nghiên cứu ứng dụng plc s7_300 để điều khiển mở cửa nhà kho tự động

Tự động hóa là một lĩnh vực vô cùng rộng lớn,nó xâm nhập mọi nơi,mọi lĩnh vực trong đời sống.Một trong những sản phẩm của Cơ điện tử - Tự động hóa là hệ thống cựa nhà kho tư động kiểm so

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Họ và tên sinh viên: TRẦN MINH DŨNG

Lớp : 50 CKCD

Chuyên ngành : Công nghệ cơ điện tử

Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng PLC S7_300 để điều khiển mở cửa nhà kho tự động

Số trang Số chương :04

Hiện vật: 01 quyển báo cáo, 01 mô hình, 01 bộ điều khiển

NHẬN XÉT

Kết luận

Nha Trang, ngày tháng năm 2012

Cán bộ hướng dẫn ( ký và ghi rõ họ tên )

PHIẾU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐỀ TÀI

Họ và tên sinh : TRẦN MINH DŨNG

Lớp : 50 CKCD

Chuyên ngành : Công nghệ cơ điện tử

Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng PLC S7_300 để điều khiển mở cửa nhà kho tự động

Số trang Số chương :04

Hiện vật: 01 quyển báo cáo, 01 mô hình, 01 bộ điều khiển

NHẬN XÉTCỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN

Kết luận

Nha Trang, ngày tháng năm 2012 CÁN BỘ PHẢN BIỆN

( Ký ghi rõ họ tên )

_

Nha Trang, ngày tháng năm 2012 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

( Ký ghi rõ họ tên )

Điểm phản biện

Bằng số Bằng chữ

Điểm chung

Bằng số Bằng chữ

LỜI CẢM ƠN

Cơ Điện Tử là một nghành học mới ở nước ta, nhưng nó ngày càng khẳng định

được vai trò trong giai đoạn công nghiệp hóa hiện đại hóa ngày nay và sự phát triển

của đất nước trong tương lai Đây là nghành có sự hội tụ và đúc kết của ba chuyên

nghành là cơ khí, tin học và điện tử mà sản phẩm cuối cùng của nó là một hệ thống tự

động hóa góp phần giải phóng sức lao động của con người

Đối với sinh viên Cơ Điện Tử để làm quen được với các hệ thống máy móc, công

nghệ bên ngoài thì quá trình học lý thuyết đi kèm với thực tế là hết sức cần thiết Đề

tài tốt nghiệp với nội dung “ Nghiên cứu ứng dụng PLC S7_300 để điều khiển mở cửa

nhà kho tự động”, đã cho em những kiến thức, kinh nghiệm vô cùng bổ ích qua quá

trình vận dụng kiến thức được học tập từ nhà trường vào thực tiễn

Sau một thời gian tập trung thiết kế, được sự hướng dẫn tận tình của Thầy Vũ

Thăng Long, và các Thầy trong bộ môn Cơ Điện Tử -Khoa Cơ Khí em đã hoàn

thành đề tài trong thời gian đặt ra

Chúng em xin chân thành cảm ơn quí thầy đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho em

hoàn thành đề tài tốt nghiệp này

Vì kiến thức còn hạn chế nên trong đề tài còn một số nhược điểm, kính mong quý

Thầy tận tình giúp đỡ, bổ sung để đề tài chúng em được hoàn thiện hơn và bước đầu

có những ứng dụng vào hoạt động thực tiễn

Nha Trang: 06/2012 Sinh Viên:

TRẦN MINH DŨNG

MỤC LỤC

Trang

LỜI CẢM ƠN 1

MỤC LỤC 2

DANH MỤC CÁC HÌNH 3

LỜI NÓI ĐẦU 5

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PLC S7_300 VÀ HỆ THỐNG CỬA NHÀ KHO TỰ ĐỘNG 6

1.1.TỔNG QUAN VỀ PLC S7_300 VÀTỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH 7

