Mở đầu của bài báo cáo chương 1 chúng em giới thiệu đề tài, chương 2 chúng em nêu ra cơ sở lý luận về hệ thống thang máytrong điều kiện hỏa hoạn, tiếp theo chương 3 là thiết kế và thi cô
GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
Đặt vấn đề
Trong quá trình đổi mới đất nước hướng tới mục tiêu chiến lược Công nghiệp hóa – Hiện đại hóa, lĩnh vực Tự Động Hóa Công Nghiệp ngày càng khẳng định vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy tăng trưởng kinh tế nhanh chóng Việc đẩy mạnh tự động hóa không chỉ nâng cao năng suất lao động mà còn góp phần đưa nền kinh tế Việt Nam sánh vai cùng các quốc gia phát triển trên thế giới Tự động hóa công nghiệp là yếu tố then chốt giúp chuyển dịch cơ cấu kinh tế, nâng cao chất lượng sản phẩm và nâng cao khả năng cạnh tranh của doanh nghiệp Việt.
Lĩnh vực tự động hóa không chỉ đóng vai trò quan trọng trong công nghiệp hóa mà còn thể hiện đặc trưng của một quốc gia hiện đại Khi đất nước phát triển, các công trình xây dựng cao tầng, cao ốc thương mại, nhà hàng, khách sạn đạt tiêu chuẩn quốc tế ngày càng nhiều Ngoài ra, sự gia tăng của các siêu thị và bệnh viện hiện đại cho thấy xu hướng đô thị hóa và nâng cao chất lượng cuộc sống.
Phát triển theo chiều cao là một quy luật phát triển tự nhiên và tất yếu trong các đô thị hiện đại Kéo theo đó là nhu cầu sử dụng thiết bị chuyển tải hàng hóa và con người lên các tầng cao một cách nhanh chóng và an toàn Thang máy chính là giải pháp hiện đại và hiệu quả nhất để đáp ứng nhu cầu này, góp phần nâng cao hiệu quả vận chuyển và vận hành trong các tòa nhà cao tầng.
Với sự phát triển của các công trình cao tầng, hệ thống thang máy ngày càng được nâng cấp hiện đại hơn, sử dụng công nghệ cảm biến như tế bào quang điện và encoder gắn vào trục quay để đọc xung, từ đó xác định chính xác vị trí và điều khiển thang máy Đặc biệt tại Việt Nam, tốc độ xây dựng hệ thống hạ tầng tăng trưởng nhanh chóng với nhiều tòa nhà cao tầng và trung tâm thương mại tại các thành phố lớn, tạo ra những không gian rộng rãi, đa dạng và tập trung đông người Vì đặc thù này, các tòa nhà luôn tiềm ẩn nguy cơ cháy nổ, do đó việc trang bị hệ thống báo cháy tự động trong thang máy là nhu cầu cấp thiết để phát hiện sớm các nguy cơ và ngăn chặn hiệu quả các hiểm họa cháy nổ, đảm bảo an toàn cho cư dân và tài sản.
Ngành thang máy hiện nay đang hợp tác với các đối tác quốc tế để lắp đặt các hệ thống thang máy cao cấp tích hợp báo cháy tự động, sử dụng trang thiết bị ngoại nhập chất lượng cao Đây là xu hướng phát triển bền vững của ngành, nhằm nâng cao tính an toàn và tiện nghi cho người dùng Trong tương lai, ngành thang máy dự kiến sẽ tiếp tục mở rộng công nghệ tiên tiến, mang lại nhiều giải pháp thông minh hơn, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường.
Xuất phát từ những nhu cầu thực tế và với những kiến thức đã học nên chúng em chọn “THIẾT KẾ, THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY 4
TẦNG VẬN HÀNH TRONG ĐIỀU KIỆN HỎA HOẠN” để làm đề tài cho khóa luận của mình.
Mục tiêu và giới hạn của đề tài
1.2.1 Mục tiêu của đề tài
Mục tiêu của người thực hiện đề tài là tự đánh giá kiến thức của bản thân và mở rộng hiểu biết về các vấn đề chưa rõ, nhằm trang bị kiến thức hữu ích cho cuộc sống Sản phẩm nghiên cứu của đề tài là hệ thống thang máy tích hợp mạch báo cháy tự động, phù hợp để lắp đặt tại các khu chung cư, trường học, bệnh viện, trung tâm thương mại, khách sạn hoặc hộ gia đình có nhu cầu Hệ thống còn có chức năng tự động gọi điện báo cháy và hiển thị vị trí cháy, giúp người sử dụng xác định vị trí xảy ra sự cố và đảm bảo an toàn - một giải pháp an toàn và tiện ích trong ứng dụng thực tế.
