Sử dụng SIEMENS S7 200 CPU224 và module 8in và module 16in/16out để điều khiển thang máy

Sử dụng SIEMENS S7 200 CPU224 và module 8in và module 16in/16out để điều khiển thang máy

Mục lục

PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ THANG MÁY

CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT CHUNG .- 2-56 SSc St SEEEEEEEEEEEESEEEE5122 1121 EEecre 1

V KHÁI NIỆM 25-2523 S211 11101112111121151121171121111111111.111.211 xe 1

1 PHÂN LOẠI THANG MÁY .- 222 2212222221111 2121111 me 3

HI/CÂU TẠO CHUNG CỦA THANG MÁYY Ác SE StEEekerrervee 4

IV/ PHỤC VỤ VÀ YÊU CẤU THANG MÁY vevcevttrrrriiiiieeeiee 11

CHUONG II: SO LUGC VE NGUYEN TAC HOAT DONG CUA THANG MAY 16

I) HOAT DONG CUA THANG MAY DON oocecccssscsscsssessssecssscssssesssccsssecssscsssessssesssseens 16

Il/ HOAT BONG CUA MOT NHOM THANG MAY unccssccsscssecssessscsrecssecscsseceressesssessses 17

PHAN II: LY THUYET PLC

CHUONG I:VAI TRO VA KHA NANG CUA PLC, - -czccs2scc: — 21

I VAI TRO CUA PLC TRONG QUA TRINH TU BONG HOA SAN XUẤT 21

4 KHẢN NĂNG CỦA PLO viecesssescsscssesscssseccsssuccessucsessssecssssvecssssucesssssessssevsssssessssssssee 22

TI, UU DIEM CUA PLO covccccssscssssscssuccsssuesssuecsssvesssuscssssesssssesssussssusssnsusecsssesessecssseeseen 22

IV/ VIEC LAP TRINH CHO PLC wiscccssssssssssecssecsessecssecssessucssvessecsuessesssecssestesaresaseasecsses 22

CHƯƠNG II: GIGI THIEU BO PLC CUA SIMATIC S$7-200 ccscscssssssesesscsessesesesseareases 24

UPLC SIMATIC S7-200 CPU 224 . S2 2 S2 1121112112151111221122121 5 1E sree 24

II/ NGON NGU LAP TRINH CUA S7-200 CPU 224 v.ecccccsssssssessssesssesssessssesssesssecasesssses 30

PHAN III: UNG DUNG PLC SIEMENS $7200 ĐIỀU KHIỂN

THANG MAY DOI 4 TANG CHUONG I: THIET KE PHAN CUNG cccccssscccsssseccssssessssssessssseccsssusessssivsssssevsssesuvessssteees 56

VCAU TAO, cecesesssssssssssssscsscssccssssssssssssssssssssssssssuscssssseesssssasssssssssssvssiesessssssssessssssssssssssen 56

II/ NGUYEN TAC HOAT ĐỘNG CUA CABIN QC H net rereg 56

III/ MACH PHU TRG CHO VIEC DIEU KHIEN THANG MÁY . s c2 58

CHUONG II: PHAN MEM ouiccccsccssssssssssssssssssscesessssssssssssssassssasssusuvseeessssssssssssssssssssissssse 59

CAC DIA CHI VAOPRA Lu cscescccsssssssssssecssncssesssscsucssessussusssucssussrsssusssecssecssecssessessseessesesees 59

II/LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY ĐÔI 4 TẦNG 61

IH/ ĐÁNH GIÁ KẾT QUÁ THỊ CÔNG

LỜI NÓI ĐẦU

Tự động hoá ngày càng đóng vai trò quan trọng trong đời sống công nghiệp

Ngày nay nghành tự động đã phát triển tới trình độ rất cao nhờ những tiến bộ của lý

thuyết điều khiển ,PLC mỗi loại đều có những đặc thù riêng

Sự bùng nổ của tiến bộ khoa học kĩ thuật nhất là trong lĩnh vực điện _điện tử

_tin học, với nhịp độ phát triển của nhân loại, con người đã ngày càng có nhiều nhu

cầu hơn, mỗi thứ điều phải tiện nghi phương tiện đi lại dễ dàng nhanh chóng, thang máy là phương tiện đi lại khá phổ biến và nó đã tồn tại từ nhiều năm nay

Trong những năm gần đây, tốc độ xây dựng tăng cao, đặc biệt là nhà cao tầng

tăng nhanh ở thành phố Hồ Chí Minh và những thành phố lớn trong cả nước

Trong tình hình xã hội và kinh tế của đất nước ta hiện nay, việc xây dựng nhà cao

tầng ở các thành phố lớn nhăm phục vuc cho các mục tiêu :

_ Xây dựng các trung tâm thương mại

_ Xây dựng các cao ốc văn phòng

_ Xây dựng khách sạn

Xây dựng chung cư giải quyết nhà ổ chuột quy hoạch đô thị

Sự gia tăng sổ lượng nhà cao tầng naỳ gắn với việc sữ dụng thang máy nhằm đáp ứng tiện nghỉ sử dụng và theo đúng quy định ,các nha cao tang từ 6 tang trở lên hay

cao từ 14m thì phải lắp đặt thang máy Như vậy nhu cầu sử dụng thang máy hiện nay

là rất lớn

Trong cấu hình hệ thống thang máy thì hệ thống điều khiển đóng vai trò rất quan trọng Hệ thống điều khiển đươc xem như đâu não, nó quyết định mọi hoạt động của thang Thực tế, hiện nay kĩ thuật điều khiển thang máy thường được sử dung hai phương pháp chính :ÐK bằng Vi _Xử _Lý và ĐK bằng PLC Trong đó PLC có ưu điểm như : độ tin cây cao, dể lắp đặt, dể dàng thay đổi thiết kế phần mềm, ứng dụng điều khiển trong phạm vi rộng, thích ứng trong môi trường khắc nghiệt ( nhiệt độ, độ

ẩm, tiếng ổn, điện áp dao động ) nên đươc sử dụng phổ biến hơn trong công nghiệp

điều khiển thang máy

Trong luận án này được sử dụng SIEMENS S7 200 CPU224 và module 8in và

module 16in/16out để điều khiển thang máy Nhưng vì thời làm luận án không nhiễu

cùng với trình độ còn hạn chế nên không tránh khỏi sai sót , rất mong được sự chỉ bảo

, gốp ý của quý thầy cô và các bạn sinh viên quan tâm đến lĩnh vực điều khiển tự

: động này

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH

PHAN L:

TONG QUAN VE THANG MAY

Thang máy là loại máy nâng dùng để chuyên chở người hay hàng hoá Thang

máy thường được sử dụng ở các toà nhà cao tầng, thường là 4 tang trở lên Đặc điểm

của nó là làm việc theo chu kỳ gián đoạn với những chế độ trọng tải khác nhau tuỳ theo yêu cầu sử dụng Chuyển động của thang máy là theo phương thẳng đứng hoặc nghiêng 15° so với phương thẳng đứng nhờ dây dẫn hướng trong nhà hoặc các tầng

hầm được xây kín xung quanh Ở mỗi tầng đếu bố trí nút gọi tầng và cửa ra vào

Yêu cầu làm việc của thang máy là phải an toàn, chế độ làm việc ổn định, độ tin cậy cao, tiện lợi cho người sử dụng, thuận lợi cho việc lắp đật, sửa chữa và bảo trì

Đặc điểm vận chuyển bằng thang máy so với các phương tiện vận chuyển khác là thời gian của một chu kỳ vận chuyển bé, tần suất vận chuyển lớn, đóng mở máy liên tục

Ngoài ý nghĩa vận chuyển, thang máy còn làm tăng vẻ đẹp công trình

Thang máy được lắp đặt và sử dụng rộng rãi trong hầu hết các công trình xây dựng

cao tầng: nhà ở, cư xá, công sở, khách sạn, bệnh viện, thư viện, nhà ga

Nước ta đang trong giai đoạn xây dựng cơ sở hạ tầng để tạo đà cho công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước, vì vậy thang máy cũng ngày càng được sử dụng

phổ biến hơn

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH

Il/ PHAN LOAI THANG MAY:

Có nhiều cách để phân loại thang máy: tuỳ theo mục đích sử dụng, theo kết

cấu truyền động, theo chế độ làm việc, theo trọng tải chúng ta có thể phân loại như

sau:

1/ Phân loại theo công dụng:

+ Thang máy hành khách: dùng để vận chuyển người trong các nhà cao tầng tải

trọng nằm trong khoảng từ 70Kg đến 1500Kg tương ứng số hành khách từ 1 đến 20

người Loại thang này cũng có thể dùng để vận chuyển hàng hoá nếu nó nằm trong

giá trị khối lượng cho phép

+ Thang máy chở hàng chủ yếu để chuyên chở hàng hoá, thiết bị, ngoài ra loại thang

máy này cũng có thể dùng để chở người

+ Thang máy chuyên dùng: đây là loại thang máy dùng cho các công việc riêng như:

bệnh viện, cứu hoa, ‹ cấp cứu

ao

Nhớ

2/ Phân loại thang máy theo tốc độ chuyển động:

+ Thang máy chạy cham: V= 0.5 + 0.75m/s

+ Thang máy có vận tốc trung bình: V= 0.75 + 1.5 m/s

+ Thang máy có vận tốc nhanh: V= 1.5 + 3 m⁄s

+ Thang máy có vận tốc cao: V = 3 + 5 m/s

3/ Phân loại thang máy theo tải trọng:

+ Thang máy loại nhỏ : Q < 160Kg

+ Thang máy loại trung bình: Q = 500 Kg + 2000 Kg

+ Thang máy loại lớn: Q > 2000Kg

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH

Để đảm bảo an toàn cho người và tránh cảm giác về độ giật và độ hãng quá mạnh, điều kiện an toàn cũng như tốc độ di chuyển của buồng thang chưa được vượt quá5m/s khi thiết kế các hệ thống điều khiển thang máy chúng ta cần chú ý đến những yêu cầu trên

II/CẤU TẠO CHUNG CỦA THANG MÁY:

1/ Các thành phần chính của thang máy:

Thang máy cho dù có nhiều dạng, nhiều kiểu khác nhau nhưng nhìn chung

chúng có các bộ phận chính như sau:

+ Cabin : là thiết bị để vận chuyển người hoặc hàng hoá vật tư

+ Đối trọng: Chính là bộ phận đóng vai trò giữ thăng bằng với cabin

+ Động cơ: Thang máy có thể sử dụng loại động cơ 1 pha hoặc 3 pha để làm

việc

+ Hệ thống treo cabin( giếng thang ) : Chạy dọc suốt chiều cao của công trình

và được che chắn bởi kết cấu chịu lực ( gạch, bêtông, kết cấu thép hoặc lưới che ) Là nơi dùng để gắn động cơ, dẫn hướng cho cabin và đối trọng

+ Cơ cấu dẫn động: dùng vào việc dẫn hướng cho cáp dẫn di chuyển, truyền lực để cabin và đối trọng hoạt động

+ Hệ thống phanh an toàn: đây chính là thiết bị đảm bảo an toàn cho hành khách hay hàng hoá trong quá trình hoạt động của thang máy tránh những sự cố như

đứt cáp, động cơ chạy quá tốc độ

+ Mạch động lực, mạch điều khiển, mạch chiếu sáng và an toàn: có vai trò

quan trọng trong hệ thống điều khiển thang máy Chúng là trung tâm của hệ thống,

ngoài ra chúng còn cung cấp tiện ích cho người sử dụng

Mỗi một bộ phận, thiết bị đều có chức năng riêng biệt, nhưng chúng có chung mỗi liên hệ mật thiết góp phẩn tạo nên một hệ thống hoàn chỉnh về tính tăng cũng như tiêu chuẩn kỹ thuật

2/ Thông sô cơ bản của thang máy :

Đây chính là những thông số cần thiết đặc trưng cho mỗi loại thang máy, chính những thông số này quyết định toàn bộ quá trình hoạt động của thang máy cũng như thiết kế chúng Các thông số này còn là cơ sở cho các nhà đầu tư lựa chọn loại thang

máy phù hợp với yêu cầu và mục đích sử dụng

+ Tải trọng nâng: là tải trọng lớn nhất theo tính toán cho phép thang máy vận

chuyển được, ở đây không kể đến trọng lượng cabin

+ Khả năng chứa của cabin: chính là số lượng người mà theo tính toán cabin chứa được và thang máy vận chuyển được

+ Diện tích sàn cabin: là điện tích tính trong lòng cabin Diện tích này được

tính theo tải trọng nâng và khả năng chứa của cabin

+ Tốc độ danh nghĩa: là tốc độ của cabin theo tính toán và ghi trong lý lịch

máy

Tốc độ làm việc: là tốc độ chuyển động thực tế của cabin

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH

+ Chiểu cao nâng của thang máy: là khoảng cách theo phương thẳng đứng giữa

sàn dưới cùng và trên cùng của toà nhà

+ Độ dừng chính xác: là khoảng cách theo phương thẳng đứng giữa mặt sàn cabin và mặt sàn tầng nhà khi dừng thang máy

3/ Tính chọn công suất truyền động thang máy:

Để chọn công suất truyễển động thang máy cần có các điều kiện và các thông số sau:

- - Sơ đổ động học của thang máy

- _ Tốc độ và gia tốc cực đại cho phép

- - Tải trọng

- Trong lượng buồng thang

Công suất tĩnh của động cơ khi nâng tải dùng đối trọng được tính theo công thức sau:

n : hiệu suất của cơ cấu nâng

Khi có đối trọng công suất tĩnh của động cơ lúc nâng tải được tính theo công thức sau:

Pán = [ (OBuông mang + G)/n - Gpai ưọng *rỊ]*V*k*g*10” (Kw)

Khi hạ tải:

Pen = [ (Gpuéng thang + Ở)/n + bại tong *n]*V*k*g*10" (Kw) Trong đó:

P«„: công suất tĩnh của động cơ khi nâng có dùng đối trọng

Pa: công suất tĩnh của động cơ khi hạ có dùng đối trọng

Gbpøi rọng : Khối lượng của đối trọng

K =(1.5 + 1.3): hệ số ma sát giữa thanh dẫn và đối trọng

Khối lượng của đối trọng được tính theo công thức sau:

Với œ: hệ số cân bằng (0.3 + 0.6)

Phần lớn các thang máy chở khách chỉ vận hành đầy tải trong giờ cao điểm, thời

gian còn lại luôn làm việc non tải Cho nên đối với thang máy chở khách nên chọn œ

= 0.3 + 0.6

Đối với thang máy chở hàng, khi nâng thường là đầy tải, khi hạ thường là không tải nên thường chọn œơ = 0.5,

Phương pháp tính chọn công suất truyền động động cơ thang máy tiến hành theo các

bước như sau:

- _ Tính lực kéo đặt lên puli quấn cáp kéo buông thang ở tầng dưới cùng và các

lần dừng tiếp theo:

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH

Với k1: số lần dừng buồng thang

AG:: Khối lượng tải thay đổi theo mỗi lần dừng

R : là bán kính của Puhi cuốn cáp

I: là tỉ số truyền của cơ cấu

rị : là hiệu suất của cơ cấu

- Tính tổng thời gian hành trình nâng hạ của buồng thang bao gồm: thời gian buồng thang di chuyển với tốc độ ổn định, thời gian mở máy và hãm máy, và tổng thời gian

còn lại( thời gian đóng —- mở cửa cabin, thời gian ra vào của hành khách, và tổng thời gian còn lại,

- Dựa vào kết quả các bước trên, tính Mômernt đẳng trị và tính trọn công suất động cơ

4/ Ảnh hưởng của tốc độ, gia tốc và độ giật đối với hệ truyền độ thang máy:

Một trong những yêu cầu cơ bản trong hệ truyền động thang máy là phải đảm

bảo cho buồng thang di xhuyển êm Buồng thang chuyển động êm hay không là phụ thuộc vào gia tốc khi mở máy và khi hãm máy Các thông số chính đặc trưng cho quá

trình hoạt động của thang máy là: Tốc độ di chuyển V (m⁄$), gia tốc a(m/s?”), độ giậtp

Tốc độ di chuyển trung bình của thang máy có thể tăng bằng cách giảm thời gian mở máy, có nghĩa là tăng gia tốc Nhưng khi gia tốc lớn sẽ gây cảm giác khó chịu cho

hành khách ( như chóng mặt, ghẹt thở, sợ hãi ) Bởi vậy gia tốc tối ưu là a = 2m/s” Gia tốc tối ưu đảm bảo năng suất cao, không gây cảm giác khó chịu cho hành khách được cho trong bảng sau:

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH

Khi gia t6c a= 2 m/s” thi độ giật không được quá 20 m/s” hoạt động của động cơ đối

với thang máy có tốc độ trung và cao có thể chia thành 4 giai đoạn sau:

