Sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật và sự phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật máy tính, đã cho ra đời các thiết bị điều khiển số như: CNC, PLC ... Các thiết bị này cho phép khắc phục được rất nhiều các nhược điểm của hệ thống điều khiển trước đó, và đáp ứng được yêu cầu kinh tế và kỹ thuật trong sản xuất. Với sự phát triển của khoa học công nghệ như hiện nay, thì việc ứng dụng thiết bị logic khả trình PLC để tự động hóa quá trình sản xuất, nhằm mục tiêu tăng năng xuất lao động, giảm sức người, nâng cao chất lượng sản phẩm đang là một vấn đề cấp thiết và có tính thời sự cao. Được sự đồng ý của nhà trường, của khoa điện và bộ môn tự động hóa dưới sự hưỡng dẫn trực tiếp và chỉ bảo tận tình của thầy giáo Th.S Nguyễn Xuân Quỳnh, nhóm chúng em đã được nhận đề tài tốt nghiệp: “ Nghiên cứu xây dựng hệ thống điều khiển Thang Máy cho nhà cao tầng”. Đây là đề tài có tính thiết thực và ứng dụng thực tế cao. Nội dung của đồ án gồm các chương sau: Chương 1: Tổng quan chung về thang máy Chương 2: Nghiên cứu bộ điều khiển PLC S7 200 Chương 3: Xây dựng mô hình thực nghiệm điều khiển thang máy cho nhà cao tầng Chương 4: Kết quả đạt được và hướng phát triển của đề tài Nhằm mục đích tìm hiểu nghiên cứu ứng dụng của bộ điều khiển PLC trong hệ thống điều khiển của thang máy. Đối tượng đồ án đề cập đến là thang máy cho nhà cao tầng, đây là thiết bị vận tải có yêu cầu tự động hóa cao với việc sử dụng thiết bị điều khiển PLC. Trong đồ án này chúng em chỉ tập trung đi sâu vào công việc chính là sử dụng ngôn ngữ lập trình Step 7 Microwin cho bộ PLC SIMATIC S7 200 của hãng SIEMENS (Đức) để điều khiển thang máy cho nhà 4 tầng.
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY CHO NHÀ CAO TẦNG Giáo viên hướng dẫn: Nhóm sv thực : Hà Nội - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: Th.S LỜI CẢM ƠN Qua thời gian tìm hiểu thực tích cực, đến đồ án nhóm chúng em hồn thành Có thành này, nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Th.S Nguyễn Xuân Quỳnh tận tình hướng dẫn giúp đỡ nhóm chúng em suốt thời gian thực đồ án Nhóm chúng em xin cảm ơn thầy cô giáo khoa Điện trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội tạo điều kiện để chúng em thực đồ án Nhóm chúng em xin cảm ơn bạn sinh viên đóng góp ý kiến, động viên khích lệ tinh thần trình thực đồ án Ngày tháng năm Nhóm sinh viên thực NHĨM SV THỰC HIỆN LỚP ĐH TĐH –K5 Lời nhận xét giáo viên hướng dẫn ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………… ………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Hà Nội ngày … tháng …năm 2014 Giáo viên hướng dẫn Lời nhận xét giáo viên phản biện ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………… ………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Hà Nội ngày … tháng …năm 2014 Giáo viên phản biện MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG I TỔNG QUAN CHUNG VỀ THANG MÁY 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THANG