Đồ Án Dùng PLC Điều Khiển Thang Máy

Chương II:
1

GVHD: Nguyễn Duy Kha
SVTH: Nguyễn Thế Trọng Nhân – Nguyễn Châu Đông
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PLC

I/ GIỚI THIỆU VỀ PLC: Programmable logic control (Bộ điều khiển logic khả trình)
Hình thành từ nhóm các kỹ sư hãng General Motors năm 1968 với ý tưởng ban đầu
là thiết kế một bộ điều khiển thỏa mãn các yêu cầu sau:
♦ Lập trình dễ dàng ngôn ngữ lập trình dễ hiểu
♦ Dễ dàng sửa chữa thay thế
♦ Ổn đònh trong môi trường công nghiệp
♦ Giá cả cạnh tranh
* Sơ đồ khối tổng quát của PLC:

Hình 1(nguồn: DKTD.net)
* Hệ thống điều khiển PLC:

Hình 2 (nguồn: DKTD.net)
Chương II:
2

GVHD: Nguyễn Duy Kha
SVTH: Nguyễn Thế Trọng Nhân – Nguyễn Châu Đông
II/ PHÂN LOẠI PLC:
PLC được phân loại theo 2 cách:
 Hãng sản xuất: Gồm các nhãn hiệu như Siemen, Omron, Misubishi, Alenbratlay…
 Version:
Ví dụ: PLC Siemen có các họ: S7-200, S7-300, S7-400, Logo.
PLC Misubishi có các họ: Fx, Fx, FxON

1/ CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀ PHẠM VI ỨNG DỤNG:
* Các bộ điều khiển
Ta có các bộ điều khiển: Vi xử lý, PLC và Máy tính.
* Phạm vi ứng dụng
Máy tính:
Dùng trong những chương trình phức tạp đòi hỏi độ chính xác cao. Có giao diện thân
thiện Tốc độ xử lý cao Có thể lưu trữ với dung lượng lớn
Vi xử lý:
Dùng trong những chương trình có độ phức tạp không cao (vì chỉ xử lý 8 bit). Giao diện
không thân thiện với người sử dụng Tốc độ tính toán không cao. Không lưu trữ hoặc lưu
trữ với dung lượng rất ít
PLC:
Độ phức tạp và tốc độ xử lý không cao Giao diện không thân thiện với người sử dụng
Không lưu trữ hoặc lưu trữ với dung lượng rất ít Môi trường làm việc khắc nghiệt
2/ CÁC LĨNH VỰC ỨNG DỤNG PLC:
PLC được sử dụng khá rộng rãi trong các ngành: Công nghiệp, Máy nông nghiệp,
Thiết bò y tế, tô (xe hơi, cần cẩu…)
3/ CÁC ƯU ĐIỂM KHI SỬ DỤNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VỚI PLC:
- Không cần đấu dây cho sơ đồ điều khiển logic như kiểu dùng rơ le.
- Có độ mềm dẻo sử dụng rất cao, khi chỉ cần thay đổi chương trình (phần mềm)
điều khiển.
- Chiếm vò trí không gian nhỏ trong hệ thống.
- Nhiều chức năng điều khiển.
- Tốc độ cao.
- Công suất tiêu thụ nhỏ.
- Không cần quan tâm nhiều về vấn đề lắp đặt.
- Có khả năng mở rộng số lượng đầu vào/ra khi nối thêm các khối vào/ra chức năng.
- Tạo khả năng mở ra các lónh vực áp dụng mới.
- Giá thành không cao.
Chính nhờ những ưu thế đó, PLC hiện nay được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống điều

khiển tự động, cho phép nâng cao năng suất sản xuất, chất lượng và sự đồng nhất sản
phẩm, tăng hiệu suất , giảm năng lượng tiêu tốn, tăng mức an toàn, tiện nghi và thoải mái
trong lao động. Đồng thời cho phép nâng cao tính thò trường của sản phẩm.
III/ GIỚI THIỆU CÁC NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH:
Các loại PLC nói chung thường có nhiều ngôn ngữ lập trình nhằm phục vụ các đối tượng sử
dụng khác nhau. PLC S7-300 có 5 ngôn ngữ lặp trình cơ bản. Đó là:
Chương II:
3

GVHD: Nguyễn Duy Kha
SVTH: Nguyễn Thế Trọng Nhân – Nguyễn Châu Đông
 Ngôn ngữ “hình thang”, ký hiệu là LAD (Ladder logic).
Đây là ngôn ngữ đồ hoạ thích hợp với những người quen thiết kế mạch logic.

 Ngôn ngữ “liệt kê lệnh”, ký hiệu là STL (Statement list).

Đây là dạng ngôn ngữ lập trình thông thường của máy tính. Một chương trình được ghép
bởi nhiều câu lệnh theo một thuật toán nhất đònh, mỗi lệnh chiếm một hàng và đều có cấu
trúc chung là “tên lệnh” + “toán hạng”.
 Ngôn ngữ “hình khối”, ký hiệu là FBD (Function Block Diagram).

