Đề tài ứng dụng của PLC s7 200 và điều khiển thang máy 10 tầng

Vì vậy, yêu cầu chungđối với 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 tro

LỜI MỞ ĐẦU

Cùng với sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật, công nghiệp hóa hiện đại hóa ngày càng chiếm vị trí quan trọng trong đời sống xã hội Tự động hóa cao song song với việc sử dụng một cách triệt để nguồn năng lượng, tăng năng suất lao động, nâng cao chất lượng sản phẩm, cải thiện môi trường làm việc, cải thiện nhu cầu sống của con người.

Là một sinh viên nghành điện ngay từ khi còn ngồi trên ghế nhà trường mỗi sinh viên chúng ta đã được các thầy cô trang bị cho những tư duy, kiến thức

cơ bản về tự động hóa điện và truyền động điện tự động.

Trong thời gian học tập vừa qua em đã có dịp tiếp xúc và tìm hiểu một số thiết bị hiện đại đang được ứng dụng trong môn tự động hóa Do đó trong giai đoạn làm đồ án , được sự đồng ý và giúp đỡ của cô giáo hướng dẫn Em đã chọn

đề tài: Ứng dụng của PLC S7-200 và điều khiển thang máy 10 tầng.

Sau gần 3 tháng liên tục được sự hướng dẫn tận tình của cô giáo hướng dẫn, và các thầy trong bộ môn, và cùng với sự giúp đỡ của các bạn trong lớp, đến nay bản thiết kế của em đã hoàn thành.

Qua đây em muốn gửi lời cảm ơn đến các thầy cô trong bộ môn đã tận tình giúp đỡ em để hoàn thành bản thiết kế này Đồng thời em muốn gửi lời cảm

ơn sâu sắc đến cô giáo Th.S Nguyễn Hữu Hải người đã hướng dẫn tận tình em

trong suốt thời gian qua.

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên Thiết kế

Nguyễn Thế Dũng

MỤC LỤC

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ THANG MÁY

CHƯƠNG II : THIẾT KẾ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ

CHƯƠNG III: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PLC

CHƯƠNG IV: ỨNG DỤNG PLC CHO HỆ THỐNG KHỐNG CHẾ ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ THANG MÁY1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THANG MÁY.

1.1.1 Khái niệm chung về Thang Máy.

Thang máy là một thiết bị chuyên dùng để vận chuyển người, hàng hoá, vậtliệu v.v theo phương thẳng đứng hoặc nghiêng một góc nhỏ hơn 150 so vớiphương thẳng đứng theo một tuyến đã định sẵn

Nhiều quốc gia trên thế giới đã quy định, đối với các nhà cao 6 tầng trở lênđều phải được trang bị thang máy để đảm bảo cho người đi lại thuận tiện, tiếtkiệm thời gian và tăng năng suất lao động Giá thành của thang máy trang bị chocông trình so với tổng giá thành của công trình chiếm khoảng 6% đến 7% là hợp

lý Đối với những công trình đặc biệt như bệnh viện, nhà máy, khách sạn v.v.Tuy nhiên số tầng nhỏ hơn 6 nhưng do yêu cầu phục vụ vẫn phải được trang bịthang máy

Với các nhà nhiều tầng có chiều cao lớn thì việc trang bị thang máy là bắtbuộc để phục vụ việc đi lại trong nhà Nếu vấn đề vận chuyển người trong nhữngtoà nhà này không được giải quyết thì các dự án xây dựng các toà nhà cao tầngkhông thành hiện thực

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 chungđối với 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

1.1.2 Phân loại Thang Máy.

Thang máy hiện nay đã được thiết kế và chế tạo rất đa dạng, với nhiều kiểu,loại khác nhau để phù hợp với mục đích của từng công trình

Có thể phân loại thang máy theo các nguyên tắc và các đặc điểm sau:

1.1.2.1 Theo công dụng (TCVN 5744-1993) thang máy được phân thành 5 loại.

a) Thang máy chuyên chở người.

Loại này chuyên vận chuyển hành khách trong các khách sạn, công sở, nhànghỉ, các khu chung cư, trường học, tháp truyền hình v.v

b) Thang máy chuyên chở người có tính đến hàng đi kèm.

Loại này thường dùng cho các siêu thị, khu triển lãm v.v

c) Loại máy chuyên chở bệnh nhân.

Loại này chuyên dùng cho các bệnh viện, các khu điều dưỡng, Đặc điểmcủa nó là kích thước thông thuỷ cabin phải đủ lớn để chứa băng ca (cáng) hoặcgiường của bệnh nhân, cùng với các bác sĩ, nhân viên và các dụng cụ cấp cứu đikèm Hiện nay trên thế giới đã sản xuất theo cùng tiêu chuẩn kích thước và tảitrọng cho loại thang máy này

d) Thang máy chuyên chở hàng có người đi kèm.

Loại thường dùng cho các nhà máy, công xưởng, kho, thang máy dùng chonhân viên khách sạn v.v chủ yếu để chở hàng nhưng có người đi kèm để phụcvụ

e) Thang máy chuyên chở hàng không có người đi kèm.

Loại chuyên dùng để chở vật liệu, thức ăn trong các khách sạn, nhà ăn tập thểv.v Đặc điểm của loại này chỉ có điều khiển ngoài cabin (trước các cửa tầng).Còn các loại thang máy khác nêu ở trên vừa điều khiển trong cabin vừa điềukhiển ngoài cabin

Ngoài ra còn có các loại thang máy chuyên dùng khác như: thang máy cứuhoả, chở ôtô v.v

1.1.2.2 Theo hệ thống dẫn động cabin.

a) Thang máy dẫn động điện.

Loại này dẫn động cabin lên xuống nhờ động cơ điện truyền qua hộp giảmtốc tới puly ma sát hoặc tang cuốn cáp Chính nhờ cabin được treo bằng cáp mà

hành trình lên xuống của nó không bị hạn chế Ngoài ra còn có loại thang máydẫn động cabin lên xuống nhờ bánh răng thanh răng (Chuyên dùng để chở ngườiphục vụ xây dựng các công trình cao tầng).

b) Thang máy thuỷ lực (bằng xylanh - pittông).

Đặc điểm của loại này là cabin được đẩy từ dưới lên nhờ xylanh - pittôngthuỷ lực nên hành trình bị hạn chế Hiện nay thang máy thuỷ lực với hành trìnhtối đa khoảng 18m, vì vậy không thể trang bị cho các công trình cao tầng, mặc

dù kết cấu đơn giản, tiết diện giếng thang máy nhỏ hơn khi có cùng tải trọng sovới dẫn động cáp, chuyển động êm, an toàn, giảm được chiều cao tổng thể củacông trình khi có cùng số tầng phục vụ, vì buồng máy đặt ở tầng trệt

c) Thang máy nén khí.

1.1.2.3 Theo vị trí đặt bộ tời kéo.

Đối với thang máy điện

+ Thang máy có bộ tời kéo đặt phía trên giếng thang

+ Thang máy có bộ tời kéo đặt phía dưới giếng thang

+ Đối với thang máy dẫn động cabin lên xuống bằng bánh răng thanh răngthì hệ tời dẫn động đặt ngay trên nóc

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

1.1.2.4 Theo hệ thống vận hành.

a) Theo mức độ tự động.

