LỜI CAM ĐOAN 3 LỜI CẢM ƠN 4 MỤC LỤC 6 DANH MỤC BẢNG 8 DANH MỤC HÌNH ẢNH 9 LỜI MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THANG MÁY BỐN TẦNG SỬ DỤNG PLC GIỚI THIỆU 2 1.1 Mục đích nghiên cứu 2 1.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu đề tài 2 1.3 Phương án nghiên cứu 2 1.4 Ý nghĩa đề tài nghiên cứu 3 CHƯƠNG 2 : GIỚI THIỆU CHI TIẾT HỆ THỐNG 4 2.1 Giới thiệu về hệ thống 4 2.2 Giới thiệu về PLC 7 2.3 Giới thiệu PLC S71200 8 2.3.1 Giới thiệu chung 8 2.3.2 Các module của PLC S7 – 1200 phổ biến nhất hiện nay 8 2.3.3 Ngôn ngữ lập trình của PLC S7 – 1200 11 2.3.4 Đèn tín hiệu 12 2.4 Giới thiệu phần mềm TIA portal V15.1 12 2.5 Wincc và kết nối Wincc với PLC 14 2.6 Các thiết bị sử dụng 15 2.6.1 Rơle trung gian HH52P (MY2NJ) 15 2.6.2 Nguồn tổ ong ( Nguồn xung) 16 2.6.3 Nút nhấn, đèn báo 17 2.6.4 Cabin 19 Nhằm giúp thang máy có thể làm việc ổn định và hoạt động tốt hết các công suất đề ra, em quyết định chọn động cơ một chiều ZS re81.3i 20 2.6.6 Ray dẫn hướng 21 2.6.7. Dây curoa và Puly 22 2.6.8 Cửa cabin 24 CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH THANG MÁY BỐN TẦNG SỬ DỤNG PLC S71200 25 3.1 Mô tả nguyên lý hệ thống 25 3.2 Sơ đồ khối của hệ thống 26 3.3 Sơ đồ thuật toán 27 3.3.1 Sơ đồ thuật toán điều khiển thang máy đi lên 28 3.3.2 Sơ đồ thuật toán điều khiển thang máy đi xuống 30 3.3.3 Sơ đồ thuật toán điều khiển dừng , mở đóng cửa buồng thang 32 3.4 Sơ đồ công nghệ 36 3.5 Sơ đồ đấu dây 39 3.6 Giao diện điều khiển và hệ thống giám sát WinCC 40 3.7 Mô hình thực tế 41 3.8 Giao diện chính của mô hình thang máy 42 3.9 Tủ điều khiển và nút nhấn của thang máy 43 CHƯƠNG 4: KIỂM THỬ, KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 44 4.1 Kết quả kiểm thử 44 4.1.1 Kết quả kiểm thử các linh kiện 44 4.1.2 Kết quả kiểm tra thử của hệ thống 45 4.2 Kết quả đạt được sau khi hoàn thành đề tài 46 4.3 Hạn chế và hướng phát triển 46 DANH MỤC THAM KHẢO 48
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ PHẠM THANH VINH THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH THANG MÁY BỐN TẦNG SỬ DỤNG PLC S7-1200 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NIÊN KHÓA: 2020-2021 TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH THANG MÁY BỐN TẦNG SỬ DỤNG PLC S7-1200 KHOA : ĐIỆN – ĐIỆN TỬ CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN TỰ ĐỘNG GVHD SVTH LỚP MSSV : TS.LÊ KẾ ĐỨC : PHẠM THANH VINH : K22EDT2 : 2221217717 NIÊN KHĨA: 2020-2021 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng nhóm tơi Các số liệu, kết nêu khóa luận trung thực, có nguồn gốc rõ ràng trích dẫn đầy đủ theo quy định Giảng viên hướng dẫn TS.Lê Kế Đức Sinh viên thực PHẠM THANH VINH LỜI CẢM ƠN Trong trình thực đề tài nhóm em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Lê Kế Đức tạo điều kiện thuận lợi để em thực tốt đề tài thời gian sớm Quý thầy cô giáo khoa Điện - Điện Tử truyền đạt kiến thức chuyên môn giúp chúng em định hướng theo hiểu biết khả để chúng em thực tốt đề tài “thiết kế thi cơng mơ hình thang máy bốn tầng sử dụng