. 0 = 0 – 10V/ 0 – 20mA 1 = 2 – 10V/ 4 – 20mA 2 = 2 - 10V/ 4 – 20mA 3 = -10V +10V, -10V tương ứng với quay trái ở tốc độ đặt trong P021, +10V tương ứng với tốc độ quay phảI đặt trong P022 P075* Điện trở hãm (chỉ có trong MMV) 0 ữ 1 [0] 0 = Điện trở hãm ngoài không được nối 1 = Điện trở hãm ngoài có được nối Một điện trở hãm ngoài có thể được sử dụng để triệt tiêu công suất do động cơ phát sinh, làm tăng khả năng hãm và giảm tốc. Nó phải lớn hơn 40 (80) cho bộ biến tần VAC 400V nếu không bộ biến tần sẽ bị hư hại. Các điện trở đều có thể dùng được cho các bộ biến tần khác nhau. P077 Chế độ điều khiển 0 ữ3 [1] Điều khiển sự liên hệ giữa tốc độ động cơ và điện áp do bộ biến tần cung cấp, có thể lựa chọn 1 trong 4 cách sau đây: 0 = Đường cong V/f 1 = điều khiển dòng thông lượng (FCC) 2 = Đường cong bậc 2 V/f 3 = Điều khiển véc tơ P080 Hệ số công suất định mức cos 0.00ữ 1.00 [***] Các thông số này phải được đặt cho động cơ sử dụng. Đọc kỹ nhãn thông số của động cơ trên nhãn động cơ. Lưu ý: Các thông số đặt mặc định của bộ biến tần có thể biến đổi tuỳ theo công suất nguồn P081 Tần số định mức cho động cơ (Hz) 0 ữ 650 [50.00] P082 Tốc độ định mức Cho động cơ (vòng/phút) 0 ữ 9999 [***] P083 Dòng điện định mức cho động cơ ( A) 0.1ữ 300.0 [***] P084 Điện áp định mức cho động cơ (V) 0ữ1000 [***] P085 Công suất định mức Cho động cơ (Kw) 0.12ữ 50.0 [***] P087 Bảo vệ nhiệt cho động cơ dùng PTC 0 ữ 1 [0] 0 = Vô tác dụng 1 = Bảo vệ nhiệt cho động cơ bên ngoài PTC có tác dụng P088 Tự động điều chỉnh 0 ữ1 [0] Điện trở stator được sử dụng trong các tính toán điều chỉnh dòng của bộ biến tần. Chức năng này cho phép bộ biến tần thực hiện việc đo lường tự động điện trở stator, lưu giữ nó trong P089 và sau đó đặt lại P088 tới ‘0’. Nếu điện trở được tính quá cao đối với kích cỡ của bộ biến tần (ví dụ động cơ không được nối hoặc những động cơ nhỏ không thường xuyên được kết nối), bộ biến tần sẽ ngắt (mã lỗi F188 ) và sẽ bỏ giá trị P089 và đặt tới ‘1’. Nếu như vậy đặt P089 bằng tay và đặt P008 tới ‘0’ P089* Điện trở stator () 0.01ữ 199.99 Có thể sử dụng thay cho P088 để đặt điện trở bằng tay. Giá trị nhập vào nên là điện trở giữa 1 trong 2 pha. Cài đặt thông số khi sử dụng khác so với thông số mặc định Thông số (number) Giá trị (value) Nghĩa (meaning) P002 3.0 Thời gian gia tốc lên (ramp up time) P003 3.0 Thời gian gia tốc xuống (ramp down time) P004 0.7 Chế độ chạy êM(ramp smoothing) P006 2 đặt tần số cố định (fixed frequency operation) P007 0 điều khiển qua các đầu vào số (drive cotrol via digital inputs) P012 2.00 Tần số ra nhỏ nhất (minimum output frequency) P041 15.00 Tần số cố định 1=50HZ(Din1) (fixed frequency) P042 3.50 Tần số cố định 2=6HZ(Din2) (fixed frequency) P061 4 Thao tác hãm bên ngoài (operate external brake) P062 6 Hiển thị lỗi (fault indication) P063 0.5 Hãm 0.5s tại tần số nhỏ nhất trước khi khởi động (brake applied for 0.5s at minimum frequency before starting) P064 1.0 Hãm 1s tại tần số nhỏ nhất trước khi dừng (brake applied for 1.0 at minimum frequency before stopping) P075 1 Nối với điện trở hãM (brakingresistor value) P077 3 điều khiển véc tơ không (sensorless vector control mode) P080 0.86 Hệ số công suất định mức động cơ (motor rating plate power factor = 0.86) P082 1450 Tốc độ định mức động cơ (motor rating plate speed =1450) P083 34 Dòng điện định mức động cơ (motor rating plate current =34 A) P084 220 điện áp định mức động cơ (motor rating plate volltage=220V) P085 7.5 Công suất định mức động cơ (motor rating plate power = 7.5(kw) P087 1 bảo vệ nhiệt cho động cơ dùng PTC (enable motor PTC protection) Các bộ biến tần khi chế tạo, được cài đặt sẵn các thông số nhưng chỉ áp dụng cho các động cơ tiêu chuẩn của hãng. Khi sử dụng cho các động cơ khác ta phải cài đặt lại 1 số thông số để phù hợp với tính năng yêu cầu của hệ truyền động. Với biến tần MMV750/3 thuộc họ Micromaster vector sử dụng cho hệ thống, các thông số được cài đặt lại như bảng trên. b, Chuyển mạch lựa chọn DIP Có 5 chuyển mạch lựa chọn DIP có thể đặt phù hợp với thông số P023 hoặc P323 tuỳ theo chế độ làm việc của biến tần hình 3-6 thể hiện