+ Loại nửa tự động

+ Loại tự động

b) Theo tổ hợp điều khiển.

+ Điều khiển đơn

+ Điều khiển kép

+ Điều khiển theo nhóm

c) Theo vị trí điều khiển.

+ Điều khiển trong cabin

+ Điều khiển ngoài cabin

+ Điều khiển cả trong và ngoài cabin

1.1.2.5 Theo các thông số cơ bản.

a) Theo tốc độ di chuyển của cabin.

1.1.2.6 Theo kết cấu các cụm cơ bản.

a) Theo kết cấu của bộ tời kéo.

+ Bộ tời kéo có hộp giảm tốc:

+ Bộ tời kéo không có hộp giảm tốc: thường dùng cho các loại thang máy cótốc độ cao (ν >2,5 m/s);

+ Bộ tời kéo sứ dụng động cơ một tốc độ, hai tốc độ, động cơ điều chỉnh vôcấp, động cơ cảm ứng tuyến tính (LIM – Linear Induction Motor);

+ Bộ tời kéo có puly ma sát: khi puly quay kéo theo cáp chuyển động là nhờ

ma sát sinh ra giữa rãnh ma sát của puly và cáp Loại này đều phải có đối trọng

b) Theo hệ thống cân bằng.

+ Có đối trọng;

+ Không có đối trọng;

+ Có cáp hoặc xích cân bằng dùng cho các thang máy có hành trình lớn;

+ Không có cáp hoặc xích cân bằng.

c) Theo cách treo cabin và đối trọng.

+ Treo trực tiếp vào dầm trên của cabin;

+ Có palăng cáp (thông qua các puly trung gian) vào dầm trên của cabin;+ Đẩy từ phía đáy cabin thông qua các puly trung gian

d) Theo hệ thống cửa cabin.

+ Phương pháp đóng mở cửa cabin:

- Đóng mở bằng tay: Khi cabin dừng đúng tầng thì phải có người ở tronghoặc ngoài cửa mở và đóng cửa cabin và cửa tầng;

- Đóng mở cửa tự động (bán tự động) Khi cabin dừng đúng tầng thì cửacabin và cửa tầng tự động mở, khi đóng phải dùng tay hoặc ngược lại

Cả hai loại này đều dùng cho các thang máy chở hàng có người đi kèm, hoặcthang máy dùng cho nhà riêng

- Đóng mở tự động: Khi cabin dừng đúng tầng thì cửa cabin và cửa tầng tựđộng mở và đóng nhờ một cơ cấu đặt ở đầu cabin Thời gian và tốc độ đóng mở

có thể điều chỉnh được

+ Theo kết cấu của cửa:

- Cánh cửa dạng cửa xếp lùa về một phía hoặc hai phía;

- Cánh cửa dạng tấm (panen) đóng, mở bản lề một cánh hoặc hai cánh

Hai loại này thường dùng cho thang máy chở hàng có người đi kèm hoặckhông có người đi kèm Hoặc thang máy dùng cho nhà riêng

- Cánh cửa dạng tấm (panen), hai cánh mở chính ở giữa lùa về hai phía Đốivới thang máy có tải trọng lớn, cabin rộng, cửa cabin có bốn cánh mở chính ởgiữa lùa về hai phía (mỗi bên hai cánh).

Loại này thường dùng cho thang máy có đối trọng đặt ở phía sau cabin;

- Cánh cửa dạng tấm (panen), hai hoặc ba cánh mở một bên, lùa về một phía.Loại này thường dùng cho thang máy có đối trọng đặt bên cạnh cabin (thangmáy chở bệnh nhân);

- Cánh cửa dạng tấm (panen), hai cánh mở chính giữa lùa về hai phía trên vàdưới (thang máy chở thức ăn);

- Cánh cửa dạng tấm (panen), hai hoặc ba cánh mở lùa về một phía trên.Loại này dùng cho thang máy chở ôtô và thang máy chở hàng

+ Theo số cửa cabin:

- Thang máy có một cửa;

- Hai cửa đối xứng nhau;

- Hai cửa vuông góc nhau

e) Theo bộ hãm bảo hiểm cabin.

+ Hãm tức thời, loại này dùng cho thang máy có tốc độ thấp đến 45 m/ph;+ Hãm êm, loại này dùng cho thang máy có tốc độ lớn hơn 0.75 m/s, vàthang máy chở bệnh nhân

1.1.2.7 Theo vị trí của cabin và đối trọng giếng thang.

a) Đối trọng bố trí phía sau.

b) Đối trọng bố trí một bên.

1.1.2.8 Theo quỹ đạo di chuyển của cabin.

a) Thang máy thẳng đứng.

b) Thang máy nghiêng.

c) Thang máy zigzag.

1.2 CÁC YÊU CẦU ĐỐI VỚI THANG MÁY.

1.2.1 Yêu cầu an toàn trong điều khiển Thang Máy.

Thang máy là thiết bị chuyên dùng để chở người, chở hàng từ độ cao này đến

độ cao khác vì vậy trong thang máy, vấn đề an toàn được đặt lên hàng đầu Đểđảm cho sự hoạt động an toàn của thang máy, người ta bố trí một loạt các thiết bịgiám sát hoạt động của thang nhằm phát hiện và xử lý sự cố

Trong thực tế, khi thiết kế truyền động cho thang máy phải phối hợp bảo vệ

cả phần cơ và phần điện, kết hợp nhiều loại bảo vệ Chẳng hạn, khi cấp điện chođộng cơ kéo buồng thang thì cũng cấp điện luôn cho động cơ phanh, làm nhả các

má phanh kẹp vào ray dẫn hướng Khi đó buồng thang mới có thể chuyển độngđược Khi mất điện, động cơ phanh không quay nữa, các má phanh kẹp sẽ tácđộng vào đường ray giữ cho buồng thang không rơi

1.2.1.1 Một số thiết bị bảo hiểm cơ khí của thang máy.

a Phanh bảo hiểm.

Phanh bảo hiểm giữ buồng thang tại chỗ khi đứt cáp, mất điện và khi tốc độvượt quá (20 ÷ 40) % tốc độ định mức

Phanh bảo hiểm thường được chế tạo theo 3 kiểu: Phanh bảo hiểm kiểu nêm,phanh bảo hiểm kiểu lệch tâm và phanh bảo hiểm kiểu kìm

Trong các loại phanh trên, phanh bảo hiểm kìm được sử dụng rộng rãi hơn,

nó bảo đảm cho buồng thang dừng êm hơn Kết cấu của phanh bảo hiểm kiểukìm được biểu diễn trên hình 1-1

Phanh bảo hiểm thường được lắp phía dưới buồng thang, gọng kìm 2 trượttheo thanh hướng dẫn 1 khi tốc độ của buồng thang bình thường Nằm giữa haicánh tay đòn của kìm có nêm 5 gắn với hệ truyển động bánh vít - trục vít 4 Hệtruyền động trục vít có hai loại ren: ren phải và ren trái

Hình 1-1: Phanh bảo hiểm kiểu kìm

Cùng với kết cấu của phanh bảo hiểm, buồng thang có trang bị thêm cơ cấuhạn chế tốc độ kiểu ly tâm Khi tốc độ chuyển của buồng thang tăng, cơ cấu đaitruyền 3 sẽ làm cho thang 4 quay và kìm 5 sẽ ép chặt buồng thang vào thanh dẫnhướng và hạn chế tốc độ của buồng thang.

b Bộ hạn chế tốc độ kiểu vòng cáp kín.

Bộ hạn chế tốc độ được đặt ở đỉnh thang và được điều

khiển bởi một vòng cáp kín truyền từ buồng thang qua

puli của bộ điều tốc vòng xuống dưới một puli cố định ở

đáy giếng thang Cáp này chuyển động với tốc độ bằng

tốc độ của buồng thang và được liên kết với các thiết bị an

toàn Khi tốc độ của Cabin vượt quá giá trị cực đại cho

phép, thiết bị kéo cáp do bộ điều tốc điều khiển sẽ giữ

vòng cáp của bộ điều tốc, cáp bị tác dụng của một lực

kéo Lực này sẽ tác động vào thiết bị an toàn cho buồng

thang như ngắt mạch điện động cơ, đưa thiết bị chống rơi

Hình 1-2: Nguyên lý

làm việc của bộ hạn chếtốc độ

Tốc độ Cabin mà tại đó bộ điều tốc bắt đầu hoạt động gọi là tốc độ nhả Theokinh nghiệm tốc nhả thường bằng 1/4 lần tốc độ vận hành bình thường của thang.

1.2.1.2 Các tín hiệu bảo vệ và báo sự cố.

Ngoài các bộ hạn chế tốc độ và phanh người ta còn đặt các tín hiệu bảo vệ và

hệ thống báo sự cố Mục đích là để đảm bảo an toàn cho thang máy và giúpngười kỹ sư bảo dưỡng thấy được thiết bị khống chế tự động đã bị hỏng, cầnđược kiểm tra trước khi thang được tiếp tục đưa vào hoạt động

Trong quá trình thang vận hành phải đảm bảo thang không được vượt quágiới hạn chuyển động trên và giới hạn chuyển động dưới Điều này có nghĩa làkhi thang đã lên tới tầng cao nhất thì mọi chuyển động đi lên là không cho phép,còn khi thang đã xuống dưới tầng 1 thì chỉ có thể chuyển động đi lên Để thựchiện điều này người ta lắp thêm các thiết bị khống chế dừng tự động ở đỉnh vàđáy thang Các thiết bị này sẽ dừng thang tự động và độc lập với các thiết bị vậnhành khác khi buồng thang đi lên tới đỉnh hoặc đáy

- Để dừng thang trong những trường hợp đặc biệt, người ta bố trí các nút ấnhãm khẩn cấp trong buồng thang

- Để dừng thang trong những trường hợp khẩn cấp và để buồng thang không

bị va đập mạnh người ta còn sử dụng các bộ đệm sử dụng lò xo hay dầu đặt ởđáy thang

- Việc đóng mở cửa thang hay cửa tầng chỉ được thực hiện tại tầng nơi buồngthang dừng và khi buồng thang đã dừng chính xác

- Khi có người trong Cabin và chuẩn bị đóng cửa Cabin tự động phải có tínhiệu báo sắp đóng cửa Cabin

- Đối với thang máy chở khách, làm cho hành khách ra, vào khó khăn, tăngthời gian ra, vào của hành khách, dẫn đến giảm năng suất.

- Đối với thang máy chở hàng, gây khó khăn cho việc bốc xếp và bốc dỡhàng Trong một số trường hợp có thể không thực hiện được việc xếp và bốc dỡhàng

Để khắc phục hậu quả đó, có thể ấn nhắp nút bấm để đạt đựơc độ chính xáckhi dừng, nhưng sẽ dẫn đến các vấn đề không mong muốn sau:

- Hỏng thiết bị điều khiển

- Gây tổn thất năng lượng

- Gây hỏng hóc các thiết bị cơ khí

- Tăng thời gian từ lúc hãm đến dừng

Để dừng chính xác buồng thang, cần tính đến một nửa hiệu số của hai quãngđường trượt khi phanh buồng thang đầy tải và phanh buồng thang không tải theocùng một hướng di chuyển Các yếu tố ảnh hưởng đến dừng chính xác buồngthang bao gồm: mômen cơ cấu phanh, mômen quán tính của buồng thang, tốc độkhi bắt đầu hãm và một số yếu tố phụ khác

Quá trình hãm buồng thang xảy ra như sau: Khi buồng thang đi đến gần sàntầng, công tắc chuyển đổi tầng cấp lệnh cho hệ thống điều khiển động cơ đểdừng buồng thang Trong quãng thời gian ∆t (thời gian tác động của thiết bị điềukhiển), buồng thang đi được quãng đường là:

2 , [m] (2-2)Trong đó: m - Khối lượng các phần chuyển động của buồng thang, [kg]

Fph - Lực phanh, [N]

Fc - Lực cản tĩnh [N]

Dấu (+) hoặc dấu (-) trong biểu thức (2-2) phụ thuộc vào chiều tác dụng củalực Fc: Khi buồng thang đi lên (+) và khi buồng thang đi xuống (-).

S'' cũng có thể viết dưới dạng sau:

2 , [m] (2-3)Trong đó: J - mômen quán tính hệ quy đổi về chuyển động của buồng thang,[kgm2]

Mph - mômmen ma sát, [N]

Mc - mômen cản tĩnh, [N]

ω0 - tốc độ quay của động cơ lúc bắt đầu phanh, [rad/s]

D - đường kính puli kéo cáp [m]

Công tắc chuyển đổi tầng đặt cách sàn tầng một khoảng cách nào đó làm saocho buồng thang nằm ở giữa hiệu hai quãng đường trượt khi phanh đầy tải vàkhông tải

Sai số lớn nhất (độ dừng không chính xác lớn nhất) là:

∆ S = S2 −S1

2 (2-5)Trong đó: S1 - quãng đường trượt nhỏ nhất của buồng thang khi phanh

S2 - quãng đường trượt lớn nhất của buồng thang khi phanh xem hình 1-3.Bảng 2-1 đưa ra các tham số của các hệ truyền động với độ không chính xáckhi dừng ∆s

Bảng 2-1

Hệ truyền động điện

Phạm

vi điều chỉnh tốc độ

Tốc độ Di chuyển [m/s]

Gia tốc [m/s 2 ]

Độ không chính xác khi dừng [mm]

Động cơ KĐB rô to lồng sóc 1cấp

tốc độ 1 : 1 0,8 1,5 ± 120 ÷ 150 Động cơ KĐB rô to lồng sóc 2 cấp

tốc độ 1 : 4 0,5 1,5 ± 10 ÷ 15 Động cơ KĐB rô to lồng sóc 3 cấp

tốc độ 1 : 4 1 1,5 ± 25 ÷ 35

Hệ máy phát - động cơ (F - Đ) 1 : 30 2,0 2,0 ± 10 ÷ 15

Hệ máy phát - động cơ có khuyếch

đại trung gian 1:00 2 2 ± 5 ÷ 10

Hình 1-3: Dừng chính xác buồng thang 1.3 KẾT CẤU CHUNG CỦA THANG MÁY.

