Ứng dụng plc siemens s7-200 điều khiển thang máy 5 tầng

CHÖÔNG I GIÔÙI THIEÄU VEÀ THANG MAÙY Lòch Söû Phaùt Trieån Cuûa Thang Maùy: Töø thôøi xa xöa qua thôøi Trung coå vaø cho ñeán theá kyû thöù 13, söùc maïnh cuûa ngöôøi vaø vaät laø nguoàn löïc chính cho caùc thieát bò naâng. Vaøo naêm 1850, nhöõng chieác thang maùy thuûy löïc vaø hôi nöôùc ñaõ ñöôïc giôùi thieäu, nhöng naêm 1852 laø naêm maø moät söï kieän quan troïng dieãn ra: phaùt minh thang maùy an toaøn ñaàu tieân treân theá giôùi cuûa Elisa Graves Otis. Vaøo naêm 1873 hôn 2000 chieác thang maùy ñaõ ñöôïc trang bò cho caùc cao oác, vaên phoøng khaùch saïn, cöûa haøng toång hôïp treân khaép nöôùc myõ vaø naêm naêm sau ñoù, chieác thang thuûy löïc ñaàu tieân cuûa Otis ñöôïc laép ñaët. Kyû nguyeân cuûa nhöõng toøa nhaø choïc trôøi ñaõ theo sau ñoù vaø vaøo naêm 1889 laàn ñaàu tieân Otis cheá taïo thaønh coâng ñoäng cô baùnh raêng truyeàn ñoäng tröïc tieáp ñaàu tieân. Naêm 1903, Otis ñaõ giôùi thieäu moät thieát keá maø veà sau ñaõ trôû thaønh neàn taûng cho nghaønh coâng nghieäp thang maùy: thang maùy duøng ñoäng cô ñieän khoâng hôïp soá, mang ñaày tính coâng ngheä, ñöôïc thöû thaùch ñeå cuøng toàn taïi vôùi baûn thaân cao oác. Noù ñaõ môû ra moät thôøi kyø môùi cho keát caáu nhaø cao taàng. Nhöõng caûi tieán cuûa Otis trong ñieàu khieån töï ñoäng ñaõ ñaõ coù heä thoáng kieåm soaùt tín hieäu, heä thoáng kieåm soaùt hoaït ñoäng cao ñieåm, heä thoáng ñieàu khieån töï ñoäng vaø cô cheá phaân vuøng. Otis ñi ñaàu trong vieäc phaùt trieån coâng ngheä ñieän toaùn vaø coâng ty ñaõ laøm moät cuoäc caùch maïng trong coâng ngheä ñieàu khieån töï thang maùy, ñöa ra nhöõng caûi tieán quan troïng ñaùp öùng caùc cuoäc goïi vaø caùc ñieàu kieän vaän haønh thang. Ñaëc Ñieåm Cuûa Thang Maùy: Thang maùy laø thieát bò vaän taûi duøng ñeå chôû haøng vaø ngöôøi theo phöông thaúng ñöùng. Nhöõng loaïi thang maùy hieän ñaïi coù keát caáu cô khí phöùc taïp, heä truyeàn ñoäng, heä thoáng khoáng cheá phöùc taïp nhaèm naâng cao naêng suaát, vaän haønh tin caäy, an toaøn. Taát caû caùc thieát bò ñieän ñöôïc laép ñaët trong buoàng thang vaø buoàng maùy. Buoàng maùy thöôøng boá trí ôû taàng treân cuøng cuûa gieáng thang maùy. Phaân Loaïi Thang Maùy: Tuøy thuoäc vaøo chöùc naêng thang maùy coù theå phaân loaïi theo caùc nhoùm sau: Thang maùy chôû ngöôøi trong caùc nhaø cao taàng. Thang maùy duøng trong caùc beänh vieän. Thang maùy chôû haøng coù ngöôøi ñieàu khieån. Thang maùy duøng trong nhaø aên vaø thö vieän. Phaân loaïi theo troïng taûi: Thang maùy loaïi nhoû Q < 160kG Thang maùy trung bình Q = 500 2000kG Thang maùy loaïi lôùn Q > 2000kG Phaân loaïi theo toác ñoä di chuyeån: Thang maùy chaïy chaäm v = 0,5m/s Thang maùy toác ñoä trung bình v = 0,75 1,5m/s Thang maùy cao toác v = 2,5 5m/s Caáu Taïo Chung Cuûa Thang Maùy Caùc boä phaän chính cuûa thang maùy: buoàng thang, boä giaûm toác, heä thoáng puly truyeàn ñoäng vaø caùp naâng, ñoái troïng, cô caáu keïp ray, coâng taéc buø caùp, ñeäm, phanh haõm ñieän töø, ñoäng cô ñieän. Buoàng thang: Buoàng thang thöôøng ñöôïc löïa choïn döïa treân kích thöôùc, hình daùng vaø khoaûng khoâng daønh cho thang. Vieäc löïa choïn buoàng thang hôïp lyù seõ mang laïi söï löu thoâng an toaøn vaø thuaän tieän. Thoâng thöôøng vuøng ñoøi hoûi cho haønh khaùch laø 0,186m2/ngöôøi, dung löôïng lôùn nhaát chuyeân chôû cuûa thang chôû ngöôøi laø 33,75 kG/0,093 m2 , ñoái vôùi chung cö laø 450 kG, cöûa haøng buoân baùn 225 kG, toaø nhaø vaên phoøng laø 900 – 1350 kG. Boä giaûm toác: Ñaây laø khaâu truyeàn löïc truyeàn ñoäng naêng töø ñaàu truïc ñoäng cô ñeán tang quay hay puli daãn ñoäng. Hôïp giaûm toác coù hai loaïi: Heä thoáng goàm nhieàu baùnh raêng aên khôùp: coù khaû naêng truyeàn löïc lôùn, laøm vieäc chaéc chaén nhöng coàng keành, khoâng eâm ñöôïc duøng khi toác ñoä ñoäng cô vaø cuûa tang quay khoâng cheânh leäch nhau lôùn. Heä thoáng baùnh raêng truïc vít: coù tæ soá truyeàn lôùn, laøm vieäc eâm, coù khaû naêng töï haõm. Heä thoáng puly truyeàn ñoäng