các vị trí chuyển mạch theo chế độ chuyển mạch khác nhau Hình 3-7 2, Vận hành cơ bản a, Khái quát - Bộ biến tần không có khoá nguồn chính vì vậy nó luôn luôn hoạt động khi khoá nguồn đóng. Nó chuyển sang trạng thái chờ với các đầu ra không hoạt động cho đến khi bấm nút RUN hoặc có tín hiệu ON qua đầu nối 5 (quay sang phải) hoặc đầu nối 6 (quay sang trái) xem phần các thông số. P051 – P005 và P356. - Nếu tần số đầu ra (P001 = 0) được chọn hiển thị trên màn hình, điểm đặt tương ứng được đặt hiển thị khoảng chừng 1.5 s mỗi lần khi bộ biến tần ngừng chạy. - Bộ biến tần được đặt chương trình tại nhà máy cho các ứng dụng tiêu chuẩn trên các động cơ chuẩn 4 cực. Khi sử dụng các động cơ khác cần phải nhập các thông số kĩ thuật từ bảng ghi công suất vào các thông số P080 tới P085. lưu ý không thể nhập các thông số này trừ khi P009 = P002 hoặc P003. -Nếu bộ biến tần sử dụng cho một động cơ 8 cực đặt P082 với tốc độ gấp 2 lần tốc độ danh định của động cơ. Nếu biết rằng điều này sẽ làm cho màn hình hiển thị gấp đôI số vòng trên phút thực tế khi P001 = P005 P 080 P 081 50Hz 220 0,61 0,12 2745 Cos 0,81 380 V/Y P 084 0,35A KWh 60Hz 400V/Y 0,34A 0,14KW Cos 0,81 3310/min SF - 115 /min VDE 0530 P 083 P 082 P 085 Hình 3-8: Ví dụ nhãn ghi công suất động cơ tiêu chuẩn. Chú ý: Đảm bảo rằng động cơ được ghi cấu hình chính xác, ví dụ trong các ví dụ trên các thông số được ghi theo cấu hình liên kết với đầu nối tam giác điện áp 220V b. Kiểm tra ban đầu - Kiểm tra tất cả các dây dẫn được nối chính xác và thiết bị phải được đặt ở vị trí an toàn. - Đóng nguồn cấp điện cho biến tần. - Đảm bảo an toàn trước khi khởi động động cơ, ấn nút RUN trên biến tần màn hình sẽ hiển thị 5.0 và động cơ bắt đầu quay biến tần sẽ gia tốc lên 5 Hz trong 1s. - Đảm bảo rằng động cơ quay đúng chiều yêu cầu cần ấn nút. FORWARD/ REVERSE nếu cần. - ấn nút STOP trên biến tần màn hình sẽ hiển thị 0.0 động cơ giảm tốc độ dần và kết thúc quá trình dừng sau 1s. b, Hướng dẫn 10 thao tác cơ bản Step/Action Buttion Display 1. cấp nguồn cho biến tần 0.0 ữ 5.0 2. ấn nút nhập thông số P P000 3. ấn nút đến khi P005 được hiển thị P005 4. ấn nút P để hiển thị điểm đặt tần số hiện thời (Giá trị mặc định của nhà máy là 5 Hz) P P005.0 5. ấn nút để đạt giá trị điểm đặt tần số theo yêu cầu ví dụ 35 Hz 035.0 6. ấn nút P để lưu giá trị vừa đặt của bộ nhớ vào biến tần P 7. ấn nút để quay về P000 P000 8. ấn nút P để thoát khỏi thủ tục đặt thông số màn hình sẽ hiển thị chuyển đổi giữa giá trị tần số ra hiện thời và giá trị tần số đặt P 0.0 35.0 9. Khởi động biến tần bằng nút RUN, trục động cơ sẽ quay và màn hình hiển thị tần số đang gia tốc lên giá trị tần số đạt 35 Hz. Chú ý: Điểm đặt tần số sẽ đạt được sau 7s (mặc định thời gian tốc độ đặt bởi P002 là 10s để đạt tới tần số 50 Hz là giá trị tần số động cơ lớn nhất được đặt mặc định trong P013). Nếu cần có thể thay đổi tốc độ động cơ bằng các nút (Đặt P011 = 001 để lưu giá trị đặt tần số mới của biến tần khi biến tần ngừng chạy) 0.0 10. Dừng biến tần bằng nút STOP. Động cơ sẽ giảm tốc độ và dừng lại. 35.0 Phương pháp cơ bản để cài đặt biến tần được miêu tả dưới đây, phương pháp này sử dụng 1 điểm đặt tần số (digital) và chỉ yêu cầu thay đổi thông số tối thiểu từ giá trị mặc định giả sử một động cơ 4 cực tiêu chuẩn của động cơ siemens được nối với biến tần (nếu sử dụng động cơ kiểu khác xem lại phần vận hành cơ bản) 3.1.2.5 Các chế độ vận hành 1, Điều khiển số Digital Đối với cấu hình khởi động cơ bản sử dụng điều khiển số quá trình diễn ra như sau: - Nối đầu nối khởi động chính tới đầu nối 5 qua một công tắc tắt/ mở bình thường, nó sẽ làm cho bộ biến tần quay theo chiều kim đồng hồ (mặc định). - Lắp vỏ vào và đóng nguồn chính cấp cho biến tần đặt thông số P009 tới P002 hoặc P003 để cho tất cả các thông số đều điều chỉnh được. - Kiểm tra thông số P006 được đặt tới P000 để định rõ điểm đặt số digital. - Đặt thông số P007 tới P000 để định rõ đầu vào số (VD: DIN1, đầu nối 5 trong trường hợp này) và làm bảng điều khiển đặt trước mất hiệu lực. - Đặt thông số P005 tới điểm đặt tần số mong muốn. - Đặt thông số P080 tới P085 theo đúng