lập trình thang máy 4 tầng dùng plc s7200

Bước thực hiện việc cải tạo nâng cấp một hệ thống máy móc đầu tiên là thay thế hệ thống điều khiển cũ sử dụng relay bằng một thiết bị điều khiển có thể lập trình được là PLC nhằm làm cho

Luận văn

Lập Trình Thang Máy 4 Tầng

Dùng PLC S7-200

Sinh viên thực hiện Cán bộ giảng dạy

Cần Thơ, tháng 5 - 2012

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

KHOA CÔNG NGHỆ

Luận Văn

Lập Trình Thang Máy 4 Tầng

Dùng PLC S7-200

Sinh viên thực hiện Cán bộ hướng dẫn

Đề tài đã nộp và đánh giá vào ngày 05 tháng 05 năm 2012

Kết quả đánh giá: Cán bộ đánh giá:

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

KHOA CÔNG NGHỆ

LỜI CAM ĐOAN

Thang máy là một hệ thống khá quen thuộc và được sử dụng nhiều trong đời sống hàng ngày ở các nhà cao tầng Với những yêu cầu về chất lượng, độ an toàn

cao và giá thành sản phẩm… Nhóm mạnh dạng chọn đề tài “ ĐIỀU KHIỂN

THANG MÁY 4 TẦNG DÙNG PLC S7-200” làm luận văn tốt nghiệm

Trong quá trình thực hiện đề tài, nhóm em đã nổ lực hết sức mình tuy nhiên không tranh khỏi những thiếu sót và nội dung trình bày trong quyển báo cáo này là kết quả của một quá trình nghiên cứu và học tập cùng với sự hướng dẫn tận tình của thầy Th.s Nguyễn Hoàng Dũng

Nhóm xin cam đoan rằng: những nội dung trình bày trong quyển báo cáo luận văn tốt nghiệp này không phải là bản sao chép từ bất kỳ công trình đã có trước

đó Nếu không đúng sự thật, nhóm xin chịu mọi trách nhiệm trước nhà trường

Cần thơ, ngày 05 tháng 05 năm 2012

Nhóm sinh viên thực hiện

LỜI CÁM ƠN

Sau gần 4 tháng thực hiện đề tài luận văn với niềm vui và không ít khó khăn Qua đây nhóm muốn gửi lời cám ơn chân thành đến:

Lời cám ơn sâu sắc nhất kính đến cha mẹ, người đã lo lắng, chăm sóc và

động viên chúng em trong suốt thời gian học đại học

Cám ơn thầy Nguyễn Hoàng Dũng đã hướng dẫn, tạo điều kiện và những ý kiến đóng góp giá trị của thầy đã giúp nhóm em hoàn thành tốt đề tài luận văn

Cám ơn thầy Nguyễn Văn Khanh và thầy Lý Thanh Phương đã tạo điều kiện thuận lợi cho nhóm mượn thiết bị và thực hành trong suốt quá trình thực hiện đề tài

Cám ơn các bạn đã hổ trợ, động viên nhóm trong suốt thời gian qua

Một lần nữa cho nhóm gửi lời cám ơn chân thành đến Cha mẹ, Thầy cô và các bạn đã ủng hộ và giúp đỡ nhóm trong thời gian qua

MỤC LỤC

Lời cam đoan 1

Lời cám ơn 2

Danh mục hình 5

Danh mục bảng 6

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn 7

Nhận xét của giáo viên phản biện 1 8

Nhận xét của giáo viên phản biện 2 9

Chương 1: TỔNG QUAN 10

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 10

1.2 LỊCH SỬ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 10

1.3 PHẠM VI ĐỀ TÀI 11

1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 11

1.4.1 Giai đoạn 1 11

1.4.2 Giai đoạn 2 11

1.4.3 Giai đoạn 3 11

1.4.4 Giai đoạn 4 11

1.4.5 Giai đoạn 5 11

1.5 CẤU TRÚC BÀI BÁO CÁO 11

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 13

2.1 CẤU TRÚC THANG MÁY 13

2.2 THỦ TỤC THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN 14

2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP TRUYỀN ĐỘNG CỦA THANG MÁY 15

2.3.1 Truyền động theo kiểu không có hợp số 15

2.3.2 Kiểu truyền động có hợp số 16

2.3.3 Dây Cáp 18

2.3.4 Buồng thang 18

2.4 YÊU CẦU ĐỐI VỚI CÁC THANG MÁY 19

2.4.1 An toàn 19

2.4.2 Độ tin cậy 19

2.4.3 Độ chính xác dừng tầng 19

2.5 GIỚI THIỆU BỘ PLC CỦA SIMATIC S7-200 20

2.5.1 Tổng quát về PLC 20

2.5.2 Các hoạt động xử lý bên trong PLC 24

2.6 GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-200 VỚI CPU 224 24

2.7 MỘT SỐ ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT ĐẶC TRƯNG CỦA CPU 224…32 2.7.1 Dòng điện đầu vào 32

2.7.2 Ứng dụng 32

2.8 NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH CỦA S7-200 CPU 224 33

2.8.1 Phương pháp lập trình 33

2.8.2 Các toán hạng và giới hạn cho phép của CPU 224 34

Chương 3: NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 45

3.1 THIÊT KẾ PHẦN CỨNG 45

3.1.1 Đấu dây PLC S7-200 CPU 224 với phần cứng 45

3.1.2 Động cơ và mạch điều khiển động cơ 46

3.1.3 Thiết kế mô hình cơ khí 48

3.2 THIẾT KẾ PHẦN MỀM 51

3.2.1 Sơ đồ khối khối điều khiển 51

3.2.2 Lưu đồ chương trình điều khiển thang máy 52

3.2.3 Quy ước các ngõ vào ra cho PLC 58

3.2.4 Chương trình điều khiển PLC dạng Ladder 60

3.3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 60

3.3.1 Kết quả 60

3.3.2 Thảo luận 60

Kết luận và đề nghị 61

Tài liệu tham khảo 62

Phụ lục 63

DANH MỤC HÌNH

1/ Hình 2.1: Cấu trúc thang máy 14

2/ Hình 2.2: Dây cáp 19

3/ Hình 2.3: Bên trong buồng thang máy 19

4/ Hình 2.4: kết nối giữa PLC và S7-200 bằng cáp PC/PPI 27

5/ Hình 2.5: Sơ đồ chân của cổng truyền thông 28

6/ Hình 2.6: Cấu trúc bộ nhớ 28

7/ Hình 3.1: PLC S7-200 CPU 224 AC/ DC/ RLY 46

8/ Hình 3.2: Nguồn cung cấp cho CPU 2xx AC/ DC/ Relay 46

9/ Hình 3.7: Mặt trước và mặt bên thang máy 49

10/ Hình 3.8: Mặt sau thang máy 50

11/ Hình 3.9: Cabin và đối trọng 51

DANH MỤC BẢNG 1/ Bảng 2.1: Tốc độ baud của S7-200 27

2/ Bảng 2.2: Chức năng cáp PC/PPI 27

3/ Bảng 2.3: Cách đặt địa chỉ cho các modul mở rộng trên CPU 224 30

4/ Bảng 2.4: Các toán hạng và giới hạn cho phép của CPU 224 35

5/ Bảng 3.1: Bảng sự thật ( hiển thị tầng) 48

5/ Bảng 3.2: Bảng địa chỉ các bit đầu vào 59

6/ Bảng 3.3: Bảng địa chỉ các bit nhớ 60

7/ Bảng 3.4: Bảng địa chỉ các bit ngõ ra 60

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Cần Thơ, ngày … tháng 05 năm 2012