vaø caùp naâng: Phöông phaùp truyeàn ñoäng naêng cho daây caùp ñeå vaän chuyeån buoàng thang, chia thaønh hai loaïi: Kieåu tang troáng: cô caáu hình hoïc nhö moät caùi troáng ñöôïc gaén lieàn vôùi truïc truyeàn ñoäng, daây caùp coù moät ñaàu ñöôïc gaén chaët coá ñònh beân trong, khi vaän haønh caùp quaán song song troáng. Phöông phaùp naøy coù nhöïôc ñieåm laø neáu caùp daøi seõ gaây coàng keành giaûm tuoåi thoï caùp. Puly ma saùt: söû duïng ma saùt giöõa daây vaø puly ñeå truyeàn ñoäng naêng, söû duïng trong caùc heä thoáng thang maùy môùi. Puly ma saùt Buoàng thang Ñoái troïng Ñoái troïng: Laø vaät naëng treo ñoái dieän vôùi buoàng thang treân roøng roïc nhaèm trieät tieâu bôùt moät phaàn moâmen taïo ra do söùc naëng cuûa taûi vaø buoàng thang qua ñoù laøm giaûm moâmen ñoäng cô. Khoái löôïng ñoái troïng ñöôïc choïn theo coâng thöùc sau: Khoái löôïng ñoái troïng = khoái löôïng buoàng thang + 70% khoái löôïng lôùn nhaát Cô caáu keïp ray: Ñaây laø moät thieát bò an toaøn ñöôïc laép ñaët phía döôùi buoàng thang, khi laøm vieäc noù keïp chaët laáy ray daãn höôùng, ghìm chaët buoàng thang laïi do toác ñoä vöôït möùc cho pheùp, daây ñöùt hay vì lyù do naøo ñoù. Caùc kieåu cô caáu keïp ray : Kieåu baùnh leäch taâm. Kieåu moùc. Kieåu truïc quay vaø neâm. Coâng taéc buø caùp: Ñaây laø moät coâng taéc ngaét maïch, ñöôïc thöïc hieän thoâng qua moät roøng roïc khi noù bò naâng leân hay haï xuoáng, theo söï di chuyeån cuûa buoàng thang. Ñeäm daàu: Laøm vieäc theo nguyeân taéc thuûy löïc, boä phaän chính laø moät xy lanh ñöïng daàu, piston coù khoan nhieàu loã, khi buoàng thang rôi maïnh ñeø leân piston thì daàu seõ chaûy vaøo nhöõng loã laøm cho va chaïm eâm hôn. Phanh haõm ñieän töø: Phanh haõm chæ hoaït ñoäng khi khoâng coù ñieän. Ñoäng cô ñieän: Laø phaàn töû quan troïng cuûa maùy thang, noù cung caáp cô naêng cho vieäc di chuyeån buoàng thang. Ñoäng cô ñöôïc noái vôùi puly ma saùt coù hoäp giaûm toác hoaëc khoâng. Thang chôû khaùch haàu heát coù hoäp giaûm toác, ñoäng cô ñöôïc söû duïng coù toác ñoä ñònh möùc töø 600 1200 voøng/phuùt. Caùc Yeâu Caàu An Toaøn Trong Thang Maùy: Heä thoáng thang chæ hoaït ñoäng khi: Cöûa buoàng thang vaø cöûa thang haàm: buoàng thang chæ di chuyeån khi ñaûm baûo hai cöûa treân ñeàu ñoùng. Caùc coâng taéc giôùi haïn treân cuøng vaø döôùi cuøng ñöôïc ñaûm baûo. Baûo ñaûm an toaøn khi ñöùt daây, tröôït caùp hoaëc maát ñieän. Caùc coâng taéc an toaøn vaø vaän haønh trong buoàng thang hoaït ñoäng toát. Yeâu caàu veà kyõ thuaät: Döøng chính xaùc buoàng thang: buoàng thang cuûa thang maùy caàn phaûi döøng chính xaùc so vôùi maët baèng cuûa taàng caàn döøng. Neáu buoàng thang döøng khoâng chính xaùc seõ gaây ra caùc hieän töôïng sau: Ñoái vôùi thang maùy chôû khaùch thì laøm cho haønh khaùch ra vaøo khoù khaên, taêng thôøi gian vaøo ra vaø do ñoù laøm giaûm naêng suaát thang maùy. Ñoái vôùi thang maùy chôû haøng: gaây khoù khaên cho vieäc boác xeáp haøng hoùa. Ñeå döøng chính xaùc buoàng thang, caàn tính ñeán moät nöõa hieäu soá cuûa hai quaõng ñöôøng tröôït khi phanh buoàng thang ñaày taûi vaø phanh buoàng thang khoâng taûi theo cuøng moät höôùng di chuyeån. Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán döøng chính xaùc buoàng thang bao goàm: moâmen cuûa cô caáu phanh, moâmen quaùn tính cuûa buoàng thang, toác ñoä khi baét ñaàu haõm vaø moät soá yeáu toá khaùc. Quaù trình haõm buoàng thang xaûy ra nhö sau: khi buoàng thang ñi ñeán gaàn saøn taàng, coâng taéc chuyeån ñoåi taàng caáp leänh leân heä thoáng ñieàu khieån ñoäng cô ñeå döøng buoàng thang. Ñaûm baûo khaû naêng laøm vieäc cao vaø ñoä an toaøn toái ña nhaát. Ñoä bieán thieân gia toác ôû phaïm vi cho pheùp : gia toác toái öu ñaûm baûo naêng suaát cao, khoâng gaây ra caûm giaùc khoù chòu cho khaùch ñöôïc ñöa ra trong baûng sau: Heä truyeàn ñoäng ñieän Phaïm vi ñieàu chænh toác ñoä Toác ñoä di chuyeån (m/s) Gia toác (m/s2) Ñoä khoâng chính xaùc khi döøng(mm) Ñoäng cô KÑB roâ to loàng soùc 1 caáp toác ñoä Ñoäng cô KÑB roâ to