đồ án môn kỹ thuật điều khiển tự động đề tài thiết kế và lập trình mô phỏng mô hình thang máy 4 tầng sử dụng plc s7 1200 trên phần mềm tia portal và wincc

Và hơn th nữa, trong quá trình hoàn thành đ tài: “THIẾT KẾ VÀ LẬPTRÌNH MÔ PHỎNG MÔ HÌNH THANG MÁY 4 TẦNG SỬ DỤNGPLC S7 – 1200 TRÊN PHẦN MỀM TIA PORTAL VÀ WINCC ”, chúng em đã học hỏi đ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNHKHOA KỸ THUẬT - CÔNG NGHỆ

BỘ MÔN CƠ SỞ

- -

ĐỒ ÁN MÔN KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

Đề tài: THIẾT KẾ VÀ LẬP TRÌNH MÔ PHỎNG MÔ HÌNHTHANG MÁY 4 TẦNG SỬ DỤNG PLC S7 – 1200 TRÊN PHẦN

MỀM TIA PORTAL VÀ WINCC

GVHD: Trần Quang Duy

L I NOI ĐÂUỜ

Ngày nay, nước ta đang đẩy mạnh quá trình công nghiệp hóa – hiệnđại hóa, hội nhập kinh t nhằm đưa đất nước phát triển, mục tiêu đn năm2023 cơ bản trở thành một nước công nghiệp Song song với việc chútrọng phát triển các ngành kinh t thì việc nắm bắt được công nghệ hiện đạiđang ngày càng phát triển của toàn thể nhân loại là cực kỳ quan trọng Sinhviên là những chủ nhân tương lai của Đất nước, của xã hội Khi tham gianghiên cứu khoa học, sinh viên có dp để phát huy kt quả tích luỹ của quátrình học tập, vận dụng những kin thức đã học vào thực t, giúp cho sinhviên thể hiện khả năng sáng tạo của bản thân với sản phẩm mình làm ra

Và hơn th nữa, trong quá trình hoàn thành đ tài: “THIẾT KẾ VÀ LẬPTRÌNH MÔ PHỎNG MÔ HÌNH THANG MÁY 4 TẦNG SỬ DỤNGPLC S7 – 1200 TRÊN PHẦN MỀM TIA PORTAL VÀ WINCC ”,

chúng em đã học hỏi được nhiu kin thức, kinh nghiệm cùng với sự giúpđỡ nhiệt tình của thy và bạn trong khoa Kỹ thuật – Công nghệ

Tuy đã có nhiu cố gắng trong quá trình thực hiện đ tài nhưng chúngem sẽ không tránh khỏi những sai sót, mong quý thy bỏ qua và giúp đỡ đểchúng em có thể hoàn thành tốt đ tài và củng cố kin thức cn khi ra

MỤC LỤC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH

Chương 1 s tưởng đ tài : (4) 1.1 Lý do ý tưởng ra đời :

1.2 Các phương pháp nghiêm cứu: Chương 2 Giới thiêu twng quan PLC và WINCC: (5)v 2.1 Giới thiêu sơ lược v PLC.v

2.2 Giới thiêu sơ lược v WINCC.v Chương 3 Giới thiệu twng quan v thang máy: (12) 3.1 Khái niệm chung v thang máy:

3.2 Phân loại thang máy: Chương 4.Chọn các thông số thang máy: (15) Chương 5 Chương trình code và mô phỏng ý tưởng: (19)

5.1 Quá trình thực hiện trên phn mm TIA PORTAL :

5.2 Lưu đ giải thuật: 5.3 Chương trình code : 5.4 Tạo giao diện điu khiển và mô phỏng trên màng hình HMI:

Chương 6 Sơ đ kt nối phn cứng plc: (43)

Chương 7 Kt luâ vn : ()

3

Chương 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 LR do R tưUng ra đWi :