1.2 PHÂN LOẠI TỰ ĐỘNG HÓA 10

1.2.1 Tự động hóa cứng 10

1.2.2 Tự động hóa lập trình 10

1.2.3Tự động hóa linh hoạt 10

1.3 SỰ CẦN THIẾT CỦA TỰ ĐỘNG HÓA 11

1.4.TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CỬA TỰ ĐỘNG 12

1.4.1 Các loai cửa tự động hiện nay 13

1.4.2 Một số cửa tự động sử dụng trên địa bàn Nha Trang 17

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 18

2.1 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19

2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 19

2.2.1 thiết kế phần cơ khí 19

2.2.2.Kết cấu mô hình 22

2.2.3 Mạch điều khiển 23

2.2.3.1 Khối cảm biến 23

2.2.3.2 Khối cách li quang 25

2.2.3.3 Khối hiển thị 27

2.2.3.4 Khối nguồn 31

2.2.4 Phần mềm và giải thuật điều khiển 36

2.2.4.1 Giới thiệu PLC S7-300 37

2.2.4.2 Các thành phần cơ bản của một bộ PLC 38

2.2.4.3 Cấu trúc phần cứng của hệ thống plc s7-300 40

2.2.5 lưu đồ và giải thuật điều khiển 44

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 46

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 56

4.1 KẾT LUẬN 57

4.2 ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 57

TÀI LIỆU THAM KHẢO 58

PHỤ LỤC 59

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1: Cửa trượt 12

Hình 1.2: Cửa kéo 14

Hình 1.3: Cửa cuốn 15

Hình 1.4: Cửa trượt 16

Hình 1.5: Cửa trượt 17

Hình 2.1: Mô hình 1 19

Hình 2.2: Mô hình 2 20

Hình 2.3: Mô hình 3 21

Hình 2.4: Khung mô hình 22

Hình2.5: Kích thước cửa 23

Hình 2.7: Quang trở 23

Hình 2.8: LED 24

Hình 2.9: LM324 24

Hình 2.10: sơ đồ chân LM324 25

Hình 2.11: Mạch cách ly quang 25

Hình 2.12: opto 26

Hình2.13: Cấu tạo của opto 26

Hình 2.14: Khối hiển thị 27

Hình 2.15: Led 7 doạn 27

Hình2.16: cấu trúc led 7 đoạn 28

Hình 2.17: LED anot chung 28

Hình 2.18: LED cathode chung 28

Hình 2.19: Sơ đồ chân 7447 29

Hình 2.20: Sơ đồ kết nối 7447 29

Hình 2.22: Sơ đồ mạch nguồn 31

Hình 2.23: Diode 31

Hình 2.24: Cấu tạo diode 31

Hình 2.25:Phân cực thuận và đường đặc tính của Diode 32

Hình 2.26:Cấu tạo của tụ điện 33

Hình2.27:Hình dáng của các loại tụ điện 33

Hình 2.28:Sơ đò chân của họ 78xx 34

Hình 2.29:Hình dáng thực tế của role 34

Hình 2.30:Hình dáng thực tế của công tắc hành trình 36

Hình 2.31:Phần cứng s7-300 37

Hình 2.32:Bộ s7-300 38

Hình 2.33:Sơ đồ bố trí trạm plc s7-300 40

Hình 3.1: Mô hình tổng thể 47

Hình 3.2: Ô tô 47

Hình 3.3: Mạch điện tử 48

Hình 3.4: Bảng điều khiển 48

Hình 3.5: Cổng vào ra 49

Hình 3.6: Kiểm tra bằng tay 49

Hình 3.7: Kiểm tra tín hiệu cảm biến 50

Hình 3.8: Kiểm tra tín hiệu cảm biến 50

Hình 3.9: Bảng kết nối vào ra 51

Hình 3.10: Tổng quan kết nối 52

Hình 3.11: Xe vào cổng 52

Hình 3.12: Cảm biến hoạt động 53

Hình 3.13: Cảm biến xuyên qua thanh đục lỗ 54

Hình 3.14: Xe vào cửa 54

Hình 3.15: Bảng hiển thị 55

LỜI NÓI ĐẦU

-  -

Trong công cuộc công nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nước, cơ khí nói chung đóng một vai trò rất quan trọng Nhưng ngày nay với sự phát triển vượt bậc của công nghệ, cơ khí truyền thống không thể mang lại hiệu quả cao trong nền kinh thế thị trường Chính vì vậy xuất hiện một xu hướng mới trong công nghệ, đó là sự kết hợp giữa cơ khí, công nghệ thông tin và điện tử để hình thành một lĩnh vực mới - Lĩnh vực

cơ khí tự động hóa Trên thế giới, cơ khí tự động hóa đã xuất hiện khá lâu đời và phát triển rất mạnh nhưng tại Việt Nam đây là lĩnh vực mới và đang trong quá trình hình thành và phát triển Tự động hóa là một lĩnh vực vô cùng rộng lớn,nó xâm nhập mọi nơi,mọi lĩnh vực trong đời sống.Một trong những sản phẩm của Cơ điện tử - Tự động hóa là hệ thống cựa nhà kho tư động kiểm soát sự ra vào của các loại hàng hóa.Nhiệm

vụ canh mở cửa nhà kho là một công việc tưởng chừng như đơn giản nhưng lại nhàm chán,lãng phí thời gian mà chảng ai muốn làm Bên cạnh đó nhu cầu và sự phát triển của nhà kho sân bãi là rất nhiều Nắm bắt được tầm quan trọng và tính cấp thiết của

hệ thống, em thực hiện nghiên cứu “Thiết kế và chế tạo mô hình hệ thống cửa nhà kho tự động”

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ PLC S7_300 VÀ HỆ THỐNG

CỬA NHÀ KHO TỰ ĐỘNG

1.1.TỔNG QUAN VỀ PLC S7_300 VÀTỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH

PLC viết tắt của Programmable Logic Controller , là thiết bị điều khiển lập trình được (khả trình) cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình Người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một loạt trình

tự các sự kiện Các sự kiện này được kích hoạt bởi tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC hoặc qua các hoạt động có trễ như thời gian định thì hay các sự kiện được đếm

Một khi sự kiện được kích hoạt thật sự, nó bật ON hay OFF thiết bị điều khiển bên ngoài được gọi là thiết bị vật lý Một bộ điều khiển lập trình sẽ liên tục “lặp” trong chương trình do “người sử dụng lập ra” chờ tín hiệu ở ngõ vào và xuất tín hiệu ở ngõ

ra tại các thời điểm đã lập trình

Để khắc phục những nhược điểm của bộ điều khiển dùng dây nối ( bộ điều khiển bằng Relay) người ta đã chế tạo ra bộ PLC nhằm thỏa mãn các yêu cầu sau :