loàng soùc 2 caáp toác ñoä Ñoäng cô KÑB roâ to loàng soùc 2 caáp toác ñoä Heä maùy phaùt – ñoäng cô(F-Ñ) Heä maùy phaùt – ñoäng cô coù khueách ñaïi trung gian 1 : 1 1 :4 1 :4 1 : 30 1 : 100 0,8 0,5 1 2,0 2,5 1,5 1,5 1,5 2,0 2 120 150 10 15 25 35 10 15 5 10 CHÖÔNG II CAÙC HEÄ THOÁNG TRUYEÀN ÑOÄNG TRONG THANG MAÙY Khi thieát keá heä trang bò ñieän – ñieän töû cho thang maùy, vieäc löïa choïn moät heä truyeàn ñoäng, choïn loaïi ñoäng cô phaûi döïa treân caùc yeâu caàu sau: Ñoä chính xaùc khi döøng. Toác ñoä di chuyeån buoàng thang. Gia toác lôùn nhaát cho pheùp. Phaïm vi ñieàu chænh toác ñoä. Heä truyeàn ñoäng ñoäng cô khoâng ñoàng boä roâto loàng soùc thöôøng duøng cho thang maùy chôû haøng toác ñoä chaäm. Heä truyeàn ñoäng xoay chieàu duøng ñoäng cô khoâng ñoàng boä nhieàu caáp toác ñoä thöôøng duøng cho caùc thang maùy chôû khaùch toác ñoä trung bình. Heä truyeàn ñoäng moät chieàu maùy phaùt- ñoäng cô khuyeách ñaïi trung gian thöôøng duøng cho caùc thang maùy cao toác. Trong nhöùng naêm gaàn ñaây, söï phaùt trieån cuûa kyõ thuaät ñieän töû coâng suaát, caùc heä truyeàn ñoäng moät chieàu duøng boä bieán ñoåi tónh ñaõ ñöôïc öùng duïng trong ñieàu khieån thang maùy cao toác vôùi toác ñoä tôùi 5m/s. Heä Thoáng Töï Ñoäng Khoáng Cheá Thang Maùy Toác Ñoä Trung Bình: Heä truyeàn ñoäng duøng cho thang maùy toác ñoä trung bình thöôøng laø heä truyeàn ñoäng xoay chieàu vôùi ñoäng cô khoâng ñoàng boä hai caáp toác ñoä. Heä naøy ñaûm baûo döøng chính xaùc cao, thöïc hieän baèng chuyeån toác ñoä cuûa ñoäng cô xuoáng toác ñoä thaáp (v=2,5m/s),tröôùc khi buoàng thang saép ñeán saøn taàng. Heä naøy thöôøng duøng cho caùc thang maùy chôû khaùch trong caùc nhaø cao taàng vôùi toác ñoä di chuyeån buoàng thang döôùi 1m/s. Hình II.0: Thang maùy truyeàn ñoâng coù baùnh raêng. Heä Thoáng Töï Ñoäng Khoáng Cheá Thang Maùy Cao Toác: Thang maùy cao toác thöôøng di chuyeån vôùi toác ñoä v 3m/s thöôøng duøng heä truyeàn ñoäng moät chieàu. Buoàng thang ñöôïc treo leân puly keùo caùp noái tröïc tieáp vôùi truïc ñoäng cô truyeàn ñoäng thoâng qua hoäp giaûm toác. Trong maïch ñieàu khieån thang maùy cao toác, coâng taéc chuyeån ñoåi taàng laø loaïi phi tieáp ñieåm. Coâng taéc chuyeån ñoåi taàng phi tieáp ñieåm thöôøng duøng laø loaïi caûm bieán vò trí kieåu caûm öùng vaø caûm bieán vò trí duøng teá baøo quang ñieän. Hình II.1: Caáu taïo caûm bieán kieåu caûm öùng. Hình II.2: Söï phuï thuoäc cuûa L=f(s) Nguyeân taéc hoaït ñoäng cuûa caûm bieán kieåu caûm öùng: Khi maïch töø hôû, do ñieän khaùng cuûa cuoän daây beù, doøng xoay chieàu qua cuoän daây khaù lôùn. Khi thanh saét ñoäng 1 laøm kín maïch töø, töø thoâng sinh ra trong maïch töø taêng, laøm taêng ñieän caûm L cuûa cuoän daây vaø doøng ñi qua cuoän daây seõ giaûm xuoáng. Neáu ñaáu noái tieáp vôùi cuoän daây cuûa boä caûm bieán moät rôle ta seõ ñöôïc moät phaàn töû phi tieáp ñieåm ñeå duøng trong heä thoáng ñieàu khieån. Tuøy theo maïch söû duïng, chuùng ta coù theå duøng noù laøm coâng taéc chuyeån ñoåi taàng, caûm bieán ñeå thöïc hieän döøng chính xaùc buoàng thang hoaëc caûm bieán ñeå chæ thò vò trí buoàng thang. Hình II.3: Sô ñoà nguyeân lyù cuûa caûm bieán kieåu caûm öùng Cuoän daây cuûa rôle taàng ñöôïc ñaáu noái tieáp vôùi cuoän daây cuûa caûm bieán kieåu caûm öùng CB. Ñeå naâng cao ñoä tin caäy, song song vôùi cuoän daây cuûa boä caûm bieán ñaáu theâm tuï C. Trò soá ñieän dung cuûa tuï ñieän ñieän ñöôïc choïn sao cho thanh saét ñoäng che kín maïch töø ñeå taïo ñöôïc doøng coäng höôûng. Khi maïch töø cuûa caûm bieán hôû, doøng ñieän ñi qua cuoän daây cuûa rôle Rtr ñuû lôùn laøm cho noù taùc ñoäng. Vaø khi maïch töø kín, doøng ñieän ñi qua cuoän daây giaûm xuoáng gaàn baèng khoâng, rôle khoâng taùc ñoäng. Thoâng thöôøng boä caûm bieán ñöôïc laép ôû thaønh gieáng thang, thanh saét ñoäng ñöôïc laép ôû buoàng thang. Töï ñoäng khoáng cheá thang maùy duøng caùc phaàn töû loâgic: Ñeå naâng cao ñoä tin caäy trong quaù trình hoaït ñoäng cuûa thang maùy, ngaøy nay heä thoáng töï ñoäng töï