Đồ án thang máy 4 tầng dùng PLC s7 1200

Đồ Án Tốt Nghiệp Tự Động Hóa: Thiết Kế Thang Máy Chung Cư Sử Dụng PLC S7 1200 Liên Hệ ZaLo:0368860164 or nvthanhtm@gmail.com để lcó giá ưu đãi kèm ấy code plc Thang máy là một thiết bị vận chuyển đòi hỏi tính an toàn nghiêm ngặt, nó liên quan trực tiếp đến tài sản và tính mạng con người, vì vậy yêu cầu chung đối với thang máy khi thiết kế, chế tạo, lắp đặt, vận hành, sử dụng và sửa chữa là phải tuân thủ một cách nghiêm ngặt các yêu cầu về kỹ thuật an toàn được quy định

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

Đà Nẵng, 12/2021

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ

Đà Nẵng, 12/2021

Trong quá trình thực hiện đề tài này nhóm em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Huỳnh Gia Sơn đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để em thực hiện tốt đề tàinày trong thời gian sớm nhất.

Quý các thầy cô giáo trong khoa Điện - Điện Tử đã truyền đạt những kiếnthức về chuyên môn và giúp chúng em định hướng theo sự hiểu biết và khả năng

của mình để chúng em thực hiện tốt đề tài “Thiết kế thang máy chung cư sử

dụng plc S7-1200”

Sau cùng là gửi lời cảm ơn tới gia đình và các bạn đã nhiệt tình giúp đỡ nhóm

em trong quá trình thực hiện

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.

Các số liệu, kết quả nêu trong khóa luận là trung thực và chưa từng được ai công

bố trong bất kỳ công trình nào khác

Sinh viên thực hiện

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên : Nguyễn Văn Thạnh

Tên đề tài : “Thiết kế thang máy chung cư sử dụng plc S7-1200”

NỘI DUNG CƠ BẢN DỰ KIẾN THỰC HIỆN:

1) Tính toán được các thông số để thiết kế hệ thống thang máy

2) Xây dựng được chương trình điều khiển hệ thống

3) Thiết kế được giao diện HMI giám sát hoạt động của hệ thống

4) Thực hiện được mô hình hoạt động được (tùy vào điều kiện thực tế)

Đà Nẵng, Ngày 15 Tháng 12 Năm 2021GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Th.s Huỳnh Gia Sơn

Hình 2 1 Sơ đồ nguyên lý của PLCHình 2 2 PLC S7 – 1200 1214C AC/DC/RLY

Hình 2 3 Module nguồn nuôi

Hình 2 4 Module mở rộng tín hiệu vào/ra

Hình 2 5 Module truyền thông

A PHẦN MỞ ĐẦU

1 Mục đích nghiên cứu:

Mục đích chính của chúng em khi làm đề tài này chính là mong muốn nângcao kiến thức của mình trong lĩnh vực tự động hoá nói chung cũng như các lĩnhvực có sử dụng PLC- một thiết bị thường gặp hiện nay tại các nhà máy- nóiriêng Thông qua việc nghiên cứu chế tạo một mô hình thang máy 4 tầng, chúng

em hy vọng sẽ đúc kết được nhiều kinh nghiệm trong việc thiết kế, chế tạo một

mô hình thực tế, từ đó tạo tiền đề cho những kiến thức trong công việc thực tếsau này.Trong nghiên cứu của chúng em bao gồm:

• Nghiên cứu hoạt động và cấu tạo của thang máy

• Thiết kế mạch nguồn cho hệ thống thang máy

• Thiết kế cơ cấu chuyển động lên xuống

• Thiết kế khối nút nhấn gọi tầng

• Thiết kế khối cảm biến ở cửa ra vào và xác định vị trí dừng của thangmáy

• Thiết kế mô hình

2.Đối tượng và phạm vi nghiên cứu đề tài

• Các hệ thống thang máy sử dụng plc

• Tìm hiểu và nghiên cứu PLC S7-1200

• Nghiên cứu mô hình hoạt động mô phỏng hệ thống để thi công mô hình

• Nghiên cứu các đề tài, công trình khoa học về hệ thống thang máy sửdụng plc theo hướng sang triển đề tài

3.Phương án nghiên cứu

• Tham khảo 1 số tài liệu liên quan đến tự động hóa, mô hình thang máy vàPLC thông qua internet và sách tại thư viện

• Tham khảo các thông tin, tài liệu từ bạn bè và thầy hướng dẫn

• Tham khảo một số mô hình thực tế trong và ngoài nước để đưa ra phương

án thiết kế đề tài

• Về lý thuyết: thiết kế sơ đồ mạch điện, mô phỏng, xây dựng code

• Về thực nghiệm: thi công và thử nghiệm trên mô hình

4.Ý nghĩa đề tài nghiên cứu

• Ý nghĩa khoa học: là tiền đề, cơ sở ban đầu để sinh viên trường đại họcDuy Tân tiếp xúc với công nghệ chế tạo máy và ứng dụng Từ đó sinhviên có nhiều ý tưởng hay hơn được áp dụng vào đời sống và sản xuất