plc S7-1200” Sau gửi lời cảm ơn tới gia đình bạn nhiệt tình giúp đỡ nhóm em q trình thực TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA TỰ DO Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên Mã số sinh viên Khoa Chuyên ngành Khóa Niên khóa : Phạm Thanh Vinh : 2221217717 : Điện – Điện tử : Điện tự động : K22 : 2016 – 2021 Tên đề tài : “Thiết kế thi cơng mơ hình thang máy bốn tầng sử dụng plc S7-1200” • • • • NỘI DUNG CƠ BẢN DỰ KIẾN THỰC HIỆN: Tổng quan hệ thống thang máy Giới thiệu chi tiết hệ thống Thiết kế thi cơng mơ hình thang máy bốn tầng Thực nghiệm đánh giá kết Đà Nẵng, Ngày 15 Tháng 12 Năm 2020 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN TS Lê Kế Đức MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Từ viết tắt CPU DB English Tiếng Việt Central Processing Unit Bộ xử lý trung tâm Data block Khối liệu Erasable Programale Red EPROM Bộ nhớ vĩnh cữu Only Memory FB Function block Khối hàm chức HMI Human Machine Interface Giao diện người máy FC Function Khối hàm chương trình Supervisory Control And Data Điều khiển giám sát thu SCADA Aquisition thập liệu LAD Ladder Diagram Ngôn ngữ dạng bậc thang MODEM Modulator/Demodulator Điều biến/giải điều biến Khối tổ chức quản lý OB Organisation Block chương trình điều khiển Programmable Logic Điều khiển logic lập trình PLC Controller RAM Random Access Memory Vùng nhớ chương trình Manufacturing Excution MES Hệ thống Thi hành sản xuất System Lập kế hoạch nguồn lực ERP Enterprise Resource Planning doanh nghiệp SDB System data block Vùng nhớ chương trình SFC System function Khối hàm tích hợp STL Statement List Ngơn ngữ kiểu liệt kê lệnh Phần mềm giám sát, điều WinCC Windowns Control Center khiển thu thập liệu A F H Hz KV Ω Kí hiệu : Đơn vị dịng điện Đơn vị điện dung Đơn vị điện cảm Đơn vị tần số Đơn vị điện áp Đơn vị điện kháng ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS LÊ KẾ ĐỨC LỜI MỞ ĐẦU “Trước đây, sử dụng cầu thang bộ, người tin tưởng phương tiện phục vụ nhu cầu lại hữu ích Nhưng từ thang máy đời, suy nghĩ người bị thay đổi, thang máy làm giảm mệt nhọc hoạt động lại, vận chuyển người, đồng thời giúp tiết kiệm thời gian q trình sinh hoạt Có thể nói, vai trị quan trọng cần thiết thang máy sống đại ngày Thang máy không phục vụ cho hoạt động lại người nói riêng, mà cịn đảm bảo khâu vận chuyển lĩnh vực sống Thang nơi di chuyển giường bệnh hữu ích bệnh viện, phương tiện vận chuyển hàng hóa cồng kềnh Hoặc là, thang tải thực phẩm, trở thành gara ô tô cho khu nhà khơng có diện tích xây dựng nơi đỗ xe Hơn nữa, thang máy đa dạng, bao gồm thang cuốn, ghế thang… với thiết kế độc phù hợp với vị trí lắp đặt.” Với phát triển mạnh mẽ khoa học kĩ thuật, nhiều hệ thống điều khiển tự động đời, có thang máy Từ xuất đến nay, thang máy nghiên cứu, cải tiến, đại hóa để đáp ứng nhu cầu ngày cao người Đây đề tài tương đối phổ biến nay, thực nhiều phương pháp sử dụng PLC, ARM, PIC, ARDUINO, thang máy sử dụng PIC ẢDUINO, thang máy thường hoạt dộng không ổn định, công suất thấp, hoạt động quy mơ nhỏ Cịn PLC, với khả hoạt động mạnh mẽ, có sác cao, áp dụng hệ thống có quy mơ lớn, nên PLC ln lựa chọn hàng đầu việc thi công thang máy Chính vậy, em định thiết kế thi cơng mơ hình với đề tài: “Thiết kế thi cơng mơ hình thang máy bốn tầng sử dụng PLC” SVTH: Phạm Thanh Vinh 10 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS LÊ KẾ ĐỨC Hình Sơ đồ điều khiển dừng , mở/ đóng cửa buồng thang SVTH: Phạm Thanh Vinh 45 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS LÊ KẾ ĐỨC • Bật nút START có tín hiệu đèn sáng lên chuyển sang bước khơng có quay lại bước • Kiểm tra xem buồng thang có lên hay khơng ( bước 3) • Nếu cơng tắc hành trình tầng (CB2) =1, sang bước Nếu công tắc hành trình tầng (CB2) =1 chuyển sang bước 6, cịn tầng CB4=1, sang bước Nếu cơng tắc hành trình khơng nhận tín hiệu, quay bước • Nhấn GTX2, DT2 Nếu GTX2 =1 sang bước 5, sai quay bước • Nhấn GTL3, GTX3, DT3, GT4, DT4., quay lại bước • Nhấn GTX3, DT3, GT3=1 sang bước 7, sai quay bước • Nhấn GT4, DT4 Nếu sai chuyển sang bước 13, chuyển ngược lại bước • Nếu cơng tắc hành trình tầng CB1=1, sang bước Nếu cơng tắc hành • • • • • • • • trình tầng CB2=1, sang bước 9, tầng CB3=1, CB4=1 sang bước 10 Nếu cơng tắc hành trình khơng nhận tín hiệu, quay bước Nhấn GT1 sang bước 9, sai quay lại bước GTX2, DT2 sang bước 10, sai quay lại bước GTX3, DT3 sang bước 11, sai quay lại bước Nhấn GT4 sang bước 12, sai quay lại bước Buồng thang dừng Sang bước 13 Mở cửa buồng thang Sang bước 14 Xóa bit nhớ tầng Sang bước 15 Nếu cơng tắc hành trình mở cửa có tín hiệu, sai qua bước 16, xuống bước 17 • Sau 5s, đóng cửa buồng thang chạm tới cơng tắc hành trình đóng cửa Phục vụ hành khách 3.4 Sơ đồ công nghệ SVTH: Phạm Thanh Vinh 46 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS LÊ KẾ ĐỨC Hình : Sơ đồ công nghệ SVTH: Phạm Thanh Vinh 47 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS LÊ KẾ ĐỨC Bảng phân công vào ra: ST T Tên thiết bị Đầu vào Chức btt_cabinet_f3 I0.2 btt_cabinet_f2 I0.3 btt_cabinet_f4 I0.4 btt_cabinet_f1 I0.5 10 11 12 13 14 15 16 Btt_up_f2 Btt_down_f3 Btt_up_f3 Btt_down_f4 Btt_up_f3 Btt_down_f2 Btt_door_open Ls_cabinet_1 Ls_cabinet_2 Ls_cabinet_3 Ls_cabinet_4 Ls_door_closed I0.6 I0.7 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I2.0 I2.1 I2.2 I2.3 I2.4 Nút nhấn chọn tầng thang máy Tầng Nút nhấn chọn tầng thang máy Tầng Nút nhấn chọn tầng thang máy Tầng Nút nhấn chọn tầng thang máy Tầng Nút nhấn lên tầng Nút nhấn xuống tầng Nút nhấn lên tầng Nút nhấn xuống tầng Nút nhấn lên tầng Nút nhấn xuống tầng Nút nhấn mở cửa Công tắc hành trình tầng Cơng tắc hành trình tầng Cơng tắc hành trình tầng Cơng tắc hành trình tầng Cơng tắc hành trình đóng cửa Cơng tắc hành trình mở cửa 17 18 19 STT 10 11 12 13 Ls_door_open I2.5 ID0 %ID0 Btt_man_cabin_stop %I13.3 Hình Bảng phân công cổng vào Tên thiết bị Lamp_system Cabinet_up Cabinet_down Door_Open Door_close Btt_up_F1 Btt_up_F2 Btt_up_F3 Btt_up_F4 Btt_down_F2 Btt_down_F3 Btt_down_F4 Btt_down_F5 SVTH: Phạm Thanh Vinh Đầu Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q1.0 