Thiết kế hệ thống thang máy chở hàng PLC S1200 ( có file mô phỏng ) ở cuối bài Thang máy là thiết bị vận tải dùng để chở hàng và người theo phương thẳng đứng. Sự ra đời của thang máy xuất phát từ nhu cầu đi lại, vận chuyển nhanh của con người từ vị trí thấp đến vị trí cao và ngược lại. Thang máy giúp cho việc tăng năng suất lao động, giảm chi phí về thời gian và sức lực lao động của con người. Vì vậy, thang máy được sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân. Trong công nghiệp, thang máy dùng để vận chuyển hàng hoá, sản phẩm, nguyên vật liệu và đưa công nhân đến làm việc ở những nơi có độ cao khác nhau.
ĐẠI HỌC SPKT HỒ CHÍ MINH Bộ mơn Điều khiển Tự động hóa - - ĐỒ ÁN MÔN HỌC Thiết kế hệ thống điều khiển tự động Giáo viên hướng dẫn: Thái Hữu Nguyên Sinh viên thực : Lớp: : DHTDHCK13B HCM, 6/2021 LỜI MỞ ĐẦU Thế kỷ 19 khoa học kỹ thuật giới phát triển mạnh mẽ Lúc giới bắt đầu xuất nhiều nhà cao tầng, thang máy bắt đầu xuất nhiều nhà cao tầng, thang máy bắt đầu xuất để đáp ứng nhu cầu cấp thiết Năm 1853, hãng thang máy OTIS ( Mỹ( chế tạo đưa vào sử dụng thang máy giới Thang máy thiết bị thiếu việc vận chuyển người hàng hoá … Theo phương thẳng đứng nhà cao tầng, từ xuất đến thang máy nghiên cứu cải thến đại hoá để đáp ứng nhu cầu ngày cao người Trong năm gần nhiều nhà cao tầng xây dựng khắp miền đát nước nhờ thang máy đã, sử dụng ngày nhiều Do hãng thang máy hàng đầu giới có mặt nước ta Đồ án bao gồm phần : Chương I : Phân tích đặc điểm công nghệ Chương II : Giới thiệu thiết bị PLC S7-1200 phần mềm TIA Chương III : Thiết kế chương trình điều khiển Chương IV : Thiết kế giao diện Chương V : Mô kiếm chứng Cùng với cố gắng thân nhận giúp đỡ, bảo tận tình thầy giáo môn đặc biệt hướng dẫn thầy giáo Thái Hữu Nguyên em hoàn thành đồ án Em mong nhận góp ý, bổ sung thầy cô giáo bạn để đồ án tốt nghiệp em hoàn thiện nhiều Em xin gửi tới thầy giáo Thái Hữu Ngun tồn thể thầy khoa Điện lời cảm ơn chân thành Sinh Viên Nguyễn Dương Thế Anh CHƯƠNG I : PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CƠNG NGHỆ 1.1 Khái niệm chung thang máy chung Thang máy thiết bị chuyên dùng để dùng vận chuyển người, hàng hoá, vật liệu, thực phẩm, giường bệnh, v.v… theo phương thẳng đứng nghiêng góc nhỏ 150 so với phương thẳng đứng tuyến định sẵn Thang máy thường dùng khách sạn, công sở, chung cư, bệnh viện, đài quan sát, tháp truyền hình nhà máy, cơng xưởng đặc điểm vận chuyển thang máy so với phương tiện vận chuyển khác thời gian chu kỳ vận chuyển bé, tần suất vận chuyển lớn, đóng mở liên tục Hiện thang máy thiết bị quan trọng, đặc biệt nhà cao tầng giúp người ta khơng phải dùng sức chân để leo cầu thang sử dụng thay cho cầu thang 1.2 Yêu cầu chung thang máy Thang máy thiết bị vận chuyển đòi hỏi tính an tồn nghiêm ngặt, liên quan