Cuộc sống hiện đại với v|ng quay hối hả yêu cu mọi hoạt động phải diễn ra trong thời gian nhanh nhất Các sản phẩm thời thượng phải thực sự hiện đại và tiện ích Hiện nay, các t|a nhà, các công ty, trung tâm thương mại, chung cư không ng}ng đang được xây dựng hàng loạt các thang máy tự động ở nhiu nơi nên thuận tiện cho viê vc di chuyển lên xuống các tng cao hơn để tit kiệm thời gian thay vì đi thang bộ v}a mất thời gian v}a mệt mỏithì thang máy đang trở thành xu hướng thnh hành trên th trường Việt Nam và cả trên toàn th giới Xu th này phản ánh điu gì? Nó chứng tỏ vai tr| của thang máy đang được đánh giá rất cao Vì vâ vy nhóm em đã thực hiê vn mô vt đ tài v “THIẾT KẾVÀ LẬP TRÌNH MÔ PHỎNG MÔ HÌNH THANG MÁY 4 TẦNG SỬ DỤNG PLC S7 – 1200 TRÊN PHẦN MỀM TIA PORTAL VÀ WINCC”.

1.2 Các phương pháp nghiêm c\u:

- Nghiêm cứu và tìm kim các ngun tài liê vu , tư liê vu có s€n trên mạng

- Nghiên cứu trực tip trên mô hình mô phỏng

Chương 2: GIỚI THIỆU SƠ LƯ]C VỀ PLC VÀ WINCC

2.1 Gi^i thiê _u sơ lưbc về PLC

Hình 2.1 Thit b điu khiển logic khả trình

Nguồn: Google

- Năm 2009, Siemens đã cho ra d|ng sản phẩm S7-1200 dùng đểthay th dn cho S7-200 So với S7-200 thì S7-1200 có những tính năng nwi trội:

- S7-1200 là một d|ng của bộ điu khiển logic lập trình (PLC) có thể kiểm soát nhiu ứng dụng tự động hóa Thit k nhỏ gọn, chi phí thấp, và một tập lệnh mạnh làm cho chúng ta có những giải pháp hoàn hảo hơn cho ứng dụng sử dụng với S7- 1200.

- Kt hợp một bộ vi xử lý, một bộ ngun tích hợp, các mạchngõ vào và mạch ngõ ra trong một kt cấu thu gọn, CPU trong

5

S7-1200 đã tạo ra một PLC mạnh mẽ Sau khi người dùng tảixuống một chương trình, CPU sẽ chứa mạch logic được yêu cuđể giám sát và điu khiển các thit b nằm trong ứng dụng CPUgiám sát các ngõ vào và làm thay đwi ngõ ra theo logic củachương trình người dùng, có thể bao gm các hoạt động nhưlogic Boolean, việc đm, đnh thì, các phép toán phức hợp vàviệc truyn thông với các thit b thông minh khác.

- Một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ quyn truy cập vào cả CPU và chương trình điu khiển:

+ Người dùng có thể sử dụng chức năng “know-how protection” để ẩn mã nằm trong một khối xác đnh.+ Mỗi CPU cung cấp một sự bảo vệ bằng mật khẩu cho phép người dùng cấu hình việc truy xuất đn các chức năng của CPU.

- CPU cung cấp một cwng PROFINET để giao tip qua mộtmạng PROFINET Các module truyn thông là có s€n dành cho

Nguồn: Google

Hình 2 2 Cấu trúc PLC S7-1200

1-Bộ phận kt nối ngun

2-Các bộ phận kt nối nối dây củangười dùng có thể tháo được(phía sau các nắp che)

3-Khe cắm thẻ nhớ nằm dưới cửa phíatrên

4-Các LED trạng thái dành cho I/Otích hợp

5-Bộ phận kt nối PROFINET (phíatrên của CPU)

- CPU khác nhau cung cấp một sự đa dạng các tính năng và dung lượng giúp cho người dùng tạo ra các giải pháp có hiệu quả cho nhiu ứng dụng khác nhau.\

7

 Kiểu số

 Kiểu tương tự

 6 ngõ vào / 4 ngõ ra

 2 ngõ ra

 8 ngõ vào / 6 ngõ ra

 2 ngõ ra

 14 ngõ vào /10 ngõ ra

 2 ngõ raKích thước ảnh tin trình 1024 byte ngõ vào (I) và 1024 byte ngõ ra (Q)

Độ mở rộng các module tín

hiệu

 Các module tín hiệu và truyền thông :

 Kiểu số

 Kiểu tương tự

 6 ngõ vào / 4 ngõ ra

 2 ngõ ra

 8 ngõ vào / 6 ngõ ra

 2 ngõ ra

 14 ngõ vào /10 ngõ ra

 2 ngõ raKích thước ảnh tin trình 1024 byte ngõ vào (I) và 1024 byte ngõ ra (Q)

9

Hệ thống điều khiển sử dụng dụng PLC.

