Xây dựng hệ thống điều khiển thang máy 4 tầng (tính đến khả năng mở rộng 10 tầng) sử dụng PLC (có thể chọn mitsubishi, siemens ), sử dụng phương pháp grafcet

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN ********** ĐỒ ÁN ĐỀ TÀI: XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THANG MẤY TẦNG Giảng viên hướng dẫn : PGS.TS Nguyễn Hồng Quang Lớp : ĐK&TĐH3-K60 Hà Nội, - 2019 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Ngày với phát triển đất nước, việc xây dựng nhà chung cư cao cấp, siêu thị, cao ốc văn phịng ngày nhiều hệ thống thang máy trở thành phương tiện di chuyển thiết yếu Vì vấn đề đặt thiết kế hệ thống thang máy để phục vụ nhu cầu vận chuyển hàng hoá, thiết bị phục vụ nhu cầu lại người cần thiết Nhận thấy vấn đề sát thực, với kiến thức trang bị trình học tập nghiên cứu trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, em lựa chọn đề tài : “ Xây dựng hệ thống điều khiển thang máy tầng (tính đến khả mở rộng 10 tầng) sử dụng PLC (có thể chọn Mitsubishi, Siemens ), sử dụng phương pháp grafcet” Trong trình thực hiện, em nhận nhiều hướng dẫn tận tình chu đáo thầy, cô giáo Viện Điện, đặc biệt bảo thầy PGS.TS Nguyễn Hồng Quang Em xin gửi lời cảm ơn đến thầy, cô Với khoảng thời gian ngắn để thực đồ án kiến thức hạn chế, điều kiện tiếp xúc thực tế chưa nhiều, nên đồ án cịn nhiều thiếu sót Vậy kính mong góp ý từ thầy cô để đồ án em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, ngày tháng năm 2019 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THANG MÁY 1.1 GIỚI THIỆU VỀ THANG MÁY Thang máy thiết bị vận chuyển người hàng hóa theo phương thẳng đứng nghiêng góc so với phương thẳng đứng theo tuyến định sẵn Thang máy sử dụng rộng rãi nghành sản xuất kinh tế quốc dân nghành khai thác hầm mỏ, nghành xây dựng, luyện kim, công nghiệp nhẹ nơi thang máy sử dụng để vận chuyển hàng hóa, sản phẩm, đưa cơng nhân tới nơi làm việc có độ cao khác thay cho sức lực người mang lại suất cao Trong sinh hoạt dân dụng, thang máy lắp đặt sử dụng tòa nhà cao tầng, khách sạn, siêu thị, công sở bệnh viện Hệ thống thang máy giúp người tiết kiệm nhiều thời gian sức lực Nhiều quốc gia giới quy định tòa nhà tầng phải trang bị thang máy để đảm bảo cho người lại thuận tiện, tiết kiệm thời gian tăng suất lao động Giá thành thang máy trang bị cho cơng trình so với tổng giá thành cơng trình chiếm khoảng 6% - 7% hợp lý Ở Việt Nam trước thang máy sử dụng nghành cơng nghiệp để chở hàng hóa phổ biến Nhưng giai đoạn với phát triển kinh tế quốc dân đời sống nhân dân ngày nâng cao Việc sử dụng thang máy lĩnh vực ngày tăng lên Thang máy thiết bị vận chuyển đòi hỏi tính an tồn nghiêm ngặt, liên quan trực tiếp đến tài sản tính mạng người Vì vậy, yêu cầu chung hệ thống thang máy thiết kế, lắp đặt, chế tạo, vận hành, sử dụng sữa chữa phải tuân thủ cách nghiêm ngặt yêu cầu kỹ thuật an toàn quy định tiêu chuẩn, quy trình, quy phạm 1.2 PHÂN LOẠI THANG MÁY Tùy thuộc vào tính chất, chức thang máy phân thành nhiều loại ví dụ phân loại