1.2.2 Giới hạn của đề tài
Thang máy là một lĩnh vực chuyên môn trong tự động hóa hiện đại, đòi hỏi quá trình nghiên cứu lâu dài để hiểu rõ các yếu tố kỹ thuật Trong quá trình thực hiện đề tài, nhóm đối mặt với nhiều khó khăn do hạn chế về thời gian, buộc phải tập trung giải quyết các vấn đề cốt lõi liên quan đến hệ thống thang máy Việc nghiên cứu và phát triển giải pháp phù hợp giúp nâng cao hiệu quả và đảm bảo an toàn trong hoạt động của thang máy tự động hóa.
- Lập trình điều khiển hệ thống thang máy.
- Cảnh báo, hiển thị vị trí nguy hiểm khi xảy ra cháy nổ.
- Ưu tiên vận hành thang máy khi có sự cố đến nơi an toàn.
- Tự động kích hoạt cuộc gọi tự động đến số thuê bao định sẵn về tình trạng cháy nổ.
Điểm mới của đề tài
Thang máy được trang bị còi báo động và màn hình hiển thị để thông báo khi có sự cố như cháy Khi xảy ra cháy, còi hú sẽ kêu to và màn hình LCD hiển thị thông tin vị trí cháy, giúp người sử dụng thang máy biết chính xác tầng có cháy để có các biện pháp ứng phó phù hợp Hệ thống báo động này đảm bảo an toàn tối đa cho người dùng trong các tình huống khẩn cấp.
Trong trường hợp có sự cố báo cháy, thang máy sẽ tự động mở cửa nếu đang đứng ở tầng không cháy và không hoạt động để đảm bảo an toàn cho người dùng Nếu thang máy đang hoạt động khi có báo cháy, nó sẽ tự động dừng ở tầng gần nhất, mở cửa để người dùng thoát hiểm, sau đó dừng hoạt động nhằm giảm thiểu rủi ro Hệ thống thang máy được tích hợp chức năng tự động phản ứng nhanh chóng với sự cố báo cháy, nâng cao an toàn cho hành khách trong tình huống khẩn cấp.
Thang máy được trang bị hệ thống báo cháy tự động, có khả năng gọi điện thoại để thông báo về tình trạng sự cố cháy nổ đến số thuê bao đã được cài đặt trước Hệ thống này đảm bảo nhanh chóng truyền tải thông tin khẩn cấp, góp phần nâng cao an toàn cho hành khách khi xảy ra sự cố cháy nổ trong thang máy Việc tích hợp công nghệ cảnh báo tự động giúp giảm thiểu rủi ro và tăng cường hiệu quả xử lý sự cố, đảm bảo sự an toàn tối đa cho người sử dụng.
Giá trị thực tiện của đề tài
Trong bối cảnh các tòa nhà cao tầng, chung cư và trung tâm thương mại ngày càng đều xuất hiện nhiều, thang máy trở thành thiết bị không thể thiếu để phục vụ nhu cầu di chuyển Những khu vực này cũng đối mặt với nguy cơ cháy nổ, đòi hỏi cần lắp đặt các thiết bị cảnh báo và phát hiện vị trí cháy nổ qua điện thoại để tăng cường khả năng phòng ngừa và xử lý kịp thời, hạn chế thiệt hại Việc sử dụng các thiết bị này giúp đảm bảo an toàn tối đa cho cư dân và khách hàng trong các khu vực trung tâm thương mại và chung cư cao cấp.
- Dễ vận hành và lắp đặt.
- Báo động kịp thời các vụ cháy nhằm giảm nhẹ các thiệt hại do cháy gây ra.
- Hiển thị vị trí cháy chính xác báo về điện thoại và trong thang máy thông qua màn hình LCD.
CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ HỆ THỐNG THANG MÁY BỐN TẦNG
Giới thiệu chung về thang máy
2.1.1 Khái niệm chung thang máy
Thang máy là thiết bị vận chuyển người và hàng hóa theo chiều thẳng đứng hoặc nghiêng nhỏ hơn 15 độ so với phương thẳng đứng, được thiết kế để di chuyển trong các tuyến cố định Với chức năng chính là nâng đỡ và vận chuyển các vật dụng qua các tầng khác nhau, thang máy đóng vai trò quan trọng trong các tòa nhà cao tầng và các khu công nghiệp Thiết bị này giúp cải thiện hiệu quả vận chuyển và nâng cao sự tiện nghi, an toàn cho người sử dụng.
502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared
502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared
502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared
Việc lựa chọn thang máy không chỉ dựa trên yếu tố kỹ thuật mà còn phải cân nhắc đến yếu tố kinh tế, trong đó các đặc điểm như tải trọng, tốc độ và hệ điều khiển hiện đại mang lại sự thuận tiện cho người sử dụng nhưng đồng thời đòi hỏi vốn đầu tư lớn hơn, diện tích chiếm chỗ lớn và chi phí xây dựng cao Quá trình chọn thang máy gồm xác định số lượng, tính năng kỹ thuật (như tải trọng, tốc độ, phương pháp điều khiển), kích thước cơ bản và vị trí lắp đặt phù hợp với đặc điểm và mục đích sử dụng của tòa nhà, đồng thời đảm bảo phù hợp với khả năng tài chính của dự án.
