Đồ án môn tự động hóa nga

Đồ án tự động hóa điều khiển thiết bị điện

GVHD: ThS Đàm Xuân Đông

LỜI MỞ ĐẦU
Trong công cuộc đổi mới đất nước, với mục tiêu chiến lược Cơng nghiệp hóa –
Hiện đại hoá đất nước, đưa nền kinh tế phát triển với tốc độ cao nhằm nhanh chóng sánh
vai cùng các quốc gia tiên tiến trên thế giới, lĩnh vực tự động hố cơng nghiệp ngày càng
chứng tỏ vai trị không thể thiếu được.
Không chỉ phục vụ trong công nghiệp hóa, lĩnh vực tự động hóa cịn thể hiện bản
chất của một nước hiện đại. Cùng với sự phát triển của đất nước, ngày càng xuất hiện
nhiều cơng trình xây dựng cao tầng đồ sộ: những cao ốc thương mại, nhà hàng, khách
sạn hiện đại theo tiêu chuẩn quốc tế, và cả những siêu thị, bệnh viện đều có xu hướng
“phát triển theo chiều cao”. Đó là một qui luật phát triển hiển nhiên. Đi đôi với sự phát
triển này là nhu cầu về thiết bị chuyển tải hàng hoá và con người theo “độ cao”. Thiết
bị hiện đại đó chính là thang máy.
Thang máy phục vụ con người, tải hàng hoá, một phần thể hiện bộ mặt hiện đại
của một đất nước. Chính vì vậy, nó có vai trị khơng kém phần quan trọng. Nó quyết
định giờ giấc làm việc, năng suất lao động, và rất tiện lợi cho việc di chuyển lên xuống
ở các toà nhà cao tầng….
Hiện nay ngành thang máy với trang thiết bị ngoại nhập ở mức hợp tác với nước
ngoài lắp đặt các thang máy với trang thiết bị ngoại nhập. Trong tương lai, em tin tưởng
rằng nó sẽ phát triển hơn nữa.
Em xin cảm ơn sự hướng dẫn của thầy Đàm Xuân Đông và các thầy cơ trong
khoa Điều Khiển Tự Động Hóa đã giúp em hoàn thành đồ án này. Do nguồn kiến thức
có hạn nên đồ án vẫn cịn nhiều thiếu sót mong nhận được sự góp ý nhận xét của các
thầy cô.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày tháng năm 2020
Sinh viên thực hiện

SVTH: Đoàn Thị Nga

MSV: 1681410347


Đồ án tự động hóa điều khiển thiết bị điện

GVHD: ThS Đàm Xuân Đông

MỤC LỤC
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ THANG MÁY ............................................................1
1. Giới thiệu chung ..........................................................................................................1
1.1.Khái niệm và yêu cầu về an toàn đối với thang máy.................................................1
1.1.1.Khái niệm ...............................................................................................................1
1.1.2. Yêu cầu về an toàn ................................................................................................1
1.2. Cấu tạo ......................................................................................................................2
1.3. Nguyên lý hoạt động chung của thang máy .............................................................3
CHƯƠNG II: THIẾT KẾ MẠCH ĐỘNG LỰC .............................................................4
2.1. Động cơ không đồng bộ 3 pha cho thang máy .........................................................4
2.1.1. Cấu tạo ...................................................................................................................4
2.1.1.1. Stator ...................................................................................................................4
2.1.1.2. Rotor ...................................................................................................................4
2.1.2. Nguyên lý hoạt động của động cơ không đồng bộ 3 pha ......................................4
2.2. Sơ đồ mạch động lực cho thang máy .......................................................................5
CHƯƠNG III: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN ..........................................................6
3.1. Giới thiệu chung về S7-1200 ....................................................................................6
3.2. Sơ lược về CPU 1214C DC/DC/DC ........................................................................6
3.3. Cảm biến dừng tầng SN-GDC-3N-S cho buồng thang ............................................7
3.4. Rơ le điện từ .............................................................................................................8
3.4.1. Cấu tạo chung của các loại rơ le ............................................................................8

3.4.2. Nguyên lý làm việc chung của rơ le ......................................................................9
3.4.3. Các loại rơ le dùng trong thang máy .....................................................................9
3.5. Một số thiết bị khác ..................................................................................................9
3.6. Sơ đồ và nguyên lý mạch điều khiển kết nối với PLC ...........................................10
3.6.1. Sơ đồ mạch điều khiển ........................................................................................10
3.6.2. Nguyên lý hoạt động ...........................................................................................11
3.6.2.1. Xét trường hợp khi thang máy ở tầng 1 CB1 báo ............................................12
3.6.2.2. Xét trường hợp khi thang máy ở tầng 2 CB2 báo ............................................12
3.6.2.3. Xét trường hợp khi thang máy ở tầng 3 CB3 báo ............................................12
3.6.2.4. Xét trường hợp khi ở tầng 4 CB4 báo ..............................................................13
3.7. Chương trình PLC S7-1200 ....................................................................................14
3.7.1. Chương trình chính main OB1 ............................................................................14
3.7.2. Vị trí buồng thang ................................................................................................22
3.7.3. Người cùng buồng thang .....................................................................................23
SVTH: Đoàn Thị Nga

