đồ án tốt nghiệp ngành cơ điện tử

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ THI CÔNG MƠ HÌNH THANG MÁY TẦNG ĐIỀU KHIỂN, GIÁM SÁT BẰNG S7-1500 KẾT HỢP WIN CC II Phần nhận xét cụ thể (dựa theo phiếu chấm điểm khung tiêu chí đánh giá theo Rubric) II.1 Hình thức thuyết minh (tỉ trọng 30%) * Trình bày (Rõ ràng, mạch lạc? Biểu bảng, hình vẽ trình bày rõ ràng, quy cách?…) ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… * Bố cục lập luận (Bố cục hợp lý? Tỉ trọng phần? Cơ sở lập luận? ) ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… * Văn phong (Gọn gàng, súc tích hay rườm rà, khó hiểu? Lỗi văn phạm tả?…) ………………………………………………………………………………………… II.2 Nội dung thuyết minh (tỉ trọng 30%) * Mục tiêu nghiên cứu (Trình bày rõ ràng? Ý nghĩa khoa học thực tiễn? Tính khả thi? ) ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… * Tổng quan tài liệu (Phân tích đánh giá? Độ tin cậy chất lượng nguồn tài liệu?…) ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… * Phương pháp nghiên cứu (Hiện đại? Phù hợp với mục tiêu nội dung nghiên cứu? Mô tả? Đánh giá so sánh với phương pháp khác?…) ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… II.3 Kết nghiên cứu (tỉ trọng 20%) * Kết đạt (Độ tin cậy? Tính sáng tạo? Giá trị khoa học thực tiễn? ) ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… * Kết luận (Đáp ứng mục tiêu nghiên cứu? Quan điểm cá nhân? ) ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… MỨC ĐỘ TRÍCH DẪN VÀ SAO CHÉP (tỉ trọng 20%) * Mức độ trích dẫn (Đúng quy định? Trung thực, đầy đủ, rõ ràng?Sắp xếp tài liệu tham khảo? ) ………………………………………………………………………………………… * Mức độ chép (Tỉ lệ chép? Hình thức chép? ) ………………………………………………………………………………………… TĨM TẮT ĐỀ TÀI Đồ án: “ Thiêt kế thi công thang mơ hình thang máy tầng điều khiển, giám sát PLC S7-1500 kết hợp Win CC” Đồ án gồm chương sau: Chương1: TỔNG QUAN VỀ THANG MÁY - Khái niệm chung thang máy - Lịch sử phát triển - Cấu trúc thang máy Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT - Tổng quan PLC, PLC S7-1500 - Tổng quan phần mềm TIA PORTAL V15.1, qui trình kết nối - Tổng quan Wincc Chương 3: THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH - Các thiết bị sử dụng mơ hình - Kết mơ hình Chương 4: SƠ ĐỒ THUẬT TỐN, CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN, GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT - Sơ đồ thuật tốn - Chương trình điều khiển - Giao điều khiển giám sát Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ MỤC LỤC Chương TỔNG QUAN VỀ THANG MÁY 1.1 Khái niệm chung thang máy 1.2 Lịch sử phát triển 1.2.1 Lịch sử phát triển thang máy giới 1.2.2 Lịch sử phát triển thang máy nước 1.2.3 Thang máy tương lai 1.3 Cấu trúc trang thiết bị thang máy 1.3.1 Cấu trúc tổng thể 1.3.2 Trang thiết bị buồng máy 1.3.2.1 Cơ cấu nâng, hạ 1.3.2.2 Tủ điều khiển 1.3.3 Thiết bị lắp đặt