Đồ án tốt nghiệp thiết kế hệ thống thang máy điều khiển bằng plc s7 1200

BAN CƠ YẾU CHÍNH PHỦ HỌC VIỆN KỸ THUẬT MẬT Mà ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG THANG MÁY ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC S7-1200 Ngành: Kỹ thuật Điện tử Viễn thông Mã số: 7.52.02.07 Sinh viên thực hiện: Đào Đức Thắng Lớp: DT01 Hà Nội, 2022 BAN CƠ YẾU CHÍNH PHỦ HỌC VIỆN KỸ THUẬT MẬT Mà ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG THANG MÁY ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC S7-1200 Ngành: Kỹ thuật Điện tử Viễn thông Mã số: 7.52.02.07 Sinh viên thực hiện: Đào Đức Thắng Lớp: DT01 Người hướng dẫn: ThS Phan Th椃⌀ Thanh Huy3n Khoa Điện tử viễn thông - Học viện Kỹ thuật mật mã Hà Nội, 2022 MỤC LỤC Danh mục kí hiệu viết tắt .iii Dang mục hình vẽ iv Danh mục bảng vii Lời cảm ơn viii Lời nói đầu ix Chương Tổng quan v3 hệ thống thang máy 1.1 Giới thiệu chung thang máy .1 1.1.1 Sơ lược lịch sử hình thành 1.1.2 Định nghĩa phân loại 1.2 Tổng quan cấu trúc hệ thống thang máy 1.2.1 Hệ thống điều khiển thang máy 1.1.2.1 Cơ cấu nâng hạ 1.1.2.2 Tủ điện 1.2.2 Phần khí 1.2.2.1 Buồng thang 1.2.2.2 Thiết bị khí hỗ trợ nâng hạ buồng thang 1.2.3 Thiết bị an toàn thang máy 12 1.3 Nguyên tắc vận hành thang máy .14 1.3.1 Bảng điều khiển thang .14 1.3.2 Nguyên tắc hoạt động thang máy .14 1.3.3 Quy trình sử dụng thang máy 15 1.4 Yêu cầu kỹ thuật thang máy 15 1.4.1 An toàn .16 1.4.2 Thuật toán tối ưu .16 1.4.3 Tốc độ ổn định dừng xác .17 1.4.4 Yêu cầu đồi với hệ thống truyền động .17 1.5 Kết luận chương 18 Chương Công nghệ giải pháp thiết kế 19 2.1 Một số giải pháp thiết kế mạch điều khiển thang máy 19 2.1.1 Sử dụng PLC 19 2.1.2 Sử dụng board vi xử lý .20 2.1.3 Lựa chọn giải pháp thiết kế .21 2.2 Công nghệ phần cứng 21 2.2.1 Bộ điều khiển PLC .21 2.2.2 PLC S7-1200 23 2.2.2.1 Cấu trúc phần cứng 23 2.2.2.2 Cấu trúc phần mềm 25 2.2.2.3 Các chế độ nguyên lý hoạt động .26 2.2.2.4 Các module mở rộng PLC S7-1200 28 2.2.2.5 Một số tập lệnh .30 i 2.3 Công nghệ phần mềm 36 2.3.1 Phần mềm TIA - Portal 36 2.3.1.1 Giới thiệu TIA - Portal 36 2.3.1.2 Các thành phần TIA Portal 37 2.3.1.3 Làm việc với TIA Portal V.16 .39 2.3.1.4 Quy trình nạp chương trình điều khiển vào PLC 43 2.3.2 Phần mềm WinCC 44 2.3.2.1 Giới thiệu phần mềm WinCC .44 2.3.2.2 WinCC Basic/Comfort/Advanced/Professional 45 2.3.2.3 Làm việc với WinCC .46 2.4 Kết luận chương 48 Chương Thiết kế hệ thống thang máy đi3u khiển PLC S7-1200 .49 3.1 Sơ đồ khối .49 3.2 Thiết kế chương trình điều khiển hệ thống 50 3.2.1 Lưu đồ thuật toán 50 3.2.2 Chương trình điều khiển 53 3.2.2.1 Bảng địa vào 53 3.2.2.2 Chương trình PLC 55 3.3 Thiết kế giao diện điều khiển giám sát hệ thống 55 3.3.1 Quy trình thiết kế đối tượng hệ thống 55 3.3.2 Mô hệ thống đánh giá kết 60 3.4 Sơ đồ mạch động lực 63 3.5 Kết luận chương 66 Kết luân 67 V Tài liệu tham khảo .68 Phụ lục 69 ii DANH MỤC KÍ HIỆU VÀ VIẾT TẮT CM Comunication Module COM Component Object Model CPU Central ProcessingUnit FBD Function Block Diagram HMI Human Machine Interface LAD Ladder FC Function PLC Programmable Logic Control RAM Random Access Memory ROM Read-Only Memory SB Signal Board SCADA Supervisory Control And Data Acquisition SM Signal Module STL Stepladder TIA Totally Integrated Automation WinCC Windows Control Center ARD Automatic Rescue Device HCT Cơng tắc hành trình HCD Cơng tắc hành trình I Process