Giáo viên hướng dẫn

Ký tên

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN 1

………

………

………

………

Cần Thơ, ngày … tháng 05 năm 2012 Giáo viên phản biện 1

Ký tên

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN 2

………

………

………

Cần Thơ, ngày … tháng 05 năm 2012

Giáo viên phản biện 2

Ký tên

ABSTRACT

Nowadays, the sciences and technologys develop stronger than before, skyscrapers are built more in many citys in the world The lift becomes a necessary transportable tool to transport humans and goods in skyscrapers Because of useful feature of lift, it is always researched, improved better than before to satisfy need’s humans The topic’s group is realize by that purpose In the addition, the topic that

is application of automatic in the industry become one of the most important topic

of the technology colleges so that our group decide that topic It’s “ controlling the four floors in the lift by PLC controller simatic S7-200” The new application in our topic is using a sensor put in cabin of the lift but the cabin stops wanting floor, helps convenient design and economise cost After working four moths, our group have finished the most our topic with demands of our group

Keywords: lift, automatic, controlling, PLC controller simatic S7-200, cabin

Title: Controlling the four floors in the lift by PLC controller simatic S7-200

TÓM TẮT

Ngày nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật Các nhà cao tầng được xây dựng ngày càng nhiều ở khắp các thành phố trên thế giới Thang máy trở thành một thiết bị không thể thiếu trong việc vận chuyển người và hàng hóa trong các nhà cao tầng Vì vậy từ khi xuất hiện đến nay, thang máy luôn được nghiên cứu, cải tiến ngày càng hiện đại để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người Đề tài của nhóm thực hiện dựa trên mục tiêu trên Thêm vào đó, việc tự động hóa trong công nghiệp nhằm giảm bớt sức lao động tay chân và năng cao năng suất lao động

là một trong những đề tài mà các sinh viên, thầy cô ở các trường kỹ thuật quan tâm, nghiên cứu Từ đó nhóm quyết định thực hiện đề tài “ Điều khiển thang máy 4 tầng dùng PLC S7-200”, với cải tiến mới chỉ sử dụng một cảm biến ở cabin thang máy nhưng đảm bảo cabin dừng đúng tầng, thuận tiện và tiết kiệm Sau hơn 4 tháng thực hiện, nhóm đã hoàn thành mô hình thang máy 4 tầng đáp ứng được các yêu cầu đề

ra ban đầu của nhóm

Từ khóa: thang máy, tự động hóa, điều khiển, PLC S7-200, cabin

Chương I: TỔNG QUAN

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Thế kỷ 19, nền khoa học kỹ thuật trên thế giới phát triển mạnh mẽ Lúc này thế giới bắt đầu xuất hiện nhiều nhà cao tầng, vì vậy thang máy cũng bắt đầu xuất hiện để đáp ứng nhu cầu cấp thiết đó Năm 1853 hãng thang máy OTIS(Mỹ) đã chế tạo và đưa vào sử dụng chiếc thang máy đầu tiên trên thế giới Trong những thập niên gần đây ngành xây dựng phát triển rất mạnh đặc biệt là ở TP Hồ Chí Minh, Hà Nội và các khu trung tâm thành thị khác trong cả nước Với sự phát triển mạnh mẽ

đó thì không ít các nhà cao tầng đã mọc lên và không thể dùng đôi bàn chân để leo lên rồi lại xuống hằng ngày trong những tòa nhà đó Chính vì vậy thang máy giúp ít rất nhiều cho vấn đề này, vừa tiết kiệm thời gian vừa ít tốn công sức đồng thời tạo cho chúng ta thấy được vẽ mỹ quan kiến trúc và sự hiện đại hóa Thang máy là 1 phương tiện không thể thiếu trong cuộc sống mà sự phát triển và nhu cầu cuộc sống tiện nghi của con người ngày càng cao Nên việc tìm hiểu và phát triển thang máy là

1 vấn đề cần thiết

1.2 LỊCH SỬ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

Thang máy là công cụ dùng để chuyên chở người, hàng hóa từ độ cao này đến độ cao khác theo chu kỳ Bên ngoài và bên trong thang đều có nút điều khiển và hướng dẫn sử dụng Theo tài liệu “Thiết kế thang máy dùng PLC” có đề cập:

“Thang máy có rất nhiều loại nhưng chủ yếu vẫn là thang máy đứng thường dùng trong các tòa nhà cao tầng và thang máy cuốn thường dùng trong các siêu thị hay các trung tâm thường có đông người di chuyển lên xuống thường xuyên Trong đó thang máy đứng thừng được sử dụng rộng rải hơn trong các tóa cao ốc, bệnh viện, nhà hàng, khách sạn Để đáp ứng tiện nghi sử dụng và theo đúng yêu cầu của qui luật phát triển đất nước thì các tòa nhà cao từ 4 tầng trở lên phải được lấp đặt thang máy Thực tế thì hiện nay ở TP Hồ Chí Minh có khoảng hơn 500 thang máy đang được sử dụng và Hà Nội là khoảng hơn 400

Hiện nay có rất nhiều Công Ty tham gia vào thị trường thang máy của nước

ta nên việc cạnh tranh diễn ra hết sức gây gắt Do vậy việc tìm hiểu để phát triền và đổi mới kiểu dáng cũng như hoạt động của thang máy là việc hết sức cần thiết của các công ty đó Bước thực hiện việc cải tạo nâng cấp một hệ thống máy móc đầu tiên là thay thế hệ thống điều khiển cũ sử dụng relay bằng một thiết bị điều khiển có thể lập trình được là PLC nhằm làm cho mạch điều khiển của hệ thống gọn nhẹ, hoạt động chính xác đáng tin cậy hơn và quan trọng nhất là dễ dàng thay đổi chương trình điều khiển khi có yêu cầu PLC là một thiết bị điều khiển công nghiệp mới đã và đang được sử dụng rộng rãi ở Việt Nam Vấn đề tự động hóa trong công nghiệp để giảm bớt lao động chân tay và nâng cao năng suất lao động, là một trong những đề tài được các bạn sinh viên, các thầy cô ở những trường kỹ thuật quan tâm

và nghiên cứu nhiều nhất Việc khảo sát và sử dụng phần mềmlập trình cho PLC họ SIMATIC S7-200.”[1]

1.3 PHẠM VI ĐỀ TÀI

Do hạn chế về thời gian và một số điều kiện khách quan khác nên đề tài chỉ dừng lại ở các nghiên cứu sau:

- Thiết lập lưu đồ giải thuật cho hệ thống

- Lập trình điều khiển trên bộ PLC của SIMATIC S7-200 CPU 224

- Thiết kế mô hình thang máy 4 tầng

- Kết nối PLC với mô hình

- Chạy chương trình, kiểm tra và hoàn thiện sản phẩm

1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1.4.1 Giai đoạn 1

- Tìm hiểu lý thuyết PLC S7-200, tập lệnh, ngôn ngữ lập trình

- Tìm hiểu cơ cấu thang máy thực tế

- Tìm hiểu phần mềm và ngôn ngữ lập trình cho PLC tương ứng

- Tìm hiểu về mạch đảo chiều Motor, mạch hiển thị tầng, hướng tầng

1.4.2 Giai đoạn 2

- Thiết kế cơ khí và lắp đặt cảm biến

- Lắp ráp và hoàn thành mô hình thang máy

1.4.3 Giai đoạn 3

- Kết nối PLC với nguồn, với cơ cấu thang máy

1.4.4 Giai đoạn 4

- Lập lưu đồ giải thuật cho tuần khối chức năng

- Thiết lập các thông số vào/ ra và lập trình ứng dụng

- Chạy chương trình với mô hình thang máy

1.4.5 Giai đoạn 5

- Chạy chương trình, kiểm tra, khắc phục lỗi và hoàn thiện sản phẩm

- Kết luận

1.5 CẤU TRÚC BÀI BÁO CÁO

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 CẤU TRÚC THANG MÁY

2.2 THỦ TỤC THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN

2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP TRUYỀN ĐỘNG CỦA THANG MÁY

