TÝn hiƯu hãa vµ lý thut chung vỊ tèi −u luật điều khiển thang máy Huy Mạnh ứng dụng PLC cho hệ thống khống chế điều khiển thang máy Chuyên ngành Tự động hoá XNCN Tín hiệu hóa lý thut chung vỊ tèi −u lt ®iỊu khiĨn thang máy Huy Mạnh Chơng I tín hiệu hoá lý thut chung vỊ tèi −u lt ®iỊu khiĨn thang máy 1.1 Tối u hoá chơng trình điều khiển thang máy 1.1.1 Vấn đề tối u hoá điều khiển thang máy : Nh đà biết, thang máy nút ấn gọi thang đợc bố trí tầng, tuỳ theo thiết kế mạch mà tầng có nút gọi thang phơng án này, tất tầng ( trừ tầng thợng có nút gọi xuống tầng có nút gọi lên ) bố trí nút ấn gọi thang, nút gọi lên nút gọi xuống Trong buồng thang có bàn phím gồm nút ấn đến tầng, đóng mở cửa nhanh, dừng khẩn cấp, báo chuông cần thiết Các tín hiệu tác động vào hệ điều khiển thang máy không theo quy luật Do vấn đề đặt : thang máy phải có luật điều khiển cho vừa thoả mÃn đợc yêu cầu công nghệ, vừa đáp ứng đợc tối u quÃng đờng mà buồng thang phải dịch chuyển, thời gian phục vụ nh lợng tiêu tốn, đồng thời hành khách cảm thấy thoải mái sử dụng thang máy Nh vậy, vấn đề đặt làm để phục vụ đợc tất hành khách cách tối u nhất, nhớ đợc nhiều tín hiệu gọi Cabin xử lý tín hiệu nhớ theo luật tối u Trong trờng hợp ta sử dụng lý thuyết hàng đợi 1.1.2 Lý thuyết hàng đợi : a Khái niệm chung hệ thống hàng đợi Hệ thống hàng đợi (Queueing System) hệ thống có phận phục vụ (Services) khách hàng đến hệ thống (Arriving Customers) để đợc phục vụ Nếu khách hàng đến mà phận phục vụ bận khách hàng Chuyên ngành Tự động hoá XNCN Tín hiƯu hãa vµ lý thut chung vỊ tèi −u lt điều khiển thang máy Huy Mạnh phải hàng để đợi đợc phục vụ Chính mà hệ thống có tên hệ thống hàng đợi Lý thuyết toán học để khảo sát hệ thống hàng đợi đợc gọi lý thuyết phục vụ đám đông (các khách hàng đợc coi đám đông đợc phục vụ) b Các đặc trng cho hàng đợi * Chiều dài hàng đợi Là số khách hàng có hàng đợi (hạn chế không hạn chế ) * Thời gian đợi Là khoảng thời gian từ khách hàng đến hệ thống bắt đầu đợc phục vụ Thời gian đợi hạn chế không hạn chế * Luật hàng Là phơng thức chọn khách hàng hàng đợi Thông thờng có luật hàng nh sau : Đến trớc phục vơ tr−íc §Õn tr−íc phơc vơ sau NgÉu nhiên Ưu tiên c Các thành phần hệ thống hàng đợi Hệ thống hàng đợi có ba phận : * Dòng khách hàng Là phần tử, yêu cầu, kiện đến hệ thống để đợc phục vụ - đợc gọi chung khách hàng Đặc trng cho dòng khách hàng cờng độ dòng khách hàng /đơn vị thời gian Dòng khách hàng dòng kiện ngẫu nhiên, khoảng cách thời gian khách hàng đại lợng ngẫu nhiên Chuyên ngành Tự động hoá XNCN Tín hiệu hóa lý thuyết chung tối u luật điều khiển thang máy Huy Mạnh * Kênh phục vụ Là cấu để phục vụ khách hàng, thực yêu cầu khách hàng Thời gian phục vụ (Service time) khoảng thời gian lần phục vụ đại lợng ngÉu nhiªn T theo hƯ thèng cã mét hay nhiỊu ®iĨm phơc vơ mµ ng−êi ta gäi lµ hƯ thèng có nhiều kênh phục vụ Đặc trng cho kênh phục vụ dòng phục vụ với cờng độ à/đơn vị thời gian Cờng độ phục vụ số khách hàng đợc phục vụ xong đơn vị thời gian * Hàng đợi (Queue) Là số khách hàng chờ đến lợt đợc phục vụ Tuỳ theo số khách hàng đến nhiều hay (cờng độ lớn hay bé), khả phục vụ (số kênh phục vụ, thời gian phục vụ) mà số khách hàng phải đợi hàng đợi nhiều hay Vì vậy, độ dài hàng đợi đại lợng ngẫu nhiên * Luật hàng Trong hệ thống hàng đợi có kênh phục vụ thờng có luật hàng điều chỉnh sau đây: - FIFO (First - In First - Out) : Khách hàng đến trớc phục vụ trớc Luật FIFO thờng đợc dùng nơi nh : + Sắp hàng trớc quầy tính tiền siêu thị + Sắp hàng vào sở dịch vụ , phơng tiện vận tải + Các thiết bị hàng băng tải chờ đến lợt đợc lắp ráp v.v - LIFO (Last - In First - Out) : Khách hàng ®Õn sau ®−ỵc phơc vơ tr−íc lt LIFO th−êng ®−ỵc dïng ë nh÷ng níi nh− ; + Ra khái bng máy : ngời vào sau đợc trớc tiên + Đọc giữ liệu băng từ : liệu ghi sau đợc đọc trớc + Hàng hoá đợc xếp vào thùng chứa : hàng xếp sau (phía hàng chứa đựơc lấy trớc v.v - Ngẫu nhiên : khách hành có chế độ u tiên nh đợc phục