THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY TRÊN PLC S71200

Trong những năm gần đây cùng với quá trình công nghiệp hoá hiện đại hoá của đất nước hàng loạt các công trình và nhà cao tâng đã được xây dựng trên khắp mọi miền đất nước và nhờ đó tháng máy, thang cuốn nói chung thang máy chở người riêng đã đang và sẽ được sử dụng ngày càng nhiều. Thang máy thường được sử dụng trong các khách sạn, công sở, chung cư, bệnh viện, các đài quan sát, tháp truyền hình, trong các nhà máy, công xưởng...v.v... Ngoài ý nghĩa vận chuyển, thang máy còn là một trong những yếu tố làm tăng vẻ đẹp và tiện nghi của công trình. Nhiều quốc gia trên thế giới đã quy định, đối với các toà nhà cao 6 tầng trở 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. Với các nhà tầng có chiều cao lớn thì việc trang bị thang máy là bắt buộc để phục vụ cho việc đi lại trong toà nhà. Xuất phát từ tầm quan trong của thang máy trong cuộc sống, sau khoảng thời gian học tập và rèn luyện tại trường học viện kỹ thuật mật mã, chuyên nghành điện tử viễn thông em đã có điều kiện học hỏi và tích lũy kiến thức về chuyên nghành học của mình. Với mục đích ứng dụng những kiến thức đã học vào thực tế cuộc sống em được giao và hướng dẫn thực hiện đề tài “Thiết kế hệ thống điều khiển tự động thang máy đôi sử dụng PLC”.

HỌC VIỆN KỸ THUẬT MẬT MÃ KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

MỤC LỤC

Chương I Tổng quan thực tập cơ sở 3 7

1.1 Đồng hồ vạn năng 7

1.1.1 Đồng hồ vạn năng 7

1.1.1.1 Đồng hồ vạn năng chỉ kim (VOM) 8

1.1.1.2 Đồng hồ vạn năng Chỉ thị số (DMM) 8

1.1.2 Ứng dụng 9

1.1.2.1 Ứng dụng trong nghiên cứu 9

1.1.2.2 Ứng điện trong ngành thiết bị điện tử 10

1.1.2.3 Ứng dụng trong sản xuất 10

1.2 Oscilloscope 10

1.2.1 Tổng quan về Oscilloscope 10

1.2.1.1 Cấu tạo 12

1.2.1.2 Đặc điểm 13

1.2.1.3 Phân loại 13

1.2.1.4 Công dụng 14

1.2.2 Ứng dụng 15

1.2.2.1 Đối với ngành điện tử – viễn thông 15

1.2.2.2 Đối với ngành giáo dục 15

1.2.2.3 Đối với y học 15

Chương II Thực tập chuyên sâu 16

2.1 Lý thuyết 16

2.1.1 Tổng quan về thang máy 16

2.1.1.1 Khái niệm chung về thang máy 16

2.1.1.2 Vai trò của thang máy 16

2.1.1.3 Tổng quát về cơ khí thang máy 17

2.1.1.4 Sơ bộ về chức năng của một số bộ phận 19

2.2 Thiết kế hệ thống 25

2.2.1 Lưu đồ thuật toán 25

2.2.1.1 Lưu đồ chương trình chính 25

2.2.1.2 Chương trình con di chuyển ca bin đến tầng được gọi 26

2.2.2 Viết chương trình điều khiển trên PLC S7-1500 27

2.2.2.1 Bảng khai báo symbol 27

2.2.2.2 Chương trình điều khiển 33

2.2.2.3 Thiết kế giao diện màn hình mô phỏng 42

2.2.3 Kết quả và hướng phát triển 45

2.2.3.1 Kết quả đạt được 45

2.2.3.2 Hướng phát triển 45

Tài liệu tham khảo 46

Sách tham khảo 46

Trang web tham khảo 46

DANH MỤC HÌNH VẼ

DANH MỤC BẢNG

Lời nói đầu

Trong những năm gần đây cùng với quá trình công nghiệp hoá hiện đại hoácủa đất nước hàng loạt các công trình và nhà cao tâng đã được xây dựng trên khắpmọi miền đất nước và nhờ đó tháng máy, thang cuốn nói chung thang máy chởngười riêng đã đang và sẽ được sử dụng ngày càng nhiều

