Đồ Án 1 lập trình mô phỏng hệ thống thang máy 4 tầng sử dụng plc s7 1200

Những loại thang máy hiện đại có kết cấu cơ khí phức tạp, hệ truyền động, hệ thống khống chế phức tạp nhằm nâng cao năng suất, vận hành tin cậy, an toàn.Tất cả các thiết bị điện được lắp

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ – VIỄN THÔNG

ĐỒ ÁN 1

LẬP TRÌNH MÔ PHỎNG HỆ THỐNG THANG

MÁY 4 TẦNG SỬ DỤNG PLC S7 - 1200

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN

Ths Võ Minh Thiện Đào Nhất Khang (MSSV: 2100249)

LỜI CAM ĐOAN

Chúng tôi xin cam đoan đề tài “ Lập trình mô phỏng hệ thống thang máy 4 tầng

sử dụng PLC S7 - 1200 ” là một công trình nghiên cứu độc lập, không sao chép các

đề tài khác

Đề tài là một sản phẩm do em đã nỗ lực nghiên cứu, trong bài có sự tham khảocủa một số tài liệu có nguồn gốc rõ ràng Đề tài được nghiên cứu đảm bảo theođúng mục tiêu đã được thuyết minh trước Hội đồng Khoa học nhà trường Nhómnghiên cứu cam đoan chịu hoàn toàn trách nhiệm về bản quyền

Sinh viên thực hiện

Đào Nhất Khang

LỜI CẢM ƠN

Đầu tiên chúng em xin chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô khoa “ Điện – Điện Tử - Viễn Thông” Đặc biệt là các thầy, cô trong ngành “Công nghệ kỹ thuật điện, điện tử” đã tận tình chỉ dạy và trang bị cho chúng em những kiến thức cần thiết trong suốt thời gian ngồi trên ghế giảng đường, để làm nền tảng cho em có thể hoàn thành được đồ án này.

Đặc biệt chúng em xin trân trọng cảm ơn sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy Võ Min Thiện và thầy Nguyễn Văn Hậu đã tận tình giúp đỡ, định hướng cách tư duy và cách làm việc khoa học Đó là những góp ý hết sức quý báu cho em trong quá trình nghiên cứu về đề tài “ Lập trình mô phỏng hệ thống thang máy 4 tầng sử dụng PLC S7 - 1200”.

Do giới hạn kiến thức và khả năng lý luận của em còn nhiều thiếu sót và hạn chế, kính mong sự chỉ dẫn và đóng góp của các thầy, cô để bài đồ án của chúng em được hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn!

DANH MỤC HÌNH ẢN

Hình 1.1 Chiếc thang máy đầu tiên

Hình 1.2 Bánh răng truyền động trực tiếp đầu tiên

Hình 1.3 Buồng thang ở phía trên giếng thang máy

Hình 1.4 Thang máy điện có bộ tời đặt phía trên giếng thang

Hình 1.5 Thang máy thủy lực

Hình 1.6 Thang máy điện có bộ tời đặt phía dưới giếng thang

Hình 2.1 Buồng thang máy

Hình 2.2 Kiểu tang trống

Hình 2.3 Thang máy truyền động có bánh răng

Hình 2.4 Sự phụ thuộc của L = f(s)

Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý của cảm biến kiểu cảm ứng

Hình 2.6 Mô hình hệ điều khiển thang máy

Hình 2.7 Trình tự mở tắt thang máy trong điều khiển DC SCR

Hình 2.8 Trình tự mở tắt thang máy trong điều khiển Vector

Hình 2.9 Kết nối các thiết bị

Hình 2.10 Sơ đồ khối PLC

Hình 2.11 Biểu tượng phần mềm TIA Portal V15.1

Hình 2.12 Create new project

Hình 2.13 Đặt tên cho dự án

Hình 2.14 Configure a device

Hình 2.15 Add new device

Hình 2.16 Chọn loại CPU

Hình 2.17 Một project mới được tạo ra

Hình 3.1 Thuật toán điều khiển thang máy

Hình 3.2 Cấu hình phần cứng PLC

Hình 3.3 Cấu hình phần cứng

Hình 3.4 Kết nối PLC với SCADA

Hình 3.5 Giao diện SCADA

DANH MỤC BẢNG BIỂ

Bảng 2-1 Thông số của các hệ truyền động

Bảng 2-2 Các thông số của 3 loại CPU

Bảng 2-3 Các thông số của một số module mở rộng

Bảng 3-1 Danh sách tag đầu vào PLC

Bảng 3-2 Danh sách tag đầu ra PLC

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN 1

LỜI CẢM ƠN 2

DANH MỤC HÌNH ẢNH 3

DANH MỤC BẢNG BIỂU 5

MỞ ĐẦU 8

1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 8

2 MỤC TIÊU VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 8

3 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 9

CHƯƠNG I 10

TỔNG QUAN VỀ THANG MÁY 10

1.1 Lịch sử phát triển của thang máy: 10

1.2 Đặc điểm của thang máy: 11

1.3 Phân Loại Thang Máy 13

1.3.1 Phân loại theo công dụng 13

1.3.2 Phân loại theo hệ thống dẫn động cabin 13

1.3.3 Phân loại theo vị trí đặt bộ tời treo 15

1.3.4 Phân loại theo hệ thống vận hành 16

1.3.5 Phân loại theo các thông số cơ bản 16

CHƯƠNG II 17

CƠ SỞ LÝ THUYẾT 17

2.1 Cấu tạo và các hệ thống truyền động của thang máy 17

2.1.1 Cấu tạo 17

2.1.1.2Các yêu cầu an toàn trong thang máy 19

2.1.2 Các hệ thống truyền động của thang máy 21

2.1.2.1 Hệ thống tự động khống chế thang máy tốc độ trung bình 22

2.1.2.2 Hệ thống tự động khống chế thang máy cao tốc 23

2.1.2.3 Tự động khống chế thang máy dùng các phần tử logic 24

2.1.2.4 Các phương thức điều khiển truyền động 24

2.2 Tổng quan về PLC 26

2.2.1 Giới thiệu về PLC S7 – 1200 26

2.2.1.1 Giao tiếp 29

2.2.1.2 Các module truyền thông 30

2.2.2 Ngôn ngữ lập trình của PLC S7 – 1200 31

2.2.3 Cấu trúc và phương thức thực hiện chương trình PLC 37

2.2.4 Ứng dụng PLC 38

2.2.5 Phần mềm TIA – Portal 39

CHƯƠNG III 43

THIẾT KẾ MÔ PHỎNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT SCADA 43

3.1 Thuật toán điều khiển 43

3.2 Lập trình điều khiển PLC S7 – 1200 44

3.2.1 Xác định đầu vào/ra 44

3.3 Cấu hình phần cứng 45

3.4 Lập trình PLC 46

3.5 Thiết kế giao diện Scada 63

3.5.1 Cấu hình thiết bị 63

3.5.2 Giao diện SCADA 64

3.6 Kết quả mô phỏng 64

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 68

TÀI LIỆU THAM KHẢO 69

MỞ ĐẦU

1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật và sự phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật máytính, đã cho ra đời các thiết bį điều khiền số như: CNC, PLC Các thiết bị nàycho phép khắc phục được rất nhiêu các nhược điểm của hệ thống điều khiển trước

đó, và đáp ứng được yêu cầu kinh tế và kỹ thuật trong sản xuất Với sự phát triểncủa khoa học công nghệ như hiện nay, thì việc ứng dụng thiêt bị logic khả trìnhPLC để tự động hóa quá trình sản xuất, nhằm mục tiêu tăng năng xuất lao động,giảm sức người, nâng cao chất lượng sản phẩm đang là một vân đề cấp thiết và cótính thời sự cao Là sinh viên của chuyên ngành Kỹ Thuật Năng Lượng Saunhững tháng năm học hỏi tại Trường Đại học Kỹ Thuật - Công Nghệ Em chọn đềtài;… Nhằm mục đích tìm hiểu nghiên cứu ứng dụng của bộ điêu khiên PLCtrong hệ thống điều khiển của Thang Máy Đối tượng đồ án đề cập đến là Thangmáy cho nhà cao tầng, đây là thiêt bị vận tải có yêu cầu tự động hóa cao với việc

sử dụng thiêt bị điều khiển PLC Trong đồ án này em tập trung đi sâu vào côngviệc chính là sử dụng ngôn ngữ lập trình PLC SIMATIC S7 - 1200 của hãngSIEMENS (Đức) để điều khiển thang máy cho nhà…

2 MỤC TIÊU VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Thang máy thường được dùng trong các khách sạn, công sở, chung cư, bệnhviện, các đài quan sát, trong các nhà máy, công xưởng, nhà ở,… Đặc điểm củavận chuyển bằng thang máy so với các phương tiện vận chuyển khác là thời giancủa một chu kì vận chuyện ngắn, tần suất vận chuyện lớn Ngoài ý nghĩa vậnchuyện, thang máy còn là một trong những yếu tố làm tang vẻ đẹp và tiện nghicủa công trình