MSV: 1681410347


Đồ án tự động hóa điều khiển thiết bị điện

GVHD: ThS Đàm Xuân Đông

3.7.4. Người khác buồng thang .....................................................................................24
3.7.5. Chọn kích hoạt 1 ..................................................................................................26
3.7.6. Chọn kích hoạt 2 ..................................................................................................28
3.7.7. Hiển thị đèn báo tầng đó được chọn ....................................................................29
3.7.8. Khi buồng thang đang ở tầng 1 ...........................................................................30
3.7.9. Khi buồng thang ở tầng 2 ....................................................................................32
3.7.10. Khi buồng thang ở tầng 3 ..................................................................................33

3.7.11. khi buồng thang ơ tầng 4 ...................................................................................35
3.8.Giải thích các Network. ...........................................................................................37
3.8.1 Main OB1 .............................................................................................................37
3.8.2. Vị trí buồng thang ................................................................................................38
3.8.3. Người cùng buồng thang .....................................................................................38
3.8.4.Người khác buồng thang ......................................................................................38
3.8.5. Khi buồng thang ở tầng 1 ....................................................................................39
3.8.6. Khi buồng thang ở tầng 2 ....................................................................................39
3.8.7. Khi buồng thang ở tầng 3 ....................................................................................40
3.8.8. Khi buồng thang ở tầng 4 ....................................................................................40
3.8.9. Chọn kích hoạt 1 ..................................................................................................40
3.8.10. Chọn kích hoạt 2 ................................................................................................41
3.8.11. chọn số ...............................................................................................................41
3.9. Mơ phỏng qua WinCC............................................................................................42
3.10. Chương trình Cscrip .............................................................................................43
3.10.1. Chương trình đóng mở cửa các tầng .................................................................43
3.10.2. Chương trình chuyển động của buồng thang ....................................................44
3.11. Tag biến ................................................................................................................45
3.11.1. Tag biến cho PLC ..............................................................................................45
CHƯƠNG IV: TÍNH TỐN LỰA CHỌN THIẾT BỊ .................................................48
4.1. Kiểm tra lựa chọn cơng suất động cơ .....................................................................48
4.1.1. Tính lực kéo đặt lên puly .....................................................................................48
4.1.2. Tính mơmen của động cơ tưng ứng với lực kéo..................................................49
4.1.3. Chọn động cơ đóng mở cửa thang máy ...............................................................50
4.2. Chọn thiết bị bảo vệ cho động cơ chính của thang máy.........................................51
4.3. Chọn thiết bị bảo vệ cho động cơ đóng mở cửa cho thang máy ............................51
4.4. Chọn thiết bị bảo vệ cho mạch điều khiển. ............................................................51
4.5. Tính tốn chọn dây điện .........................................................................................52
4.5.1. Chọn dây dẫn cho mạch lực ................................................................................52
SVTH: Đoàn Thị Nga

MSV: 1681410347


Đồ án tự động hóa điều khiển thiết bị điện

GVHD: ThS Đàm Xuân Đông

4.5.2. Chọn dây dẫn cho mạch điều khiển .....................................................................52
KẾT LUẬN ...................................................................................................................53
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................54

SVTH: Đoàn Thị Nga

MSV: 1681410347


Đồ án tự động hóa điều khiển thiết bị điện

GVHD: ThS Đàm Xn Đơng

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Cấu tạo chi tiết thang máy ................................................................................2
Hình 2.1: Cấu tạo chung của động cơ điện một chiều ......................................................4
Hình 2.2: Sơ đồ mạch động lực cho hệ thống thang máy .................................................5
Hình 3.1: CPU 1214C DC/DC/DC ..................................................................................6
Hình 3.2: Modun SM 1222 DC ........................................................................................7
Hình 3.3: Cảm biến dừng tầng SN-GDC-3N-S ...............................................................7
Hình 3.4: Rơ le trung gian 24V ........................................................................................8
Hình 3.5: Rơ le nhiệt .......................................................................................................8

Hình 3.6: Cơng tắc tơ 220V .............................................................................................9
Hình 3.7: Nút bấm cơ ....................................................................................................10
Hình 3.8: Đèn báo 220V ................................................................................................10
Hình 3.9a: Sơ đồ đấu nối với PLC .................................................................................11
Hình 3.9b: Sơ đồ đấu nối với cơng tắc tơ ......................................................................11
Hình 3.10: Mơ phỏng hệ thống thang máy qua WinCC runtime professional ................42
Hình 4.1: Mơ hình động học của hệ thống thang máy ..................................................48
Hình 4.2: Bảng một số đơng cơ thang máy ....................................................................50
Hình 4.3: Bảng một số động cơ đóng mở cửa cho thang máy .........................................50

SVTH: Đồn Thị Nga

MSV: 1681410347


Đồ án tự động hóa điều khiển thiết bị điện

GVHD: ThS Đàm Xuân Đông

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ THANG MÁY
1. Giới thiệu chung
1.1.Khái niệm và yêu cầu về an toàn đối với thang máy
1.1.1.Khái niệm
Thang máy là một thiết bị chuyên dùng để dùng vận chuyển người, hàng hoá, vật
liệu v.v… theo phương thẳng đứng hoặc nghiêng một góc nhỏ hơn 150 so với phương
thẳng đứng một tuyến đã định sẵn.
Thang máy thường được dùng trong các khách sạn, công sở, chung cư, bệnh viện,
và các đài quan sát, tháp truyền hình trong các nhà máy, cơng xưởng đặc điểm vận
chuyển bằng thang máy so với các phương tiện vận chuyển khác là thời gian một chu
kỳ vận chuyển bé, tần suất vận chuyển lớn, đóng mở liên tục.