như bảng công suất trên động cơ. - Đặt công tắc tắt/ mở bên ngoài vị trí đóng (ON) bộ biến tần bây giờ sẽ điều khiển động cơ ở tần số do P005 đặt. 2, Điều khiển tương tự Đối với cấu hình khởi động cơ bản sử dụng điều khiển tương tự quá trình diễn ra như sau: - Nối đầu nối điều khiển 9 tới đầu nối 5 qua một công tắc tắt/ mở bình thường, nó sẽ làm cho biến tần quay theo chiều kim đồng hồ (mặc định). - Nối một triết áp 4.7 K tới các đầu nối điều khiển như trong hình 5.1 và 5.3 hoặc nối chân 2 (0V) tới chân 4 và đưa một tín hiệu từ 0 10V vào giữa chân 2 (0V) và chân 3 (AIN+). - Đặt SW1 của chuyển mạch lựa chọn DIP vào vị trí đầu vào điện áp (V). - lắp vỏ vào và đóng nguồn chính cho bộ biến tần, đặt thông số P009 tới 002 hoặc 003 để cho tất cả các thông số đều điều chỉnh được. - Kiểm tra thông số P006 được đặt tới 001 để định rõ điểm đặt tương tự. - Đặt thông số P007 tới 000 để định rõ đầu vào số (ví dụ: DIN1, đầu nối 5 trong trường hợp này) và làm bảng điều khiển mặt trước mất hiệu lực. - Đặt thông số P021 và P022 để định rõ các mức đặt thông số đầu ra cực đại và cực tiểu. - Đặt thông số P080 tới P085 theo đúng như bảng công suất trên động cơ. - Đặt công tắc tắt / mở bên ngoài vị trí đóng (ON). Quay triết áp (hoặc điều chỉnh điện áp tương tự) cho đến khi tần số mong muốn hiển thị trên bộ biến tần. 3, Các chế độ điều khiển động cơ Các biến tần MMV và MDV có 4 chế độ điều khiển khác nhau theo quan hệ điều khiển giữa điện áp do biến tần cấp ra với tốc độ động cơ, chế độ điều khiển của động cơ được lựa chọn trong thông số P007 . - Điều khiển theo quan hệ tuyến tính điện áp/ tần số . - Điều khiển dòng từ thông (FCC) được sử dụng để duy trì từ thông của động cơ. - Điều khiển véc tơ không gian, bộ biến tần sẽ tính toán sự thay đổi của điện áp đầu ra để duy trì tốc độ của động cơ theo yêu cầu. Các chế độ này được miêu tả rõ hơn sau đây: a, Chế độ điều khiển tuyến tính điện áp/ tần số (V/F)(P007 = 0 hoặc 2) Chế độ này được sử dụng cho động cơ đồng bộ hoặc nhiều động cơ nối song song với nhau, mỗi động cơ nên lắp riêng một rơle quá tải, nhiệt. Nếu 2 hay nhiều động cơ được điều khiển đồng thời bởi 1 biến tần. Trong nhiều trường hợp khi sử dụng các thông số mặc định của nhà máy thì giá trị điện trở stator được mặc định trong P089 sẽ thích hợp với công suất định mức mặc định trong P085, mục đích của biến tần và động cơ thường khác nhau do đó nếu đặt P008 = 1 để thực hiện thủ tục tự động điều chỉnh điện tử stator bằng dòng liên tục P078 và tăng dòng khởi động P079 tuỳ thuộc vào giá trị điện trở stator, giá trị này quá cao sẽ làm ngắt do quá dòng và quá nhiệt động cơ. b, Chế độ điều khiển dòng từ thông (SCC)(P007 = 1) Chế độ điều khiển dòng từ thông được điều khiển bằng cách giám sát và duy trì từ thông động cơ liên tục. Điều này đảm bảo cho hệ thống đạt được đặc tính và hiệu suất tốt nhất. SCC không phức tạp như FVC do đó dễ thực hiện c, Chế độ điều khiển véc tơ không gian (SVC)(P007 = 3) - Khi chế độ điều khiển véc tơ không gian SVC được lựa chọn (P007 = 3) bộ biến tần sử dụng phương pháp nội suy động cơ kết hợp với việc đo dòng chính xác để tính toán vị trí và tốc độ của rotor, điều đó cho phép tối ưu hoá điện áp và tần số đưa vào động cơ để cải thiện đặc tính truyền động. - Mặc dù kông có phản hồi vị trí hay tốc độ điều khiển vẫn là hệ thống mạch vòng kín vì nó so sánh đặc tính nội suy của động cơ với đặc tính yêu cầu. Do đó hệ thống phải được cài đặt rất cẩn thận và ổn định tạo ra đặc tính truyền động tốt nhất. 4, Cài đặt chế độ kiểu SVC - Đặt các thông số P080 – P085 đúng theo bảng công suất động cơ. - Lựa chọn chế độ điều khiển véc tơ không gian (P007 = 3). - Đảm bảo động cơ làm mát và cho lệnh RUN. Màn hình sẽ hiển thị CAL cho biết nó đang xác định điện trở stator của động cơ. Sau vài giây động cơ sẽ chạy, việc xác định tự động chỉ xẩy ra trong lần đầu khởi động khi P007 được đặt tới 3. Nó có thể cưỡng bức thực hiện bằng cách thay đổi P007 hoặc đặt P008 = 1 việc ngắt quá trình tự động kiểm tra bằng cách tắt nguồn hoặc huỷ lệnh RUN có thể gây ra lỗi và việc tự động điều chỉnh có thể được lặp lại nếu các thông số của