• Ý nghĩa thực tiễn: bước đầu trong việc làm chủ công nghệ, tiền đề choviệc áp dụng công nghệ vào thực tế để tăng năng suất, chất lượng đờisống con người, đồng thời giảm thời gian và công sức cho người sử dụng

• Trong quá trình thực hiện đề tài, chúng em đã cố gắng tìm hiểu và học hỏithêm các kiến thức Nhưng do khả năng bản thân còn hạn chế nên sẽ cónhững sai sót mong nhận được sự thông cảm và giúp đỡ từ quý thầy cô

B NỘI DUNG CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHI TIẾT HỆ THỐNG

THANG MÁY

1.1 Giới thiệu về hệ thống:

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 Ngoài ý nghĩa về vận chuyển, thang máy còn là một trongnhững yếu tố làm tăng vẻ đẹp và tiện nghi của công trình

Tùy theo đối tượng nâng, chuyển khác nhau mà thang máy có cấu tạo phù hợp.Nhưng thang máy có thể phân thành 2 phần chính:

– Buồng thang: Cabin, đối trọng, hố giếng

– Buồng máy (nơi đặt phần máy, bố trí ở trên cùng của giếng thang)

– Ngoài ra hệ thống thang máy còn có các bộ phận như giá đỡ thang máy,động cơ, rơle, công tắc hành trình, môđun và bộ xử lý PLC Công tắc hành trìnhđóng vai trò là con mắt của thang máy, có nhiệm vụ nhận tín hiệu vị trí thangmáy và thông báo về PLC để đóng ngắt động cơ

Hình 1 1 Kết cấu của thang máy

1.1.2 Yêu cầu chung đối với thang máy

Thang máy là một thiết bị vận chuyển đòi hỏi tính an toàn nghiêm ngặt, nóliên quan trực tiếp đến tài sản và tính mạng con người, vì vậy yêu cầu chung đốivới thang máy khi thiết kế, chế tạo, lắp đặt, vận hành, sử dụng và sửa chữa làphải tuân thủ một cách nghiêm ngặt các yêu cầu về kỹ thuật an toàn được quyđịnh trong các tiêu chuẩn, quy trình, quy phạm thang máy cần phải có đầy đủcác thiết bị an toàn, đảm bảo độ tin cậy như: điện chiếu sáng dự phòng khi mấtđiện, điện thoại nội bộ, chuông báo, bộ hãm bảo hiểm, an toàn cabin (đối trọng),công tắc an toàn của cabin, khoá an toàn cửa tầng, bộ cứu hoả khi mất điệnnguồn…

1.1.3 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 hóa, nguyên vật liệu

và đưa công nhân đến làm việc ở những nơi có độ cao khác nhau Trong một sốngành công nghiệp như khai thác hầm mỏ, xây dựng, luyện kim thì thang máyđóng 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 nhà cao tầng, cơ quan,bệnh viện, khách sạn Thang máy giúp cho con người tiết kiệm thời gian, sức lực,tăng năng suất công việc Hiện nay, thang máy là một yếu tố quan trọng trongviệc cạnh tranh xây dựng kinh doanh các hệ thống xây dựng Về mặt giá trị đốivới các toà nhà cao tầng, từ 25 tầng trở lên thì thang máy chiếm hoảng 7-10%tổng giá trị công trình Chính vì vậy, thang máy đã ra đời và phát triển rất sớm ởcác nước tiên tiến Các hãng thang máy lớn trên thế giới luôn tìm cách đối vớisản phẩm để đáp ứng các yêu cầu và đòi hỏi của con người ngày một cao 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

tế đang có bước phát triển mạnh thì nhu cầu sử dụng thang máy trong mọi lĩnhvực của đời sống xã hội ngày càng tăng

1.2 Phân loại thang máy:

Thang máy hiện nay đã được chế tạo và thiết kế rất đa dạng với nhiều kiểuloại khác nhau để phù hợp với từng mục đích sử dụng của từng công trình Cóthể phân loại thang máy theo các nguyên tắc và đặc điểm sau

1.2.1 Phân loại theo công dụng:

1.2.1.1. Thang máy chuyên chở người (sinh hoạt):

Loại này để vận chuyển hành khách trong các khách sạn, công sở, nhà nghỉ,các khu chung cư, trường học, tháp truyền hình vv

Thang máy chở người trong các nhà cao tầng: Có tốc độ chậm hoặc trungbình, đòi hỏi vận hành êm, yêu cầu an toàn cao và có tính mỹ thuật

Hình 1 2 Thang máy chở người

1.2.1.2. Thang máy chuyên chở người có tính đến hàng đi kèm:

Loại này thường dùng trong siêu thị, các tòa nhà cao tầng, trung tâm thươngmại…

1.2.1.3. Thang máy chuyên chở người bệnh nhân:

Loại này dùng cho các bênh viện, các khu điều dưỡng Đặc điểm của nó làkích thước thông thuỷ cabin phải đủ lớn để chứa băng ca (cáng) hoặc giường củabênh nhân cùng với các bác sĩ, nhân viên và các dụng cụ cấp cứu đi kèm

Thang máy sử dụng trong các bệnh viện: Đảm bảo tuyệt đối an toàn, tối ưu

về tốc độ di chuyển và có tính ưu tiên đáp ứng đúng các yêu cầu của bệnh viện

Hình 1 3 Thang máy trong bệnh viện.

