Đồ án môn đk logic

Điều khiển thang máy

CHƯƠNG I TỔNG QUAN PLC 1.1.GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG

PLC, viết tắt của Programmable Logic Control, là thiết bị điều khiển logic lập trình được, cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển thông qua ngôn ngữ lập trình S7-200 là thiết bị điều khiển khả trình loại nhỏ của hãng Siemens có cấu trúc theo kiểu modul và có các modul mở rộng Các modul này được sử dụng cho nhiều những ứng dụng lập trình khác nhau

Một PLC có đầy đủ các chức năng như: Bộ đếm, bộ định thời, các thanh ghi (register) và tập lệnh cho phép được thực hiện các yêu cầu điều khiển phức tạp khác nhau Hoạt động của PLC hoàn toàn phụ thuộc vào chương trình nằm trong bộ nhớ, nó luôn cập nhập tín hiệu ngõ vào, xử lý tín hiệu để điều khiển ngõ ra.

Những đặc điểm của PLC:

- Thiết bị chống nhiễu.

- Có thể kết nối thêm các modul để mở trọng ngõ vào/ra

- Ngôn ngữ lậph trình dễ hiểu.

- Dể dàng thay đổi chương trình điều khiển bằng máy lập trình hoặc máy tính cá nhân.

- Độ tin cậy cao, kích thước nhỏ.

+ Bộ vào và ra (Input Area và Output Area)

Sinh viên thực hiện: Trang 1

1.2.1.Bộ xử lý trung tâm (CPU).

Thành phần cơ bản của S7-200 là khối vi xử lý CPU 212 hoặc CPU 214 vv

a ) PLC S7 200 loại CPU 212:

- PLC S7 200 loại CPU 212 gồm có 8 cổng vào và 6 cổng ra logic

- Có thể ghép nối thêm 2 modul mở rộng để tăng thêm số cổng vào ra, bao gồm cả cổng

ào ra tương tự (analog)

- Tổng số cổng vào/ra logic cực đại là 64 vào và 64 ra

- Có 64 bộ tạo thời gian trễ (timer) trong đó có 2 bộ có độ phân giải là 1ms, 8 bộ có độ phân giải 10ms và 54 bộ có độ phân giải 100ms

- Có 64 bộ đếm (counter) chia làm hai loại: Loại chỉ đếm tiến là loại vừa đếm tiến vừa đếm lùi

- 368 bit nhớ đặc biệt, sử dụng các bít trạng thái hoặc các bit đặt chế độ làm việc

- Có các chế độ ngắt và xử lý tín hiệu ngắt khác bao gồm: Ngắt truyền thông, ngắt theo sườn lên hoặc sườn xuống, ngắt theo thời gian và ngắt báo hiệu của bộ đếm tốc độ cao (2 KHz)

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

b ) PLC S7 200 loại CPU 214 :

PLC S7 200 loại CPU 214 bao gồm: 14 cổng vào và 10 cổng ra logic

- Có thể ghép nối thêm 7 modul mở rộng để tăng thêm số cổng vào ra, bao gồm cả cổng vào ra tương tự (analog)

- Tổng số cổng vào/ra logic cực đại là 64 vào và 64 ra

- Có 128 bộ tạo thời gian trễ (timer), trong đó có 4 bộ có độ phân giải 1ms, 16 bộ có

độ phân giải 10ms, 108 bộ có độ phân giải 100ms

- Có 128 bộ đếm (counter) chia làm hai loại: Loại chỉ đếm tiến và loại vừa đếm tiến vừa đếm lùi, có 3 bộ đếm tốc độ cao với nhịp 2 KHz và 7 KHz

- 688 bít nhớ dùng để thay đổi trạng thái và đặt chế độ làm việc

- Có các chế độ ngắt và xử lý ngắt bao gồm: ngắt truyền thông, ngắt theo sườn lên hoặc sườn xuống, ngắt theo thời gian và ngắt báo hiệu của bộ đếm tốc độ cao và ngắt truyền xung

- Có 2 bộ phát xung nhanh cho kiểu xung PTO hoặc kiểu xung PWM

- Bộ nhớ không bị mất dữ liệu trong khoảng thời gian 190 giờ kể từ khi PLC bị mất nguồn nuôi

* Hệ thống các đèn báo trên CPU 214:

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

- RUN: 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 STOP chỉ định rằng PLC đang ở chế độ dừng, dừng chương trình đang thực hiện lại

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

* Công tắc chọn chế độ làm việc cho PLC:

Công tắc chọn chế độ làm việc cho PLC nằm phía trên, bên cạnh các cổng ra của CPU, có

ba vị trí cho phép chọn các chế độ làm việc khác nhau cho PLC.