động cơ bị thay đổi thì việc kiểm tra tự động sẽ được thực hiện lại. - Giống như mọi hệ thống điều khiển, SVC cũng cần phải ổn định bằng việc cài đặt các thông số giới hạn khuếch đại tỷ lệ (P386 ) và khuếch đại tích phân (P387) các giá trị thực và giá trị đặt được xác định bằng cách kiểm tra tuy nhiên lên thực hiện các thủ tục sau: - Khi biến tần làm việc trong những điều kiện tiêu chuẩn tăng giá trị của P386 (tỷ lệ) lên cho đến khi tín hiệu không ổn định đầu tiên xuất hiện giảm giá trị này xuống một tí (khoảng 10%) đến khi tín hiệu ổn định xuất hiện trở lại như một nguyên tắc giá trị đặt tối ưu mong muốn tỷ lệ với quán tính tải. Ví dụ: P386 = (Quán tính tải + Quán tính trục động cơ )/ (Quán tính trục động cơ) - Bây giờ có thể điều chỉnh giá trị P387 (tích phân) khi biến tần làm việc trong điều kiện tiêu chuẩn, tăng giá trị của P387 lên đến khi tín hiệu tốc độ không ổn định đầu tiên xuấy hiện. Giảm giá trị này xuống một tý (khoảng 30%) đến khi tín hiệu ổn định xuất hiện trở lại. -Nếu lỗi F016 xuất hiện có nghĩa là SVC không ổn định cần tiếp tục điều chỉnh hoặc tiến hành lại thủ tục tự động kiểm tra.Điện áp liên kết một chiều cũng có thể là nguyên nhân gây mất ổn định trong chế độ điều khiển SVC (mã lỗi F011). Chú ý: Chế độ này có tác dụng điều khiển từ thông tốt nhất và tạo ra mô men cao hơn. 5. Dừng động cơ Việc dừng động cơ có thể được thực hiện bằng nhiều cách: - Huỷ bỏ lệnh ON hoặc ấn OFF (O) trên tấm bảng mặt trước làm cho biến tần giảm tốc độ theo gía trị đặt trước (P003). - OFF2 – Làm cho động cơ từ từ dừng lại (dừng tự do)(P051 – P055 hoặc P356 được đặt tới 4 ). - OFF3 – Làm cho động cơ dừng nhanh (P051 – P055 hoặc P356 được đặt tới 5). - Phanh hãm dùng điện một chiều 250% làm cho động cơ dừng ngay lập tức sau khi huỷ bỏ lệnh ON (xem P037). - Hãm bằng điện trở cho MMV (xem P075). - Hãm kết hợp (xem P066). 3.1.3 Cài đặt biến tần điểu khiển động cơ. Để cài đặt tốc độ động cơ cho biến tần ta dựa vào yêu cầu công nghệ của thang máy: Với thang máy ta sử dụng 2 cấp tốc độ đó là tốc độ thấp và tốc độ cao: Biểu đồ làm việc tối ưu của thang máy tốc độ thấp và tốc độ cao biểu diễn trên hình vẽ sau: Biểu đồ này có thể chia ra 5 giai đoạn theo tính chất thay đổi tốc độ của buồng thang: Mở máy, chế độ ổn định, hãm xuống tốc độ thấp, buồng thang đến tầng và hãm dừng. Nhưng chế độ hãm và mở máy của biến tần nó phụ thuộc vào thời gian giảm tốc có thể đặt được, ở đây ta chỉ quan tâm đến các cấp tốc độ của thang máy. Như vậy ta chỉ quan tâm đến 2 cấp tốc độ của thang máy. Với biến tần siemen MMV ta dựa vào biểu đồ mã hoá nhị phân của nó để cài đặt tốc độ. Với 2 cấp tốc độ nhưng theo 2 chiều lên xuống nên sẽ có 4 giá trị của tần số , vì vậy ta sẽ có 4 bit với 2 giá trị đầu vào . Ta chọn giá trị đầu vào số với DIN3, DIN4 là tín hiệu để điều khiển tốc độ ở đây với 2 giá trị đầu vào ta có 4 trạng thái tốc độ nhưng ta chỉ quan tâm đến 2 cấp tốc độ do vậy ta chỉ cần 2 trạng thái. DIN3 DIN4 Đầu ra Chức năng P046 0 0 -10 Hz P047 0 1 10 Hz Tốc độ thấp P048 1 0 -50 Hz P049 1 1 50 Hz Tốc độ cao Từ các tần số đã xác định được ta đi cài đặt cho biến tần : Thông số Giá trị ý nghĩa P006 2 Giá trị tần số của động cơ được lấy theo giá trị của tần số cố định . P007 0 RUN, JOG, REVERSE Mất tác dụng. Việc điều khiển được thông qua các đầu vào số. P047 10 Tần số cố định tốc độ thấp P049 50 Tần số cố định tốc độ cao P051 17 Động cơ quay thuận (hướng lên) với đầu vào điều khiển đầu số là DIN1. P052 17 Động cơ quay ngược (hướng xuống) với đầu vào điều khiển đầu số là DIN2. P055 17 Dừng động cơ với đầu vào điều khiển là DIN 5 P356 5 Dừng khẩn cấp với đầu vào điều khiển là DIN6 3.1.4 Sơ đồ ghép nối biến tần-động cơ Hình 3-9: Sơ đồ ghép nối biên tần động cơ 2.2 Giới thiệu về PLC S7-300 PLC viết tắt của Progammable Logic Control là thiết bị điều khiển logic khả trình cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển số thông qua một ngôn ngữ lập trình, thay cho việc phải thể hiện thuật toán đó bằng mạch số. Trên cơ sở phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật tin học, cụ thể là kỹ thuật máy tính, kỹ thuật điều khiển