+ Lập trình dể dàng , ngôn ngữ lập trình dể học

+ Gọn nhẹ, dể dàng bảo quản , sửa chữa

+ Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được những chương trình phức tạp

+ Hoàn toàn tin cậy trong môi trường công nghiệp

+ Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như : máy tính , nối mạng , các môi Modul mở rộng

+ Giá cả cá thể cạnh tranh được

Các thiết kế đầu tiên là nhằm thay thế cho các phần cứng Relay dây nối và các Logic thời gian Tuy nhiên ,bên cạnh đó việc đòi hỏi tăng cường dung lượng nhớ và tính dể dàng cho PLC mà vẫn bảo đảm tốc độ xử lý cũng như giá cả … Chính điều này đã gây ra sự quan tâm sâu sắc đến việc sử dụng PLC trong công nghiệp Các tập lệnh nhanh chóng đi từ các lệnh logic đơn giản đến các lệnh đếm , định thời , thanh ghi dịch … sau đó là các chức năng làm toán trên các máy lớùn … Sự phát triển các máy tính dẫn đến các bộ PLC có dung lượng lớn , số lượng I / O nhiều hơn

Trong PLC, phần cứng CPU và chương trình là đơn vị cơ bản cho quá trình điều khiển hoặc xử lý hệ thống Chức năng mà bộ điều khiển cần thực hiện sẽ được xác định bởi một chương trình Chương trình này được nạp sẵn vào bộ nhớ của PLC, PLC sẽ thực hiện viêïc điều khiểûn dựa vào chương trình này Như vậy nếu muốn thay đổi hay mở rộng chức năng của qui trình công nghệ , ta chỉ cần thay đổi chương trình bên trong bộ nhớ của PLC Việc thay đổi hay mở rộng chức năng sẽ được thực hiện một cách dể dàng mà không cần một sự can thiệp vật lý nào so với các bộ dây nối hay Relay

Cấu trúc , nguyên lý hoạt động

Cấu trúc

Tất cả các PLC đều có thành phần chính là : Một bộ nhớ chương trình RAM bên trong ( có thể mở rộng thêm một số bộ nhớ ngoài EPROM ) Một bộ vi xử lý có cổng giao tiếp dùng cho việc ghép nối với PLC Các Modul vào /ra

Bên cạnh đó, một bộ PLC hoàn chỉnh còn đi kèm thêm một đơn vị lập trình bằng tay hay bằng máy tính Hầu hết các đơn vị lập trình đơn giản đều có đủ RAM để chứa đựng chương trình dưới dạng hoàn thiện hay bổ sung Nếu đơn vị lập trình là đơn vị xách tay , RAM thường là loại CMOS có pin dự phòng, chỉ khi nào chương trình đã được kiểm tra và sẳn sàng sử dụng thì nó mới truyền sang bộ nhớ PLC Đối với các PLC lớn thường lập trình trên máy tính nhằm hổ trợ cho việc viết, đọc và kiểm tra chương trình Các đơn vị lập trình nối với PLC qua cổng RS232, RS422, RS458, … Nguyên lý hoạt động của PLC

CPU điều khiển các hoạt động bên trong PLC Bộ xử lý sẽ đọc và kiểm tra chương trình được chứa trong bộ nhớ, sau đó sẽ thực hiện thứ tự từng lệnh trong chương trình , sẽ đóng hay ngắt các đầu ra Các trạng thái ngõ ra ấy được phát tới các thiết bị liên kết để thực thi Và toàn bộ các hoạt động thực thi đó đều phụ thuộc vào chương trình điều khiển được giữ trong bộ nhớ

Hệ thống Bus là tuyến dùng để truyền tín hiệu, hệ thống gồm nhiều đường tín hiệu song song :

+ Address Bus : Bus địa chỉ dùng để truyền địa chỉ đến các Modul khác nhau

+ Data Bus : Bus dùng để truyền dữ liệu

+ Control Bus : Bus điều khiển dùng để truyền các tín hiệu định thì và điểu khiển đồng bộ các hoạt động trong PLC

Trong PLC các số liệu được trao đổi giữa bộ vi xử lý và các modul vào ra thông qua Data Bus Address Bus và Data Bus gồm 8 đường, ở cùng thời điểm cho phép truyền

8 bit của 1 byte một cách đồng thời hay song song

Nếu một modul đầu vào nhận được địa chỉ của nó trên Address Bus , nó sẽ chuyển tất

cả trạnh thái đầu vào của nó vào Data Bus Nếu một địa chỉ byte của 8 đầu ra xuất hiện trên Address Bus, modul đầu ra tương ứng sẽ nhận được dữ liệu từ Data bus Control Bus sẽ chuyển các tín hiệu điều khiển vào theo dõi chu trình hoạt động của PLC Các địa chỉ và số liệu được chuyển lên các Bus tương ứng trong một thời gian hạn chế

Hệ thống Bus sẽ làm nhiệm vụ trao đổi thông tin giữa CPU, bộ nhớ và I/O Bên cạch

đó, CPU được cung cấp một xung Clock có tần số từ 1¸8 MHZ Xung này quyết định tốc độ hoạt động của PLC và cung cấp các yếu tố về định thời, đồng hồ của hệ thống

- Bộ nhớ

PLC thường yêu cầu bộ nhớ trong các trường hợp : Làm bộ định thời cho các kênh trạng thái I/O Làm bộ đệm trạng thái các chức năng trong PLC như định thời, đếm, ghi các Relay