1.3.1 Giếng Thang.

Kết cấu, sơ đồ bố trí thiết bị của thang máy giới thiệu trên hình 1-5

Hố giếng của thang máy 11 là khoảng không gian từ mặt bằng sàn tầng 1 chođến đáy giếng Nếu hố giếng có độ sâu hơn 2 mét thì phải làm thêm cửa ra vào

Mức đặt cảm biến dòng

Để nâng - hạ buồng thang, người ta dùng động cơ 6 Động cơ 6 được nối trựctiếp với cơ cấu nâng hoặc qua hộp giảm tốc Nếu nối trực tiếp, buồng thang máyđược nâng qua puli quấn cáp Nếu nối gián tiếp thì giữa puli cuốn cáp và động

cơ có nắp hộp giảm tốc 5 với tỷ số truyền i = 18 ÷ 120

Cabin 1 được treo lên puli quấn cáp bằng kim loại 8 (thường dùng 1 đến 4sợi cáp) Buồng thang luôn được giữ theo phương thẳng đứng nhờ có ray dẫnhướng 3 và những con trượt dẫn hướng 2 (con trượt là loại puli trượt có bọc cao

su bên ngoài) Đối trọng di chuyển dọc theo chiều cao của thành giếng theo cácthanh dẫn hướng 6

1.3.2 Cabin.

Là một phần tử chấp hành quan trọng nhất trong thang máy, nó sẽ là nơichứa hàng, chở người đến các tầng, do đó phải đảm bảo các yêu cầu đề ra vềkích thước, hình dáng, thẩm mỹ và các tiện nghi trong đó

Hoạt động của ca bin là chuyển động tịnh tiến lên xuống dựa trên đườngtrượt, là hệ thống hai thanh dẫn hướng nằm trong một mặt phẳng để đảm bảochuyển động êm nhẹ, chính xác không dung dật trong cabin trong quá trình làmviệc Để đảm bảo cho cabin hoạt động đều cả trong quá trình lên xuống, có tảihay không có tải người ta sử dụng một đối tượng có chuyển động tịnh tiến trênhai thanh khác đồng phẳng giống như cabin nhưng chuyển động ngược chiều vớicabin do cáp được mắc qua puli kéo

Do trọng lượng của cabin và trọng lượng của đối trọng đã được tính toán tỷ

lệ và kỹ lưỡng cho nên mặc dù chỉ vắt qua puli kéo cũng không xảy ra hiệntượng trượt trên puli cabin, hộp giảm tốc đối trọng tạo nên một hệ phối hợpchuyển động nhịp nhàng do phần khác điều chỉnh đó là động cơ

1.3.3 Các thiết bị khác.

1.3.3.1 Động cơ.

Là khâu dẫn động hộp giảm tốc theo một vận tốc quy định làm quay puli kéocabin lên xuống Động cơ sử dụng trong thang máy là động cơ 3 pha roto dâyquấn hoặc rôto lồng sóc, vì chế độ làm việc của thang máy là ngắn hạn lặp lạicộng với yêu cầu sử dụng tốc độ, mô men động cơ theo một dải nào đó cho đảmbảo yêu cầu về kinh tế và cảm giác của người đi thang máy Động cơ là mộtphần tử quan trọng được điều chỉnh phù hợp với yêu cầu nhờ một hệ thống điện

tử ở bộ sử lý trung tâm

1.3.3.2 Động cơ cửa.

Là động cơ một chiều hay xoay chiều tạo ra mô men mở cửa cho cabin kếthợp với mở cửa tầng Khi cabin dừng đúng tầng, rơ le thời gian sẽ đóng mạchđiều khiển động cơ mở cửa tầng hoạt động theo một quy luật nhất định sẽ đảmbảo quá trình đóng mở êm nhẹ không có va đập Nếu không may một vật gì đó

hay người kẹp giữa cửa tầng đang đóng thì cửa sẽ tự động mở ra nhờ bộ phậnđặc biệt ở gờ cửa có gắn phản hồi với động cơ qua bộ sử lý trung tâm.

1.3.3.3 Cửa.

Gồm cabin và cửa tầng, cửa cabin để khép kín cabin trong quá trình chuyểnđộng không tạo ra cảm giác chóng mặt cho khách hàng và ngăn không cho rơikhỏi cabin bất cứ thứ gì Cửa tầng để che chắn bảo vệ toàn bộ giếng thang và cácthiết bị trong đó Cửa cabin và cửa tầng có khoá tự động để đảm bảo đóng mởkịp thời Bộ hạn chế tốc độ: là bộ phận an toàn khi vận tốc thay đổi do mộtnguyên nhân nào đó vượt qua vận tốc cho phép, bộ hạn chế tốc độ sẽ bật cơ cấukhống chế cắt điều khiển động cơ làm việc và phanh làm việc

1.3.3.4 Các thiết bị phụ khác.

Các thiết bị phụ khác: như quạt gió, chuông điện thoại liên lạc, các chỉ số báochuyển động… được lắp trong cabin để tạo ra cho khách hàng cảm giác an toàn

dễ chịu khi đi thang máy

1.4 CÁC HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN THANG MÁY.

1.4.1 Các yêu cầu đối với hệ truyền động điện Thang Máy

Khi thiết kế trang bị điện - điện tử cho thang máy, việc lựa chọn một hệtruyền động, loại động cơ phải dựa trên các yêu cầu sau:

Sơ đồ nguyên lý hệ thống truyền động máy phát động cơ (F-Đ)

1.4.3 Hệ thống bộ biến đổi tĩnh – động cơ một chiều (BBĐ- Đ).

Sơ đồ nguyên lý hệ thống bộ biến đổi tĩnh - động cơ một chiều

Hệ thống BBĐ - ĐCMC là hệ thống sử dụng bộ biến đổi tĩnh biến đổi dòngxoay chiều có tần số công nghiệp thành dòng điện một chiều cung cấp cho động

cơ Đ Ưu điểm của hệ thống là làm việc êm, tin cậy, tuổi thọ cao, chất lượng dải

N

BTF

BTF CK

§ I­

F

R­ fEf

điều chỉnh tốc độ có thể đáp ứng được với yêu cầu của các thang máy cao tốc.Tuy nhiên hệ thống vẫn còn tồn tại một số nhược điểm như: động cơ một chiều

là thiết bị cần phải được bảo dưỡng thường xuyên nên có thể làm gián đoạn quátrình phục vụ của thang máy; BBĐ sử dụng thyristor có khả năng chịu quá tảikém, mạch điều khiển thyristor rất phức tạp đòi hỏi phải có công nhân lành nghềkhi cần sửa chữa, bảo dưỡng v.vv