trực tiếp đến tài sản tính mạng người, yêu cầu chung thang máy thiết kế, chế tạo, lắp đặt, vận hành, sử dụng sửa chữa phải tuân thủ cách nghiêm ngặt yêu cầu kỹ thuật an toàn quy định tiêu chuẩn, quy trình, quy phạm thang máy cần phải có đầy đủ thiết bị an toàn, đảm bảo độ tin cậy như: điện chiếu sáng dự phịng điện, điện thoại nội bộ, chng báo, hãm bảo hiểm, an toàn cabin (đối trọng), cơng tắc an tồn cabin, khố an tồn cửa tầng, cứu hoả điện nguồn… 1.3 Vai trò thang máy Thang máy thiết bị vận tải dùng để chở hàng người theo phương thẳng đứng Sự đời thang máy xuất phát từ nhu cầu lại, vận chuyển nhanh người từ vị trí thấp đến vị trí cao ngược lại Thang máy giúp cho việc tăng suất lao động, giảm chi phí thời gian sức lực lao động người Vì vậy, thang máy sử dụng rộng rãi lĩnh vực kinh tế quốc dân Trong công nghiệp, thang máy dùng để vận chuyển hàng hoá, sản phẩm, nguyên vật liệu đưa công nhân đến làm việc nơi có độ cao khác Trong số ngành cơng nghiệp khai thác hầm mỏ, xây dựng, luyện kim thang máy đóng vai trị quan trọng khơng thể thiếu Ngồi ra, thang máy cịn sử dụng rộng rãi không phần quan trọng nhà cao tầng, quan, bệnh viện, khách sạn Thang máy giúp cho người tiết kiệm thời gian, sức lực, tăng suất công việc Hiện nay, thang máy yếu tố quan trọng việc cạnh tranh xây dựng kinh doanh hệ thống xây dựng Về mặt giá trị nhà cao tầng, từ 25 tầng trở lên thang máy chiếm hoảng 7-10% tổng giá trị cơng trình Chính vậy, thang máy đời phát triển sớm nước tiên tiến Các hãng thang máy lớn giới ln tìm cách sản phẩm để đáp ứng yêu cầu đòi hỏi người ngày cao Ở Việt nam từ trước tới nay, thang máy chủ yếu sử dụng công nghiệp để chở hàng dạng thơ sơ Trong hồn cảnh nay, kinh tế có bước phát triển mạnh nhu cầu sử dụng thang máy lĩnh vực đời sống xã hội ngày tăng 1.4 Phân loại thang máy Thang máy chế tạo thiết kế đa dạng với nhiều kiểu loại khác để phù hợp với mục đích sử dụng cơng trình Có thể phân loại thang máy theo nguyên tắc đặc điểm sau : * Thang máy chuyên chở người Loại để vận chuyển hành khách khách sạn, công sở, nhà nghỉ, khu chung cư, trường học, tháp truyền hình vv * Thang máy chun chở người có tính đến hàng kèm Loại thường dùng siêu thị * Thang máy chuyên chở người bệnh nhân Loại dùng cho bênh viện, khu điều dưỡng Đặc điểm kích thước thơng thuỷ cabin phải đủ lớn để chứa băng ca (cáng) giường bênh nhân với bác sĩ, nhân viên dụng cụ cấp cứu kèm Hiện giới sản xuất theo tiêu chuẩn kích thước tải trọng cho loại thang * Thang máy chuyên chở hàng có người kèm Loại thường dùng nhà máy, công xưởng, kho, thang dùng cho nhân viên khách sạn vv Chủ yếu chở hàng có người kèm để phục vụ * Thang máy chun chở hàng khơng có người kèm Loại chuyên dùng để chở vật liệu, thức ăn khách sạn, nhà ăn tập thể Đặc điểm loại có điều khiển ngồi cabin Ngồi