Hình 1.2: Simatic S7-200 loại CPU214.

- RUN: cho phép PLC thực hiện chương trình trong bộ nhớ, PLC sẽ rời khỏi chế độ RUN

và chuyển sang chế độ STOP nếu trong máy có sự cố hoặc trong chương trình gặp lệnh STOP, thậm chí ngay cả khi công tắc ở chế độ RUN

- STOP: cưỡng bức PLC dừng công việc thực hiện chương trình đang chạy mà chuyển sang chế độ STOP ở chế độ này PLC cho phép hiệu chỉnh lại chương trình hoặc nạp một chương trình mới.

Cổng truyền thông (RS-485) dùng để ghép nối S7-200 với máy tính PC qua với cáp nối PC/PPI và cạc chuyển đổi RS-232 /RS-485.

* Pin và 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

* Nút điều chỉnh tương tự:

Điều chỉnh tương tự cho phép điều chỉnh các biến cần thay đổi và sử dụng trong chương trình Nút chỉnh Analog được nắp dưới nắp đậy bên cạnh các cổng ra Thết bị chỉnh định có thể quay 270 độ

1.2.2 Bộ nhớ

* Bộ nhớ của S7-200 được chia làm 4 vùng có nhiệm vụ duy trì dữ liệu trong một khoảng thời gian nhất định khi mất nguồn nuôi Bộ nhớ S7-200 có tính năng động cao, đọc và ghi được Sinh viên thực hiện: Trang 3

trong toàn vùng loại trừ phần bit nhớ đặc biệt ký hiệu bởi SM (Specical memory) có thể truy nhập để đọc

+ Vùng đối tượng: Là miền đưộc sử dụng để lưu giữ các số liệu cho các đối tượng lập trình như các giá trị tức thời, giá trị đặt trước của bộ đếm (counter), hay bộ đinh thời (timer) Dữ liệu kiểu đối tượng bao gồm các thanh ghi của timer, counter, bộ đếm tốc đọ cao, bộ đệm vào/ra và các thanh ghi AC.

1.2.2 Modul vào ra:

Với chức năng chuẩn bị các tìn hiệu bên ngoài để chuyển vào panel, nõ chứa các bộ lọc và

bộ thích ứng mức năng lượng, một mạch phối ghép có lựa chọn được dùng để ngăn cách giữa các mạch trong và ngoài (hay còn gọi là tần đệm)

Modul vào có các đầu vào số (DI) và tương tự (AI).

Nếu cần thêm đầu vào thì ta có thể cắm các thẻ đầu vào khác hoặc nối thêm modul mở rộng.

1.2.3 Mở rộng vào ra cho PLC:

Để tăng số lượng đầu vào đầu ra hoặc các cửa vào ra tương tự ta sử dụng thêm khối mở rộng Số lượng khối mở rộng được quyết định bởi CPU, các khối này luôn được ghép bên phải khối cơ sở thông qua giắc cắm Trên khối mở rộng không ghi địa chỉ mà địa chỉ phải được xác định thông qua kiểu khối mở rộng và vị trí của khối mở rộng với các khối cùng loại về phía bên trái

Ngoài ra ta còn có thể lắp thêm modul phối ghép, dùng để nối PLC với các thiết bị bên ngoài, thiết bị lập trình hoặc nối với panel mở rộng.

Chương trçnhtrçnhTham số

Dữ liệu Vùng đối tượng Vùng đối tượng

Chương trçnh Tham số

Dữ liệu

Tham số

Dữ liệu Chương trçnh

1.4 GIỚI THIỆU NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH S7-200:

1.4.1 Cấu trúc chương trình của S7-200:

Có thể lập trình cho S7-200 bằng cách sử dụng một trong những phần mền sau đây: - STEP7- Micro/DOS

- 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 con phải được viết sau lệnh kết thúc chương trình chính, đó là lệnh MEND.

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

Có thể tự do trộn lẫn các chương trình con và chương trình xử lý ngắt đằng sau chương trình chính.