1.4.4 Hệ thống biến tần – động cơ không đồng bộ.

§

Hình 1-5: Sơ đồ nguyên lý hệ bộ biến tần - động cơ không đồng bộ

Các hệ thống sử dụng biến tần cho chất lượng khá tốt Tuy nhiên việc sửdụng cũng rất khó khăn do luật điều kiển phức tạp, sử dụng nhiều thiết bị điện

tử, việc vận hành, sửa chữa yêu cầu cao

1.4.5 Hệ thống dùng động cơ không đồng bộ nhiều cấp tốc độ.

Hệ truyền động điện xoay chiều dùng động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc

và rôto dây quấn được dùng khá phổ biến trong trang bị điện - điện tử thang máy

và máy nâng Hệ truyền động động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc thường dùngcho thang máy chở hàng tốc độ chậm Hệ truyền động động cơ không đồng bộrôto dây quấn thường dùng cho các máy nâng có trọng tải lớn (công suất động cơtruyền động có thể tới 200KW) nhằm hạn chế dòng khởi động để không làm ảnhhưởng đến nguồn điện cung cấp

Trong các thang máy tốc độ thấp và chất lượng truyền động có yêu cầukhông cao lắm, người ta thường sử dụng các hệ truyền động trong đó phần dẫnđộng là động cơ không đồng bộ - rôto lồng sóc nhiều cấp tốc độ

Hệ truyền động này có ưu điểm là đơn giản dẫn đến giá thành hạ, dễ dàngtrong vận hành và sửa chữa Tuy nhiên, nó lại không thể đáp ứng được về mặtchất lượng đối với các thang máy có yêu cầu cao vế tốc độ, gia tốc và độ giật

Kết luận:

Dựa vào yêu cầu công nghệ đặt ra và căn cứ vào số tầng phục vụ, mà chọn hệthống truyền động tối ưu sao cho thoả mãn một cách hài hoà nhất giữa chỉ tiêukinh tế và kỹ thuật Đối với các nhà cao 10 tầng thường chọn hệ thống truyềnđộng điện sử dụng biến tần - động cơ không đồng bộ rô to lồng sóc, hệ thốngnày đang được ứng dụng rất nhiều trong thực tế và có sự ưu việt hơn các hệthống khác như: có độ chính xác cao, linh hoạt trong lắp đặt và sửa chữa, đồngthời tiết kiệm điện năng Việc thay đổi tốc độ thực chất là thay đổi tần số của

nguồn cấp cho động cơ, nhờ bộ biến tần Sao cho đạt được tỉ lệ: Vmin / Vmax =1/4.

Để đảm bảo thang máy có tốc độ hợp lý thì giữa động cơ kéo và puly có thêmhộp giảm tốc

Với yêu cầu công nghệ này thì ta có các thông số sau:

- Vận tốc di chuyển ổn định của buồng thang: ν = 1m/s;

- Gia tốc cực đại: a= 1,5 m/s2;

- Độ không chính xác khi dừng: l = 20 ÷ 25 mm.

Để đảm bảo dừng chính xác thì trước khi buồng thang đi tới sàn tầng cầndừng, động cơ chính phải chuyển về tốc độ thấp và khi buồng thang đến ngangsàn tầng thì động cơ chính được cắt ra khỏi lưới và thực hiện hãm động năng,đồng thời phanh tác động

1.4.6 Tính chọn công suất động cơ truyền động Thang Máy.

1.4.6.1 Các thông số của thang máy.

- Thang máy chở khách: 7500kg

-Tốc độ của thang máy được thiết kế trong khoảng v = 2.5 m/s

1.4.6.2 Tính công suất động cơ.

Với toà nhà cao 10 tầng qua các thông số đã chọn công suất động cơ truyềnđộng cho thang máy là:

Động cơ xoay chiều có Pđm = 7.5 KW; Vđm = 1450 (vòng /phút); Uđm = 220/380V

7.7 Điều chỉnh M~n 2

380 ÷ 500(V) +− 10% 50 (Hz)

1.5 HỆ ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY.

- Để đảm bảo thang máy vận hành an toàn và đạt những chỉ tiêu công nghệđưa ra đảm bảo tin cậy, từ trước tới nay trong các hệ thống điều khiển thang máyngười ta dùng

Hệ truyền động khống chế Thang Máy dùng các phần tử logic

Hệ thống khống chế bằng các phần tử này một cách tương đối có thể phânthành ba dạng chủ yếu sau:

•Hệ thống khống chế tự động sử dụng các phần tử phi tiếp điểm dùng cáclinh kiện điện tử cơ bản kết hợp điều khiển bộ biến đổi

•Hệ thống khống chế tự động sử dụng các phần tử phi tiếp điểm dùng cácphần tử logic

•Hệ thống khống chế tự động sử dụng các phần tử logic khả trình

Trong khuôn khổ của bản đồ án này em chỉ phân tích hai dạng sau cùng

1.5.1 Hệ thống điều khiển sử dụng thiết bị điều khiển logic khả trình.

Nhìn một cách tổng thể thì một hệ thống điều khiển (Control System) là mộttập hợp các linh kiện và thiết bị điện tử được lắp đặt để đảm bảo sự làm việc ổnđịnh, chính xác và trơn tru của một quá trình hoặc một hoạt động sản xuất nào

đó Nó được phân ra thành rất nhiều loại với nhiều mức độ khác nhau, từ các nhàmáy sản xuất năng lượng lớn đến các máy móc sử dụng công nghệ bán dẫn Do

sự phát triển như vũ bão của công nghệ, các hoạt động điều khiển phức tạp đượcthực hiện bởi các hệ thống điều khiển tự động chất lượng cao, có thể là thiết bịđiều khiển khả trình (Programable Logic Controller - PLC) hoặc có thể là mộtmáy tính chủ v.v Bên cạnh khả năng giao tiếp với các thiết bị thu nhận tín hiệu(tủ điều khiển, các động cơ, các sensor, các công tắc, các cuộn dây rơle v.v ), hệthống điều khiển hiện đại còn có thể nối thành mạng để điều khiển các quá trình

có mức độ phức tạp cao cũng như các quá trình có liên hệ mật thiết với nhau

1.5.2 Các ưu điểm của hệ thống điều khiển sử dụng thiết bị điều khiển logic khả trình.

Từ việc phân tích trên các ưu điểm của hệ thống khống chế tự động sử dụngcác thiết bị logic khả trình PLC:

1 Việc đấu dây có thể giảm được 80% so với hệ thống điều khiển sử dụngrơle thông thường

2 Lượng năng lượng tiêu thụ được giảm đáng kể do PLC tiêu thụ công suấtkhông đáng kể

3 Các chức năng tự phân tích chương trình điều khiển hệ thống giúp choviệc kiểm soát hệ thống một cách dễ dàng

4 Việc thay đổi trình tự thực hiện chương trình hoặc thay đổi cả chươngtrình ứng dụng rất dễ dàng bằng cách lập trình thông qua thiết bị lập trình bằngtay hoặc phần mềm chạy trên máy vi tính mà không phải thay đổi cách đấu dây,không cần thêm bớt các thiết bị vào/ra (I/O)

5 Các bộ định thời gian thực được tích hợp bên trong PLC làm giảm phầnlớn các rơle và mạch cứng định thời gian so với hệ thống điều khiển sử dụng rơlethông thường

6 Thời gian thực hiện chu kỳ máy được cải thiện một cách đáng kể do tốc độhoạt động của PLC chỉ cỡ mili giây (ms) Do đó năng suất lao động tăng lên mộtcách đáng kể

7 Giá thành hệ thống hạ hơn một cách đáng kể so với hệ thống điều khiển sửdụng rơle thông thường trong trường hợp các đầu vào/ra là rất lớn và hoạt độngđiều khiển rất phức tạp

8 Tính tin cậy của PLC cao hơn so với các rơle và các bộ định thời cơ khímặc dầu kích thước ngày càng nhỏ gọn và độ rộng xử lý tích hợp ngày lớn.Hình vẽ sau đây đưa ra một sự so sánh về giá cả cũng như về giá trị kinh tếkhi sử dụng PLC so với hệ Rơle thông thường:

Từ các tính năng của hệ PLC đã nêu trên, căn cứ vào yêu cầu công nghệ củathang máy 10 tầng Ta quyết định chọn hệ không chế tự động dùng PLC là tối ưunhất

CHƯƠNG II THIẾT KẾ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ2.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BIẾN TẦN.