Hình 2.1: Hình dáng tổng thể của thang máy.
Thang máy hiện nay được thiết kế và chế tạo đa dạng với nhiều kiểu loại phù hợp cho các loại công trình khác nhau Các loại thang máy có thể phân loại dựa trên nguyên tắc và đặc điểm như công năng sử dụng, hệ thống vận hành, thiết kế phù hợp với mục đích của từng công trình Sự phong phú về kiểu dáng và chức năng giúp đáp ứng tốt hơn nhu cầu vận chuyển và an toàn của người dùng trong mọi lĩnh vực xây dựng.
Phân loại theo chức năng:
- Thang máy chở người: (Gia tốc được cho phép tùy theo cảm giác của hành khách a 2000 kG.
Phân loại theo vị trí đặt bộ kéo tời:
- Thang máy có bộ kéo tời đặt ở trên giếng thang.
- Thang máy có bộ kéo tời đặt ở dưới giếng thang.
Kết cấu cơ khí của thang máy được giới thiệu trên hình vẽ 2.2.
Hố giếng của thang máy là khoảng không gian từ mặt sàn tầng trệt đến đáy giếng, là nơi chứa hệ thống nâng hạ buồng thang Để nâng hạ buồng thang, người ta sử dụng động cơ 9 được nối trực tiếp qua cơ cấu nâng hoặc qua hộp giảm tốc, tùy thuộc vào thiết kế Buồng thang thường được treo lên puli quấn cáp kim loại 8, sử dụng từ 1 đến 4 sợi cáp để đảm bảo tải trọng và an toàn Buồng thang luôn được giữ theo phương thẳng đứng nhờ hệ thống ray dẫn hướng 3 và các con trượt dẫn hướng 2, trong đó con trượt có lớp cao su bảo vệ bên ngoài Cả buồng thang và đối trọng di chuyển theo chiều cao của thành giếng nhờ các thanh dẫn hướng 6, đảm bảo vận hành ổn định và an toàn.
2.1.4 Yêu cầu về an toàn trong điều khiển thang máy
Thang máy là thiết bị chuyên dụng để vận chuyển người và hàng hóa giữa các độ cao khác nhau, do đó an toàn cho người sử dụng luôn được đặt lên hàng đầu Để đảm bảo an toàn tuyệt đối, hệ thống giám sát hoạt động của thang máy được lắp đặt nhằm phát hiện kịp thời các sự cố và xử lý nhanh chóng, giảm thiểu rủi ro và đảm bảo sự vận hành an toàn của thiết bị.
Trong thiết kế truyền động thang máy, cần phối hợp bảo vệ cả phần cơ và phần điện để đảm bảo an toàn Hệ thống bảo vệ bao gồm việc cấp điện cho động cơ kéo cabin đồng thời cung cấp điện cho động cơ phanh, giúp các má phanh kẹp vào ray dẫn hướng để cabin có thể chuyển động Khi mất điện, động cơ phanh vẫn hoạt động để kẹp chặt trục động cơ, giữ cho cabin không rơi, đảm bảo an toàn tối đa.
Hình 2.2: Kết cấu cơ khí của thang máy.
2 Con trượt dẫn hướng Cabin.
6 Ray dẫn hướng đối trọng.
17 Bu lông bắt gá ray.
2.1.4.1 Yêu cầu an toàn của thang máy khi mất điện hoặc đứt cáp.
Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng, hệ truyền động hiện đại được trang bị đầy đủ các chế độ hoạt động khi mất điện, đảm bảo tính liên tục của quá trình vận hành Ngoài ra, hệ thống còn có khả năng thực hiện việc đóng cắt chuyển nguồn một cách an toàn, bảo vệ thiết bị khỏi các rủi ro về điện Điều này giúp nâng cao hiệu quả vận hành và đảm bảo an toàn trong quá trình sử dụng công nghệ truyền động hiện đại.
Hiện nay Thang máy được lắp đặt hệ thống cứu hộ tự đông khi mất điện đột ngột.
Giới thiệu chung về PLC
Bộ điều khiển lập trình PLC (Programmable Logic Controller) được phát minh bởi nhóm kỹ sư của hãng General Motor vào năm 1968, mở ra kỷ nguyên mới cho tự động hóa công nghiệp Trong những năm gần đây, PLC đã trở nên phổ biến và được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp Việt Nam như một giải pháp tối ưu cho tự động hóa quy trình sản xuất Với sự phát triển của công nghệ máy tính hiện đại, bộ điều khiển lập trình ngày càng có nhiều ưu thế nổi bật trong điều khiển công nghiệp PLC là một máy tính thu nhỏ nhưng đáp ứng các tiêu chuẩn công nghiệp cao cùng khả năng lập trình logic mạnh mẽ, đóng vai trò quan trọng và linh hoạt trong hệ thống tự động hóa.