PLC thực hiện chương trình theo chu kỳ lặp Mỗi vòng lặp được gọi là một vòng quét (scan) Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng giai đoạn đọc dữ liệu từ các cổng vào vùng điện ảo, tiếp theo

là giai đoạn thực hiện chương trình Trong từng vòng quét, chương trình được thực hiện bằng các lệnh đầu tiên và kết thúc bằng lệnh kết thúc (MEMD)

Sinh viên thực hiện: Trang 5

1 Nhập dữ liệu từ ngoài vi vào bộ đêm ảo

2 Thực hiện chương trình

4 Chuyển dữ liệu từ bộ

đếm ảo ra ngoại vi

Hình 1.4: Chương trình thực hiện theo vòng quét (scan) trong S7-200

Sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạn truyền thông nội bộ và kiểm tra lỗi Vòng lặp đuợc kết thúc bằng giai đoạn chuyển các nội dung của bộ đệm ảo tới các cổng ra Tại thời điểm thực hiện lệnh vào/ra, thông thường lệnh không làm việc mà chỉ thông qua

bộ đệm ảo của cổng trong vùng nhớ tham số Việc truyền thông giữa bộ đệm ảo với các ngoại vi trong các giai đoạn 1 và 4 do CPU quản lý Khi gặp lệnh vào/ra ngay lập tức thì hệ thống sẽ cho dừng mọi công việc khác, ngay cả chương trình xử lý ngắt, để thực hiện lệnh này một cách trực tiếp với cổng vào/ra.

Nếu sử dụng các chế độ xử lý ngắt, chương trình con 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.

Cách lập trình cho S7-200 nói riêng và cho các PLC của SIEMENS nói chung dựa trên 2 phương pháp cơ bản :

- Phương pháp hình thang (Laddes logic, viết tắt là: LAD)

- Phương pháp liệt kê lệnh (Statement List, viết tắt là: STL)

Ngoài ra, còn có thêm phương pháp khối hàm (function Block Diagram - viết tắt là: FBD)

1.4.3 Phương pháp lập trình LAD:

LAD là một ngôn ngữ lập trình bằng đồ hoạ Những thành phần cơ bản dùng trong LAD tương ứng với các thành phần của bảng điều khiển bằng role Trong chương trình LAD các phần tử biểu diễn lệnh như sau:

- Tiếp điểm là biểu tượng (Symbol) mô tả các tiếp điểm kiểu rơ-le Các tiếp điểm đó có thể là thường hở hoặc thường kín

- Cuộn dây (Coil) là biểu tượng mô tả le được mắc theo chiều dòng điện cung cấp cho

rơ-le

- Hộp (Box) là biểu tượng mô tả hàm khác nhau, nó làm việc khi có dòng điện chạy đến hộp Những dạng hàm thường được biểu diễn bằng hộp như hàm S-R (Set-Reset), các bộ thời gian (Timer), bộ đếm (Counter) và các hàm toán học Cuộn dây và các hộp phải được mắc đúng chiều dòng điện.

Mạng LAD: Là đường nối các phần tử thành 1 mạch hoàn thiện, đi từ đường nguồn bên trái là dây nóng, đường nguồn bên phải là dây trung hoà hay là đường trở về của nguồn cung cấp Dòng điện chạy từ trái qua phải các tiếp điểm đóng đến các cuộn dây hoặc các hộp trở về bên phải nguồn.

3 Truyền thông và tự

kiểm tra

1.4.4 Phương pháp lập trình STL:

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 PLC.

Để tạo ra một chương trình STL, người lập trình cần hiểu rõ phương thức sử dụng ngăn xếp logic của S7-200 Ngăn xếp logic là một khối gồm 9 bit chồng lên nhau Tất cả các thuật toán liên quan đến ngăn xếp đều chỉ làm việc với bit đầu tiên hoặc bit thứ nhât và bit thứ hai của ngăn xếp logic Khi phối hợp hai bit đầu tiên của ngăn xếp, thì ngăn sếp được kéo thêm một bit với đầu và bit thứ 2 của các ngăn logic.