Q1.2 Q1.3 Q1.4 Q1.5 Chức Đèn làm việc Buồng thang lên Buồng thang lên Cửa buồng thang mở Cửa buồng thang đóng Đèn nút nhấn lên F1 Đèn nút nhấn lên F2 Đèn nút nhấn lên F3 Đèn nút nhấn lên F4 Đèn nút nhấn xuống F2 Đèn nút nhấn xuống F3 Đèn nút nhấn xuống F4 Đèn nút nhấn xuống F5 48 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 14 15 GVHD: TS LÊ KẾ ĐỨC Btt_down_F6 Btt_cabin_F1 Q1.6 Q1.7 Đèn nút nhấn xuống F6 Đèn nút nhấn buồng thang F1 Hình Bảng phân công đầu 3.5 Sơ đồ đấu dây SVTH: Phạm Thanh Vinh 49 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS LÊ KẾ ĐỨC Hình 9: Sơ đồ đấu dây SVTH: Phạm Thanh Vinh 50 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 3.6 GVHD: TS LÊ KẾ ĐỨC Giao diện điều khiển hệ thống giám sát WinCC Hình 10 : Bảng điều khiển hệ thống giám sát SVTH: Phạm Thanh Vinh 51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 3.7 GVHD: TS LÊ KẾ ĐỨC Mơ hình thực tế Hình 11 : Mơ hình thực tế SVTH: Phạm Thanh Vinh 52 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS LÊ KẾ ĐỨC 3.8 Giao diện mơ hình thang máy Hình 12 : Mơ hình diện thực tế SVTH: Phạm Thanh Vinh 53 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS LÊ KẾ ĐỨC 3.9 Tủ điều khiển nút nhấn thang máy Hình 13: Nút nhấn điều khiển tủ điện SVTH: Phạm Thanh Vinh 54 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS LÊ KẾ ĐỨC CHƯƠNG 4: KIỂM THỬ, KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 4.1 Kết kiểm thử 4.1.1 Kết kiểm thử linh kiện Số lần ĐC1 ĐC2 T1 T2 T3 T4 Cửa mở Cửa đóng X X X X X X X X X X X X X X X X X X 0 0 X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X 0 0 X X 10 X X X X X X X X X X X X 0 X X Bảng Bảng kiểm tra linh kiện Trong đó: X: Hệ thống hoạt động tốt O: Hệ thống hoạt động không tốt SVTH: Phạm Thanh Vinh 55 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS LÊ KẾ ĐỨC 4.1.2 Kết kiểm tra thử hệ thống Số lần Kết Hệ thống hoạt động tốt Hệ thống hoạt động tốt Hệ thống hoạt động tốt Hệ thống hoạt động lỗi Hệ thống hoạt động tốt Hệ thống hoạt động lỗi Hệ thống hoạt động tốt Hệ thống hoạt động lỗi 10 Hệ thống hoạt động tốt Hệ thống hoạt động tốt Lý Công tắc hành trình khơng tác động Động cửa bị trục trặc Cơng tắc hành trình khơng tác động Bảng Bảng kết kiểm tra thử hệ thống Từ kết kiểm thử cho thấy hệ thống hoạt động ổn định với thuật toán xây dựng - Ưu điểm mơ hình : + Hệ thống hoạt động ổn định, kết cấu hệ thống đơn giản, dễ dàng lắp ráp sử chữa + Hệ thống có kích thước nhỏ gọn phù hợp với khu, sở có diện tích nhỏ hẹp Thang máy có chế độ ưu tiên nút nhấn giúp việc sử dụng thang máy trở nên thuận tiện - Nhược điểm mơ hình: + Hệ thống cửa đóng- mở chưa ổn định + Thang máy khơng có phận đối trọng, khiến thang máy hoạt động không ổn định, thiếu cân + Hệ thống cịn thiếu phận sử lí cố bất ngờ như: chuông báo cháy, hỏng hóc thang máy… + Thang máy hoạt động với tốc độ chậm, điều khiển tốc độ động 4.2 Kết đạt sau hoàn thành đề tài Về sau hoàn thành đồ án, mục tiêu ban đầu đề hoàn thành bên cạnh chúng em cịn thu