vụ cách ngẫu nhiên Luật thờng đựợc lấy trờng hợp sau nh : + Phụ nữ trẻ em ngời tàn tật đợc u tiên phục trớc Chuyên ngành Tự động hoá XNCN Tín hiệu hóa lý thuyết chung tối u luật điều khiển thang máy Huy Mạnh + Luật FIFO trờng hợp đặc biệt với đầu u tiên đến trớc + Thời gian phục vụ ngắn đợc phục vụ trớc (shortest job first) Ví dụ nút giao thông xe nhỏ gọn nhanh đợc u tiên trứơc so với xe to cồng kềnh di chuyển chậm v.v *Chiều dài hàng đợi Chiều dài hàng đợi số khách hàng đứng đợi ®Ĩ ®ùoc phơc vơ NÕu sè vÞ trÝ ®Ĩ ®øng đợi không hạn chế chiều dài hàng đợi dài Ngợc lại số vị trí đứng đợi hạn chế thì chiều dài hàng đứng đợi không vợt số đà cho trớc Trong trờng hợp khách hàng đến vào lúc chiều dài hàng đợi đà đầy phải rời bỏ hệ thống hệ thống bị khách hàng Chiều dài hàng đợi đại lợng ngẫu nhiên phụ thuộc vào cờng độ dòng khách hàng dòng phục vụ * Thời gian hàng Thời gian hàng quÃng thời gian khách hàng đứng đợi hàng đợi chờ để chờ đến lợt phục vụ Có loại khách hàng đợi đựơc, ngựơc lại có loại khách hàng đợi thời gian định, hết thời gian khách hàng rời bỏ hệ thống chỗ để đứng đợi Trong trờng hợp hệ thống khách hàng Để giảm khả khách hàng hệ thống phải tăng cờng độ dòng phục vụ tăng số kênh phục vụ 1.2 thuật toán tối u điều khiển thang máy : Khi thiết kế thuật toán tối u điều khiển thang máy với hệ thống hàng đợi ta thấy có đặc điểm cần lu ý nh sau : - Nếu chiều dài hàng đợi lớn xảy trờng hợp hành khách không đợi đợc đà không thang máy Trong đó, đến lợt đợc phục vụ thang máy chạy đến vị trí gọi Nh dẫn đến lÃng phí thời gian giảm hiệu suất hoạt động thang Do trờng hợp ta chọn chiều dài hàng đợi 60 - Khi xắp xếp hàng đợi, vấn đề đặt tầng có nhiều tín hiệu gọi thang nhiều ngời Vì vậy, có tín hiệu gọi thang cần phải duyệt toàn hàng đợi xem tín hiệu đà có mặt hàng đợi hay cha, trớc thêm vào hàng đợi Chuyên ngành Tự động hoá XNCN Tín hiệu hóa lý thut chung vỊ tèi −u lt ®iỊu khiĨn thang máy Huy Mạnh - Khi hành khách vào thang máy ấn nút gọi tầng, sau trình chuyển động, thang máy dừng lại vị trí tầng đà gọi Tuy nhiên, tầng đà có mặt hàng đợi nh vậy, coi nh tín hiệu gọi thang đà đợc phục vụ Vì vậy, cần phải loại tín hiệu khỏi danh sách hàng đợi để trình phục vụ thang máy không bị nhầm lẫn - Trong trình phục vụ có trờng hợp thang máy không phục vụ kịp thời, dẫn đến tình trạng khách hàng thang máy đà chuyển động đến tầng gọi nhng ngời vào thang máy Vì cần phải có tín hiệu cảm biến sàn Cabin ®Ỉt thêi gian trƠ ®Ĩ sau cưa bng thang đà khép lại nhng ngời tín hiệu gọi thang hàng đợi đợc phục vụ Sơ đồ thuật toán điều khiển đợc mô tả nh hình 3-6 Trong hàng đợi HĐ mảng 60 phần tử chứa tối đa 60 tín hiệu gọi hàng Ký hiệu HĐ[n] tín hiệu gọi thứ n hàng đợi Thuật toán đợc giải thích phần sơ đồ thuật toán điều khiển hệ thống 1.3 tín hiệu hoá cho hệ thống điều khiển logic khả trình 1.3.1 Thiết kế tạo mà phím cho công tắc nút ấn : a Bàn phím gọi tầng Khi số tầng ít, việc tạo mà phím cho nút ấn gọi tầng, gọi thang tín hiệu cảm biến vị trí đơn giản Các tín hiệu tác động đến phát xung để phát xung tơng ứng với phím gọi Các xung đợc đa đến đếm để có đợc mà phím Tuy nhiên, số tầng nhiều, việc tạo mà nh phức tạp phải có nhiều dây dẫn tín hiệu Vì vậy, lựa chọn phơng án thiết kế cho thang máy nhiều tầng với tạo mà theo ma trận phím dới dạng mà qt (Scan code) Trong thùc tÕ cã nhiỊu lo¹i phÝm mà tiếp xúc gây tợng nh− : - Thay ®ỉi ®iƯn trë cđa phÝm - Thay đổi điện dung phím - Thay đổi dòng điện chạy qua phím theo định luật Hall Chuyên ngành Tự động hoá XNCN Tín hiệu hóa lý thuyết chung tối u luật điều khiển thang máy Huy Mạnh Để giảm số lợng dây dẫn phải biến ®ỉi sè thø tù cđa c¸c phÝm (m· ho¸ c¸c phím) thành dạng nhị phân dạng số Hexa Trong trờng hợp này, ngời ta sử dụng đếm quét bàn phím Khi có phím đợc ấn đếm đợc lệnh dừng lại đầu đếm thu đợc mà nhị phân tơng ứng với số thứ tự phím Mà đợc gọi mà quét bàn phím Nguyên tắc tạo mà quét cho bàn phím đợc minh hoạ nh sơ đồ hình 2.1 A3 