image input Q Process image output M Memory T Timer C Counter DB Data Block Dang mục hình vẽ iii Hình 1.1 Hệ thống thang máy Elisha Otis phát minh Hình 1.2 Thang máy cửa tự động (1887) Hình 1.3 Thang máy đại ngày Hình 1.4 Các hãng sản xuất thang máy tiếng Hình 1.5 Cấu tạo thang máy Hình 1.6 Cơ cấu nâng hạ buồng thang Hình 1.7 Tủ điện thang máy Hình 1.8 Buồng thang Hình 1.9 Ray dẫn hướng đúc thép nguyên khối 10 Hình 1.10 Phanh bảo hiểm kiều kìm 10 Hình 1.11 Giảm chấn buồng thang đối trọng 11 Hình 1.12 Sơ đồ hệ thống cân 12 Hình 1.13 Tủ cứu hộ tự động cho thang máy .12 Hình 1.14 Photocell chống kẹt cửa thang máy 13 Hình 1.15 Thắng .13 Hình 1.16 Bảng điều khiển ngồi buồng thang .14 Hình 1.17 Bộ hạn chế tốc độ (thắng cơ) 16 Hình 2.1 Bộ điều khiển trung tâm hệ thống thang máy 19 Hình 2.2 Tủ điện thang máy sử dụng PLC 20 Hình 2.3 Board vi xử lý cho hệ thống thang máy 20 Hình 2.4 Ứng dụng PLC công nghiệp 21 Hình 2.5 PLC 1969 22 Hình 2.6 Sản phẩm PLC số hãng 22 Hình 2.7 PLC S7-1200 23 Hình 2.8 Cấu trúc bên PLC 24 Hình 2.9 Chu kỳ quét PLC 27 Hình 2.10 Boards tín hiệu kiểu (SB) PLC S7-1200 28 Hình 2.11 Module tín hiệu SM .28 Hình 2.12 Module tín hiệu truyền thơng PLC S7-1200 .29 Hình 2.13 Cấu hình cài đặt TIA Portal V.16 STEP Professional 37 Hình 2.14 Giao diêno TIA Portal V.16 39 Hình 2.15 Tạo mơ todự án TIA Portal 40 iv Hình 2.16 Chọn PLC cho dự án 40 Hình 2.17 Đặt địa IP cho PLC .41 Hình 2.18 Cửa sổ cấu hình thiết bị 41 Hình 2.19 Giao diêno lâpo trình TIA Portal .42 Hình 2.20 Giao diện viết chương trình điều khiển .42 Hình 2.21 Mơtonetwork hồn chỉnh .43 Hình 2.22 Nạp chương trình cho PLC từ TIA Portal 43 Hình 2.23 WinCC RT điều khiển giám sát hệ thống 46 Hình 2.24 Chọn phiên WinCC cho dự án 46 Hình 2.25 Kết nối WinCC với PLC 47 Hình 2.26 Kết nối WinCC với PLC 47 Hình 2.27 Màn hình WinCC 48 Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống thang máy .49 Hình 3.2 Lưu đồ thuật toán hệ thống 50 Hình 3.3 Lưu đồ thuật toán điều khiển thang buồng thang 51 Hình 3.4 Lưu đồ thuật tốn điều khiển cửa phục vụ buồng thang 52 Hình 3.5 Danh sách chương trình 55 Hình 3.6 Thiết kế khung hệ thống thang máy 56 Hình 3.7 Thiết kế buồng thang cửa tầng .56 Hình 3.8 Cấu hình cho cửa buồng thang chuyển động 56 Hình 3.9 Thiết kế nút ấn gọi thang .57 Hình 3.10 Cấu hình cho nút ấn 57 Hình 3.11 Tạo graphic lists cho nút ấn 58 Hình 3.12 Gắn tag biểu tượng cho nút ấn .59 Hình 3.13 Cấu hình hiển thị thơng báo vị trí buồng thang 59 Hình 3.14 Cài đặt bảng hiển thị vị trí trạng thái buồng thang .59 Hình 3.15 Thiết kế trạng thái cho mũi tên hướng di chuyển buồng thang .60 Hình 3.16 Màn hình đăng nhập 60 Hình 3.17 Giao diện điều khiển giám sát hệ thống thang máy .61 Hình 3.18 Kết mơ buồng thang xuống tầng .61 Hình 3.19 Kết mơ buồng thang lên tầng 61 Hình 3.20 Kết mơ có nhiều lệnh gọi lúc .62 Hình 3.21 Kết mơ buồng thang tải nhấn nút cứu hộ từ buồng thang 62 v Hình 3.22 Sơ đồ mạch động lực 63 Hình 3.23 Sơ đồ bố trí thiết bị tủ điện 64 Hình 3.24 Sơ đồ kết nối PLC .65 vi DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Các kiểu liệu S7-1200 26 Bảng 2.2 Module tín hiệu (SM), truyền thông (CM) 29 Bảng 2.3 Lệnh bit logic 30 Bảng 2.4 Lệnh timer 31 Bảng 2.5 Lê nh o counter 32 Bảng 2.6 Lê nh o so sánh 33 Bảng 2.7 Lê nh o toán học 34 Bảng 3.1 Bảng thiết bị vào .53 vii cxxxvi cxxxvii cxxxviii cxxxix cxl cxli cxlii cxliii cxliv cxlv cxlvi cxlvii