Định nghĩa về các ngăn xếp logic (logic stack):

S0 Stack 0: Bit đầu tiên của ngăn xếp S1 Stack 1: Bit thứ 2 của ngăn xếp S2 Stack 2: Bit thứ 3 của ngăn xếp S3 Stack 3: Bit thứ 4 của ngăn xếp S4 Stack 4: Bit thứ 5 của ngăn xếp S5 Stack 5: Bit thứ 6 của ngăn xếp S6 Stack 7: Bit thứ 7 của ngăn xếp S7 Stack 8: Bit thứ 8 của ngăn xếp S8 Stack 9: Bít thứ 9 của ngăn xếp

Giá trị logic mới đều có thể được gửi vào ngăn xếp Khi phối hợp 2 bit đầu tiên của ngăn xếp thì ngăn xếp sẽ được kéo thêm 1 bit.

Sinh viên thực hiện: Trang 7

CHƯƠNG II

SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ 2.1 KHÁI NIỆM CHUNG

Thang máy là một thiết bị chuyên dùng để vận chuyển người, hàng hoá, vật liệu v.v theo phương thẳng đứng hoặc nghiêng một góc nhỏ hơn 15 0 so với phương thẳng đứng theo một tuyến đã định sẵn.

Hình 2.1: Hình dáng tổng thể của thang máy.

Thang máy thường được dùng trong các khách sạn, công sở, chung cư, bệnh viện, các đài quan sát, tháp truyền hình, trong các nhà máy, công xưởng v.v 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 là một trong những yếu tố làm tăng vẻ đẹp và tiện nghi của công trình.

Nhiều quốc gia trên thế giới đã quy định, đối với các nhà cao 6 tầng trở lên đều phải được trang bị thang máy để đảm bảo cho người đi lại thuận tiện, tiết kiệm thời gian và tăng năng suất lao động Giá thành của thang máy trang bị cho công 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 Sinh viên thực hiện: Trang 9

máy, khách sạn v.v tuy nhiên số tầng nhỏ hơn 6 nhưng do yêu cầu phục vụ vẫn phải được trang bị thang máy.

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

Thang máy là một thiết bị vận chuyển đòi hỏi tính an toàn nghiêm ngặt, nó liên quan trực tiếp đến tài sản và tính mạng con người Vì vậy, yêu cầu chung đối với thang máy khi thiết kế, chế tạo, lắp đặt, vận hành, sử dụng và sửa chữa là phải tuân thủ một cách nghiêm ngặt các yêu cầu về kỹ thuật an toàn được quy định trong các tiêu chuẩn, quy trình, quy phạm.

Thang máy chỉ có buồng thang máy đẹp, sang trọng, thông thoáng, êm dịu thì chưa đủ điều kiện để đưa vào sử dụng mà phải có đầy đủ các thiết bị an toàn, đảm bảo độ tin cậy như: Điện chiếu sáng dự phòng khi mất điện, điện thoại nội bộ (Interphone), chuông báo, bộ hãm bảo hiểm, an toàn buồng thang máy (đối trọng), công tác an toàn của buồng thang máy, khóa

an toàn cửa tầng, bộ cứu hộ khi mất điện nguồn

2.2.1 Phân loại thang máy:

Thang máy hiện nay đã được thiết kế và chế tạo rất đa dạng, với nhiều kiểu và nhiều loại khác nhau để phù hợp với mục đích sử dụng của từng loại công trình Có thể phân loại thang máy theo các nguyên tắc và các tiêu chuẩn về cơ khí:

- -Kết cấu cơ khí thang máy phải đảm bảo vững chắc.

- Hệ thống cơ khí phải đảm bảo thang máy chuyển động êm, an toàn.

- Tháng máy được lựa chọn là loại có hệ thống tời kéo phía trên hố thang.

- Hệ thống chân đế phải được thiết kế an toàn nhất.

- Kết cấu ca bin, khung cửa phải được làm bằng vật liệu có chất lượng cao.

- Số điểm dừng lấy theo số tầng cần phục vụ.

- Loại thang thường dùng là loại có cửa lùa mở từ giữa về hai phía.

- Hệ thống ray dẫn hướng cho ca bin và đối trọng phải là loại ray đặc chủng.

- Hệ thống đối trọng dùng gang đúc có tỉ trọng cao.

- Hệ thống cáp kéo phải đảm bảo hệ số an toàn;

- Có hệ thống giảm chấn phù hợp với ca bin và đối trọng đặt ở dưới đáy giếng thang.

Thang máy được phân loại như sau:

+ Thang máy chở người thường có tốc độ chậm hoặc trung bình, đòi hỏi vận hành êm, yêu cầu an toàn cao và có tính mỹ thuật.