Thang máy thường được sử dụng trong các khách sạn, công sở, chung cư,bệnh viện, các đài quan sát, tháp truyền hình, trong các nhà máy, côngxưởng v.v Ngoài ý nghĩa vận chuyển, thang máy còn là một trong những yếu tốlàm tăng vẻ đẹp và tiện nghi của công trình

Nhiều quốc gia trên thế giới đã quy định, đối với các toà nhà cao 6 tầng trởphải được trang bị thang máy để đảm bảo cho người đi lại thuận tiện, tiết kiệm thờigian và tăng năng suất lao động Với các nhà tầng có chiều cao lớn thì việc trang bịthang máy là bắt buộc để phục vụ cho việc đi lại trong toà nhà

Xuất phát từ tầm quan trong của thang máy trong cuộc sống, sau khoảngthời gian học tập và rèn luyện tại trường học viện kỹ thuật mật mã, chuyên nghànhđiện tử viễn thông em đã có điều kiện học hỏi và tích lũy kiến thức về chuyênnghành học của mình Với mục đích ứng dụng những kiến thức đã học vào thực tếcuộc sống em được giao và hướng dẫn thực hiện đề tài “Thiết kế hệ thống điềukhiển tự động thang máy đôi sử dụng PLC”

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN THỰC TẬP CƠ SỞ 3

1.1 Đồng hồ vạn năng

1.1.1 Đồng hồ vạn năng

Đồng hồ vạn năng là thiết bị điện tử đo điện đa chức năng Nó được dùng đểkiểm tra nhanh và đo các thông số của dòng điện một chiều hay xoay chiều (AChay DC) như: Cường độ dòng điện, điện áp, điện dung, điện trở, tần số, kiểm traliên tục, đo kiểm tra diode Một số đồng hồ vạn năng còn có thể đo nhiệt độ Cóhai loại đồng hồ vạn năng gồm vạn năng số và vạn năng kim hay còn gọi là đồng

hồ vạn năng chỉ kim

Về thiết kế đồng hồ đo điện giống như một chuyển động của đồng hồ thôngthường có thể được thực hiện như một đồng hồ vôn kế, ampe kế, hoặc đồng hồ đođiện đơn giản bằng cách kết nối nó với các mạng điện trở bên ngoài khác nhau

1.1.1.1 Đồng hồ vạn năng chỉ kim (VOM)

Đồng hồ vạn năng chỉ kim (VOM) là loại thiết bị đo và kiểm tra điện xuấthiện trước đồng hồ vạn năng số Thiết bị này có bộ phận cơ khí chính làGalvanometer hoạt động không cần nguồn nuôi Đồng hồ vạn năng kim thườngđược dùng để đo các đại lượng cơ bản như: hiệu điện thế, điện trở, cường độ dòngđiện Các kết quả đo đạc hiển thị trên màn hình có hình cung chia sẵn giá trị có kimchỉ thị

Hình 1.1 Đồng hồ vạn năng chỉ thị kim

1.1.1.2 Đồng hồ vạn năng Chỉ thị số (DMM)

Đồng hồ vạn năng chỉ thị số (DMM), còn gọi là vạn năng kế điện tử là một đồng hồ vạn năng sử dụng các linh kiện điện tử chủ động, và do đó cần có nguồn điện như pin Đây là loại thông dụng nhất hiện nay cho những người làm công tác kiểm tra điện và điện tử Kết quả của phép đo thường được hiển thị trên một màn tinh thể lỏng nên đồng hộ còn được gọi là đồng hồ vạn năng điện tử hiện số

Ưu điểm hiển thị nhiều kết quả đo đồng thời nhanh chóng và chính xác qua màn hình điện tử Ngoài 4 chức năng chính (như đã nêu) thì 1 số loại Đồng hồ vạn năng điện tử còn có khả năng đo tụ điện, điện trở, tần số, độ dẫn điện