1.2.1.4. Thang máy chuyên chở hàng có người đi kèm:

Loại này thường dùng trong các nhà máy, công xưởng, kho, thang dùng chonhân viên khách sạn vv Chủ yếu chở hàng nhưng có người đi kèm để phục vụ

1.2.1.5. Thang máy chuyên chở hàng không có người đi kèm (công

Hình 1 4Thang máy chở hàng hóa.

1.2.2 Phân loại theo hệ thống dẫn động cabin:

1.2.2.1. Thang máy dẫn động điện:

Loại này dẫn động cabin lên xuống nhờ động cơ điện truyền qua hộp giảmtốc puli ma sát hoặc tang cuốn cáp Chính nhờ cabin được treo bằng cáp mà hànhtrình lên xuống của nó không bị hạn chế.

Ngoài ra còn có loại thang dẫn động ca bin lên xuống nhờ bánh răng, thanhrăng (chuyên dùng để chở người phục vụ xây xựng các công trình cao tầng)

Hình 1 5 Thang máy điện có bộ tời đặt phía trên giếng thang

a,b: Dẫn động cabin bằng puli masat c:Dẫn động cabin bằng tang cuốn

1.2.2.2. Thang máy dẫn động thủy lực.

Hình 1 6 Thang máy thủy lực

a, Pittông đẩy trực tiếp từ đáy cabin;

b, Pittông đẩy trực tiếp từ phía sau cabin

c, Pittông kết hợp với cáp gián tiếp đẩy từ phía sau cabin

Đặc điểm của loại này là cabin được đẩy từ dười lên nhờ pít tông - xylanh

thuỷ lực nên hành trình bị hạn chế Hiện nay thang máy thuỷ lực với hành trìnhtối đa là 18m, vì vậy không thể trang bị cho các công trình cao tầng, mặc dù kếtcấu đơn giản, tiết diện giếng thang nhỏ hơn khi có cùng tải trọng so với dẫn độngcáp, chuyển động êm, an toàn, giảm đựơc chiều cao tổng thể của công trình khi

có cùng số tầng phục vụ, vì buồng thang máy đặt ở tầng trệt

1.2.3 Phân loại theo vị trí đặt bộ tời treo:

Đối với thang máy điện:

- Thang máy có bộ tời kéo đặt trêngiếng thang (h1.1)

- Thang máy có bộ tời kéo đặt dướigiếng thang (h1.3)

Hình 1 7 Thang máy điện có bộ tời đặt phía dưới giếng thang.

a, cáp treo trực tiếp vào dầm trên của cabin.

b, cá p vòng qua đáy cabin.

Đối với thang máy dẫn động cabin lên xuống bằng bánh răng, thanh răng thì

bộ tời dẫn động đặt ngay trên nóc cabin

Đối với thang máy thuỷ lực: buồng máy đặt tại tầng trệt

1.2.4 Phân loại theo hệ thống vận hành:

1.2.4.1. Theo mức độ tự động:

- Loại bán tự động

- Loại tự động

1.2.4.2. Theo tổ hợp điều khiển:

- Điều khiển đơn

- Điều khiển kép

- Điều khiển theo nhóm

1.2.4.3. Theo vị trí điều khiển:

1.2.5 Phân loại theo các thông số cơ bản:

1.2.5.1 Theo tốc độ di chuyển của ca bin:

- Loại tốc độ thấp: V < 1m/s Thường dùng trong hộ gia đình

- Loại tốc trung bình: V=1 - 2,5m/s Thường dùng cho các nhà có số tấng từ 6+ 12 tầng

