+ Các nút mang số : Đại diện cho các tầng mà thang phục vụ .
+ Nút (DO-Door Open):Dùng để mở cửa (chỉ có tắc dụng khi thang dừng lại tầng ).
Thiết kế và thi cơng mơ hình thang máy sử dụng PLC S7 1200
Sinh viên thực hiện: Thái Duy Đoan Người hướng dẫn: ThS. Phan Thị Thanh Vân 14 Nguyễn Hồng Hòa
+ Nút (DO-Door Close):Dùng để đóng cửa (chỉ có tắc dụng khi thang dừng lại tầng ).
Khi đã vào bên trong buồng thang, muốn đến tầng nào, khách ấn nút chỉ định tầng đó, thang máy sẽ lập tức di chuyển và tuần tự các tầng mà nó đi qua.Cửa buồng thang và cửa tầng được thiết kế đóng mở tự động. Khi buồng thang di chuyển đến tầng nào đó, sau khi ngừng hẳn, cửa buồng thang và cửa tầng sẽ tự động mở để khách có thể ra (vào ) buồng thang, sau vài giây cửa sẽ tự động đóng lại.
Sau khi thang máy thực hiện lệnh tiếp theo. Nếu không muốn chờ hết khoảng thời gian cửa đóng lại ,khách có thể ấn nút DC để đóng cửa buồng thang .Trong trường hợp khẩn cấp muốn dừng thang, khách có thể ấn nút E-stop (nếu có ) trên bẳng điều khiển trên buồng thang. Khi có sự cố mất điện, khách ấn vào nút Interphone hoặc Alarm để yêu cầu giúp đỡ từ bên ngồi .
1.3 Các cơng nghệ được sử dụng trong hệ thống thang máy.
❖ Thang máy cơng nghệ chân khơng.
Thang máy kiểu này có một ống và phía trên có hệ thống quạt hút để tạo chênh áp suất điều khiển cabin chuyển động lên xuống.
- Ưu điểm :
Về thiết kế: Thang máy chân khơng có thiết kế nhỏ gọn, đường kính cabin chỉ từ 1m. Với cấu tạo từ các lớp kính và có hình trụ trịn nên khi sử dụng sẽ có tầm nhìn quan sát lên tới 360 độ.
Tính linh hoạt: Như đã nói ở trên, thang máy chân không được chế tạo từ các khối rời nhưng đồng bộ, việc lắp đặt rất nhanh chóng, chỉ từ 1 đến 2 tuần là có thể xây dựng xong. Ngồi ra, thang máy chân khơng cũng có thể di chuyển từ nơi này sang nơi khác vơ cùng dễ dàng.
Độ an tồn gần như tuyệt đối: Thang máy chân khơng hồn tồn khơng có hiện tượng rơi tự do. Khi mất điện, thang máy sẽ di chuyển đến tầng gần nhất, hoặc máy bơm ảnh hưởng lên vùng áp suất, hệ thống an toàn sẽ ngay lập tức tác động trọng khoảng di chuyển 5 cm.
Tiết kiệm điện: Khi di chuyển đi lên, thang máy chỉ cần sử dụng một ít điện năng để di chuyển, khi đi xuống lại hồn tồn khơng cần, và thang máy chân khơng sử dụng điện 1 pha 220V, thích hợp cho mạng lưới điện tại Việt nam.
Khơng cần xây dựng hố thang, hố pít nên tiết kiệm diện tích và kinh phí xây dựng. Bảo dưỡng ít: Thang không cần dầu hay chất bôi trơn nên rất tốt cho môi trường, bảo dưỡng cũng chỉ cần 5 năm/lần hoặc 15,000 lần sử dụng mới cần bảo dưỡng.
Giá thành cao: Thang máy chân khơng mặc dù khơng tốn nhiều kinh phí xây dựng hố pít hay phòng thang nhưng đây là loại thang máy hiện đại với cơng nghệ an tồn mới nên giá thành có hơi chênh lệch nhiều hơn so với các loại thang máy truyền thống.
Tốc độ chậm: Với vận tốc 15 cm/s, thang máy chân khơng có phần chậm hơn các loại khác, nhưng đây cũng là điều kiện để đảm bảo an toàn cho người sử dụng.