giếng thang máy 1.3.3.1 Buồng thang (cabin) 1.3.3.2 Cáp tải .8 1.3.3.3 Ray dẫn hướng 1.3.3.4 Đối trọng .9 1.3.4 Các thiết bị khác 10 1.3.4.1 Ngàm dẫn hướng .10 1.3.4.2 Giảm chấn 11 1.3.5 Thiết bị cảm biến thang máy .11 1.3.5.1 Cảm biến cửa 11 1.3.5.2 Cảm biến dừng tầng 12 1.3.5.3 Cảm biến trọng lượng .12 1.4 Phân loại thang máy 13 1.4.1 Theo công dụng (TCVN 5744 - 1993) .13 1.4.2 Phân loại theo vị trí đặt tời kéo 14 1.4.3 Phân loại theo thông số 14 1.4.4 Phân loại theo hệ thống vận hành 15 1.4.5 Phân loại theo hệ thống dẫn động cabin 15 1.5 Trạng thái hoạt động thang máy 16 1.5.1 Thang máy hoạt động bình thường 16 1.5.2 Thang máy cố 16 1.6 Yêu cầu kỹ thuật 16 Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT .18 2.1 Tổng quan PLC 18 2.1.1 Giới thiệu chung 18 2.1.2 Đặc điểm điều khiển lập trình .18 2.1.3 Một số loại PLC 18 2.2 Giới thiệu PLC S7-1500 20 2.2.1 Tìm hiểu PLC CPU 1511C – 1PN 22 2.2.2 Mặt trước sau CPU 1511C – 1PN 23 2.2.3 Chức công nghệ CPU 25 2.2.4 Đo lường 27 2.2.5 Máy phát xung 29 2.3 Tập lệnh sử dụng 34 2.4 Phần mềm lập trình TIA PORTAL 37 2.4.1 Tổng quan 37 2.4.2 Làm việc với phần Tia Portal V15.1 37 2.4.2.1 Tạo Project .37 2.4.2.2 Tải xuống chương trình .40 2.5.3 Ngơn ngữ lập trình .41 2.3.3.1 Ngôn ngữ LAD 41 2.3.3.2 Ngôn ngữ FBD 41 2.3.3.3 Ngôn ngữ STL 42 2.5 Tổng quan WinCC 42 2.5.1 Đặc điểm WinCC 43 2.5.2 Chức WinCC 43 2.5.3 Tạo kết nối thiết kế giao diện WinCC 44 Chương 3: THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH 47 3.1 Giới thiệu thiết bị sử dụng 47 3.1.1 Bộ điều khiển 47 3.1.2 Động điện kéo cabin 47 3.1.3 Động kéo cữa cabin .48 3.1.4 Bộ nguồn 48 3.1.5 Relay trung gian 49 3.1.6 Công tắc hành trình 49 3.1.7 Nút nhấn 50 3.1.8 Đèn báo 50 3.1.9 Ròng rọc 51 3.1.10 Load cell mạch khuếch đại 51 3.2 Thi công mơ hình 52 3.2.1 Cấu tạo mơ hình 52 3.2.2 Mơ hình thang máy 52 3.2.2.1 Khối truyền động .52 3.2.2.2 Khối chọn tầng 54 3.2.2.3 Khối gọi tầng 54 3.2.2.4 Bảng điều khiển .54 3.2.2.5 Đối trọng thang máy 55 3.2.3 Hình ảnh thang máy hoàn thiện 56 Chương 4: SƠ ĐỒ THUẬT TỐN, CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN, GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT 58 4.1 Sơ đồ thuật toán 58 4.1.1 Đưa thang máy tầng băt đầu hoạt động .58 4.1.2 Sơ đồ đóng - mở cửa 59 4.1.3 Gọi tầng tầng 60 4.1.4 Ưu tiên chọn / chọn tầng 61 4.2 Qui định ngõ vào kết nối với PLC 62 4.2.1 Qui định ngõ vào, 62 4.2.2 Sơ đồ kết nối PLC .63 4.3 Nguyên lý hoạt động 64 4.4 Chương trình điều khiển hệ thống 64 4.5 Giao diện Wincc 73 4.5.1 Giao diện điều khiển giám sát thang máy 73 4.5.2 Khởi động WinCC 74 4.5.3 Giải thích nguyên lý điều khiển giam sát thang máy 75 Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 76 5.1 Kết luận 76 5.2 Kiến nghị 76 DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1 Thang máy dùng đệm từ trường Hình Thang máy khơng gian