2.1.1 Tổng quan về biến tần Siemens.

Hình 2-1 Một số hình ảnh về các loại biến tần của Siemens

Micromaster vecter (MMV) và Midimaster vecter (MDV) là một họ các biếntần tiêu chuẩn với công nghệ điều khiển véc tơ không sensor dùng cho điềukhiển tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha Có sẵn các kiểu từ loại nhỏ gọn(MMV) 120 w đến loại (MDV) 75kw.

Đặc điểm.

- Dễ lắp đặt và lập trình

- Khả năng quá tải 200% trong 3(s) hay 150% trong 60(s)

- Mô men khởi động cao và đảm bảo độ chính xác trong điều tốc nhờ điềukhiển véc tơ

- Tuỳ chọn bộ lọc tích phân RFI trong các biến tần đầu vào một pha MMV

12 – MMV 300 và các biến tần đầu vào 3 pha MMV 220/3 đến MDV 750/3

- Chức năng điều khiển giới hạn dòng điện nhanh (FCL) đảm bảo vận hànhchính xác

- Dải nhiệt độ làm việc (với MDV)

- Điều khiển chu trình kín sử dụng các hàm mạch vòng PID

- Khả năng điều khiển từ xa thông qua các RS485 dùng giao thức nối tiếp đanăng (USS)

- Khả năng điều khiển tới 31 bộ biến tần thông qua giao thức USS

- Bao gồm một loạt các thông số đủ để đáp ứng hầu hết các ứng dụng

- Bộ nhớ trong ổn định để lưu giữ các thông số được cài đặt

- Thông báo lỗi được chương trình hoá theo tiêu chuẩn của châu âu và bắcmỹ

- Tần số ra (tương ứng với tốc độ động cơ) có thể được điều khiển bằng mộttrong các phương án sau:

1 Điểm đặt tần số sử dụng bàn phím

2 Điểm đặt tần số tương tự (analog) với độ phân giải cao (đầu vào dòng, áp)

3 Triết áp bên ngoài để điều chỉnh tốc độ động cơ

4 Có 8 tần số định thông qua các đầu vào nhị phân

5 Chức năng triết áp động cơ

6 Thông qua truyền số liệu từ xa (giao diện nối tiếp).

- Định sẵn hãm động năng bằng dòng một chiều với cơ cấu hãm kết hợp

- Định sẵn hãm bằng phương pháp dùng điện trở ngoài (MMV)

- Thời gian gia tốc, giảm tốc có thể lập trình linh hoạt

- Bù trừ tự động bằng cách điều khiển dòng liên tục thay đổi

- Panel điều khiển trước bằng phần mềm

- Hai đầu ra rơle có thể lập trình được (13 chức năng)

- Đầu ra tương tự có thể lập trình được (1 với MMV; 2 với MDV)

- Đầu nối ngoài cho panel điều khiển nâng cao tuỳ chọn hoặc sử dụng giaodiện RS485 ngoài

- Tự động phát hiện động cơ 2, 4, 6, hoặc 8 cực bằng phần mềm

- Tích hợp sẵn phần mềm điều khiển quạt gió làm mát

- Khả năng lắp đặt liền nhau

- Tuỳ chọn cấp bảo vệ IP 56 (NEMA 4/12) đối với các bộ biến tần MDV

2.2 ĐIỀU KHIỂN VÀ VẬN HÀNH CƠ BẢN.

2.2.1 Điều khiển.

+ Panel điều khiển đặt trước:

Có thể nhập thông số yêu cầu bằng 3 nút đặt thông số (P) trên bảng mặt trướccủa bộ biến tần Các số của thông số và các giá trị được hiển thị trên màn hìnhhiển thị LED4

Jog P

LED Display

FORWARD/REVERSE Button UP/ increase down/increase

khởi động và chạy ở tần số đã đặt trước Bộ biến tần dừng ngay khi buông nút ấn này ra Bấm nút này khi máy đang chạy sẽ không có hiệu lực Nút này bị cấm nếu P123 = 0

Nút RUN: Bấm nút này để khởi động bộ biến tần, nút này bị cấm nếu P121 = 0

Nút STOP: Bấm nút này để bộ biến tần ngưng hoạt động LED

Display

Màn hình hiển thị LED 4 số Hiển thị tần số (mặc định) số, thông

số hoặc giá trị thông số (khi ấn P) hoặc hiển thị mã lỗi Nút tiến/ lùi: Bấm nút này để đổi chiều quay động cơ, nút này bị cấm nếu P122 = 0

∆

Nút lên: Bấm nút này để đặt các thông số và giá trị thông số tới giá trị cao hơn Nút này không có hiệu lực khi đặt thông số P124 = 0

∇ Nút xuống: Bấm nút này để đặt các thông số và giá trị các thông

số tới giá trị thấp hơn Nút này không có hiệu lực khi P124 = 0

P

Nút đặt thông số: Bấm nút này để chuyển đổi các thông số và giá trị thông số Nút này bị cấm nếu P051 P055 hoặc P356 = 14 khi sử dụng các đầu vào số

+ Chuyển mạch lựa chọn DIP:

Analogue­input­1­configu­ration Analogue­input­2­(PID­input)­configu­ration

-10­V­to­+­10­V 0­to­20­mA

­­­­­or 4­to­20­mA

ON OF

1 2 3 4 5

0­to­20­mA

­­­­­or 4­to­20­mA

Có 5 chuyển mạch lựa chọn DIP có thể đặt phù hợp với thông số P023 hoặc

P323 tuỳ theo chế độ làm việc của biến tần hình 2.6 thể hiện các vị trí chuyểnmạch theo chế độ chuyển mạch khác nhau

2.2.2 Vận hành cơ bản.

2.2.2.1 Khái quát.

+ Bộ biến tần không có khoá nguồn chính vì vậy nó luôn luôn hoạt động khikhoá nguồn đóng Nó chuyển sang trạng thái chờ với các đầu ra không hoạt độngcho đến khi bấm nút RUN hoặc có tín hiệu ON qua đầu nối 5 (quay sang phải)hoặc đầu nối 6 (quay sang trái) xem phần các thông số P051 – P005 và P356