2.4 YÊU CẦU ĐỐI VỚI CÁC THANG MÁY

2.5 GIỚI THIỆU BỘ PLC CỦA SIMATIC S7-200

2.6 GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-200 VỚI CPU 224

2.7 MỘT SỐ ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT ĐẶC TRƯNG CỦA CPU 224

2.8 NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH CỦA S7-200 CPU 224

Chương 3: NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

3.1 THIÊT KẾ PHẦN CỨNG

3.2 THIẾT KẾ PHẦN MỀM

3.3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

KẾT QUẢ VÀ ĐỀ NGHỊ

Chương 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 CẤU TRÚC THANG MÁY

Hình 2.1: Cấu trúc thang máy

- Bảng điều khiển cabin

Hình ảnh cấu trúc thang máy hình 2.1 được tham khảo tại link:

2.2 THỦ TỤC THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN

Y

Tìm hiểu các yêu cầu của hệ thống

Thiết lập giá trị đầu vào/ ra tương ứng với PLC

Xây dựng sơ đồ khối tổng quát cho hệ thống

Thiết lập lưu đồ giải thuật cho từng khối tương ứng

Viết chương trình

Mô phỏng và kiểm tra chương trình

Nối các thiết bị vào / ra với PLC

2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP TRUYỀN ĐỘNG CỦA THANG MÁY

2.3.1 Truyền động theo kiểu không có hợp số

a Mô tả

Tài liệu “ Thiết kế thang máy dùng PLC” có đề cập: “ Thiết bị nâng chuyển kiểu kéo không có hộp số bao gồm một động cơ DC tốc độ thấp (từ 50 đến 200 vòng/phút) có bốn đến tám pulley có đường kính khoảng 30 đến 48 inch (khoảng

750 đến 1000 mm) Một cái phanh lò xo cách ly về điện được bố trí dùng cho pulley

Động cơ DC có tốc độ thấp, mặc dù có trọng lượng lớn và đắt tiền nhưng cần thiết để duy trì moment yêu cầu để truyền động trực tiếp cho pulley có bán kính lớn

để đảm bảo tốc độ dừng và tăng tốc độ của thang

Các pulley càng lớn càng tăng tuổi thọ của dây kéo Thường người ta chọn pulley có bán kính gấp 40 lần bán kính dây kéo

Các máy kiểu kéo không có hộp số tăng tốc cao hơn 800 fpm(4 m/s) hoặc cao hơn Thường dùng nguyên tắc quấn dây đôi để tránh trượt dây và giảm tối đa độ mòn dây Các dây từ buồng thang được quấn pulley truyền động qua pulley thứ hai (gọi là pulley thứ cấp) rồi qua pulley truyền động một lần nữa, cuối cùng đến đối trọng

Lớp đệm rãnh làm bằng pulyuerthane, lớp này có tác dụng tăng ma sát giữa rãnh của pulley và dây kéo để kéo dài tuổi thọ của dây Kỉ thuật này phát triển dựa theo nguyên tắc quấn dây hai lần có thế bị thay thế bằng việc quấn dây một lần kết hợp với miếng đệm rãnh

Dây cáp: thường dùng loại dây cáp 6 x 19 có khả năng chịu lực cao

Các thiết bị thông thường được liên kết dây theo tỉ lệ 1:1 hoặc 1:2 đối với buồng thang và đối trọng

Tỷ lệ 2:1 được lợi gấp đôi về lực, như vậy động cơ chỉ cần cung cấp một lực bằng nữa lực cần thiết để nâng khối lượng của vật Tỷ lệ này thường được dùng khi tải lớn 1600 kg Tỷ lệ 1:1 sẽ không thiệt hại về quãng đường như vậy tốc độ của động cơ phải giảm nhỏ, dẫn đến kích thước của động cơ lớn.” [1]

b Hoạt động

Theo tài liệu “ Thiết kế thang máy dùng PLC” có đề cập: “Máy phát có thể khởi động khi đầy tải, có khả năng tăng tốc đến tốc độ cực đại trong khoảng cách chuyển động từ tầng này đến tầng kia Có khả năng chuyển động chậm dần đến mức

có thể dừng trong khoảng thời gian từ 4,5 đến 5 giây Yêu cầu đó đòi hỏi phải thực hiện dưới một điều khiển tải khi nâng cũng như khi hạ Hệ thống nâng chuyển phải

bố trí sao cho khi tăng tốc hoặc giảm tốc không làm sốc hành khách trong buồng thang.” [1]

2.3.2 Kiểu truyền động có hợp số

Theo tài liệu “ Thiết kế thang máy dùng PLC” có đề cập: “Máy của thang nâng kiểu kéo có hộp số sử dụng bộ giảm tốc nối vào động cơ có tốc độ cao truyền động đến pulley Kết quả là tốc độ của pulley giảm xuống và moment tăng cao cần thiết cho sự làm việc của thang máy Hãm bằng lò xo để dừng thang và giữ thang ở các tầng

Thang nâng theo nguyên lý kéo có hộp số thường được dùng trong các thang máy và thiết bị nâng chuyển có dung lượng từ 15 đến 3000 lp(10 đến 1400 kg) hoặc lớn hơn với tốc độ từ 25 đến 450 fpm(0.125 đến 2.3 m/s)

Máy kéo có hộp số được truyền động bằng động cơ AC một tốc độ hoặc hai tốc độ hoặc sử dụng động cơ DC dùng phương pháp điều khiển “Ward – Leonard” hoặc động cơ AC hay DC điều khiển bằng chỉnh lưu hay mạch điện tử Động cơ AC thường dùng cho tốc độ từ 25 đến 150 fpm (0.125 đến 0.75 m/s) và với mạch điện

tử tốc độ có thể lên đến 350 fpm (1.75 m/s)

Đối với động cơ một tốc độ, người ta dừng bằng cách tắt nguồn và hãm phanh Động cơ hai tốc độ hoạt động với bộ dây quấn kép Dây quấn tốc độ nhanh dùng để vận hành, dây quấn tốc độ chậm dùng để hãm phanh và dừng đúng mức.”[1]

b Phần cơ

Theo tài liệu “ Thiết kế thang máy dùng PLC” có đề cập: “Đây là bộ phận

chính cung cấp lực kéo cho thang máy Nó bao gồm các bộ phận sau:

- Motor kéo (thường là động cơ không đồng bộ ba pha)

- Thiết bị biến đổi tốc độ (hộp số máy kéo)

- Bánh kéo (traction sheave) hay pulley quấn cáp.”[1]

AC với vận tốc thấp mà trong đó sự dừng lại là do đế hãm Dòng từ hóa có thể sử dụng bất cứ nơi nào có thể được vì chúng có thể điều khiển nhanh chóng nhưng không có tiếng ồn Bộ hãm dòng xoay chiều có thể là từ tính hoặc hoạt động motor và thường cung cấp qua bộ phận giảm chấn để điều chỉnh hoạt động của chúng.”[1]

d Lực kéo và Công suất:

Lực kéo:

Theo tài liệu “ Thiết kế thang máy dùng PLC” có đề cập: “Buồng thang được nâng lên hoặc kéo xuống bởi những dây cáp vắt qua ròng rọc truyền động, lực cần thiết có do ma sát giữa cáp và bề mặt rãnh của ròng rọc bởi áp lực gây nên do trọng lượng của buồng thang và đối trọng

Thang máy kéo bằng lực có đặc điểm an toàn khi không có buồng thang hoặc đối trọng, lực căng trên cáp bị giảm nhẹ và ròng rọc quay mà không di chuyển thang máy do lực ma sát bị giải phóng.”[1]

- Trọng lượng buồng thang

Công suất tĩnh của động cơ khi không dùng đối trọng được xác định theo công thức sau:

η : hiệu suất của cơ cấu nâng (thường chọn 0.5 đến 0.8)

Công suất tĩnh của động cơ lúc nâng tải khi có đối trọng :

P = [(Gbt + G)/ η - G bt *η ]*V*10 -3 (KW) (2.2) Công suất tĩnh của động cơ lúc hạ tải khi có đối trọng :

P = [(Gbt + G)/ η + G bt *η ]*V*10 -3 (KW) (2.3)

Gdt: khối lượng của đối trọng (kg)

K: hệ số ma sát giữa thanh dẫn hướng và đối trọng ( thường chọn k =1, 15:1, 3)

Khối lượng đối trọng tính theo công thức:

Vớiα là hệ số cân bằng (chọn 0.3 đến 0.6)

Tuỳ thuộc vào tải trọng mà ta chọn công suất sao cho phù hợp với động cơ kéo Nó còn phụ thuộc rất nhiều vào lực kéo đặt lên pulley quấn dây và cơ cấu

truyền động giữa motor kéo và pully Dựa vào các kết quả công thức trên, ta có thể chọn công suất và các thành phấn liên quan.”[1]

2.3.3 Dây Cáp

Theo tài liệu “ Thiết kế thang máy dùng PLC” có đề cập: “Một bộ gồm từ ba đến tám dây cáp bằng thép với đường kính khoảng 0.5 đến 1 inch thường được dùng để nối song song Đường kính của cáp dùng để xác định đường kính ròng rọc nhỏ nhất có thể sử dụng Ròng rọc quá nhỏ sẽ dẫn tới ứng suất dư trong cáp khi quấn qua ròng rọc, nó là nguyên nhân giảm tuổi thọ của cáp Đường kính của ròng rọc thường được chọn lớn hơn 40 lần đường kính của cáp

Hình 2.2: Dây cáp

Trong hình 2.2 thang máy này sử dụng hệ thống cáp gồm 5 dây, dùng nối song

song với nhau thông qua hệ thống nối cáp.”[1]

2.3.4 Buồng thang

Hình 2.3: Bên trong buồng thang máy Buồng cabin mang tải gồm: bục thang, khung thang, cửa và tấm chắn xung quanh thang Khung thang được gắn dính với dây cáp, thanh ray, bục thang và các thiết bị an toàn Thông thường thì các bộ phân điều khiển cửa được gắn kèm theo

2.4 YÊU CẦU ĐỐI VỚI CÁC THANG MÁY

2.4.1 An toàn

Theo tài liệu “ Thiết kế thang máy dùng PLC” có đề cập: “Đối tượng phục

vụ của thang máy (thang máy trở người) là phục vụ trực tiếp con người Vì vậy, an toàn là yếu tố quan trọng nhất Nó phải đảm bảo tính mạng và sức khỏe của con người Đặt vấn đề là an toàn, tức là đưa ra mọi khả năng, mọi tình huống có thể xảy

ra trong khi sử dụng thang máy để tính toán, có biện pháp đề phòng và xử lý thích hợp, nhanh chóng Có thể chia thành hai trạng thái hoạt động của thang máy:

- Thang máy hoạt động bình thường

- Thang máy có sự cố.”[1]

a- Thang máy hoạt động bình thường

Theo tài liệu “ Thiết kế thang máy dùng PLC” có đề cập: “Cửa thang máy phải đóng kín khi cabin đang chuyển động chưa dừng hẳn Sau khi mở cửa tại tầng

có yêu cầu để khách ra vào, cửa cabin chỉ đóng lại nếu chưa quá tải và không còn khách nào hay hàng hóa nào di chuyển qua cửa cabin Lực đóng cửa có giá trị nhỏ

để đảm bảo không gây tổn thương cho hành khách hay hư hỏng cho hàng hóa.” [1]

b- Thang máy bị sự cố

Theo tài liệu “ Thiết kế thang máy dùng PLC” có đề cập: “Khi mất điện: Cabin được đưa xuống tầng gần nhất bằng nguồn phụ Khi cabin chạy quá hành trình cho phép (Over travel) do bộ điều khiển không bình thường hoặc vì lý

do nào đó, phải có biện pháp xử lý để nó không tiếp tục di chuyển phá vở kết cấu gây tai nạn

Cửa cabin và cửa tầng có kết cấu thích hợp, cho phép mở ra trong trường hợp xảy ra sự cố và thang máy phải đang dừng đúng tầng nào đó Nếu cabin bị đứt cáp phải có bộ phận hãm bảo hiểm không cho thang máy rơi tự do Cabin phải có cửa thoát hiểm để sử dụng trong trường hợp xấu nhất.” [1]

2.4.2 Độ tin cậy

Độ tin cậy của thang máy thể hiện ở:

- Tuổi thọ hoạt động của các bộ phận cao, ít hư hỏng

- Xử lý đúng, an toàn và đáp ứng chính xác các yêu cầu do người sử dụng đưa ra

- Có sự phối hợp đồng bộ giữa các thiết bị và các thành phần kết nối hỗ trợ Tránh xung đột giữa các bộ phận

2.4.3 Độ chính xác dừng tầng

Theo tài liệu “ Thiết kế thang máy dùng PLC” có đề cập: “Buồng thang của thang máy phải dừng chính xác so với mặt bằng của tầng cần dừng sau khi có lệnh dừng Nếu buồng thang dừng không chính xác sẽ xảy ra các hiện tượng sau:

- Đối với thang máy chở khách: làm cho hành khách ra vào khó khăn, làm giảm hiệu suất phục vụ của thang

- Đối với thang máy chở hàng: gây khó khăn trong việc bốc dở hàng, đôi

khi không bốc dở hàng đựơc

Để khắc phục điều đó, có thể nhất nút bấm để đạt độ chính xác khi dừng,

nhưng sẽ dẫn đến các vấn đề không mong muốn sau:

- Hỏng thiết bị điều khiển

- Gây tổn thất năng lượng

- Gây hỏng các thiết bị cơ khí

- Tăng thời gian từ lúc giảm đến lúc dừng

Để dừng chính xác buồng thang, cần tính đến nửa hiệu số của hai quãng đường trượt khi phanh buồng thang đầy tải và phanh buồng thang không tải theo cùng một hướng di chuyển Các yếu tố ảnh hưởng đến dừng chính các buồng thang bao gồm: moment của cơ cấu phanh, moment quán tính của buồng thang, tốc

độ khi bắt đầu hãm và một số yếu tố khác.” [1]