theo hệ dẫn động cabin, theo vị trí đặt kéo tời, theo hệ thống vận hành, theo công dụng số phân loại 1.2.1 Phân loại theo chức năng: a) Thang máy chở người: Gia tốc cho phép quy định theo cảm giác hành khách: gia tốc tối ưu a < m/ • Thang máy dùng tòa nhà cao tầng : Loại có tốc độ trung bình lớn địi hỏi vận hành êm, an tồn, có tính thẩm mỹ • Thang máy dùng bệnh viện: Phải đảm bảo an toàn, tối ưu độ êm di chuyển, thời gian dịch chuyển, tính ưu tiên theo yêu cầu bệnh viện • Thang máy dùng hầm mỏ, xí nghiệp: Đáp ứng điều kiện làm việc nặng nề công nghiệp tác động môi trường làm việc như: độ ẩm, nhiệt độ, thời gian làm việc b) Thang máy chở hàng: Được sử dụng rộng rãi cơng nghiệp, kinh doanh Nó địi hỏi cao việc dừng xác buồng thang máy đảm bảo cho việc vận chuyển hàng hóa lên xuống thang máy dễ dàng 1.2.2 Phân loại theo tốc độ di chuyển: • Thang máy tốc độ thấp: v ≤ 0,5 m/s • Thang máy tốc độ trung bình: v = 0,751,5 m/s thường dùng cho tịa nhà có số tầng từ 612 tầng • Thang máy tốc độ cao: v = 2,53,5 m/s thường dùng cho tịa nhà có số tầng > 16 tầng • Thang máy tốc độ cao ( siêu tốc ) : v = 5m/s thường dùng tòa tháp cao tầng 1.2.3 Phân loại theo tải trọng: • Thang máy loại nhỏ: Q < 500kg thường dùng thư viện, nhà hàng ăn uống để vận chuyển sách thực phẩm • Thang máy loại trung bình: Q = 5001000 kg • Thang máy loại lớn: Q = 1000kg • Thang máy loại lớn: Q > 1600 kg 1.2.4 Phân loại theo vị trí đặt kéo tời: • Đối với thang máy điện: - Thang máy có kéo tời đặt phía giếng thang - Thang máy có kéo tời đặt phía giếng thang • Đối với thang máy dẫn động cabin lên xuống bánh rãnh tời dẫn động đặt cabin • Đối với thang máy thủy lực: Buồng đặt tầng CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ PLC S7-300 2.1 GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-300 PLC (Programmable Logic Controller) thiết bị điều khiển logic khả trình, cho phép thực linh hoạt thuật tốn điều khiển logic thơng qua ngơn ngữ lập trình 2.1.1 Tổng quan cấu trúc PLC S7-300 PLC S7-300 cấu trúc dạng module gồm thành phần sau: • CPU loại khác nhau: 312IFM, 312C, 313, 313C, 314, 314IFM, 314C, 315, 315-2 DP, 316-2 DP, 318-2 • Module tín hiệu SM xuất nhập tín hiệu tương đồng /số: SM321, SM322, SM323, SM331, SM332,SM334, SM338, SM374 • Module chức FM • Module truyền thông CP • Module nguồn PS307 cấp nguồn 24VDC cho module khác, dịng 2A, 5A, 10A • Module ghép nối IM: IM360, IM361, IM365 Các module gắn ray hình dưới, tối đa module SM/FM/CP bên phải CPU, tạo thành rack, kết nối với qua bus connector gắn mặt sau module Mỗi module gán số slot tính từ trái sang phải, module nguồn slot 1, module CPU slot 2, module kế mang số 4… Hình 2.1: Tổng quan cấu trúc PLC S7-300 Nếu có nhiều module bố trí thành nhiều rack (trừ CPU312IFM CPU313 có rack), CPU rack 0, slot 2, kế module phát IM360, slot 3, có nhiệm vụ kết nối rack với rack 1, 2, 3, rack có module kết nối thu IM361, bên phải module IM module SM/FM/CP Cáp nối hai module IM dài tối đa 10m Các module đánh số theo