A2 A1 A0 Thanh ghi cét EN1 Thanh ghi hµng EN2 B3 B2 Vcc B1 B0 Ngắt Hình 2-1: Sơ đồ tạo mà bàn phím Ngời ta đa giá trị lần lợt quét vào cột, sau đọc vào giá trị ứng với cột khác ghi hàng từ biết đợc mà phím Sơ đồ cụ thể tạo mà quét bảng 64 nút ấn nh hình 2-1 Vi mạch 4001 ( cổng NOR ) lối vào ) đợc mà thành mạch phát xung đồng hồ 50Hz điều khiển chạy dừng đợc Khi phát xung chạy, hai tầng đếm nhị phân (dùng IC4520) đếm liên tục thể kết xung điện áp lối chúng Tầng đếm thứ hai đa kết vào A2B2C2 vi mạch giải mà 4051 (demultiplexer 1-8) khống chế cột bàn phím Chuyên ngành Tự động hoá XNCN Tín hiệu hóa lý thuyết chung tối u luật điều khiển thang máy Huy Mạnh Bảng chế độ làm việc 4051 nh− sau : C B A Z nèi víi 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 Tầng đếm thứ đa kết vào A1B1C1 vi mạch 4051 khống chế hàng bàn phím Khi ấn phím, hai đầu dây hàng cột phím đợc nối với tạo nên điện áp +5V từ Z2 đa sang Z1 để làm dừng phát xung đồng hồ Trên lối giữ nguyên trạng thái hai tầng đếm lúc dừng mà nhị phân tơng ứng với ký tự ghi phím ấn Ví dơ Ên phÝm sè “12” (hµng 3, cét 1), phát xung đồng hồ tiếp tục chạy, lối đếm liên tục thay đổi chØ dõng A1B1C1=110 (Z1 nèi víi 3) vµ A2B2C2 = 100 (Z2 nối với 1) Nh đầu ta có mà nhị phân tơng ứng với số 12 00001100 Khi nhả phím, hai đếm lại tiếp tục biến đổi quay vòng chờ đến có phím khác đợc ấn Nếu có phím thứ đợc ấn phím thứ cha đợc nhả thay đổi phím thứ đợc nhả Sau trình biến đổi quay vòng lại đợc tiếp tục dừng lại ứng với mà nhị phân phím thứ hai Do thực tế đề tài thiết kế thang máy cho cao ốc 60 tầng, bàn phím đa số nhị phân lớn 63, tức sử dụng hết đờng truyền liệu nên cần sử dụng đầu vào ( INPUT ) cđa PLC b Bµn phÝm gäi thang Bµn phÝm gäi thang có cấu tạo nguyên tắc hoạt động tơng tự nh bàn phím gọi tầng Tuy nhiên số lợng phím tăng lên gấp đôi nên kết cấu bàn phím gọi thang có khác đôi chút, tức phải tăng thêm số linh kiện để đa Chuyên ngành Tự động hoá XNCN Tín hiệu hóa lý thut chung vỊ tèi −u lt ®iỊu khiĨn thang máy Huy Mạnh mà quét số từ đến 127; phím có mà từ đến 59 dùng để gọi thang lên tơng ứng với tầng từ đến 59, phÝm cã m· tõ 62 ®Õn 120 dïng ®Ĩ gäi thang xuống tơng ứng với tầng từ đến 60 Các tín hiệu từ bàn phím gọi thang đợc đa vào đầu vào PLC Phím đợc ấn Mà ASCII Hình 2-2: Bảng mà phím gọi tầng 1.3.2 Thiết kế mạch cho sensor Nh đà đề cập, để dừng xác buồng thang phải có tín hiệu báo giảm tốc trớc phanh hÃm đến sàn Tại vùng dừng, ngời ta bố trí sensor đợc bố trí nh hình vẽ 2-3 Tất sensor đợc đấu song song đa vào đầu vào ngắt số PLC Chơng trình ngắt phải giải mà để xác định thứ tự tín hiệu để báo cho chơng trình biết để có phản ứng phù hợp Chuyên ngành Tự động hoá XNCN Tín hiệu hóa lý thut chung vỊ tèi −u lt ®iỊu khiĨn thang máy Huy Mạnh 10 Sàn tầng Sensor Sensor Sensor Khối điều khiển động cửa Sensor * 16 24 32 40 48 56 Sensor 1 10 11 17 18 19 25 26 27 33 34 35 41 42 43 49 50 51 57 58 59 12 13 14 15 20 21 22 23 28 29 30 31 36 37 38 39 44 45 46 47 52 53 54 55 60 O pen Close Emer PhÝm gäi lªn Phím gọi xuống Phím gọi xuống Sàn tầng Hình 2-3: Vùng dừng cho thang máy Chuyên ngành Tự động hoá XNCN TÝn hiƯu hãa vµ lý thut chung vỊ tèi u luật điều khiển thang máy 2.7 Huy Mạnh 27 Chơng trình Start Keyboard Keyboard Yes Yes Bell Keyboard Bell Keyboard Yes busy=0 ? Keyboard Yes Close =1 ? Over_weight ? Running=1 Run dn Yes Current Reset S03,S04,S05 Over_weight ? Close =1 ? ++Current Reset S03,S04,S05 Run=0 ? Running=1 Run up Yes Yes Keyboard S03 =1 ? Yes Yes Yes Keyboard Temp=curr ++Current Reset S03,S04,S05 Ac_up=0 ? Yes Temp=Up_min? Temp=Dn_max? Keyboard Temp=curr+1 Keyboard Yes Yes Yes Slow_down Slow_down S04 =1 ? S04 =1 ? Stop Stop S05 =1 ? S05 =1 ? Current *Curr_dn=0 Ac_up=Wt_up Wt_up=0 ++Current *Curr_up=0 Ac_dn=Wt_dn Wt_dn=0 Run =0 Set TIM00 Run =1 Set TIM00 ++Current *Curr_up=0 Ac_up Set TIM00 TIM00=0 ? TIM00=0 ? Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Current *Curr_dn=0 Ac_dn Set TIM00 Keyboard TIM00=0 ? Yes Keyboard TIM00=0 ? Keyboard Yes Call Door Ac_dn=0 ? S05 =1 ? Yes Yes Yes Call Door Ac_up=0 ? Yes Open_fast ? Yes Busy = Open_fast ? Busy = Yes Yes Yes Call Door Curr_up = Wt_up Wt_up=0 ? Yes Yes Call Door Ac_up=0 ? Ac_up=0 ? Yes Wt_up=0 ? Wt_dn=0 ? Up_min=curr ? Up_min>curr ? Yes Call Door Yes Busy = Open_fast ? Stop S05 =1 ? Keyboard S04 =1 ? Stop S05=1 ? Slow_down S04 =1 ? Keyboard *Temp_up=1 ? *Temp_dn=1 ? Yes Open_fast ? ++Current Reset S03,S04,S05 Ac_up=0 ? Yes Slow_down S05 =1 ? Keyboard S03=1 ? S05 =1 ? S05 =1 ? Dn_max=curr ? Yes Dn_max>curr ? Yes Yes Busy = Call Door Curr_dn = Wt_dn Wt_dn=0 ? Yes Yes Run = Ac_up=Wt_up Wt_up =0 Run = Ac_dn=Wt_dn Wt_dn =0 Hình 2-13: Lu đồ thuật toán chơng trình điều khiển thang máy nhà cao tầng Chuyên ngành Tự động hoá XNCN Tín hiệu hóa lý thuyết chung tối u luật điều khiển thang m¸y 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Huy Mạnh 28 Gọi chơng trình đọc bàn phím ( Keyboard ), chuyển sang bớc KiÓm tra cê busy, busy = chuyÓn sang b−íc 1, busy=chun sang b−íc KiĨm tra cê run, run = chun sang b−íc 4, run = chun sang b−íc 50 KiĨm tra cê Over_weight ( qu¸ t¶i ), nÕu Over_weight = chun sang b−íc 6, Over_weight = chuyển sang bớc Báo chuông tải, gọi chơng trình Keyboard, chuyển sang bớc Kiểm tra cờ đóng cửa hoàn toàn ( Close ), close = chuyển sang bớc 8, ngợc lại chuyển sang bớc Gọi chơng trình đọc bàn phím ( Keyboard ), chun sang b−íc ThiÕt lËp cê running = ( chạy ), lệnh chạy lên, chun sang b−íc KiĨm tra sensor S03, nÕu cã chuyển sang bớc 11, ngợc lại chuyển sang bớc 10 Gọi chơng trình đọc bàn phím ( Keyboard ) , chun sang b−íc G¸n Temp = current + ( current tầng ), chuyển sang bớc 12 KiĨm tra Ac_up ( sè phÇn tư cã hàng đợi lên cần đợc phục vụ hành trình hiƯn t¹i ), Ac_up = chun sang b−íc 37, ngợc lại chuyển sang bớc 13 Kiểm tra xem tầng đến có cần dừng không, có chuyển sang bớc 17, ngợc lại chuyển sang bớc 14 Gọi chơng trình đọc bàn phím ( Keyboard ) , chuyển sang b−íc 15 KiĨm tra sensor S05, nÕu cã chun sang bớc 16, ngợc lại chuyển sang bớc 14 Tăng số tầng tại, Reset sensor S03, S04, S05, chun sang b−íc Ra lƯnh gi¶m tèc, chun sang b−íc 18 KiĨm tra Sensor S04, nÕu cã chun sang bớc 19, ngợc lại chuyển sang bớc 18 Ra lệnh dõng, chun sang b−íc 20 KiĨm tra sensor S05, nÕu có chuyển sang bớc 21, ngợc lại chuyển sang bớc 20 Tăng giá trị tầng tại, xoá hàng đợi, trừ số phần tử hàng đợi lên giá trị , set TIM0 ( trễ thời gian chờ më cưa ), chun sang b−íc 22 KiĨm tra TIM0, nÕu hÕt thêi gian trƠ chun sang b−íc 25, ng−ỵc lại chuyển sang bớc 23 Gọi chơng trình đọc bàn phÝm ( Keyboard ) , chun sang b−íc 24 Chuyªn ngành Tự động hoá XNCN Tín hiệu hóa lý thuyết chung tối u luật điều khiển thang máy Huy M¹nh 29 24 KiĨm tra cê më cưa nhanh ( Open_fast ), nÕu cã chun sang b−íc 25, ng−ỵc lại chuyển sang bớc 22 25 Gọi chơng trình mở cưa ( door ) , chun sang b−íc 26 26 Kiểm tra Ac_up ( số phần tử có hàng đợi lên cần đợc phục vụ hành trình ), Ac_up = chuyển sang bớc 27, ngợc lại chuyển sang bớc 27 Kiểm tra số phần tử hàng đợi xuống Wt_dn, Wn_dn = chuyển sang bớc 28, ngợc lại chuyển sang bớc 29 28 ThiÕt lËp cê busy = 0, chun sang b−íc 29 So sánh giá trị Dn_max ( phần tử lớn hàng đợi xuống ) với tầng t¹i , nÕu Dn_max = current chun sang b−íc 30, ngợc lại chuyển sang bớc 31 30 Gọi chơng trình mở cửa, xoá phần tử hàng đợi xuống, giảm số phần tử hàng đợi xuống giá trị, chuyển sang bớc 32 31 So sánh giá trị Dn_max ( phần tử lớn hàng đợi xuống ) với tầng , Dn_max > current chuyển sang bớc 1, ngợc lại chuyển sang bớc 33 32 Kiểm tra xem có phần tử hàng đợi xuống không, có chuyển sang bớc 33, ngợc lại chun sang b−íc 28 33 ThiÕt lËp cê run =1, gán Ac_dn = Wt_dn, gán Wt_dn =0 ( chuyển phần tử từ hàng đợi chờ đợc phục vụ sang hàng đợi cần đợc phục vụ ), chuyển sang bớc 34 So sánh giá trị Temp với Dn_max, Temp = Dn_max chuyển sang bớc 38, ngợc lại chuyển sang bớc 35 35 Gọi chơng trình đọc bàn phím ( Keyboard ), chun sang b−íc 37 36 KiĨm tra sensor S05, có chuyển sang bớc 36, ngợc lại chuyển sang bớc 37 37 Tăng giá trị tầng tại, reset sensor S03, S04 S05, chuyển sang b−íc 38 Ra lƯnh gi¶m tèc, chun sang b−íc 39 39 KiÓm tra Sensor S04, nÕu cã chuyÓn sang bớc 40, ngợc lại chuyển sang bớc 39 40 Ra lƯnh dõng, chun sang b−íc 41 41 KiĨm tra sensor S05, có chuyển sang bớc 42, ngợc lại chuyển sang bớc 41 Chuyên ngành Tự động hoá XNCN Tín hiƯu hãa vµ lý thut chung vỊ tèi −u lt điều khiển thang máy Huy Mạnh 30 42 Tăng giá trị tầng tại, xoá hàng đợi, trừ số phần tử hàng đợi xuống giá trị , chun Ac_dn = Wt_dn, g¸n Wt_dn = 0, chun sang b−íc 44 43 ThiÕt lËp cê run =1, set TIM0 ( trƠ thêi gian chê më cưa ),chun sang b−íc 44 44 KiĨm tra TIM0, nÕu hÕt thêi gian trƠ chuyển sang bớc 47, ngợc lại chuyển sang bớc 45 45 Gọi chơng trình đọc bàn phím ( Keyboard ) , chun sang b−íc 46 46 KiĨm tra cê më cưa nhanh ( Open_fast ), nÕu cã chun sang b−íc 47, ngợc lại chuyển sang bớc 44 47 Gọi chơng tr×nh më cưa ( door ) , chun sang b−íc 48 48 KiĨm tra Ac_dn ( sè phÇn tư cã hàng đợi xuống cần đợc phục vụ hành trình ), Ac_dn = chuyển sang bớc 49, ngợc lại chuyển sang bớc 49 Thiết lập cê busy = 0, chun sang b−íc 50 KiĨm tra cờ Over_weight ( tải ), Over_weight = chun sang b−íc 51, Over_weight = chun sang bớc 50 51 Báo chuông tải, gọi chơng trình Keyboard, chun sang b−íc 50 52 KiĨm tra cê ®ãng cưa hoµn toµn ( Close ), close = chun sang bớc 53, ngợc lại chuyển sang bớc 54 53 Gọi chơng trình đọc bàn phím ( Keyboard ), chuyển sang b−íc 52 54 ThiÕt lËp cê running = ( chạy ), lệnh chạy xuống, chuyển sang b−íc 55 55 KiĨm tra sensor S03, nÕu cã chuyển sang bớc 57, ngợc lại chuyển sang bớc 56 56 Gọi chơng trình đọc bàn phím ( Keyboard ) , chun sang b−íc 57 57 G¸n Temp = current ( current tầng ), chuyển sang bớc 58 58 KiĨm tra Ac_dn ( sè phÇn tư cã hàng đợi lên cần đợc phục vụ hành trình ), Ac_dn = chuyển sang bớc 80, ngợc lại chuyển sang bớc 59 59 Kiểm tra xem tầng đến có cần dừng không, có chuyển sang bớc 63, ngợc lại chuyển sang bớc 60 60 Gọi chơng trình đọc bàn phím ( Keyboard ) , chun sang b−íc 61 61 KiĨm tra sensor S05, có chuyển sang bớc 62, ngợc lại chuyển sang bớc 59 62 Giảm số tầng tại, Reset sensor S03, S04, S05, chuyển sang bớc 55 Chuyên ngành Tự động hoá XNCN Tín hiệu hóa lý thuyết chung tối u luật điều khiển thang máy Huy Mạnh 31 63 Ra lệnh giảm tốc, chuyển sang b−íc 64 64 KiĨm tra Sensor S04, nÕu cã chun sang bớc 65, ngợc lại chuyển sang bớc 64 65 Ra lƯnh dõng, chun sang b−íc 66 66 KiĨm tra sensor S05, có chuyển sang bớc 67, ngợc lại chuyển sang bớc 66 67 Giảm giá trị tầng tại, xoá hàng đợi, trừ số phần tử hàng đợi xuống giá trị , set TIM0 ( trƠ thêi gian chê më cưa ), chun sang b−íc 68 68 KiĨm tra TIM0, nÕu hÕt thêi gian trƠ chuyển sang bớc 69, ngợc lại chuyển sang bớc 71 69 Gọi chơng trình đọc bàn phím ( Keyboard ) , chun sang b−íc 70 70 KiĨm tra cê më cưa nhanh ( Open_fast ), nÕu cã chun sang b−íc 71, ngợc lại chuyển sang bớc 68 71 Gọi chơng tr×nh më cưa ( door ) , chun sang b−íc 72 72 KiĨm tra Ac_dn ( sè phÇn tư cã hàng đợi lên cần đợc phục vụ hành trình ), Ac_dn = chuyển sang bớc 73, ngợc lại chuyển sang bớc 73 Kiểm tra số phần tử hàng đợi xuống Wt_up, Wn_up = chuyển sang bớc 74, ngợc lại chuyển sang b−íc 75 74 ThiÕt lËp cê busy = 0, chun sang bớc 75 So sánh giá trị Up_min ( phần tử nhỏ hàng đợi lên ) với tầng , Up_min = current chuyển sang bớc 77, ngợc lại chuyển sang bớc 76 76 Gọi chơng trình mở cửa, xoá phần tử hàng đợi lên, giảm số phần tử hàng đợi lên giá trị, chuyển sang bớc 78 77 So sánh giá trị Up_min ( phần tử nhỏ hàng đợi lên ) với tầng , Up_min > current chuyển sang bớc 1, ngợc lại chuyển sang b−íc 79 78 KiĨm tra xem cã phÇn tư hàng đợi lên không, có chuyển sang bớc 79, ngợc lại chuyển sang bớc 74 79 Thiết lập cờ run =1, g¸n Ac_up = Wt_up, g¸n Wt_up =0 ( chuyển phần tử từ hàng đợi chờ đợc phục vụ sang hàng đợi cần đợc phục vụ ), chuyển sang bớc 80 So sánh