Đối với các nhà cao tầng đều được trang bị thang máy để đảm bảo chongười đi lại thuận tiện, tiết kiệm thời gian và tăng năng suất lao động Giá thànhcủa thang máy chiếm khoảng 6% đến 7% là hợp lý Đối với những công trình nhưbệnh viện, nhà máy, khách sạn, trường học,… tuy nhiên do yêu cầu phục vụ vẫntrang bị được thang máy

3 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

Thang máy là biểu tượng cho sự hiện đại, sang trọng, sự an toàn, nó khôngchỉ giúp giảm khoảng cách giữa con người với nhau, mà nó còn là phương tiệngắn kết tình cảm và thể hiện sự phát triển vượt bậc của khoa học công nghệ

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

Thang máy là một thiết bị vận chuyển đòi hỏi tính an toàn nghiêm ngặt, nóliên quan trực tiếp đến tài sản và tính mạng con người Vì vậy, yêu cầu chung đốivới thang máy khi thiết kế, chế tạo, lắp đặt, vận hành, sử dụng và sữa chữa phảituân thủ một các nghiêm ngặt các yêu cầu về kỹ thuật an toàn được quy địnhtrong các tiêu chuẩn, quy trình

Thang máy chỉ có đẹp, sang trọng, thông thoáng, êm ắng thì chưa đủ điều kiện đưa

và sử dụng mà phải đầy đủ các thiết bị an toàn, đảm bảo độ tin cậy: Điện dự phòng khi mất điện, chuông báo, điện thoại nội bộ, an toàn cabin, khóa an toàn cửa tầng,

bộ cứu hộ khi mất điện nguồn

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ THANG MÁY

1.1 Lịch sử phát triển của thang máy:

Từ thời xa xưa qua thời Trung cổ và cho đến thế kỷ thứ 13, sức mạnh củangười và vật là nguồn lực chính cho các thiết bị nâng Vào năm 1850, nhữngchiếc thang máy thủy lực và hơi nước đã được giới thiệu, nhưng năm 1852 lànăm mà một sự kiện quan trọng diễn ra: phát minh thang máy an toàn đầu tiêntrên thế giới của Elisa Graves Otis

Hình 1.1 Chiếc thang máy đầu tiên.

Vào năm 1873 hơn 2000 chiếc thang máy đã được trang bị cho các cao ốc,văn phòng khách sạn, cửa hàng tổng hợp trên khắp nước mỹ và năm năm sau đó,chiếc thang thủy lực đầu tiên của Otis được lắp đặt Kỷ nguyên của những tòa nhàchọc trời đã theo sau đó và vào năm 1889 lần đầu tiên Otis chế tạo thành côngđộng cơ bánh răng truyền động trực tiếp đầu tiên

Hình 1.2 Bánh răng truyền động trực tiếp đầu tiên.

Năm 1903, Otis đã giới thiệu một thiết kế mà về sau đã trở thành nền tảngcho nghành công nghiệp thang máy: thang máy dùng động cơ điện không hợp số,mang đầy tính công nghệ, được thử thách để cùng tồn tại với bản thân cao ốc Nó

đã mở ra một thời kỳ mới cho kết cấu nhà cao tầng

Những cải tiến của Otis trong điều khiển tự động đã đã có hệ thống kiểmsoát tín hiệu, hệ thống kiểm soát hoạt động cao điểm, hệ thống điều khiển tự động

và cơ chế phân vùng

Otis đi đầu trong việc phát triển công nghệ điện toán và công ty đã làm mộtcuộc cách mạng trong công nghệ điều khiển tự thang máy, đưa ra những cải tiếnquan trọng đáp ứng các cuộc gọi và các điều kiện vận hành thang

1.2 Đặc điểm của thang máy:

Thang máy là thiết bị vận tải dùng để chở hàng và người theo phương thẳngđứng Những loại thang máy hiện đại có kết cấu cơ khí phức tạp, hệ truyền động,

hệ thống khống chế phức tạp nhằm nâng cao năng suất, vận hành tin cậy, an toàn.Tất cả các thiết bị điện được lắp đặt trong buồng thang và buồng máy Buồng máythường bố trí ở tầng trên cùng của giếng thang máy

Sư xuất hiện của thang máy bắt nguồn từ nhu cầu di chuyển nhanh chóngcủa con người từ độ cao thấp lên độ cao cao và ngược lại Thang máy đóng vai tròquan trọng trong việc tăng cường năng suất lao động, giảm thời gian và công suấtlao động Do đó, thang máy được sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực của nềnkinh tế quốc dân