1.1.2 Ứng dụng

Đồng hồ vạn năng được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực từ nghiên cứu khoahọc, lắp ráp thiết bị điện tử, cho đến ứng dụng thực tế trong sản xuất Tùy theonhu cầu sử dụng, mà người dụng sẽ lựa chọn loại đồng hồ vạn năng phù hợp

Dưới đây là các tính năng mà một chiếc đồng hồ đo điện đa năng có thể thựchiện:

 Đo thông mạch: thiết bị phát ra tiếng kêu khi 2 đầu cần đo có sự liên tục

 Đo hiệu điện thế 1 chiều hoặc xoay chiều

 Đo dòng điện 1 chiều hoặc xoay chiều

 Đo điện trở

 Đo điện dung

 Đo tụ điện

 Đo tần số

 Đo nhiệt độ bằng que đo hoặc hồng ngoại

 Đi ốt

1.1.2.1 Ứng dụng trong nghiên cứu

Với sự phát triển công nghệ ngày này, trong các cuộc nghiên cứu vật lý vềdòng điện, đồng hồ vạn năng là thiết bị rất quan trọng Đây là thiết bị giúp nhànghiên cứu biết chính xác thông số của dòng điện, nhận biết đâu là dòng điện mộtchiều hoặc dòng điện hai chiều

Do đó, các nhà nghiên cứu có thể tiến hành thử nghiệm nhiều cuộc khảo sát

để lấy có kết quả chính xác mà không tốn nhiều thời gian

1.1.2.2 Ứng điện trong ngành thiết bị điện tử

Những người làm trong ngành thiết bị điện tử rất “ưu ái” thiết bị này bởi nórất tiện tiện dụng trong công tác kiểm tra điện và điện tử Máy hiện thị chính xáckết quả trực tiếp trên màn hình LCD một cách nhanh nhất, chính xác nhất Giúpngười dùng điều chỉnh được các thông số của cuộn cảm, kiểm tra lắp đặt mạchđiện hiệu quả

Không chỉ có thế, đồng hồ vạn năng mang lại rất nhiều tiện dụng cho kỹ sưđiện tử có thể đo được dao động cho ở tần số thấp, điều chỉnh mạch điện của radio,đồng thời làm bộ kiểm tra điện thoại và mạch điện ô tô

1.1.2.3 Ứng dụng trong sản xuất

Trong lĩnh vực sản suất, đồng hồ vạn năng giúp xác định nguồn năng lượngtốt cho quá trình sản xuất, lưu giữ được các số đo giữ hiệu điện thế, biết được nhiệt

độ nào thích hợp cho cây trồng và gia sức bằng cách đo nhiệt độ bằng cặp nhiệt

Nhưng để hỗ trợ hiệu quả cho quá trình nghiên cứu, lắp ráp thiết bị điện tử

và sản xuất ứng dụng, thì người dùng phải biết chọn phân phối chính hãng để sởhữu được một chiếc đồng hồ vạn năng tốt

1.1 1.2 Oscilloscope

1.1.1 1.2.1 Tổng quan về Oscilloscope

Máy Oscilloscope trong tiếng Việt được gọi là máy hiện sóng có nhiệm vụhiển thị đồ thị của tín hiệu thời gian điện áp và cường độ sáng

Đặc điểm của thiết bị được thiết kế màn hình LCD với độ sắc nét cao Thiết

bị có tốc độ truyền tải tối đa từ 30MHz – 125MHz cùng với tốc độ lấy mẫu250ms/s – 1GS/s Với các chức năng đa dạng khác như Pass/ Fail, Add/Remove vàmenu đo lường người dùng

Hình 1.2 Đồng hồ vạn năng chỉ thị sốMáy được phân loại thành máy hiện sóng số và máy hiện sóng tương tự Ở mỗi loại thiết bị thường có những đặc điểm khác nhau như:

 Máy hiện sóng số: Có nhiệm vụ chuyển đổi điện áp thành thông tin số để tái cấu trúc thành dạng sóng được hiển thị trên màn hình

 Máy hiện sóng tương tự: Làm việc trực tiếp với điện áp nhằm mục đích đo điện áp để dòng electron di chuyển thông qua màn hình thiết bị

Trong lĩnh vực nghiên cứu về các thiết bị điện tử viễn thông, máy

Oscilloscope đặc biệt quan trọng dùng để đo các dạng tín hiệu và xung dao động của không khí Bên cạnh đó, máy còn có khả năng đo về vật lý, âm thanh, áp lực

cơ khí, áp suất, ánh sáng và bao gồm cả nhiệt độ

Hình 1.4: Cấu tạo đồng hồ vạn năng

1.2.1.2 Đặc điểm

 Khoảng tần số hoạt động: bằng phạm vi tần số quyeets

 Tốc độ lấy mẫu nhanh: hệ số lấy mẫu bằng 10 lần tần số cao nhất trong khoảng muốn đo

 Bộ nhớ: chỉ dùng cho dao động ký có bộ nhớ, được tính bằng số điểm của tín hiệu ghi trong bộ nhớ

 Hệ số lái tia (theo chiều dọc) hay còn gọi là độ nhạy, có đơn vị là mV/cm hoặc mm/V: là hệ số của mức điện áp đưa vào để tia điện tử dịch chuyển được theo chiều dọc của màn hình

 Đường kính màn hình sáng: Chất lượng càng cao đồng nghĩa với việc đườngkính của màn hình sẽ càng lớn hơn, trong khoảng 70 đến 150mm

Hình 1.5: Mặt vẽ trước của máy

 Đo công suất

 Đo tần số, chu kỳ của tín hiệu

 Đo khoảng thời gian của tín hiệu

 Đo đặc tuyến biên độ tần số

 Thiết bị dùng để vẽ và đo đạc

 Vẽ tự động và đo các đặc tính của tín hiệu

 Vẽ đặc tuyến của linh kiện (Vôn-ampe)

 Vẽ tự động

1.2.2 Ứng dụng

1.2.2.1 Đối với ngành điện tử – viễn thông

- Giúp hỗ trợ xác định các tín hiệu, tần số, tính toán sự thay đổi của các tần số,hiển thị tín hiệu và đưa ra kết quả báo cáo

- Được dùng để phát hiện và đưa ra các lỗi sai, các bất ổn, các dao độngkhông giống bình thường, từ đó đưa ra các lỗi khắc phục, sửa chữa nhanhnhất

1.2.2.2 Đối với ngành giáo dục

- Phục vụ trong các ngành có yêu cầu về các thiết bị đo đạc điện, các ngànhchuyên về điện – điện tử

- Khả năng của loại này nâng cao hơn với các chức năng như nhận dạng nhưnhận các các tín hiệu, phát hiện các tín hiệu bị làm mẹ, làm nhiễu, đo cácthông số của dòng điện, … Giúp chúng ta dễ dàng hơn trong việc hình dung,thực hành, …

1.2.2.3 Đối với y học

- Là một thiết bị cho phép chuyển đổi và đo các sóng não, điện tim đồ và nhờ

đó nó trở thành một thiết bị quan trọng trong công tác khám bệnh và chữabệnh

- Ngoài ra, chúng còn được sử dụng trong các công việc như bảo trì sửa

chữa các thiết bị điện, ô tô, …

CHƯƠNG 2 CHƯƠNG II THỰC TẬP CHUYÊN SÂU (Đề tài thiết kế hệ thống điều khiển thang máy trên PLC S7-1200)

2.1 Lý thuyết

2.1.1 2.1.1 Tổng quan về thang máy

2.1.1.1 2.1.1.1 Khái niệm chung về thang máy

Thang máy là một thiết bị chuyên dùng để dùng vận chuyển người, hànghoá, vật liệu, thực phẩm, giường bệnh, v.v… theo phương thẳng đứng hoặcnghiêng một góc nhỏ hơn 150 so với phương thẳng đứng một tuyến đã định sẵn