giá trị Temp với Up_min, Temp = Up_min chuyển sang bớc 84, ngợc lại chuyển sang bớc 81 81 Gọi chơng trình đọc bàn phím ( Keyboard ), chuyển sang bớc 82 Chuyên ngành Tự động hoá XNCN Tín hiệu hóa lý thuyết chung tối u luật điều khiển thang máy Huy M¹nh 32 82 KiĨm tra sensor S05, nÕu cã chuyển sang bớc 83, ngợc lại chuyển sang bớc 80 83 Giảm giá trị tầng tại, reset sensor S03, S04 vµ S05, chun sang b−íc 55 84 Ra lƯnh gi¶m tèc, chun sang b−íc 85 85 KiĨm tra Sensor S04, có chuyển sang bớc 86, ngợc lại chun sang b−íc 85 86 Ra lƯnh dõng, chun sang b−íc 87 87 KiĨm tra sensor S05, nÕu cã chun sang bớc 88, ngợc lại chuyển sang bớc 87 88 Giảm giá trị tầng tại, xoá hàng đợi, trừ số phần tử hàng đợi lên giá trị , chuyển Ac_up = Wt_up, gán Wt_up = 0, chun sang b−íc 89 89 ThiÕt lËp cê run =1, set TIM0 ( trƠ thêi gian chê më cưa ),chun sang b−íc 90 90 KiĨm tra TIM0, nÕu hÕt thêi gian trễ chuyển sang bớc 93, ngợc lại chuyển sang bớc 91 91 Gọi chơng trình đọc bàn phím ( Keyboard ) , chun sang b−íc 92 92 KiĨm tra cê më cưa nhanh ( Open_fast ), nÕu cã chun sang bớc 93, ngợc lại chuyển sang bớc 90 93 Gọi chơng trình mở cửa ( door ) , chuyển sang b−íc 94 94 KiĨm tra Ac_up ( sè phÇn tử có hàng đợi xuống cần đợc phục vụ hành trình ), Ac_up = chuyển sang bớc 95, ngợc lại chuyển sang bớc 95 ThiÕt lËp cê busy = 0, chun sang b−íc Trên sở thuật toán đà trình bày, chơng trình điều khiển thang máy đà đợc viết theo sơ đồ Ladder phần mềm SYSMAC hÃng OMRON cung cấp, đà đợc soát lỗi nạp vào PLC Tuy nhiên đủ điều kiện (thiếu bàn phím đầu vào, rơ le trung gian v.vv ) nên chạy thử nghiệm chơng trình Do phần tiếp theo, em trình bày chơng trình mô thang máy máy tính Chuyên ngành Tự động hoá XNCN Tín hiệu hóa lý thuyết chung tối u luật điều khiển thang máy Huy Mạnh 33 Chơng III thuyết minh sơ đồ nguyên lý 3.1 Giới thiệu chung sơ đồ nguyên lý toàn hệ thống Sơ đồ nguyên lý chung cho toàn hệ thống đợc mô tả hình 3-1 Trong đối tợng đợc điều khiển cabin thang máy Động truyền động động không đồng rotor lồng sóc Động đợc cung cấp nguồn biến tần, biến tần pha loại MICRO MASTER hÃng SIEMENS ( Đức ) chế tạo Trớc đầu vào biến tần có lắp lọc để chống nhiễu ảnh hởng đến lới xoay chiều Toàn hệ thống đợc điều khiển thiết bị điều khiển logic khả trình PLC , loại PLC CPM1A-40CDR hÃng OMRON ( Nhật bản) chế tạo gồm 24 đầu vào ( Input ), 16 đầu ( Output ) Biến tần có đầu vào số để tổ hợp thành tần số đặt trớc cho phép hoạt động có tín hiệu đầu vào tơng ứng Các đầu vào đợc đánh số từ 10 đến 12 đợc nối vào đầu từ IR 010.00 đến IR 010.02 tơng ứng PLC PLC điều khiển biến tần hoạt động theo tần số đà đợc đặt trớc phù hợp với giản đồ vận tốc tối u cho điều khiển thang máy Để cung cấp tín hiệu cần thiết cho trình điều khiển, sơ đồ có sử dụng bàn phím gọi tầng đợc đặt cabin thang máy gồm 64 phím phím từ đến 60 đợc dùng cho việc gọi đến tầng tơng ứng, phím khác Open ®Ĩ gäi më cưa nhanh, Close ®Ĩ gäi ®ãng cưa nhanh, Emer để gọi dừng thang máy khẩn cấp Bàn phím gọi tầng có đầu đợc nối vào đầu vào PLC nh sau : - đầu báo có phím gọi ( báo ngắt ) đợc đa vào đầu vào IR 000.04 để gọi chơng trình ngắt SBN 001 cho xử lý phím gọi tầng Chơng trình tổ hợp đầu vào IR 000.06 đến IR 000.11 ( đầu ) tơng ứng với bit liệu từ D0 đến D5 bàn phím gọi tầng đa đến theo mà nhị phân xác định đợc vị trí tầng cần đến để đa vào ô nhớ đệm báo cờ keybuff01( có phím gọi tầng ) cho chơng trình xử lý Chuyên ngành Tự động hoá XNCN Tín hiệu hóa lý thuyết chung tối u luật điều khiển thang máy U lới Huy Mạnh 34 Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều khiển thang máy sử dụng thiết bị điều khiển logic khả trình PLC Biến tần Buồng điều khiển Bộ lọc ( Filter ) Gi¶i m· PLC Gi¶i m· LED Vi xư lÝ bµn phÝm gäi thang Động Sàn tầng Sensor Sensor Sensor Khối điều khiển động cửa Sensor * 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 Open Close Emer Sensor Phím gọi lên Bàn phím gọi tầng Phím gọi xuống Sàn tầng Cabin thang máy Hình 