lôgíc khả lập trình đã phát triển mạnh và ngày càng chiếm vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, không những thay thế cho kỹ thuật điều khiển bằng cơ cấu cam, kỹ thuật Rơle trước kia mà chiếm lĩnh nhiều chức năng phụ khác như chức năng chuẩn đoán v.v Kỹ thuật này điều khiển có hiệu quả với từng máy làm việc độc lập cũng như với các hệ thống máy sản xuất linh hoạt phức tạp khác .Căn cứ theo lịch sử phát triển của kỹ thuật máy tính và cấu trúc chung của một bộ điều khiển khả trình PLC (dựa trên cơ sở của bộ vi xử lý) chúng ta có thể thấy rằng kỹ thuật điều khiển sử dụng PLC ra đời vào khoảng những năm 1960 - 1970. Và từ đó kỹ thuật này đã từng bước phát triển và tiếp cận dần tới các nhu cầu công nghiệp. Trong giai đoạn đầu thì các thiết bị khả trình yêu cầu người sử dụng phải nắm vững kỹ thuật điện tử, phải có trình độ cao như ngày nay thì các thiết bị PLC đã phát triển mạnh mẽ và có mức độ phổ cập cao và đang dần được thay thế cho hệ thống điều khiển Rơle và các hệ thống điều khiển lôgíc cổ điển khác. Ngày nay khi lĩnh vực điều khiển được mở rộng đến cả quá trình sản xuất phức tạp, đến các hệ thống điều khiển tổng thể với các mạch vòng kín, đến các hệ thống xử lý số liệu và điều khiển kiểm tra tập trung hoá. Hệ thống điều khiển lôgíc thông thường không thể thực hiện điều khiển tổng thể được. Do vậy các bộ điều khiển khả lập trình hoặc điều khiển bằng máy vi tính đã trở nên cần thiết và chúng ta sẽ gặp nhiều ứng dụng của các thiết bị này trong các thiết bị sản xuất tự động cũng như những hệ thống điều khiển hiện đại khác. Đặc trưng của kỹ thuật PLC là việc sử dụng vi mạch để xử lý thông tin. Các ghép nối logic cần thiết trong quá trình điều khiển được xử lý bằng phần mềm do người sử dụng lập nên và cài đặt vào. Chính do đặc tính này mà người sử dụng có thể giải quyết nhiều bài toán về tự động hóa khác nhau trên cùng một bộ điều khiển và hầu như không phải biến đổi gì ngoài việc nạp những chương trình khác nhau. Với chương trình điều khiển trong mình, PLC trở thành một bộ điều khiển số nhỏ gọn, dễ thay đổi thuật toán và đặc biệt dễ trao đổi thông tin với môi trường xung quanh (với các PLC khác hoặc với máy tính). Toàn bộ chương trình điều khiển được lưu nhớ trong bộ nhớ của PLC dưới dạng các khối chương trình (khối OB, FC hoặc FB) và được thực hiện lặp theo chu kỳ của vòng quét (scan). Để thực hiện một chương trình điều khiển tất nhiên PLC phải có chức năng như một máy tính nghĩa là phải có một bộ vi xử lý (CPU), một hệ điều hành, bộ nhớ để lưu chương trình điều khiển, dữ liệu và phải có các cổng vào ra để giao tiếp được với đối tượng điều khiển và để trao đổi thông tin với môi trường xung quanh. Bên cạnh đó để phục vụ bài toán điều khiển số, PLC còn cần phải có thêm các khối chức năng đặc biệt khác như là bộ đếm (Counter), bộ thời gian (Timer) và các khối hàm chuyên dụng. Khối vi xử lý trung tâm + Hệ điều hành Bộ nhớ chương trình Bộ đệm vào/ ra Timer Bộ đếm Bit cờ Bus của PLC Cổng ngắt và đếm tốc độ cao Cổng vào ra onboard Quản lý ghép nối Hình 3-10: Nguyên lý chung về cấu trúc của PLC 2.2.1 Cấu tạo chung của PLC 2.2.1.1 Cấu tạo của PLC PLC có hai kiểu cấu tạo cơ bản là: kiểu hộp đơn và kiểu modulle nối ghép: - Kiểu hộp đơn thường dùng cho các PLC cỡ nhỏ và được cung cấp dưới dạng o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o Chân cắm vào Chân cắm ra ổ cáp nối với bên ngoài Hình 3-11: Cấu tạo PLC kiểu hộp đơn nguyên chiếc hoàn chỉnh gồm bộ nguồn, bộ xử lý, bộ nhớ và các giao diện vào/ra. Kiểu hộp đơn thường vẫn có khả năng ghép nối được với các module ngoài để mở rộng khả năng của PLC. Kiểu hộp đơn như hình 3-11 - Kiểu module gồm các module riêng cho mỗi chức năng như module nguồn, module xử lý trung tâm, module ghép nối, module vào/ra, module mờ, module PID... các module được lắp trên các rãnh và được kết nối với nhau. Kiểu cấu tạo này có thể được sử dụng cho các thiết bị điều khiển lập trình với mọi kích cỡ, có nhiều bộ chức năng khác nhau được gộp vào các module riêng biệt. Việc sử dụng các module tuỳ thuộc công dụng cụ thể. Kết cấu này khá linh hoạt, cho phép mở rộng số lượng