ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP-ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY ĐƠN 4 TẦNG DÙNG PLC

Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện tử mà trong đó điều khiển tự động đóng vai trò hết sức quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lí, công nghiệp tự động hóa, cung cấp thông tin…. do đó chúng ta phải nắm bắt và vận dụng nó một cách có hiệu quả nhằm góp phần vào sự phát triển nền khoa học kỹ thuật thế giới nói chung và trong sự phát triển kỹ thuật điều khiển tự động nói riêng. Cùng với sự phát triển của khoa hoc kĩ thuật ngày nay,thì thang máy là một công cụ di chuyển rất phổ biến.Thay vì cách di chuyển truyền thống là leo thang bộ,thì con người chỉ cần vào buồng thang,nhấn đóng cửa và nhấn số tầng mình muốn lên hoặc xuống,công việc này giúp cho chúng ta tiết kiệm được rất nhiều thời gian và sức lực.

Độc Lập-Tự Do-Hạnh Phúc

ĐƠN CAM KẾT Kính gửi: Ban chủ nhiệm Khoa Cơ-Điện-Điện Tử

Tên đề tài : ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY ĐƠN 4 TẦNG DÙNG PLC

Giảng viên hướng dẫn: Thầy Hoàng Minh Trí

Em tên là: Nguyễn Tấn Lê Nghĩa MSSV:1311050181

Nguyễn Anh Minh 1311050200

Lê Quang Ngọc 1311050093

Lớp: 13DTD02

Ngành: Điều Khiển Tự Động Hóa

Ngày nộp khoá luận tốt nghiệp (ĐATN): 27/07/2017

Lời cam kết: “Tôi xin cam đoan khoá luận tốt nghiệp (ĐATN) này là công trình

do chính tôi nghiên cứu và thực hiện Tôi không sao chép từ bất kỳ một bài viết nào

đã được công bố mà không trích dẫn nguồn gốc Nếu có bất kỳ một sự vi phạm nào, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm”

Tp Hồ Chí Minh, ngày 27 tháng 07 năm 2017

Kí tên

Trước tiên, chúng em xin gửi lời cám ơn chân thành đến thầy cô và ban giám hiệu Trường Đại học Công Nghệ TP Hồ Chí Minh đã tạo cho chúng em có một môi trường học tập và rèn luyện vô cùng bổ ích Bước vào một môi trường hoàn toàn mới sau ba năm học phổ thông chúng em còn rất bỡ ngỡ nhưng được sự dìu dắt và chỉ dạy của thầy cô chúng em đã không ngừng nỗ lực và phấn đấu trong suốt bốn năm học tại trường và đạt được kết quả như ngày hôm nay

Tiếp theo, chúng em xin chân thành cám ơn các thầy cô trong Khoa Cơ – Điện – Điện Tử, đặc biệt là Thầy Hoàng Minh Trí người đã tận tình chỉ dạy và hướng dẫn chúng em trong suốt thời gian chúng em thực hiện đề tài tốt nghiệp này

Cuối cùng, chúng em xin gửi lời cảm ơn đến các bậc phụ huynh đã hỗ trợ và động viên chúng em trong những lúc khó khăn, từ đó chúng em đã cố gắng vượt qua những khó khăn và đạt được thành công như hôm nay

PHẦN I 1

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

PHẦN II.GIỚI THIỆU 2

A.GIỚI THIỆU VỀ THANG MÁY 2

1 Khái niệm về thang máy 2

2 Lịch sử phát triển thang máy 3

3 Có thể phân loại thang máy theo các nguyên tắc và đặc điểm sau: 3

3 1 Theo công dụng (TCVN 5744 - 1993) thang máy được phân thành 5 loại 3 3.2 Theo hệ thống dẫn động cabin 4

3.3 Theo vị trí đặt bộ tời kéo 4

3.4 Theo hệ thống vận hành 4

3.5 Theo các thông số cơ bản 5

3.6 Theo kết cấu các cụm cơ bản 5

4 Chọn sơ đồ nguyên lý truyền động 6

4.1 Sơ đồ nguyên lý truyền động lên xuống của thang máy 6

4.2.Cấu tạo cơ bản của hệ thống thang máy: 7

B.TỔNG QUAN PLC S7 200 14

I.GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-200 14

II CẤU TRÚC PHẦN CỨNG CỦA S7-200: 17

1 Hình dáng và cấu trúc bên ngoài: 17

1.1 Các đầu vào/ra số: - 17

1.2 Đèn trạng thái: 17

1.3 Port truyền thông: 18

1.4 Công tắc chuyển chế độ: 18

1.5 Vít chỉnh tương tự: 18

2 Cấu trúc phần cứng: 19

2.1 Đơn vị xử lý trung tâm (CPU Central Processing Unit): 19

2.2 Bộ nhớ: 20

2.5 Khối quản lý ghép nối: 20

III CẤU TRÚC BỘ NHỚ: 20

1.Phân chia bộ nhớ: 20

2 Vùng nhớ chương trình: 21

3 Vùng nhớ dữ liệu: 22

3.1Truy cập trực tiếp: 22

3.2 Truy cập gián tiếp: 23

4 Vùng đối tượng: 23

IV MỞ RỘNG CỔNG VÀO RA: 24

V THỰC HIỆN CHƯƠNG TRÌNH: 24

VI CẤU TRÚC CHƯƠNG TRÌNH: 24

VII KIỂU DỮ LIỆU: 25

VIII.THIẾT BỊ LẬP TRÌNH: 25

1 Giao diện làm việc: 25

2 Các khối sử dụng trong giao diện lập trình: 27

2.1 Khối Programe Block:Gồm ba khối chính: 27

2.2 Khối Data Block: 28

2.3 Khối System Block: 28

2.4 Khối Symbol Table: .30

IX GIỚI THIỆU NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH CỦA S7-200: 30

1.Phương pháp lập trình: 30

Bảng : 31

2.Cú pháp hệ lệnh của S7-200: 32

3.Mô phỏng chương trình .34

PHẦN III: 35

CÁC THÀNH PHẦN TRONG MÔ HÌNH 35

1.PLC S7-200 CPU 226 DC/DC/DC 35

2.Led 7 đoạn và led dẫn hướng 38

3.Role trung gian và công tắc hành trình 39

3.1 Role trung gian: 39

3.2 Công tắc hành trình 39

4.Cảm biến 40

5.Động cơ giảm tốc sử dụng trong mô hình 41

6.Động cơ DC và ecoder 41

6.1 Động cơ DC giảm tốc 12V .45

6.2 Encoder .47

7.Cáp truyền thông (RS485) 49

8.Nguồn tổ ong 50

9.Nút nhấn 50

10 Module nguồn(mạch giảm áp LM2596): 51

11 Chương trình soliword: ……… 51

PHẦN IV : 54

LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY 4 TẦNG DÙNG PLC S7-200 54

1.Qui trình công nghệ: 54

3.Lưu đồ thuật toán khi mất điện 566

4.Mô hình thang máy 577

4.1 Mô hình cabin thang máy 57

4.2 Mô hình 3D cabin 59

4.3 Mô hình khung thang máy 60

4.4 Mô hình 3D khung thang máy 622

4.5 Mô hình thực tế 624

5 tài liệukhảo… 66

6 phụ lục… 66

z

Trong đề tài này chúng em sử dụng PLC để lập trình và điều khiển hệ thống thang máy đơn 4 tầng được ứng dụng trong các chung cư,siêu thị,trường đại học,trung tâm thương mại,nhà hàng,khách sạn…Thang máy được dùng với nhiều hình thức như: tải người,tải hàng…