MÁY 1.1.1 Khái niệm chung thang máy 1.1.2 Phân loại thang máy 1.1.3 Cấu Tạo Thang Máy 1.1.4 Chức số phận thang máy 1.2 YÊU CẦU VỀ AN TOÀN TRONG ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY 1.2.1 Yêu cầu an toàn thang máy điện đứt cáp 10 1.2.2 Yêu cầu vận tốc, gia tốc độ dật 11 1.3 Yêu cầu dừng xác buồng thang 13 1.4 TÌM HIỂU MỘT SỐ KẾT CẤU PHANH CỦA THANG MÁY .16 1.4.1 Phanh bảo hiểm 16 1.4.2 Bộ hạn chế tốc độ 17 1.5 THUYẾT MINH NGUYÊN LÝ CÔNG NGHỆ 19 1.6 CÁC HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN THANG MÁY 20 1.6.1 Tính chọn cơng suất động truyền động thang máy .20 1.7 CÁC HỆ THỐNG KHỐNG CHẾ VÀ ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY 23 1.7.1 Tín hiệu hố cho hệ thống điều khiển thang máy 23 1.7.2 Khái niệm hệ điều khiển relay 25 1.7.3 Khái niệm hệ điều khiển sử dụng thiết bị điều khiển Logic khả trình 26 CHƯƠNG II 28 NGHIÊN CỨU BỘ ĐIỀU KHIỂN 28 PLC S7 - 200 SIEMENS 28 2.1 TỔNG QUAN VỀ PLC 28 2.1.1 Quá trình phát triển kĩ thuật điều khiển 29 2.1.2 Hệ thống điều khiển gì? 29 2.1.3 Hệ thống điều khiển dùng relay điện 29 2.1.4 Hệ thống điều khiển dùng PLC 29 2.1.5 Điều khiển dùng PLC 29 2.2 GIỚI THIỆU PLC S7-200 32 2.2.1 Giới thiệu phần cứng 32 2.3 Giới thiệu ngơn ngữ lập trình S7-200 41 2.3.1 Cài đặt phần mềm 41 2.3.2 Cấu trúc nhớ 43 2.4 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA PLC 48 2.4.1 Cấu trúc chương trình 48 2.4.2 Thực chương trình 49 2.4.3 Quy trình thiết kế hệ thống điều khiển dùng PLC .49 2.4.4 Ngơn ngữ lập trình 49 2.4.5 Sử dụng phần mềm Step7-Microwin 51 2.5 TẬP LỆNH LẬP TRÌNH PLC SIEMENS S7-200 52 2.5.1 Bit logic (các lệnh tiếp điểm) 52 2.6.1 Mội số lệnh tiếp điểm đặc biệt 54 2.7.1 Bộ định thời _TIMER 55 2.8 Bộ đếm_COUNTER 56 2.9 Lệnh so sánh_COMPARE 57 2.10.1 Hàm di chuyển liệu 61 2.11.1 Lệnh chuyển đổi_CONVERT 61 CHƯƠNG III: XÂY DỰNG MƠ HÌNH THỰC NGHIỆM ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY CHO NHÀ CAO TẦNG 63 3.1 PHẦN CỨNG 63 3.1.1 Thiết kế mơ hình phần cứng 63 3.2 PHẦN MỀM 68 3.2.1 Giải thuật điều khiển thang máy 68 3.2.2 Lập trình ladder điều khiển thang máy 73 3.2.3 Chương trình Ladder điều khiển thang máy tầng 76 CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỂ TÀI 95 4.1 Nhận xét 95 4.2 Những kết đạt 95 4.2.1 Phần cứng .95 4.2.2 Phần mềm .95 4.3 Hướng phát triển đề tài 96 PHỤ LỤC: CÁC TÀI LIỆU ĐÃ THAM KHẢO 97 PHỤ LỤC Hình 1.1: Hình dáng tổng thể thang máy .3 Hình 1.2: Kết cấu khí thang .7 Hình 1.3: Bộ chuyển nguồn điện 10 Bảng 1.1 Gia tốc thang máy .12 Hình 1.4: Các đường cong biểu diễn phụ thuộc 13 Bảng 1.2 Các tham số hệ truyền động 15 Hình 1.5: Dừng xác buồng thang 16 Hình 1.6: Phanh bảo hiểm kiểu kìm 16 Hình 1.7: Bộ hạn chế tốc độ 17 Bảng 1.3 Thời gian mở cửa buồng thang 22 Hình1.8 Đường cong để xác định số lần dừng ( theo xác suất ) buồng thang 22 Hình 2.1: Ứng dụng PLC công nghiệp 28 Hinh 2.2: PLC S7-200 30 Hình 2.3: Sơ đồ khối chuyển đổi tín hiệu PLC 30 Hình 2.4: Cấu trúc PLC 