Trong lĩnh vực công nghiệp, thang máy không chỉ được sử dụng để vận

chuyển hàng hóa và sản phẩm, mà còn để đưa công nhân đến làm việc ở nhữngnơi có độ cao khác nhau Trong những ngành công nghiệp khai thác như khai tháchầm mỏ, xây dựng, luyện kim, thang máy đóng vai trò quan trọng không thểthiếu Ngoài ra, trong các công trình như nhà cao tầng, cơ quan, bệnh viện, kháchsạn, thang máy đóng vai trò quan trọng, giúp con người tiết kiệm thời gian vàcông sức, đồng thời tăng cường năng suất công việc Hiện nay, thang máy là mộtyếu tố quan trọng trong sự cạnh tranh và phát triền hệ thống xây dựng kinhdoanh.

Với gia trọ chiếm khoảng 7 – 10% tổng giá trị công trình đối với các nhàcao tầng từ 25 tầng trở lên, thang máy đóng vai trò quan trọng trong quá trình xâydựng Điều này làm cho thang máy trở thành một thành phần không thể thiếu củacác dự án xây dựng lớn trên khắp thế giới Các công ty thang máy hàng đầu luôn

nỗ lực nghiên cứu và phát triển sản phẩm để đáp ứng nhu cầu và yêu cầu ngàycàng cao của con người

Ở Việt Nam, thang máy ban đầu chủ yếu được sử dụng trong công nghiệp

để vận chuyển hàng hóa và đang ở mực độ phát triền thô sơ Trong bối cảnh kinh

tế đang phát triền mạnh mẽ, nhu cầu sử dụng thang máy trong mọi lĩnh vực củađời sống xã hội ngày càng gia tăng

1.3 Phân Loại Thang Máy

Thang máy hiện nay đã được chế tạo và thiết kế rất đa dạng với nhiều kiểuloại khác nhua để phù hợp với từng mục đích sử dụng của từng công trình Có thểphân loại thang máy theo các nguyên tắc và đặc điểm sau.

1.3.1 Phân loại theo công dụng

 Thang máy chuyên chở người

Loại này để vận chuyện hành khách trong các khách sạn, công sở, nhà nghỉ,chung cư, trường học,…

 Thang máy chuyên chở người có tính đến hàng đi kèm

Loại này thường dùng trong siêu thị

 Thang máy chuyên chở người bệnh nhân

Loại này dùng cho các bệnh viện, các khu điều dưỡng… Đặc điểm của nó làkích thước thông thủy cabin phải đủ lớn để chưa bang ca (cáng) hoặc giường củabệnh nhân cùng với các bác sĩ, nhân viện và các dụng cụ cấp cứu đi kèm Hiệnnay trên thế giới đã sản xuất theo cùng tiêu chuẩn kích thước và tải trọng cho loạithang này

 Thang máy chuyên chở hàng

Loại này chuyên dùng chở vật liệu, thức ăn trong các khách sạn, nhà ăn tậpthể… Đặc điểm của loại này là chỉ có điều khiển ngoài cabin Ngoài ra còn có cácloại chuyên dùng khác như: Thang máy cứu hỏa, chở ô tô,…

1.3.2 Phân loại theo hệ thống dẫn động cabin

 Tháng máy dẫn động điện.

Loại này dẫn động cabin lên xuống nhờ động cơ điện truyền qua hộp giảmtốc puli ma sát hoặc tang cuốn cáp Chính nhờ cabin được treo bằng cáp mà hànhtrình lên xuống của nó không bị hạn chế

Ngoài ra còn có loại thang dẫn động cabin lên xuống nhờ bánh răng, thanhrăng (chuyên đung để chở người phục vụ xây dựng các công trình cao tầng).

Hình 1.4 Thang máy điện có bộ tời đặt phía trên giếng thang

a,b: Dẫn động cabin bằng puli ma sát c: Dẫn động cabin bằng tang cuốn

 Thang máy dẫn động thủy lực

Đặc điểm độc đáo của loại thang máy này là việc cabin được đẩy từ dưới lênthông qua việc sử dụng pittong và xi lanh thủy lực điều này dẫn đến việc hànhtrình bị giới hạn Hiện nay, thang máy thủy lực có hành trình tối đa chỉ là 18m,làm cho chúng không thích hợp cho việc trang bị trong các công trình cao tầng.Mặc dù chúng có cấu trúc đơn giản, tiết kiệm diện tích giếng thang so với thangmáy dẫn động bằng cáp, chúng mang lại sự di chuyển mượt mà, an toàn và giảmchiều cao tổng thể của công trình khi số tầng phục vụ là như nhau, do buồngthang máy được đặt ở tầng trệt