+ Thang máy chở hàng được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, ngoài ra nó còn được dùng trong nhà ăn, thư viện Loại này có đòi hỏi cao về việc dừng chính xác buồng thang máy

để đảm bảo hàng hoá lên xuống dễ dàng, tăng năng suất lao động.

* Thang máy còn được phân loại theo tốc độ di chuyển:

- Thang máy tốc độ chậm v < 0,5 m/s:

- Thang máy tốc độ trung bình v = 1 đến 2,5 m/s:

- Thang máy cao tốc v = 2,5 đến 4 m/s:

- Thang máy loại tốc độ rất cao tốc v > 4 m/s:

* Ngoài ra thang máy còn được phân loại theo tốc độ di chuyển:

- Thang máy loại nhỏ:: Q < 500kg.

- Thang máy trung bình: Q = 500 đến 1000kg.

- Thang máy loại lớn: Q = 1000-1600Kg

2.3 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA THANG MÁY

2.3.1 Cấu tạo của thang máy:

Thang máy có nhiều kiểu dáng khác nhau nhưng nhìn chung có các bộ phận chính như sau:

- Bộ tời kéo;

- Buồng thang máy cùng hệ thống treo buồng thang máy;

- Cơ cấu đóng mở cửa buồng thang máy và bộ hãm bảo hiểm;

- Cáp nâng, đối trọng:

- Đối trọng và hệ thống cân bằng;

- Hệ thống ray dẫn hướng cho buồng thang máy và đối trọng chuyển động trong giếng thang;

- Bộ phận giảm chấn cho buồng thang máy và đối trọng đặt ở đáy giếng thang;

- Hệ thống hạn chế tốc độ tác động lên bộ hãm bảo hiểm để dừng buồng thang máy khi tốc độ vượt quá giới hạn cho phép;

- Tủ điện điều khiển cùng các trang thiết bị điện để điều khiển tự động thang máy hoạt động theo đúng chức năng yêu cầu và bảo đảm an toàn

- Cửa buồng thang máy và các cửa tầng cùng hệ thống khóa liên động.

Bộ tời kéo được đặt trong buồng máy nằm ở trên giếng thang Giếng thang chạy dọc suốt chiều cao của công trình và được che chắn bằng kết cấu chịu lực (gạch, bê tông hoặc kết cấu thép với lưới che hoặc kính ) và chỉ để các cửa vào giếng thang để lắp cửa tầng.

Trên kết cấu chịu lực dọc theo giếng thang có gắn các ray dẫn hướng cho đối trọng và buồng thang máy Buồng thang máy và đối trọng được treo trên hai đầu của các cáp nâng nhờ

hệ thống treo Hệ thống treo có tác dụng đảm bảo cho các nhánh cáp nâng riêng biệt có độ căng như nhau Cáp nâng được vắt qua các rãnh cáp của puly ma sát của bộ tời kéo Khi bộ tời kéo hoạt động, puly ma sát quay và truyền chuyển động đến cáp nâng làm buồng thang máy

và đối trọng đi lên hoặc đi xuống dọc theo giếng thang Khi chuyển động, buồng thang máy và đối trọng tựa trên các ray dẫn hướng trong giếng thang nhờ các ngàm dẫng hướng.

Cửa buồng thang máy và cửa tầng thường là loại cửa lùa sang một bên hoặc hai bên và chỉ đóng mở được khi buồng thang máy dừng trươc cửa tầng nhờ cơ cấu đóng mở cửa đặt trên nóc buồng thang máy Cửa buồng thang máy và cửa tầng được trang bị hệ thống khóa liên động và tiếp điểm điện để đảm bảo an toàn cho thang máy hoạt động; thang không hoạt động được nếu một trong các cửa tầng hoặc cửa buồng thang máy chưa đóng hẳn, hệ thống khóa liên động đảm bảo đóng kín các cửa tầng và không mở được từ bên ngoài khi buồng thang máy không ở đúng vị trí cửa tầng, đối với loại cửa lùa đóng mở tự động thì khi đóng hoặc mở tự động thì khi đóng hoặc mở cửa buồng thang máy, hệ thống khoá liên động kéo theo cửa tầng cùng đóng hoặc mở Tại điểm trên cùng và dưới cùng của giếng thang có đặt các công tắc hành trình hạn chế cho buồng thang máy.

Sinh viên thực hiện: Trang 11