Mỗi lệnh của chương trình có một vị trí riêng trong bộ nhớ, tất cả mọi vị trí trong bộ nhớ đều được đánh số, những số này chính là địa chỉ trong bộ nhớ Địa chỉ của từng

ô nhớ sẽ được trỏ đến bởi một bộ đếm địa chỉ ở bên trong bộ vi xử lý Bộ vi xử lý sẽ

trình đọc

Bộ nhớ bên trong PLC được tạo bỡi các vi mạch bán dẫn, mỗi vi mạch này có khả năng chứa 2000 - 16000 dòng lệnh , tùy theo loại vi mạch Trong PLC các bộ nhớ như RAM, EPROM đều được sử dụng

+ RAM (Random Access Memory ) có thể nạp chương trình, thay đổi hay xóa bỏ nội dung bất kỳ lúc nào Nội dung của RAM sẽ bị mất nếu nguồn điện nuôi bị mất Để tránh tình trạng này các PLC đều được trang bị một pin khô, có khả năng cung cấp năng lượng dự trữ cho RAM từ vài tháng đến vài năm Trong thực tế RAM được dùng để khởi tạo và kiểm tra chương trình Khuynh hướng hiện nay dùng

CMOSRAM nhờ khả năng tiêu thụ thấp và tuổi thọ lớn

+ EPROM (Electrically Programmable Read Only Memory) là bộ nhớ mà người sử dụng bình thường chỉ có thể đọc chứ không ghi nội dung vào được Nội dung của EPROM không bị mất khi mất nguồn , nó được gắn sẵn trong máy , đã được nhà sản xuất nạp và chứa hệ điều hành sẵn Nếu người sử dụng không muốn mở rộng bộ nhớ thì chỉ dùng thêm EPROM gắn bên trong PLC Trên PG (Programer) có sẵn chổ ghi

và xóa EPROM

+ EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) liên kết với những truy xuất linh động của RAM và có tính ổn định Nội dung của nó có thể được xóa và lập trình bằng điện, tuy nhiên số lần là có giới hạn

Môi trường ghi dữ liệu thứ tư là đĩa cứng hoặc đĩa mềm, được sử dụng trong máy lập trình Đĩa cứng hoăïc đĩa mềm có dung lượng lớn nên thường được dùng để lưu những chương trình lớn trong một thời gian dài

Kích thước bộ nhớ :

+ Các PLC loại nhỏ có thể chứa từ 300 -1000 dòng lệnh tùy vào công nghệ chế tạo + Các PLC loại lớn có kích thước từ 1K - 16K, có khả năng chứa từ 2000 -16000 dòng lệnh

Ngoài ra còn cho phép gắn thêm bộ nhớ mở rộng như RAM , EPROM

Các ngõ vào ra I / O

Các đường tín hiệu từ bộ cảm biến được nối vào các modul ( các đầu vào của PL) , các cơ cấu chấp hành được nối với các modul ra ( các đầu ra của PLC ) Hầu hết các PLC có điện áp hoạt động bên trong là 5V , tín hiêïu xử lý là 12/24VDC hoặc

100/240VAC Mỗi đơn vị I / O có duy nhất một địa chỉ, các hiển thị trạng thái của các kênh I / O được cung cấp bỡi các đèn LED trên PLC , điều này làm cho việc kiểm tra hoạt động nhập xuất trở nên dể dàng và đơn giản

Bộ xử lý đọc và xác định các trạng thái đầu vào (ON,OFF) để thực hiện việc đóng hay ngắt mạch ở đầu ra

một số hình ảnh về loại PLC của SIEMENS và MISHUBISHI

1.2 PHÂN LOẠI TỰ ĐỘNG HÓA

+ Đầu tư ban đầu cao cho những thiết kế theo đơn đặt hàng

+ Năng suất máy cao

+ Tương đối không linh hoạt trong việc thay đổi các thích nghi trong thay đổi sản phẩm

+ Đầu tư cao cho những thiết bị có mục đích tổng quát

+ Năng suất tương đối thấp so với tự động hóa cứng

+ Sự linh hoạt khi có sự thay đổi cấu hình trong sản phẩm mới

+ Thích hợp nhất cho sản xuất hàng loạt

1.2.3Tự động hóa linh hoạt

Là hệ thống tự động hóa có khả năng sản xuất ra nhiều sản phẩm khác nhau mà hầu như không mất thời gian cho việc chuyển đổi từ sản phẩm này sang sản phẩm khác Không mất thời gian cho sản xuất hay cho lập trình lại và thay thế các cài đặt vật lý(công cụ đồ gá, máy móc) Hiệu quả là hệ thống có thể lên kế hoạch kết hợp sản xuất khác nhau thay vì theo từng loại riêng biệt Đặc trưng của tự động hóa linh hoạt

có thể tóm tắt sau:

+ Đầu tư cao cho thiết bị

+ Sản xuất liên tục những sản phẩm hỗn hợp khác nhau

+ Đạt hiệu suất cao

+ Tính linh hoạt khi sản phẩm thay đổi thiết kế

Tự động hóa linh hoạt là sự mở rộng của tự động hóa lập trình được Khái niệm

Những năm gần đây trên thế giới đặc biệt là các nước tư bản có khuynh hướng mạnh hệ thống sản xuất linh hoạt Ưu điểm nổi bật của nó là hệ số sử dụng thiết bị cao (85%) năng suất cao và tính linh hoạt rất cao Nó được áp dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp máy công cụ, máy ô tô, máy kéo và công nghiệp hàng không Trong hệ thống sản xuất linh hoạt có thể áp dụng tự động hóa toàn bộ quá trình sản xuất từ công đoạn thiết kế tự động chi tiết, tự động thiết kế quy trình công nghệ, thiết

kế tự động chương trình gia công, tự động điều khiển quá trình sản xuất, tự động kiểm tra chất lượng sản phẩm Đây là hình thức tự động hóa tiến bộ nhất đưa lại hiệu quả kinh tế lớn

1.3 SỰ CẦN THIẾT CỦA TỰ ĐỘNG HÓA

+ Nâng cao năng suất

Tự động hóa các quá trình sản xuất hứa hẹn việc nâng cao năng suất lao động Điều này có nghĩa tổng sản phẩm đầu ra đạt năng suất cao hơn so với hoạt động bằng tay tương ứng

+ Giảm Chi phí nhân công

Xu hướng trong xã hội công nghiệp của thế giới là chi phí cho công nhân không ngừng tăng lên Kết quả là đầu tư cao lên trong các thiết bị tự động hoá đã trở nên kinh tế hơn để có thể thay đổi chân tay Chi phí cao của lao động đang ép các nhà lãnh đạo doanh nghiệp thay thế con người bằng máy móc Bởi vì máy móc có thể sản xuất ở mức cao, việc sử dụng tự động hoá đã làm cho chi phí trên một đơn vị sản phẩm thấp hơn

+ Sự an toàn

Bằng việc tự động hoá các hoạt động và chuyển người vận hành máy từ vị trí tham gia tích cực sang vai trò đốc công, công việc trở nên an toàn hơn Sự an toàn và thoải mái của công nhân đã trở thành mục tiêu quốc gia với sự ban hành đạo luật sức khoẻ

và an toàn nghề nghiệp (1970) Nó cũng là sự tự động hoá

+ Giá nguyên vật liệu cao

Giá cao của nguyên vật liệu tạo ra nhu cầu sử dụng các nguyên vật một cách hiệu quả hơn Việc giảm phế liệu là một trong những lợi ích của tự động hoá

+ Nâng cao chất lượng sản phẩm

Các hoạt động tự động hoá không chỉ sản xuất với tốc độ nhanh hơn so với làm bằng tay mà còn sản xuất với sự đồng nhất cao hơn và sự chính xác đối với các tiêu chuẩn chất lượng

+ Rút ngắn thời gian sản xuất

Tự động hoá cho phép nhà sản xuất rút ngắn thời gian giữa việc đặt hàng của khách hàng và thời gian giao sản phẩm Điều này tạo cho người có ưu thế cạnh tranh trong việc tăng cường dịch vụ khách hàng tốt hơn

+ Tự động hóa mang lại hiệu quả nhanh, năng suất chất lượng ổn định

Đầu tư vào các dây chuyền tự động hóa mang lại hiệu quả nhanh hơn so với việc đầu tư đào tạo con người Đồng thời năng suất, chất lượng sản phẩm ổn định Tất cả những yếu tố trên tạo nên hệ thống sản xuất tự động hóa thay cho công cụ sản xuất băng tay Để đảm bảo chất lượng của sản phẩm, đồng thời tăng năng suất ta chọn hệ thống lắp ráp tự động đó là một quy luật tất yếu phải xảy ra

1.4.TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CỬA TỰ ĐỘNG

Trong xã hội văn minh hiện đại,

cửa là một bộ phận không thể thiếu

được trong từng công trình kiến

trúc Tuy nhiên loại cửa bình

thường (cửa không tự động) mà

chúng ta hay dùng hiện nay lại có

những nhược điểm gây phiền toái

cho người sử dụng, đó là: cửa

thường chỉ đóng mở được khi có tác

động của con người vào nó Vì vậy

mà dùng cửa thường làm tốn thời

gian và gây cảm giác ngại cho

người sử dụng Việc thiết kế ra một

loại cửa tiện ích hơn, đa năng hơn,

phục vụ tốt hơn cho đờ sống con người trong thời điểm xã hội ngày càng hiện đại và phát triển hiện nay là tất yếu và vô cùng cần thiết Vì vậy cần thiết kế ra một loại cửa

tự động khắc phục tốt những nhược điểm của cửa thường Mục đích của việc thiết kế cửa tự động là để tạo ra được một loại cửa vừa duy trì được những đặc tính cần có của cửa, vừa khắc phục những nhược điểm lớn của loại cửa bình thường Do đó, khi sử dụng cửa tự động, người dùng hoàn toàn không phải tác dụng trực tiếp lên cánh cửa

mà cửa vẫn tự động đóng mở theo ý muốn của mình Với tính năng này, cửa tự động mang lại những thuận lợi lớn cho người sử dụng:

Thứ nhất, cửa tự động rõ ràng sẽ đem lại cảm giác thoải mái cho người dùng, loại bỏ hoàn toàn cảm giác ngại, khó chịu như khi dùng cửa thường

Hình 1.1: Cửa trượt

động không những chỉ tạo cảm giác thoải mái mà thực sự đã giúp người dùng, tạo thuận lợi cho người hoàn thành công việc mà không bị cản trở