Hình 1.5 Thang máy thủy lực

a, Pittong đẩy trực tiếp từ đáy cabin; b, Pittong đẩy trực tiếp từ phía saucabin; c, Pittong kết hợp với cáp gián tiếp đẩy từ phía sau cabin

1.3.3 Phân loại theo vị trí đặt bộ tời treo

Đối với thang máy điện

 Thang máy có bộ tời kéo đặt trên giếng thang (h1.4)

 Thang máy có bộ tời đặt dưới giếng thang

Hình 1.6 Thang máy điện có bộ tời đặt phía dưới giếng thang

Đối với thang máy dẫn động bằng bánh răng và thanh răng, bộ truyền động

được đặt trực tiếp trên nóc của cabin Trong khi đó, đối với thang máy thủy lực,buồng thang máy được đặt tại tầng trệt.

1.3.4 Phân loại theo hệ thống vận hành

 Theo mức độ tự động

- Loại bán tự động

- Loại tự động

 Theo tổ hợp điều khiển

- Điều khiển đơn

- Điều khiển kép

- Điều khiển theo nhóm

 Theo vị trí điều khiển

- Điều khiển trong cabin

- Điều khiển ngoài cabin

- Điều khiển trong và ngoài cabin

1.3.5 Phân loại theo các thông số cơ bản

 Theo tốc độ di chuyển của cabin

CHƯƠNG II

CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Cấu tạo và các hệ thống truyền động của thang máy

2.1.1 Cấu tạo

Các bộ phận chính của thang máy: buồng thang, bộ giảm tốc, hệ thống pulytruyền động và cáp nâng, đối trọng, cơ cấu kẹp ray, công tắc bù cáp, đệm, phanhhãm điện từ, động cơ điện

Hình 2.1 Buồng thang máy.

 Buồng thang:

Buồng thang thường được lựa chọn dựa trên kích thước, hình dáng vàkhoảng không dành cho thang Việc lựa chọn buồng thang hợp lý sẽ mang lại sự

lưu thông an toàn và thuận tiện Thông thường vùng đòi hỏi cho hành khách

là 0,186m2/người, dung lượng lớn nhất chuyên chở của thang chở người là 33,75kG/0,093 m2 , đối với chung cư là 450 kG, cửa hàng buôn bán 225 kG, toà nhàvăn phòng là 900 – 1350 kG

việc chắc chắn nhưng cồng kềnh, không êm được dùng khi tốc độ động cơ và củatang quay không chênh lệch nhau lớn.

Hệ thống bánh răng trục vít: có tỉ số truyền lớn, làm việc êm, có khảnăng tự hãm

 Hệ thống puly truyền động và cáp nâng:

Phương pháp truyền động năng cho dây cáp để vận chuyển buồng thang,chia thành hai loại:

- Kiểu tang trống: cơ cấu hình học như một cái trống được gắn liền với

trục truyền động, dây cáp có một đầu được gắn chặt cố định bên trong,khi vận hành cáp quấn song song trống

Hình 2.2 Kiểu tang trống.

Phương pháp này có nhựơc điểm là nếu cáp dài sẽ gây cồng kềnh giảmtuổi thọ cáp

Puly ma sát: sử dụng ma sát giữa dây và puly để truyền động năng, sử dụngtrong các hệ thống thang máy mới

 Đối trọng

Là vật nặng treo đối diện với buồng thang trên ròng rọc nhằm triệt tiêu bớtmột phần mômen tạo ra do sức nặng của tải và buồng thang qua đó làm giảmmômen động cơ

Khối lượng đối trọng được chọn theo công thức sau:

Khối lượng đối trọng = khối lượng buồng thang + 70% khối lượng lớn nhất

 Cơ cấu kẹp ray

Đây là một thiết bị an toàn được lắp đặt phía dưới buồng thang, khi làm việc

nó kẹp chặt lấy ray dẫn hướng, ghìm chặt buồng thang lại do tốc độ vượt mức chophép, dây đứt hay vì lý do nào đó

Các kiểu cơ cấu kẹp ray :

 Kiểu bánh lệch tâm

 Kiểu móc

 Kiểu trục quay và nêm

 Công tắc bù cáp

Đây là một công tắc ngắt mạch, được thực hiện thông qua một ròng rọc khi

nó bị nâng lên hay hạ xuống, theo sự di chuyển của buồng thang

Làm việc theo nguyên tắc thủy lực, bộ phận chính là một xy lanh đựng dầu,piston có khoan nhiều lỗ, khi buồng thang rơi mạnh đè lên piston thì dầu sẽ chảyvào những lỗ làm cho va chạm êm hơn

độ định mức từ 600  1200 vòng/phút

2.1.1.2 Các yêu cầu an toàn trong thang máy

Hệ thống thang chỉ hoạt động khi:

- Cửa buồng thang và cửa thang hầm: buồng thang chỉ di chuyển khi

đảm bảo hai cửa trên đều đóng

- Các công tắc giới hạn trên cùng và dưới cùng được đảm bảo.