- Loại tốc độ cao: V=2,5 - 4m/s Thường dùng cho các nhà có số tầng mt >16tầng

- Loại tốc độ rất cao: V > 4m/s Thường dùng trong các toà tháp cao tầng

1.2.5.2. Theo khối lượng vận chuyển của ca bin:

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU PLC S7 – 1200 VÀ PHẦN

cơ sở phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật tin học, cụ thể là kỹ thuật máy tính, kỹthuật điều khiển lôgíc khả lập trình đã phát triển mạnhvà ngày càng chiếm vai tròquan trọng trong nền kinh tế quốc dân, không những thay thế cho kỹ thuật điềukhiển bằng cơ cấu cam, kỹ thuật Rơle trước kia mà chiếm lĩnh nhiều chức năngphụ khác như chức năng chuẩn đoán v.v Kỹ thuật này điều khiển có hiệu quả vớitừng máy làm việc độc lập cũng như với các hệ thống máy sản xuất linh hoạtphức tạp khác Căn cứ theo lịch sử phát triển của kỹ thuật máy tính và cấu trúcchung 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 khoảngnhững năm 1960 - 1970 Và từ đó kỹ thuật này đã từng bước phát triển và tiếpcận dần tới các nhu cầu công nghiệp Trong giai đoạn đầu thì các thiết bị khả trìnhyêu cầu người sử dụng phải nắm vững kỹ thuật điện tử, phải có trình độ cao nhưngày nay thì các thiết bị PLC đã phát triển mạnh mẽ và có mức độ phổ cập cao vàđang dần được thay thế cho hệ thống điều khiển Rơle và các hệ thống điều khiểnlôgíc cổ điển khác Ngày nay khi lĩnh vực điều khiển được mở rộng đến cả quátrình sản xuất phức tạp, đến các hệ thống điều khiển tổng thể với các mạch vòngkín, đến các hệ thống xử lý số liệu và điều khiển kiểm tra tập trung hoá Hệ thốngđiều khiển lôgíc thông thường không thể thực hiện điều khiển tổng thể được Dovậy 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 bịsản 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 Cácghép nối logic cần thiết trong quá trình điều khiển được xử lý bằng phần mềm dongười 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 điềukhiển và hầu như không phải biến đổi gì ngoài việc nạp những chương trìnhkhác nhau Với chương trình điều khiển trong mình, PLC trở thành một bộ điềukhiển số nhỏ gọn, dễ thay đổi thuật toán và đặc biệt dễ trao đổi thông tin với môitrường xung quanh (với các PLC khác hoặc với máy tính) Toàn bộ chương trìnhđiều 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 nhưmột 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 tiếpđược với đối tượng điều khiển và để trao đổi thông tin với môi trường xungquanh Bên cạnh đó để phục vụ bài toán điều khiển số, PLC còn cần phải có thêmcác khối chức năng đặc biệt khác như là bộ đếm (Counter), bộ thời gian (Timer)

và các khối hàm chuyên dụng

Cổng vào raonboard

Bit cờ

Bộ đếmTimer

điều

ử lý

Khối trungtâm

hành

Bộ nhớ chương trình

Bộ đệmvào/ ra

Hình 2 1 Sơ đồ nguyên lý của PLC

2.1.2 Vai trò của PLC:

Trong hệ thống điều khiển tự động hoá PLC được xem như một trái tim, vớichương trình ứng dụng được lưu trong bộ nhớ của PLC Nó điều khiển trạng tháicủa hệ thống thông qua tín hiệu phản hồi ở đầu vào, dựa trên nền tảng củachương trình logic để quyết định quá trình hoạt động và xuất tín hiệu đến cácthiết bị đầu ra

PLC có thể hoạt động độc lập hoặc có thể kết nối với nhau và với máy tínhchủ thông qua mạng truyền thông để điều khiển một quá trình phức tạp

Hiện nay các dòng PLC được sử dụng nhiều nhất gồm Siemens, Schneider vàMitsubishi Đây là những dòng PLC không chỉ được Việt Nam mà các nước khác

trên thế giới cũng ưa chuộng Trong đó PLC Siemens được ưa chuộng và sảnxuất nhiều nhất.

PLC Siemens có nhiều dòng sản phẩm khác nhau và có nhiều tính năng tốtphục vụ tốt cho các nhu cầu về nhà máy, khu công nghiệp như:

- Lập trình dễ dàng, ngôn ngữ lập trình dễ học

- Gọn nhẹ, dễ dàng bảo quản, sửa chữa

- Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được những chương trình phứctạp

- Có thể giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như: máy tính,nối mạng, các môi Module mở rộng

- Giá cả rẻ hơn so với các hãng khác

Các dòng PLC Siemens được sử dụng phổ biến hiện nay:

- PLC Siemens S7-200: là dòng sản phẩm kế cận của LOGO Siemens

xếp S7-200 vào dòng PLC cỡ nhỏ (Micro PLCs) Tuy nhiên nó cung cấp khảnăng đủ cho nhiều loại ứng dụng điều khiển khác nhau PLC S7-200 hỗ trợ đầy

dủ các lệnh như logic, bộ đếm, bộ định thời, các phép tính toán học phức tạp vàcác hàm truyền thông

- PLC Siemens S7-300: đây dòng PLC cỡ trung, với khả năng tính toán

nhanh hơn, quản lý số lượng I/O nhiều hơn nên phù hợp với các ứng dụng vừa

và lớn, thường dùng cho dây chuyền, hệ thống vừa và lớn

- PLC Siemens S7-400: được thiết kế cho các giải pháp tích hợp hệ thống

trong các nhà máy sản xuất và tự động hoá

- PLC Siemens S7-1200: đây là dòng PLC thay thế S7-200, thuộc dòng

PLC nhỏ, được dùng cho máy móc, dây chuyền nhỏ hoặc các hệ thống nhỏ, đượctrang bị các chức năng đầy đủ như truyền thông, analog, HSC, PWM/PTO,…Tính năng đầy đủ, lập trình đơn giản và giá thành rẻ nên S7-1200 có mức độ phổbiến cao, được sử dụng rất nhiều trong công nghiệp