`¬

>

5 Dừng chính xác buồng thang máy:

Buồng thang của thang máy cần phải dừng chính xác so với mặt bằng của tầng

cần dừng sau khi thang máy dừng ở tầng yêu cầu Nếu buồng thang máy không dừng

chính xác sẽ gây ra các hiện tượng sau:

- _ Đối với thang máy chở khách: làm cho khách ra vào khó khăn, tăng thời gian

ra vào của hành khách dẫn đếễn giảm năng suất

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

hàng

Để khắc phục điều này có thể ấn nhấp nút bấm để đạt độ chính xác khi dừng nhưng sẽ dẫn đến những vấn để không mong muốn:

- _ Hồng thiết bị điều khiến

- _ Gây tổn thất năng lượng

- _ Gây hồng hóc các thiết bị cơ khí

Tăng thời gian từ lúc hãm đến lúc dừng

Để dừng chính xác buồng thang máy cân tính đến một nửa hiệu số của hai quãng đường trượt khi buồng thang đẩy tải và phanh buồng thang không tải khi cùng một hướng di chuyển Các yếu tố ảnh hưởng đến dừng chính xác buồng thang bao gồm:

- Moment của cơ cấu phanh

- moment quán tính của buồng thang

- Tốc độ khi bắt đầu hãm

Quá trình hãm buồng thang xảy ra như sau: khi buông thang đi đến gần sàn tầng, công tắc chuyển đổi tầng cấp lệnh lên hệ thống điểu khiển động cơ để dừng buồng thang Trong khoảng thời gian tác động của thiết bị điều khiển, buồng thang đi

được quãng đường là:

Mc: moment can tinh [N]

Wo: téc d6 quay của động cơ lúc bắt đầu phanh [rad/s]

D: đường kính puli kéo cáp [m|]

S1: quãng đường trượt nhỏ nhất của buồng thang khi phanh

S2: quãng đường trượt lớn nhất của buồng thang khi phanh

Bảng sau đưa ra các tham số của các hệ truyền động với độ chính xác khi dừng AS:

Hình 4 minh hoạ: Dừng chính xác buồng thang

Khi thiết kế hệ trang bị điện — điện tử cho thang máy việc lựa chọn 1 hệ truyền động,

chọn loại động cơ phải dựa trên các yêu cầu sau:

truyền độ cơ KĐB rotor dây quấn thường dùng cho máy nâng có tải trọng lớn

nhằm khởi động để không làm ảnh hưởng lớn đến nguồn cung cấp điện, hệ truyền

động cơ KĐB rotor lông sóc thường dùng cho thang máy có tốc độ chậm

Hệ truyền động dùng động cơ KĐB nhiều cấp tốc độ thường dùng cho thang máy chở hàng có tốc độ trung bình

Hệ truyền động cơ 1 chiểu máy phát - động cơ có khuyếch đại trung gian thường dùng cho thang máy có tốc độ cao Hệ này đảm bảop biểu đồ hợp lý, nâng cao nâng cao độ chính xác khi dừng tới + ( 5 + 10 )mm Nhược điểm của hệ này là

công suất đặt lớn gấp 3 đến 4 lần so với hệ xoay chiều, phức tạp trong vận hành

và sửa chữa

6 Thiết bị an toàn cơ khí

Để đảm bảo cho người sử dụng, hàng hoá và các trang thiết bị trong mạch

điều khiển thang máy Người ta cho bố trí các thiết bi bảo vệ liên động, các tiếp điểm hành trình để đảm bảo cho thang máy dừng chính xác không vượt quá phạm

vi dưới hạn Bên cạnh buồng thang máy còn trang bị bộ phận phanh bảo hiểm để

giữ buồng thang tại chỗ khi gặp sự cố như: đứt cáp, mất điện, động cơ vượt quá tốc

độ cho phép phanh bảo hiểm được chế tạo theo các kiểu sau:

- _ Phanh bảo hiểm kiểu nêm

- _ Phanh bảo hiểm kiểu lệch tâm

- _ Phanh bảo hiểm kiểu kìm

- _ Phanh dừng đột ngột mắc với cáp nâng

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

hơn cả, vì nó đảm bảo buồng thang dừng tốt hơn các loại phanh khác Việc chế

tạo và lắp ráp các loại phanh bảo hiểm phải đúng các tiêu chuẩn kỹ thuật Có như thế thì việc vận hành mới được đảm bảo an toàn

Ngoài ra điểu khiển thang máy là riêng rẽ, điểu khiển đôi hay điều khiển theo nhóm Điều khiển thang máy có thể thực hiện theo những ưu tiên sau:

+ Uu tién theo chiéu

+ Uu tién goi triuvéc thì phục vụ trước

+ Ưu tiên khoảng cách

Kết hợp được các loại ưu tiên trên thì việc khai thác mới đạt hiệu quả cao,

cũng như tiết kiệm được thời gian phục vụ

IV/ Phục vụ và yêu cầu thang máy

1 Phục vụ trong thang máy:

Bước đầu tiên trong bài toán nâng chuyển là hoạch định số hành khách có

thể có Điều đó có nghĩa là phải tìm xem có bao nhiêu người yêu cầu sử dụng,

thời gian cao điểm, việc lưu thông diễn ra như thế nào, chỉ lưu thông lên hay lưu

thông xuống dồng thời hay riêng lẻ

Người ta dựa vào ba thông số chính:

- - Chiểu cao nâng của cabin: chính là số tầng phục vụ

- _ Sức nâng danh nghĩa: trọng lượng tối đa khi đầy tải, tính bằng trọng tải trung

bình của 1 người nhân với số hành khách tối đa

- _ Tốc độ danh nghĩa: là tốc độ ở chế độ bình ổn

Khi số hành khách được ước đoán thì bứoc tiếp theo là phải xem xét yếu tố thời

gian sao cho tối ưu

Bài toán nâng chuyển đòi hỏi phải xét đến yếu tố thời gian và sự di chuyển diễn ra trong suốt thời gian vận hành Các yếu tố thời gian này phải liên

quan đến thời gian tổng mà được yêu câu đối với vấn để phục vụ đồng thời được

dựa vào những yêu cầu thực tế hay những giá trị ước lượng được Bài toán nâng

chuyển đòi hỏi đến mức tối thiểu các yếu tố thời gian nhằm làm cực đại công việc vục vụ

Các yếu tố này đòi hỏi xem xét dưới nhiều khía cạnh khác nhau, chẳng hạn: buồng thang rộng hay hẹp, vị trí bố trí thang máy, thang trống hay chứa đây,

mật độ hành khách hay tải khác còn lại trên buông thang và hướng chuyển đổi là

vào hay ra

Các yếu tố thời gian khác khó thường không xác định cụ thể bằng công

thức tính toán mà thường dựa trên kinh nghiệm vận hành và phương pháp thống

kê

Thời gian đóng mở cửa cũng như thời điểm diễn ra đóng và mở cửa cũng cần phải

xét đến để có các phương án tối ưu

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH

Các yếu tố thời gian khi xem xét phải quan tâm đến khả năng phục vụ của

thang máy trong thời gian cao điểm

Diện tích mặt sàn buồng thang: đáy buông thang phải đủ lớn để tạo cho hành

khách có cảm giác thoải mái, không bị quá tải và cho phép hành khách ra vào dễ

dàng

Một hành khách trung bình đòi hỏi 0.18m diện tích mặt sàn Tuy nhiên khi

hành khách đông có thể giảm diện tích xuống còn 0.16 m” diện tích mặt sàn Nếu

trong một toà nhà hành khách quen biết nhau, diện tích sử dụng có thể còn 0.14

mỶ cho một người

Khả năng của thang phải được bố trí theo kích thước tốt nhất để tạo ra sự phù hợp cho vóc dáng của một người Sự sắp xếp thành dãy và ô là tốt nhất

Sự sắp xếp hợp lý sẽ giảm thời gian đáng kể và làm tăng hiệu suất nâng chuyển

2 Yêu cầu kỹ thuật đối với thang máy chở người:

Để thang máy hoạt động ốn định, phục vụ tốt cho người sử dụng, nó phải

đáp ứng các yêu cầu sau:

- Tién nghi

- D6 tin cay cao,

- _ Độ dừng tầng chính xác của cabin

- _ Giới hạn chỉ số tăng và hãm máy

- _ Đáp ứng nhanh nhu cầu của hành khách

- - Hạn chế tiếng ổn

a Tiện nghỉ:

Đối với thang máy hiện đại, các trang thiết bị giúp hành khách được thoải

mái như: chiếu sáng, quạt thông gió, máy lạnh và diện tích sử dụng mỗi người

trong 1 cabin cũng là những yếu tố cần thiết

+ Bố trí cửa:

Một kiểu cửa hiệu quả nhất là cửa đóng và mở trong thời gian ngắn nhất và cho

phép 2 người ra vào cùng lúc Kiểu cửa cũng phải hợp lý về mặt kinh tế và có thể

chấp nhận với kích thước đáy buồng thang hiệu quả

Ở thang máy chất lượng cao thường dùng kiểu mở giữa Vì nó đáp ứng nhu câu về thời gian, kinh tế và hiệu quả Kiểu mở ở một phía đã trở nên bất tiện khi 2

người ra vào buông thang cùng một lúc

+ Chiếu sáng và tín hiệu:

phía trong thang máy nên được chiếu sáng tốt và phải bố trí như thế nào để

người không có nhiệm vụ không thể tắt được Ngưỡng cửa nên có ánh sáng tối

thiểu là 50lux

Phải hiển thị cho hành khách biết được thang máy đang lên hay đang xuống Giải pháp hiệu quả nhất là dùng đèn led và các mũi tên chỉ hướng Các

đèn chỉ hướng giúp hành khách chờ đợi hiệu quả nhất Nó sẽ thông báo cho hành

khách biết tầng mà nó đang đến và hướng đang di chuyển

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH

Nhấn nút ở hành lang sẽ phát sáng khi nhấn để thông báo cho hành khách biết là

yêu cầu phục vụ đã được chấp nhận

Để phục vụ hiệu quả thì nút nhấn không thể giữ thang được Vì khi nút nhấn bị kẹt

sẽ làm thang nâng bị dừng ở một tầng nào đó, hoặc có khi hành khách tự giữ nút nhấn

để thang dừng lại để chờ 1 người bạn nên làm trễ thời gian phục vụ

Khi vào cabin hành khách có thể nhanh chóng đăng kí nơi đến và tín hiệu sẽ

nhanh chóng thông báo cho hành khách biết khi tới nơi Các nút nhấn phải được đặt ở

nơi thuận tiện để hành khách có thể nhấn nhanh chóng khi ở bên trong buồng thang,

và phải phù hợp với tầm người sử dụng Qua tham quan, đa số các bảng hiện thị số

tầng và chiều của thang được đặt hơi cao hơn so với tầm mắt của người Việt Nam vì

các thiết vị này được nhập từ nước ngoài

Đối với các hệ thống hiện đại đều có trang bị hệ thống interphone Nó cho phép

hành khách liên lạc với bên ngoài trong trường hợp khẩn cấp

b Độ an toàn:

Đối tượng phục vụ của thang máy là con người Vì vậy an toàn là yêu cầu

._ quan trọng nhất Nó đảm bảo tính mạng và sức khoẻ của người sử dụng

Đặt vấn để an toàn là đưa ra mọi khả năng, mọi tình huống có thể xảy ra trong khi

sử dụng thang máy để tính toán và có biện pháp để để phòng, xử lý thích hợp nhanh

: chóng Có thể chia thành hai trạng thái hoạt động của thang máy:

- - Thang máy có sự cố

Khi thang máy hoạt động bình thường:

Cửa thang máy phải đóng kín khi thang máy đang chuyển động hoặc chưa dừng

hẳn Sau khi cửa mở để hành khách ra vào tại tầng có yêu cầu cửa cabin chỉ đóng lại

khi chưa quá tải và không có hành khách hoặc hàng hoá nào di chuyển qua cửa cabin

Lực đóng cửa cabin phải có giá trị nhỏ, đảm bảo không gây tổn thương cho hành

khách hay tổn hại hàng hoá

Thang máy phải nhận biết được 3 mức tải trọng:

- - Mức 2: đủ tải

- - Mức 3: quá tải

Và chỉ cho phép hoạt động khi chưa quá tải

+ Khi thang máy có sự cố:

Khi bi cúp điện cabin cần được đưa về tầng gần nhất và mở cửa bằng nguồn phụ Khi

cabin chạy quá hành trình cho phép do bộ điều khiển hoạt động không bình thường

hoặc vì lý do nào đó Phải có biện pháp sử lý để nó không tiếp tục chuyển động phá

vỡ kết cấu, gây tai nạn

Cửa cabin, cửa tầng phải có kết cấu thích hợp, cho phép mở ra trong trường hợp khi có

sự cố và thang máy đang ở vị trí tầng nào đó

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH

Nếu cabin đứt cáp, phải có bộ phận hãm bảo hiểm không cho cabin rơi tự do Cabin

cần có cửa thoát hiểm để sử dụng trọng những tình huống xấu nhất

Các tín hiệu an toàn cửa hệ thống thang:

+ Tín hiệu giới hạn trên:

Bảo vệ khi cabin vượt lố tầng trên cùng Khi tín hiệu này tác động sẽ cắt toàn bộ hệ thống mạch điều khiển, kết hợp với bộ giảm chấn làm cho cabin dừng khẩn cấp

+ Tín hiệu giới hạn dưới:

Bảo vệ khi cabin vượt lố tầng dưới cùng Khi tín hiệu này tác động sẽ cắt toàn bộ hệ thống mạch điều khiển, kết hợp với bộ giảm chấn làm cho cabin dừng khẩn cấp + Tín hiệu bảo vệ quá tốc:

Khi tốc độ cabin vượt quá tốc độ cho phép (theo tiêu chuẩn là 110% tốc độ định mức),

Khi tín hiệu này tác động sẽ cắt toàn bộ hệ thống mạch điều khiển, kết hợp với bộ

giảm chấn làm cho cabin dừng khẩn cấp

+ Tín hiệu bảo vệ quá tải:

Khi tải trọng cabin vượt quá tải trọng cho phép, tín hiệu này sẽ tác động kông cho

cabin vận hành

+ Tín hiệu an toàn cửa:

Khi cửa cabin hay cửa tầng chưa đóng sát, tín hiệu này sẽ tác động đóng cửa và không cho phép cabin vận hành

Khi cửa cabin bi kẹt hoặc có người đi qua khi cửa cabin đang đóng thì tín hiệu này sẽ _ tác động làm cho cửa cabin mở ra

c Độ tin cậy:

Độ tin cậy của thang máy thể hiện ở chỗ:

- _ tuổi thọ làm việc của các bộ phận cao, ít hư hỏng

- _ Xử lý đúng, đáp ứng chính xác các yêu cầu do người sử dụng đưa ra, cụ thể là gọi tầng

- _ Sự phối hợp hoạt động của các thiết bị chỉ được điều khiển đồng bộ và thống

nhất

d Độ dừng tầng chính xác của cabin:

Buéng thang của thang máy cần phải dừng chính xác so với mặt bằng của tầng khi có lệnh dừng Nếu buồng thang dừng không chính xác sẽ gây ra các hiện tượng sau:

- _ Đối với thang máy chở khách: làm cho hành khách ra vào khó khăn, tăng thời

gian ra vào của hành khách làm giảm năng suất

- _ Đối với thang máy chở hàng: gây khó khăn trong công việc bốc dỡ hàng, trong trường hợp xấu có thể không bốc dỡ được hàng

e Giới hạn chỉ số tăng tốc và hãm máy:

khi làm việc thang máy có 3 chế độ vận tốc:

- _ Vận tốc tăng dần với gia tốc dương khi bắt đầu chuyển động

- _ Vận tốc bình ổn (vận tốc danh nghĩa) gia tốc bằng không

- _ Vận tốc giảm dần với gia tốc âm khi chuẩn bị dừng tầng

Giới hạn gia tốc lớn nhất ama„ = 2m/s”

Đối với thang máy có V =lm⁄s : a = 1.5m/§Ÿ

Đối với thang máy có V = 2m/§ : a = 2m/s”

Trong thực tế người ta dùng 2 cấp độ cho động cơ để hạn chế sự hạn chế sự tụt tốc đột ngột, đồng thời phải có bộ hạn chế tốc độ để phòng sự tăng tốc quá giới hạn cho

phép

Ngày nay các thang máy hầu như sử dụng bộ biến tần Inverter để điều chỉnh tốc độ động cơ vì khả năng tốc độ của nó có thể nói là tối ưu nhất hiện nay

f Đáp ứng nhanh nhu cầu của khách hàng:

khách hàng sẽ trở nên thiếu kiên nhẫn sau một thời gian chờ đợi thang máy Vì vậy thang máy phải được thiết kế sao cho thời gian chờ thang nằm trong giới hạn cho phép, cụ thể là:

- _ Đối với toà nhà thương mại: 45s

- _ Đối với các khu dân cư là: 60s

Thang máy phải đáp ứng các nhu cầu hành khách của nhiều tầng khác nhau theo thứ

tự ưu tiên phù hợp sao cho tối ưu nhất Thang máy phải phục vụ tốt lượng hành khách lớn nhất trong giờ cao điểm

g Hạn chế tiếng ôn:

Tiếng ồn của thang máy gây ra là do:

- - Chuyển động của cabin

- _ Các cơ cấu cơ khí

- _ Các linh kiện trong thiết bị điểu khiển

tiếng ồn ảnh hưởng đến sức khoẻ của hành khách và của người xung quanh toà nhà Mức độ tiếng ôn được quy định cụ thể như sau:

- _ Nhà ở văn phòng, bệnh viện: + 30db

- - Nhà hàng, khách sạn: + 40db

k Tiện nghỉ:

Đối với thang máy hiện đại các trang thiết bị giúp hành khách được thoải mái như

chiếu sáng, thông gió, máy lạnh và diện tích sử dụng trong mỗi cabin cũng như yêu cầu cần thiết

Những vấn để nói trên về yêu câu chung của thang máy được giải quyết thông qua

các công việc sau:

- _ Tính toán kết cấu của thang máy theo thông số đặt ra với từng trường hợp cụ thể

- _ Tính toán, lắp đặt hệ thống điều khiển

CHƯƠNG II:

Sơ lược về nguyên tắc hoạt động của thang máy

Trong thực tế tuỳ thuộc vào số điểm dừng, số lượng thang máy mỗi toà nhà mà người ta đưa ra một cách điều khiển hợp lý nhất trong quá trình chạy, nhằm giải quyết vấn để thời gian cũng như vẫn để kinh tế để sử dụng năng lượng ít nhất

L Hoạt động của thang máy đơn:

Điều khiển thang máy đơn tuỳ thuộc vào khoảng các tầng và số điểm dừng của một toà nhà cao tầng mà người ta điều khiến nhiều cấp tốc độ khác nhau từ khoảng

Theo sơ đồ thì việc điều khiển của thang máy đơn được chia làm ba khối chính:

- - Khối kiểm soát các tín hiệu thang máy

- _ Khối điều khiển động cơ kéo thang máy

- - Khối điều khiển cứu hộ

2 Nguyên lý hoạt động:

Trong hoạt động của thang máy đơn thì phải giải quyết được những yêu cầu do

con người đặt ra và người ta chia ra làm hai chế độ làm việc Inpection và chế độ

Auto

+ Chế độ Inpection: là chế độ dùng cho người kiểm tra, sửa chữa khi có sự cố

+ Chế độ Auto: là chế độ thang máy giải quyết theo yêu cầu người gọi như chạy lên, chạy xuống, chọn chiều và ưu tiên chiều

Trong quá trình thang chạy một chiều bất kỳ thì nó sẽ tự động ghé rước cho người

gọi cùng chiều và đưa người đó đến đúng tầng yêu câu Sau khi giải quyết xong một

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYEN DUC THÀNH

chiều thì nó sẽ tiến hành xét chiểu ngược lại nếu như có người gọi thì nó sẽ chạy tiếp hành trình giải quyết giống chiều kia

Cùng với sự phát triển không ngừng của nền kinh tế xã hội, các kiến trúc cao tầng

và nhu cầu đi lạ`i ngày càng cao Ngày nay ở nước ta các kiến trúc cao tầng đã không còn là mới lạ nữa, nó xuất hiện ở khắp nơi trong các thành phố lớn Nhu cầu đi lại

tăng cao gấp bội Hệ thống thang máy đơn không thể đáp ứng nhu cầu ngày cào cao

này

Chính vì vậy, hệ thống thang máy nhóm hiện đại được ra đời nhằm thoả mãn nhu cầu

đó Với việc áp dụng lý thuyết điều khiến hiện đại, hệ thống thang máy này có các

chức năng đặc biệt như là: có thể tối ưu hoá việc đi lại trong toà nhà cao đến vài chục

tầng, đạt hiệu suất sử dụng thang cao nhất, giảm tối thiểu thời gian chờ đợi của khách

SƠ ĐỒ ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY ĐÔI

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH

KHOI DONG CO 1 KHOI DONG CG 2 KHỐI ĐỘNG CƠ 3 KHỐI ĐỘNG CƠ 4

KHỐI ĐIỀU KHIỂN KHỐI ĐIỀU KHIỂN KHỐI ĐIỀU KHIỂN KHỐI ĐIỀU KHIỂN

SƠ ĐỒ ĐIỀU KHIỂN NHOM THANG MAY

Ấp dụng hệ thống chuyên gia và logic mờ, bộ não của bộ giám sát thang máy và điều

khiển dùng hệ thống chuyên gia thông minh để cụ thể hoá các kiến thức trên thưc

tếvà các kinh nghiệm của việc điều khiển nhóm thang máy thông minh Các thông tin

này được lưu trữ trong hệ thông nhớ Từ đó các quy luật điều khiển vận hành khác

nhau được kiểm tra và phân tích bằng cách áp dụng logic mờ thực hiện quy luật if—

then sao cho tối ưu hoá việc phục vụ các yêu cầu của hành khách Trong cách xử lý

này, logic mờ cho phép hệ thống điều khiển ra các quyết định thông minh nhất từ các

yêu cầu và trang thái các nhóm tại mỗi thời điểm:

- _ Có bao nhiêu tâng gọi, trong đó có bao nhiêu tầng gọi lên, bao nhiêu tầng gọi

xuống

- Cabin nao đang phục vụ, Cabin nao dang chờ lệnh phục vụ, xác định được

trọng lượng, số lượng hành khách trong mỗi cabin

Từ hai yêu cầu này để xác định Cabin nào phục vụ cho tối ưu nhất, tiết kiệm được

năng lượng, thời gian chờ đợi của hành khách tránh việc điều khiển trùng lặp

2 Sơ lược các nguyên tắc điểu khiển của hệ thống điều khiển nhóm

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH

- _ Nguyên tắc phân công trực sẵn: nguyen tắc này áp dụng vào những giờ cao

điểm có nhu cầu lên hoặc xuống tập trung tại một hoặc vài vị trí định trước theo kinh nghiệm thực tế

Nếu Cabin đã hết tín hiệu yêu cầu phục vụ thì hệ thống điểu khiển nhóm sẽ tự động

phân công các nhóm cabin đến trực sẵn tại các khu vực mà được dự báo là có nhu cầu

được phục vụ trong tương lai nhiều nhất

Nguyên tắc này được cài đặt trước theo yêu cầu phục vụ cụ thể của từng toà nhà

Điều này nhằm giảm thiểu thời gian và cung cấp cho hành khách sự phục vụ tốt nhất

- - Nguyên tắc phân công theo tải trọng:

Hệ thống điều khiển nhóm luôn giám sát kiểm tra tải trọng của các cabin đang

trong chế độ phục vụ Căn cứ vào tải trọng của các cabin ở từng nhóm, từng khu

vực Nếu tải trọng vượt quá 70 - 80% (tuỳ theo đặt trước) thì hệ thống điều khiển

nhóm sẽ ước đoán trong tương lai ở khu vực đó có nhu cầu lớn và sẽ tự động phân

công một hay nhiều nhóm cabin mà đang ở chế độ chờ lệnh đến trực tại các vị trí

này

- - Nguyên tắc ước lượng — so sánh - chọn lọc theo quy luận IF - THEN:

Khi không cần thực hiện phân công trực sẵn thì hệ thống điều khiển chính hoạt

động bình thường theo quy luật IF - THEN để chọn cabin phục vụ theo yêu cầu

sao cho tối ưu

CHƯƠNG I:

VAI TRÒ VÀ KHẢ NĂNG CỦA PLC

I/ VAI TRÒ CỦA PLC TRONG QUÁ TRÌNH TỰ ĐỘNG HOÁ SẲN XUẤT :