Nhiều quốc gia trên thế giới đã quy định, đối với các nhà cao 6 tầng trở lên đều
phải được trang bị thang máy để đảm bảo cho người đi lại thuận tiện, tiết kiệm thời gian
và tăng năng suất lao động. Đối với những cơng trình như bệnh viện, nhà máy, khách
sạn v.v. tuy số tầng nhỏ hơn 6 nhưng do yêu cầu phục vụ vẫn phải được trang bị thang
máy.
Thang máy là một thiết bị vận chuyển địi hỏi tính an tồn nghiêm ngặt, bởi nó
liên quan trực tiếp đến tài sản và tính mạng con người nên nó phải thỏa mãn yêu cầu về
an toàn được quy định trong các tiêu chuẩn, quy trình, quy phạm.
1.1.2. Yêu cầu về an toàn
Thang máy là thiết bị chuyên dùng để chở người, chở hàng từ độ cao này đến độ
cao khác vì vậy trong thang máy, vấn đề an tồn được đặt lên hàng đầu. Để đảm cho sự
hoạt động an tồn của thang máy, người ta bố trí một loạt các thiết bị giám sát hoạt động
của thang nhằm phát hiện và xử lý sự cố.
Trong thực tế, khi thiết kế truyền động cho thang máy phải phối hợp bảo vệ cả
phần cơ và phần điện, kết hợp nhiều loại bảo vệ. Chẳng hạn, khi cấp điện cho động cơ
kéo buồng thang thì cũng cấp điện ln cho phanh hãm, làm nhả các má phanh kẹp vào
ray dẫn hướng. Khi đó buồng thang mới có thể chuyển động được. Khi mất điện, các
má phanh kẹp sẽ tác động vào đường ray giữ cho buồng thang không rơi.
Đối với hệ thống thang máy có một số yêu cầu như sau:
1. Dừng chính xác buồng thang
Việc đóng mở cửa thang hay cửa tầng chỉ được thực hiện tại tầng nơi buồng thang
dừng và khi buồng thang đã dừng chính xác.
Buồng thang của thang máy cần phải dừng chính xác so với mặt bằng của tầng
cần dừng sau khi đã ấn nút dừng. Nếu buồng thang dừng khơng chính xác sẽ gây ra các
hiện tượng sau :
-Đối với thang máy chở khách: Làm cho hành khách ra, vào khó khăn, tăng thời gian ra,
vào của hành khách, dẫn đến giảm năng suất.
- Đối với thang máy chở hàng: Gây khó khăn cho việc bốc xếp và bốc dỡ hàng. Trong
một số trường hợp có thể khơng thực hiện được việc xếp và bốc dỡ hàng.
Để khắc phục hậu quả đó, có thể ấn nhắp nút bấm để đạt được độ chính xác khi dừng,

nhưng sẽ dẫn đến các vấn đề không mong muốn sau:
+ Hỏng thiết bị điều khiển.
SVTH: Đoàn Thị Nga

MSV: 1681410347
1


Đồ án tự động hóa điều khiển thiết bị điện

GVHD: ThS Đàm Xuân Đông

+ Gây tổn thất năng lượng.
+ Gây hỏng hóc các thiết bị cơ khí.
+ Tăng thời gian từ lúc hãm đến dừng.
Để dừng chính xác buồng thang, cần tính đến một nửa hiệu số của hai quãng
đường trượt khi phanh buồng thang đầy tải và phanh buồng thang không tải theo cùng
một hướng di chuyển. Các yếu tố ảnh hưởng đến dừng chính xác buồng thang bao gồm:
mơmen cơ cấu phanh, mơmen qn tính của buồng thang, tốc độ khi bắt đầu hãm.
2. Các yêu cầu về hệ truyền động đối với động cơ
Khi thiết kế trang bị điện - điện tử cho thang máy, việc lựa chọn một hệ truyền
động, loại động cơ phải dựa trên các yêu cầu sau:
-Độ chính xác khi dừng
-Tốc độ di chuyển buồng thang
-Gia tốc lớn nhất cho phép
-Phạm vi điều chỉnh tốc độ
Thang máy thường được lắp đặt trong môi trường khá là khắc nghiệt. Phòng máy
thường được đặt ở thường được đặt tại đỉnh của tồ nhà vì vậy máy nhiệt độ của phòng
máy thường cao. Chế độ làm việc của động cơ là ngắn hạn lặp lại với tần số đóng cắt
điện lớn, mở máy, hãm dừng liên tục. Các hệ truyền động cho thang máy:

-Hệ thống máy phát động cơ
-Hệ thống bộ biến đổi tĩnh - động cơ một chiều
-Hệ thống bộ biến tần- động cơ không đồng bộ
-Hệ thống dùng động cơ không đồng bộ nhiều cấp tốc độ
1.2. Cấu tạo
Nhìn chung một hệ thống thang máy sẽ được cấu tạo từ các vộ phận nhỏ với nhau và
chúng ta có thể tổng hợp lại như sau:
1. Động cơ (Máy kéo).
2. Tủ điều khiển.
3. Bộ chống vượt tốc.
4. Cáp tải.
5. Ray dẫn hướng.
6. Đối trọng.
7. Bảng điều khiển cửa tầng.
8. Hệ thống cửa tầng.
9. Lò xo giảm chấn.