cịn có loại thang chun dùng khác như: Thang máy cứu hoả, chở ôtô Theo đề hôm em thiết kế hệ thống điều khiển thang máy chở hàng qua PLC : 1.5 Khái niệm thang máy chở hàng Trước kia, việc vận chuyển hàng hóa thường khó khăn vất vả tốn nhiều thời gian, cơng sức Chính nhu cầu giải vấn đề để nâng cao hiệu công việc mà người sáng tạo phát minh nhiều phương pháp vận chuyển hàng hóa khác Thang máy chở hàng phát minh thành công ứng dụng rộng rãi, đóng góp to lớn vào q trình phát triển ngành cơng nghiệp, dịch vụ nói riêng kinh tế nói chung Khác với loại thang máy tải khách mà hay gặp, thang máy chở hàng (ký hiệu chữ F : Freight) sử dụng chủ yếu để chuyên chở vận chuyển loại hàng hóa.Chúng có tiêu chuẩn định chung có tiêu chuẩn đặc biệt riêng tùy thuộc vào loại hàng hóa mà chúng vận chuyển Thang máy chở hàng xí nghiệp, thang máy Thang máy chở hàng hay gọi thang máy nâng hàng, loại thang máy phổ biến nhà máy, xí nghiệp, phân xưởng… Nói chung nhiệm vụ nâng tải hàng hóa di chuyển qua tầng nhà máy phục vụ cho việc cất trữ, rời kho hay lưu chuyển sản xuất nhà máy 1.6 Đối tượng sử dụng ứng dụng Lúc chưa có thang máy tải hàng việc bốc vác, di chuyển hàng hóa hồn tồn nhờ sức người Họa có máy cẩu, hay máy tời với loại tải hàng sản phẩm dễ bọ hư hại đặc biệt đồ dễ hỏng, cần di chuyển cẩn thận Loại hình vận chuyển dễ gây nguy hiểm cho người tham gia làm việc Bây với thang máy chở hàng việc vận chuyển hàng hóa chở nên dễ dàng hết Thang máy tải hàng làm cho bạn yên tâm di chuyển hàng hóa dễ vỡ, hàng đặc thù vào tầng nhà máy nút bấm Thang máy tải hàng tiết kiệm tiền sức người di chuyển hàng hóa, đỡ tốn kinh phí cho nhà doanh nghiệp Hiện Việt Nam loại thang máy chủ yếu sử dụng sở khu công nghiệp lớn có nhu cầu vận chuyển hàng hóa.Tuy nước ngồi thấy phân loại khác phổ biến thang máy chun chở xe dùng gara ô tô lớn chung cư biệt thự cao cấp 1.7 Nguyên lý thang máy chở hàng Đặc điểm loại có điều khiển ngồi cabin Nhấn nút gọi tầng đợi cabin: Nhấn nút gọi tầng theo hướng muốn chờ đến cabin đến Khi hàng vào cabin: Khi cabin đến cửa tầng, cửa mở Kiếm tra chiều di chuyển cabin đèn báo chiều trước vào Nếu tải trọng hàng vượt tải trọng quy định, hệ thống Báo tải (OLH) kích hoạt tiếng chng vang lên để báo động, đo phải đưa hàng khỏi thang tiếng chuông dừng chờ cabin sảnh Nhấn nút gọi tầng cabin đến CHƯƠNG II : GIỚI THIỆU PLC S1200 VÀ PHẦN MỀM TIA GIỚI THIỆU PLC 2.1 Tổng quan PLC PLC viết tắt Programmable Logic Controller thiết bị điều khiển lập trình cho phép thực linh hoạt thực tốn điều khiển logic thong qua ngơn ngữ lập trình người sử dụng lập trình để thực mơt loạt trình tự kiện Các kiện kích hoạt tác nhân kích thích tác động vào plc qua hoạt động có trễ thời gian định kì hay thời gian đếm Một kiện kích hoạt thật sự, bật ON hay OFF thiết bị điều