+ Nếu tần số đầu ra (P001 = 0) được chọn hiển thị trên màn hình, điểm đặttương ứng được đặt hiển thị khoảng chừng 1.5 s mỗi lần khi bộ biến tần ngừngchạy

+ Bộ biến tần được đặt chương trình tại nhà máy cho các ứng dụng tiêu chuẩntrên các động cơ chuẩn 4 cực Khi sử dụng các động cơ khác cần phải nhập cácthông số kĩ thuật từ bảng ghi công suất vào các thông số P080 tới P085 (xem hình3.7) lưu ý không thể nhập các thông số này trừ khi P009 = P002 hoặc P003

Nếu bộ biến tần sử dụng cho một động cơ 8 cực đặt P082 với tốc độ gấp 2 lầntốc độ danh định của động cơ Nếu biết rằng điều này sẽ làm cho màn hình hiểnthị gấp đôi số vòng trên phút thực tế khi P001 = P005

P 080

P 081

50Hz 220

0,61 0,12 2745

Cos 0,81

380 V/Y

P 084

0,35A KWh

60Hz 400V/Y 0,34A 0,14KW Cos 0,81 3310/min

SF - 115 /min

VDE 0530

P 083 P 082 P 085

Hình 2-2: Ví dụ nhãn ghi công suất động cơ tiêu chuẩn.

Chú ý: Đảm bảo tằng động cơ được ghi cấu hình chính xác, ví dụ trong các

ví dụ trên các thông số được ghi theo cấu hình liên kết với đầu nối tam giác điện

áp 220V

2.2.2.2 Kiểm tra ban đầu.

+ Kiểm tra tất cả các dây dẫn được nối chính xác và thiết bị phải được đặt ở

vị trí an toàn

+ Đóng nguồn cấp điện cho biến tần

+ Đảm bảo an toàn trước khi khởi động động cơ, ấn nút RUN trên biến tầnmàn hình sẽ hiển thị 5.0 và động cơ bắt đầu quay biến tần sẽ gia tốc lên 5 Hztrong 1s

+ Đảm bảo rằng động cơ quay đúng chiều yêu cầu cần ấn nút FORWARD/REVERSE nếu cần

+ Ấn nút STOP trên biến tần màn hình sẽ hiển thị 0.0 động cơ giảm tốc độdần và kết thúc quá trình dừng sau 1s

2.3 LẬP TRÌNH BIẾN TẦN ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ.

Hệ thống các thông số

- Các thông số có thể được thay đổi và đặt bằng cách ấn các nút loại phủmàng mềm để điều chỉnh các tính năng của bộ biến tần như thời gian gia tốc, tần

số cực đại và cực tiểu…Số của thông số được lựa chọn và giá trị đặt của thông

số được hiển thị trên màn hình LED

- Việc truy cập tới các thông số được xác định bởi gía trị đặt trong P009 Kiểmtra các thông số chính cần thiết cho ứng dụng được đặt theo chương trình

- Các lựa chọn của P009 như sau:

0 = Chỉ có các thông số từ P001 tới P009 có thể được đọc và đặt

1 = Các thông số P001 tới P009 có thể được đặt và tất cả các thông số khác chỉ

CHƯƠNG III GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PLC3.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PLC.

PLC là từ viết tắt của cụm từ tiếng Anh: Programmable Logic Controller, tạm dịch sang tiếng Việt là: thiết bị điều khiển logic khả trình.

3.2 GIỚI THIỆU BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC LOẠI SIMATIC 200.

Hình 3 – 1: CPU 212 họ S7-200 của SIEMENS

- 512 từ (Word) bằng 1Kbyte để lưu trữ chương trình thuộc miền bộ nhớ đọcghi được và không bị mất dữ liệu nhờ có giao diện với EFPROM

-512 từ đơn để lưu dữ liệu, trong đó có 100 từ nhớ đọc - ghi thuộc miền non

volatile

- 8 cổng vào logic và 6 cổng ra logic

- Có thể ghép nối thêm 2 modul mở rộng số cổng vào / ra, bao gồm cácmodul tương tự (Analog)

- 64 bộ tạo thời gian trễ (Times) trong đó có 2 bộ có độ phân giải 1ms, 8 bộ

có độ phân giải 10ms và 54 bộ có độ phân giải 100ms

- 64 bộ đếm chia làm 2 bộ đếm tiến và đếm lùi

- 384 bit nhớ đặc biệt được sử dụng làm các bít nhớ trạng thái hoặc các bitđặt chế độ làm việc

- Có các chế độ ngắt và xử lý ngắt khác nhau bao gồm:

+Ngắt truyền thống

+Ngắt theo sườn lên hoặc sườn xuống

+ Ngắt theo thời gian và ngắt báo hiệu của bộ đếm tốc độ cao

- Bộ nhớ không bị mất dữ liệu trong khoảng thời gian 50 giờ khi PLC bị mấtnguồn nuôi

Hình 4 -7 CPU 214 họ S7-200 của SIEMENS

- Có 7 modul mở rộng thêm cổng vào ra bao gồm cả Alanog

- Tổng số cổng vào - ra là 64 cổng vào và 64 cổng ra

- 128 bộ thời gian:

+ 4 bộ 1ms

+16 bộ 10ms

+ 108 bộ 100ms

- 128 bộ đếm chỉ có đếm tiến hoặc vừa đếm tiến vừa đếm lùi

- 688 bit nhớ đặc biệt dùng để thông báo trạng thái và đặt chế độ làm việc

- Các chế độ ngắt và xử lý bao gồm:

+ Ngắt theo sườn lên hoặc sườn xuống

+ Ngắt theo thời gian ngắt của bộ đếm tốc độ cao

+ Ngắt truyền xung

* Hệ thống các đèn báo trên CPU 214:

- SF: đèn đỏ SF báo hiệu hệ thống bị hỏng, đèn sáng lên khi PLC có hỏnghóc

- RUN: đèn xanh RUN chỉ định PLC đang ở chế độ làm việc và thực hiệnchương trình được nạp vào trong máy

- STOP: đèn vàng STOP chỉ định rằng PLC đang ở chế độ dừng, dừngchương trình đang thực hiện lại

- Ix x: đèn xanh ở cổng nào chỉ định trạng thái tức thời ở cổng Ix x, đèn nàybáo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng vào

- Qx x: đèn xanh ở cổng nào chỉ định trạng thái tức thời ở cổng Q x x, đènnày báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng ra

Hình 3.3: Sơ đồ các chân đầu vào và ra của CPU 214 AC/DC/Relay

* Các cổng truyền thông.