SVTH: Đoàn Thị Nga

MSV: 1681410347
2


Đồ án tự động hóa điều khiển thiết bị điện

GVHD: ThS Đàm Xn Đơng

Hình 1.1: Cấu tạo chi tiết thang máy
Chức năng của các bộ phận:
- Hệ thống điều khiển thang máy gồm: Hệ thống linh kiện, thiết bị điện – điện tử có chức

năng nhận và điều khiển mọi hoạt động của thang máy theo đúng chức năng được lập
trình sẵn.
- Ray dẫn hướng: Định hướng chuyển động cho cabin và đối trọng dọc theo giếng thang.
- Cabin và đối trọng:
+ Cabin và đối trọng hoạt động dọc theo hố thang. Là một phần tử chấp hành quan trọng
nhất trong thang máy, nó sẽ là nơi chứa hàng, chở người đến các tầng, do đó phải đảm
bảo các yêu cầu đề ra về kích thước,hình dáng, thẩm mỹ và các tiện nghi trong đó.
+ Hoạt động của cabin là chuyển động tịnh tiến lên xuống dựa trên đường trượt, là hệ
thống hai dây dẫn hướng nằm trong mặt phẳng để đảm bảo chuyển động êm nhẹ, chính
xác khơng rung giật trong cabin trong quá trình làm việc.
+ Để đảm bảo cho cabin hoạt động đều cả trong quá trình lên và xuống, có tải hay khơng
có tải người ta sử dụng một đối trọng có chuyển động tịnh tiến trên hai thanh khác đồng
phẳng giống như cabin nhưng chuyển động ngược chiều với cabin do cáp được vắt qua
puli kéo.
- Động cơ (Máy kéo): Biến điện năng thành cơ năng kéo cabin chuyển động trong giếng
thang.
- Bộ hạn chế tốc độ: Là bộ phận an toàn khi vận tốc thay đổi do một nguyên nhân nào
đó vượt quá vận tốc cho phép, bộ hạn chế tốc độ sẽ bật cơ cấu khống chế cắt điều khiển
motor và bộ Hãm bảo hiểm sẽ làm việc.
- Phanh hãm điện từ: là khâu an tồn, nó thực hiện nhiệm vụ giữ cho cabin đứng im ở
các vị trí dừng tầng hoặc khi có sự cố xảy ra. khối tác động là hai má phanh sẽ kẹp lấy
tang phanh, tang phanh gắn đồng trục với trục động cơ, cũng có thể chúng được bố trí
trên ca bin khi đó má phanh sẽ ép vào thanh dẫn hướng. Hoạt động đóng mở của phanh
được phối hợp nhịp nhàng với quá trình làm việc của động cơ.
- Phanh bảo hiểm: Chức năng của phanh bảo hiểm là hạn chế tốc độ di chuyển của buồng
thang vượt quá giới hạn cho phép và giữ chặt buồng thang tại chỗ bằngcách ép vào hai
thanh dẫn hướng trong trường hợp bị đứt cáp treo.
- Lò xo giảm chấn: được lắp đặt dưới đáy hố thang để dừng và đỡ cabin và đối trọng
trong trường hợp cabin hoặc đối trọng chuyển động xuống dưới, vượt quá vị trí đặt cơng
tắc hạn chế hành trình cuối cùng.

1.3. Ngun lý hoạt động chung của thang máy
Khi bạn nhấn nút gọi tầng ( gửi tín hiệu điều khiển gọi tầng), tín hiệu điều khiển
được đưa về hệ thống điều khiển, hệ thống điều khiển tiếp nhận tín hiệu điều khiển, xử
lý và điều khiển động cơ quay, động cơ truyền lực kéo cabin thang máy đến vị trí nhận
tín hiệu điều khiển, thang máy dừng và mở cửa. Khi cửa thang máy được điều khiển
đóng lại, khách hàng ấn nút gọi tầng, tín hiệu điều khiển sẽ được gửi đến vi xử lý – bộ
điều khiển trung tâm, phân tích xem tầng nào gần nhất, tầng nào xa nhất, điều khiển
động cơ kéo cabin, dừng tầng chính xác. Q trình lặp đi lặp lại như vậy.

SVTH: Đoàn Thị Nga

MSV: 1681410347
3


Đồ án tự động hóa điều khiển thiết bị điện

GVHD: ThS Đàm Xuân Đông

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ MẠCH ĐỘNG LỰC
2.1. Động cơ không đồng bộ 3 pha cho thang máy
2.1.1. Cấu tạo
Máy điện không đồng bộ là loại máy điện xoay chiều, làm việc theo nguyên lý
cảm biến điện từ có tốc độ quay của roto n khác với tốc độ quay từ trường.
Máy điện khơng đồng bộ có hai dây quấn: dây quấn stato (sơ cấp) với lưới điện
tần số khơng đổi, dây quấn roto (thứ cấp). Dịng điện trong dây quấn roto được sinh ra
nhờ sức điện động cảm ứng có tần số phụ phụ thuộc vào roto, nghĩa là phụ thuộc vào
tải trên trục của máy.
Mơ tả:

Hình 2.1: Cấu tạo chung của động cơ điện một chiều
2.1.1.1. Stator
- Lõi thép: được ép trong vỏ máy làm nhiệm vụ dẫn từ. Lõi thép stato hình trụ do các lá
thép kỹ thuật điện được dập rãnh bên trong ghép lại với nhau tạo thành các rãnh. Mỗi lá
thép kỹ thuật đều được phủ sơn cách điện để giảm hao tổn do dịng xốy gây nên.
- Dây quấn: được làm bằng dây đồng bọc cách điện, đặt trong rãnh của lõi thép
- Vỏ máy: được làm bằng gang hoặc nhôm để cố định máy trên bệ và lõi thép. Còn có
nắp máy và bạc đạn…
2.1.1.2. Rotor
- Lõi thép: lá thép được dùng như stato. Lõi thép được ép trực tiếp lên lõi máy hoặc lên
giá roto của máy.
- Roto: roto lồng sóc và roto dây quấn.
2.1.2. Nguyên lý hoạt động của động cơ không đồng bộ 3 pha
Động cơ không đồng bộ là động cơ điện hoạt động với tốc độ quay của rotor
chậm hơn so với tốc độ quay của từ trường stator. Ta thường gặp động cơ không đồng
bộ rotor lồng sóc vì đặc tính hoạt động của nó tốt hơn dạng dây quấn. Stator được quấn
các cuộn dây lệch nhau về không gian (thường là 3 cuộn dây lệch nhau góc 120°). Khi
SVTH: Đồn Thị Nga

MSV: 1681410347
4


Đồ án tự động hóa điều khiển thiết bị điện

GVHD: ThS Đàm Xuân Đông

cấp điện áp 3 pha vào dây quấn, trong lòng stator xuất hiện từ trường Fs quay tròn với
tốc độ n=60*f/p, với p là số cặp cực của dây quấn Stator, f là tần số.
Từ trường này móc vịng qua Rotor và gây điện áp cảm ứng trên các thanh dẫn

lồng sóc của rotor. Điện áp này gây dòng điện ngắn mạch chạy trong các thanh dẫn.
Trong miền từ trường do Stator tạo ra, thanh dẫn mang dịng I sẽ chịu tác động của lực
Bio-Savart-Laplace lơi đi. Có thể nói cách khác: dịng điện I gây ra một từ trường Fr (từ
trường cảm ứng của Rotor), tương tác giữa Fr và Fs gây ra momen kéo Rotor chuyển
động theo từ trường quay Fs của Stator.
2.2. Sơ đồ mạch động lực cho thang máy

Hình 2.2: Sơ đồ mạch động lực cho hệ thống thang máy

Chú thích:
- L1, L2, L3 : lưới điện 3 pha 380V tương ứng với từng pha A,B,C.
- AT: Atomat 380 V.
- Đ1 : động cơ kéo buồng thang.
- Đ2, Đ3, Đ4, Đ5: lần lượt là động cơ đóng mở cửa tầng 1, tầng 2, tầng 3, tầng 4.
- RN : role nhiệt.
- K : tiếp điểm chính contactor.

SVTH: Đồn Thị Nga

MSV: 1681410347
5


Đồ án tự động hóa điều khiển thiết bị điện

GVHD: ThS Đàm Xuân Đông

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN
3.1. Giới thiệu chung về S7-1200
Năm 2009, Siemens ra dòng sản phẩm S7-1200 dùng để thay thế dần cho S7200. So với S7-200 thì S7-1200 có những tính năng nổi trội:

S7-1200 là một dịng của bộ điều khiển logic lập trình (PLC) có thể kiểm sốt
nhiều ứng dụng tự động hóa. Thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp, và một tập lệnh mạnh làm
cho chúng ta có những giải pháp hồn hảo hơn cho ứng dụng sử dụng, S7-1200 bao gồm
một microprocessor, một nguồn cung cấp được tích hợp sẵn, các đầu vào/ra (DI/DO).
Tất cả các CPU đều cung cấp bảo vệ bằng password chống truy cập vào PLC
Tính năng “know-how protection” để bảo vệ các block đặc biệt của mình, S7-1200 cung
cấp một cổng PROFINET, hỗ trợ chuẩn Ethernet và TCP/IP. Ngồi ra bạn có thể dùng
các module truyền thong mở rộng kết nối bằng RS485 hoặc RS232.
Phần mềm dùng để lập trình cho S7-1200 là Step7 Basic. Step7 Basic hỗ trợ ba
ngơn ngữ lập trình là FBD, LAD và SCL. Phần mềm này được tích hợp trong TIA Portal
11 của Siemens. Vậy để làm một dự án với S7-1200 chỉ cần cài TIA Portal vì phần mềm
này đã bao gồm cả mơi trường lập trình cho PLC và thiết kế giao diện HMI.
Các thành phần của PLC S7-1200 bao gồm:
– 3 bộ điều khiển nhỏ gọn với sự phân loại trong các phiên bản khác nhau giống như
điều khiển AC, RELAY hoặc DC phạm vi rộng
– 2 mạch tương tự và số mở rộng ngõ vào/ra trực tiếp trên CPU làm giảm chi phí sản
phẩm
– 13 module tín hiệu số và tương tự khác nhau bao gồm (module SM và SB)
– 2 module giao tiếp RS232/RS485 để giao tiếp thông qua kết nối PTP
– Bổ sung 4 cổng Ethernet
– Module nguồn PS 1207 ổn định, dòng điện áp 115/230 VAC và điện áp 24 VDC
3.2. Sơ lược về CPU 1214C DC/DC/DC

Hình 3.1: CPU 1214C DC/DC/DC
SVTH: Đồn Thị Nga

MSV: 1681410347
6

Đồ án tự động hóa điều khiển thiết bị điện

GVHD: ThS Đàm Xuân Đông

Thông sô kĩ thật của CPU 1214C DC/DC/DC.
- Nguồn đầu vào 24V DC PLC hoạt động với điện áp 24V DC và đầu ra là transistor.
- Có cổng truyền thơng Profinet port.
- Có 14 đầu vào digital inputs 24 V DC, 10 đầu ra digital output 24 V DC. với dịng
điện 0.5 A. Có 2 đầu vào analogue inputs 0-10 V.
- Điên áp hoạt động từ 20.4 đến 28.8 V DC.
- Bộ nhớ trong Program/data memory 100 kB.