- Bảo đảm an toàn khi đứt dây, trượt cáp hoặc mất điện.

- Các công tắc an toàn và vận hành trong buồng thang hoạt động tốt.

 Yêu cầu về kỹ thuật

- Dừng chính xác buồng thang: buồng thang của thang máy cần phải dừng

chính xác so với mặt bằng của tầng cần dừng Nếu buồng thang dừngkhông chính xác sẽ gây ra các hiện tượng sau:

 Đối với thang máy chở khách thì làm cho hành khách ra vào khókhăn, tăng thời gian vào ra và do đó làm giảm năng suất thangmáy

 Đối với thang máy chở hàng: gây khó khăn cho việc bốc xếp hànghóa

 Để dừng chính xác buồng thang, cần tính đến một nữa hiệu sốcủa hai quãng đường trượt khi phanh buồng thang đầy tải vàphanh buồng thang không tải theo cùng một hướng di chuyển.Các yếu tố ảnh hưởng đến dừng chính xác buồng thang baogồm: mômen của cơ cấu phanh, mômen quán tính của buồngthang, tốc độ khi bắt đầu hãm và một số yếu tố khác

Quá trình hãm buồng thang xảy ra như sau: khi buồng thang đi đến gầnsàn tầng, công tắc chuyển đổi tầng cấp lệnh lên hệ thống điều khiển động cơ đểdừng buồng thang

- Đảm bảo khả năng làm việc cao và độ an toàn tối đa nhất.

- Độ biến thiên gia tốc ở phạm vi cho phép : gia tốc tối ưu đảm bảo năng

suất cao, không gây ra cảm giác khó chịu cho khách được đưa ra trongbảng sau:

Bảng 2-1 Thông số của các hệ truyền động.

Hệ truyền

động điện

Phạm vi điều chỉnh tốc độ

Tốc độ di chuyển (m/s)

Gia tốc (m/s 2 ) Độ không

chính xác khi dừng(mm)

2.1.2 Các hệ thống truyền động của thang máy

Khi thiết kế hệ trang bị điện – điện tử cho thang máy, việc lựa chọn một hệ

truyền động, chọn loại động cơ phải dựa trên các yêu cầu sau:

Trong nhứng năm gần đây, sự phát triển của kỹ thuật điện tử công suất, các

hệ truyền động một chiều dùng bộ biến đổi tĩnh đã được ứng dụng trong điềukhiển thang máy cao tốc với tốc độ tới 5m/s

2.1.2.1 Hệ thống tự động khống chế thang máy tốc độ trung bình

Hệ truyền động dùng cho thang máy tốc độ trung bình thường là hệ truyền độngxoay chiều với động cơ không đồng bộ hai cấp tốc độ Hệ này đảm bảo dừngchính xác cao, thực hiện bằng chuyển tốc độ của động cơ xuống tốc độ thấp(v=2,5m/s),trước khi buồng thang sắp đến sàn tầng Hệ này thường dùng cho các

Hình 2.3 Thang máy truyền động có bánh răng.

thang máy chở khách trong các nhà cao tầng với tốc độ di chuyển buồng

thang dưới 1m/s.

2.1.2.2 Hệ thống tự động khống chế thang máy cao tốc

Thang máy cao tốc thường di chuyển với tốc độ v  3m/s thường dùng hệtruyền động một chiều Buồng thang được treo lên puly kéo cáp nối trực tiếp vớitrục động cơ truyền động thông qua hộp giảm tốc Trong mạch điều khiển thangmáy cao tốc, công tắc chuyển đổi tầng là loại phi tiếp điểm Công tắc chuyển đổitầng phi tiếp điểm thường dùng là loại cảm biến vị trí kiểu cảm ứng và cảm biến

vị trí dùng tế bào quang điện

Hình 2.4 Sự phụ thuộc của L = f(s)

Nguyên tắc hoạt động của cảm biến kiểu cảm ứng:

Khi mạch từ hở, do điện kháng của cuộn dây bé, dòng xoay chiều qua cuộndây khá lớn Khi thanh sắt động 1 làm kín mạch từ, từ thông sinh ra trong mạch

từ tăng, làm tăng điện cảm L của cuộn dây và dòng đi qua cuộn dây sẽ giảmxuống

Nếu đấu nối tiếp với cuộn dây của bộ cảm biến một rơle ta sẽ được mộtphần tử phi tiếp điểm để dùng trong hệ thống điều khiển Tùy theo mạch sử dụng,

1 Thanh cắt động

2 Mạch từ hở

3 Cuộn dây

chúng ta có thể dùng nó làm công tắc chuyển đổi tầng, cảm biến để thực hiệndừng chính xác buồng thang hoặc cảm biến để chỉ thị vị trí buồng thang.

Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý của cảm biến kiểu cảm ứng

Cuộn dây của rơle tầng được đấu nối tiếp với cuộn dây của cảm biến kiểucảm ứng CB Để nâng cao độ tin cậy, song song với cuộn dây của bộ cảm biếnđấu thêm tụ C Trị số điện dung của tụ điện điện được chọn sao cho thanh sắtđộng che kín mạch từ để tạo được dòng cộng hưởng Khi mạch từ của cảm biến

hở, dòng điện đi qua cuộn dây của rơle Rtr đủ lớn làm cho nó tác động Và khimạch từ kín, dòng điện đi qua cuộn dây giảm xuống gần bằng không, rơle khôngtác động Thông thường bộ cảm biến được lắp ở thành giếng thang, thanh sắtđộng được lắp ở buồng thang

2.1.2.3 Tự động khống chế thang máy dùng các phần tử logic

Để nâng cao độ tin cậy trong quá trình hoạt động của thang máy, ngày nay

hệ thống tự động tự động khống chế hệ truyền động điện thang máy dùng cácphần tử phi tiếp điểm Ưu điểm của các phần tử lôgic là số lượng phần tử điềukhiển trong mạch điều khiển là ít nhất

2.1.2.4 Các phương thức điều khiển truyền động

Hình 2.6 Mô hình hệ điều khiển thang máy.

 Điều khiển DC SCR

Được sử dụng trong thang máy tốc độ từ 50 đến 1000 RPM

Động cơ một chiều sử dụng điện áp để đạt được tốc độ và dòng điện biếnthanh môment ngõ ra Một hệ điều khiển DC SCR phải có khả năng cung cấpđiện áp và dòng điện theo yêu cầu để vận hành dưới tất cả các điều kiện của tải

 Truyền động thủy lực và cơ khí

Truyền động thủy lực và cơ khí được sử dụng ở thang máy tốc độ thấp đếntrung bình

Thang máy có bánh răng dùng cho thang máy tốc độ thấp.

Thang máy có cơ cấu thanh răng được truyền động thẳng đứng bởi các bánhrăng truyền Tốc độ nằm trong khoảng từ 100 đến 200 FPM, những thang máyloại này được truyền động bằng động cơ hai cấp tốc độ hoặc động cơ một chiềuvới máy phát

Bộ điều khiển logic khả trình (PLC) S7-1200 mang lại tính linh hoạt và sức

mạnh để điều khiển nhiều thiết bị đa dạng hỗ trợ các yêu cầu về điều khiển tựđộng Sự kết hợp giữa thiết kế thu gọn, cấu hình linh hoạt và tập lệnh mạnh mẽ đãkhiến cho S7- 1200 trở thành một giải pháp hoàn hảo dành cho việc điều khiểnnhiều ứng dụng đa dạng khác nhau

Kết hợp một bộ vi xử lý, một bộ nguồn tích hợp, các mạch ngõ vào và mạch

ngõ ra trong một kết cấu thu gọn, CPU trong S7-1200 đã tạo ra một PLC mạnh

mẽ Sau khi người dùng tải xuống một chương trình, CPU sẽ chứa mạch logicđược yêu cầu để giám sát và điều khiển các thiết bị nằm trong ứng dụng CPU

giám sát các ngõ vào và làm thay đổi ngõ ra theo logic của chương trình người dùng, có thể bao gồm các hoạt động như logic Boolean, việc đếm, định thì, các

phép toán phức hợp và việc truyền thông với các thiết bị thông minh khác

Một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ việc truy xuất đến cả CPU và chươngtrình điều khiển:

 Mỗi CPU cung cấp một sự bảo vệ bằng mật khẩu cho phép ngườidùng cấu hình việc truy xuất đến các chức năng của CPU

 Người dùng có thể sử dụng chức năng “know-how protection” để

ẩn mã nằm trong một khối xác định

CPU cung cấp một cổng PROFINET để giao tiếp qua một mạng

PROFINET Các module truyền thông là có sẵn dành cho việc giao tiếp qua các

mạng RS232 hay RS485

Các kiểu CPU khác nhau cung cấp một sự đa dạng các tính năng và dunglượng giúp cho người dùng tạo ra các giải pháp có hiệu quả cho nhiều ứng dụng

khác nhau.