Quá trình phát triển của kỹ thuật điều khiển.
1 Hệ thống điều khiển là gì?
Hệ thống điều khiển là tập hợp các thiết bị và dụng cụ điện tử được thiết kế để vận hành một quá trình một cách ổn định, chính xác và liên tục Nhờ có hệ thống điều khiển, quá trình hoạt động trở nên tự động hóa, giảm thiểu sai sót và nâng cao hiệu quả sản xuất Đây là yếu tố quan trọng đảm bảo sự chính xác, tin cậy và tối ưu hóa trong các hệ thống công nghiệp và tự động hóa hiện nay.
2 Hệ thống điều khiển dùng rơle điện
Sự bắt đầu về cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật đặc biệt vào những năm 60 và
Các máy móc tự động hoạt động nhờ vào các rơle điện từ như bộ định thời, tiếp điểm, bộ đếm và relay điện từ, tạo thành hệ thống tự động hoàn chỉnh Những thiết bị này được kết nối chặt chẽ qua hàng loạt dây điện phức tạp bên trong panel điện (tủ điều khiển), đảm bảo hoạt động hiệu quả và an toàn của hệ thống tự động.
Trong các hệ thống có nhiều trạm làm việc và tín hiệu vào/ra, tủ điều khiển thường rất lớn và cồng kềnh Điều này gây ra những khó khăn trong quá trình sửa chữa khi hệ thống gặp sự cố và khiến việc bảo trì trở nên phức tạp Ngoài ra, các rơ le tiếp điểm nếu có nhu cầu thay đổi yêu cầu điều khiển sẽ bắt buộc phải thiết kế lại từ đầu, làm tăng thời gian và chi phí nâng cấp hệ thống.
3 Hệ thống điều khiển dùng PLC
Với những khó khăn và phức tạp khi thiết kế hệ thống dùng rơle điện những năm
Trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt, việc chế tạo các bộ điều khiển có lập trình giúp nâng cao độ tin cậy và ổn định của hệ thống, từ đó mang lại hiệu quả kinh tế cao Bộ điều khiển lập trình được chuẩn hóa theo ngôn ngữ Anh Quốc gọi là Programmable Logic Controller (PLC), là công cụ quan trọng trong tự động hóa công nghiệp hiện đại.
Một PLC gồm có các khối Module Input, CPU và Module Output giúp thu nhận và xử lý tín hiệu điều khiển Khối Module Input có chức năng thu nhận dữ liệu kỹ thuật số và analog, sau đó chuyển đổi thành các tín hiệu phù hợp để CPU xử lý Khối CPU đóng vai trò trung tâm trong việc quyết định và thực hiện chương trình điều khiển dựa trên dữ liệu nhận được từ Module Input và bộ nhớ chương trình Cuối cùng, Khối Module Output chuyển các tín hiệu điều khiển từ CPU thành dạng analog hoặc kỹ thuật số để điều khiển các thiết bị, đối tượng liên quan trong hệ thống tự động hóa.
Hiện nay, một số PLC được sử dụng trên thị trường Việt Nam:
- Mỹ: Allen Bradley, General Electric, Square D, Texas Instruments, Cutter Hammer, …
- Nhật: Mitsubishi, Omron, Panasonci, Fanuc, Mashushita, Fuzi, Koyo, …
Và nhiều chủng loại khác.
Các sản phẩm như Logo! Easy, Zen được thiết kế để đáp ứng các yêu cầu điều khiển đơn giản, đem lại sự tiện lợi và dễ sử dụng Hệ thống điều khiển sử dụng PLC có nhiều ưu thế vượt trội, giúp nâng cao hiệu quả vận hành và độ tin cậy trong các ứng dụng công nghiệp.
- Điều khiển linh hoạt, đa dạng.
- Lượng contact lớn, tốc độ hoạt động nhanh.
- Tiến hành thay đổi và sửa chữa.
- Độ ổn định, độ tin cậy cao.
- Có thể nối mạng vi tính để giám sát hệ thống
Hạn chế của hệ thống điều khiển dùng PLC
- Giá thành (tùy theo yêu cầu máy).
- Cần một chuyên viên để thiết kế chương trình cho PLC hoạt động.
- Các yêu cầu cố định, đơn giản thì không cần dùng PLC.
- PLC sẽ bị ảnh hưởng khi hoạt động ở môi trường có nhiệt độ cao, độ rung mạnh.