Hình 3.2: Modun SM 1222 DC.
Modun mở rộng DIGITAL OUTPUT SM1222 có 8 đầu ra DO 24V DC với dịng 0.5A
3.3. Cảm biến dừng tầng SN-GDC-3N-S cho buồng thang
Ký hiệu cảm biến đứng tầng
Thông số:
- Điện áp sử dụng: 24VDC
- Tín hiệu phản hồi: kích âm ( 0 VDC )
- Vị trí lắp đặt: Lắp trên nóc cabin ( buồng thang máy )

Hình 3.3: Cảm biến dừng tầng SN-GDC-3N-S
SVTH: Đồn Thị Nga

MSV: 1681410347
7


Đồ án tự động hóa điều khiển thiết bị điện

GVHD: ThS Đàm Xuân Đông

3.4. Rơ le điện từ
Ký hiệu của rơ le điện từ 24V
Ký hiệu của rơ le nhiệt
3.4.1. Cấu tạo chung của các loại rơ le
Thường gồm 3 phần chính: nam châm điện, cần dẫn động, các ngõ vào ra. Khi
dòng điện chạy ở cuộn dây nam châm điện, cơ năng làm đổi mạch lối ra ngõ thường
đóng (normally closed) sang ngõ thường mở (normally open). Các thanh đổi mạch sẽ
lắp lẫy lị xo để q trình đóng cắt diễn ra dứt khốt.

Hình 3.4: Rơ le trung gian 24V
Cơ cấu chính của rơ le:
Cơ cấu thu: tiếp nhận những tín hiệu đầu vào và biến đổi nó thành những đại lượng cần
thiết để rơ le hoạt động.
Cơ cấu trung gian: so sánh những đại lượng đã được biến đổi với mẫu rồi truyền tín hiệu
đến cơ quan chấp hành.
Cơ cấu chấp hành: phát tín hiệu cho mạch điều khiển.

Hình 3.5: Rơ le nhiệt
SVTH: Đồn Thị Nga

MSV: 1681410347
8


Đồ án tự động hóa điều khiển thiết bị điện

GVHD: ThS Đàm Xuân Đông

3.4.2. Nguyên lý làm việc chung của rơ le
Khi có dịng điện chạy qua rơ le, dịng điện sẽ chạy qua cuộn dây bên trong, kích
hoạt nam châm điện và tạo ra một từ tường hút. Từ trường hút sẽ tác động lên một đòn
bẩy bên trong làm mở hoặc đóng các tiếp điểm điện và làm thay đổi trạng thái của rơ
le (mở hoặc đóng). Số tiếp điểm có thể thay đổi là 1 hoặc nhiều tuỳ vào từng thiết kế
của rơ le.
Rơ le có 2 mạch độc lập nhau hoạt động. Một mạch là để điều khiển cuộn dây
của rơ le (điều khiển rơ le ở trạng thái bật hoặc tắt), mạch còn lại để điều khiển dịng
điện ta cần kiểm sốt có qua được rơ le hay khơng thì cần phải dựa vào trạng thái tắt
hoặc bật của rơ le.
Dòng điện chạy qua cuộn dây để điều khiển rơ le tắt hay bật thường vào khoảng
30mA với điện áp 12V hoặc có thể lên tới 100mA. Và hầu hết các con chip đều không
thể cung cấp dịng này, lúc này ta cần có một BJT để khuếch đại dòng nhỏ ở ngõ ra IC
thành dòng lớn hơn phục vụ cho rơ le.
3.4.3. Các loại rơ le dùng trong thang máy
- Rơ le trung gian 24V
- Rơ le nhiệt
3.5. Một số thiết bị khác
- Công tắc tơ 220V: Là một thiết bị sử dụng để đóng ngắt tạo nên dịng điện kích hoạt
điều khiển các động cơ, máy phát có cơng suất lớn hoặc nhỏ bằng các tiếp điểm tích hợp
trên bản thân thiết bị. Mà các tiếp điểm này hoạt động dựa trên nguyên lý co đẩy của
chiếc lị xo tích hợp bên trong thiết bị. Các công tắc thường thấy như công tắc tơ 25A /
16A / 32A / 40A.

Hình 3.6: Cơng tắc tơ 220V
- Nút bấm: sử dụng để gọi thang lên xuống,đây là loại phổ biến nhất với nhiều hình dáng
khác nhau (vng, trịng, e líp, lục giá), trên mặt nút bấm có số tầng hoặc mũi tên. Ngồi
SVTH: Đồn Thị Nga

MSV: 1681410347

9


Đồ án tự động hóa điều khiển thiết bị điện

GVHD: ThS Đàm Xn Đơng

ra nút bấm cơ cịn có loại hỗ trợ chữ nổi Braille giúp cho người mù sử dụng thang máy
thuân tiện hơn.
+ Ưu điểm của button cơ: Độ bền cao, cho cảm giác bấm chân thật, trong trường hợp
hỏng mà cần thay thế thì cũng dễ tìm đồ thay thế với giá rẻ.
+ Nhược điểm: Với người u cơng nghệ thì với một thiết bị hiện đại như thang máy
gia đình mà vẫn sử dụng nút bấm cơ thì đó có thể là điểm trừ, ngồi ra do bằng cơ nên
có thể bị kẹt khi bị bụi bẩn bám.