Như đã biết, nước ta hiện nay đang trong quá trình công nghiệp hoá, hiện đại

hoá Vì thế, tự động hoá sản xuất đóng vai trò quan trọng, tự động hoá giúp tăng năng suất, tăng độ chính xác, và do đo tăng hiệu quả quá trình sản xuất Để có thể thực hiện tự động hoá sắn xuất, bên cạch các máy móc cơ khí hay điện, các dây chuyển sắn xuất vv, cũng cần thiết phải có các bộ điều khiển dễ điểu khiển chúng PLC là

một trong các bộ đáp ứng được yêu cầu đó

Tổng quát về PLC

a Giới thiệu PUC

PLC viết tắt của Programmable Logie Controller , là thiết bị điểu khiển lập trình

được (khả trình) cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình Người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một loạt trình

tự các sự kiện Các sự kiện này được kích hoạt bởi tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC hoặc qua các hoạt động có trễ như thời gian định thì hay các sự kiện

được đếm Một khi sự kiện được kích hoạt thật sự, nó bật ON hay OFF thiết bị điểu

khiển bên ngoài được gọi là thiết bị vật lý Một bộ điều khiển lập trình sẽ liên tục

“lặp” trong chương trình do “người sử dụng lập ra” chờ tín hiệu ở ngõ vào va xuất tín

hiệu ở ngõ ra tại các thời điểm đã lập trình

Để khắc phục những nhược điểm của bộ điều khiển dùng dây nối ( bộ điều khiển bằng Relay) người ta đã chế tạo ra bộ PLC nhằm thỏa mãn các yêu cầu sau :

® Lập trình dể dàng , ngôn ngữ lập trình dể học

Gọn nhẹ, dể dàng bảo quản, sửa chữa

Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được những chương trình phức tạp Hoàn toàn tin cậy trog môi trường công nghiệp

® Giá cả cá thể cạnh tranh được

Các thiết kế đầu tiên là nhằm thay thế cho các phần cứng Relay dây nối và các

Logic thời gian Tuy nhiên ,bên cạnh đó việc đòi hỏi tăng cường dung lượng nhớ và

tính dể dàng cho PLC mà vẫn bảo đảm tốc độ xử lý cũng như giá cả Chính điều này

đã gây ra sự quan tâm sâu sắc đến việc sử dụng PLC trong công nghiệp Các tập lệnh

nhanh chóng đi từ các lệnh logic đơn giản đến các lệnh đếm, định thời, thanh ghi

dich sau d6 là các chức năng làm toán trên các máy lớn Sự phát triển các máy

tính dẫn đến các bộ PLC có dung lượng lớn, số lượng I /O nhiều hơn

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH

Trong PLC, phần cứng CPU và chương trình là đơn vị cơ bản cho quá trình điểu khiển hoặc xử lý hệ thống Chức năng mà bộ điều khiển cần thực hiện sẽ được xác

định bởi một chương trình Chương trình này được nạp sẵn vào bộ nhớ của PUC, PUC

sẽ thực hiện việc điều khiển dựa vào chương trình này Như vậy nếu muốn thay đổi

hay mở rộng chức năng của qui trình công nghệ , ta chỉ cần thay đổi chương trình bên

trong bộ nhớ của PLC Việc thay đổi hay mở rộng chức năng sẽ được thực hiện một cách dể dàng mà không cần một sự can thiệp vật lý nào so với các bộ dây nối hay Relay

I/ KHẢN NĂNG CỦA PLC :

Chỉ cần thay đổi chương trình điều khiển và cách kết nối thì ta đã có thể sử dụng chính PLC đó để điểu khiến thiết bị hay máy móc khác nhau

Cũng như vậy, nếu muốn thay đổi hoạt động của máy móc, thiết bị hay hệ thống sản xuất tự động, rất đơn giản, chỉ cần thay đổi chương trình điều khiển

Các đối tượng mà PLC có thể điều khiển được rất đa dạng , từ máy bơm, máy cắt, máy khoan, lò nhiệt đến các hệ thống phức tạp như : băng tải, hệ thống chuyển mạch tự động (ATS), thang máy, dây chuyển sản xuất vv PLC có thể điều khiển theo các quy luât khác nhau đối với các đối tượng của nó

IH/.ƯU ĐIỂM CỦA PLC :

PLC co những ưu điểm mà các bộ điểu khiển cổ điển dùng dây nối và relay không thể nào so sánh được :

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

- Gọn nhẹ nên dễ dàng di chuyển, lắp đặt

- Dễ bảo quản, sửa chữa

- Bộ nhớ có dung lượng lớn, nạp xoá dễ dàng, chứa được những chương trình phức

tạp

- Độ chính xác cao

- Khả năng xử lý nhanh

- Hoạt động tốt trong môitrường công nghiệp

- Giao tiếp được vối nhiều thiết bị khác, máy tinh, mang, các thiết bị điều khiển

khác

IV/ VIỆC LẬP TRÌNH CHO PLC :

Có thể lập trình cho PLC một cách khá dễ dàng dựa trên một tập lệnh mà nhà sản

xuất cung cấp Tâp lệnh bao gồm nhiều lệnh ,có thể cho phép người sử dụng kết hợp các lệnh này một cách logic để tạo nhiều chương trình điểu khiển đa dạng , phức tạp Ngoài các lệnh thông thường nhà sản xuất còn cung cấp thêm các lệnh mở rộng (

Expansion Instruction) làm phong phú thêm khả năng điều khiển PLC

Cùng với tập lệnh còn có nhiều cách lập trình cho PLUC :

- Lập trình bằng giản đồ LAD ( Ladder Diagram ):

Các lệnh được liên kết với nhau một cách logic, chương trình có dạng thang Đặc

biệt, đối với các lập trình này, chương trình này trông giống như sơ đồ đấu nối mạch

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH

điện nên rất dễ kiểm soát, dễ hiểu Do đó cách lập trình này đươc ứng dụng khá phổ

biến Thích hợp để lập các chương trình dài, phức tạp

Đề lập trình theo cách này cần một máy tính cá nhân kèm theo một trong các

phần mềm hổ trợ: SSS (Sysmac Support Softwave ), CLSS (Control Link Support

Softwave ), SYS Win hay SYSMAC _CPT, STEP7-Micro/DOS hoặc STEP7-

Micro/WIN

- Lập trình dạng sơ để khối CSF (Control System Flowchart ):

Các lệnh được hiển thị như các khối chức năng, tuỳ từng ứng dụng mà ta liên kết

các khối chưc năng thích hợp để tạo nên chương trình Hiện nay, các lập trình này

không được sử dụng rộng rải vì nó khá phức tạp và khó kiểm soát chương trình

Để lập trình theo cách này cũng cần có máy tính và phần mềm hổ trợ tương ứng

- Lap trinh dang phat biéu STL (Statement Lists):

Các lệnh được biểu thị như các phát biểu , gần giống như ngôn ngữ con người , nen

cũng khá dễ hiểu Tuy nhiên do không có dạng hình ảnh nên ta không thấy được cách

liên kết các lệnh, do đó khó kiểm soát được chương trình

Để lập trình theo cách này, cần có một bộ lập trình bằng tay (Programing Console )

hay một máy tính cá nhân với phần mềm hé tro Programming console rat gon nhe,

thích hợp lập các chương trình nhỏ, đơn giản và thuận lợi cho việc thử nghiệm kiểm

tra tình trạng PLC tại hiện trường

Tóm lại :

Sự ra đời của PLC cũng như các bộ phận điều khiển hiện đại khác đã mở ra một

thời đại mới trong lĩnh vực tự động hoá Với những khả năng điều khiển phong phú và

phức tạp hơn, PLC đả vượt xa các mạch điều khiển cổ điển dùng dây nối và Relay

Các hệ thống, dây chuyển sản xuất được điều khiển một cách nhịp nhàng hơn, các

thiết bị máy móc được điều khiển chính xác hơn

1 Cấu trúc phần cứng của CPU 224

S7-200 là thiết bị điều khiển logic khả trình loại nhỏ của Hãng SIEMENS

(CHLB Đức) có cấu trúc theo kiểu Modu] và có các modul mé rộng Các modul nay

được sử dụng cho nhiều ứng dụng lập trình khác nhau Thành phần cơ bản của 57-200

là khối vi xử lý CPU-224 nó được sử dụng vào mô hình trong luân văn tốt nghiệp

- 6 bộ đếm tần số cao (HSC) một xung ở tân số 30 kHz, 4 bộ đếm tần

số cao hai xung vuông pha ở 20 kHz

- Phat 2 xung DC 6 20 kHz

- Kha năng lưu trữ 100 giờ khi cúp điện

- Số Modul mở rộng tối đa: 7

- Số ngõ vào ra số có thể mở rộng DI/ DO : 128/ 128

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP : GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH

- Số ngõ vào ra tương tự có thể mở rộng AI/ AO/ max: 28/14/35

- Nguồn pin có thể sử dụng trong 200 ngày

- Tốc độ thực thi lệnh: 0.22 Is

- Số Timer, Counter, Flag: 256

- Ngắt truyền thông: 1 truyềển/ 2 nhận

- Ngắt theo thời gian: 2 ( 1ms tới 255 ms)

- Ngắt ngõ vào bằng phần cứng: 4

- Đồng hồ thời gian thực: có

- Password bảo vệ: có

- Giao thức truyền thông RS- 485 với :

+ PPI master/ slave

+ MPI slave

+ Freeport ( chọn cấu hình với ASCII protocol)

- Giao thức truyền thông có thể mở rộng:

+ PROFIBUS DP Slave

+ AS- Interface Master + Ethernet

+ Internet + Modem

- Nguồn cấp : 85- 265 VAC Các đèn báo trên S7-200 CPU224

«SE (đèn đỏ): Đèn đỏ SF báo hiệu hệ thống bị hồng

® RUN (đèn xanh): Đèn xanh RUN chỉ định PLC đang ở chế độ làm việc và thực

hiện chương trình được nạp vào trong máy

+ STOP (đèn vàng): Đèn vàng STOP chỉ định rằng PLC đang ở chế độ dừng

chương trình và đang thực hiện lại

‹* Cổng vào ra

® Ix.x (đèn xanh): Đèn xanh ở cổng vào báo hiệu trạng thái tức thời của cổng

Ix.x Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị Logic của công tắc

@ Qx.x (đèn xanh): Đèn xanh ở cổng ra báo hiệu trạng thái tức thời của cổng

Qx.x Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng

s* Chế độ làm việc

PLC có 3 chế độ làm việc:

+ RUN: cho phép PLC thực hiện chương trình từng bộ nhớ, PLC sẽ chuyển từ

RUN sang STOP nếu trong máy có sự cố hoặc trong chương trình gặp lệnh

STOP

+ STOP: Cưỡng bức PLC dừng chương trình đang chạy và chuyển sang chế độ

STOP

+ TERM: Cho phép máy lập trình tự quyết định chế độ hoạt động cho PLUC hoặc

RUN hoặc STOP

+» Cổng truyền thông

S7-200 sử dụng cổng truyền thông 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 Tốc độ

truyền của PLC là 300 +38.400 baud

Để ghép nối S7-200 với máy lập trình PG702 hoặc các loại máy lập trình thuộc

họ PG7xx có thể dùng một cáp nối thẳng MPI Cáp đó đi kèm với máy lập trình

Ghép nối S7-200 với máy tính PC hua cổng RS232 cần có cáp nối PC / PPI với

Bộ nhớ Š7-200 được chia thành 4 vùng với l tụ có nhiệm vụ duy trì dữ

liệu trong một khoảng thời gian nhất định khi mất nguồn Bộ nhớ SŠ7-200 có

tính năng động cao, đọc, ghi được trong toàn vùng, loại trừ các bit nhớ đặc biệt

SM (Special memory) chỉ có thể truy nhập để đọc

EEPROM MIEN NHỚ NGOÀI

Chương trình #————>| Chương trình Ƒ* Chương trình

"| pe lieu >| De liéu < Dữ liệu

Là nguồn nhờ được sử dụng để lưu giữ các lệnh chương trình Vùng này thuộc

kiểu non-volatile đọc / ghi được

liệu được chia thành những miễn nhớ nhỏ với các công dụng khác nhau Chúng

được ký hiệu bằng chữ cái đầu theo từ tiếng Anh, đặc trưng cho công dụng riêng

của chúng như sau:

V_: Variable Memory

I: Input image register

OQ : Output image regiter

M._ : Internal Memory bits

SM : Special Memory bits

Tất cả các miễn này đều có thể truy nhập theo từng bít, từng byte, từng từ

(word) hoặc từ kép (double word)

¢ Vùng đối tượng

Bao gồm các thanh ghi Timer, bộ đếm tốc độ cao, bộ đệm vào ra, thanh ghi

AC Vùng này không thuộc kiểu Non-Volatile nhưng đọc / ghi được

3 Mở rộng cổng vào ra

CPU 224 cho phép mở rộng nhiều nhất 7 Modul Các modul mở rộng tương tự

và có thể mở rộng cổng vào của PLC bằng cách ghép nối thêm vào nó các modul mở

rộng về phía bên phải của CPU, làm thành một móc xích Địa chỉ của các vị trí của

các modu] được xác định cùng kiểu Ví dụ như một modul cổng ra không thể gán địa

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH

chỉ của một modul cổng vào, cũng như một modul tương tự không thể có địa chỉ như một modul số và ngược lại

Các modul mở rộng số hay tương tự đều chiếm chổ trong bộ đệm, tương tự với

số đầu vào/ra của modul

Sau đây là địa chỉ của một số modul mở rộng trên CPU224:

4 vào/4 ra § vào 3vào/1 ra Sra 3vào/1 ra

4 C4u triic chương trình của S7-200

Có thể được lập trình cho PLC S7-200 bằng cách sử dụng một trong các phần

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH

Các chương trình cho S7-200 phải có cấu trúc bao gồm chương trình chính (main

program) và sau đó đến các chương trình con và các 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, các chương trình phải được

viết sau lệnh kết thúc chương trình đó là lệnh MEND

Các chương trình xử lý ngắt cũng là một bộ phận của chương trình Nếu cần sử dụng phải viết sau lệnh kết thúc chương trình chính (MEND)

Các chương trình được nhóm lại thành một nhóm ngay sau chương trình chính,

sau đó đến các chương trình xử lý ngắt Cũng có thể tự do trộn lẫn các chương trình

con và chương trình xử lý ngắt ở sau chương trình chính

SBRO Chương trình con thứ nhất Thực hiện khi chương trình chính gọi

5 Thực hiện chương trình của S7-200

PLC thực hiện chương trình theo chu kỳ lặp Mỗi vòng lặp được gọi là vòng quét

(scan) Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng giai đoạn đọc các dữ liệu từ các cổng vào

vùng bộ đệm ảo, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trình Trong từng vòng quét,

chương trình được thực hiện bằng lệnh đầu tiên và kết thúc tại lệnh kết thúc MEND

Sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạn truyền thông nội bộ và kiểm lỗi

Vòng quét được kết thúc bằng giai đoạn chuyển các nội dung của bộ đệm ảo tới các

cổng ra

Như vậy tại thời điểm thực hiện lệnh vào / ra thông thường lệnh không làm VIỆC

trực tiếp cổng vào ra mà chỉ thông qua bộ đệm ảo của cổng trong vùng nhớ tham số

Việc truyền thông giữa bộ đệm ảo với ngoại vi trong các giai đoạn (1) và (4) do CPU

quản lý Khi gặp lệnh vào /ra ngay lập tức hệ thống sẽ cho dừng mọi công việc khác,

ngay cả chương trình xử lý ngắt để thực hiện lệnh này trực tiếp với cổng vào và ra

Nếu sử dụng các chế độ ngắt chương trình tương ứng với từng tín hiệu ngắt được

soạn thảo và cài đặt như một bộ phận của chương trình Chương trình xử lý ngắt chỉ

được thực hiện trong vòng quét khi xuất hiện tín hiệu báo ngắt và có thể xảy ra ở bất

cứ điểm nào trong vòng quét

Il NGÔNNGỮ LẬP TRÌNH CỦA S7-200 CPU 224

1 Phương pháp lập trình

S7-200 biểu diễn một mạch logic cứng bằng một dãy các lệnh lập trình

Chương trình bao gồm một dãy các tập lệnh S7-200 thực hiện chương trình bắt đầu

từ lệnh lập trình đầu tiên và kết thúc ở lập trình cuối trong một vòng quét (scan)

Một vòng quét (scan cycle) được bắt đầu bằng một việc đọc trạng thái của đầu

vào, và sau đó thực hiện chương trình Vòng quét kết thúc bằng việc thay đổi trạng

thái đầu ra Trước khi bắt đầu một vòng quét tiếp theo S7-200 thực thi các nhiệm vụ

bên trong và nhiệm vụ truyền thông Chu trình thực hiện chương trình là chu trình lặp

Cách lập trình cho S7-200 nói riêng và cho các PLC nói chung dựa trên hai

phương pháp cơ bản Phương pháp hình thang (Ladder, viết tắt là LAD) và phương

pháp liệt kê lệnh (Statement list, viét tat 14 STL)