ñoäng khoáng cheá heä truyeàn ñoäng ñieän thang maùy duøng caùc phaàn töû phi tieáp ñieåm. Öu ñieåm cuûa caùc phaàn töû loâgic laø soá löôïng phaàn töû ñieàu khieån trong maïch ñieàu khieån laø ít nhaát. Caùc phöông thöùc ñieàu khieån truyeàn ñoäng: Hình II.3: Moâ hình heä ñieàu khieån thang maùy. Ñieàu khieån DC SCR: Ñöôïc söû duïng trong thang maùy toác ñoä töø 50 ñeán 1000 FPM. Ñoäng cô moät chieàu söû duïng ñieän aùp ñeå ñaït ñöôïc toác ñoä vaø doøng ñieän bieán thanh moâment ngoõ ra. Moät heä ñieàu khieån DC SCR phaûi coù khaû naêng cung caáp ñieän aùp vaø doøng ñieän theo yeâu caàu ñeå vaän haønh döôùi taát caû caùc ñieàu kieän cuûa taûi vaø toác ñoä. Hình II.4: Trình töï môû taét thang maùy trong ñieàu khieån DC SCR. Inverter control: Ñoäng cô caûm öùng AC coù theå ñieàu chænh bôûi boä caûm bieán AC, ñeå chuyeån ñieän aùp vaø taàn soá cung caáp cho motor. Toác ñoä ñoäng cô seõ töông öùng vôùi taàn soá cung caáp. Moät boä bieán ñoåi AC phaûi coù khaû naêng cung caáp giaù trò thöïc cuûa doøng ñieän moâtor yeâu caàu lieân tuïc trong moïi ñieàu kieän cuûa taûi vaø toác ñoä. Truyeàn ñoäng thuûy löïc vaø cô khí: Truyeàn ñoäng thuyû löïc vaø cô khí ñöôïc söû duïng ôû thang maùy toác ñoä thaáp ñeán trung bình. Thang maùy coù baùnh raêng duøng cho thang maùy toác ñoä thaáp. Thang maùy coù cô caáu thanh raêng ñöôïc truyeàn ñoäng thaúng ñöùng bôûi caùc baùnh raêng truyeàn. Toác ñoä naèm trong khoaûng töø 100 ñeán 200 FPM, nhöõng thang maùy loaïi naøy ñöôïc truyeàn ñoäng baèng ñoäng cô hai caáp toác ñoä hoaëc ñoäng cô moät chieàu vôùi maùy phaùt. Vector control: Söû duïng cho thang maùy vôùi toác ñoä töø 500 ñeán 700 FPM. Gioáng nhö ôû caàn phaûi chuyeån ñieän aùp sang moät chieàu ñeå ñieàu khieån. Hình II.5: Trình töï môû taét thang maùy trong ñieàu khieån Vector. CHÖÔNG III TOÅNG QUAN VEÀ PLC (SIEMENS) I. GIỚI THIỆU VỀ THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN KHẢ TRÌNH PLC: 1. Giới thiệu tổng quan: Trong công nghiệp sản xuất, để điều khiển một thiết bị máy công nghiệp… người ta thực hiện kết nối các linh kiện điều khiển rời (relay, timer, contactor..) lại với nhau tùy theo mức độ yêu cầu thành một hệ thống điện điều khiển.Công việc này khá phức tạp trong thi công, sửa chữa, bảo trì do đó giá thành cao. Khó khăn nhất là khi cần thay đổi một hoạt động nào đó hay thay đổi công nghệ mới. Một hệ thống điều khiển ưu việt mà chúng ta phải chọn điều khiển cho một máy sản xuất cần phải hội đủ các yêu cầu sau: giá thành hạ, dễ thi công, sửa chữa, chất lượng làm việc ổn định, linh hoạt…Từ đó hệ thống điều khiển có thể lập trình được PLC (Progammable Logic Controller) ra đời đã giải quyết vấn đề trên. Để đơn giản hoá việc lập trình, hệ thống điều khiển lập trình cầm tay (Progammable Controller Handle) đầu tiên được ra đời vào năm 1969. Trong giai đoạn này các hệ thống điều khiển lập trình (PLC) chỉ đơn giản thay thế hệ thống Relay và dây nối trong hệ thống điều khiển. Trong quá trình vận hành, các nhà thiết kế đã từng bước tạo ra một tiêu chuẩn mới cho hệ thống, tiêu chuẩn đó là dạng lập trình biểu đồ hình thang. Trong những năm đầu thập niên 70, những hệ thống PLC còn có thêm khả năng vận hành với những thuật toán hỗ trợ (arithmetic), “vận hành với các dữ liệu cập nhật” (Data manipulation). Do sự phát triển của loại màn hình dùng cho máy tính (Cathod Ray Tube: CTR), nên việc giao tiếp giữa người điều khiển lập trình cho hệ thống càng trở nên thuận tiện hơn. Ngoài ra các nhà thiết kế còn tạo ra kỹ thuật kết nối với hệ thống PLC riêng lẻ. Tốc độ xử lý của hệ thống được cải thiện, chu kỳ quét (scan) nhanh hơn làm cho hệ thống PLC xử lý tốt với những hệ thống phức tạp, số lượng cổng vào/ra lớn hơn. Một PLC có đầy đủ các chức năng như:bộ đếm, bộ định thời, các thanh ghi (Register) và tập lệnh cho phép thực hiện các yêu cầu điều khiển phức tạp khác nhau. Hoạt động của PLC hoàn toàn phụ thuộc vào chương trình nằm trong bộ nhớ, nó luôn cập nhật tín hiệu ngõ vào, xử lý tín hiệu để điều khiển ngõ ra. ■ Những đặc điểm