Thứ ba, sử dụng cửa tự động sẽ giúp người dùng nó đỡ tốn thời gian để đóng thể rất cần thiết trong nhịp sống công nghiệp hiện đại ngày nay Đặc biệt, ở những nơi công cộng, công sở, cửa tự động ngày càng phát huy ưu điểm Đó là vì cửa tự động sẽ giúp cho lưu thông qua cửa nhanh chóng dễ dàng, cũng như sẽ giảm đi những va chạm khi nhiều người cùng sử dụng chung một cánh cửa Thêm vào đó, hiện nay hệ thống máy lạnh được sử dụng khá rộng rãi ở những nơi công sở, công cộng Nếu ta dùng loại cửa bình thường thì phải đảm bảo cửa luôn đóng khi không co người qua lại

để tránh thất thoát hơi lạnh ra ngoài gây lãng phí Thế nhưng điều này trong thực tế lại rất khó thực hiện vì ý thức của mỗngười ở nơi công cộng là rất khác nhau Do đó, cửa tự động, với tính chất là luôn đóng khi không có người qua lại đã đáp ứng được tốt yêu cầu này Chính vì những ưu điểm nổi bật của cửa tự động mà chúng ta càng phải phát triển ứng dụng nó rộng rãi hơn, đồng thời nghiên cứu để cải tiến và nâng cao chất lượng hoạt động của cửa tự động để nó ngày càng hiện đại hơn, tiện ích hơn

1.4.1 Các loai cửa tự động hiện nay

Hiện nay có nhiều loại cửa tự động : cửa kéo, cửa đẩy, cửa cuốn, cửa trượt Nhưng chúng thường được sản xuất ở nước ngoài bán tại việt nam với giá thành khá cao Vì thế chúng không được sử dụng rộng rãi Nhu cầu cửa tự động ở Việt Nam là rất lớn về số lượng và chủng loại

a Cửa kéo

Loại cửa này nhìn rất lạ,

với kết cấu đơn giản một động

cơ được gắn cố định với trần

nhà Cửa được động cơ kéo

bằng một đoạn dây Loại cửa

này có đặc điểm là có một

rãnh trượt cố định cho phép

cánh cửa thể trượt qua trượt

lại Loại cửa này thường được

sử dụng trong nhà hàng, khách

sạn,cơ quan hay sân bay, nhà

ga

+Ưu điểm : loại này đơn

giản nhưng hiệu quả, cánh cửa

chắc Loại cửa này có kết cấu

+Nhược điểm: loại cửa

này động cơ gắn với trần nhà

vì vậy cần phải gắn đủ chắc để chịu được sức nặng của cửa Vì vậy trong thực tế người ta ít sử dụng loại cửa kéo này do nhược điểm là phải gắn đủ chắc để chịu sức nặng nếu không sẽ rất nguy hiểm cho người sử dụng

Hình 1.2: Cửa kéo

b Cửa cuốn

Loại cửa này với cánh cửa

có khả năng cuộn tròn lại

được Khi có tín hiệu điều

khiển đóng mở cửa động cơ

của cửa sẽ tác động qua một

trục cuốn cửa cuộn tròn

quanh trục đó

Ưu điểm loại cửa này là

gọn nhẹ tiện dụng và dễ sử

dụng chỉ cần một động cơ

công suất nhỏ Thường được

dùng làm cửa cho gala ôtô

c Cửa trượt

Loại của này có đặc điểm là có

một rãnh cố định cho phép cánh

cửa có thể trượt qua lại Cửa trượt

có nhiều loại , tuỳ thuộc vào hình

dạng rãnh trượt như rãnh thẳng thì

là loại cửa chuyển động tịnh tiến ,

rãnh tròn thì là loại cửa chuyển

động xoay tròn Loại cửa này

thường được sử dụng trong nhà

hàng, khách sạn, sân bay,…

Cửa này co ưu điểm Loại cửa này

thiết kế khá dễ dàng có thể nhận

biết được người, may móc có thể

đi qua Loại cửa này ở nước ta

được sử dụng khá phổ biến

Ưu điểm gọn nhẹ tiện dụng và kết

cấu nhẹ nhàng tạo cảm giác thoáng

đạt , thoải mái và lịch sự lại chỉ

cần động cơ công suất nhỏ Loại

cửa này thường được dùng cho

gara ô tô Nó có tính kinh tế khá

cao vì không mấy khó khăn khi

làm được loại cửa này

Nhược điểm cửa không chắc chắn

và dễ bị hỏng hơn các loại cửa

khác

Hình 1.4: Cửa trượt

1.4.2 Một số cửa tự động sử dụng trên địa bàn Nha Trang:

Thông qua việc quan sát, tìm

hiểu về cửa tự động ở một số

địa điểm trên Nha Trang hiện

nay, ta nhận thấy cửa tự động

được sử dụng chủ yếu ở những

nơi giao dịch thương mại,

những công sở lớn, ngân hàng

và các khách sạn lớn Sở dĩ

như vậy là do những nơi này

có lượng người qua lại

lớn,đồng thời những nơi này

lại yêu cầu có tính hiện đại,

sang trọng và tiện dụng Sử dụng cửa tự động tại những nơi này sẽ phát huy được tất cả những ưu điểm của nó Tuy nhiên cửa tự động cũng có rất nhiều loại tuỳ theo yêu cầu về mục đích sử dụng như trọng lượng cửa, chiều cao hay phần mạch điều khiển cửa Theo trọng lượng cửa thì có các loại sau: loại 200 kg/hai cánh tại khach san sheraton,loại 180kg/2 cánh tại ngân hàng đầu tư và phát triển việt nam.Ngoài ra người ta còn chia ra làm hai loại theo số cánh cửa:Loại một cánh và loại hai cánh + Cửa tự động chỉ có 1 cánh: Loại cửa này chủ yếu được dùng trong 2 điều kiện như sau:

Một là, những nơi yêu cầu tính hiện đại, sang trọng nhưng lại có số lượng người đi qua lại không nhiều như các khác sạn lớn, nhà nghỉ lớn, hay công sở mà không có tính chất giao dịch

Hai là, những loại cổng có kích thước lớn dùng ở các công ty, xí nghiệp hay những ngôi nhà lớn Ngoài ra còn có thể có loại cửa tự động mà chỉ có 1 cánh đóng

mở tự động còn lại 1 cánh là đóng mở như loại bình thường

+ Cửa tự động có hai cánh: Loại cửa này được dùng rộng rãi hơn so với loại cửa

tự động 1 cánh

+Theo phần mạch điều khiển, hiện nay thì hầu hết những loại cửa tự động mới đều dùng loại mạch phi tiếp điểm dung phần mềm lôg dể điều

Hình 1.5: Cửa trượt

CHƯƠNG 2

PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG

NGHIÊN CỨU

2.1 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Dùng kĩ thuật cảm biến và plc để điều hệ thống cửa nhà kho

2.1.1.Các bước nghiên cứu

- ưu diểm:

Thiết kế đơn giản,cảm biến chỉ làm việc khi có xe đến,các mô tơ được đặt tách rời cửa nên nhẹ nhàng linh hoạt.cổng được che lại nên các cảm biến được bảo vệ và làm việc hiệu quả

Mô hinh dược làm bằng nhôm vuông 25x25,xung quanh được bọc băng gỗ ép,viền xung quanh được ốp thép lá 1.2x1.2

C18

-+ U1B LM324

5 6 7

+ U1C LM324

-10 9 8

+ U1D LM324

-12 13 14

IN_SEN2

R30 470

IN_SEN4 R11

50K

R12 50K

R13 50K

R14 50K

12V

R31 470

R32 470

Hình2.6: mạch cảm biến

Nguyên lý hoạt gồm bộ phận thu và phát(bộ phận thu la một con quang trở,bộ phận phát la một đèn tia lazer).thông qua con IC số LM324,tín hiệu từ LM324 sẽ được đưa về bộ điều khiển PLC

+ Quang trở

Thông thường, điện trở của quang trở khoảng 1000 000 ohms Khi chiếu ánh sáng vào, điện trở này giảm xuống rất thấp Người ta ứng dụng đặc tính này của quang trở để làm ra các mạch phát hiện sáng/tối

- Led Led được cấu tạo từ GaAs với vùng cấm có độ rộng là 1.43ev tương ứng với bức xạ 900nm Ngoài ra khi pha tạp si với nguyên vật liệu độ rộng vùng cấm có thể thay đổi Với cách này người ta có thể tạo ra giải sóng giữa 800nm-900nm và do đó tạo ra sự điều dưỡng sao cho led hồng ngoại phát ra bước sóng thích hợp nhất cho điểm cực đại của độ nhạy các bộ thu

Hoạt động: khi mối nối p-n phân cực thuận thì dòng điện qua mối nối lớn vì

sự dẫn điện là do hạt tải đa số, còn khi mối nối phân cực nghịch thì chỉ có dòng rỉ

do sự di chuyển của các hạt tải thiểu số

Hình 2.8: LED

-LM324

Hình 2.10: sơ đồ chân LM324

LM324 được tích hợp bởi 4 con opam,mỗi con sẽ có 2đầu vào và một đầu ra,khi điện áp 2 đầu vào bằng nhau thì đầu ra của opam là 0, khi điện áp 2 đầu vào khác nhau thì đầu ra của opam là 1

IN_PLC3 VCC_PLC

IN_PLC4 VCC_PLC

VSS

IN_SEN2 IN_SEN4 IN_SEN3 INT_CAMBIEN

CON5 1 2 3 4 5

INT_PLC

CON4

1 2 3 4 IN_PLC3 IN_PLC2 IN_PLC1

3 4 5

GND_PLC

ISO15 OPTO ISOLATOR-A

Khối này có nhiệm vu cách ly giữa nguồn 5V của cảm biến và nguồn 24V của PLC, khi tín hiệu vào chân 1 của opto bằng 1 thi bóng LED trong opto sáng lên, chân 3 và

4 được thông chân 4 lên 1(24VDC) được đưa vào PLC.Trở thanh PLC có nhiệm vụ hạn dòng xuống mát khi chân 4 lên 1

- Nguyên lý hoạt động của opto

2.2.3.3 khối hiển thị

5V

U 7 7447

A4

J 17

C ON7

1 3 5 7

5V

4a 6a

U3

a 7 b 6 c 4

d 2 e 1 f 9 g 10

10a 9a 7a

U2

a 7 b 6 c 4

d 2 e 1 f 9 g 10

Q4 NPN BCE 5V

6a 4a 1a 2a

10a 9a 7a

R106

1K

R110 10K

U4

a 7 b 6 c 4

d 2 e 1 f 9 g 10

7a

2a

R112 10K

10K

5V LED1

Hình 2.14: Khối hiển thị

Nguyên lý hoạt động: khi có tín hiệu vào 4 chân A1,A2,A3,A4 của IC 7447 thi đầu

ra của nó được mã hóa thành 7 bit và được đưa vào 7 chân của LED 7 đoạn LED 7 đoạn này có anothod chung.và được cấp nguồn bởi các con transtror