Hình 3.7: Nút bấm cơ
- Đèn báo 220V

Hình 3.8: Đèn báo 220V

Ký hiệu của đèn

Ký hiệu của nút bấm
Ký hiệu công tắc tơ
3.6. Sơ đồ và nguyên lý mạch điều khiển kết nối với PLC
3.6.1. Sơ đồ mạch điều khiển

SVTH: Đoàn Thị Nga

MSV: 1681410347

10


Đồ án tự động hóa điều khiển thiết bị điện

GVHD: ThS Đàm Xn Đơng

Hình 3.9a: Sơ đồ đấu nối với PLC

Hình 3.9b: Sơ đồ đấu nối với cơng tắc tơ
3.6.2. Nguyên lý hoạt động
Khi nhấn nút start R1 có điện đóng tiếp điểm thường mở R1 ở mạch điều khiển
lại đèn xanh sáng hệ thống bắt đầu hoạt động. Với các tầng đặt các cảm biến tầng 1, tầng
2, tầng 3, tầng 4 tương ứng với cảm biến CB1,CB2,CB3,CB4.
SVTH: Đoàn Thị Nga

MSV: 1681410347
11


Đồ án tự động hóa điều khiển thiết bị điện

GVHD: ThS Đàm Xuân Đông

3.6.2.1. Xét trường hợp khi thang máy ở tầng 1 CB1 báo
Khi nhấn số 2 thì R2 có điện tiếp điểm thường mở R2 ở mạch điều khiển tác động
K1 có điện động cơ Đ1 đi lên đến tầng 2 cảm biến CB2 báo R2 , K1 mất điện động cơ
dừng khi đó R5 có điện tiếp điểm thường mở R5 đóng lại K5 có điện động cơ Đ3 mở
cửa sau 8s R5, K5 mất điện và R9 có điện tiếp điểm thường mở của R9 đóng lại K6 có
điện động cơ Đ3 đóng cửa sau 8s R9 và K6 mất điện dừng động cơ.

Khi nhấn số 3 thì R2 có điện tiếp điểm thường mở R2 ở mạch điều khiển tác động
K1 có điện động cơ Đ1 đi lên đến tầng 3 cảm biến CB3 báo R2 , K1 mất điện động cơ
dừng khi đó R6 có điện tiếp điểm thường mở R6 đóng lại K7 có điện động cơ Đ4 mở
cửa sau 8s R6, K7 mất điện và R10 có điện tiếp điểm thường mở của R10 đóng lại K7
có điện, động cơ Đ4 đóng cửa sau 8s R10 và K7 mất điện dừng động cơ.
Khi nhấn số 4 thì R2 có điện tiếp điểm thường mở R2 ở mạch điều khiển tác động
K1 có điện động cơ Đ1 đi lên đến tầng 4 cảm biến CB4 báo R2 , K1 mất điện động cơ
dừng khi đó R7 có điện tiếp điểm thường mở R7 đóng lại K9 có điện động cơ Đ5 mở
cửa sau 8s R7, K9 mất điện và R11 có điện tiếp điểm thường mở của R11 đóng lại K10
có điện, động cơ Đ5 đóng cửa sau 8s R11 và K10 mất điện dừng động cơ.
3.6.2.2. Xét trường hợp khi thang máy ở tầng 2 CB2 báo
Khi nhấn số 1 thì R3 có điện tiếp điểm thường mở R3 ở mạch điều khiển tác động
K2 có điện động cơ Đ1 đi xuống đến tầng 1 cảm biến CB1 báo R3 , K3 mất điện động
cơ dừng khi đó R4 có điện tiếp điểm thường mở R4 đóng lại K3 có điện động cơ Đ2
mở cửa sau 8s R4, K3 mất điện và R8 có điện tiếp điểm thường mở của R8 đóng lại K4
có điện động cơ Đ2 đóng cửa sau 8s R8 và K4 mất điện dừng động cơ.
Khi nhấn số 3 thì R2 có điện tiếp điểm thường mở R2 ở mạch điều khiển tác động
K1 có điện động cơ Đ1 đi lên đến tầng 3 cảm biến CB3 báo R2 , K1 mất điện động cơ
dừng khi đó R6 có điện tiếp điểm thường mở R6 đóng lại K7 có điện động cơ Đ4 mở
cửa sau 8s R6, K7 mất điện và R10 có điện tiếp điểm thường mở của R10 đóng lại K7
có điện, động cơ Đ4 đóng cửa sau 8s R10 và K7 mất điện dừng động cơ.
Khi nhấn số 4 thì R2 có điện tiếp điểm thường mở R2 ở mạch điều khiển tác động
K1 có điện động cơ Đ1 đi lên đến tầng 4 cảm biến CB4 báo R2 , K1 mất điện động cơ
dừng khi đó R7 có điện tiếp điểm thường mở R7 đóng lại K9 có điện động cơ Đ5 mở
cửa sau 8s R7, K9 mất điện và R11 có điện tiếp điểm thường mở của R11 đóng lại K10
có điện, động cơ Đ5 đóng cửa sau 8s R11 và K10 mất điện dừng động cơ.
3.6.2.3. Xét trường hợp khi thang máy ở tầng 3 CB3 báo
Khi nhấn số 1 thì R3 có điện tiếp điểm thường mở R3 ở mạch điều khiển tác động
K2 có điện động cơ Đ1 đi xuống đến tầng 1 cảm biến CB1 báo R3 , K3 mất điện động
cơ dừng khi đó R4 có điện tiếp điểm thường mở R4 đóng lại K3 có điện động cơ Đ2

mở cửa sau 8s R4, K3 mất điện và R8 có điện tiếp điểm thường mở của R8 đóng lại K4
có điện động cơ Đ2 đóng cửa sau 8s R8 và K4 mất điện dừng động cơ.
Khi nhấn số 2 thì R3 có điện tiếp điểm thường mở R3 ở mạch điều khiển tác động
K2 có điện động cơ Đ1 đi xuống đến tầng 2 cảm biến CB2 báo R3 , K3 mất điện động
cơ dừng khi đó R5 có điện tiếp điểm thường mở R5 đóng lại K5 có điện động cơ Đ3