Hình Kết cấu khí thang máy Hình Máy kéo thang máy OTIS .7 Hình Buồng thang máy(Cabin) Hình Cáp tải thang máy Hình Ray dẫn hướng Hình Đối trọng thang máy 10 Hình Ngàm trượt .10 Hình 10 Ngàm lăn 10 Hình 11 Giảm chấn thang máy .11 Hình 12 Cảm biến cửa thang máy 11 Hình 13 Cảm biến dừng tầng 12 Hình 14 Cảm biến trọng lượng .13 Hình PLC Hãng Siemens 19 Hình 2 PLC hãng Mitsubishi .19 Hình PLC Schneider 20 Hình PLC S7 1500 20 Hình CPU 1511C - 1PN 22 Hình Mặt trước CPU 1511C - 1PN có nắp 23 Hình Mặt trước CPU 1511C - 1PN không đậy nắp 24 Hình Mắt sau CPU 24 Hình Phần đế CPU 24 Hình 10 Xung định dạng tương tự 30 Hình 11 Sơ đồ sung .32 Hình 12 Tín hiệu lần 32 Hình 13 Tín hiệu lần 33 Hình 14 Phần mềm TIA PORTAL V15.1 37 Hình 15 Biểu tượng TIA Portal V15.1 38 Hình 16 Giao diện khởi đầu Tia Portal V15.1 38 Hình 17 Đặt tên dự án 38 Hình 18 Giao diện Configure a device 39 Hình 19 Giao diện Add New Device 39 Hình 20 Chọn thông số CPU 39 Hình 21 Giao diện làm việc 40 Hình 22 Thanh công cụ 40 Hình 23 Tìm kết nối địa IP PLC 40 Hình 24 Ngơn ngữ LAD .41 Hình 25 Ảnh WinCC Professinal 42 Hình 26 Giao diện chọn WinCC 44 Hình 27 Thêm Card mạng 44 Hình 28 Tạo kết nối Network 45 Hình 29 Tạo kết nối Connections 45 Hình 30 Cửa sổ Divices 46 Hình 31 Giao diện làm việc WinCC 46 Hình CPU 1511C-1PN .47 Hình Động kéo cabin thang máy .47 Hình 3 Động kéo cữa thang máy 48 Hình Nguồn 12VDC 30A 48 Hình Nguồn 24VDC 10A 48 Hình Relay trung gian 24VDC .49 Hình Cơng tắc hành 50 Hình Nút nhấn 50 Hình Đèn báo trạng thái 50 Hình 10 Ròng rọc 51 Hình 11 Load cell 5kg mudule khuếch đại 51 Hình 12 Thang máy hồn thiện 52 Hình 13 Cơ cấu nâng/ hạ buồng thang .53 Hình 14 Cơ cấu đóng/ mở cửa buồng thang 53 Hình 15 Khối chọn tầng .54 Hình 16 Khối gọi tầng lên/ xuống 54 Hình 17 Bảng mạch điều khiển hệ thống thang máy 55 Hình 18 Đối trọng thang máy 55 Hình 19 Ảnh mặt trước 56 Hình 20 Ảnh bên có cửa mặt bên 56 Hình 21 Ảnh bên domino 57 Hình 22 Ảnh Load cell đo cân nặng 57 Hình Sơ đồ thuật toán bắt đầu 58 Hình Sơ đồ đóng - mở cửa cabin 59 Hình Sơ đồ chọn / gọi tầng 60 Hình 4 Sơ đồ ưu tiên 61 Hình Sơ đồ kết nối PLC 63 Hình Giao diện trang chủ .73 Hình Giao diện giám sát điều khiển 73 Hình Set PG/ PC interface(32-bit) 74 Hình Chọn Card mạng giao tiếp PC PLC .74 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng Chức đếm CPU 1511C – 1PN 27 Bảng 2 Giới hạng đo khoảng cách 28 Bảng Điều chế độ rộng xung ( PWM) 29 Bảng Hướng chuyển động PTO lệch pha .33 Bảng Hướng chuyển động PTO tăng gấp bốn lần 34 Bảng Qui định ngõ vào 62 Bảng Qui định ngõ 62 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, TỪ VIẾT TẮT PLC Programmable Logic Control I/O Input/Output LAD Ladder Diagram FBD Function Block Diagram STL Instruction List HMI Human Machine Interface Scada Supervisory Control And Data Acquisition ĐC Động CTHT Công tắc hành trình WinCC Windows