Bảng 2-2 Các thông số của 3 loại CPU.

Họ S7-1200 cung cấp một số lượng lớn các module tín hiệu và bảng tín hiệu

để mở rộng dung lượng của CPU Người dùng còn có thể lắp đặt thêm các

module truyền thông để hỗ trợ các giao thức truyền thông khác.

Hình 2.9 Các loại modules.

Khả năng mở rộng của từng loại CPU tùy thuộc vào các đặc tính, thông

số và quy định của nhà sản xuất

S7-1200 có các loại module mở rộng sau:

- Communication module (CP).

- Signal board (SB)

- Signal Module (SM)

Các đặc tính của module mở rộng như sau:

Bảng 2.3 Các thông số của một số module mở rộng.

2.2.1.1 Giao tiếp

S7-1200 hỗ trợ kết nối Profibus và kết nối PTP (point to point)

 Giao tiếp PROFINET với:

 Giao tiếp với S7

Hình 2.10 Kết nối các thiết bị.

2.2.1.2 Các module truyền thông

Họ S7-1200 cung cấp các module truyền thông (CM) dành cho các tính năng bổ sung vào hệ thống Có 2 module truyền thông: RS232 và RS485.

- CPU hỗ trợ tối đa 3 module truyền thông.

- Mỗi CM kết nối vào phía bên trái của CPU (hay về phía bên trái của

một CM khác).

- Các LED trạng thái dành cho module truyền thông

- Bộ phận kết nối truyền thông

 Phương pháp liệt kê lệnh ( Statement List viết tắt là STL): là phương phápthể hiện chương trình fười dạng tập hợp các câu lệnh Mỗi câu lệnhtrong chương trình ,kể cả các lệnh hình thức biểu diễn một chức năng củaPLC

Lệnh xử lí bit

Contact thường mở.

Contact thường đóng Cuộn hút

Cuộn hút thường đóng.

Tiếp điểm đảo trạng thái của dòng cung cấp Tiếp điểm chuyển đổi dương cho phép dòng cung cấp thông mạch trong một vòng quét khi xung điều khiển từ 0 lên 1

Tiếp điểm chuyển đổi âm cho phép dòng cung cấp thông mạch trong một vòng quét khi xung điều khiển từ 1 xuống 0

Mạch nhớ S – R

Toán hạngĐóng một mảng gồm n các tiếp

điểm kể từ S_bit

S_BIT : I, Q,M,SM,T,C,V (bit)n:IB,QB,MB,SMB,VB(byte),AC,

hằng số, *VD, *AC

Ngắt một mảng gồm n các tiếpđiểm kể từ S_ bit Nếu S_bit làchỉ vào Timer hoặc Counter thìlệnh sẽ xoá bit đầu ra của Timer/

Counter đóS_bit n

( S_l )

Đóng đồng thời một mảng gồm

n các tiếp điểm kể từ S_bit

S_bit: Q (bit )n: IB,QB,MB,SMB,VB(byte),AC,hằng số,*VD,*AC

S_bit n

( R_l )

Ngắt tức thời một mảng gồm ncác tiếp điểm kể từ địa chỉ S_bit

Lệnh Timer, Counter

 Timer

Sử dụng Timer để tạo chương trình trễ định thời Số lượng timer phụ thuộcvào người dùng vào số vùng nhớ của CPU Mỗi timer sử dụng 16 byteIEC_Timer dữ liệu kiểu cấu trúc DB, Step 7 tự tạo khối DB khi lấy khối Timer

Timer TP tạo một chuỗi xung với độ rộng xung đặt trước

Timer trễ không nhớ TON

Timer trễ xuống TOFF

Timer TONR - Timer trễ sườn lên có nhớ

 Counter

Lệnh Counter được dùng để đếm các sự kiện ở ngoài hay các sự kiện quátrình ở trong PLC Mỗi Counter sử dụng cấu trúc lưu trữ của khối dữ liệu DB đểlàm dữ liệu của Counter Step 7 tự động tạo khối DB khi lấy lệnh

CTU – Counter đếm lên.

CTD – Counter đếm xuống.

CTUD – Counter đếm lên xuống.