* Kết luận

Theo tài liệu “ Thiết kế thang máy dùng PLC” có đề cập: “Thiết kế một hệ thống

thang máy, phải giải quyết từng công việc sau:

- Tính toán kết cấu thang máy theo thông số đặt ra ứng với từng trường hợp cụ thể

- Tính toán, lắp đặt hệ thống điều khiển

- Đơn giản, dể dàng thay đổi, lập trình

- Tin cậy trong môi trường công nghiệp

- Cạnh tranh được giá thành với các bộ diều khiển khác

Cuối thập niên 60 xuất hiện khái niệm về PLC và đã được phát triển rất nhanh Năm 1974 PLC đã sử dụng nhiều bộ xử lý như : mạch định thời, bộ đếm, dung lượng nhớ đến 12KB và có 1024 điểm nhập xuất Năm 1976 đã giới thiệu hệ thống đưa tín hiệu vào ra từ xa Năm 1977 PLC đã dùng đến vi xử lý

Năm1980 phát triển các khối nhập xuất thông minh nâng cao điều khiển thuận lợi qua viễn thông, nâng cao việc phát triển phần mềm, dùng máy tính cá nhân lập trình Đến năm 1985 đã thành lập mạng PLC

Là một kỹ sư điện tử - điều khiển tự động, công việc sẽ gắn liền với điều khiển, vận hành hệ thống sản xuất Như vậy, những hiểu biết về PLC sẽ tạo nhiều thuận lợi để làm việc tốt hơn Khi đang còn ngồi trên ghế nhà trường, việc tìm hiểu, nghiên cứu để nắm vững phương pháp lập trình trên bộ PLC rất có ý nghĩa và là điều kiện tốt nhất học hỏi, tích lũy kinh nghiệm

PLC viết tắt của Programmable Logic Controller , là thiết bị điều khiển lập trình được (khả trình) cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logicthông qua một ngôn ngữ lập trình Người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một loạt trình tự các sự kiện Các sự kiện này được kích hoạt bởi tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC hoặc qua các hoạt động có trễ như thời gian định thì hay các sự kiện được đếm Một khi sự kiện được kích hoạt thật sự, nó bật ON hay OFF thiết bị điều khiển bên ngoài được gọi là thiết bị vật lý Một bộ điều khiển lập trình sẽ liên tục “lặp” trong chương trình do “người sử dụng lập ra” chờ tín hiệu ở ngõ vào và xuất tín hiệu ở ngõ ra tại các thời điểm đã lập trình

Để khắc phục những nhược điểm của bộ điều khiển dùng dây nối ( bộ điều khiển bằng Relay) người ta đã chế tạo ra bộ PLC nhằm thỏa mãn các yêu cầu sau :

- Lập trình dể dàng, ngôn ngữ lập trình dể học

- Gọn nhẹ, dể dàng bảo quản , sửa chữa

- Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được những chương trình phức tạp

- Hoàn toàn tin cậy trog môi trường công nghiệp

- Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như : máy tính , nối

mạng , các môi Modul mở rộng

- Giá cả cá thể cạnh tranh được

Các thiết kế đầu tiên là nhằm thay thế cho các phần cứng Relay dây nối vàcác Logic thời gian Tuy nhiên ,bên cạnh đó việc đòi hỏi tăng cường dung lượng nhớ và tính dể dàng cho PLC mà vẫn bảo đảm tốc độ xử lý cũng như giá cả … Chính điều này đã gây ra sự quan tâm sâu sắc đến việc sử dụng PLC trong công nghiệp Các tập lệnh nhanh chóng đi từ các lệnh logic đơn giản đến các lệnh đếm, định thời, thanh ghi dịch … sau đó là các chức năng làm toán trên các máy lớn …

Sự phát triển các máy tính dẫn đến các bộ PLC có dung lượng lớn, số lượng I / O nhiều hơn Trong PLC, phần cứng CPU và chương trình là đơn vị cơ bản cho quá trình điều khiển hoặc xử lý hệ thống Chức năng mà bộ điều khiển cần thực hiện sẽ được xác định bởi một chương trình Chương trình này được nạp sẵn vào bộ nhớ của PLC, PLC sẽ thực hiện viêc điều khiển dựa vào chương trình này Như vậy nếu muốn thay đổi hay mở rộng chức năng của qui trình công nghệ, ta chỉ cần thay đổi chương trình bên trong bộ nhớ của PLC Việc thay đổi hay mở rộng chức năng sẽ

được thực hiện một cách dể dàng mà không cần một sự can thiệp vật lý nào so với các bộ dây nối hay Relay

b Cấu trúc, nguyên lý hoạt động của PLC

Cấu trúc

Tất cả các PLC đều có thành phần chính là:

Một bộ nhớ chương trình RAM bên trong ( có thể mở rộng thêm một số bộ nhớ ngoài EPROM )

Một bộ vi xử lý có cổng giao tiếp dùng cho việc ghép nối với PLC

Các Modul vào /ra

Bên cạnh đó, một bộ PLC hoàn chỉnh còn đi kèm thêm môt đơn vị lập trình bằng tay hay bằng máy tính Hầu hết các đơn vị lập trình đơn giản đều có đủ RAM

để chứa đựng chương trình dưới dạng hoàn thiện hay bổ sung Nếu đơn vị lập trình

là đơn vị xách tay ,RAM thường là loại CMOS có pin dựphòng, chỉ khi nào chương trình đã được kiểm tra và sẳn sàng sử dụng thì nó mới truyền sang bộ nhớ PLC Đối với các PLC lớn thường lập trình trên máy tính nhằm hổ trợ cho việc viết, đọc

và kiểm tra chương trình Các đơn vị lập trình nối với PLC qua cổng RS232, RS422, RS458, …

Nguyên lý hoạt động của PLC

Đơn vị xử lý trung tâm CPU điều khiển các hoạt động bên trong PLC Bộ

xử lý sẽ đọc và kiểm tra chương trình được chứa trong bộ nhớ, sau đó sẽ thực hiện thứ tự từng lệnh trong chương trình , sẽ đóng hay ngắt các đầu ra Các trạng thái ngõ ra ấy được phát tới các thiết bị liên kết để thực thi Và toàn bộ các hoạt động thực thi đó đều phụ thuộc vào chương trình điều khiển được giữ trong bộ nhớ

Hệ thống bus

Hệ thống Bus là tuyến dùng để truyền tín hiệu, hệ thống gồm nhiều đường tín hiệu song song :

- Address Bus: Bus địa chỉ dùng để truyền địa chỉ đến các Modul khác nhau

- Data Bus: Bus dùng để truyền dữ liệu

- Control Bus: Bus điều khiển dùng để truyền các tín hiệu định thì và điểu khiển đồng bộ các hoạt động trong PLC Trong PLC các số liệu được trao đổi giữa

bộ vi xử lý và các modul vào ra hông qua Data Bus Address Bus và Data Bus gồm

8 đường, ở cùng thời điểm cho phép truyền 8 bit của 1 byte một cách đồng thời hay song song Nếu môt modul đầu vào nhận được địa chỉ của nó trên Address Bus ,nó

sẽ chuyển tất cả trạnh thái đầu vào của nó vào Data Bus Nếu một địa chỉ byte của

8 đầu ra xuất hiện trên Address Bus, modul đầu ra tương ứng sẽ nhận được dữ liệu

từ Data bus Control Bus sẽ chuyển các tín hiệu điều khiển vào theo dõi chu trình hoạt động của PLC Các địa chỉ và số liệu được chuyển lên các Bus tương ứng trong một thời gian hạn chế Hê thống Bus sẽ làm nhiệm vụ trao đổi thông tin giữa CPU,

bộ nhớ và I/O Bên cạch đó, CPU được cung cấp một xung Clock có tần số từ 18 MHZ Xung này quyết định tốc độ hoạt động của PLC và cung cấp các yếu tố về định thời, đồng hồ của hệ thống