- PLC Siemens 1500: có thể hiểu là phiên bản hiện đại hơn của

S7-300, với các chức năng mạnh mẽ, CPU tốc độ cao, khả năng mở rộng I/O lớn, hỗtrợ nhiều tính năng về OPC, Web server,… nên PLC S7 1500 có thể là lựa chọnthay thế cho S7-300 trong 1 số trường hợp cần khai thác các thế mạnh của tínhnăng mới

2.1 Giới thiệu PLC S7-1200:

2.2.1 Giới thiệu chung:

Hiện nay trên thế giới đang song hành có nhiều hãng PLC khác nhau cùngpsang triển như hãng Omron, Misubishi, Hitachi, ABB, Siemen, … và có nhiềuhãng khác nữa nhưng chúng đều có chung một nguyên lý cơ bản chỉ có vài điểmkhác biệt với từng mặt mạnh riêng của từng ngành mà người sử dụng sẽ quyếtđịnh nên dùng hãng PLC nào cho thích hợp với mình mà thôi

Để thực hiện được một chương trình điều khiển thì PLC cũng phải có chứcnăng như là một chiếc máy tính nghĩa là phải có bộ vi xử lý (CPU), một hệ điềuhành, bộ nhớ để lưu chương trình điều khiển, dữ liệu và có các cổng vào/ra đểcòn trao đổi thông tin với môi trường bên ngoài Ngoài ra để thực hiện các bàitoán điều khiển số thù PLC còn có các bộ Timer, Counter và các hàm chuyêndụng khác nữa Đã tạo thành một bộ điều khiển rất linh hoạt

Để đi vào chi tiết sau đây xin giới thiệu loại PLC S7 – 1200 của hãng Siemenđang được sử dụng khá phổ biến hiện nay

2.2.2 Các module của PLC S7–1200 phổ biến nhất hiện nay:

Việc áp dụng PLC vào thực tế như tại trường học, các nhà máy, xí nghiệpđều có những nhiệm vụ và yêu cầu riêng vì vậy việc lựa chọn các thiết bị phầncứng là cũng khác nhau Dể đáp ứng phù hợp với những yêu cầu đó mà khônggây lãng phí tiền của PLC đã được chia nhỏ ra thành các module riêng lẻ để choPLC không bị cứng hóa về cấu hình

Module CPU:

Là loại module có chứa bộ vi xử lý, hệ điều hành, bộ nhớ, các bộ thời gian,

bộ đếm, cổng truyền thông (RS485) …

Hiện nay module CPU được sử dụng phổ biến tại các trường học và nhà máy đều

sử dụng bộ nguồn nuôi là 24VDC Module CPU có 14 ngõ vào (14DI DC) và 10ngõ ra (10DO DC), có 2 mudul mở rộng Analog (2AI)

Hiện tại bộ module đã được tích hợp sẵn cổng thời gian thực RTC, cổng truyềnthông như RS485 cũng như các cổng truyền thông mở rộng như Modbus,Profibus, Devicenet

S7-1200 hiện có các module CPU như:

Hình 2 3 Module nguồn nuôi.

Module mở rộng: Gồm có 5 loại:

- Power Supply (PS): module nguồn nuôi, có 3 loại là 2A, 5A và 10A

- Signal Module (SM): module tín hiệu vào ra số, tương tự

- Interface Module (IM): module ghép nối, ghép nối các thành phần mởrộng

- Function Module (FM): module chức năng điều khiển riêng

- Communication Processor (CP): Module phục vụ truyền thông trongmạng giữa các bộ PLC với nhau hoặc giữa PLC với máy tính

Hình 2 4 Module mở rộng tín hiệu vào/ra.

Module truyền thông:

Module được giao tiếp với RS 232/RS 485

Hình 2 5 Module truyền thông.

Module Analog:

SM – tín hiệu module cho các đầu vào và đầu ra Analog (cho CPU 1212Ctối đa của 2 SM có thể sử dụng, cho 1214C tối đa là 8)

Hình 2 6 Module Analog.

Kiểu dữ liệu và phân chia bộ nhớ:

Trong một chương trình có thể có các kiểu dữ liệu sau:

• BOOL: với dung lượng 1 bit và có giá trị là 0 hay 1 Đây là kiểu dữliệu có biến 2 trị

• BYTE: Gồm 8 bit, có giá trị nguyên dương từ 0 đến 255 Hoặc mãASCII của một ký tự

• WORD: Gồm 2 byte, có giá trị nguyên dương từ 0 đến 65535

• INT: Có dung lượng 2 byte, dùng để biểu diễn số nguyên từ -32768đến 32767.