Thang máy thường được dùng trong các khách sạn, công sở, chung cư, bệnhviện, và các đài quan sát, tháp truyền hình trong các nhà máy, công xưởng đặcđiểm vận chuyển bằng thang máy so với các phương tiện vận chuyển khác là thờigian một chu kỳ vận chuyển bé, tần suất vận chuyển lớn, đóng mở liên tục

Hiện nay thang máy là thiết bị rất quan trọng, đặc biệt là nhà cao tầng vì nógiúp người ta không phải dùng sức chân để leo cầu thang và được sử dụng thaycho cầu thang bộ

2.1.1.2 2.1.1.2 Vai trò của thang máy

Thang máy là thiết bị vận tải dùng để chở hàng và người theo phương thẳngđứng Sự ra đời của thang máy xuất phát từ nhu cầu đi lại, vận chuyển nhanh củacon người từ vị trí thấp đến vị trí cao và ngược lại Thang máy giúp cho việc tăngnăng suất lao động, giảm chi phí về thời gian và sức lực lao động của con người

Vì vậy, thang máy được sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực của nền kinh tế quốcdân

Trong công nghiệp, thang máy dùng để vận chuyển hàng hoá, sảnphẩm, nguyên vật liệu và đưa công nhân đến làm việc ở những nơi có độ cao khác

nhau Trong một số ngành công nghiệp như khai thác hầm mỏ, xây dựng, luyệnkim thì thang máy đóng một vai trò quan trọng không thể thiếu được Ngoài ra,thang máy còn được sử dụng rộng rãi và không kém phần quan trọng trong các nhàcao tầng, cơ quan, bệnh viện, khách sạn Thang máy giúp cho con người tiết kiệmthời gian, sức lực, tăng năng suất công việc Hiện nay, thang máy là một yếu tốquan trọng trong việc cạnh tranh xây dựng kinh doanh các hệ thống xây dựng Vềmặt giá trị đối với các toà nhà cao tầng, từ 25 tầng trở lên thì thang máy chiếmhoảng 7-10% tổng giá trị công trình Chính vì vậy, thang máy đã ra đời và pháttriển rất sớm ở các nước tiên tiến Các hãng thang máy lớn trên thế giới luôn tìmcách đối với sản phẩm để đáp ứng các yêu cầu và đòi hỏi của con người ngày mộtcao hơn.

Ở Việt nam từ trước tới nay, thang máy được chủ yếu sử dụng trong côngnghiệp để chở hàng và đang ở dạng thô sơ Trong hoàn cảnh hiện nay, nền kinh tếđang có bước phát triển mạnh thì nhu cầu sử dụng thang máy trong mọi lĩnh vựccủa đời sống xã hội ngày càng tăng

2.1.1.3 2.1.1.3 Tổng quát về cơ khí thang máy

Thang máy có cấu trúc phức tạp nhưng nhìn chung được cấu tạo gồm một số

 Tủ điện và hệ thống điều khiển.

Tất cả các thiết bị của thang máy đặt trong giếng buồng thang (khoảngkhông gian từ trần của tầng cao nhất đến mức sâu nhất của tầng 1), trong buồngmáy (trên sàn tầng cao nhất ) và hố buồng thang (dưới mức sàn tầng 1)

Mỗi bộ phận chức năng đó đảm nhận một nhiệm vụ làm thang máy hoànchỉnh hơn, an toàn thuận tiện hơn Độ phức tạp của thang máy càng cao thì các bộphận cấu thành càng nhiều Do đó, khả năng chế tạo, lắp ráp điều chỉnh càng khókhăn hơn và làm ảnh hưởng tới tốc độ chính xác của thang máy

Hình 2.1 Cấu tạo của thang máyTrong đó:

Các loại thang máy hiện đại có cấu trúc phức tạp nhằm nâng cao tính tin cậy,

an toàn và tiện lợi trong vận hành Kết cấu, sơ đồ bộ trí thiết bị của thang máy giớithiệu ở hình vẽ bên

2.1.1.4 2.1.1.4 Sơ bộ về chức năng của một số bộ phận

Mỗi một bộ phận trong thang máy đều đảm nhiệm chức năng và nhiệm vụkhác nhau Nhưng lại có quan hệ mật thết với nhau

 Bộ phận lắp trong phòng điều khiển.