Các ứng dụng của PLC
- Điều khiển các quá trình sản xuất: giấy, ximăng, nước giải khát, linh kiện điện tử, xe hơi, bao bì, đóng gói …
- Giám sát hệ thống, an toàn nhà xưởng.
Giới thiệu PLC S7-200
2.3.1 Giới thiệu về phần cứng của PLC S7-200.
PLC (Programmable Logic Controller) là thiết bị điều khiển logic lập trình được, cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển trong hệ thống tự động hóa Với khả năng lập trình linh hoạt, PLC giúp tối ưu hóa quá trình vận hành và dễ dàng tích hợp vào các hệ thống công nghiệp hiện đại Công dụng chính của PLC là điều khiển các thiết bị tự động như cảm biến, motor, và các thiết bị khác trong dây chuyền sản xuất Nhờ vào khả năng tùy biến cao, PLC là giải pháp hàng đầu cho các ứng dụng tự động hóa chuyên nghiệp, nâng cao hiệu quả và độ chính xác của quá trình sản xuất.
S7-200 của Siemens là thiết bị điều khiển khả trình nhỏ gọn, thiết kế theo dạng modul linh hoạt, phù hợp cho nhiều ứng dụng tự động hóa Các mô-đun mở rộng của S7-200 giúp nâng cao khả năng lập trình và tùy biến theo nhu cầu dự án Nhờ cấu trúc modul, S7-200 dễ dàng tích hợp và mở rộng, phù hợp với nhiều loại hệ thống điều khiển khác nhau trong công nghiệp.
Hình 2.4: Cấu trúc của PLC. Cấu trúc PLC S7-200 gồm 3 phần chính:
- Bộ xử lý trung tâm (CPU).
- Bộ vào và ra (Input Area và Output Area).
Hình 2.5: Sơ đồ cấu trúc bên trong PLC.
Hình 2.6: CPU 224 họ S7-200 của SIEMENS.
- 14 cổng vào (I0.0 đến I0.7 và I1.0 đến I1.5) và 10 cổng ra (Q0.0 đến Q0.7 và Q1.0 đến Q1.1) số.
- 32 cổng vào và 32 cổng ra tương tự.
- Cho phép mở rộng 7 modul.
- 6 bộ đếm tốc độ cao: 6 đối với 30kHZ, 4 đối với 20kHZ.
- Ngõ ra xung: 2 tại 20kHZ (chỉ ngõ ra một chiều)
Trong bảng 256 bộ timer, được chia thành 3 loại dựa trên độ phân giải khác nhau, bao gồm T0 đến T255 Cụ thể, có 2 timer có độ phân giải 1ms, 8 timer có độ phân giải 10ms, 53 timer cũng có độ phân giải 10ms, và phần lớn với 180 timer sử dụng độ phân giải 100ms theo loại TON/TOF Các bộ timer này phù hợp cho nhiều ứng dụng tự động hóa, trong đó độ phân giải của timer đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển thời gian chính xác.
- Cổng truyền thông nối tiếp RS-485.
- Toàn bộ vùng nhớ không bị mất dữ liệu trong khoảng 190 giờ khi PLC bị mất nguồn nuôi.
Hệ thống các đèn báo trên CPU 224
- I/O LED: đèn ở cổng/vào ra chỉ trạng thái tức thời của cổng I/O Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng.
- Đèn RUN: đèn RUN sáng chỉ định rằng PLC đang ở chế độ làm việc và thực hiện chương trình được nạp vào trong máy.
- Đèn STOP: đèn STOP sáng chỉ định PLC đang ở chế độ dừng Dừng chương trình đang thực hiện lại.
Chế độ RUN cho phép PLC thực hiện chương trình trong bộ nhớ để vận hành hệ thống liên tục Tuy nhiên, PLC S7-200 sẽ chuyển sang chế độ Stop nếu gặp sự cố hoặc khi có lệnh Stop trong chương trình, ngay cả khi công tắc đã để ở chế độ Run Việc này giúp đảm bảo an toàn và kiểm soát quá trình vận hành của hệ thống tự động.
- TERM cho phép máy lập trình tự quyết định một trong chế độ làm việc cho
PLC hoặc ở RUN hoặc ở STOP.
- STEP 7 – Micro/Win cho phép ta thay đổi nóng chế độ hoạt động của S7-
Bạn có thể thay đổi chế độ hoạt động của S7-200 bằng phần mềm hoặc bằng tay Để thực hiện, cần điều chỉnh công tắc trên máy hoặc chọn chế độ TERM hoặc RUN thông qua menu PLC hoặc bằng các nút trên thanh công cụ Điều này giúp đảm bảo PLC hoạt động đúng theo yêu cầu của quá trình vận hành.
Sơ đồ giao mạch giao tiếp giữa CPU 224 AC/DC/RLY (CPU 224 DC/DC/DC) với sensor và cơ cấu chấp hành (hình 2.4).