Control Center 4.3 Nguyên lý hoạt động Sau bật CB (Circuit Breaker) cấp điện cho toàn hệ thống PLC khởi động ta nạp chương trình nhấn RUN PLC Khi vị trí buồng thang tầng hành khách nhấn gọi tầng lên mơ hình thực tế cửa lúc mở đóng sau giây Sau vào cabin hành khách tiếp tục nhấn lựa chọn tầng mong muốn đến Thang máy di chuyển theo số tầng chọn Tương tự buồng thang vị trí tầng 2,3,4 Khi thang máy tầng hành khách tầng 2,3 lên/ xuống, tầng xuống Buồng thang di chuyển lên ưu tiên tầng gần đến tầng cịn lại Trong q trình lên đèn báo thang máy lên hoạt động đến tầng yêu cầu tắt đèn Tương tự xuống đèn báo xuống Sau đưa khách hàng đến tầng mong muốn thang reset gọi chọn tầng trước Trong q trình thang hoạt động, số lượng hành khách vào buồng thang nhiều khối lượng tăng cho phép thang khơng đóng cữa Trọng lượng giảm mức cho phép đóng cữa hoạt động lại bình thường 4.4 Chương trình điều khiển hệ thống  Network Lệnh CTHT  Network Gán vị trí tầng 64  Network Lệnh gọi lên / xuống tầng  Network Lệnh chọn tầng đến tầng 65  Network Hướng lên thang máy 66  Network Động lên  Network Hướng xuống thang máy 67  Network Động xuống  Network Lệnh reset bit chọn / gọi tầng  Network 10 Lệnh reset bit chọn / gọi tầng  Network 11 Lệnh reset bit chọn / gọi tầng 68  Network 12 Lệnh reset bit chọn / gọi tầng  Network 13 Lệnh dừng tầng 69  Network 14 Lệnh mở cửa  Network 15 Timer đóng cửa  Network 16 Lệnh đóng cửa  Network 17 Lệnh reset cấm mở cửa 70  Network 18 Chuyển liệu sang Bcd 16  Network 19 Đèn báo trạng thái 71  Network 20 Lệnh reset cấm mở cửa cho WinCC  Network 21 Lệnh cân load cell  Network 22 Đèn báo trọng lượng đèn báo hoạt động 72 4.5 Giao diện Wincc 4.5.1 Giao diện điều khiển giám sát thang máy Giao diện điều khiển giám sát thang máy qua Wincc viết TIA PORTAL V15.1 với hình ảnh chân thật dễ quan sát điều khiển Hình Giao diện trang chủ Giao diện điều khiển giám sát Hình Giao diện giám sát điều khiển 73 4.5.2 Khởi động WinCC Để điều khiển giám sát giao diện thang máy WinCC trước hết cần set PG/ PC interface(32-bit) Ta chọn Control Panel -> All Control Panel Items -> Set PG/ PC interface(32-bit) Hình Set PG/ PC interface(32-bit) Sau chọn Card mạng giao tiếp PC PLC Hình Chọn Card mạng giao tiếp PC PLC 74 Nhấn chọn biểu tượng công cụ để khởi động giao diện điều khiển giám sát thang máy 4.5.3 Giải thích nguyên lý điều khiển giam sát thang máy Tại giao diện Trang chủ ta nhấn chọn CONTROL để chuyển sang giao diện điều khiển giám sát Giao diện điều khiển gồm khối nút trở trang chủ Khối gồm nút gọi tầng, cửa thang máy CTHT thang Khi ta nhấn gọi tầng, nút gọi tầng sáng lên thang máy chạy đến tầng gọi cửa buồng thang mở hai bên đóng lại Nút gọi tầng trở trạng thái ban đầu đồng thời CTHT tầng dừng sáng lên Khối hiển thị tầng, gọi/ chọn tầng buồng thang dừng vị trí tầng gọi sau hiển thị vị trí khối Khối khối gọi