của PLC: • Thiết bị chống nhiễu. • Có thể kết nối thêm các module mở rộng ngõ vào/ra. • Ngôn ngữ lập trình dễ hiểu. • Dễ dàng thay đổi chương trình điều khiển bằng máy lập trình hay máy tính cá nhân. • Độ tin cậy cao, kích thước nhỏ. • Bảo trì dễ dàng. Do các đặc điểm trên, PLC cho phép người điều hành không mất nhiều thời gian nối dây phức tap khi cần thay đổi chương trình điều khiển, chỉ cần lập trình mới thay cho chương trinh cũ. Việc sử dụng PLC vào các hệ thống điều khiển ngày càng thông dụng. Để đáp ứng yêu cầu ngày càng đa dạng này, các nhà sản xuất đã đưa ra hàng loạt các dạng PLC với nhiều mức độ thực hiện đủ để đáp ứng các yêu cầu khác nhau của người sử dụng. Để đánh giá một bộ PLC người tư dựa vào hai tiêu chuẩn chính: • Dung lượng bộ nhớ và số tiếp điểm vào/ra của nó. • Các chức năng như: bộ vi xử lý, chu kỳ xung clock, ngôn ngữ lập trình, khả năng mở rộng số ngõ vào/ra. Với PLC, việc giải quyết các bài toán tự động hoá khác nhau nhưng không biến đổi gì về cơ cấu ngoài việc thay đổi chương trình điều khiển sao cho phù hợp. PLC có khả năng tuyệt đối về khả năng linh động, mềm dẻo và hiệu quả về giải quyết các bài toán cao hơn so với các kỹ thuật cổ điển. 2. Các ứng dụng chính của PLC. Simatic S7- 200 cung cấp hầu hết các giải pháp khác nhau cho các hệ thống thống tự động hóa như: • Kỹ thuật sản xuất (Production engineering). • Công nghiệp ô tô (Automobile industry). • Điều khiển máy chuyên dụng trong xây dựng (Specialized machine construction). • Xử lý nhựa (Processing of plastics). • Công nghiệp đóng gói (Packing industry). • Thức ăn và nước uống công nghiệp (Food and drink industry ). • Xử lý công nghiệp (Processing engineering). 3. Giá vận hành thấp: Card nhớ vi nhỏ (MMC - Micro Memory Card) làm nhiệm vụ lưu trữ dữ dữ liệu và chương trình khi bị mất nguồn. MMC này có thể hiệu chỉnh hoàn thành một dự án (project) bao gồm các biểu tương và chú thích để cho việc quản lý dể dàng hơn. MMC này có thể cập nhật chương trình dễ dàng, nó cho phép truy cập đọc và ghi trong quá trình thực hiện chương trình. Chính vì vậy mà việc đo các giá trị lưu trữ hay xử lý chúng được thực hiện dễ dàng hơn. 4. Giao tiếp đa chức năng: (MPI – Multi-point Interface). Giao tiếp đa chức năng là giai pháp rẻ nhất cho truyền thông thiết bị và lập trình máy tính (PC). Hệ thống giao diện với người máy HMI (Human Machine Interface) và một vài chương trình điều khiển khác của S7/C7/WinAC. Có tổng cộng 125 trạm MPI có thể kết nối đường truyền với tốc độ 187,5 kbit/s. II. Thieát bò ñieàu khieån laäp trình S7-200 1. Caáu phaàn hình cöùng S7-200 laø thieát bò ñieàu khieån laäp trình loaïi nhoû cuûa haõng Siemens coù caáu truùc theo kieåu modul vaø coù caùc modul môû roäng .thaønh phaàn cô baûn cuûa S7-200 laø khoái vi xöû lí CPU 212 vaø CPU 214. Veà hình thöùc beân ngoaøi, söï khaùc nhau cuûa hai loaïi CPU naøy nhaän bieát nhôø soá ñaàu vaøo/ra vaø nguoàn cung caáp. -CPU 212 coù 8 coång vaøo vaø 6 coång ra, coù khaû naêng môû roäng theâm 2 modul Simatic S7-200 CPU 212 -CPU 214 coù 14 coång vaøo vaø 10 coång ra, coù khaû naêng môû roäng theâm 7 modul Simatic S7-200 CPU 214 -Ngoaøi ra coù moät soá loaïi CPU khaùc nhö: CPU 222 vaø CPU 224 Simatic S7-200 CPU 224 Simatic S7-200 CPU 222 Ôû ñaây chæ ñeà caäp ñeán CPU 214 laø chuû yeáu. CPU 214 coù caùc ñaëc tính nhö sau: -2048 töø nhôù trong chöông trình (chöùa trong ROM ñieän) -2048 töø nhôù döõ lieäu (trong ñoù 256 töø chöùa trong ROM ñieän) -14 ngoõ vaøo vaø 10 ngoõ ra digital keøm theo trong khoái trung taâm -Hoã trôï toái ña 7 modul môû roäng keå caû modul analog -Toång soá coång vaøo ra cöïc ñaïi laø 64 coång vaøo-ra digital -128 Timer chia laøm 3 loaïi theo ñoä phaân giaûi khaùc nhau: 4 Timer 1ms, 16 Timer 10ms vaø 108 Timer coù ñoä phaân giaûi 100ms. -128 boä ñeám chia laøm 2 loaïi :96 ñeám leân vaø 32 ñeám leân-xuoáng -256 oâ nhôù noäi boä -688 oâ nhôù ñaëc bieät duøng ñeå thoâng baùo traïng thaùi vaø ñaët cheá ñoä laøm vieäc -Coù pheùp tính soá hoïc -Ba boä ñeám toác ñoä cao