 Cơ cấu nâng

Hình 2.2 Cơ cấu nâng

 Cơ cấu nâng có hộp tốc độ

 Cơ cấu nâng không dùng hộp tốc độ

Cơ cấu nâng có hộp giảm tốc gữa động cơ và puly (hoặc tang) có lắp bộtruyền phụ thường sử dụng trong thang máy có số tầng thấp không cần tốc độ cao

Cơ cấu nâng không có hộp giảm tốc puly dẫn cáp được lắp trực tiếp trêntrục động cơ thường được sử dụng trong các thang máy ở tòa nhà cao tầng đòi hỏitốc độ cao

Cơ cấu nâng gồm các bộ phận sau:

 Bộ phận kéo cáp: là puly hoặc tang cuốn cáp có đường kính

3 pha không đồng bộ rôto dây quấn hoặc rôto lồng sóc Vì chế độ làm việc củathang máy là ngắn hạn lặp lại, cộng với yêu cầu điều chỉnh tốc độ Momenđộng cơ để đảm bảo yêu cầu kinh tế và cảm giác của người đi thang máy.

Động cơ là 1 phần tử quan trọng được điều chỉnh phù hợp với yêu cầu nhờ 1

hệ thống điều khiển trung tâm

Cơ cấu nâng được đặt chắc chắn trên kệ làm bằng thép chữ U

Tủ điện : trong tủ điện lắp ráp cầu dao tổng, cầu chì các loại, công tắc tơ,cácloại rơle trung gian,và bộ điều khiển

Hình 2.3 Tủ điện

Bộ phận hạn chế tốc độ là bộ phận an toàn khi vận tốc thay đổi do mộtnguyên nhân nào đó vượt quá vận tốc cho phép Bộ phận hạn chế tốc độ sẽ bật cơcấu khống chế cắt diều khiển động cơ và phối hợp với phanh bảo hiểm bằng cápliên động để hạn chế tốc độ di chuyển của buồng thang

 Các bộ phận lắp trong giếng thang

 Thiết bị động

+ Cabin và các thiết bị đi kèm

Hình 2.4 CabinCabin là bộ phận mang tải của thang máy Trong quá trình làm việc cabin dichuyển trong giếng thang máy dọc theo các thanh dẫn hướng Cabin phải có kếtcấu sao cho có thể tháo rời nó thành từng bộ phận nhỏ Theo cấu tạo, cabin gồm 2phần: kết cấu chịu lực (khung cabin) và các vách che, trần, sàn tạo thành buồngcabin Trên khung cabin có lắp các ngàm dẫn hướng, hệ thống treo cabin, hệ thốngtay đòn và bộ hãm bảo hiểm, hệ thống cửa và cơ cấu đóng mở cửa Trên nóc cabin

có lắp đặt phanh bảo hiểm, động cơ truyền động đóng - mở cửa buồng thang.Trong buồng thang lắp đặt hệ thống nút bấm điều khiển, hệ thống đèn báo, đènchiếu sáng buồng thang, công tắc liên động với sàn cabin và điện thoại lên lạc vớibên ngoài trong trờng hợp thang máy mất điện Cung cấp điện cho buồng thangbằng dây cáp mềm….Ngoài ra, cabin của thang máy chở người phải đảm bảo cácyêu cầu về thông gió, nhiệt độ và ánh sáng

Khung cabin là phần xương sống của cabin thang máy Được cấu tạo bằngcác thanh thép chịu lực lớn Khung cabin phải đảm bảo cho thiết kế chịu đủ tảiđịnh mức.Vách che cabin bao bọc xung quanh khung cabin

+ Hệ thống cửa cabin và cửa tầng