Hình 2.7: Sơ đồ mạch giao tiếp giữa CPU 224/DC/DC/DC với sensor.
Cổng truyền thông RS-485 với phích nối 9 chân giúp kết nối dễ dàng với các thiết bị lập trình hoặc trạm PLC khác, phù hợp cho các ứng dụng công nghiệp tự động hóa Tốc độ truyền dữ liệu của máy lập trình dạng PPI thường là 9600 baud, đảm bảo truyền dữ liệu ổn định và nhanh chóng Trong khi đó, tốc độ truyền dữ liệu của PLC theo kiểu tự do có phạm vi từ 300 đến 38400 baud, đáp ứng đa dạng yêu cầu về tốc độ truyền trong các hệ thống tự động hóa hiện đại.
Hình 2.8: Kết nối giữa PC với S7-200 bằng cáp PC/PPI.
Pin và các nguồn nuôi:
- Nguồn nuôi dùng để ghi chương trình hoặc nạp một chương trình mới.
Nguồn pin đóng vai trò quan trọng trong việc mở rộng thời gian lưu giữ dữ liệu trong bộ nhớ Khi dung lượng tụ nhớ cạn kiệt, nguồn pin tự động chuyển sang trạng thái tích cực để đảm bảo dữ liệu không bị mất Vì vậy, nguồn pin cần thay thế đúng lúc để duy trì hoạt động của hệ thống lưu trữ thông minh.
Bộ nhớ của S7-200 gồm 4 vùng chức năng chính nhằm duy trì dữ liệu trong một khoảng thời gian nhất định khi mất nguồn cấp Bộ nhớ này có tính năng động cao, cho phép đọc và ghi dữ liệu trong toàn bộ vùng trừ phần bit nhớ đặc biệt ký hiệu bởi SM (Special Memory), có thể truy cập để đọc dữ liệu quan trọng Điều này giúp đảm bảo tính liên tục của dữ liệu khi hệ thống gặp sự cố mất nguồn cấp, nâng cao khả năng bảo vệ và vận hành của hệ thống tự động hóa.
Phân chia bộ nhớ gồm:
- Vùng chương trình có tác dụng lưu chương trình điều khiển (chỉ có 1 chương trình)
Vùng dữ liệu đóng vai trò lưu trữ các dữ liệu trong quá trình tính toán và kết quả trung gian, đảm bảo quá trình xử lý diễn ra liên tục và chính xác Dữ liệu trong vùng này có thể được ghi dưới dạng bit, byte, word hoặc từ kép, tùy thuộc vào kiểu tín hiệu và yêu cầu của hệ thống Việc xác định rõ định dạng dữ liệu dựa trên ký hiệu địa chỉ giúp quản lý và truy xuất dữ liệu hiệu quả hơn trong quá trình xử lý thông tin.
- Vùng dữ liệu được chia làm nhiều vùng nhỏ:
Vùng nhớ biến (variable memory): V
Vùng nhớ đầu vào (input image register): I
Vùng nhớ đầu ra (input image register): Q
Vùng nhớ lưu giữ (Intermal memory bits): M
Vùng nhớ đặc biệt (Spencia memory): SM Để truy cập vùng nhớ ta phải tuân thủ theo đúng quy ước
- Dữ liệu kiểu bit quy ước như sau:
Kí hiệu vùng nhớ + chỉ số byte + (.) + chỉ số bit Ví dụ: V150.4: Chỉ bits 4của byte 150 thuộc miền V
- Dữ liệu kiểu byte quy ước như sau:
Tên miền + B +địa chỉ byte trong miền Ví dụ: QB6, MB14
- Dữ liệu kiểu Word quy ước như sau:
Tên miền + W + địa chỉ byte cao của từ trong miền Ví dụ: VW12 (lấy địa chỉ ở byte 12, 13)
- Muốn truy nhập 32 bit ta kí hiệu như sau:
Tên miền + D + chỉ số byte cao
Ví dụ: MD1 (lấy địa chỉ ở byte 1, 2, 3, 4)
- Vùng tham số có tác dụng chứa các kí hiệu của câu lệnh các kí hiệu địa chỉ và các từ khoá.
Vùng đối tượng trong hệ thống có vai trò quan trọng trong việc tạo ra các rơle thời gian và bộ đếm Mỗi rơle thời gian và bộ đếm đều được trang bị một vùng nhớ 16-bit để lưu trữ số đếm thời gian, giúp đảm bảo tính chính xác và hiệu quả trong quá trình hoạt động Thêm vào đó, mỗi thanh ghi còn có 1 bit dùng để ghi nhận giá trị logic, từ đó giới hạn tổng số đếm tối đa là 32.767 Điều này đảm bảo hệ thống có khả năng xử lý các giá trị đếm trong phạm vi an toàn, phù hợp với yêu cầu điều khiển tự động và tự động hóa.