vôùi nhòp 2KHz vaø 7KHz -Hai boä dieàu chænh töông töï -Toaøn boä vuøng nhôù khoâng bò maát döõ lieäu trong khoaûng thôøi gian 190 giôø khi PLC bò maát nguoàn nuoâi. Moâ taû caùc ñeøn baùo treân CPU 214: SF Ñeøn ñoû SF baùo hieäu heä thoáng bò hoûng, Ñeøn SF saùng leân khi PLC coù hoûng hoùc. RUN Ñeøn xanh RUN chæ ñònh PLC ñang ôû cheá ñoä laøm vieäc vaø thöïc hieän chöông trình ñöôïc nhaäp vaøo maùy. STOP Ñeøn vaøng STOP chæ ñònh PLC ñang ôû cheá ñoä döøng. Döøng chöông trình ñang thöïc hieän laïi. I x.x Ñeøn xanh ôû coång vaøo chæ ñònh traïng thaùi töùc thôøi cuûa coång (x.x=0.0-1.5). Ñeøn naøy baùo hieäu traïng thaùi cuûa tín hieäu theo giaù trò logic cuûa coång. Qy.y Ñeøn xanh ôû coång ra chæ ñònh traïng thaùi töùc thôøi cuûa coång (y.y=0.0-1.1). Ñeøn naøy baùo hieäu traïng thaùi cuûa tín hieäu theo giaù trò logic cuûa coång. 2. Caáu truùc boä nhôù cuûa S7-200 Boä nhôù cuaû S7-200 ñöôïc chia laøm 3 vuøng: -Vuøng nhôù chöông trình -Vuøng nhôù thoâng soá -Vuøng nhôù döõ lieäu Vuøng nhôù chöông trình , vuøng nhôù thoâng soá vaø moät phaàn vuøng nhôù döõ lieäu ñöôïc nhôù trong rom ñieän EEPROM. Ñoái vôùi CPU 214 cho pheùp caém theâm khoái nhôù môû roäng ñeå chöùa chöông trình maø khoâng caàn ñeán thieát bò laäp trình. Vuøng nhôù döõ lieäu ñöôïc chia thaønh caùc bieán nhôù nhoû vôùi caùc coâng duïng khaùc nhau. Chuùng ñöôïc kí hieäu baèng caùc chöõ caùi ñaàu cuûa tieáng Anh ,ñaëc tröng cho coâng duïng rieâng cuûa chuùng nhö sau: V Variable memory ( Boä nhôù bieán ) I,E Input image register ( Boä ñeäm ngoõ vaøo ) Q,A Output image register ( Boä ñeäm ngoõ ra ) M Internal memory bits SM Special memory bits 3. Thöïc hieän chöông trình PLC thöïc hieän chöông trình theo chu trình laëp ,moãi voøng laëp ñöôïc goïi laø moät voøng queùt ( Scan ). Moãi chu kyø maùy bao goàm caùc böôùc nhö sau: -Ñoïc caùc ngoõ vaøo -Thöïc hieän chöông trình -Xöû lyù caùc yeâu caàu giao tieáp -Thöïc hieän söï töï kieåm tra loãi -Truyeàn keát quaû ñeán caùc ngoõ ra Thöïc hieän chöông trình Caùc böôùc keå treân ñöôc laëp ñi laëp laïi theo chu kyø, theâm vaøo ñoù coøn coù quaù trình thöïc hieän caùc chöông trình ngaét theo moät thöù töï öu tieân ñònh saün , caùc chöông trình ngaét ñöôïc xöû lyù khoâng ñoàng boä vôùi chu kyø maùy khi coù yeâu caàu ngaét. Ñoïc caùc ngoõ vaøo Voøng queùt scan Töï kieåm tra loãi Truyeàn thoâng Truyeàn keát quaû ñeán ngoõ ra Khôûi ñoäng 4. Caáu truùc chöông trình cuûa S7-200 Coù theå laäp trình cho PLC S7-200 baèng caùch söû duïng moät trong caùc chöông trình sau: -STEP 7-Micro/DOS -STEP 7-Micro/WIN Caùc chöông trình cho S7-200 phaûi coù caáu truùc bao goàm chöông trình chính (Main program) vaø sau ñoù ñeán caùc chöông trình con vaø caùc chöông trình xöû lyù ngaét ñöôïc chæ ra sau ñaây: -Chöông trình chính ñöôïc chaám döùt baèng leänh keát thuùc MEND (main end). -Chöông trình con laø moät boä phaän cuûa chöông trình. Caùc chöông trình con phaûi ñöôïc vieát sau leänh keát thuùc chöông trình chính MEND. -Caùc chöông trình xöû lyù ngaét laø moät boä phaän cuûa chöông trình chính. Caùc chöông trình xöû lyù ngaét phaûi ñöôïc vieát sau leänh keát thuùc chöông trình chính MEND. Caùc chöông trình con ñöôïc nhoùm laïi thaønh moät nhoùm ngay sau chöông trình chính. Sau ñoù ñeán ngay caùc chöông trình xöû lyù ngaét. Baèng caùch vieát nhö vaäy , caáu truùc chöông trình roõ raøng vaø thuaän tieän hôn tronh vieäc ñoïc chöông trình sau naøy .Coù theå troän laãn chöông trình con vaø chöông trình xöû lyù ngaét ñaèng sau chöông trình chính. CHÖÔNG IV NGOÂN NGÖÕ LAÄP TRÌNH CUÛA S7 – 200 1. PHÖÔNG PHAÙP LAÄP TRÌNH Caùch laäp trình cho S7 – 200 noùi rieâng vaø cho caùc PLC cuûa Siemen noùi chung döïa treân hai phöông phaùp cô baûn : Phöông phaùp hình thang (Ladder Logic vieát taét laø LAD): laø moät ngoân ngöõ laäp trình baèng ñoà hoaï .Nhöõng thaønh phaàn cô baûn duøng trong LAD töông öùng vôùi caùc thaønh phaàn cuûa baûng ñieàu khieån baèng rôle. Phöông phaùp lieät keâ leänh ( Statement List vieát taét laø STL): laø phöông phaùp