đầu nối vào/ra bằng cách bổ sung các module vào/ra hoặc tăng cường bộ nhớ bằng cách tăng thêm các đơn vị nhớ (Hình 3-12). Bộ nguồn Bộ xử lý Các module vào/ra... Hình 3-12 Kiểu module 2.2.1.2 Cấu hình phần cứng Hệ thống PLC thông dụng có năm bộ phận cơ bản gồm: bộ xử lý, bộ nhớ, bộ nguồn, giao diện vào/ra và thiết bị lập trình. Sơ đồ hệ thống như Hình 46 Bộ xử lý Bộ nhớ Thiết bị lập trình Nguồn cung cấp Giao diện vào Giao diện ra Hình 3-13: Cấu hình phần cứng của PLC 2.2.1.3 Giao diện vào/ra Giao diện vào là nơi bộ xử lý nhận thông tin từ các thiết bị ngoại vi và truyền thông tin đến các thiết bị bên ngoài. Nút bấm và các công tắc logic Bộ chuyển mạch, công tắc hành trình, giới hạn Các tham số điều khiển như t0 áp suất, áp lực Các tín hiệu báo động ... Bộ PLC Các cuộn hút Các đèn Các van Hình 3-14: Sơ đồ khối tín hiệu vào/ra PLC Tín hiệu vào có thể từ các công tắc, các bộ cảm biến nhiệt độ, các tế bào quang điện.... Tín hiệu ra có thể cung cấp cho các cuộn dây công tắc tơ, các rơle, các van điện từ, các động cơ nhỏ... Tín hiệu vào/ra có thể là tín hiệu rời rạc, tín hiệu liên tụctín hiệu logic... Các tín hiệu vào/ra có thể thể hiện như hình 3-14 Các kênh vào/ra đã có các chức năng cách ly và điều hoá tín hiệu sao cho các bộ cảm biến và các bộ tác động có thể nối trực tiếp với chúng mà không cần thêm mạch điện khác. Hình 3-15: Nguyên lý cách ly tín hiệu vào của PLC Hình 3-16: Nguyên lý cách ly tín hiệu ra Tín hiệu vào thường được ghép cách điện (cách ly) nhờ linh kiện quang như hình 3-15. Dải tín hiệu nhận vào cho các PLC cỡ lớn có thể là 5V, 24V, 110V, 220V. Các PLC cơ nhỏ thường chỉ nhận tín hiệu 24V. Tín hiệu ra cũng được ghép cách ly, có thể cách ly kiểu rơle như Hình 49a, cách ly kiểu quang như hình 49b. Tín hiệu ra có thể là tín hiệu chuyển mạch 24v, 100mA; 110v, 1A một chiều; thậm chí 240v, 1A xoay chiều tuỳ loại PLC. Tuy nhiên, với PLC cỡ lớn dải tín hiệu ra có thể thay đổi bằng cách lựa chọn các module ra thích hợp. 2.2.2 Các modul của PLC S7-300 PLC Step 7-300 thuộc họ Simatic do hãng Siemens sản xuất. Đây là loại PLC đa khối. Thông thường dể tăng tính mềm dẻo trong ứng dụng thực tế mà ở đó phần lớn các đối tượng điều khiển có số tín hiệu đầu vào đầu ra cũng như chủng loại tín hiệu vào ra khác nhau mà các bộ điều khiển PLC được thiết kế không bị cứng hoá về cấu hình. Chúng được chia nhỏ thành các modul. Số các modul được sử dụng nhiều hay ít tuỳ theo từng bài toán . Song tối thiểu bao giờ cũng phải có một modul chính là modul CPU. Còn modul còn lại là những modul nhận , truyền tín hiệu với đối tượng điêù khiển ác modul chức năng chuyên dụng như PID, điêù khiển động cơ .. Chúng được gọi chung lá modul mở rộng . Tất cả các modul được giá trên những thanh ray ( Rack ). Module CPU Cổng nối tiếp RS485 Các module mở rộng Giá đỡ (Rack) Hình 3-17: PLC S7-300 bao gồm nhiều Module 2.2.2.1 Modul CPU Modul CPU là loại modul có chứa bộ vi xử lý, hệ điêù hành, bộ nhớ, các bộ thời gian, bộ đếm , cổng truyền thông (RS485) và có thể còn có một vài cổng vào ra số. Các cổng vào ra số có trên modul CPU được gọi là cổng vào ra onboard. Trong họ PLC S7 – 300 có nhiều loại modul CPU khác nhau. Nói chung chúng được đặt tên theo bộ vi xử lý có trong nó như modul CPU 312, modul CPU 314, modul CPU 315. Những modul cùng sử dụng một loại bộ vi xử lý nhưng khác nhau về cổng vào ra onboard cũng như các khối hàm đặc biệt được tích hợp sẵn trong thư viện của hệ điều hành phục vụ việc sử dụng các cổng vào ra onboard này sẽ được phân biệt với nhau trong tên gọi bằng thêm cụm chữ cái IFM ( viết tắt của Intergated Function Modul ). Ngoài ra còn có các loại modul CPU với hai cổng truyền thông, trong đó cổng truyền thông thứ 2 có chức năng chính là phục vụ việc nối mạng phân tán. Tất nhiên kèm theo cổng truyền thông thứ hai này là những phần mềm tiện dụng thích hợp cũng đã được cài trong hệ điêù hành. Các loại modul CPU được phân biệt với những modul CPU khác bằng thêm cụm từ DP trong tên gọi. Modul CPU 314: Hình 3-18: Hình khối mặt trước CPU 314 MC 951 / 16 KB 6E7 951-0FD00-0AA0 o SF o BAF o DC 5v o FRCE o RUN o STOP siemens CPU 314 