Thang máy giúp cho con người di chuyển lên xuống các tòa nhà cao tầng một cách nhanh chóng mà không cần phải mất quá nhiều sức lực và thời gian giống như đi thang bộ.Để thang máy di chuyển với tốc độ hợp lý (không quá nhanh và cũng không quá chậm) người ta thường sử dụng biến tầng để điều khiển quá trình cũng như tốc độ của thang máy.Trong đồ án này chúng em chú trọng đến phần điều khiển,bên phần cơ khí trong quá trình điều khiển có thể xảy ra sai xót,mong hội đồng bảo vệ bỏ qua cho chúng em

PHẦN I

ĐẶT VẤN ĐỀ

Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện

tử mà trong đó điều khiển tự động đóng vai trò hết sức quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lí, công nghiệp tự động hóa, cung cấp thông tin… do đó chúng ta phải nắm bắt và vận dụng nó một cách có hiệu quả nhằm góp phần vào sự phát triển nền khoa học kỹ thuật thế giới nói chung và trong sự phát triển kỹ thuật điều khiển tự động nói riêng

Cùng với sự phát triển của khoa hoc kĩ thuật ngày nay,thì thang máy là một công

cụ di chuyển rất phổ biến.Thay vì cách di chuyển truyền thống là leo thang bộ,thì con người chỉ cần vào buồng thang,nhấn đóng cửa và nhấn số tầng mình muốn lên hoặc xuống,công việc này giúp cho chúng ta tiết kiệm được rất nhiều thời gian và sức lực

Có nhiều thượng hiệu thang máy gia đình uy tín tại Việt Nam như: Mitsubishi, Hitachi, Sakura, Otis…

Lấy ý tưởng từ việc tiết kiệm thời gian di chuyển từ tầng này lên (xuống) tầng khác, chúng em đi đến việc thiết kế và làm ra mô hình thang máy đơn 4 tầng điều khiển bằng PLC và đó cũng là tên đề tài của chúng em

PHẦN II.GIỚI THIỆU

A.GIỚI THIỆU VỀ THANG MÁY

Cùng với sự phát triển của xã hội ngày nay, thang máy đã và đang trở thành một thiết bị, phương tiện không thể thiếu trong các tòa nhà cao ốc, các hộ gia đình, các chung cư… trên thế giới nói chúng cũng như Việt Nam nói riêng

1 Khái niệm về thang máy

Thang máy là một thiết bị chuyên dùng để vận chuyển người, hàng hoá, vật liệu theo phương thẳng đứng hoặc nghiêng một góc nhỏ hơn 15o so với phương thẳng đứng theo mét tuyến đã định sẵn

Thang máy thường được dùng trong các khách sạn, công sở, chung cư, bệnh viện, các đài quan sát, tháp truyền hình, trong các nhà máy, công xưởng Đặc điểm vận chuyển bằng thang máy so với phương tiện vận chuyển khác là thời gian của mét chu kỳ vận chuyển bé, tần suất vận chuyển lớn, đóng mở máy liên tục Ngoài ý nghĩa về vận chuyển, thang máy còn là mét trong những yếu tố làm tăng vẻ đẹp và tiện nghi của công trình

Nhiều quốc gia trên thế giới đã quy định, đối với các toà nhà cao 6 tầng trở lên đều phải được trang bị thang máy để đảm bảo cho người đi lại thuận tiện, tiết kiệm thời gian và tăng năng suất lao động Giá thành của thang máy trang bị cho công trình so với tổng giá thành của công trình chiếm khoảng 6% đến 7% là hợp lý Đối với những công trình đặc biệt như bệnh viện, nhà máy , khách sạn tuy sè tầng nhỏ hơn 6 nhưng do yêu cầu phục vụ vẫn phải được trang bị thang máy

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

Thang máy là một thiết bị vận chuyển đòi hỏi tính an toàn nghiêm ngặt, nó liên quan trực tiếp đến tài sản và tính mạng con người, vì vậy, yêu cầu chung đối với thang máy khi chế tạo, lắp đặt, vận hành, sử dụng và sửa chữa là phải tuân thủ một cách nghiêm ngặt các yêu cầu kỹ thuật an toàn được quy định trong các tiêu chuẩn, quy trình, quy phạm

Thang máy chỉ có cabin đẹp, sang trọng, hoặc cabin lên xuống được thì chưa

đủ điều kiện để đưa vào sử dụng mà phải có đầy đủ cac thiết bị an toàn, đảm bảo độ tin cậy như: điện chiếu sáng dự phòng khi mất điện, bộhãm bảo hiểm, côngtắc an toàn của cabin với từng yêu cầu của loại thang và mức độ yêu cầu của nhà sản xuất

2 Lịch sử phát triển thang máy

Cuối thế kỷ19, trên thế giới chỉ có một vài hãng thang máy ra đời như OTIS (Mỹ), Schindler (Thụy Sỹ).Chiếc thang máy đầu tiên đã được chế tạo và đưa vào sử dụng của hãng thang máy OTIS năm 1853.đến năm 1874, hãng thang máy Schindler còng

đã chế tạo thành công những thang máy khác Lúc đầu bộ tời kéo chỉ có một tốc độ, cabin có kết cấu đơn giản, cửa tầng đóng mở bằng tay, tốc độ di chuyển cabin thấp Đến thế kỷ thứ 20, có nhiều hãng thang máy ra đời như KONE (Phần Lan), MISUBISHI, NIPON ELEVATOR (Nhật Bản), THYSEN (Đức) đã chế tạo các loại thang máy có tốc độ cao, tiện nghi trong cabin tốt hơn và êm hơn

Vào đầu những năm 1970, thang máy đã chế tạo đạt tới tốc độ 450 m/ph, những thang máy chở hàng đã đạt tải trọng nâng tới 30 tấn, đồng thời còng trong khoảng thời gian này đã có những thang máy thuỷ lực ra đời Sau mét khoảng thời gian rấn ngắn với tiến bộ của các ngành khoa học khác, tốc độ thang máy đã đạt tới 600 m/ph Vào những năm 1980, đã xuất hiện hệ thống điều khiển động cơ mới bằng phương pháp biến đổi điện áp và tần số VVVF (inverter) Thành tựa này cho phép thang máy hoạt động êm hơn, tiết kiệm được khoảng 40% công suất động cơ.Đồng thời, cũng vào những năm này đã xuất hiện loại động cơ điện cảm ứng tuyến tính

Vào đầu những năm 1990, trên thế giới đã chế tạo những loại thang máy có tốc độ đạt tới 750 m/ ph và các thang máy có tính năng kỹ thuật đặc biệt khác

Với tốc độ đô thị hóa chóng mặt và sự phát triển của công nghiệp hoá cũng như các yêu cầu tiện nghi của con người nên việc sử dụng thang máy tăng rất nhanh, theo thống kê của hãng HITACHI (Nhật Bản) thì cách đây 10 năm tại Nhật lắp thêm

20000 chiếc, tại Hàn Quốc lắp thêm 15000 chiếc, và tại Trung Quốc là 10000 chiếc Thang máy hiện nay được thiết kế và chế tạo rất đa dạng, với nhiều kiểu, loại khác nhau để phù hợp với mục đích sử dụng của từng công trình