theå hieän chöông trình föôøi daïng taäp hôïp caùc caâu leänh . Moãi caâu leänh trong chöông trình ,keå caû caùc leänh hình thöùc bieåu dieãn moät chöùc naêng cuûa PLC. 2. MOÄT SOÁ LEÄNH CUÛA PLC (DAÏNG LAD) Tieáp ñieåm thöôøng môû Tieáp ñieåm thöôøng ñoùng Cuoän daây ( ) 2.1. Caùc leänh tieáp ñieåm ñaëc bieät LAD Moâ taû NOT ( ) Tieáp ñieåm ñaûo traïng thaùi cuûa doøng cung caáp P ( ) Tieáp ñieåm chuyeån ñoåi döông cho pheùp doøng cung caáp thoâng maïch trong moät voøng queùt khi xung ñieàu khieån töø 0 leân 1 N ( ) Tieáp ñieåm chuyeån ñoåi aâm cho pheùp doøng cung caáp thoâng maïch trong moät voøng queùt khi xung ñieàu khieån töø 1 xuoáng 0 2.2. Moät soá merker ñaëc bieät SM0.0 luoân luoân coù giaù trò logic baèng 1 SM0.1 coù giaù trò logic baèng 1 ôû voøng queùt ñaàu tieân SM0.4 phaùt nhòp 60 giaây (0 – cho 30 giaây ñaàu , 1 – cho 30 giaây sau) SM0.5 phaùt nhòp 1 giaây (0 – cho 0,5 giaây ñaàu 1 – cho 0,5 giaây sau) 2.3. Maïch nhôù S - R Moâ taû leänh S – R baèng LAD LAD Moâ taû Toaùn haïng S_bit n ( S ) Ñoùng moät maûng goàm n caùc tieáp ñieåm keå töø S_bit S_BIT : I, Q,M,SM,T,C,V (bit) n:IB,QB,MB,SMB,VB(byte),AC,haèng soá, *VD, *AC S_bit n ( R ) Ngaét moät maûng goàm n caùc tieáp ñieåm keå töø S_ bit .Neáu S_bit laø chæ vaøo Timer hoaëc Counter thì leänh seõ xoaù bit ñaàu ra cuûa Timer/Counter ñoù S_bit n ( S_l ) Ñoùng ñoàng thôøi moät maûng goàm n caùc tieáp ñieåm keå töø S_bit S_bit: Q (bit ) n: IB,QB,MB,SMB,VB(byte), AC,haèng soá,*VD,*AC S_bit n ( R_l ) Ngaét töùc thôøi moät maûng goàm n caùc tieáp ñieåm keå töø ñòa chæ S_bit 2.4. Boä ñònh thôøi ( Timer ) Boä ñieàu khieån laäp trình loaïi S7- 200 (vôùi CPU 214) coù 128 Timer ñöôïc chia laøm hai loaïi: -Timer taïo thôøi gian treã khoâng coù nhôù( ON – Delay Timer) kí hieäu laø TON -Timer taïo thôøi gian treã coù nhôù (Retentive – ON – Delay Timer) kí hieäu laø TONR Caû hai loaïi Timer naøy ñeàu coù 3 loaïi vôùi 3 ñoä phaân giaûi thôøi gian khaùc nhau : 1ms , 10ms , 100ms vaø caùc giaù trò cöïc ñaïi laø 32,767s , 327,67s , 3276,7s .Giaù trò thôøi gian (PT) coù theå laø moät soá (Konstante) cuõng coù theå laø moät töø : VW,T,Z,EW,AW,SMW,SW,USW. Caùc ñòa chæ cuûa TON Ñoä phaân giaûi CPU 212/214/215/216 CPU 214/215/216 CPU 215/216 1ms T32 T96 10ms T33 – T36 T97 – T100 100ms T37 – T63 T101 – T127 T128 – T155 Caùc ñòa chæ cuûa TONR Ñoä phaân giaûi CPU 212/214 CPU 214 CPU 215/216 1ms T0 T64 10ms T1 – T4 T65 – T68 100ms T5 – T31 T69 - T95 2.5. Boä ñeám (Counter) Boä ñieàu khieån laäp trình loaïi SIMATIC S7 – 200 coù hai loaïi chöùc naêng ñeám: -Ñeám leân (Counter up): chöùc naêng cuûa boä ñeám leân (CTU) noù ñöôïc kích thích bôûi caïnh döông cuûa E0.0 ôû ngoõ vaøo cuûa boä ñeám leân (CU), giaù trò ñeám ñaït ñeán +32767. -Ñeám leân vaø ñeám xuoáng (Counter up – down): chöùc naêng cuûa boä ñeám leân vaø ñeám xuoáng (CTUD) cuõng ñöôïc kích thích bôûi caïnh leân cuûa E0.0 ôû ngoõ vaøo cuûa boä ñeám leân (CU), giaù trò ñeám ñaït ñeán +32767 laø ñeám leân. ÔÛ caïnh taêng E0.1 ôû ngoõ vaøo ñeám xuoáng(CD), giaù trò ñeám ñaït ñeán -32767. Caùc vuøng ñòa chæ cuûa boä ñeám CPU 212 CPU 214 CPU 215/216 Z0 – Z63 Z0 – Z127 Z0 – Z255 CTU CTUD CTU CTUD 0 – 47 48 – 63 0 – 47 80 – 127 48 - 79 2.6. Chöùc naêng so saùnh Bieåu dieãn caùc leänh so saùnh LAD Moâ taû Toaùn haïng n1 n2 = = B n1 n2 = = I n1 n2 = = D Tieáp ñieåm ñoùng khi n1=n2 B = byte I = soá nguyeân (16 bit) D = caùc soá (32 bit) n1,n2: VB,EB,AB,MB,SMB, (Byte) AKKU, Konstante, *VD,*AKKU n1, n2: VW,T,Z,EW,AW,MW, (Word) SMW,AKKU,AEW, Konstante,*VD, *AKKU n1, n2: VD,ED,AD,MD,SMD, (Dword) AKKU,HC,Konstante, *VD,*AKKU n1 n2 > = B n1 n2 > = I n1 n2 > = D Tieáp ñieåm ñoùng khi n1 ≥ n2 B = byte I = soá nguyeân (16 bit) D = caùc soá (32 bit) n1 n2 < = B n1 n2 < = I n1 n2 < = D Tieáp ñieåm ñoùng khi n1 ≤ n2 B = byte I = soá nguyeân (16 bit) D = caùc soá (32 bit) CHÖÔNG V ÖÙNG DUÏNG PLC ÑIEÀU KHIEÅN THANG MAÙY Heä thoáng tín hieäu cô baûn cuûa thang maùy 5 taàng: Nhoùm caùc tín hieäu goïi thang (ñaët taïi moãi taàng ):L1, L2 ,L3, L4, X2 ,X3, X4, X5. Nhoùm caùc tín hieäu ñeán taàng (ñaët taïi buoàng thang):T1, T2 ,T3 ,T4 ,T5. Nhoùm tín hieäu xaùc ñònh vò trí buoàng thangtaïi moãi taàng (ñaët coá ñònh treân ñöôøng ñi cuûa buoàng thang): d1 ,d2 ,d3 ,d4 ,d5 (caûm bieán taàng). Nhoùm caùc tín hieäu cöûa ( xaùc ñònh cöûa ñoùng hay môû ):g0 ,g1 ,g2 ,g3 ,g4 ,g5 . Nhoùm caùc tín hieäu haïn cheá haønh trình (ñaët coá ñònh ôû cuoái haønh trình cuûa buoàng thang): HCT, HCD. Löu yù : d1, d2 ,d3, d4, d5: caûm bieán taàng hoaëc laø coâng taéc haønh trình g1, g2, g3, g4, g5: caûm bieán cöûa taàng baûo veä khoâng cho ngöôøi beân ngoaøi vaøo g0 (cöûa buoàng thang): baûo veä ngöôøi trong buoàng thang Thieát laäp maïch ñieàu khieån thang maùy trong tröôøng hôïp khoâng coù ngöôøi goïi thang, tín hieäu ñeán taàng seõ cho thang maùy chaïy laàn löôït ñeán töøng taàng .Toång hôïp thaønh 4 tín hieäu cô baûn: Tín hieäu cho döøng thang( khi ñieàu kieän an toaøn khoâng ñaûm baûo) d=g1*g2*g3*g4*g5* HCT * HCD d g1 g2 g3 g4 g5 HCT HCD Tín hieäu hoaøn thaønh meänh leänh(cho döøng khi thöïc hieän xong meänh leänh) h= d1*T1+ d2*T2+ d3*T3+ d4*T4+d5*T5 H d1 T1 d2 T2 d3 T3 d4 T4 d5 T5 ÑC HCT d5 g5 X5 L4 Ñoái troïng d4 g4 X4 L3 d3 g3 X3 L2 d2 g2 X2 °T1 °T2 °T3 °T4 °T5 g0 d1 g1 L1 Buoàng thang HCD Sô ñoà heä thoáng tín hieäu thang maùy Hình cöûa taàng thang maùy Khả năng hoạt động : Liên tục, 180 lần/ phút Thiết bị an toàn - Đầy đủ, hiệu quả với : Bộ chống vượt tốc Hệ thống thắng cơ Hệ thống an toàn cửa Bảo vệ quá tải Bảo vệ mất & ngược pha, sụt áp Hệ thống cứu hộ tự động khi mất điện Khởi động & dừng tầng : Êm ái, nhẹ nhàng Hệ thống động lực : Bền bỉ & tiết kiệm điện năng Kiểu dáng & trang trí : Nhiều mẫu thiết kế phù hợp cho công trình Thiết kế riêng theo yêu cầu Điều khiển vận hành : Đầy đủ các chức năng theo TCVN hiện hành giúp cho hành khách sử dụng dễ dàng tiện lợi. Hình trong buoàng thang Baûng ñieàu khieån Bảng điều khiển : Các nút gọi tầng Các nút chức năng Đèn báo tầng và báo chiều Baûng yeâu caàu kyõ thuaät cuûa thang maùy coâng ty Thieân Nam CHỨC NĂNG KÝ HIỆU DIỄN GIẢI TIÊU CHUẨN CHỌN LỰA Điều khiển tập hợp 2 chiều FC Hệ thống hoạt động tự động hoàn toàn, đáp ứng tất cả các lệnh gọi theo 2 chiều di chuyển • Điều khiển tập hợp 1 chiều xuống DC Hệ thống chỉ đáp ứng lệnh gọi thang đi xuống các tầng • Điều khiển đôi DPL Phối hợp 2 thang gần nhau để hoạt động hiệu quả • Khóa cửa an toàn DL Được trang bị tại các cửa tầng, để không thể mở cửa khi không có cabin tại phòng đó và thang không họat động khi cữa tầng bị mở • Ra vào an toàn PHO Hệ thống tế bào quang điện sẽ phát hiện có người hay vật cản trên lối vào thang và lệnh ngăn không cho cửa đóng • Đóng cửa an toàn SSH Cửa đang đóng sẽ mở lại khi gặp một lực cản lớn hơn giá trị cho phép • Báo quá tải OVL Khi người và hàng hóa vượt quá tải trọng cho phép chuông và đèn sẽ báo và thang sẽ không hoạt động cho đến khi nào giảm bớt tải trọng • Khống chế vượt tốc GOV Khi thang hoạt động vượt quá 30% tốc độ định mức, bộ khống chế vượt tốc sẽ họat động, thang sẽ dừng và hệ thống điều khiễn sẽ tự ngắt • Interphone và đèn cứu hộ IEL Khi có sự cố mất điện đèn cứu hộ sẽ tự sáng và hệ hống Interphone sẽ giúp hành khách liên hệ với bên ngoài • Bộ cứu hộ tự động ARD Khi mất điện bộ cứu hộ sẽ hoạt động đưa thang về tầng gần nhất, mở cửa để hành khách ra ngoài an toàn • Hệ thống tín hiệu IND Bảng đèn hiển thị tầng và chiều thang đang hoạt động • Tự động tắt đèn và quạt FLA Đèn và quạt trong thang máy sẽ tự động tắt sau khi thang không họa động trong một thới gian nhất định • Chuông báo dừng tầng LG Khi thang đến tầng, sẽ có chuông báo khi thang dừng • Kết nối nguổn dự phòng SP Hệ thống tự động chuyển sang hoạt động bằng nguồn dự phòng khi mất điện nguồn chính • Chế độ hỏa hoạn FO Khi có hỏa hoạn tác động vào hộp hỏa hoạn , thang sẽ tự động trở về tầng trệt và ngừng hoạt động • Chức năng trở về tầng chính PL Sau khi một khoảng thời gian không có người sử dụng, thang sẽ tự trở về tầng chính chờ lệnh gọi • SÔ ÑOÀ MAÏCH KEÁT NOÁI PLC