RUN-P RUN STOP MRES Simatic S7 - 300 314-1AE00-OABO Trong đó: 1. Các đèn báo: + Đèn SF: báo lỗi CPU. + Đèn BAF: Báo nguồn ắc qui. + Đèn DC 5v: Báo nguồn 5v. + Đèn RUN: Báo chế độ PLC đang làm việc. + Đèn STOP: Báo PLC đang ở chế độ dừng. 2. Công tắc chuyển đổi chế độ: + RUN-P: Chế độ vừa chạy vừa sửa chương trình. + RUN: Đưa PLC vào chế độ làm việc. + STOP: Để PLC ở chế độ nghỉ. + MRES: Vị trí chỉ định chế độ xoá chương trình trong CPU. (Muốn xoá chương trình thì giữ nút bấm về vị trí MRES để đèn STOP nhấp nháy, khi thôi không nhấp nháy thì nhả tay. Làm lại nhanh một lần nữa (không để ý đèn STOP) nếu đèn vàng nháy nhiều lần là xong, nếu không thì phải làm lại). 2.2.2.2 Modul mở rộng Các modul mở rộng được chia làm 5 loại chính: 1, PS ( Powe supply ) : Modul nguồn nuôi .Có ba loại 2A, 5A và 10A 2, SM ( Signal module ) : Modul mở rộng cổng tín hiệu vào ra bao gồm : - DI ( Digital input ) : Modul mở rộng các cổng vào số . Số các cổng vào số mở rộng có thể là 8 , 16 hoặc 32 tuỳ thuộc vào từng loại modul . - DO ( Digital output ) : Modul mở rộng các cổng ra số . Số các cổng ra số mở rộng có thể là 8 , 16 hoặc 32 tuỳ thuộc vào từng loại modul . - DI/DO : Modul mở rộng các cổng vào ra số . Số các cổng vào ra số mở rộng có thể là 8vào 8ra, 16vào 16ra tuỳ thuộc vào từng loại modul. - AI ( Analog input ) : Modul mở rộng các cổng vào ra tương tự về bản chất chúng chính là những bộ chuyển đổi tương tự số 12 bít ( AD ). Tức là mỗi tín hiệu tương tự được chuyển thành một tín hiệu số nguyên có độ dài 12 bít .Số các cổng vào tương tự có thể là 2 , 4 hoặc 8 tuỳ từng loại modul - AO ( Analog output ) : Modul mở rộng các cổng tương tự . Về bản chất chúng chính là những bộ chuyển đổi số 12 bít ( AD ). Số các cổng ra tương tự có thể là 2 hoặc 4 tuỳ từng loại modul . - AI/AO : Modul mở rộng các cổng vào , ra tương tự số . Số các cổng ra tương tự có thể là 4vào 2 ra hoặc 4vào 4ra tuỳ theo từng loại modul . 3, IM (Interfac modul): Modul ghép nối. Đây là modul chuyên dụng có nhiệm vụ nối từng nhóm các modul mở rộng lại với nhau thành một khối và được quản lý chung bởi một modul CPU.Thông thường các modul mở rộng được gá liền nhau trên một thanh đỡ gọi là rack. Trên mỗi một rack chỉ có thể gá nhiều nhất 8 modul mở rộng (Không kể modul CPU, modul nguồn nuôi ). Một modul CPU S7 -300 có thể làm việc trực tiếp được với nhiều nhất 4 racks và các racks này phải được nối với nhau bằng modul IM . 4, FM ( Function modul ) : Modul có chức năng điêù khiển riêng ví dụ : modul điêù khiển động cơ bước , modul điều khiển động cơ secvo , modul PID. 5, CP (Comminiction modul): Modul phục vụ truyền thông trong mạng giữa các PLC với nhau hoặc PLC với máy tính. Nguồn CPU IM SM SM SM SM SM CP FM FM Slot 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Hình 3-19: Cấu hình một thanh rack của trạm PLC S7-300 Xác định địa chỉ cho modul mở rộng Một trạm PLC được hiểu là một modul CPU ghép nối cùng với các modul mở rộng khác (modul DI, AI, DO, AO, CP, FM) trên những thanh rack (giá đỡ), trong đó việc truy cập của CPU vào các modul mở rộng được thực hiện thông qua địa chỉ của chúng. Một mudul CPU có khả năng quản lý được 4 thanh rack với tối đa 8 Modul mở rộng trên mỗi thanh. Tùy vào vị trí lắp đặt của modul mở rộng trên những thanh rack mà các modul có những địa chỉ khác : 640 á 655 656 á 671 672 á 687 689 á 703 704 á 719 720 á 735 736 á 751 752 á 765 IM Nhận IM Nhận 512 á 527 528 á 543 544 á 559 560 á 575 576 á 591 592 á 607 608 á 623 624 á 639 IM Nhận 384 á 399 400 á 415 416 á 431 432 á 447 448 á 463 464 á 479 480 á 495 496 á 511 CPU + Nguồn Nuôi IM Gửi 256 á 271 272 á 287 288 á 303 304 á 319 320 á 335 336 á 351 352 á 367 368 á 383 Rack 3 Rack 2 Rack 1 Rack 0 Hình 3-20: Quy tắc xác định địa chỉ cho các modul tương tự Rack3 Rack2 IM Nhận 96.0 á 99.7 100.0 á 103.7 104.0 á 107.7 108.0 á 111.7 112.0 á 115.7 116.0 á 119.7 120.0 á 123.7 124.0 á 127.7 IM Nhận 64.0 á 67.7 68.0 á 71.7 72.0 á 75.7 76.0 á 79.7 80.0 á 83.7 84.0 á 87.7 88.0 á 91.7 92.0 á 95.7 IM Nhận 32.0 á 35.7 36.0 á 39.7 40.0 á 43.7 44.0 á 47.7 48.0 á 51.7 52.0 á 55.7 56.0 á 59.7 60.0 á 63.7 