Vùng này còn chứa các khu vực bộ nhớ đệm cửa vào ra tương tự, cùng với các thanh ghi và bộ đếm tốc độ cao, được phân chia thành các vùng theo ký hiệu chữ cái phù hợp, đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu cho hệ thống.
Bộ nhớ: C Đệm cửa vào tương tự: AIW
Vùng đệm cửa ra tương tự: AQW
Bộ đếm tốc độ cao: HC
PLC S7-200 là hệ thống điều khiển lập trình bao gồm các đầu vào tín hiệu số để nhận dữ liệu từ các cảm biến và thiết bị, cùng với các đầu ngắt để xử lý các sự kiện khẩn cấp Nó còn tích hợp các đầu vào tương tự, cho phép thu nhận các tín hiệu analog như nhiệt độ, áp suất hoặc mức chất lỏng Ngoài ra, PLC S7-200 có các đầu ra tín hiệu số kiểu rơ le để điều khiển các thiết bị rơ le như rơ le điện và các đầu ra tương tự giúp điều chỉnh các thiết bị hoạt động bằng tín hiệu analog chính xác.
PLC S7-200 sử dụng cổng truyền thống RS485 với phích nối 9 chân để kết nối dễ dàng với thiết bị lập trình hoặc các trạm PLC khác Để kết nối S7-200 với máy lập trình PC 702 hoặc các máy thuộc dòng PC7xx, người dùng có thể sử dụng cáp nối thẳng qua cổng MPI Việc này giúp quá trình lập trình và giao tiếp trở nên hiệu quả và thuận tiện hơn trong các ứng dụng tự động hóa.
- Ghép nối S7-200 với máy tính PC qua cổng RS-232 với cáp nối PC/PPI và card chuyển đổi RS-232 /RS-485.
Hình 2.9: Sơ đồ chân cổng truyền thông RS 485.
2.3.2 Mở rộng vào ra cho PLC. Để tăng số lượng đầu vào đầu ra hoặc các cửa vào ra tương tự ta sử dụng thêm khối mở rộng Số lượng khối mở rộng được quyết định bởi CPU, các khối này luôn được ghép bên phải khối cơ sở thông qua giắc cắm Trên khối mở rộng không ghi địa chỉ mà địa chỉ phải được xác định thông qua kiểu khối mở rộng và vị trí của khối mở rộng với các khối cùng loại về phía bên trái Vì vậy cách xác định địa chỉ như sau: a Modul mở rộng EM221 b Modul mở rộng EM223 Hình 2.10: Modul mở rộng của PLC.
- Địa chỉ được tính tăng dần chỉ số bắt đầu từ khối cơ sở.
Các byte đã sử dụng nhưng chưa hết các bit khi chuyển sang khối mới bắt đầu tính từ byte tiếp theo, giúp tối ưu hóa việc xử lý dữ liệu Trong quá trình này, các khối vào ra được duy trì theo cách tương tự, với hai byte được sử dụng để phân cách, đảm bảo sự chính xác và nhất quán trong truyền tải dữ liệu Điều này giúp nâng cao hiệu quả trong quản lý và xử lý các dữ liệu liên tục, giảm thiểu lỗi do quá trình phân cách không rõ ràng.
- Địa chỉ đặt cho các modul mở rộng trên CPU 224 cho theo bảng 2-1.
Bảng 2.1: Địa chỉ các modul mở rộng.
CPU 224 4 vào/ 1 8 vào 3 vào analog/ 3 vào analog/
4 ra 1 ra analog 1 ra analog
Giới thiệu ngôn ngữ lập trình của s7-200
S7-200 thể hiện một mạch vòng logic cứng khác so với một dãy các lệnh lập trình thông thường Chương trình bao gồm một chuỗi các lệnh chạy liên tục từ lệnh đầu tiên đến lệnh cuối cùng trong một vòng lặp gọi là vòng quét (Scan), giúp hệ thống hoạt động liên tục theo chu trình lặp lại Quá trình thực thi trong PLC S7-200 diễn ra qua một chu trình lặp vô tận, đảm bảo cập nhật và kiểm soát các thiết bị một cách liên tục và hiệu quả.
Cách lập trình cho S7-200 nói riêng và cho các PLC của SIEMENS nói chung dựa trên 2 phương pháp cơ bản:
- Phương pháp hình thang (Laddes logic: viết tắt là LAD).
- Phương pháp liệt kê lệnh (Statement List: Viết tắt là STL).
Chương trình viết tắt theo kiểu LAD tự động tạo ra chương trình STL tương ứng, trong khi không phải tất cả các chương trình STL đều chuyển đổi sang dạng LAD Bộ lệnh của phương pháp STL bao gồm các tiếp điểm, cuộn dây và các trường hợp sử dụng trong LAD, đòi hỏi phải phối hợp trạng thái đầu ra hoặc giá trị logic để thực hiện chức năng của một hoặc nhiều hộp điều khiển.