3-1: Sơ đồ nguyên lý toàn hệ thống Chuyên ngành Tự động hoá XNCN Tín hiệu hóa lý thuyết chung tối u luật điều khiển thang máy Huy Mạnh 35 Bàn phím gọi thang gồm 118 phím, tầng đặt nút, cho gọi thang máy lên, cho gọi thang máy xuống, trừ trờng hợp đặc biệt tầng có phím gọi lên tầng thợng có nút gọi xuống Bàn phím gọi thang có đầu đợc nối vào đầu vào PLC nh sau : - đầu báo có phím gọi ( báo ngắt ) đợc đa vào đầu vào IR 000.05 để gọi chơng trình ngắt SBN 002 cho xử lý phím gọi thang Chơng trình tổ hợp đầu vào IR 001.00 đến IR 001.06 ( đầu ) tơng ứng với bit liệu từ D0 đến D6 bàn phím gọi thang đa đến theo mà nhị phân xác định đợc vị trí tầng cần đến để đa vào ô nhớ đệm báo cờ keybuff02( có phím gọi thang ) cho chơng trình xử lý Để phát đợc vị trí thang máy cần điều chỉnh tốc độ nh hÃm dừng, đồ án có sử dụng sensor phi tiếp điểm theo nguyên lý quang học đợc đánh số từ Sensor đến Sensor 5, tất sensor đợc đấu song song vào đầu vào ngắt 000.03 để gọi chơng trình ngắt SBN 000 cho xử lý sensor Việc cung cấp thông tin vị trí tầng mà thang hoạt động đợc thực nhờ đèn LED Các đèn LED đợc nối vào đầu IR 100.00 đến IR 100.03 cho chữ số hàng chục IR 100.04 đến 100.07 cho chữ số hàng đơn vị thông qua mạch giải mà 16 tõ sư dơng EPROM 2764 Ngoµi ra, hƯ thống động đóng mở cửa đợc PLC điều khiển thông qua đầu vào IR 001.07 báo tín hiệu cửa đà đóng hoàn toàn phép động khởi động, trờng hợp ngợc lại động không đợc phép khởi động; tín hiệu cho phép động cửa quay theo chiều mở cửa đợc lấy đầu IR 010.06, tín hiệu cho phép động cửa quay theo chiều đóng cửa vào đợc lấy đầu IR 010.07 Để đảm bảo an toàn trờng hợp cố, thiết bị an toàn hoạt động độc lập với phần điều khiển nh− phanh dï, lß xo thủ lùc v.v sÏ hoạt động Ngoài buồng thang đặt phím bấm chuông hoạt động nhờ nguồn chiều cung cấp độc lập để báo tín hiệu có cố điện lới 3.2 nguyên tắc hoạt động hệ thống Khi chơng trình đà đợc viết xong, đợc kiểm định nạp vào PLC với điều kiện khác cho thang máy hoạt động đợc đảm bảo khởi động hệ thống Trớc hết ta cấp nguồn cho PLC chuyển sang trạng thái RUN ( đèn RUN sáng ) Sau đóng cầu dao cung cấp nguồn cho biến tần thang máy sẵn sàng hoạt động Tại thời điểm hoạt động lần đầu tiên, thang máy Chuyên ngành Tự động hoá XNCN TÝn hiƯu hãa vµ lý thut chung vỊ tèi −u luật điều khiển thang máy Huy Mạnh 36 đợc đặt tham số tầng hoạt động thay đổi suốt trình hoạt động sau Tham số đợc lu lại suốt trình hoạt động kể nguồn cung cấp đợc LED hiển thị thang máy hoạt động Để hệ thống hoạt động tốt phải tiến hành bảo dỡng định kỳ theo quy định nhà sản xuất thiết bị đà sử dụng hệ thống Chuyên ngành Tự động hoá XNCN TÝn hiƯu hãa vµ lý thut chung vỊ tèi −u luật điều khiển thang máy Huy Mạnh 37 Chơng IV Chơng trình mô thang máy 4.1 Mục đích Để minh hoạ thuật toán đà đợc sử dụng viết chơng trình cho PLC, đồ án em đà viết chơng trình mô thang máy ngôn ngữ C Chơng trình đồng thời đợc sử dụng để kiểm tra đặc tính thực tế hệ thống nhờ phần vẽ đồ thị tín hiệu phản hồi tốc độ đợc lấy qua chuyển đổi A/D lắp card giao tiếp 4.2 Sử dụng chơng trình 4.2.1 Màn hình chơng trình Toàn phần hình chơng trình đợc mô tả hình 4-1; gồm phần : Cabin thang m¸y C¸c phÝm gọi thang đặt cửa tầng LED hiển thị tầng thang máy Tầng hiên nhà Phím gọi tầng gần Phím gọi thang gần Hàng đợi lên Hàng đợi xuống Đồ thị tốc độ thực thang máy đợc vẽ theo số liệu đầu biến tần 4.2.2 Các quy định sử dụng phím chơng trình Do phải sử dụng bàn phím máy tính nên chơng trình, việc bấm phím đợc quy định nh sau: Chuyên ngành Tự động hoá XNCN Tín hiệu hóa lý thuyết chung tối u luật điều khiển thang máy Huy Mạnh 38 a PhÝm gäi thang PhÝm gäi thang lªn: Ng−êi gọi phải bấm vào số tầng mà ngời ®øng ( tõ ®Õn 999 ) nhê sư dơng phím số bàn phím bấm phím mũi tên lên, ví dụ có ngời tầng 30 cần lên ngời phải ấn số 3, sau số ấn phím mũi tên lên Phím gọi thang xuống: Ngời gọi phải bấm vào số tầng mà ngời đứng ( từ đến 999 ) bấm phím mũi tên xuống b Phím gọi tầng