• DINT: Gồm 4 byte, biểu diễn số nguyên từ -2147463846 đến

2147483647 REAL: Gồm 4 byte, biểu diễn số thực dấu phẩy động

• S5T: Khoảng thời gian, được tính theo giờ/phút/giây/mili giây

• TOD: Biểu diễn giá trị thời gian tính theo giờ/phút/giây

• DATE: Biểu diễn giá trị thời gian tính theo năm/tháng/ngày

• CHAR: Biểu diễn một hoặc nhiều ký tự (nhiều nhất là 4 ký tự)

• Ngôn ngữ FBD (Function Block Diagram): Ngôn ngữ “ hình khối ”

là ngôn ngữ đồ họa cho những người quen thiết kế mạch điều khiểnsố

• Ngôn ngữ LAD (Ladder Diagram): Đây là ngôn ngữ lập trình “ hìnhthang ”, dạng ngôn ngữ đồ họa thích hợp cho những người quenthiết kế mạch điều khiển logic

2.2.4 Đèn tín hiệu:

Có 3 loại đèn báo hoạt động:

• Run/Stop: đèn xanh/đèn vàng báo hiệu PLC đang hoạt động/dừnghoạt động

• Error: đèn báo lỗi

• Main: đèn báo khi ta buộc (Force) địa chỉ nào đó lên 1

Có 2 loại đèn chỉ thị:

• Ix.x: chỉ trạng thái logic ngõ vào

• Qx.x: chỉ trạng thái logic ngõ ra

2.3 Giới thiệu phần mềm TIA portal V15.1:

Siemens giới thiệu TIA Portal – phần mềm cơ sở tích hợp tất cả các phầnmềm lập trình cho các hệ thống tự động hóa và truyền động điện

Phần mềm lập trình mới này giúp người sử dụng phát triển, tích hợp các hệthống tự động hóa một cách nhanh chóng, do giảm thiểu thời gian trong việc tíchhợp, xây dựng ứng dụng từ những phần mềm riêng rẽ

Là phần mềm cơ sở cho các phần mềm dùng để lập trình, cấu hình, tích hợpcác thiết bị trong dải sản phẩm tích hợp tự động hóa toàn diện (TIA) củaSiemens

Tất cả các bộ đều khiển PLC, màn hình HMI, các bộ truyền động củaSiemens đều được lập trình, cấu hình trên TIA portal Việc này giúp giảm thờigian, công sức trong việc thiết lập truyền thông giữa các thiết bị này

Hình 2 7 Giao diện khởi động phần mềm TIA portal V15.1.

Hình 2 8 Cấu hình PLC S7-1200

Giới thiệu các hàm được dùng trong hệ thống:

Các lệnh vào ra

Tiếp điểm thường

mở được đóng nếu n=1 n: I, Q, M, L, D, T, CTiếp điểm thường

đóng sẽ mở khi n=1 n: I, Q, M, L, D, T, C

Bảng 2 1 Các biến on/off.

Cuộn dây đầu ra đượckích thích khi được cấpdòng điều khiển

n: I, Q, M, L, D, T, C

Bảng 2 2 Đầu ra điều khiển.

Các lệnh so sánh:

Có thể dùng lệnh so sánh để so sánh các cặp giá trị số sau: nếu kết quả sosánh là TRUE thì ngõ ra của phép toán là “1” ngược lại ngõ ra của phép toán là

“0”

Sự so sánh ở ngõ ra và ngõ vào tương ứng với các loại sau:

Hình 2 9 Một số hàm so sánh.

2.4Wincc và kết nối Wincc với PLC

Wincc (Windows Control Center) là một phần mềm của hãng Siemens

dùng để điều khiển, giám sát thu thập dữ liệu trong quá trình sản xuất Nhữngthành phần có trong Wincc dễ sử dụng, giúp người dùng tích hợp những ứngdụng mới hoặc có sẵn mà không gặp bất kỳ trở ngại nào

Các chức năng của Wincc:

- Lập cấu hình hoàn chỉnh

- Hướng dẫn giới thiệu về việc lập cấu hình

- Thích ứng với việc ấn định, gọi và lưu trữ các dự án

- Quản lí các dự án

- Có khả năng nối mạng và soạn thảo cho nhiều người sử dụng trongmột project

- Diễn tả bằng đồ thị của dữ liệu cấu hình

- Điều khiển và đặt cấu hình cho các hình vẽ/cấu trúc hệ thống

- Thiết lập cấu hình toàn cục.

- Đặt cấu hình cho các chức năng định vị đặc biệt

- Điều khiển giám sát hệ thống

Hình 2 10 Giao diện Wincc trên Tia.

CHƯƠNG 3: CẤU TẠO CỦA THANG MÁY VÀ CÁC

CHỨC NĂNG3.1 Một số kiểu thang máy thường gặp:

a, b,

c,

Hình 3 1 Sơ đồ thang máy thường gặp

- Thang máy có thêm puly dẫnhướng cáp đối trọng (hình 3.1 a)

Có lắp thêm puly dẫn hướng (2) để dẫn hướng cáp đối trọng sơ đồ nàythường được dùng khi kích thước cabin lớn, cáp đối trọng không thể dẫn hướng

từ puly dẫn cáp (hoặc tang cuốn cáp) một cách trực tiếp xướng dưới

- Thang máy có sự bố trí bộ tời bêndưới (hình 3.1 b)

Có bộ tời (1) được bố trí ở phần bên hông hoặc phần bên dưới cửa đáy giếngnhờ đó có thể làm giảm tiếng ồn của thang máy khi làm viếc Dùng dùng sơ đồnày sẽ làm tăng tải trọng tắc dụng lên giếng thang cũng như tăng chiều dài và cácđiểm uốn của cáp nâng dẫn đến tăng độ mòn của cáp nâng Kiểu bố trí bộ tời này

chỉ dùng trong trường hợp đặc biệt khi mà buồng giếng không thể bố trí phía trêngiếng thang và khi có yêu cầu cao về giảm độ ồn khi thang máy làm việc.