khiển bên gọi thiết bị vật lý Một điều khiển lập trình liên tục lặp chương trình người sử dụng lập chờ tín hiệu ngõ vào xuất tín hiệu ngõ thời điểm lập trình Để khắc phục nhược điểm điều khiển dung dây nối, người ta chế tao điều khiển plc nhẳm thoả mãn yêu cẩu sau: +Lập trình dễ dàng, ngơn ngữ lập trình dễ học +Gọn nhẹ, dễ bảo quản, sửa chữa +Dung lượng nhớ lớn để chứa chương trình phức tạp +Hồn tồn tin cậy mơi trường cơng nghiệp +Giao tiếp với thiết bị thông minh khác máy tính, nối mạng, module mở rộng Các thiết kế nhằm thay cho phần cứng Relay dây nối logic thời gian Tuy nhiên bên canh việc địi hỏi tăng cường dung lượng nhớ tính dễ dàng cho PLC mà đảm bảo tốc độ xử lí giá cả… Chính điều tạo quan tâm sâu sắc đến việc sử dụng PLC công nghiệp, tập lệnh nhanh chống từ lệnh logic đơn giản đến lệnh đếm, định thời, ghi dịch…Sự phát triển máy tính dẫn đến PLC có dung lượng lớn, số lượng I/O nhiều Trong PLC phần cứng CPU chương trình đơn vị cho q trình điều khiển sử lí hệ thống, chức mà điều khiển cần thực xác định chương trình Chương trình nạp sẵn vào nhớ PLC, PLC thực việc điều khiển dựa vào chương trình Như muốn thay đổi hay mở rộng chức cửa quy trình cơng nghệ Ta cần thay đổi chương trình bên nhớ PLC Việc thay đổi hay mở rộng chức thực cách dễ dàng mà không cần can thiệp vật lí so với dây nối hay Relay 2.2 Các dòng sản phẩm SIEMENS PLC S7 - 1200 dòng PLC SIEMENS, thiết bị tự động hóa đơn giản có độ xác cao Thiết bị PLC Siemens S7 - 1200 thiết kế dạng module nhỏ gọn, linh hoạt, phù hợp cho loạt ứng dụng PLC S7 – 1200 Siemens có giao diện truyền thông đáp ứng tiêu chuẩn cao truyền thông cơng nghiệp đầy đủ tính cơng nghệ mạnh mẽ tích hợp sẵn làm cho trở thành giải pháp tự động hóa hồn chỉnh tồn diện Với thiết kế theo dạng module, tính cao, dịng sản phẩm SIMATIC S7-1200 thích hợp với nhiều ứng dụng tự động hóa khác nhau, cấp độ từ nhỏ đến trung bình Đặc điểm bật PLC S7-1200 tích hợp sẵn cổng truyền thơng Profinet (Ethernet), sử dụng chung phần mềm Simatic Step Basic cho việc lập trình PLC hình HMI Điều giúp cho việc thiết kế, lập trình, thi cơng hệ thống điều khiển nhanh chóng, đơn giản 2.2.1 Các thành phần PLC S7-1200 - điều khiển nhỏ gọn với phân loại phiên khác giống điều khiển AC DC phạm vi rộng - mạch tương tự số mở rộng điều khiển mô-đun trực tiếp CPU làm giảm chi phí sản phẩm - 13 module tín hiệu số tương tự khác - module giao tiếp RS232/RS485 để giao tiếp thông qua kết nối PTP - Bổ sung cổng Ethernet - Module nguồn PS 1207 ổn định, dòng điện áp 115/230 VAC điện áp 24 VDC 2.3 Cấu trúc nguyên lý hoạt động * Cấu trúc : Tất PLC có thành phần nhớ chương trình RAM bên trong, vi xử lý có cổng giao tiếp dùng cho việc ghép nối với PLC, module I/O Bên cạnh đó, số PLC hồn chỉnh cịn kèm theo đơn vị lập trình tay hay máy