IM Gửi 0.0 á 3.7 4.0 á 7.7 8.0 á 11.7 12.0 á 15.7 16.0 á 19.7 20.0 á 23.7 24.0 á 27.7 28.0 á 31.7 CPU + Nguồn Nuôi Rack1 Rack0 Hình 3-21 Quy tắc xác định địa chỉ cho các modul số 2.2.4 Kiểu dữ liệu và phân chia bộ nhớ 2.2.4.1 Kiểu dữ liệu Một chương trình ứng dụng trong S7 - 300 có thể sử dụng các kiểu dữ liệu sau: 1, BOOL: với dung lượng một bit và có giá trị là 0 hoặc 1 (đúng hoặc sai). Đây là kiểu dữ liệu cho hai biến trị. 2, BYTE: gồm 8 bits, thường được dùng để biểu diễn một số nguyên dương trong khoảng từ 0 đến 255 hoặc mã ASCII một ký tự. Ví dụ: L B#16#14 // Nạp số nguyên 14 viết theo hệ cơ số 16 độ dài 1 byte vào ACCU1. 3, WORD: Gồm 2 bytes, để biểu diễn một số nguyên dương từ 0 đến 65535. Ví dụ: L 930. L W#16#3A2. 4, INT: Cũng có dung lượng là 2 bytes, dùng để biểu diễn một số nguyên trong khoảng -32768 á32767. Ví dụ: L 930. L W#16#3A2. 5, DINT: Gồm 4 bytes, dùng để biểu diễn một số nguyên từ -2147483648 đến 2147483647. Ví dụ: L L#930 L DW#16#3A2. 6, REAL: Gồm 4 bytes, dùng để biểu diễn một số thực dấu phẩy động. Ví dụ: L 1.234567e+13 L 930.0 7, S5T (hay S5TIME): Khoảng thời gian, được tính theo giờ/phút/giây/miligiây. Ví dụ: L S5T#2h_1m_0s_5ms. Là lệnh tạo trễ khoảng thời gian là 2 tiếng một phút và 5 miligiây. 8, TOD: Biểu diễn giá trị thời gian tính theo giờ/phút/giây. Ví dụ: L TOD#5: 45: 00 Là lệnh khai báo giá trị thời gian trong ngày 5 giờ 45 phút. 9, DATE: Biểu diễn giá trị thời gian tính theo năm/tháng/ngày. Ví dụ: L DATE#1999 - 12 - 8 là lệnh khai báo ngày mùng 8 tháng 12 năm 1999. 10, CHAR: Biểu diễn một hoặc nhiều ký tự (nhiều nhất là 4 ký tự). Ví dụ: L 'ABCD '. L 'E' 2.2.4.2 Cấu trúc bộ nhớ CPU Bộ nhớ của S7 – 300 được chia làm 3 vùng chính: 1, Vùng chứa chứa chương trình ứng dụng: Vùng nhớ chương trình được chia thành 3 miền: a, OB ( Organisation block ) : Miền chứa chương trình tổ chức . b, FC ( Function ) : Miền chứa chương trình con được tổ chức thành hàm có biến hình thức để trao đổi với chương trình đã gọi nó c, FB (funtion block): miền chứa chương trình con,được tổ chức thành hàm và có khả năng trao đổi dữ liệu với bất cứ một khối chương trình nào khác.Các dữ liệu này phải được xây dựng thành một khối dữ liệu riêng(gọi là DB-Data block) 2, Vùng chứa tham số của hệ điêù hành và chương trình ứng dụng , được phân chia thành 7 miền khác nhau : a, I ( Process image input ) : Miền bộ đệm các dữ liệu cổng vào số. Trước khi bắt đầu thực hiện chương trình, PLC sẽ đọc giá trị logic của tất cả các cổng đầu vào và cất giữ chúng trong vùng nhớ I .Thông thường chương trình ứng dụng không đọc trực tiếp trạng thái logic của cổng vào ra số mà chỉ lấy dữ liệu của cổng vào từ bộ đệm I. b, Q ( Process image output ) : Miền bộ đệm các dữ liệu cổng ra số. Kết thúc giai đoạn thực hiện chương trình, PLC sẽ chuyển giá trị logic của bộ đệm Q tới các cổng ra số. Thông thường chương trình không trực tiếp gán giá trị tới cổng ra mà chỉ chuyển chúng vào bộ đệm. c, M : Miền các biến cờ . Chương trình ứng dụng sử dụng vùng nhớ này để lưu giữ các tham số cần thiết và có thể truy cập nó theo bít ( M) byte ( MB ) từ ( M W) hay từ kép ( MD ). d, T : Miền nhớ phục vụ bộ thời gian ( Timer ) bao gồm việc lưu giữ giá trị thời gian đặt trước ( PV – preset value ) giá trị đếm của thời gian tức thời ( CV – Current value ) cũng như giá trị logic của bộ thời gian . e, C: Miền nhớ phục vụ bộ đếm ( Counter ) bao gồm việc lưu giữ giá trị đặt trước ( PV ) , giá trị đếm tức thời ( CV ) và giá trị đầu ra của bộ đếm . f, PI: Miền địa chỉ cổng vào của các modul tương tự ( I/O External input ) . Các giá trị tương tự tại cổng vào của modul tương tự sẽ được modul đọc và chuyển tự động theo những địa chỉ . Chương trình ứng dụng có thể truy cập miền nhớ PI theo từng byte ( PIB) từng từ ( PIW) hoặc theo từng từ kép (PID). g, PQ: Miền địa chỉ cổng ra cho các modul tương tự (I/O External output ) . Các giá trị theo những địa chỉ này sẽ được các modul tương tự chuyển các cổng ra tương tự . Chương trình ứng dụng có thể truy cập miền nhớ PQ theo từng byte ( PQB ) từng từ ( PQW ) hoặc theo từng từ kép ( PQD ) . 3, Vùng nhớ các khối dữ liệu