- Thang máy kiểu đẩy (hình 3.1 c)Cáp nâng (1) trên đó có treo cabin (2) được uống qua các puly (6) lắp trênkhung cabin sau đó đi qua puly phía trên (3) đến puly dẫn cáp (5) của bộ tời nângtrọng lượng của cabin và một phần vật nâng được cân bằng bởi đối trọng (4).Các dây cáp của đối trọng uốn qua puly dẫn hướng phụ

3.2 Cấu trúc điển hình của thang máy:

3.2.1 Tổng quát về cơ khí thang máy:

Thang máy có cấu trúc phức tạp nhưng nhìn chung được cấu tạo gồm một số bộphận như sau:

- Cơ cấu nâng hạ bao gồm:

+ Tủ điện và hệ thống điều khiển

Tất cả các thiết bị của thang máy đặt trong giếng buồng thang (khoảng khônggian từ trần của tầng cao nhất đến mức sâu nhất của tầng 1), trong buồng máy

(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

bộ phận cấu thành càng nhiều Do đó, khả năng chế tạo, lắp ráp điều chỉnh càngkhó khăn hơn và làm ảnh hưởng tới tốc độ chính xác của thang máy

Hình 3 2 Kết cấu và bố trí thiết bị của thang máy

Trong đó: 1, Đối trọng 2, Cảm biến xác định vị trí 3, Cabin 4, Cáp dây truyền 5, Puly 6, Động cơ 7, Giá treo 8, Khung đế cabin 9, Ray dẫn hướng.

10, Xích cân bằng

11, Hố giếng thang 12, Tủ điều khiển

3.2.2 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 thiết với nhau.

3.2.2.1 Bộ phận lắp trong phòng

điều khiển:

- Cơ cấu nâng:

Hình 3 3 Cơ cấu nâng

a:Cơ cấu nâng có hộp tốc độ b:Cơ cấu nâng không dùng hộp tốc độ

Trong đó:1, cảm biến xung 2, cảo bố thắng 3, phanh điện từ 4, bố thắng 5, quạt làm mát động cơ 6,tay quay 7, động cơ 8, chân đế 9, Puly.

Cơ cấu nâng tạo ra lực kéo chuyển động cabin và đối trọng Trong thang máythường sử dụng hai cơ cấu nâng (hình 2.3)

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 độcao

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

độ cao

Cơ cấu nâng gồm các bộ phận sau:

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

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 tắctơ,các loại rơle trung gian,và bộ điều khiển

Hình 3 4 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

3.2.2.2 Các bộ phận lắp trong giếng

thang:

a Thiết bị động:

- Cabin và các thiết bị đi kèm:

Hình 3 5 Cabin

• Cabin là bộ phận mang tải của thang máy Trong quá trình làm việccabin di chuyển trong giếng thang máy dọc theo các thanh dẫn hướng.Cabin phải có kết cấu sao cho có thể tháo rời nó thành từng bộ phậnnhỏ Theo cấu tạo, cabin gồm 2 phần: kết cấu chịu lực (khung cabin) vàcác vách che, trần, sàn tạo thành buồng cabin

• Trên khung cabin có lắp các ngàm dẫn hướng, hệ thống treo cabin, hệthống tay đòn và bộ hãm bảo hiểm, hệ thống cửa và cơ cấu đóng mởcửa Trên nóc cabin có lắp đặt phanh bảo hiểm, động cơ truyền độngđóng - mở cửa buồng thang Trong buồng thang lắp đặt hệ thống nútbấm điều khiển, hệ thống đèn báo, đèn chiếu sáng buồng thang, côngtắc liên động với sàn cabin và điện thoại lên lạc với bên ngoài trongtrờng hợp thang máy mất điện Cung cấp điện cho buồng thang bằngdây cáp mềm….Ngoài ra, cabin của thang máy chở người phải đảmbảo các yêu cầu về thông gió, nhiệt độ và ánh sáng

Khung cabin là phần xương sống của cabin thang máy Được cấu tạo bằng cácthanh thép chịu lực lớn Khung cabin phải đảm bảo cho thiết kế chịu đủ tải địnhmức

Vách che cabin bao bọc xung quanh khung cabin

• Ngàm dẫn hướng: (rãnh trượt)

Ngàm dẫn hướng có tác dụng dẫn hướng cho cabin và đối trọng chuyển độngdọc theo ray dẫn hướng và khống chế dịch chuyển ngang của cabin và đối trọngtrong giếng thang không vợt quá giá trị cho phép Có hai loại ngàm dẫn hướng:ngàm trượt (bạc trượt) và ngàm con lăn.