SVTH: Đồn Thị Nga

MSV: 1681410347
12


Đồ án tự động hóa điều khiển thiết bị điện

GVHD: ThS Đàm Xuân Đông

mở cửa sau 8s R5, K5 mất điện và R9 có điện tiếp điểm thường mở của R9 đóng lại K6
có điện động cơ Đ3 đóng cửa sau 8s R9 và K6 mất điện dừng động cơ.
Khi nhấn số 4 thì R2 có điện tiếp điểm thường mở R2 ở mạch điều khiển tác động
K1 có điện động cơ Đ1 đi lên đến tầng 4 cảm biến CB4 báo R2 , K1 mất điện động cơ
dừng khi đó R7 có điện tiếp điểm thường mở R7 đóng lại K9 có điện động cơ Đ5 mở
cửa sau 8s R7, K9 mất điện và R11 có điện tiếp điểm thường mở của R11 đóng lại K10
có điện, động cơ Đ5 đóng cửa sau 8s R11 và K10 mất điện dừng động cơ.
3.6.2.4. Xét trường hợp khi ở tầng 4 CB4 báo
Khi nhấn số 1 thì R3 có điện tiếp điểm thường mở R3 ở mạch điều khiển tác động
K2 có điện động cơ Đ1 đi xuống đến tầng 1 cảm biến CB1 báo R3 , K3 mất điện động
cơ dừng khi đó R4 có điện tiếp điểm thường mở R4 đóng lại K3 có điện động cơ Đ2
mở cửa sau 8s R4, K3 mất điện và R8 có điện tiếp điểm thường mở của R8 đóng lại K4
có điện động cơ Đ2 đóng cửa sau 8s R8 và K4 mất điện dừng động cơ.
Khi nhấn số 2 thì R3 có điện tiếp điểm thường mở R3 ở mạch điều khiển tác động

K2 có điện động cơ Đ1 đi xuống đến tầng 2 cảm biến CB2 báo R3 , K3 mất điện động
cơ dừng khi đó R5 có điện tiếp điểm thường mở R5 đóng lại K5 có điện động cơ Đ3
mở cửa sau 8s R5, K5 mất điện và R9 có điện tiếp điểm thường mở của R9 đóng lại K6
có điện động cơ Đ3 đóng cửa sau 8s R9 và K6 mất điện dừng động cơ.
Khi nhấn số 3 thì R3 có điện tiếp điểm thường mở R3 ở mạch điều khiển tác động
K2 có điện động cơ Đ1 đi xuống đến tầng 3 cảm biến CB3 báo R3 , K3 mất điện động
cơ dừng khi đó R6 có điện tiếp điểm thường mở R6 đóng lại K7 có điện động cơ Đ4
mở cửa sau 8s R6, K7 mất điện và R10 có điện tiếp điểm thường mở của R10 đóng lại
K8 có điện động cơ Đ4 đóng cửa sau 8s R10 và K8 mất điện dừng động cơ.
Khi nhấn OPENT của các tầng thì nếu buồng thang máy ở cùng tầng thì cửa của
thang đó sẽ mở ra và đóng lại , nếu khác tầng thì buồng thang di chuyển lên tầng đó rồi
sẽ mở ra và đóng lại.
Khi thang máy được chọn nhiều lúc các tầng khác nhau thì thang máy sẽ di
chuyển ưu tiên các tầng nào gần nhất và nếu thang máy đang đi lên sẽ tiếp tục đi lên
xong mới đi xuống và ngược lại.

SVTH: Đoàn Thị Nga

MSV: 1681410347
13


Đồ án tự động hóa điều khiển thiết bị điện

GVHD: ThS Đàm Xn Đơng

3.7. Chương trình PLC S7-1200
3.7.1. Chương trình chính main OB1

SVTH: Đồn Thị Nga

MSV: 1681410347
14


Đồ án tự động hóa điều khiển thiết bị điện

SVTH: Đồn Thị Nga

GVHD: ThS Đàm Xn Đơng

MSV: 1681410347
15


Đồ án tự động hóa điều khiển thiết bị điện

SVTH: Đồn Thị Nga

GVHD: ThS Đàm Xn Đơng

MSV: 1681410347
16


Đồ án tự động hóa điều khiển thiết bị điện

SVTH: Đồn Thị Nga

GVHD: ThS Đàm Xn Đơng

MSV: 1681410347
17


Đồ án tự động hóa điều khiển thiết bị điện

SVTH: Đồn Thị Nga

GVHD: ThS Đàm Xn Đơng

MSV: 1681410347
18


Đồ án tự động hóa điều khiển thiết bị điện

SVTH: Đồn Thị Nga

GVHD: ThS Đàm Xn Đơng

MSV: 1681410347
19


Đồ án tự động hóa điều khiển thiết bị điện

SVTH: Đồn Thị Nga

GVHD: ThS Đàm Xn Đơng

MSV: 1681410347
20