- LED 7 đoạn

Hình 2.15: Led 7 doạn

Cấu trúc và mã hiện thị dữ liệu trên led 7 đoạn

- Dạng led

Hình2.16: cấu trúc led 7 đoạn

- LED anode chung

Hình 2.17: LED anot chung

Đối với dạng anode chung, chân com phải ở mức logic 1 và muốn led sáng thì tương ứng các chân a-f, dp phải ở mức logic 0

- LED cathode chung

Đối với dạng cathode chung, chân com phải ở mức logic 0 và muốn led sáng thì tương ứng các chân a-f, dp phải ở mức logic 1

Các thức hoạt động:

- Sơ đồ nguyên lý: Như sơ đồ trên, trong đó A,B,C,D ( Nối với Vi xử lý, mạch số counter,…), BI/RBO,RBI,LT ( chân điều khiển của 7447, tùy thuộc vào nhu cầu sẽ nối khác nhau), Chân QA,QB,QC,QD,QE,QF,QG nối lần lượt với chân a,b,c,d,e,f,g của led 7 thanh anot chung

- Mô tả cách thức hoạt động như sau:

PORT A,B,C,D : đầu vào của 7447, nhận các giá trị theo nhị phân (BCD) từ 0 tới

15, tương ứng với mối giá trị nhận được sẽ giải mã ra đầu ra Q tương ứng

PORT QA-QG : Nối trực tiếp LED 7 thanh với

QA=a,QB=b,QC=c,QD=d,QE=e,QF=f,QG=g, giá trị hiển thị trên LED 7 thanh phụ thuộc vào giá trị đầu vào PORTA,B,C,D theo bảng sau;

BI/RBO,RBI,LT : Chân điều khiển của 7447, để hiểu rõ bạn cần đọc và tìm hiểu mức bảng logic sau (Để kích hoạt IC 7447 hoạt động chỉ cần nối BI/RBO=LT=1 ):

C3 1000uF

1K D2 LED C4

R3 1K 5V

C5 104

Hình 2.22: Sơ đồ mạch nguồn

Khối này có chức năng ổn áp từ nguồn vào trên 24V cho ra 12VDC và 5VDC.khi điện áp được cấp nó sẽ đi qua diot,diot co nhiệm vụ chỉ cho dòng điện qua một chiều,các tụ co nhiệm vụ lọc nhiễu.điện áp qua chân số 1 của LM7812 chân số 2 được nối mát,điện áp ra ở chân số 3 là 12VDC,điện áp 12VDC tiếp tục vào chân số 1 của LM7805 và điện áp ra tại chân số 3 của nó là 5VDC

+ Một số linh kiện trong mạch nguồn

Hình 2.24: Cấu tạo diode

Phân cực thuận cho diode: Khi ta cấp điện áp dương (+) vào Anôt (vùng bán dẫn P ) và điện áp âm(-) vào Katôt (vùng bán dẫn N) ,khi đó dưới tác dụng tương

tác cảu điện áp, miền cách điện thu hẹp lại, khi điện áp chênh lệch giữa hai cực đạt 0,6V (với Diode loại Si) hoặc 0,2 V (với Diode loại Ge) thì diện tích miền cách điện giảm bằng không =>Diode bắt đầu dẫn điện Nếu tiếp tục tăng điện áp nguồn thì dòng qua Diode tăng nhanh nhưng chênh lệch điện áp giữa hai cực của Diode vẫn không tăng (vẫn giữ ở mức 0,6 V)

Hình 2.25:Phân cực thuận và đường đặc tính của Diode

Phân cực ngược cho Diode :Khi phân cực ngược cho Diode tức là cấp nguồn dương (+) cho Katôt (bán dẫn N) ,nguồn âm (-) cho Anôt (bán dẫn P), dưới sự tương tác của điện áp ngược ,miền cách điện càng rộng ra và ngăn cản dòng điện đi qua mối tiếp giáp, Diode có thể chịu điện áp ngược rất lớn khoảng 1000V mới bị đánh thủng

Ứng dụng :Do tính chất dẫn điện một chiều nên Diode thường được sử dụng trong các mạch chỉnh lưu nguồn xoay chiều thành một chiều, các mạch tách sóng , mạch ghim áp phân cực cho transistor hoạt động

-Tụ điện : Tụ điện là linh kiện điện tử thụ động được sử dụng rất rộng rãi trong cac mạch điện tử, chúng được sử dụng trong các mạch lọc nguồn, lọc nhiễu, mạch truyền tín hiệu xoay chiều, mạch tạo dao động vv

Cấu tạo: Cấu tạo của tụ điện gồm hai bản cực đặt song song, ở giữa có một lớp cách điện gọi là điện môi Người ta thường dùng giấy, gốm , mica, giấy tẩm hóa chất làm chất điện môi và tụ điện cũng được phân loại theo tên gọi của các chất điện môi này như Tụ giấy, Tụ gốm, Tụ hóa