Nếu sử dụng khơng quen, thang máy chân khơng có thể gây chóng mặt cho người sử dụng.
Tải trọng hạn chế: Nhìn chung, thang máy chân khơng bị hạn chế về tải trọng và hành trình di chuyển nên khơng thể sử dụng cho những cơng trình lớn hoặc tịa nhà cao tầng.
❖ Thang máy cơng nghệ trục vít.
Đây là loại thang máy có cabin thang lên xuống nhờ một mô-tơ gắn vào sàn nâng, cabin lên xuống bám vào một trục vít thẳng đứng.
- Ưu điểm:
Độ an toàn cao nhờ hệ thống phanh hãm tốc độ cùng bảo vệ chống vượt tải trọng. Thang máy đảm bảo tiêu chuẩn chất lượng, đảm bảo an toàn cho con người trong quá trình sử dụng.
Hệ thống tín hiệu, bộ điều khiển nhạy bén, các tín hiệu báo tin, tín hiệu khẩn cấp nhạy bén giúp người dùng xử lý hiệu quả các tình huống, sự cố khơng mong muốn.
Pin tích điện làm việc hiệu quả, trong quá trình hoạt động nếu gặp sự cố mất điện đột ngột, nguồn điện tích trữ sẽ được sử dụng để đưa thang máy đến vị trí tầng gần nhất, cửa mở để người bên trong di chuyển ra ngồi.
Thang máy cơng nghệ trục vít khơng u cầu diện tích hố thang q lớn, cơng nghệ trục vít có thể tích hợp hố thang bằng kính hoặc tấm thép.
Khơng cần lắp đặt phòng máy, các trang thiết bị, máy kéo, tủ điện… đều được tích hợp trong giếng thang. Điều này giúp thang máy phát huy tối đa số tầng trong nhà ở nhờ việc không tốn khơng gian và diện tích cho phịng máy. Thích hợp với những ngơi nhà thấp tầng.
Tính thẩm mỹ cao, phát huy tối đa giá trị thẩm mỹ của cơng trình xây dựng.
- Nhược điểm:
Tốc độ di chuyển nói chung của thang máy trục vít thường thấp hơn so với các dịng thang máy khác.
Chi phí lắp đặt khá cao, cần liên tục bảo dưỡng, theo dõi hệ thống bánh răng, dây curoa để đảm bảo q trình hoạt động khơng phát ra tiếng ồn khó chịu.
Thiết kế và thi cơng mơ hình thang máy sử dụng PLC S7 1200
Sinh viên thực hiện: Thái Duy Đoan Người hướng dẫn: ThS. Phan Thị Thanh Vân 16 Nguyễn Hồng Hịa
Chi phí bảo dưỡng, bảo trì thường đắt hơn so với các dịng thang máy có phịng máy khác.
Chỉ phù hợp với những ngôi nhà từ 6 tầng trở xuống.
❖ Thang máy công nghệ thuỷ lực.
Trong các loại cơng nghệ thang máy thì đây là loại có cabin chuyển động lên xuống nhờ hệ thống bơm thủy lực.
- Ưu điểm:
Phát huy tối đa một lực nhỏ của động cơ máy bơm để tạo ra một lực đủ mạnh để nâng cabin thang máy.
Thang máy ứng dụng cơng nghệ thủy lực có thiết kế đẹp mắt, nhỏ gọn, giá trị thẩm mỹ cao. Thang máy gia đình thủy lực khơng cần xây dựng phòng máy nên rất phù hợp với các căn nhà phố, biệt thự, nhà bị khống chế về chiều cao.
Thang máy thủy lực không cần đến đối trọng nên thùng thang thường có kích thước lớn hơn so với các thang máy khác.
Dễ dàng lắp đặt thang máy thủy lực cho nhiều cơng trình xây dựng, đặc biệt là các cơng trình cải tạo.
Độ an tồn được đánh giá cao.
- Nhược điểm:
Yêu cầu về hố pit của thang máy thủy lực khá lớn, thang máy càng nhiều điểm dừng, tải trọng càng lớn thì diện tích cho hố pit càng cao.
Thang máy gia đình cơng nghệ thủy lực chỉ đáp ứng được các ngơi nhà có điểm dừng, chiều cao nhất định, những cơng trình có 10 tầng trở lên thường khơng phù hợp.