Bộ nhớ

PLC thường yêu cầu bộ nhớ trong các trường hợp :

- Làm bộ định thời cho các kênh trạng thái I/O

- Làm bộ đệm trạng thái các chức năng trong PLC như định thời, đếm, ghi các Relay

Mỗi lệnh của chương trình có một vị trí riêng trong bộ nhớ, tất cả mọi vị trí trong bộ nhớ đều được đánh số, những số này chính là địa chỉ trong bộ nhớ Địa chỉ của từng ô nhớ sẽ được trỏ đến bởi một bộ đếm địa chỉ ở bên trong bộ vi xử lý Bộ

vi xử lý sẽ giá trị trong bộ đếm này lên một trước khi xử lý lệnh tiếp theo Với một địa chỉ mới , nội dung của ô nhớ tương ứng sẽ xuất hiện ở đấu ra, quá trình này được gọi là quá trình đọc Bộ nhớ bên trong PLC được tạo bỡi các vi mạch bán dẫn, mỗi vi mạch này có khả năng chứa 2000 ÷ 16000 dòng lệnh , tùy theo loại vi mạch Trong PLC các bộ nhớ như RAM, EPROM đều được sử dụng

RAM (Random Access Memory ) có thể nạp chương trình, thay đổi hay xóa

bỏ nội dung bất kỳ lúc nào Nội dung của RAM sẽ bị mất nếu nguồn điện nuôi bị mất Để tránh tình trạng này các PLC đều được trang bị một pin khô, có khả năng cung cấp năng lượng dự trữ cho RAM từ vài tháng đến vài năm Trong thực tế RAM được dùng để khởi tạo và kiểm tra chương trình Khuynh hướng hiện nay dùng CMOSRAM nhờ khả năng tiêu thụ thấp và tuổi thọ lớn

EPROM (Electrically Programmable Read Only Memory) là bộ nhớ mà người sử dụng bình thường chỉ có thể đọc chứ không ghi nội dung vào được Nội dung của EPROM không bị mất khi mất nguồn, nó được gắn sẵn trong máy, đã được nhà sản xuất nạp và chứa hệ điều hành sẵn Nếu người sử dụng không muốn

mở rộng bộ nhớ thì chỉ dùng thêm EPROM gắn bên trong PLC.Trên PG (Programer) có sẵn chổ ghi và xóa EPROM

Môi trường ghi dữ liệu thứ ba là đĩa cứng hoạc đĩa mềm, được sử dụng trong máy lập trình Đĩa cứng hoăc đĩa mềm có dung lượng lớn nên thường được dùng để lưu những chương trình lớn trong một thời gian dài

đọc và xác định các trạng thái đầu vào (ON,OFF) để thực hiện việc đóng hay ngắt mạch ở đầu ra

2.5.2 Các hoạt động xử lý bên trong PLC

Khi một chương trình đã được nạp vào bộ nhớ của PLC, các lệnh sẽ được trong một vùng địa chỉ riêng lẻ trong bộ nhớ PLC có bộ đếm địa chỉ ở bên trong vi

xử lý, vì vậy chương trình ở bên trong bộ nhớ sẽ được bộ vi xử lý thực hiện một cách tuần tự từng lệnh một, từ đầu cho đến cuối chương trình Mỗi lần thực hiện chương trình từ đầu đến cuối được gọi là một chu kỳ thực hiện Thời gian thực hiện một chu kỳ tùy thuộc vào tốc độ xử lý của PLC và độ lớn của chương trình Một chu kỳ thực hiện bao gồm ba giai đoạn nối tiếp nhau: Đầu tiên, bộ xử lý đọc trạng thái của tất cả đầu vào Phần chương trình phục vụ công việc này có sẵn trong PLC

và được gọi là hệ điều hành Tiếp theo, bộ xử lý sẽ đọc và xử lý tuần tự lệnh một trong chương trình Trong ghi đọc và xử lý các lệnh, bộ vi xử lý sẽ đọc tín hiệu các đầu vào, thực hiện các phép toán logic và kết quả sau đó sẽ xác định trạng thái của các đầu ra Cuối cùng, bộ vi xử lý sẽ gán các trạng thái mới cho các đầu ra tại các modul đầu ra

2.6 GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-200 VỚI CPU 224

Về hình thức bên ngoài, sự khác nhau của các loại CPU này nhận biết được nhờ số đầu vào/ra (I/O) và nguồn cung cấp:

CPU224 có 14 cổng vào và 10 cổng ra và có khả năng mở rộng thêm 7

modul mở rộng S7-200 có nhiều loại modul mở rộng (Expansion Modules) khác nhau

A Một số thông tin về CPU 224

- 4096 từ đơn thuộc vùng nhớ chương trình (vùng nhớ có giao diện với EEPROM) và không bị mất dữ liệu nhờ có giao diện với EEOROM, 2560 từ đơn thuộc vùng nhớ dữ liệu (vùng nhớ có giao diện với EEPROM)

- 14 cổng vào (I0.0 đến I0.7 và I1.0 đến I1.5) và 10 cổng ra (Q0.0 đến Q0.7

và Q1.0 đến Q1.1) số

- 32 cổng vào và 32 cổng ra tương tự

- Cho phép mở rộng 7 modul

- 6 bộ đếm tốc độ cao: 6 đối với 30kHZ, 4 đối với 20kHZ

- Ngõ ra xung : 2 tại 20kHZ (chi ngõ ra một chiều)

- 256 bộ timer chia làm 3 loại theo độ phân giải khác nhau: T0 đến 255, trong đó có: 2 timer có độ phân giải 1mms, 8 timers có độ phân giải 10mms ,

53 timer có độ phân giải 100 mms loại TONR 2 timer có độ phân giải 1mms, 8 timer có độ phân giải 10mms, 180 timer có độ phân giải 100mms loại TON/OFF

- 256 bộ counter

- Toàn bộ vùng nhớ không bị mất dữ liệu trong khoảng 190 giờ khi PLC bị mất nguồn nuôi

- Cổng truyền thông nối tiếp RS-485

B Mô tả các đèn báo trên S7-200, CPU224

- I/O LED: đèn ở cổng vào/ra chỉ trạng thái tức thời của cổng I/O (Input/Output) Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng

- Đèn RUN: đèn RUN sáng chỉ định rằng PLC đang ở chế độ làm việc và thực hiện chương trình được nạp vào trong máy

- Đèn STOP: đèn STOP sáng chỉ định PLC đang ở chế độ dừng.Dừng chương trình đang thực hiện lại Công tắc chọn chế độ làm việc cho PLC:

- RUN cho phép PLC thực hiện chương trình trong bộ nhớ PLC S7-200 sẽ rời khỏi chế độ Run và chuyển sang chế độ Stop nếu trong máy có sự cố hoặc trong chương trình có lệnh Stop, thậm chí ngay cả khi công tắc ở chế độ Run Nên quan sát trạng thái thực tại của PLC theo đèn báo