3 Có thể phân loại thang máy theo các nguyên tắc và đặc điểm sau:

3 1 Theo công dụng (TCVN 5744 - 1993) thang máy được phân thành 5 loại

a Thang máy chuyên chở người

Loại này chuyên để vận chuyển hành khách trong các khách sạn, công sở nhà nghỉ, các khu chung cư, trường học

b Thang máy chuyên chở người có hàng đi kèm

Loại này thường dùng cho các siêu thị, khu triển lãm

c Thang máy chuyên chở bệnh nhân

Loại này chuyên dùng cho các bệnh viện, các khu điều dưỡng Đặc điểm của nó là kích thước thông thủy cabin phải đủ lớn để chứa băng ca (cáng) hoặc giường của bệnh nhân, cùng với các bác sĩ, nhân viên và các dông cụ cấp cứu đi kèm Hiện nay trên thế giới đã sản xuất theo cùng tiêu chuẩn kích thước và tải trọng cho loại thang máy này

d Thang máy chuyên chở hàng không có người đi kèm

Loại này thường được dùng trong các nhà máy, công xưởng, kho, thang dùng cho nhân viên khách sạn chủ yếu dùng để chở hàng nhưng có người đi kèm để phục

3.2 Theo hệ thống dẫn động cabin

a Thang máy dẫn động điện

Loại này dẫn động cabin lên xuống nhờ động cơ điện truyền qua hộp giảm tốc tới puly ma sát hoặc tang cuốn cáp Chính nhờ cabin được treo bằng cáp mà hành trình lên xuống của nó không bị hạn chế Ngoài ra còn có thang dẫn động cabin lên xuống nhờ bánh răng thanh răng

b Thang máy thuỷ lực (bằng xylanh - pittông)

Đặc điểm của loại thang này là cabin được đẩy từ dưới lên nhờ pittông – xylanh thuỷ lực nên bị hạn chế hành trình, tối đa hiện nay thang máy thuỷ lực có hành trình khoảng 18 m

c Thang máy khí nén

3.3 Theo vị trí đặt bộ tời kéo

- Đối với thang máy điện:

+ Thang máy có bộ tời kéo đặt phía trên giếng thang

+ Thang máy có bộ tời kéo đặt phía dưới giếng thang

Đối với các thang máy dẫn động cabin lên xuống bằng bánh răng thanh răng thì bộ tời dẫn động đặt ngay trên nóc cabin

Đối các thang máy thuỷ lực: buồng máy đặt tại tầng trệt

3.4 Theo hệ thống vận hành

a Theo mức độ tự động:

- Loại nửa tự động

- Loại tự động

b Theo tổ hợp điều khiển:

- Điều khiển đơn

- Điều khiển kép

- Điều khiển theo nhóm

c Theo vị trí điều khiển:

- Điều khiển trong cabin

- Điều khiển ngoài cabin

- Điều khiển cả trong và ngoài cabin

3.5 Theo các thông số cơ bản

a Theo tốc độ di chuyển của cabin:

3.6 Theo kết cấu các cụm cơ bản

a Theo kết cấu của bộ tời kéo:

- Bộ tời kéo có hộp giảm tốc

- Bộ tời kéo không có hộp giảm tốc: thường dùng cho các loại thang máy có tốc độ cao ( v> 2, 5 m/s)

- Bé tời kéo sử dụng động cơ một tốc độ, hai tốc độ, động cơ điều chỉnh vô cấp, động cơ cảm ứng tuyến tính

- Bộ tời kéo có puly ma sát hoặc tang cuốn cáp để dẫn động cho cabin lên xuống

b Theo hệ thống cân bằng:

- Có đối trọng

- Không có đối trọng

- Có cáp hoặc xích cân bằng dùng cho những thang máy có hành trình lớn

- Không có cáp hoặc xích cân bằng

c Theo cách treo cabin và đối trọng:

- Treo trực tiếp vào dầm trên của cabin

- Có palăng cáp (thông qua các puly trung gian) vào dầm trên của cabin

- Đẩy từ phía dưới đáy cabin lên thông qua các puly trung gian

d Theo hệ thống cửa cabin:

- Theo phương pháp đóng mở cửa cabin: đóng mở cửa bằng tay, đóng mở cửa nửa tự động, đóng mở cửa tự động

- Theo kết cấu của cửa

- Theo số cửa cabin

e Theo loại bộ hãm bảo hiểm an toàn cabin:

Do có nhiều lối ra vào (7 hoặc 8 lối) nên sàn cabin có hình bát giác, đây là loại cabin đặc biệt có kết cấu khá phức tạp

Cabin cần có 2 sàn, sàn tĩnh và sàn động, sàn động có thể quay và dừng chính xác tại một điểm nào đó (trước một cửa cabin để đưa hàng hoá ra hoặc vào) Do đó

ta cần thiết kế cơ cấu quay đặt trong cabin

Đây là loại thang máy đặc biệt, do vậy khi chế tạo, lắp đặt, vận hành cần theo các quy định và cần sù cho phép của cơ quan có chức năng

Với đặc điểm của thang máy cần thiết kế và tham khảo các tài liệu về thang máy cũng như các điều kiện chế tạo ở Việt Nam ta thiết kế thang máy với các thông

số kỹ thuật :

+ Tốc độ nâng của cabin: 8 m/ ph

+ Vận tốc quay của sàn động: 1 v/ ph

+ Hệ thống điều khiển: VVVF

Các thông số trên có thể điều chỉnh trong quá trình thiết kế

4 Chọn sơ đồ nguyên lý truyền động

4.1 Sơ đồ nguyên lý truyền động lên xuống của thang máy

Có nhiều cách bố trí sơ đồ nguyên lý truyền động Ta hãy xét mét sè sơ đồ cụ thể sau:

4.2.Cấu tạo cơ bản của hệ thống thang máy:

Hệ thống thang máy cơ bản bao gồm: 1 Máy kéo ; 2 Tủ điều khiển ; 3 Cáp tải; 4

Bộ hạn chế tốc độ ; 5 Buồng thang ; 6 Thanh dẫn hướng ; 7 Đối trọng ; 8 Cửa cabin ; 9.Ray dẫn hướng ; 10 Hệ thống cửa tầng ; 11 Lò xo giảm chấn ; 12 Sàn tầng ; 13 Đáy hố thang ; 14 Bảng điều khiển ; 15 Cửa cabin ; 16 Bộ chống vượt

có nhiệm vụ: lưu trữ các lệnh di chuyển từ cabin, các lệnh gọi tầng của hành khách

và thực hiện các lệnh di chuyển hoặc dừng theo một thứ tự ưu tiên nào đó, sau khi thực hiện xong lệnh điều khiển thì xoá bỏ, xác định và ghi nhận thường xuyên vị trí cabin và hướng chuyển động của nó Tất cả các hệ thống điều khiển tự động đều dùng nút ấn

Mạch động lực là hệ thống điều khiển cơ cấu dẫn động thang máy để đóng mở, đảo chiều cơ cấu dẫn động và phanh của bộ tời kéo.Hệ thống phải đảm bảo việc điều chỉnh tốc độ chuyển động của cabin sao cho quá trình mở máy và phanh được êm dịu và dừng cabin chính xác

Mạch an toàn là hệ thống các công tắc, rơle, tiếp điểm nhằm đảm bảo an toàn cho người, hàng hoá và thang máy khi hoạt động, cụ thể là: bảo vệ quá tải cho động cơ, thiết bị hạn chế tải trọng nâng,các công tắc hành trình, các tiếp điểm tại cửa cabin, cửa tầng, tại hệ treo cabin và tại bộ hạn chế tốc độ, các rơ le,… Mạch an toàn ngắt

tự động ngắt điện đến mạch động lực để dừng thang hoặc thang không hoạt động được trong các trường hợp sau:

 Mất điện, mất pha, đảo pha, mất đường tiếp đất

 Cabin vượt quá giới hạn của công tắc hành trình

 Đứt cáp hoặc vượt quá giá trị cho phép

 Một trong các cáp nâng chùng quá giới hạn cho phép

 Cửa cabin hoặc một trong các cửa tầng chưa đóng hẳn

Để giúp người sử dụng, người có nhu cầu lắp đặt thang máy hiểu rõ hơn về cấu tạo của thang máy thì chúng tôi xin nêu ra một số cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thang máy như sau:

+ Hố thang máy được đặt dọc theo chiều cao của toà nhà, thông suốt từ trên xuống dưới

+Phòng máy thường bố trí ở trên đỉnh của giếng thang (đối với thang máy có phòng máy)

+ Hố Pit được bố trí bên dưới sàn tầng thấp nhất của toà nhà +Tất cả các thiết bị điện, thiết bị cơ được lắp đặt kín và an toàn trong giếng thang,

- Hệ thống điều khiển thang máy (Control Panel): là các thiết bị điện, điện tử điều khiển theo lập trình đảm bảo cho thang máy hoạt động theo đúng chức năng yêu cầu Thang máy chở người thường dùng nguyên tắc điều khiển kết hợp cho năng suất cao (cùng lúc có thể nhận nhiều lệnh điều khiển hoặc gọi tầng cả khi thang dừng và khi

chuyển động).Các nút ấn trong cabin cho phép thực hiện các lệnh chuyển động đến các tầng cần thiết.Các nút ấn ở cửa tầng cho phép hành khách gọi cabin đến cửa tầng đang đứng Các đèn tín hiệu ở cửa tầng và trong cabin cho biết trạng thái làm việc của thang máy và vị trí của cabin

+ Ray dẫn hướng: được lắp đặt dọc theo giếng thang để dẫn hướng cho cabin và đối trọng chuyển động dọc theo hố thang Ray dẫn hướng đảm bảo cho đối trọng và cabin luôn nằm ở vị trí thiết kế của chúng trong hố thang máy và không bị dịch chuyển theo phương ngang trong quá trình chuyển động Ngoài ra ray dẫn hướng phải đảm bảo độ cứng để giữ trọng lượng cabin và tải trọng trong cabin tựa lên ray dẫn hướng cùng với các thành phần tải trọng động khi bộ hãm bảo hiểm làm việc (trong trường hợp đứt cáp hoặc cabin đi xuống với tốc độ lớn hơn giá trị cho phép) + Motor kéo:

Hình 1.2 Mô tơ kéo Thường lắp ở phòng máy trên nóc giếng thang (đôi khi cũng lắp ở Hố thang) Là khâu dẫn động hộp giảm tốc theo một vận tốc quy định làm quay puli kéo cabin lên xuống Motor kéo được liên kết với cabin và đối trọng bằng các sợi cáp nâng thông qua hệ thống puli ma sát của motor và các puli trên hệ thống treo của cabin và đối trọng Khi Motor kéo hoạt động, puli ma sát quay và truyền chuyển động đến cáp nâng làm cabin và đối trọng chuyển động lên hoặc xuống dọc theo giếng thang Motor là một phần tử quan trọng ảnh hưởng rất nhiều tới chất lượng hoạt động của thang máy, nó được điều chỉnh phù hợp với yêu cầu nhờ một hệ thống điều khiển điện tử ở Tủ điều khiển (Control Panel)

- Trên Motor kéo còn gắn một bộ Phanh: nó thực hiện nhiệm vụ giữ cho cabin đứng im ở các vị trí dừng tầng Khối tác động là hai má phanh kẹp lấy tang phanh

Tang phanh gắn đồng trục với trục động cơ Hoạt động đóng mở của phanh được phối hợp nhịp nhàng với quá trình làm việc của đông cơ

- Cáp của bộ hạn chế tốc độ: liên kết bộ hạn chế tốc độ với hệ thống tay đòn của bộ Hãm bảo hiểm và bộ căng cáp hạn chế tốc độ Khi đứt cáp hoặc cáp trượt trên rãnh puli do không đủ ma sát mà cabin đi xuống vượt quá tốc độ cho phép, bộ hạn chế tốc độ tác động lên bộ Hãm bảo hiểm để dừng cabin tựa trên các ray dẫn hướng trong giếng thang Ở một số thang máy, bộ Hãm bảo hiểm và bộ phận hạn chế tốc

độ còn được trang bị cho cả Đối trọng

+ Bộ hạn chế tốc độ:

Hình 1.3 Bộ hạn chế tốc độ

Là bộ phận an toàn khi vận tốc thay đổi do một nguyên nhân nào đó vượt quá vận tốc cho phép, bộ hạn chế tốc độ sẽ bật cơ cấu khống chế cắt điều khiển motor và bộ Hãm bảo hiểm sẽ làm việc

- Giảm chấn : được lắp đặt dưới đáy hố thang để dừng và đỡ cabin và đối trọng trong trường hợp cabin hoặc đối trọng chuyển động xuống dưới, vượt quá vị trí đặt công tắc hạn chế hành trình cuối cùng Giảm chấn phải có độ cao đủ lớn để khi cabin hoặc đối trọng tỳ lên nó thì có đủ khoảng trống cần thiết phía dưới sao cho gia tốc dừng cabin hoặc đối trọng không vượt quá giá trị cho phép được uy định trong tiêu chuẩn; đồng thời đảm bảo được một khoảng trống an toàn cho việc sửa chữa

+ Cửa cabin và Cửa tầng: thường là loại cửa lùa về một bên hoặc hai bên và chỉ đóng mở khi Cabin dừng chính xác trước cửa tầng nhờ cơ cấu đóng mở cửa (Động

cơ mở cửa) đặt trên nóc Cabin Cửa cabin và cửa tầng được trang bị khoá liên động

và các tiếp điểm điện để đảm bảo an toàn cho thang máy hoạt động

+Động cơ mở cửa là động cơ một chiều hay xoay chiều tạo ra momen mở cửa cabin kết hợp với mở cửa tầng Khi cabin dừng đúng tầng, rơle thời gian sẽ đóng mạch điều khiển động cơ mở cửa, hoạt động theo một quy luật nhất định, đảm bảo quá trình đóng mở êm nhẹ không có va đập Nếu không may một vật gì đó hay người kẹp giữa cửa tầng đang đòng thì cửa sẽ tự động mở ra nhờ bộ phận đặc biệt

ở gờ cửa có găn phản hồi với động cơ qua Hệ thống điều khiển (Control Panel) Thang sẽ không hoạt động nếu một trong các tiếp điểm chưa đóng kín hẳn.Hệ

thống khoá liên động cũng đảm bảo đóng kín các cửa tầng và không mở được từ bên ngoài khi cabin không ở đúng vị trí cửa tầng.Cửa tầng và cửa cabin được đóng

mở đồng thời.Tại các điểm trên cùng và dưới cùng có đặt các công tắc hạn chế hành trình cho cabin

+ Cabin và Đối trọng : Cabin Là một phần tử chấp hành quan trọng trong thang máy,

là nơi chở người hay hàng hoá đến các tầng Để đảm bảo cho cabin hoạt động đều

cả trong quá trình lên và xuống, có tải hay không có tải người ta sử dụng một Đối trọng có chuyển động đồng phẳng với cabin nhưng theo chiều ngược lại

Đối trọng là một trong những bộ phận vô cùng quan trọng của thang máy, nó có ảnh hưởng tới chính quá trình hoạt động của thang máy và từ đó ảnh hưởng trực tiếp tới hiệu quả sử dụng thang máy của mỗi người.Cabin thang máy có thể hoạt động, di chuyển lên xuống buộc phải có đối trọng