tầng Khối đặt bên cabin, gồm nút tương ứng tầng đến tầng Khi nhấn nút chọn tầng, nút chọn tầng sáng lên thang máy di chuyển đến tầng chọn Sau reset nút chọn tầng trạng thái ban đầu Khối đèn báo trạng thái Đèn báo thang máy hoạt động PLC run Khi thang máy di chuyển lên đồng thời đèn báo trạng thái động kéo khối sáng lên màu định sẵn Tương tự đèn báo xuống Đèn động kéo tắt đến tầng gọi Đèn báo trọng lượng Khối báo trọng lượng hành khách vào thang Nếu thang máy khối lượng qui định cửa thang khơng đóng lại, đồng thời đèn báo tải sáng lên Khi khối lượng giảm thang máy đóng cữa hoạt động bình thường 75 Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Trong trình thực Đồ án “Thiết kế thi cơng mơ hình thang máy tầng điều khiển giám S7 – 1500 kết hợp WinCC ” giúp em hiểu rõ kiến thức lý thuyết học lớp q trình thực hành mơn điều khiển tự động Thiết kế mơ hình phần mềm kết hợp với việc cho chạy thực tế giúp em nắm vững kiến thức chung Việc thực mơ hình vơ hưu ích tiện lợi, lẽ thực mơ hình giúp sinh viên tiếp cận thang máy thực tế cách chủ động hơn, làm quen với nguyên lý hoạt động dễ dàng khắc phục có cố xảy 5.2 Kiến nghị Trong suốt trình thực đồ án “Thiết kế thi cơng mơ hình thang máy tầng điều khiển giám S7 – 1500 kết hợp WinCC”, số vấn đề khó khăn gặp phải cơng việc hồn thành: Khó khăn: - Mơ hình cịn nhiều khuyết điểm mặc thẩm mỹ - Do thiếu module mở rộng I/O nên mơ hình cịn nhiều chức chưa tích hợp - Chưa thể dùng trực tiếp hàm analog PLC để điều khiển Loadcell Cơng việc hồn thành: - Hồn thành đồ án hạn - Thiết kế chế tạo thành cơng mơ hình - Lập trình chạy yêu cầu đặt - Tìm hiểu cách sử dụng PLC - Thiết kế giao diện điều khiển giám sát Hướng phát triền đề tài: - Thêm module mở rộng để thêm chức mở cửa đóng cửa, bật cảnh báo… 76 - Nâng cấp hệ thống đóng cửa tầng - Nâng cấp hiển thị vị trí tầng - Nâng cấp hệ thống khí - Nâng cấp chương trình, hệ thống điều khiển giam sát 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] https://cibeslift.com.vn/cam-nang/lich-su-phat-trien-cua-nganh-thang-may-the-gioi [2] https://thangmayhoangtrieu.com.vn/kham-pha-he-thong-thang-may-dem-tutruong.html [3] https://tailieu.vn/doc/giao-trinh-plc-499305.html [4]https://support.industry.siemens.com/cs/attachments/109478675/s71500_cpu1511c _1_pn_manual_en-US_en-US.pdf 78 ... năng…giúp chuẩn bị tốt cho công việc tương lai đồng thời thiết kế thi công thang máy sử dụng PLC điều khiển vận hành Em cố gắng hoàn thành thật tốt Đồ án tốt nghiệp này, đồ án góp phần để lại... 57 Hình Sơ đồ thuật toán bắt đầu 58 Hình Sơ đồ đóng - mở cửa cabin 59 Hình Sơ đồ chọn / gọi tầng 60 Hình 4 Sơ đồ ưu tiên 61 Hình Sơ đồ kết nối PLC... cậy như: điện chiếu sáng dự phòng điện, điện thoại nội (Interphone), chuông báo, hãm bảo hiểm, an tồn cabin (đối trọng), cơng tắc an tồn cửa cabin, khố an tồn cửa tầng, cứu hộ nguồn điện? ?? 1.2