Phương pháp lập trình LAD
LAD là một ngôn ngữ lập trình đồ họa mạnh mẽ, giúp lập trình tự động hóa một cách trực quan và dễ hiểu Các thành phần cơ bản trong LAD tương ứng với các thành phần của bảng điều khiển kiểu rơle, giúp người dùng dễ dàng hình dung và thao tác Trong chương trình LAD, các phần tử biểu diễn lệnh được thiết kế rõ ràng, tạo điều kiện thuận lợi cho việc lập trình và vận hành hệ thống tự động.
- Tiếp điểm là biểu tượng (Symbol) mô tả các tiếp điểm kiểu rơle Các tiếp điểm đó có thể là thường đóng hoặc thường mở.
- Cuộn dây (Coil) là biểu tượng mô tả rơle được mắc theo chiều dòng điện cung cấp cho rơle.
Hộp (Box) là biểu tượng mô tả các hàm khác nhau trong mạch điện, hoạt động khi có dòng điện chạy qua Các dạng hàm phổ biến được biểu diễn bằng hộp gồm bộ thời gian, bộ đếm và các hàm toán học, yêu cầu mắc đúng chiều dòng điện Mạng LAD là đường nối các phần tử thành mạch hoàn chỉnh, bắt đầu từ nguồn bên trái là dây nóng và kết thúc tại dây trung hòa hoặc đường trở về của nguồn cung cấp Dòng điện chạy từ trái qua phải qua các tiếp điểm đóng, đến các cuộn dây hoặc hộp rồi trở về bên phải nguồn.
Phương pháp lập trình STL
Phương pháp liệt kê lệnh STL thể hiện chương trình qua tập hợp các câu lệnh, bao gồm cả các lệnh biểu diễn chức năng của PLC Để xây dựng chương trình STL, người lập trình cần hiểu rõ cách sử dụng ngăn xếp logic của S7-200, là một khối bit chồng lên nhau Mọi thuật toán liên quan đến ngăn xếp đều tập trung xử lý với bit đầu tiên hoặc cả đầu và bit thứ hai của các ngăn logic, đảm bảo tính chính xác và hiệu quả trong quá trình lập trình PLC.
Bảng 2.2: Bảng làm việc của ngăn xếp.
Bit đầu tiên của ngăn xếp S0
Bít thứ 2 của ngăn xếp S1
Bít thứ 3 của ngăn xếp S2
Bít thứ 4 của ngăn xếp S3
Bít thứ 5 của ngăn xếp S4
Bít thứ 6 của ngăn xếp S5
Bít thứ 7 của ngăn xếp S6
Bít thứ 8 của ngăn xếp S7
Bít thứ 9 của ngăn xếp S8
Giá trị logic mới đều có thể được gửi vào ngăn xếp Khi phối hợp 2 bit đầu tiên của ngăn xếp thì ngăn xếp sẽ được kéo thêm 1 bit.
2.4.2 Cú pháp hệ lệnh của S7-200.
Tiếp điểm thường mở sẽ được đóng khi bit=1.
Tiếp điểm thường đóng sẽ được mở khi bit =1
Trong quá trình xử lý tín hiệu, bit đầu tiên trong ngăn xếp được kích hoạt với giá trị bằng 1 trong vòng đúng một chu kỳ quét khi phát hiện sườn lên của tín hiệu đầu vào Điều này cho thấy sự phản hồi chính xác của hệ thống khi nhận diện tín hiệu đầu vào và đảm bảo hoạt động đồng bộ trong quá trình xử lý dữ liệu kỹ thuật số Hiểu rõ thời điểm bit đầu tiên thay đổi giúp tối ưu hóa hiệu suất của mạch logic và cải thiện độ chính xác của các thuật toán xử lý tín hiệu.
Bit đầu tiên trong ngăn xếp có giá trị bằng 1 khi phát hiện sườn xuống của tín hiệu đầu vào trong khoảng thời gian đúng bằng một chu kỳ vòng quét Điều này cho thấy khả năng nhận biết chính xác các tín hiệu dạng xung trong quá trình xử lý dữ liệu, giúp tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống Việc xác định sườn xuống của tín hiệu đầu vào là bước quan trọng trong thiết kế mạch số, đảm bảo các bit trong ngăn xếp phản ánh chính xác trạng thái của tín hiệu Các kỹ thuật xử lý tín hiệu này đóng vai trò then chốt trong các ứng dụng digital như đồng hồ, bộ đếm, và các hệ thống thời gian thực.
Cuôṇ dây đầu ra ở trạng thái ON khi có dòng điêṇ điều khiển đi qua.
Set 1 mảng gồm n tiếp điểm, tính từ tiếp điểm “bit” (n