vài điều sau: SVTH: Phạm Thanh Vinh 56 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS LÊ KẾ ĐỨC - Hiểu thêm cách làm đề tài, dự án - Nâng cao khả sử dụng lập trình PLC - Hiểu biết thêm sử dụng thiết bị điện role, cơng tắc hành trình… - Có thêm kinh nghiệm tính tốn chọn thiết bị , động - Có thêm nhiều kinh nghiệm thiết kế dây tủ điện 4.3 Hạn chế hướng phát triển Hạn chế lớn đề tài khơng thể đưa điều Mơ hình thiết kế phù hợp với vận chuyển đồ, chuyên chở người Trong tương lai, chúng em cố gắng cải thiện nhược điểm đề tài tồn tại: - Hiệu điều khiển tốc độ thang máy chưa nâng cao - Cải thiện tính tốn thiết kế - Các tính an tồn, phịng chống cố -Tính tốn tốc độ động cơ, gia tốc chuyển động buồng thang máy để phù hợp với chuyên chở người SVTH: Phạm Thanh Vinh 57 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS LÊ KẾ ĐỨC LỜI KẾT Sau thời gian nghiên cứu thực đề tài, hướng dẫn nhiệt tình thầy cô khoa Điện – Điện tử, đặc biệt thầy Lê Kế Đức Em hoàn thành đề tài “Thiết kế thi cơng mơ hình thang máy bốn tầng sử dụng PLC S7-1200” cách tốt Thơng qua đề tài em hiểu rõ thiết bị PLC S7-1200 phần mềm Tia Portal Để từ giúp cho cơng việc sau dễ dàng Toàn nội dung em trình bày Em cố gắng tìm hiểu kĩ phương án, cho vừa đảm bảo yêu cầu kĩ thuật, vừa đảm bảo yêu cầu kinh tế Với hy vọng đồ án thiết kế kĩ thuật áp dụng thực tế nên em cố gắng mô tả cụ thể, tỉ mỉ Tuy nhiên kiến thức hạn chế hệ thống Việt Nam, thời gian kinh phí thực cịn hạn hẹp khơng tránh khỏi nhầm lẫn thiếu sót, em mong nhận phê bình góp ý thầy để giúp chúng em hiểu rõ vấn đề đồ án ứng dụng thực tế để đồ án em hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn! SVTH: Phạm Thanh Vinh 58 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS LÊ KẾ ĐỨC DANH MỤC THAM KHẢO [1] Vũ Quang Hồi, Nguyễn Van Chất, Nguyển Thi Liên Anh Trang bị điện-diện từ máy công nghiệp dùng chung, NXB Giáo dục 1994 2.[2] Tự động hóa PLC S7 – 300 VỚI TIA Portal, Trần Văn Hiếu, Nhà Xuất Bản Khoa Học Và Kỹ Thuật [3] Tài liệu tự động hóa q trình cơng nghệ TS Hồng Minh Trí – Trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM [4] Tự động hóa PLC S7 – 1200 với TIA Portal, Trần Văn Hiếu, Nhà Xuất Bản Khoa Học Và Kỹ Thuật [5] Tự động hóa với S7 – 200, Phan Xuân Minh – Nguyễn Doãn Phước [6] Kỹ thuật điều khiển lập trình PLC SIMATIC S7-200, Ths Châu Chí Đức, TP HCM, 10/2008 SVTH: Phạm Thanh Vinh 59 ... ? ?Thi? ??t kế thi cơng mơ hình thang máy bốn tầng sử dụng plc S7- 1200? ?? • • • • NỘI DUNG CƠ BẢN DỰ KIẾN THỰC HIỆN: Tổng quan hệ thống thang máy Giới thi? ??u chi tiết hệ thống Thi? ??t kế thi cơng mơ hình thang. .. có quy mơ lớn, nên PLC lựa chọn hàng đầu việc thi cơng thang máy Chính vậy, em định thi? ??t kế thi cơng mơ hình với đề tài: ? ?Thi? ??t kế thi cơng mơ hình thang máy bốn tầng sử dụng PLC? ?? SVTH: Phạm Thanh... tạo thang máy • Thi? ??t kế mạch nguồn cho hệ thống thang máy • Thi? ??t kế cấu chuyển động lên xuống • Thi? ??t kế khối nút nhấn gọi tầng • Thi? ??t kế khối cảm biến cửa vào xác định vị trí dừng thang máy