Đối trọng là khối nặng treo vào đầu cáp tải để tạo lực ma sát giữa rãnh cáp của puly

và cáp tải, đồng thời đối trọng còn có tác dụng cân bằng với khối lượng cabin và 50% tải Nhờ đó mà motor làm việc nhẹ hơn, hiệu suất cao

Cabin và Đối trọng được treo trên hai đầu cáp nâng nhờ vào Hệ thống treo.Hệ thống này đảm bảo cho các nhánh cáp riêng biệt có sức căng như nhau Cáp nâng được vắt qua các rãnh cáp của puli ma sát của Motor kéo Khi chuyển động, cabin và đối trọng tựa trên các ray dẫn hướng trong giếng thang nhờ các Ngàm dẫn hướng Hệ thống cáp nâng, ray dẫn hướng, cabin và đối trọng nằm trong một mặt phẳng để đảm bảo chuyển động êm nhẹ, chính xác, không rung giật trong quá trình di chuyển Cabin, hộp Giảm tốc, đối trọng tạo nên một cơ hệ phối hợp chuyển động nhịp nhàng do Motor kéo điều chỉnh

Cabin phải đảm bảo có kích thước phù hợp, tính thẩm mỹ cao và các tiện nghi như ánh sáng, quạt gió, điều hoà, âm thanh, panel vận hành gây cảm giác dễ chịu, thuận tiện cho khách khi ở trong cabin Các thiết bị phụ khác như quạt gió, chuông, điện thoại liên lạc, các chỉ thị số báo chiều chuyển động, panel vận hành… được lắp đặt trong cabin để tạo ra cho khách hàng một cảm giác dễ chịu khi đi thang máy

+lò xo giảm chấn:

Hình 1.4 Lò xo giảm chấn Khi con người sử dụng thang máy tải khách họ sẽ tiếp xúc với cabin một trong những

bộ phận di chuyển lên xuống với lực rất lớn Khi dừng tại mỗi cửa tầng hay hố PIT cabin tác động một lực rất lớn vào đáy hố, lúc này hai sắt thép sẽ va đập với nhau nếu không có thiết bị giảm chấn nó sẽ tạo nên tiếng động rất lớn, chưa kể đến sự rung động có thể ảnh hưởng xấu đến con người và chất lượng thang máy Vai trò của giảm chấn là triệt tiêu lực va đập này để tránh là hư hỏng cabin và sức khỏe con người Cấu tạo của giảm chấn thang máy tải khách Nếu như nhíp của xe hơi được làm từ thép đàn hồi thì hệ thống giảm chấn của thang máy được làm từ lò xo hoặc cao su Đây là những vật liệu có lực đàn hồi rất lớn vì quán tính của cabin lớn hơn

xe rất nhiều Có thể người ta sẽ dùng lo xo nhưng đa phần các hãng sản xuất thang máy sử dụng cao su vì đây là vật liệu nhẹ và đàn hồi cao.Nó giúp cho sự hoạt động của thang máy trở nên êm ái hơn khi sử dụng lò xo Nếu là cao su thì người ta sẽ chế tạo hai miếng thép kẹp một miếng cao su dày ở giữa Thang máy được đặt giảm chấn ở một số nơi mà cabin dừng như tại mỗi cửa tầng, tại hố PIT hoặc tầng trên cùng Việc này không chỉ đảm bảo cho thang máy hoạt động êm ái mà còn giúp cho con người sử dụng thang thêm an toàn

+Cáp tải:là thành phần dùng để truyền chuyển động từ motor kéo đến cabin

Hình 1.5 Cáp tải

Số lượng thang máy phụ thuộc vào diện tích, số tầng, số lượng người, mục đích sử dụng Ví dụ như nhà hàng thông thường có thêm thang vận chuyển hàng, đồ ăn, đối với nhà hóa nghiệm, hóa chất, ngoài thang vận chuyển hàng thì còn có những thang riêng biệt để vận chuyển hóa chất nguyên hiểm, cháy nổ đôi khi các toàn nhà có mục đích quân sự phải có những thang vận chuyển khẩn cấp, hầm chú ẩn Vì vậy việc tính toán để lựa chọn được loại thang máy thích hợp với công trình là rất cần thiết

Căn cứ tính toán lựa chọn thang máy

- Xác định loại hình, công năng của công trình: Văn phòng, Nhà phố, Villa, Chung

cư, Khách sạn, Trung tâm thương mại, Bệnh viện, Nhà ga, Nhà máy v.v.v……Hiểu

rõ công năng của công trình giúp việc lựa chọn chủng loại thang máy được hợp lý

Đối với những tòa nhà cao nhưng lại hẹp thì không thể bố trí nhiều thang máy được

- Vị trí đặt thang máy: là vị trí kết nối các lối đi của các tầng trong tòa nhà thuận tiện

- Vai trò của thang máy là vận chuyển hành khách, tải hàng, trung chuyển hành khách, tải giường bệnh, xe hơi… Do đó ngay từ đầu phải xác định rõ vai trò phục

224, 224XP, 226, 226XM

S7-200 là thiết bị điều khiển logic lập trình loại nhỏ của hãng Siemens, có cấu trúc theo kiểu module và có các module mở rộng Các module này đươc sử dụng cho nhiều ứng dụng lập trình khác nhau

- S7-200 thuộc nhóm PLC loại nhỏ, quản lý một số lượng đầu vào/ra tương đối ít

- Có từ 6 đầu vào/ 4 đầu ra số (CPU221) đến 24 đầu vào/ 16 đầu ra số (CPU226) Có thể mở rộng các đầu vào/ra số bằng các module mở rộng

- Kiểu đầu vào IEC 1131-2 hoặc SIMATIC Đầu vào sử dụng mức điện áp 24VDC, thích hợp với các cảm biến

- Có 2 kiểu ngõ ra là Relay và Transitor cấp dòng

- Tích hợp sẵn cổng Profibus hay sử dụng một module mở rộng, cho phép tham gia vào mạng Profibus như một Slave thông minh

- Có cổng truyền thông nối tiếp RS485 vơi đầu nối 9 chân Tốc độ truyền cho máy lập trình kiểu PPI là 9600 bauds, theo kiểu tự do là 300 – 38.400 bauds

- Tập lệnh có đủ lệnh bit logic, so sánh, bộ đếm, dịch/quay thanh ghi, timer cho phép lập trình điều khiển Logic dễ dàng

Thông số kĩ thuật của series 22X:

* Giới thiệu về module mở rộng: - Module đầu vào số: EM221, có nhiều loại bao gồm 8/16 đầu vào và điện áp 24VDC/120230VAC - Module đầu ra số: EM222 bao gồm 4/8 đầu ra 24VDC/RELAY/230VAC

Các loại module mở rộng của PLC S7-200:

II CẤU TRÚC PHẦN CỨNG CỦA S7-200:

1 Hình dáng và cấu trúc bên ngoài:

1.1 Các đầu vào/ra số: - Đầu vào (Ix.x ): kết nối với nút bấm, công tắc, sensor…với

điện áp vào tiêu chuẩn 24VDC - Đầu ra (Qx.x): kết nối với thiết bị điều khiển với các điện áp 24VDC/220VAC ( tùy theo loại CPU ) - Đầu vào nguồn: 24VDC/220VAC ( tùy theo loại CPU )

1.2 Đèn trạng thái:

- Đèn RUN (màu xanh): Chỉ báo PLC đang ở chế độ làm việc và thực hiện chương trình đã được nạp vào bộ nhớ chương trình.- Đèn STOP (màu vàng): Chỉ báo PLC đang ở chế độ dừng và không thực hiện chương trình, các đầu ra đều ở trạng thái