32 Hình 2.5: CPU 212 họ S7-200 SIEMENS 33 Hình 2.6: CPU 214 họ S7-200 SIEMENS 34 Hình 2.7: Bộ điều khiển khả lập trình S7-200 với khối vi xử lý CPU214 .35 Hình 2.8: Sơ đồ chân đầu vào CPU 214 AC/DC/Relay 36 Hình 2.9: Kết nối CPU 214 với máy tính qua cáp PC/PCI 37 Hình 2.10: Sơ đồ chân cổng truyền thông RS 485 .39 Hình 2.11 : Modul mở rộng EM 222 PLC 40 Hình 2.12: CPU 214 với modul mở rộng .40 Bảng 2.1 Bảng đia module mở rộng 41 Hình 2.13: Cài đặt PLC 41 Hình 2.14: Điều khiển đầu đầu vào 42 Bảng 2.15: Bảng Symbols 42 Hình 2.16 : Terminal 43 Bảng 2.2: Mã nhị phân 44 Bảng 2.3: Bảng chia nhớ 46 Hình 2.17: Đầu CPU 224 47 Hình 2.18 : Cách đặt địa CPU 224 48 Hình 2.19 : Ví dụ LAD 49 Hình 2.20: Ví dụ dạng STL 50 Hình 2.21: Ví dụ dạng FBD 50 Hình 2.22: Giao diện phần mềm PLC 51 Hình 3.1: Mặt trước thang máy .63 Hình 3.2: Mặt sau thang máy 64 Hình 3.3: Động kéo cửa cabin cửa tầng .65 Hình 3.4: Động kéo cabin thang máy .65 Hình 3.5: PLC module mở rộng EM223 66 Hình 3.6: Các nút nhấn bên cabin 66 Hinh 3.7: Đèn báo tầng báo hướng di chuyển 67 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD LỜI NÓI ĐẦU Sự tiến khoa học kỹ thuật phát triển mạnh mẽ kỹ thuật máy tính, cho đời thiết bị điều khiển số như: CNC, PLC Các thiết bị cho phép khắc phục nhiều nhược điểm hệ thống điều khiển trước đó, đáp ứng yêu cầu kinh tế kỹ thuật sản xuất Với phát triển khoa học công nghệ nay, việc ứng dụng thiết bị logic khả trình PLC để tự động hóa q trình sản xuất, nhằm mục tiêu tăng xuất lao động, giảm sức người, nâng cao chất lượng sản phẩm vấn đề cấp thiết có tính thời cao Được đồng ý nhà trường, khoa điện mơn tự động hóa hưỡng dẫn trực tiếp bảo tận tình thầy giáo Th.S Nguyễn Xuân Quỳnh, nhóm chúng em nhận đề tài tốt nghiệp: “ Nghiên cứu xây dựng hệ thống điều khiển Thang Máy cho nhà cao tầng” Đây đề tài có tính thiết thực ứng dụng thực tế cao Nội dung đồ án gồm chương sau: Chương 1: Tổng quan chung thang máy Chương 2: Nghiên cứu điều khiển PLC S7- 200 Chương 3: Xây dựng mơ hình thực nghiệm điều khiển thang máy cho nhà cao tầng Chương 4: Kết đạt hướng phát triển đề tài Nhằm mục đích tìm hiểu nghiên cứu ứng dụng điều khiển PLC hệ thống điều khiển thang máy Đối tượng đồ án đề cập đến thang máy cho nhà cao tầng, thiết bị vận tải có yêu cầu tự động hóa cao với việc sử dụng thiết bị điều khiển PLC Trong đồ án chúng em tập trung sâu vào công việc sử dụng ngơn ngữ lập trình Step 7- Micro/win cho PLC SIMATIC S7 - 200 hãng SIEMENS (Đức) để điều khiển thang máy cho nhà tầng Trong trình tiến hành làm đồ án, hướng dẫn trực tiếp thầy giáo Th.S Nguyễn Xuân Quỳnh thân chúng em cố gắng tham khảo tài liệu tìm hiểu thực tế thang máy, thời gian kinh nghiệm hạn chế nên đồ án tránh khỏi thiếu sót Do đó, chúng em mong nhận ý kiến đóng góp nhận xét đánh giá quý báu thầy cô để nội dung đồ án chúng em hồn thiện NHĨM SV THỰC HIỆN LỚP ĐH 3.2.3.2 Chương trình phụ vụ mở cửa nhanh 3.2.3.3 Chương trình phụ vụ dừng tầng 3.2.3.4 Chương trình phục