tính Hầu hết đơn vị lập trình đơn giản có đủ RAM để chứa đựng chương trinh dạng hoàn thiện hay bổ sung Nếu đơn vị lập trình đơn vị sách tay, RAM thường loại CMOS có pin dự phịng, chương trình kiểm tra sẵn sang sử dụng truyền sang nhớ PLC Đối với PLC lớn thường lập trình máy tính nhằm hỗ trợ cho viết, đọc kiểm tra chương trình Các đơn vị lập trình nối với PLC qua cổng RS232, RS422, RS458 * Nguyên lý hoạt động CPU điều khiển hoạt động bên PLC Bộ xử lý đọc kiểm tra chương trình chứa nhớ, sau thực lệnh chương trình, đóng hay ngắt đầu Các trạng thái ngõ phát tới thiết bị liên kết để thực thi tồn hoat động thực thi phụ thuộc vào chươngtrình điều khiển giữ nhớ Hệ thống bus tuyến dùng để truyền tín hiệu, hệ thống gồm nhiều đường tín hiệu song song: +Address bus:bus địa dùng để truyền địa tới module khác +Data bus:bus dùng để truyền liệu +Control bus:bus điều khiển dung để truyen tín hiệu định điều khiển đồng hoạt động PLC Hệ thống Bus làm nhiệm vụ trao đổi thông tin CPU, nhớ I/O Bên cạnh CPU cung cấp xung clock có tần số từ 1, Mhz Xung định tốc độ hoạt động PLC cung cấp yếu tố định thời, đồng hồ hệ thống 2.4 Đèn tín hiệu PLC Có loại đèn báo hoạt động : Run/Stop : đèn xanh / đèn vàng báo hiệu PLC hoạt động/ dừng hoạt động Error : đèn báo lỗi Maint : đèn báo ta buộc ( Force ) địa lên Có loại đèn thị : Ix.x : trạng thái logic ngõ vào Qx.x : trạng thái logic ngõ 2.5 Giới thiệu phần mềm TIA TIA Portal – tên quen thuộc lĩnh vực tự động hóa Đúng tên gọi TIA Portal: Total Intergrated Automation Portal, phần mềm sở tích hợp tất phần mềm cấu hình, lập trình cho hệ tự động hóa truyền động điện: PLC, HMI, Inverter Siemens Để thiết kế TIA portal, Siemens nghiên cứu nhiều phần mềm ứng dụng điển hình tự động hóa qua nhiều năm, nhằm mục đích hiểu rõ nhu cầu khách hàng tồn giới Là phần mềm sở để tích hợp phần mềm lập trình Siemens lại với nhau, TIA Portal giúp cho phần mềm chia sở liệu, tạo nên thống giao diện tính tồn vẹn cho ứng dụng Ví dụ, tất thiết bị mạng truyền thơng cấu hình cửa sổ Hướng ứng dụng, khái niệm thư viện, quản lý liệu, lưu trữ dự án, chẩn đốn lỗi, tính online đặc điểm có ích cho người sử dụng sử dụng chung sở liệu TIA Portal Tất khiển PLC, hình HMI, truyền động Siemens lập trình, cấu hình TIA portal Việc giúp giảm thời gian, công sức việc thiết lập truyền thông thiết bị Ví dụ người sử dụng sử dụng tính “kéo thả’ biến chương trình điều khiển PLC vào hình chương trình HMI Biến gán vào chương trình HMI kết nối PLC – HMI tự động thiết lập, không cần cấu hình thêm Phần mềm Simatic Step V11, tích hợp TIA Portal, để lập trình cho S7-1200, S7300, S7-400 hệ thống tự động PC-based Simatic WinAC Simatic Step V15 chia thành module khác nhau, tùy theo nhu cầu người sử dụng Simatic Step V11 hỗ trợ tính chuyển đổi chương trình PLC, HMI