- TERM cho phép máy lập trình tự quyết định một trong chế độ làm việc cho PLC hoặc ở RUN hoặc ở STOP STEP 7 – Micro/Win cho phép ta thay đổi nóng chế độ hoạt động của S7- 200 Thay đổi bằng phần mềm cũng có thể thay đổi chế độ hoạt động của S7- 200, ta phải điều chỉnh bằng tay công tắc trên S7-200 hoặc ở chế độ TERM hoặc RUN Vào menu PLC > STOP hoặc PLC > RUN hoặc kết hợp những nút trên thanh công cụ để thay đổi chế độ hoạt động

C Pin và nguồn nuôi

Nguồn nuôi dùng để ghi chương trình hoặc nạp một chương trình mới Nguồn pin có thể đuợc sử dụng để mở rộng thời gian lưu giữ cho các dữ liệu có trong bộ nhớ Nguồn pin được tự động chuyển sang trạng thái tích cực nếu như dung lượng tụ nhớ bị cạn kiệt và nó phải thay thế vào vị trí đó để dữ liệu trong bộ nhớ không bị mất đi

Hình 2.4: kết nối giữa PLC và S7-200 bằng cáp PC/PPI

Ghép nối S7-200 với máy PC qua cổng RS-232 cần có cáp nối PC/PPI với bộ

ký hiệu bởi SM (special memory) chỉ có thể truy nhập để đọc

Hình 2.6: Cấu trúc bộ nhớ -Vùng chương trình: là miền bộ nhớ được sử dụng để lưu giữ các lệnh

chương trình Vùng này thuộc kiểu non-volatile đọc/ghi được

-Vùng tham số: là miền lưu giữ các tham số như: từ khoá, địa chỉ trạm

cũng giống như vùng chương trình, vùng tham số thuộc kiểu non volatile đọc/ghi được

-Vùng dữ liệu: được sử dụng để cất giữ các dữ liệu của chương trình bao gồm các kết quả các phép tính, hằng số được định nghĩa trong chương trình, bộ đệm truyền thông Một phần của vùng nhớ này (200 byte đầu tiên đối vời CPU212, 1K byte đầu tiên đối với CPU214) thuộc kiểu non-volatile đọc/ghi được

-Vùng đối tượng: Timer, bộ đếm, bộ đếm tốc độ cao và các cổng vào/ra tương tự được đặt trong vùng nhớ cuối cùng Vùng này không thuộc kiểu non- volatile nhưng đọc/ghi được Hai vùng nhớ cuối cùng có ý nghĩa quan trong trong việc thực hiện một chương trình Vùng dữ liệu là một miền nhớ động Nó có thể truy nhập theo từng bit, từng byte, từng từ đơn (word) hoặc theo từng từ kép và được sử dụng làm miền lưu trữ dư liệu cho các thuật toán, các hàm truyền thông, lập bảng, các hàm dịch chuyển, xoay vòng thanh ghi, con trỏ địa chỉ… Ghi các dữ liệu kiểu bảng bị hạn chế rất nhiều vì dữ liệu kiểu bảng thường chỉ được sử dụng theo những mục đích nhất định

Vùng dữ liệu lại được chia ra thành những miền nhớ nhỏ với các công dụng khác nhau Chúng được ký hiệu bằng các chưa cái đầu tiên của tên tiếng Anh, đặc trưng cho công dụng riêng của chúng như sau:

V: Variable memory

I: Input image register

O: Output image register

M: Internal memory bits

SM: Specical memory bits

Tất cả miền này đều có thể truy nhập được theo từmg bit, từng byte, từng từ đơn

(word – 2byte) hoặc từ kép (2 word)

F Mở rộng cổng vào ra

CPU212 cho phép mở rộng nhiều nhất 2 modul và CPU 224 nhiều nhất 7

modul Các modul mở rộng tương tự và số đều có trong S7-200 Có thể mở rộng

cổng vào/ra của PLC bằng cách ghép nối thêm vào nó các modul mở rộng về phía bên phải của CPU, làm thành một mốc xích Địa chỉ của các vị trí của modul được xác định bằng kiểu vào/ra và vị trí của modul trong móc xích, bao gồm các modul

có cùng kiểu Ví dụ như một modul cổng ra không thể gán địa chỉ của một modul cổng vào, cũng như một modul tương tự không thể có địa chỉ như một modul số và ngược lại Các modul mở rộng số hay rời rạc đều chiếm chỗ trong bộ đệm, tương ứng với số đầu vào/ra của modul

Sau đây là ví dụ về cách đặt địa chỉ cho các modul mở rộng trên CPU 224:

Bảng 2.3: Cách đặt địa chỉ cho các modul mở rộng trên CPU 224

CPU224 modul 0

(4 vào/4 ra)

modul 1 (8 vào)

I3.0 I3.1 I3.2 I3.3 I3.4 I3.5 I3.6 I3.7

AIW0 AIW2 AIW4 AQW0

Q3.0 Q3.1 Q3.2 Q3.3 Q3.4 Q3.5 Q3.6 Q3.7

AIW8 AIW10 AIW12 AQW4

bộ và kiểm lỗi Vòng quét được kết thúc bằng giai đoạn chuyển các nội dung của bộ đệm ảo tới các cổng ra

Như vậy tại mỗi thời điểm thực hiện lệnh vào/ra,thông thường không làm việc trực tiếp với cổng vào ra mà chỉ thông qua bộ đệm ảo của cổng trong vùng nhớ tham số Việc truyền thông giữa bộ đệm ảo với ngoại vi trong các giai đoạn 1 và 4

do CPU quan lý Không gặp lệnh vào/ra ngay lặp tức thì hệ thống sẽ cho dừng mọi công việc khác, ngay cả chương trình xử lý ngắt, để thực hiện lệnh này một cách trực tiếp với cổng vào/ra Nếu sử dụng các chế độ ngắt, chương trình con tương ứng với từng tín hiệu ngắt được soạn thảo và cài đặt như nmột bộ phận của chương trình Chương trình xử lý ngắt chỉ được thực hiện trong vòng quét khi xuất hiện tín hiệu báo ngắt và có thể xảy ra ở bất cứ điểm nào trong vòng quét

H Cấu trúc chương trình của S7-200:

Có thể lập trình cho PLC S7-200 bằng cách sử dụng một trong những phân mềm sau đây:

- Step 7-Micro/Dos

- Step 7- Micro/Win

Những phần mềm này đều có thể cài đặt được trên các máy lập trình họ PG7xx và các máy tính cá nhân (PC)

- Các chương trình cho S7-200 phải có cấu trúc gồm chương trình chính

(main program) và sau đó đến các chương trình con và các chương trình xử lý ngắt

Thực hiện trong một vòng quét

Thực hiện khi được chương trình chính gọi

Thực hiện khi có tín hiệu báo ngắt

2.7 MỘT SỐ ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT ĐẶC TRƯNG CỦA CPU 224

- Bảo vệ chương trình: 3 mức mật khẩu

- Thiết lập lệnh: các lệnh logic bit, các lệnh so sánh, các bộ thời gian, các bộ đếm, các đồng hồ, toán học điểm cố định, toán học điểm trôi, các lệnh số học, các