“OFF” - Đèn SF/DIAG: Chỉ báo hệ thống bị hỏng tức do lỗi phần cứng hoặc hệ điều hành - Đèn Ix.x(màu xanh): Chỉ báo trạng thái của đầu vào số(ON/OFF) - Đèn Qx.x(màu xanh): Chỉ báo trạng thái của đầu ra số(ON/OFF)

1.3 Port truyền thông:

- Port truyền thông nối tiếp RS485: Giao tiếp với PC, PG, TD200, OP, mạng biến tần… - Port cho module mở rộng: Kết nối với module mở rộng

1.4 Công tắc chuyển chế độ:

- RUN: Cho phép PLC thực hiện chương trình, khi chương trình lỗi hoặc gặp lệnh STOP thì PLC tự động chuyển sang chế độ STOP mặc dù công tắc vẫn ở vị trí RUN ( quan sát đèn trạng thái )

- STOP: Dừng cưỡng bức chương trình đang chạy, các đầu ra chuyển về OFF - TERM: Cho phép người dùng chọn một trong hai chế độ RUN/STOP từ xa, ngoài ra còn được dùng để download chương trình người dùng

1.5 Vít chỉnh tương tự: Mỗi PLC đều có từ một đến hai vít chỉnh tương tự có thể xoay được 270 độ để thay đổi giá trị của vùng nhớ biến trong chương trình

Hình 1.7 Hình dáng cấu trúc bên ngoài CPU S7-200

2 Cấu trúc phần cứng :

Cấu trúc phần cứng của một PLC gồm có các module sau:

- Module nguồn

- Module đầu vào

- Module đầu ra

- Module đơn vị xử lý trung tâm (CPU)

- Module bộ nhớ

- Module quản lý phối ghép vào ra

Mô hình tổng quát của một PLC:

2.1 Đơn vị xử lý trung tâm (CPU Central Processing Unit):

CPU dùng để xử lý, thực hiện những chức năng điều khiển phức tạp quan trọng của PLC Mỗi PLC thường có từ một đến hai đơn vị xử lý trung tâm CPU thường được chia làm hai loại: đơn vị xử lý “một bit” và đơn vị xử lý “từ ngữ”: - Đơn vị xử lý

“một bit”: Chỉ áp dụng cho những ứng dụng nhỏ, đơn giản, chỉ đơn thuần xử lý ON/OFF nên kết cấu đơn giản, thời gian xử lý dài - Đơn vị xử lý “từ ngữ”: Có khả

năng xử lý nhanh các thông tin số, văn bản, phép toán, đo lường, đánh giá, kiểm tra nên cấu trúc phần cứng phức tạp hơn nhiều tuy nhiên thời gian xử lý được cải thiện nhanh hơn

2.2 Bộ nhớ:

Bao gồm các loại bộ nhớ RAM, ROM, EEFROM, là nơi lưu trữ các thông tin cần

xử lý trong chương trình của PLC.Bộ nhớ được thiết kế thành dạng module để cho phép dễ dàng thích nghi với các chức năng điều khiển với các kích cỡ khác nhau.Muốn mở rộng bộ nhớ chỉ cần cắm thẻ nhớ vào rãnh cắm chờ sẵn trên module CPU.Bộ nhớ có một tụ dùng để duy trì dữ liệu chương trình khi mất điện

2.3 Khối vào/ra:

Khối vào ra dùng để giao tiếp giữa mạch vi điện tử của PLC (điện áp 5/15VDC) với mạch công suất bên ngoài (điện áp 24VDC/220VAC) Khối ngõ vào thực hiện việc chuyển mức điện áp từ cao xuống mức tín hiệu tiêu chuẩn để đưa vào bộ xử lý Khối ngõ ra thực hiện việc chuyển mức tín hiệu từ tiêu chuẩn sang tín hiệu ngõ ra và cách

ly quang

2.4 Bộ nguồn:

Biến đổi từ nguồn cấp bên ngoài vào để cung cấp cho sự hoạt động của PLC

2.5 Khối quản lý ghép nối:

Dùng để phối ghép giữa PLC với các thiết bị bên ngoài như máy tính, thiết bị lập trình, bảng vận hành, mạng truyền thông công nghiệp

III CẤU TRÚC BỘ NHỚ:

1.Phân chia bộ nhớ:

Bộ nhớ của PLC S7-200 được chia thành bốn vùng cơ bản và hầu hết có thể đọc ghi được chỉ trừ vùng nhớ đặc biệt (SM) chỉ có thể truy cập để đọc

- Vùng nhớ chương trình: Là miền nhớ được dùng để lưu trữ các lệnh được dùng trong chương trình.Vùng này thuộc kiểu non-volatile có thể đọc và ghi được

- Vùng nhớ tham số: Dùng để lưu giữ các tham số như từ khóa, địa chỉ trạm… Vùng này thuộc kiểu non-volatile có thể đọc và ghi được

- Vùng dữ liệu: Dùng để cất giữ các dữ liệu của chương trình bao gồm kết quả các phép tính, các hằng số được định nghĩa trong chương trình, bộ đệm truyền thông… - Vùng đối tượng: Bao gồm các bộ đếm, bộ định thì, các cổng vào ra tương tự Vùng này không thuộc kiểu non-volatile nhưng có thể đọc và ghi được Hai vùng nhớ cuối có ý nghĩa quan trọng trong việc thực hiện một chương trình

3 Vùng nhớ dữ liệu :

Vùng dữ liệu là một vùng nhớ động Nó có thể được truy cập theo từng bit, từng byte, từng

từ đơn (word) hay từ kép (double word) và được sử dụng làm miền lưu trữ dữ liệu cho các thuật toán, các hàm truyền thông, lập bảng, các hàm dịch chuyển, xoay vòng thanh ghi, con trỏ địa chỉ…

Vùng dữ liệu được chia thành những vùng nhớ nhỏ để phục vụ cho những mục đích

và công dụng khác nhau, bao gồm các vùng sau:

- V (Variable memory): Vùng nhớ biến

- I (Input image register): Vùng đệm đầu vào

- Q (Output image register): Vùng đệm đầu ra

- M (Internal memory bits): Vùng nhớ các bit nội

- SM (Special memory): Vùng nhớ đặc biệt Cách thức truy cập địa chỉ của vùng nhớ dữ liệu:

- Truy cập theo byte: Tên miền nhớ + B + địa chỉ byte Ví dụ VB15 chỉ byte 15 trong miền nhớ V

- Truy cập theo từ: Tên miền nhớ + W + địa chỉ byte cao của từ Ví dụ VW183 chỉ từ đơn gồm hai byte là VB183 và VB184 trong đó VB183 là byte cao trong từ

3.2 Truy cập gián tiếp:

Truy cập địa chỉ gián tiếp thông qua con trỏ (pointer) Con trỏ là một miền nhớ từ kép chứa địa chỉ của vùng nhớ khác Các vùng nhớ V, L và thanh ghi chỉ mục ( AC1,AC2,AC3 ) có thể được sử dụng như là con trỏ Để sử dụng con trỏ phải sử dụng lệnh MOVE_D để chuyển địa chỉ của vùng nhớ được định địa chỉ gián tiếp vào vùng con trỏ Con trỏ cũng có thể được chuyển tới chương trình con như là một tham số S7-200 cho phép con trỏ truy cập các vùng nhớ V,M,I,Q,S,T,C theo giá trị hiện hành và không cho phép truy cập theo từng bit và các vùng nhớ AI,AQ,HC,SM,L Để truy cập gián tiếp dữ liệu địa chỉ của một vùng nhớ, phải tạo một con trỏ cho vùng đó bằng cách sử dụng ký tự & cùng với vùng nhớ có địa chỉ cần lấy Toán hạng đầu vào của lệnh phải bắt đầu với ký tự & để chỉ rằng địa chỉ vùng nhớ, thay cho nội dung của nó được chuyển vào vùng định nghĩa toán hạng đầu ra của lệnh Quy ước sử dụng con trỏ để truy nhập như sau: - & địa chỉ byte (cao): Toán hạng lấy địa chỉ của byte, từ hoặc từ kép VD: MOVD &VW100,AC1: Tạo con trỏ bằng cách đưa địa chỉ byte cao VB100 vào trong thanh ghi AC1, thanh ghi AC1 sẽ chứa địa chỉ của VW100 - * con trỏ: Toán hạng lấy nội dung của byte, từ hoặc từ kép mà con trỏ chỉ vào Theo ví dụ trên, khi đã tạo con trỏ ta có thể lấy nội dung của AC1 và chuyển vào VW300 bằng cách dùng toán hạng lấy nội dung trỏ vào thanh ghi AC1 VD: MOVW &AC1,VW300: Nội dung của AC1 được chuyển vào VW300