Nếu có một chương trình viết dưới dạng LAD, thiết bị lập trình sẽ tự dộng tạo ra

một chương trình theo dạng STL tương ứng Ngược lại không phải mọi chương trình

viết dưới dạng STL déu cé thé chuyển sang được dạng LAD

+» Phương pháp hình thang (LAD): LAD là một ngôn ngữ lập trình bằng đồ họa,

những thành phần cơ bản dùng trong LAD tương ứng với các thành phân của bảng

điểu khiến bằng rơ le Trong chương trình LAD, các phần tử cơ bản dùng để biểu

diễn lệnh logic như sau:

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH

® Tiếp điểm: Là biểu trợng (Symbol) mô tả các tiếp điểm của rd le

Tiếp điểm thường mở | |

Tiếp điểm thương đóng a

@ Cuén day (coil): La biểu tượng —{(}— mô tả rơ le được mắc theo chiều dòng điện cung cấp cho rơ le

@ Hộp (Box): Là biểu tượng mô tả các hàm khác nhau, nó làm việc khi có dòng

điện chạy đến hộp Những dạng hàm thường được biểu diễn bằng hộp là các

bộ thời gian (Timer), bộ đếm (counter) và các hàm toán học Cuộn dây và các

hộp phải mắc đúng chiều dòng điện

Mạng LAD: Là đường nối các phần tử thành một mạch hoàn thiện, đi từ đường nguồn bên trái sang đường nguồn bên phải Đường nguồn bên trái là dây pha, đường nguôn bên phải là dây trung hòa và cũng là đường trở vể nguồn cung cấp (thường

không được thể hiện khi dùng chương trình tiện dụng STEP MICRO / DOS hoặc

STEP — MICRO/WIN Dòng điện chạy từ trái qua tiếp điểm đến đóng các cuộn dây

hoặc các hộp trở về bên phải nguồn

‹» Phương pháp liệt kê lệnh (STL): Là phương pháp thể hiện chương trình dưới

dạng tập hợp các câu lệnh Mỗi câu lệnh trong chương trình, kể cả những lệnh

hình thức biểu diễn một chức năng của PL

2 Cac toán hạng và giới hạn cho phép của CPU 224

AIW (0-30) AQW (0 +30)

* Load (LD): Lệnh LD nạp giá trị logic của một tiếp điểm vào trong bit đầu tiên

của ngăn xếp, các giá trị cũ còn lại trong ngăn xếp bị đẩy lùi xuống một bit

vào trong bít đầu tiên của ngăn xếp, các giá trị còn lại trong ngăn xếp bị đẩy lùi xuống một bịt

Các dạng khác nhau của lệnh LD, LDN cho LAD như sau:

được đóng nếu n = Ì (bit)

LDN n Tiếp điểm thường đóng

Lệnh sao chép nội dung của bit đầu tiên trong ngăn xếp vào bít được chỉ định

trong lệnh Nội dung của ngăn xếp không bị thay đổi

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH

Mô tả lệnh bằng LAD như sau:

dòng điều khiển đi qua

( ) thái kích thích khi có dòng (bit)

diéu khién di qua

n Cuộn dây đầu ra được| n:Q

————(\) kích thích tức thời khi có (bit)

Lệnh = sao chép giá trị của

đỉnh ngăn xếp tới tiếp điểm n

Lệnh dùng để đóng và ngắt các điểm gián đoạn đã được thiết kế Trong LAD,

logic điều khiển dòng điện đóng hoặc ngắt các cuộc dây đầu ra Khi dòng điều khiển

đến các cuộc dây thì các cuộn dây đóng hoặc mở các tiếp điểm (hoặc một dãy các

Trong STL, lệnh truyễn trạng thái bít đầu của ngăn xếp đến các điểm thiết kế Nếu bít nầy có giá trị =1, các lệnh S và R sẽ đóng ngắt tiếp điểm hoặc một dãy các tiếp điểm (giới hạn từ 1 đến 255) Nội dung của ngăn xếp không bị thay đổi bởi các lệnh

TRANG: 34

S BIT

F———tR)

Đóng một mảng gồm n các

tiếp điểm kể từ § BIT Nếu S

BIT lại chỉ vào Timer hoặc

Counter thì lệnh sẽ xóa bit đầu

ra của Timer / Counter đó

S BIT: I, Q, M, SM, T, C,V

3.3 Các lệnh logic đại số (BOOLEAN)

Các lệnh tiếp điểm đại số Boolean cho phép tạo lập được các mạch logic (không

có nhớ) Trong LAD các lệnh này được biểu diễn thông qua cấu trúc mạch, mắc nối

tiếp hay song song các tiếp điểm thường đóng và các tiếp điểm thường mở STL có

thể sử dụng các lệnh A (And) va O (Or) cho các hàm hở hoặc các lệnh AN (And No0,

ON (Or Not) cho các hàm kín

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH

Giá trị của ngăn xếp thay đổi phụ thuộc vào từng lệnh

Lệnh thực hiện toán tử ^ (A) và V n: I, Q, M, SM, T, C, V

On (O) giữa giá trị logic của tiếp điểm n (bit)

và giá trị bít đầu tiên trong ngăn xếp

Kết quả được ghi lại bít đầu trong ngăn xếp

An

Lệnh thực hiện toán tử ^ (A) và V

tiếp điểm n và giá trị bít đầu tiên trong ngằn xếp Kết quả được ghi lại bít đầu trong ngăn xếp

ON n

AI n (A) và V (O) giữa giá trị logic của tiếp (bit)

điểm n và giá trị bít đầu tiên trong ngằn xếp Kết quả được ghi lại bít đầu trong ngăn xếp

OI n

Lệnh thực hiện tức thời toán tử ^

đảo của tiếp điểm n và giá trị bít đầu tiên trong ngằn xếp Kết quả được ghi lại bít đầu trong ngăn xếp

Ngoài những lệnh làm việc trực tiếp với tiếp điểm, S7-200 còn có 5 lệnh đặc biệt

biểu diễn các phép tính của đại số Boolean cho các bit trong ngăn xếp, được gọi là

các lệnh stack logic Đó là các lệnh ALD (And load), OLD (Or load), LPS (Logic

push), LRD (Logic read) và LPP (Logic pop) Lệnh stack logic được dùng để tổ hợp,

sao chụp hoặc xóa các mệnh để logic LAD không có bộ đếm dành cho lệnh stack

logic STL sử dụng các lệnh stack logic để thực hiện phương trình tổng thể có nhiều biểu thức con

AND (A)

OR (O)

Lệnh A và O phối hợp giá trị logic của một tiếp điểm n với giá trị bit đầu tiên của ngăn xếp Kết quả phép tính được đặt lại vào bit đầu tiên trong ngăn xếp Giá trị

của các bit còn lại trong ngăn xếp không bị thay đổi

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH

AND LOAD (ALD)

OR LOAD (OLD):

Lệnh ALD và lệnh OLD thực hiện phép tinh logic And và Or giữa hai bit đầu

tiên của ngăn xếp Kết quả của phép logic này sẽ được ghi lại vào bit đầu trong ngăn xếp Nội dung còn lại của ngăn xếp được kéo lên một bit

đâu tiên của ngăn xếp, nội dung ngăn xếp đó được kéo lên một bít Lệnh LPP kéo ngăn xếp lên một bit

ORW, ORD

ANDW, ANDD

XORW, XORD

Lệnh thực hiện các thuật toán logic And, Or va Exclusive Or của đại số Boolean

trên 2 bite hoặc 4 byte (mắng nhiều bit hoặc ít điểm)

Ngoài các lệnh logic làm với tiếp điểm, S7-200 cung cấp thêm những lệnh logic có

khả năng thực hiện các thuật toán logic trên một mảng nhiều tiếp điểm (hay nhiều

bít) như trên 2 byte hoặc 4 byte Luật tính toán của chúng như sau:

Biểu diễn trong LAD

bít của hai từ IN1 và IN2 (word) SMW, AC, |

IN1 Kết quả được ghi vào từ AIW, VD

7 tương ứng của hai từ INI | ATW, *VD, *AC, Hing

WwW

| IN2 OUT ghi vào từ QUT,

Lệnh thực hiện phép | INI: VD, ID, QD,

| bit của hai từ kép IN1 va | (Dword) AC, AIW,

IN1 IN2 Két quả được ghi Hằng số, VD, AC

IN2: VD, ID, QD, WOR DW Lệnh thực hiện phép | MD, SMW

~ | IN2 OUT | | vao tx OUT