2.2 Gi^i thiệu về WinCC.

Phn mm WinCC của Siemens là một phn mm chuyên dụng để xây dựng giao diện điu khiển HMI (Human Machine Interface) cũng như phục vụ việc xử lý và lưu trữ dữ liệu trong một hệ thống SCADA (Supervisory Control And Data Aquisition) thuộc chuyên ngành tự động hóa

WinCC v12 (tích hợp trong TIA Portal v12) là phn mm kỹ thuật được dùng để thit lập cho bảng điu khiển HMI, máy tính công nghiệp và máy tính PC thông thường Wincc này được ứng dụng thông qua phn mm hiển th WinCCRuntime Advanced hoặc phức tạp hơn trong hệ thống SCADA với phn mm

 WinCC cho phép bạn giám sát quá trình Một cảnh báo sẽ báohiệu một cách tự động trong sự kiện của một trạng thái quá trìnhnghiêm trọng Nu một giá tr được đnh nghĩa trước b vượtquá, một thông báo sẽ xuất hiện trên màn hình.

 WinCC cho phép bạn lưu trữ quá trình Khi làm việc với WinCC,những giá tr quá trình có thể hoặc được in ra hoặc được lưu trữtheo kiểu điện tử Điu này tạo điu kiện cho thu thập thông tincủa quy trình và cho phép truy cập tip theo đn dữ liệu sản sinhra trong quá khứ

WinCC có 4 phiên bản phụ thuộc vào hệ thống điều khiển:

-Wincc Basic để thit lập cho màn hình HMI cơ bản.Wincc Basic được đính kèm với trong mỗi phn mm STEP 7 Basic and STEP7

11

3.1 Khái niệm chung về thang máy:

Thang máy là thit b vận tải chuyên dùng để chở hàng và người theo phương thẳngđứng

Thang máy được dùng trong các khách sạn, công sở, chung cư, bệnh viện, các đài quan sát,.v.v đặc điểm vận chuyển bằng thang máy so với các phương tiện vận chuyển khác là thời gian của một chu ky vận chuyển bé, tn suất vận chuyển lớn, đóng mở máy liên tục Ngoài ý nghĩa vận chuyển, thang máy c|n là một trong những yu tố làm tăng vẻ đẹp và tiện nghi của công trình

Thang máy là một thit b vận chuyển được hỏi tính an toàn nghiêm ngặt, nó liên quan trực tip đn tài sản và tính mạng của con người Vì vậy, yêu cu chung đối với thang máy khi thit k, lắp đặt, vận hành, sử dụng và sửa chữa là phải tuân thủ một cách nghiêm ngặt các yêu cu vè kỹ thuật an toàn được quy đnh trong các tiêu chuẩn, quy trình quy phạm

Thang máy chỉ có cabin đẹp, sang trọng, thông thoáng, êm du thì chưa đủ điu kiệnđể đưa vào sử dụng mà phải có đy đủ các thit b an toàn, đảm bảo độ tin cậy như: điện chiu sáng dự phng khi mất điện, điện thoại nội bộ, chuông báo, bộ bảo hiểm, công tắc an toàn của cửa cabin, khóa an toàn cửa tng, v.v…

3.2 Phân loại thang máy:

Tuỳ thuộc vào chức năng, thang máy có thể phân loại theo các nhóm sau: Thang máy chuyên chở người

Nguồn: Google

Thang máy chuyên để vận chuyển hàng hóa

Nguồn: Google

Thang máy tải khách

Phân loại theo hệ thống dẫn động :

 Thang máy dẫn động điện Thang máy thủy lực Thang máy khí nén

Phân loại theo trọng tải:

13

 Thang máy loại nhỏ Q < 160Kg Thang máy trung bình Q = 500 2000kG Thang máy loại lớn Q > 2000Kg

Phân loại theo tốc độ di chuyển:

 Thang máy chạy chậm v=0,5m/s Thang máy tốc độ trung bình v= (0,75 1,5) m/s Thang máy cao tốc v = (2,5 5) m/s

Chương 4: CHỌN CÁC THÔNG SỐ THANG MÁY

Nguồn: GoogleVì hệ thống thang máy được sử dụng trong gia đình nên tải trọng phù hợp có thể sửdụng để tiết kiệm chi phí lắp đặt , cũng như tiết kiện điện thì chúng em sẽ sử dụng thang máy như sau:

 Tải Trọng Thang Máy: 1.000 Kg Tốc độ :60 m/p

 Số người :15 Động cơ thang máy :

• Ngun gốc:Hàn Quốc• Tên thương hiệu:Fuji hàn quốc• Số mô hình:WYT-T1.0D• Kiểu:Động cơ thang máy• Tên sản phẩm:Động cơ không hộp số• Tải:1000kg

• Tốc độ:1,5m / giây

15

• Sheave Dia (Mm):400• Công suất đnh mức:10,0kw• Đường dốc:2:1

• Cap và số lượng cáp:10/5

Nguồn:Google

 Cảm bin thang máy:• Cảm bin cửa thang máy: dạng thanh thanh dài khoảng 2000mm

 Hệ thống cảm bin trọng lượng:

Nguồn:Google

17

Nguồn:Google

Chương 5 CHƯƠNG TRÌNH CODE VÀ MÔ PHỎNG

5.1.2 Thit lập bảng đa chỉ O/I:

PLC tags

ble from HMI/OPCUA

Writable from HMI/OPCUA

Visible in HMI engi ‐neering

startBool%M0.0FalseTrueTrueTruenut_tang_1Bool%M0.1FalseTrueTrueTrueTag_1Bool%M200.0FalseTrueTrueTruebao_chay(1)Bool%M100.0FalseTrueTrueTruenut_tang_2Bool%M0.2FalseTrueTrueTrueden_tang_2Bool%M5.2FalseTrueTrueTrue

ble fromHMI/OPC UA

Writable from HMI/OPC UA

Visible inHMI engi‐neering

goi_thang_xuong_tang_2Bool%M4.1FalseTrueTrueTrueden_bao_tangInt%MW50FalseTrueTrueTruethang_lenBool%M300.0FalseTrueTrueTruethang_xuongBool%M300.1FalseTrueTrueTruetimertu1den2Time%MD10FalseTrueTrueTruetimertu2den3Time%MD12FalseTrueTrueTruetimertu3den4Time%MD14FalseTrueTrueTruetimer_tu4_denTime%MD16FalseTrueTrueTrueMO_CUA_TANG2Bool%M3.0FalseTrueTrueTruegoi_xuong_1Bool%M1.2FalseTrueTrueTruegoi_thang_len_tang_1Bool%M55.1FalseTrueTrueTruetimertu2den1Time%MD18FalseTrueTrueTruetimertu3den2Time%MD20FalseTrueTrueTruemo_cuaaaaTime%MD22FalseTrueTrueTrueCUA_TANG_2Int%MW60FalseTrueTrueTruebao_chayBool%M2.0FalseTrueTrueTruectht_trenBool%M2.2FalseTrueTrueTruectht_duoiBool%M2.3FalseTrueTrueTrueEMGBool%M2.4FalseTrueTrueTrueRESETBool%M2.5FalseTrueTrueTruesu coBool%M2.6FalseTrueTrueTruedong_coBool%M299.0FalseTrueTrueTrueTag_6Bool%M205.0FalseTrueTrueTrueNUT_MO_CUABool%M201.0FalseTrueTrueTrueDONG_CUABool%M201.2FalseTrueTrueTrue

ble fromHMI/OPCUA

Writable from HMI/OPCUA

Visible inHMI engi‐neering

MO_CUA_TANG3Bool%M3.1FalseTrueTrueTrueMO_CUA_TANG1Bool%M3.3FalseTrueTrueTrueMO_CUA_TANG4Bool%M7.7FalseTrueTrueTrueCUA_TANG_1Int%MW62FalseTrueTrueTrue