Chi phí bảo dưỡng, bảo trì, sửa chữa, thay thế linh kiện của thang máy thủy lực đắt hơn so với các dòng thang máy khác.
Trên thực tế, người dùng thang máy thủy lực nếu mắc phải các vấn đề hỏng hóc thì thời gian tìm mua linh kiện thường lâu hơn so với các công nghệ thang máy khác.
❖ Thang máy công nghệ cáp kéo.
Cabin thang máy di chuyển lên xuống nhờ các sợi cáp kéo thông qua máy kéo đặt trên đỉnh giếng thang (gọi là loại thang có phịng máy), loại trong lịng giếng thang (gọi là loại thang khơng có phịng máy).
- Ưu điểm:
Chi phí tương đối rẻ so với các loại thang máy còn lại. Đáp ứng được hành trình lớn lên tới 1000 m.
Chi phí duy trì, bảo dưỡng khơng tốn quá nhiều.
Xét về hạn chế lớn nhất của thang máy cơng nghệ cáp kéo là việc đối với dịng thang máy có phịng máy chúng ta sẽ hao tốn chi phí, diện tích và cơng sức nhất định cho việc hồn thiện hệ thống phịng máy.
Việc sử dụng thang máy cáp kéo có thể xuất hiện nhiều hao mịn, hư hỏng hơn thì việc tiến hành sửa chữa, bảo dưỡng cần được thực hiện thường xuyên hơn.
1.4 Phương án thiết kế.
Sau quá trình tham khảo một số tài liệu liên quan đến tự động hóa, mơ hình thang máy và qua khảo sát một số mơ hình thang máy trong thực tế, nhóm quyết định sẽ sử dụng cơng nghệ thang máy cáp kéo cho đề tài “Thiết kế và thi cơng mơ hình thang máy sử dụng PLC s7 1200”.
Nhóm chọn phương án thiết kế này vì nó dễ lắp đặt và thi cơng trong mơ hình chi phí khơng cao, cịn những phương án thiết kế khác thì chi phí lắp đặt cao, nhiều thiết bị vật liệu khó tìm kiếm.
Mơ hình của nhóm chỉ mơ phỏng lại các hệ thống thang máy thực tế. Các thiết bị trong mơ hình chỉ là các thiết bị được dùng trong học tập nghiên cứu.
- Phương án thiết kế mơ hình thang máy gồm các phần chính như sau:
❖ Phần cơ khí.
• Sử dụng các thanh nhơm định hình để thiết kế phần khung thang máy và cabin.
• Kích thước ước tính của mơ hình : D/R/C: 40/40/160 cm.
• Sử dụng dây cáp, puly và ròng rọc nhỏ làm bộ phận truyền động di chuyển cabin.
• Sử dụng bộ trượt kết hợp với xích sắt để mở đóng cửa cabin.
❖ Phần điện.
• Sử dụng nguồn điện 220, nguồn tổ ong 24v và 12v.
• Phần xử lí tín hiệu và điều khiển hệ thống.
• Sử dụng PLC S7 1200 CPU 1214c AC/DC/Rly để lập trình điều khiển quá trình hoạt động của mơ hình.
• Biến tần Altiva 11 : Điều khiển tốc độ và đảo chiều động cơ cabin.
• Cảm biến GS100102 : Xác định vị trí cabin đồng thời hiển thị thơng qua LED 7 đoạn.
• Động cơ 12V : Điều khiển đóng mở cửa cabin.
• Động cơ 220V : là động cơ chính của thang máy dùng để tạo chuyển động cho cabin trong quá trình hoạt động.
Sử dụng bộ cảm biến cân nặng load cell và bộ khuyếch đại tín hiệu để kiểm tra tải trọng của thang máy trong quá trình hoạt động.
Thiết kế và thi cơng mơ hình thang máy sử dụng PLC S7 1200
Sinh viên thực hiện: Thái Duy Đoan Người hướng dẫn: ThS. Phan Thị Thanh Vân 18 Nguyễn Hồng Hòa
Mơ hình thang máy ở đề tài được hướng thiết kế theo mơ hình thang máy thực tế với các chức năng được mơ phỏng tương tự gồm có:
- Bảng điều khiển ngoài cabin:
+ Nút nhấn gọi tầng 1 lên.