Ngời gọi phải bấm vào số tầng mà ngời cần đến ( từ đến 999 ) bấm phím Enter 4.2.3 Khởi động chơng trình Trớc chạy chơng trình, công việc cần thiết phải kiểm tra đầu nối điều khiển từ card giao tiếp đến biến tần, kiểm tra card giao tiếp, kiểm tra nguồn cung cấp cho biến tần để đảm bảo an toàn chạy Chơng trình mô thang máy nằm gọn file có tên Lift.exe; chơng trình sử dụng phần đồ hoạ nên thiết bạn phải có file đồ hoạ để th mục với chơng trình nói Muốn khởi động chơng trình, ta cần thực việc chạy chơng trình đuôi EXE thông thờng DOS WINDOWS 4.3 Các hoạt động chơng trình Khi khởi động xong, chơng trình bắt đầu chạy thang máy đợc đặt tầng sẵn sàng chờ đọc tín hiệu gọi thang nh gọi tầng Nếu có tín hiệu gọi hợp lệ, chơng trình quét đa vào hàng đợi Khi hàng đợi có ngời cần phục vụ, thang máy chơng trình mô hoạt động theo hành trình cần phục vụ Đồng thời nhờ sử dụng mạch biến đổi cổng số nằm card giao tiếp máy tính với thiết bị ngoại vi nên chơng trình điều khiển trực tiếp biến tần, mà đợc nối với động không đồng rotor lồng sóc, với vận tốc tuân theo giản đồ tối u dành cho truyền động thang máy Tốc độ động đợc vẽ mô theo thời gian thực nhờ sử dụng mạch chuyển đổi A/D card giao tiếp nói Ngoài ra, vị trí tầng đợc chơng trình hiển thị hàng LED có card giao tiếp Chuyên ngành Tự động hoá XNCN TÝn hiƯu hãa vµ lý thut chung vỊ tèi −u luật điều khiển thang máy Huy Mạnh 39 Đồ thị tốc độ động Hàng đợi xuống Hàng đợi lên Hình 4-1: Màn hình chơng trình mô hoạt động thang máy Chuyên ngành Tự động hoá XNCN Tín hiƯu hãa vµ lý thut chung vỊ tèi −u lt điều khiển thang máy Huy Mạnh 40 Tài liệu tham khảo [1] Vũ Quang Hồi, Nguyễn Văn Chất, Nguyễn Thị Liên Anh Trang bị điện-điện tử máy công nghiệp dùng chung, NXB Gi¸o dơc 1994 [2] CPM1A- Programmable Controllers - OPERATION MANUAL OMRON 1996 [3] Programmable Controllers - Biginner’s Guide to PLC, OMRON 1996 [4] Programmable Controllers - PROGRAMMING MANUAL, OMRON 1996 [5] Nguyễn Xuân Quỳnh Lý thuyết mạch lôgic kỹ thuật số , NXB Đại học giáo dơc chuyªn nghiƯp 1991 [6] Ngun Qc Trung Xư lý tÝn hiƯu vµ läc sè , NXB Khoa häc kü thuật 1998 [7] Ngô Diên Tập Đo lờng điều khiển máy tính , NXB Khoa học kỹ thuật 1997 [8] Trần Bá Thái, Nguyễn Trí Công Kỹ tht vi xư lý , NXB Khoa häc vµ kü thuật 1983 [9] Trần Bá Thái, Nguyễn Trí Công, Nguyễn Văn Tam, Vũ Duy Lợi, Phí Mạnh Lợi Điều khiển ghép nối thiết bị ngoại vi , NXB Thống kê 1987 [10] Văn Thế Minh Kỹ thuật vi xử lý , NXB Giáo dục 1997 [11] Nguyễn Mạnh Giang Kü thuËt ghÐp nèi m¸y vi tÝnh , NXB Giáo dục 1997 Chuyên ngành Tự động hoá XNCN Tín hiƯu hãa vµ lý thut chung vỊ tèi −u lt điều khiển thang máy Huy Mạnh 41 [12] Trần Quang Vinh CÊu tróc m¸y vi tÝnh , NXB Gi¸o dơc 1997 [13] Lê Văn Doanh, Phạm Khắc Chơng Kỹ thuật vi ®iỊu khiĨn , NXB Khoa häc kü tht 1998 [14] Phạm Công Ngô Lý thuyết điều khiển tự động , NXB Khoa häc kü thuËt 1994 [15] NguyÔn Phïng Quang Điều khiển tự động truyền động điện xoay chiều ba pha, NXB Gi¸o dơc 1996 [16] Bïi Qc Kh¸nh, Phạm Quốc Hải, Nguyễn Văn Liễn, Dơng Văn Nghi Điều chØnh tù ®éng trun ®éng ®iƯn, NXB Khoa häc kü thuËt 1996 [17] Perter Norton NhËp m«n Assembler , NXB gi¸o dơc 1995 [18] Microprocessor and IC families Intel Corporation 1993 [19] Võ Quang Lạp Trần Xuân Minh Kỹ thuật biến đổi, ĐH Kỹ thuật công nghiệp Thái nguyên Chuyên ngành Tự động hoá XNCN ...TÝn hiƯu hãa vµ lý thut chung vỊ tèi −u luật điều khiển thang máy Huy Mạnh Chơng I tín hiệu hoá lý thuyết chung tối u luật điều khiển thang máy 1.1 Tối u hoá chơng trình điều khiển thang. .. gọi lên thang dừng ( Busy = ) Chuyên ngành Tự động hoá XNCN Tín hiƯu hãa vµ lý thut chung vỊ tèi −u lt ®iỊu khiĨn thang m¸y Huy Mạnh 15 Kiểm tra trờng hợp ngời gọi thang đứng tầng mà Cabin thang. .. cho chơng trình xử lý Chuyên ngành Tự động hoá XNCN TÝn hiƯu hãa vµ lý thut chung vỊ tèi u luật điều khiển thang máy U lới Huy Mạnh 34 Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều khiển thang máy sử dụng thiết