Hình 3 6 Ngàm dẫn hướng và rãnh trượt.

• Hệ thống treo ca bin:

Do cabin và đối trọng được treo bằng nhiều sợi cáp riêng biệt cho nên phải có

hệ thống treo để đảm bảo cho các sợi cáp nâng riêng biệt có độ căng như nhau.Trong trường hợp ngược lại, sợi cáp chịu lực căng lớn nhất sẽ bị quá tải cònsợi cáp chùng sẽ trượt trên rãnh puly ma sát nên rất nguy hiểm Ngoài ra do cósợi chùng sợi căng nên các rãnh cáp trên puly ma sát sẽ bị mòn không đều Vìvậy mà hệ thống treo cabin phải được trang bị thêm tiếp điểm điện của mạch antoàn để ngắt điện dừng thang khi một trong các sợi cáp chùng quá mức cho phép

để phòng ngừa tai nạn Khi đó thang chỉ có thể hoạt động được khi đã điều chỉnh

độ căng của các cáp như nhau Hệ thống treo cabin được lắp đặt với dầm trênkhung đứng trong hệ thống chịu lực của cabin

- Hệ thống cửa cabin và cửa tầng:

• Cửa cabin và cửa tầng là những bộ phận có vai trò rất quan trong trongviệc đảm bảo an toàn và có ảnh hưởng lớn đến chất lượng, năng suấtcủa thang máy.hệ thống cửa cabin và cửa tầng được thiết kế sao chokhi dừng tại tầng nào thì chỉ dùng động cơ mở cửa buồng thang đồng

thời hệ thống cơ khí gắn cửa buồng thang liên kết với cửa tầng làm chocửa tầng cũng được mở ra Tương tự khi đóng lại thì hệ thống liên kết

sẽ không tác động vào cửa tầng nữa mà buồng thang lại di chuyển điđến các tầng khác

• Hệ thống phanh bảo hiểm: bảo vệ buồng thang khi xảy ra sự cố dứt cáp bịmất điện khi tốc độ buồng thang vượt quá giới hạn cho phép, thường có 3loại phanh

Phanh kiểu nêm Phanh kiểu lệch tâm Phanh kiểu kìm

Hình 3 7 Phanh bảo hiểm kiểu kì.

Trong đó phanh kiểu kìm được sử dụng rộng rãi hơn cả nó đảm bảo chobuồng thang dừng tốt hơn so với các loại phanh khác Phanh bảo hiểm thườngđược đặt phía dưới buồng thang có gọng kìm trượt theo thanh dẫn hướng

- Động cơ mở cửa cabin: là 1 động cơ điện xoay chiều tạo ra

momen mở của ca bin kết hợp với mở của tầng Khi ca bin dừngđúng tầng, rơle thời gian sẽ đóng mạch điều khiển động cơ mởcửa theo 1 quy luật nhất định Để đảm bảo quá trình đóng mở

êm nhẹ, không có va đập Nếu không may 1 vật gì đó hay ngườikẹt giữa cửa tầng đang đóng thì cửa tầng sẽ tự động mở ra nhờ 1

bộ phận đặc biệt ở gờ cửa (cảm biến tiệm cận) phản hồi vớiđộng cơ qua bộ xử lý trung tâm

- Cáp nâng cabin và đối trọng: là hệ thống cáp hai nhánh một

đầu nối với buồng thang đầu còn lại nối với đối trọng vắt quatang cuốn

Phải đảm bảo chịu lực nâng và lực ma sát với puly theo đúng tiêu chuẩn antoàn cho phép trong thiết kế nắp đặt thang máy có thể dùng cáp thép hoặc cápthép phủ nhựa bên ngoài để kéo cabin thang máy

Cáp thép phủ nhựa có khả năng kéo tải và sự linh hoạt tốt hơn so với loại cápthép thông thường

+ Đối với loại cáp thép truyền thống sự hao mòn gây ra là bởi nhiều yếu tố,

do ảnh hưởng của sự mài mòn của các sợi cáp khi chúng bị chèn vào bên trong và

bị kéo ra khỏi rãnh puly, do có sự bám bụi trên các sợi cáp càng làm tăng thêm sựmài mòn sợi cáp, giảm thời gian sử dụng của cáp rất đáng kể

+ Đối với loại cáp phủ nhựa nhờ có lớp nhựa bên ngoài lên càng làm cho nóbám chặt puly hơn tạo lên sự ma sát thích hợp, không có sự mà mòn nào gây rathêm giữa các rãnh cáp được phủ nhựa lên tránh được bụi bám lên tuổi thọ củacáp tăng cao so với cáp thông thường Tuy nhiên sự giảm khả năng chịu lực củadây cáp theo thời gian vẫn xảy ra, nhưng ta có thể biết trước được điều nhờ vàotính toán do nhà sản xuất cung cấp

Hình 3 8 Cáp thép phủ nhựa