21

CUA_TANG_4Int%MW120FalseTrueTrueTrueCB_1Bool%M6.0FalseTrueTrueTrueCB2(1)Bool%M5.7FalseTrueTrueTrueCB3Bool%M5.6FalseTrueTrueTrueCB_4Bool%M5.5FalseTrueTrueTrueden_RunBool%Q0.0FalseTrueTrueTrueTag_7Int%MW180FalseTrueTrueTruetg_hoat_dong_thangInt%MW86FalseTrueTrueTruehệ thống b lỗiBool%M123.0FalseTrueTrueTrueTag_10Bool%M3.7FalseTrueTrueTrueTag_11Bool%M3.6FalseTrueTrueTruekhông hoạt độngBool%M88.0FalseTrueTrueTrueCB_3Bool%M40.1FalseTrueTrueTrueCB_2Bool%M40.0FalseTrueTrueTrueTag_15Bool%M40.2FalseTrueTrueTruelênh thang lênBool%M105.0FalseTrueTrueTruelênh thang xuôngBool%M105.2FalseTrueTrueTrueTag_18Bool%M299.1FalseTrueTrueTrueTag_19Bool%M299.2FalseTrueTrueTrue

5.3 CODE điều khiển chương trình:

23

5.4 Tạo giao diện điều khiển và mô phỏng trên màng hình HMI:

5.4.1 Thit lập các thông số nút nhấn trên màng hình HMI:

 Chọn Properties → Animations → Movements → Add new aimations → Chọn hướng di chuyển của hình.

49

Chương 6: SƠ ĐỒ KẾT NỐI PHẦN CỨNG PLC

CHƯƠNG 7 : KẾT LUẬN

Qua gn một tháng tìm hiểu và làm đ án, chúng em đã vận dụng những kin thức mình học và tham khảo tài liệu PLC trên mạng để thit k và mô phỏng thang máy hộ gia đình trên phn mm TIA PORTAL Tuy chỉ là mô phỏng trên HMI chưa sát với thực t và hoànhảo, nhưng t} đó ta thấy được cách thực hoạt động thang máy trong hộ gia đình Do thời gian có hạn nhưng chúng em đã hoàn thành đ án của mình đúng thời gian quy đnh Qua đ tài này, ta thấy PLC được ứng dụng rất rộng rãi và đa dạng trong nhiu lĩnh vực sản xuất đặc biệt là lĩnh vực tự động hóa

7.1 Ưu điểm : - Thit k bảng điu khiển thân thiện thiện với người dùng - Có thể dễ dàng thay đwi.

- Điu khiển thông qua màn hình HMI 7.2 Nhưbc điểm của đề tài :

 Mô hình vẫn mang tính nghiên cứu khi chưa tin đn một dây chuyn công nghệ thực t T} mô hình phát triển lên thực t c|n phải thay đwi nhiu v cấutạo, khung mô hình, phải thay đwi nhiu nhằm nâng cao tính wn đnh của hệ thống

 Các khâu trong mô hình cơ khí vẫn c|n thiu và chưa sát với thực t. Do thời gian và kin thức có hạn nên c|n nhiu chức năng của phn mm

TIAPORTAL và WinCC, HMI chưa được khai thác tối đa

 Tìm hiểu thêm mạng truyn thông công nghiệp SCADA.

Tài liệu tham khảo :

(1) Nguyễn Tấn Phước, 2011, Lập trình PLC Logo và Easy, Nhà xuất bản t} điển Báchkhoa, TP H Chí Minh

(2) Nguyễn Tấn Phước, 2012, Lập trình PLC Logo và S7-1200, Nhà xuất bản t} điển Bách khoa, TP H Chí Minh

(3) Nguyễn Tấn Phước, 2017, Lập trình PLC S7-1200, Lưu hành nội bộ, ĐH Nguyễn Tất Thành

Giảng viên hưỡng dẫn

(Ký và ghi rõ họ tên)

53