4 Vùng đối tượng :

Vùng đối tượng được sử dụng để lưu giữ dữ liệu cho các đối tượng lập trình như các giá trị tứcthời, giá trị đặt trước của bộ đếm, hay timer Dữ liệu kiểu đối tượng bao gồm các thanh ghi của Timer,Counter, HSC, bộ đệm vào ra tương tự và các thanh ghi chỉ mục

IV MỞ RỘNG CỔNG VÀO RA: Các PLC họ S7-200 đều có thể mở rộng thêm các đầu

vào/ra và các chức năng nâng cao khác bằng cách ghép nối thêm các module mở rộng về phía bên phải của PLC tạo thành một móc xích các module Địa chỉ của các vị trí các module được xác định bằng kiểu vào ra và vị trí của các module trong móc xích, bao gồm các module có cùng kiểu Các module mở rộng số hay tương tự đều chiếm chỗ trong bộ đệm tương ứng với số đầu vào ra của module

V THỰC HIỆN CHƯƠNG TRÌNH:

PLC thực hiện chương trình theo chu trình lặp Mỗi vòng lặp gọi là một vòng quét Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng giai đoạn đọc dữ liệu từ các cổng vào vùng bộ đệm ảo, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trình Trong từng vòng quét chương trình được thực hiện bằng lệnh đầu tiên và kết thúc tại lệnh kết thúc.Sau giai đoạn thực hiện chương trình

là giai đoạn truyền thông nội bộ và kiểm tra lỗi Vòng quét được kết thúc bằng giai đoạn chuyển các nội dung của bộ đệm ảo tới các cổng ra Như vậy tại thời điểm thực hiện lệnh vào ra, thông thường lệnh 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 quản lý Khi gặp lệnh vào ra ngay lập 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 các chế độ ngắt được soạn thảo và cài đặt như một bộ phận của chương trình.Chương trình ngắt chỉ được thực hiện khi có sự kiện báo ngắt và có thể xảy ra bất kỳ lúc nào trong một vòng quét

VI CẤU TRÚC CHƯƠNG TRÌNH:

Chương trình của PLC S7-200 được lưu trong bộ nhớ chương trình và có thể được lập dưới hai dạng cấu trúc khác nhau: - Chương trình tuyến tính: Toàn bộ chương trình nằm trong khối chương trình chính (OB1), các lệnh trong chương trình luôn được quét từ đầu đến cuối chương trình và quay lại từ đầu trong quá trình PLC hoạt động Chương trình này chỉ thường áp dụng với các ứng dụng không phức tạp lắm - Chương trình có cấu trúc: Chương trình được chia thành những phần nhỏ và mỗi phần thực hiện một nhiệm vụ riêng biệt, từng phần nằm trong những khối riêng biệt (OB1, SUBROUTIN, INTERRUPT) Loại chương trình này thường áp dụng với những yêu cầu phức tạp và nhiều khâu.Khi lập trình chương trình có cấu trúc thường sử dụng ngoài chương trình chính còn có chương trình con và chương ngắt Chương trình con được viết trong khối chương trình con và được gọi trong chương trình chính khi có lệnh gọi Chương trình ngắt được viết trong khối chương trình ngắt và thực hiện mỗi khi có sự kiện ngắt xảy ra bất kể trong thời điểm nào của vòng quét.Cả hai loại chương trình này đều có khả năng trao đổi dữ liệu với các chương trình khác

VII KIỂU DỮ LIỆU:

Trong PLC S7-200 có các kiểu dữ liệu được cho trong bảng sau:

Kiểu dữ

liệu

Kích thước

(chí áp dụng cho lệnh SHRB)

2147383648÷2147383648

BITS

Số thực có dấu theo IEEE

2147383648÷2147383648

255 bytes

Kiểu dữ liệu chuỗi ASCII

Mã ASCII từ 128 ÷ 255

Có hai loại thiết bị có thể dùng để lập trình cho PLC S7- 200 là PG và PC - PG: Là thiết bị lập trình chuyên dụng được dùng cho PLC S7-200 tuy nhiên chỉ sử dụng để lập trình với ngôn ngữ STL - PC: Là máy tính cá nhân trên đó có cài phần mềm STEP7-MICROWIN Phần mềm này cho phép lập trình với cả ba ngôn ngữ là STL, LAD và FBD.Để cài phần mềm này người phải có bản quyền và PC phải cài hệ điều hành WIN98/2000/NT/XP.Hiện nay hầu hết sử dụng STEP7MICROWIN 3.0, 3.2, 4.0 để lập trình cho S7 để có thể sử dụng được những ứng dụng nâng cao

1 Giao diện làm việc:

Sau khi đã cài đặt phần mềm STEP7-MICROWIN và vào chương trình làm việc, giao diện làm việc sẽ được thể hiện như sau:

Hình 1.8 phần mềm STEP7-MICROWIN

- Navigation Bar: Thể hiện các khối và các lệnh làm việc được tạo sẵn trong phần mềm

Để sử dụng các khối này ta chỉ cần kích vào nút biểu tượng tương ứng với khối cần dùng

- Instruction Tree: Thể hiện tất cả các khối và lệnh sử dụng trong chương trình dưới dạng cây thư mục Muốn làm việc với lệnh nào chỉ việc Click đúp chuột vào vị trí đó để chọn thiết bị làm việc

- Các khối Cross Reference, Data Block, Status Chart, Symbol Table sẽ được trình bày chi tiết ở phần sau

- Program Editor: Đây là vùng chính để thực hiện chương trình bằng cách đưa các lệnh vào trong vùng và sắp xếp chúng theo cách thức của người dùng để tạo ra một chương trình

- Menu bar và Toolbar: Là các thanh công cụ giúp thực hiện nhanh các lệnh và chức năng

sử

2 Các khối sử dụng trong giao diện lập trình:

2.1 Khối Programe Block: Gồm ba khối chính:

a Khối OB1: Là khối chứa chương trình chính, luôn được quét trong mỗi vòng vòng quét Đây là khối chính trong việc thiết kế chương trình và bắt buộc phải có

b Khối SUBROUTIN: Là khối chứa chương trình con Chương trình chứa trong khối này

sẽ được thực hiện mỗi khi có lệnh gọi thực hiện từ chương trình chính

c Khối INTERRUPT: Là khối chứa chương trình ngắt Khối này sẽ được thực hiện mỗi

khi có sựkiện ngắt xảy ra

Cách tạo chương trình con hay chương trình ngắt

Có thể tạo nhiều chương trình con hay chương trình ngắt tuy nhiên không thể tạo nhiều chương trình chính do chương trình chính chỉ có một Có thể xóa hay đổi tên chương trình con hay chương trình ngắt bằng cách click chuột phải vào biểu tượng chương trình và chọn