PLC S7-200 sử dụng cổng truyền thống nối tiếp RS485 với phích nối 9 chân

để phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình hoặc với các trạm PLC khác

Để ghép nối S7-200 với máy lập trình PC 702 hoặc với máy thuộc họ PC7 xxkhác có thể sử dụng 1 cáp nối thẳng qua cổng MPI

ChânChức năng1Đất2Nguồn

24 VDC3Truyền nhận dữ liệu 4Không sử dụng 5Đất6Nguồn 5 VDC7Nguồn 24 VDC8Truyền nhận dữ liệu9Không sử dụng

Hình 4-9 Sơ đồ chân cổng truyền

thông

5 4 3 2 1

7 6

8 9

Ghép nối S7-200 với máy tính PC qua cổng RS-232 với cáp nối PC/PPI vàcạc chuyển đổi RS-232 /RS-485

Hình 3.4 Kết nối CPU 214 với máy tính qua cáp PC/PCI

* Hoạt động của CPU:

- Sau khi được cấp nguồn bộ vi xử lý xoá giá trị thời gian các bộ đếm, các cờkhông duy trì và bảng ảnh vào ra ở giá trị S7 -200 bắt đầu hoạt động theo chu kỳ.Khởi đầu mỗi chu kỳ bộ xử lý đọc trạng thái tín hiệu của các đầu cào và lưu trữtrong bảng ảnh vào, trong khi thực hiện chương trình bộ xử lý sẽ truy cập đếnvùng bảng ảnh này Quá trình quét chương trình bộ xử lý đọc và xử lý tuần tựcác lệnh trong bộ nhớ

- Chương trình thực hiện tương ứng theo dãy lệnh được viết Nó thực hiệncác phép toán logic, toán học với số liệu ở bảng ảnh vào trong khi vẫn duy trìtrạng thái hiện tại của bộ vi xử lý, bộ thời gian, bộ đếm và các cờ Theo chươngtrình, bộ xử lý sẽ lưu giữ trạng thái đầu ra trong bảng ảnh, kết thúc chương trình

quét bộ xử lý sẽ chuyển giá trị từ bảng ảnh đầu ra đến đầu ra thực của hệ thống

và chu kỳ quét lại được lặp lại

* Mở rộng PLC.

Để tăng số lượng đầu vào đầu ra hoặc các cửa vào ra tương tự ta sử dụngthêm khối mở rộng Số lượng khối mở rộng được quyết định bởi CPU, các khốinày luôn được ghép bên phải khối cơ sở thông qua giắc cắm Trên khối mở rộngkhông 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 xácđịnh địa chỉ như sau:

- Địa chỉ được tính tăng dần chỉ số bắt đầu từ khối cơ sở

- Các byte đã sử dụng nhưng chưa hết các bít khi chuyển ra khối mới bắt đầutính từ byte tiếp theo Với các khối vào ra tương tự luôn để hai byte để phâncách

CPU 214 được lắp cố định chắc chắn trên ray cùng với các modul mở rộngkết nối với nhau bằng hệ thống bus

Hình 3.4 CPU 214 với các modul mở rộng

Địa chỉ đặt cho các modul mở rộng trên CPU 214 cho theo bảng dưới đây:

4 vào/4 ra

Modul 1 8 vào 3 vào analog/ Modul 2 Modul 3 8 ra 3 vào analog/ Modul 4

I3 0 I3 7

AIW0 AIW2 AIW4

AQW0

Q3 0 Q3 7

AIW8 AIW10 AIW12

AQW4

3.2.1.2 Bộ nhớ.

- Bộ nhớ của S7-200 được chia làm 4 vùng có nhiệm vụ duy trì dữ liệu trong

1 khoảng thời gian nhất định khi mất nguồn nuôi Bộ nhớ S7-200 có tính năngđộng cao, đọc và ghi được trong toàn vùng loại trừ phần bit nhớ đặc biệt ký hiệubởi SM (specical memory) có thể truy nhập để đọc

+ Vùng tham số là miền lưu trữ các tham số như từ khoá, địa chỉ trạm Cũng giống như các vùng chương trình, vùng tham số thuộc kiểu non volatileđọc / ghi được

+Vùng đối tượng: bộ thời gian, bộ đếm, bộ đếm tốc độ cao và các cổng vào

ra tương tự được đặt trong vùng nhớ cuối cùng Vùng này không thuộc kiểu nonvolatile đọc ghi được

3.2.1.3 Bộ vào ra.

- S7- 200 bao gồm các đầu vào tín hiệu số, các đầu ngắt và các đầu ra tương

tự Các đầu ra tín hiệu số kiểu rơ le và đầu ra là tương tự

- Các cổng truyền thống:

PLC S7-200 sử dụng cổng truyền thống nối tiếp RS485 với phích nối 9 chân

để phục vụ cho,việc ghép nối với thiết bị lập trình hoặc với bộ PLC khác Đểghép nối S7-200 với máy lập trình PC702 hoặc với máy thuộc họ PC7xx khác cóthể sử dụng 1 cáp nối thẳng qua MPI

Ghép nối S7-200 với máy tính PC qua cổng RS-232 với cáp nối PC/PPI và cạcchuyển đổi RS-232/RS-485

3.2.2 Chọn chế độ làm việc PLC.

3.2.2.1 Công tắc chọn chế độ làm việc.

- Nằm phía trên bên cạnh cổng ra cửa S7-200 có 3 vị trí cho phép chọn các

chế độ khác nhau cho PLC

- RUN cho phép PLC thực hiện chương trình trong bộ nhớ PLC sẽ rời khỏi

chế độ STOP nếu trong máy có sự cố hoặc trong chương trình gặp lệnh STOPthậm chí ngay cả khi công tắc ở chế RUN

Bộ điều khiển khả lập trình S7-200 với khối vi xử lý CPU212

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0

STOP

IO.O

IO.1 IO.2 IO.3

IO 4

QO.O QO.1 QO.2 QO.3

QO.4

I1.O I1.1 I1.2 I1.3

- STOP cưỡng bức PLC dừng công việc thực hiện chương trình đang chạy và

chuyển sang chế độ STOP Ở chế độ STOP cho phép hiệu chỉnh lại chương trìnhhoặc nạp 1 chương trình mới

- TERM cho phép máy lập trình tự quyết định 1 trong chế độ làm việc cho

PLC hoặc ở RUN hoặc ở STOP

3.2.2.2 Các nguồn nuôi.

- Sử dụng nguồn nuôi để ghi chương trình hoặc nạp chương trình mới có thể

là nguồn trên mạng hoặc nguồn pin

+ Các giá trị của cờ, bộ đếm, bộ thời gian

+Việc thực hiện lệnh Reset có 2 cách:

* Bằng tay:

- Chuyển công tắc đặt ở chế độ sang chế độ STOP

- Tháo pin dữ liệu

- Đặt công tắc ON/OFF ở vị chí 0

- Chuyển công tắc On/ OFF sang chế độ 1

- Lắp lại pin dữ liệu

* Bằng bộ lập trình lưu chọn chế độ Reset trong menu của bộ lập trình và

thực hiện.

3.2.3 Cấu trúc chương trình của PLC S7-200.

- Có thể lập trình bằng cách sử dụng 1 trong những phần mềm sau: + STEEP7-Micro/Dos

+ STEEP7-Micro/Win

- Những phần mềm này đều có thể cài đặt được trên máy lập trình họPG7 và máy tính cá nhân Các chương trình họ S7-200 phải có cấu trúc baogồm chương trình chính (main-progam) và sau đó đến các chương trình con vàcác chương trình xử lý ngắt

- Chương trình chính được kết thúc bằng lệnh kết thúc chương trình MEND

- Chương trình con là một bộ phận của chương trình, chương trình con phảiđược viết sau lệnh kết thúc chương trình chính MEND