vụ việc over load : CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỂ TÀI 4.1 Nhận xét Sau thời gian nghiên cứu làm việc cách nghiêm túc, khẩn trương với giúp đỡ tận tình giáo viên hướng dẫn Th.S Nguyễn Xuân Quỳnh quý thầy cô khoa Điện trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội, chúng em hoàn thành đề tài với yêu cầu đặt Qua trình làm đồ án, nhóm em tích lũy thêm nhiều kiến thức để tự tin hồn thành công việc liên quan đến chuyên ngành đời sống Chúng em rèn luyện thêm cho khả làm việc thực tế theo nhóm 4.2 Những kết đạt 4.2.1 Phần cứng Thang máy thiết kế có kết cấu khí vững chắc, hoạt động ổn định Nhóm chúng em thực hành việc kết nối thiết bị vào relay trung gian, nút nhấn, cảm biến, công tắc hành trình, động cơ, đèn báo, chng…với PLC 4.2.2 Phần mềm Sử dụng phần mềm lập trình PLC Step7 – Microwin lập trình cho thang máy hoạt động cách linh hoạt, xác, ổn định Nhóm chúng em kết nối điều khiển PLC qua máy tính Trong q trình làm đồ án, nhóm chúng em nâng cao khả tư duy, tìm thuật tốn, lập trình cách tối ưu, xác 4.3 Hướng phát triển đề tài Thang máy vấn đề sâu rộng, có nhiều phương hướng để mở rộng đề tài này: Trang bị thêm thiết bị cho thang máy tiện nghi - Trang bị hệ thống hãm để thang máy dừng tầng, đề phòng cố đứt cáp điều chỉnh tốc độ thang máy - Trang bị thêm hệ thống tải để thang hoạt động tốt - Thiết kế hệ thống cảm biến cửa để khách không bị kẹt - Sử dụng phương pháp điều khiển động để điều chỉnh tốc độ động phù hợp Nâng cấp thang máy đơn thành thang máy đôi Nâng cao số tầng thang máy Xây dựng hệ thống giám sát SCADA giúp cho việc quản lý dễ dàng PHỤ LỤC: CÁC TÀI LIỆU ĐÃ THAM KHẢO Giáo trình PLC S7-200 Tác giả: Hoàng Minh Sơn Nhà xuất khoa học kỹ thuật Tự Động Hố Trong Cơng Nghiệp - Lập Trình Với S7-200 Và WINCC (Giao Diện người - Máy) Tác giả: Trần Thu Hà - Phạm Quang Huy Nhà xuất bản: NXB Hồng Đức Điều khiển PLC tập Tác giả: Vũ Đình Nghiêm Hùng Nhà xuất lao động xã hội Tự động hóa với Simatic S7-200 Tác giả: Nguyễn Doãn Phước, Phan Xuân Minh Nhà xuất khoa học kỹ thật Điều khiển logic ứng dụng tập Tác giả: Nguyễn Trọng Thuận Nhà xuất khoa học kỹ thật Một số trang web: Tailieu.vn http://tailieu.vn/ automation.net.vn http://automation.net.vn/ plc.pro.vn http://plc.pro.vn/listbymaker/1_plc.sra plcvietnam.com.vn http://plcvietnam.com.vn/forum/forum.php ... động truyền động thang máy .20 1.7 CÁC HỆ THỐNG KHỐNG CHẾ VÀ ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY 23 1.7.1 Tín hiệu hố cho hệ thống điều khiển thang máy 23 1.7.2 Khái niệm hệ điều khiển relay ... nghiệp: “ Nghiên cứu xây dựng hệ thống điều khiển Thang Máy cho nhà cao tầng? ?? Đây đề tài có tính thiết thực ứng dụng thực tế cao Nội dung đồ án gồm chương sau: Chương 1: Tổng quan chung thang máy Chương... ứng dụng điều khiển PLC hệ thống điều khiển thang máy Đối tượng đồ án đề cập đến thang máy cho nhà cao tầng, thiết bị vận tải có yêu cầu tự động hóa cao với việc sử dụng thiết bị điều khiển PLC