Main program

-

-

- END

lệnh dịch chuyển, các lệnh tạo bảng , các lệnh logic bit, các lệnh dịch chuyển, xoay, các lệch chuyển đổi, các lệnh điều khiển chương trình, các lệnh ngắt và truyền

thông, các lệnh làm việc với nhăn xếp

- Thời gian thực hiện chương trình cho lệnh bit: 0,37ms

- Hiển thị thời gian chu kì : 300ms

- Số đầu vào /ra số lớn nhất: 94DI/76DO

- Số đầu vào /ra tương ứng lớn nhất: 28AI/7AO

- Nguồn cấp: 100÷ 230VAC

- Loại đầu vào: 24VDC

- Loại đầu ra: role

2.7.1 Dòng điện đầu vào

+ Lớn nhất( đã có tải ) là 20A ở 28.8V

+ Tiêu thụ công suất: 30÷100mA(ở 240V) - 60÷260mA(ở 120V)

Điện áp đầu ra cho sensor và các bộ truyền :24 VCD Một số đặc tính kỹ thuật của mođun role 4 đầu vào/4 đầu ra số EM223(6ES7223-HIF20-OXAO) ” [1]

2.7.2 Ứng dụng

Theo tài liệu “ Thiết kế thang máy dùng PLC” có đề cập: ‘‘

Các mođun mở rộng số tạo thêm số lượng đầu vào /đầu ra ngoài các đầu

vào/đầu ra số đã có trên CPU.Lợi ích cho người dùng bao gồm:

+Thích nghi một cách tối ưu: Người dùng có thể định dạng CPU với sự kết hợp với bất cứ môđun mở rộng nào để phù hợp với yêu cầu, có thể giảm thiếu hóa chi phí: có thể chọn các modul mở rộng với số lượng đầu vào ra là 8, 16, 32

+Tăng tính mềm dẻo: PCL có thể được nâng cấp khi phạm vi của các ứng dụng được cải thiện.Việc điều chỉnh các chương trình ứng dụng là rầt đơn giản ’’[1]

2.8 NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH CỦA S7-200 CPU 224

2.8.1 Phương pháp lập trình

S7-200 biểu diễn một mạch logic cứng bằng một dãy các lệnh lập trình

Chương trình bao gồm một dãy các tập lệnh S7-200 thực hiện chương trình bắt

đầu từ lệnh lập trình đầu tiên và kết thúc ở lập trình cuối trong một vòng quét

(scan) Một vòng quét (scan cyele) được bắt đầu bằng một việc đọc trạng thái của đầu vào, và sau đó thực hiện chương trình Vòng quét kết thúc bằng việc thay đổi trạng thái đầu ra Trước khi bắt đầu một vòng quét tiếp theo S7-200 thực thi các

nhiệm vụ bên trong và nhiệm vụ truyền thông Chu trình thực hiện chương trình là chu trình lặp Cách lập trình cho S7-200 nói riêng và cho các PLC nói chung dựa trên hai phương pháp cơ bản Phương pháp hình thang (Ladder, viết tắt là LAD) và

phương pháp liệt kê lệnh (Statement list, viết tắt là STL) Nếu có một chương trình viết dưới dạng LAD, thiết bị lập trình sẽ tự dộng tạo ra một chương trình theo dạng STL tương ứng Ngược lại không phải mọi chương trình viết dưới dạng STL đều có thể chuyển sang được dạng LAD Phương pháp hình thang (LAD): LAD là một

ngôn ngữ lập trình bằng đồ họa, những thành phần cơ bản dùng trong LAD tương ứng với các thành phần của bảng điều khiển bằng rơ le Trong chương trình LAD, các phần tử cơ bản dùng để biểu diễn lệnh logic như sau:

- Tiếp điểm: Là biểu tượng (Symbol) mô tả các tiếp điểm của rơ le

Tiếp điểm thường mở

Tiếp điểm thương đóng

- Cuộn dây (coil): Là biểu tượng mô tả rơ le được mắc theo chiều dòng điện cung cấp cho rơ le

- Hộp (Box): Là biểu tượng mô tả các hàm khác nhau, nó làm việc khi có dòng điện chạy đến hộp Những dạng hàm thường được biểu diễn bằng hộp là các

bộ thời gian (Timer), bộ đếm (counter) và các hàm toán học Cuộn dây và các hộp phải mắc đúng chiều dòng điện

Mạng LAD: Là đường nối các phần tử thành một mạch hoàn thiện, đi từ đường nguồn bên trái sang đường nguồn bên phải Đường nguồn bên trái là dây pha, đường nguồn bên phải là dây trung hòa và cũng là đường trở về nguồn cung cấp (thường không được thể hiện khi dùng chương trình tiện dụng STEPT MICRO /DOS hoặc STEPT – MICRO/WIN Dòng điện chạy từ trái qua tiếp điểm đến đóng các cuộn dây hoặc các hộp trở về bên phải nguồn

Phương pháp liệt kê lệnh (STL): Là phương pháp thể hiện chương trình dưới dạng tập hợp các câu lệnh Mỗi câu lệnh trong chương trình, kể cả những lệnh hình thức biểu diễn một chức năng của PLC

2.8.2 Các toán hạng và giới hạn cho phép của CPU 224

Bảng 2.4 : Các toán hạng và giới hạn cho phép của CPU 224

Phương pháp truy nhập Giới hạn cho phép của các toán

hạng Truy nhập bit (địa chỉ byte, chỉ

số bit)

V (0.0 : 4095.7)

I (0.0 : 7.7)

IB (0 : 7)

MB (0 : 31)

SMB (0 : 85)

AC (0 :3) Hằng số

AC (0 : 3) Truy nhập từ đơn

AIW (0 : 30) AQW (0 : 30) Hằng số

AC (0 :3)

HC (0 : 2) Hằng số

Tập lệnh trong S7-200

a/ lệnh về Bit

Tiếp điểm thường hở:

Tiếp điểm thường đóng:

Cuộn coil, ngỏ ra:

b/ Timer TON, TOF, TONR

TON: Delay On

TOF: Delay Off

TONR: Delay On có nhớ

TON

IN: BOOL: Cho phép Timer

PT: Int: giá trị đặt cho timer ( VW, IW, QW,

MW,SW,SMW,LW,AIW,T,C,AC,Constan,*VD, *LD, * AC)

Txxx: số hiệu Timer

Trong S7-200 có 256 timer, ký hiệu từ T0-T255

Các số hiệu Timer trong S7-200 như sau:

Khi ngõ vào I0.0= Timer T37 được kích, Nếu sau 10x100ms=1s I0.0 vẫn giữa trạng thái thì Bit T37 sẽ lên 1 ( Khi đó Q0.0 lên 1)

Nếu I0.0 = 1 không đủ thời gian 1s thì bít T37 sẽ không lên 1

TOF

IN: BOOL: Cho phép Timer

PT: Int: giá trị đặt cho timer ( VW, IW, QW,

MW,SW,SMW,LW,AIW,T,C,AC,Constan,*VD, *LD, * AC)

Txxx: số hiệu Timer

- Khi ngõ vào I0.0 = 1 thì bit T33 lên 1 ( Ngõ ra Q0.0 lên 1)

- Khi I0.0 xuống 0, thời gian Timer bắt đầu tính, đủ thời gian 1s+ 10x100ms thì bit T33 sẽ tắt( Q0.0 tắt).Nếu I0.0 xuống 0 trong khoảng thời gian chưa đủ 1s đã lên 1 lại thì bít T 33 giữ nguyên trạng thái

TONR

IN: BOOL: Cho phép Timer

PT: Int: giá trị đặt cho timer ( VW, IW, QW,

MW,SW,SMW,LW,AIW,T,C,AC,Constan,*VD, *LD, * AC)

Txxx: số hiệu Timer