slot dùng làm sở để đặt địa đầu cho module ngõ vào tín hiệu Đối với CPU 315-2DP, 316-2DP, 318-2 gán địa tùy ý cho module Hình 2.2 Bố trí Rack PLC S7-300 Mỗi địa tương ứng với byte Với module số địa ngõ vào hay x,y với x địa byte, y có giá trị từ đến Ví dụ module SM321 DI 32 có 32 ngõ vào gắn kế CPU slot có địa I0.y, I1.y, I2.y, I3.y, I ký hiệu ngõ vào số Module analog có địa theo word, ví dụ module SM332 AO4 có ngõ analog gắn slot rack có địa PQW400, PQW402, PQW404, PQW406, ngõ số có ký hiệu Q cịn ngõ vào analog ký hiệu PIW Các CPU 312IFM, 314 IFM, 31xC có tích hợp sẵn số module mở rộng: • CPU 312IFM, 312C: 10 ngõ vào số địa I124.0 …I124.7, I125.1; ngõ số Q124.0…Q124.5 • CPU 313C: 24 DI I124.0 126.7, 16DO Q124.0 125.7, ngõ vào tương đồng AI địa 752 761, hai ngõ AO 752 755 • CPU 314IFM: 20 ngõ vào số I124.0 … I126.3; 16 ngõ số Q124.0 …Q125.7; ngõ vào tương đồng PIW128, PIW130, PIW132, PIW134; ngõ tương đồng PQW128 2.1.2 Các module PLC S7-300 a) Module nguồn (PS): Là module nguồn nuôi Module có tác dụng chuyển đổi điện áp từ 120V đến 230VAC thành điện áp 24VDC phù hợp với điện áp làm việc PLC S7-300 Có nhiều kiểu nguồn 2A, 5A, 10A Nguồn cung cấp mạch cách ly, có bảo vệ ngắn mạch, điện áp ổn định b) Module CPU: Các module CPU khác theo hình dạng chức năng, vận tốc xử lý lệnh Loại 312IFM, 314IFM thẻ nhớ Loại 312IFM, 313 khơng có pin ni Loại 3152DP, 316-2DP, 318-2 có cổng truyền thơng DP Hình 2.3: Modul hiển thị hoạt động PLC S7-300 Các đèn báo có ý nghĩa sau: • SF (đỏ) lỗi phần cứng hay phần mềm • BATF (đỏ) lỗi pin ni • DC5V (lá cây) nguồn 5V bình thường • FRCE (vàng ) force request tích cực • RUN (lá cây) CPU mode RUN ; LED chớp lúc start-up w Hz; mode HALT w 0.5 Hz • STOP mode (vàng) CPU mode STOP hay HALT hay start-up; LED chớp memory reset request • BUSF (đỏ) lỗi phần cứng hay phần mềm giao diện PROFIBUS Khóa mode có vị trí: • RUN-P : chế độ lập trình chạy • RUN : chế độ chạy chương trình • STOP : ngừng chạy chương trình • MRES : reset nhớ Thẻ nhớ có dung lượng từ 16KB đến 4MB, chứa chương trình từ PLC chuyển qua chuyển chương trình ngược trở lại cho CPU Pin nuôi giúp nuôi chương trình liệu bị nguồn (tối đa năm), ngồi cịn ni đồng hồ thời gian thực Với loại CPU khơng có pin ni thi có phần vùng nhớ trì Thơng qua cổng truyền thơng MPI (MultiPoint Interface) nối : máy tính lập trình, hình OP (Operator panel), PLC có cổng MPI (S7-300, M7-300, S7400, M7-400, C7-6xx), S7-200, vận tốc truyền đến 187.5kbps (12Mbps với CPU 3182, 10.2 kbps với S7-200) Cổng Profibus – DP nối thiết bị theo mạng Profibus với vận tốc truyền lên đến 12Mbps Các vùng nhớ PLC: • Vùng nhớ chương trình (load memory) chứa chương trình người dùng (khơng chứa địa ký hiệu thích) RAM hay EEPROM CPU hay thẻ nhớ • Vùng nhớ làm việc (working memory) RAM, chứa chương trình vùng nhớ chương trình chuyển qua, phần chương trình cần thiết chuyển qua, phần khơng cần lại vùng nhớ chương trình , ví dụ block header, data block • Vùng nhớ hệ thống (system memory) phục vụ cho chương trình người dùng, bao gồm timer, counter, vùng nhớ liệu M, nhớ đệm xuất nhập… c) Module kết nối (IM): Hình 2.4: Modul IM Module IM360 gắn rack kế CPU dùng để ghép nối với module IM361 đặt rack 1, 2, giúp kết nối module mở rộng với CPU số module lớn Cáp nối hai rack loại 368 Trong trường hợp có hai rack, ta dùng loại IM365 d) Module tín hiệu (SM): Là module mở rộng vào/ra bao gồm: + DI (Digital Input): module mở rộng cổng vào số + DO (Digital Output): module mở rộng cổng số + DI/DO (Digital Input/ Digital Output): module mở rộng cổng vào/ra số + AI (Analog Input): module mở rộng cổng vào tương tự + AO (Analog Output): module mở rộng cổng tương tự + AI/AO (Analog Input/Analog Output): module mở rộng cổng vào/ra tương tự e) Module chức (FM): Module có chức điều khiển riêng module điều khiển động bước, động servo, module PID,… f) Module truyền thông (CP): Module truyền thông PLC với PLC hay PLC với PC 10 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu làm việc nghiêm túc, nỗ lực không ngừng thân với hướng dẫn bảo, đóng góp ý kiến tận tình thầy giáo PGS Nguyễn Hồng Quang thầy cô giáo mơn Tự động hóa, Viện Điện, em hoàn thành đề tài đồ án 2: “Xây dựng hệ thống điều khiển thang máy tầng (tính đến khả mở rộng 10 tầng) sử dụng PLC (có thể chọn Mitsubishi, Siemens ), sử dụng phương pháp grafcet” Qua trình tìm hiểu, thang máy thực tế phải đạt kết hợp xác cao phần khí phần điện, có kết cấu khí chắn hệ điều khiển thơng minh xác Bản đồ án tài liệu tham khảo cho sinh viên đam mê điều khiển tự động truyền động điện Từ đồ án để có nhìn thực tế hệ thống điều khiển thang máy đại: + Nghiên cứu điều khiển thang máy sử dụng Vi điều khiển biến tần + Nghiên cứu điều khiển thang máy sử dụng kết hợp PLC Vi điều khiển với biến tần Về phần hiển thị thực tế với tòa nhà cao tầng, số tầng dừng tăng tất nhiên số lượng mạch hiển thị nút ấn đen nhớ tăng Số lượng dây cáp giếng thang lớn, gây khó khăn q trình thi cơng bảo dưỡng tăng thêm chi phí Vì vậy, cần nghiên cứu sử dụng phương pháp điều khiển truyền thông nối tiếp bất đồng chuẩn RS485, ưu điểm kiểu điều khiển tiết kiệm IN/OUT đáng kể, cấu hình tủ khơng thay đổi số tầng dừng thay đổi Sau thời gian làm việc, chúng em nhận thấy kinh nghiệm thực tế với sinh viên kỹ thuật cịn ỏi Việc sinh viên tiếp cận với trang thiết bị điện đại mẻ sinh viên Bản đồ án hoàn thành đam mê cố gắng thân chúng em 36 ... án 2: ? ?Xây dựng hệ thống điều khiển thang máy tầng (tính đến khả mở rộng 10 tầng) sử dụng PLC (có thể chọn Mitsubishi, Siemens ), sử dụng phương pháp grafcet? ?? Qua trình tìm hiểu, thang máy thực... Khoa Hà Nội, em lựa chọn đề tài : “ Xây dựng hệ thống điều khiển thang máy tầng (tính đến khả mở rộng 10 tầng) sử dụng PLC (có thể chọn Mitsubishi, Siemens ), sử dụng phương pháp grafcet? ?? Trong trình... cứu điều khiển thang máy sử dụng Vi điều khiển biến tần + Nghiên cứu điều khiển thang máy sử dụng kết hợp PLC Vi điều khiển với biến tần Về phần hiển thị thực tế với tịa nhà cao tầng, số tầng