+ Nút nhấn gọi tầng 2 lên, xuống.
+ Nút nhấn gọi tầng 3 lên, xuống.
+ Nút nhấn gọi tầng 4 xuống.
+ Sử dụng led 7 đoạn để hiển thị vị trí tầng thang máy.
+ Bảng điều khiển bên trong cabin gồm :
+ Nút nhấn chọn T1. + Nút nhấn chọn T2. + Nút nhấn chọn T3. + Nút nhấn chọn T4. + Nút nhấn mở cửa cabin. + Nút nhấn đóng cửa cabin.
Hệ thống được trang bị thêm nút nhấn khẩn cấp khi gặp sự cố cháy ở tầng trên cao để đảm bảo an toàn cho người dùng.
Toàn bộ các thiết bị điện của hệ thống thang máy được bố trí và lắp đặt trong tủ điện có kích thước 500*350*150 cm.
CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-1200 VÀ PHẦN MỀM TIA PORTAL
2.1 Tổng quan về PLC.
❖ Giới thiệu chung.
PLC (Programmable Logic Control) là thiết bị có thể lập trình được thiết kế chun dùng trong cơng nghiệp để điều khiển các tiến trình xử lí từ đơn giản đến phức tạp, tuỳ thuộc vào người điều khiển mà có thể thực hiện một loạt các chương trình hoặc sự kiện này được kích hoạt bởi các tác nhân kích thích (hay cịn gọi là ngõ vào) tác động vào PLC hoặc qua các bộ định thời (Timer) hay các sự kiện được đếm qua bộ đếm. Khi một sự kiện được kích hoạt nó PLC bật ON, OFF hoặc phát ra một chuỗi xung ra các thiết bị bên ngoài được gắn vào ngõ ra của PLC. Hiện nay PLC đã được nhiều hãng khác nhau sản xuất như: Siemens, Omron, Mitsubishi, Pesto, Alan Bradley, Shneider. Hitachi, …. Mặt khác ngoài PLC cũng đã bổ sung thêm các thiết bị mở rộng khác như: Các cổng mở rộng AI (Analog Input), DI (Digital Input), các thiết bị hiển thị, các bộ vào.
❖ Đặc điểm của bộ điều khiển lập trình.
Sự phát triển những hệ thống điều khiển lập trình được (programmable control systems) hệ thống sử dụng CPU và bộ nhớ để điều khiển máy móc hay quy trình sản xuất. PLC tạo ra một khả năng điều khiển thiết bị dễ dàng và linh hoạt dựa trên việc lập trình trên các lệnh logic cơ bản, thực hiện những tác vụ khác như định thời, đếm, … làm tăng khả năng điều khiển cho những hoạt động phức tạp, ngay cả với loại PLC nhỏ nhất. Việc sử dụng PLC cho phép chúng ta hiệu chỉnh hệ thống điều khiển mà khơng cần có sự thay đổi nào về mặt kết nối dây, sự thay đổi chỉ là thay đổi chương trình điều khiển trong bộ nhớ thơng qua thiết bị lập trình chuyên dùng. Hơn nữa, chúng ta cịn có ưu điểm là thời gian lắp đặt và đưa vào hoạt động nhanh hơn so với những hệ thống truyền thống mà đòi hỏi cần phải thực hiện việc nối dây phức tạp giữa các thiết bị rời. Tuy nhiên, khi dùng PLC điều khiển những thiết bị có cơng suất lớn cần phải có mạch điện tử cơng suất trung gian gắn thêm vào.
❖ Một số loại PLC hiện nay.
- PLC siemens.
Sản xuất nhiều dòng sản phẩm khác nhau, phục vụ tốt cho nhu cầu nhà máy, lập trình dễ dàng, gọn nhẹ, dung lượng lớn,… dễ dàng bảo quản sửa chữa 19 và có giá cả
Thiết kế và thi cơng mơ hình thang máy sử dụng PLC S7 1200
Sinh viên thực hiện: Thái Duy Đoan Người hướng dẫn: ThS. Phan Thị Thanh Vân 20 Nguyễn Hồng Hịa
cạnh tranh. PLC siemens có các dòng sản phẩm phổ biến : S7-200, S7-300, S7-400, S7- 1200, S7-1500.