sử dụng sang chương trình TIA Portal Phần mềm Simatic WinCC V11, tích hợp TIA Portal, dùng để cấu hình cho hình TP MP tại, hình Comfort, để giám sát điều khiển hệ thống máy tính (SCADA) CHƯƠNG III : THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 3.1 Chương trình điều khiển thang máy chở hàng Network : Khởi động tắt hệ thống đèn tín hiệu Network : Nhấn nút tầng => MOVE nhớ tầng Set tầng ( để có cảm biến tác động ) Tương tự với tầng tầng tầng Network : Khi cảm biến tầng bị tác động vị trí thang máy lưu reset biến để cảm biến khác tác động Tương tự với tầng tầng tầng Network : So sánh số tầng nhớ vị trí thang máy Nếu nhớ tầng bé vị trí thang máy động xuống Néu nhớ tầng lớn vị trí thang máy động lên CHƯƠNG IV : THIẾT KẾ GIAO DIỆN 4.1 Giới thiệu phần mềm Wincc WinCC (Windows Control Center) phần mềm hãng Siemens dùng để giám sát, điều khiển thu thập liệu trình sản xuất Nói rỏ hơn, WinCC chương trình dùng để thiết kế giao diện Người Máy – HMI (Human Machine Interface) hệ thống Scada (Supervisory Control And Data Acquisition), với chức thu thập số liệu, giám sát điều khiển trình sản xuất Với WinCC, người dùng trao đổi liệu với PLC nhiều hãng khác như: Siemens, Mitsubishi, Allen braddly, Omron, thông qua cổng COM với chuẩn RS232 PC chuẩn RS485 PLC Với WinCC, ta tận dụng nhiều giải pháp khác cho để giải công việc, từ thiết kế cho hệ thống có quy mơ nhỏ đến quy mơ lớn, hệ thống thực sản xuất – MES (Manufacturing Excution System) WinCC mơ hình ảnh kiện xảy trình điều khiển dạng chuổi kiện Để đáp ứng yêu cầu công nghệ ngày phát triển, WinCC cung cấp nhiều hàm chức cho mục đích hiển thị, thơng báo, ghi báo cáo, xử lý thông tin đo lường, tham số cơng thức, chương trình thiết kế giao diện Người Máy – HMI tin dùng 4.2 Giao diện thang máy chở hàng Wincc CHƯƠNG V : MÔ PHỎNG KIỂM CHỨNG Giao diện ban đầu hệ thống Khởi động hệ thống Nhấn tầng = > hàng di chuyển lên tầng hướng mũi tên động lên Nhấn tầng = > hàng di chuyển lên tầng hướng mũi tên động lên Tương tự với tầng Nhấn xuống tầng => hàng di chuyển từ tầng xuống tầng mũi tên hướng động xuống Điều tương tự với tầng https://mega.nz/file/zdUBmKwb#rCLwvAwYtlnLNLbdJPGICwDDBX0lIwRz06aLuQdDwE ... vận chuyển Thang máy chở hàng xí nghiệp, thang máy Thang máy chở hàng hay gọi thang máy nâng hàng, loại thang máy phổ biến nhà máy, xí nghiệp, phân xưởng… Nói chung nhiệm vụ nâng tải hàng hóa di... loại có điều khiển ngồi cabin Ngồi cịn có loại thang chuyên dùng khác như: Thang máy cứu hoả, chở ôtô Theo đề hôm em thiết kế hệ thống điều khiển thang máy chở hàng qua PLC : 1.5 Khái niệm thang. .. tầng, thang máy bắt đầu xuất nhiều nhà cao tầng, thang máy bắt đầu xuất để đáp ứng nhu cầu cấp thiết Năm 1853, hãng thang máy OTIS ( M? ?( chế tạo đưa vào sử dụng thang máy giới Thang máy thiết