“Delete” hay “Rename”

2.2 Khối Data Block:

Đây là khối chứa dữ liệu của một chương trình Ta có thể định dạng dữ liệu trước trong khối này và sử dụng chúng trong chương trình Khi tải chương trình vào PLC thì toàn bộ nội dung của khối sẽ được lưu vào bộ nhớ của PLC Khối chỉ làm việc với dữ liệu của vùng nhớ V Để tạo dữ liệu trong khối này ta có click vào biểu tượng trên màn hình hoặc trên cây thư mục chọn khối và click vào biểu tượng “USER”, khi đó màn hình chương trình sẽ chuyển sang làm việc với khối

2.3 Khối System Block:

Đây là khối định dạng các chức năng làm việc của hệ thống Khối này gồm có 10 khối chính:

1 Communication Ports: Định dạng cho cổng giao tiếp của PLC Địa chỉ mặc định của PLC là 2, có thể thay đổi địa chỉ này.Tốc độ truyền mặc định là 9600kbps

2 Retentive Ranges: Khối này cho phép chọn 5 vùng nhớ có thể lưu dữ liệu khi PLC bị mất điện, nếu vùng nào được chọn thì dữ liệu vùng đó được giữ, ngược lại sẽ bị reset về 0

3 Password: S7-200 có 3 mức chọn mật mã,thông thường chọn mức cao nhất để bảo mật bản quyền, số ký tự tối đa là 8 Trường hợp PLC đã có password thì người không có

password không thể upload từ PLC về máy tính nhưng có thể DownLoad chương trình vào

PLC bằng các chọn “clear PLC”, khi đó toàn bộ dữ liệu sẽ bị xóa

4 Output table: Khối này cho phép chọn trạng thái ngõ ra của PLC là ON hay OFF khi

PLC chuyển trạng thái từ RUN sang STOP Chế độ mặc định của phần mềm là OFF

5 Input Filter: Cho phép chọn thời gian lọc tín hiệu ngõ vào của PLC Thời gian lọc tín

hiệu ngõ vào là thời gian mà ngõ vào không đổi trạng thái thì PLC mới cho phép nhận trạng

thái đó Nếu sự thay đổi trạng tháidiễn ra trong thời gian ngắn hơn thời gian lọc thì PLC

sẽ không nhận tín hiệu đó và coi như trạng thái của ngõ vào là không thay đổi.Thời gian

lọc mặc định của đầu vào là 6.4ms

6 Pulse Catch Bits: PLC cho phép chọn ngõ vào có thể bắt những tín hiệu nhanh khi chu kỳ quét chưa kịp quét, tín hiệu đó sẽ được giữ cho đến khi chu kỳ quét được thực hiện

7 Background Time: Background time còn gọi là thời gian nền, được chuyên dùng cho

việc xử lý các yêu cầu truyền thông trong chế độ chạy ở trạng thái biên dịch hoặc đáp ứng

Background time được cho dưới dạng phần trăm và tác động đến thời gian quét Khi tỷ lệ

chọn càng tăng thì thời gian quét càng chậm Tỷ lệ hợp lý được chọn là 10%

8 EM Configuration: Khối này cho phép người sử dụng xem được cấu hình vị trí của

module được sử dụng Địa chỉ này được lưu trong vùng nhớ V

9 Configure LED: Khối này cho phép người dùng đặt cấu hình cho đèn SF/DIAG Có hai

chế độ có thể được sử dụng để thông báo

10 Increase Memory: Khối cho phép người dùng tăng hoặc không tăng bộ nhớ trong chế

độ chạy của PLC bằng cách đánh dấu vào vị trí “Disable Edit in Run to increas memory”

2.4 Khối Symbol Table: Khối này cho phép người dùng đặt biểu tượng và chú thích các địa chỉ sử dụng trong chương trình Khi ta đặt biểu tượng ( symbol ) và chú thích ( comment ) thì trong chương trình sẽ thể hiện các biểu tượng này thay cho địa chỉ Công việc này sẽ giúp cho người dùng dễ dàng giám sát các địa chỉ được sử dụng trong chương trình

Cách lập trình cho S7-200 nói riêng và cho các PLC của SIEMENS nói chung dựa trên 2 phương pháp cơ bản:

- Phương pháp hình thang (Laddes logic: viết tắt là LAD)

- Phương pháp liệt kê lệnh (Statement List: Viết tắt là STL)

Nếu chương trình viết tắt theo kiểu LAD thiết bị lập trình sẽ tự tạo ra 1 chương trình theo kiểu STL tương ứng Ngược lại không phải mọi chương trình được viết theo kiểu STL cũng

có thể chuyển sang dạng LAD được Bộ lệnh của phương pháp STL có chức danh tương ứng như các tiếp điểm, các cuộn dây và các trường hợp dùng trong LAD Những lệnh này

phải phối hợp được trạng thái đầu ra hoặc 1 giá trị logic cho phép thực hiện chức năng của một hay nhiều hộp

LAD là một ngôn ngữ lập trình bằng đồ hoạ Những thành phần cơ bản dùng trong LAD tương ứng với các thành phần của bảng điều khiển kiểu rơle Trong chương trình LAD các phần tử biểu diễn lệnh như sau:

- Tiếp điểm là biểu tượng (Symbol) mô tả các tiếp điểm kiểu rơle Các tiếp điểm đó có thể

là thường đóng hoặc thường mở

- Cuộn dây (Coil) là biểu tượng mô tả rơle được mắc theo chiều dòng điện cung cấp cho rơle

- Hộp (Box) là biểu tượng mô tả 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, bộ đếm và các hàm toán học Cuộn dây và các hộp phải được mắc đúng chiều dòng điện

Mạng LAD là đường nối các phần tử thành 1 mạch hoàn thiện đi từ đường nguồn bên trái

là dây nóng, đường nguồn bên phải là dây trung hoà hay là đường trở về của nguồn cung cấp Dòng điện chạy từ trái qua phải các tiếp điểm đóng đến 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 PLC

Để tạo ra một chương trình STL, người lập trình cần hiểu rõ phương thức sử dụng ngăn xếp logic của S7-200 Ngăn xếp logic là một khối bit chồng lên nhau Tất cả các thuật toán liên quan đến ngăn xếp đều chỉ làm việc với bit đầu tiên hoặc với đầu và bit thứ 2 của các ngăn logic

Tiếp điểm thường mở sẽ được đóng khi bit=1

Tiếp điểm thường đóng sẽ được mở khi bit =1

Bit đầu tiên trong ngăn xếp có giá trị bằng 1( trong khoảng thời gian đúng

bằng 1 chu kỳ vòng quét) khi phát hiện sườn lên của tín hiệu đầu vào

Bit đầu tiên trong ngăn xếp có giá trị bằng 1( trong khoảng thời gian đúng

bằng 1 chu kỳ vòng quét) khi phát hiện sườn xuống của tín hiệu đầu vào

Cuộn dây đầu ra ở trạng thái ON khi có dòng điện điều khiển đi qua

Set 1 mảng gồm n tiếp điểm, tính từ tiếp điểm “bit” (n<=128 tiếp điểm)

Reset 1 mảng gồm n tiếp điểm, tính từ tiếp điểm “bit” (n<=128 tiếp điểm)

Lệnh so sánh giá trị của hai byte IN1 và IN2 Trạng thái tiếp điểm là đóng khi lệnh so sánh IN1=IN2 là đúng

Lệnh so sánh giá trị của hai byte IN1 và IN2 Trạng thái tiếp điểm là đóng