Đây cũng là ngôn ngữ đồ hoạ thích hợp với những người quen thiết kế mạch
điều khiển số.
 Ngôn ngữ GRAPH.
Đây là ngôn ngữ lập trình cấp cao dạng đồ hoạ. Cấu trúc chương trình rõ ràng, chương trình
ngắn gọn. Thích hợp cho người trong ngành cơ khí vốn quen với giản đồ Grafcet của khí
nén.
IV/ CÁC TIÊU CHUẨN VÀ THÔNG SỐ KỸ THUẬT HỌ S7-300:
Hệ thống điều khiển kiểu Module nhỏ gọn cho các ứng dụng trong phạm vi
trung bình

♦ Có nhiều loại CPU
♦ Có nhiều Module mở rộng
♦ Có thể mở rộng đến 32 Module
♦ Các Bus nối tích hợp phía sau các Module
♦ Có thể nối mạng Multipoint Interface (MPI), Profibus hoặc Industrial Ethernet
♦ Thiết bò lập trình trung tâm có thể truy cập đến các Module
♦ Không hạn chế rãnh
♦ Cài đặt cấu hình và thông số với công cụ trợ giúp “HW-Config.

Chương II:
4

GVHD: Nguyễn Duy Kha
SVTH: Nguyễn Thế Trọng Nhân – Nguyễn Châu Đông
1/ CÁC MODULE CỦA PLC S7-300:

Hình 3 (nguồn: DKTD.net)
* Module CPU:
Module CPU là module chứa bộ vi xử lý, hệ điều hành, bộ nhớ, các bộ đònh thì, bộ
đếm, cổng truyền thông (RS 485) … và có thể còn có một vài cổng vào/ra số. Các cổng
vào/ra số có trên module CPU được gọi là cổng vào/ra onboard như CPU 314IFM. Trong
họ PLC S7-300 có nhiều loại module CPU khác nhau. Nói chung chúng được đặt tên theo
bộ vi xử lý có trong nó như module CPU312, module CPU314, module CPU315….
Những module cùng sử dụng một loại bộ vi xử lý, nhưng khác nhau về cổng vào/ra
onboard cũng như các khối hàm đặc biệt được tích hợp sẵn trong thư viện của hệ điều hành
phục vụ việc sử dụng các cổng vào/ra onboard này sẽ phân biệt với nhau trong tên gọi
bằng cách thêm cụm chữ cái IFM (Intergrated Function Module). Ví dụ module
CPU313IFM, module CPU314IFM…
Ngoài ra, còn có các loại module CPU với hai cổng truyền thông, trong đó cổng
truyền thông thứ hai có chức năng chính là phục vụ việc nối mạng phân tán như mạng

PROFIBUS (PROcess FIeld BUS). Tất nhiên kèm theo cổng truyền thông thứ hai này là
những phần mềm tiện dụng thích hợp cũng đã được cài sẵn trong hệ điều hành. Các loại
module CPU này được phân biệt với các loại module CPU khác bằng cách thêm cụm từ DP
(Distributed Port). Ví dụ như module CPU315-2DP.Tham khảo hình dưới:

Chương II:
5

GVHD: Nguyễn Duy Kha
SVTH: Nguyễn Thế Trọng Nhân – Nguyễn Châu Đông

Hình 4 (nguồn: DKTD.net)
* Các loại module mở rộng:
- PS (Power Supply): Module nguồn nuôi, có 3 loại 2A, 5A và 10A.
- SM (Signal Module): Module mở rộng cổng tín hiệu vào/ra, gồm có:
+ DI (Digital Input): Module mở rộng các cổng vào số với số lượng cổng có thể là 8, 16
hoặc 32 tùy theo từng loại module. Gồm 24VDC và 120/230V AC.
+ DO (Digital Ouput): Module mở rộng các cổng ra số với số lượng cổng có thể là 8, 16
hoặc 32 tùy theo từng loại module. Gồm 24VDC và ngắt điện từ.
+ DI/DO (Digital Input/Output): Module mở rộng các cổng vào/ra số với số lượng cổng
có thể là 8 vào/8 ra hoặc 16 vào/16 ra tùy theo từng loại module.
+ AI (Analog Input): Module mở rộng các cổng vào tương tự. Về bản chất chúng là
những bộ chuyển đổi tương tự số 12 bits (AD), tức là mỗi tín hiệu tương tự được chuyển
đổi thành một tín hiệu số (nguyên) có độ dài 12 bits. Số các cổng vào tương tự có thể là
2, 4 hoặc 8 tùy theo loại module. Tín hiệu vào có thể là áp, dòng, điện trở.
+ AO (Analog Output): Module mở rộng các cổng ra tương tự. Chúng là những bộ
chuyển đổi số tương tự 12 bits (DA). Số các cổng ra tương tự có thể là 2, 4 hoặc 8 tùy
theo loại module. Tín hiệu ra có thể là áp hoặc dòng.
+ AI/AO (Analog Input/Ouput): Module mở rộng các cổng vào/ra tương tự. Số các cổng
tương tự có thể là 4 vào/2 ra hoặc 4 vào/4 ra tùy theo từng loại module.

+ IM (Interface module): Module ghép nối. Đây là loại module chuyên dụng có nhiệm
vụ nối từng nhóm các module mở rộng lại với nhau thành một khối và được quản lý
chung bởi một module CPU. Thông thường các module mở rộng được gá liền với nhau
trên một thanh đỡ gọi là rack (hình 2.3). Trên mỗi thanh rack chỉ có thể gá tối đa 8
module mở rộng (không kể module CPU, nguồn nuôi). Một module CPU S7-300 có thể
làm việc trực tiếp với nhiều nhất 4 racks và các racks này phải được nối với nhau bằng
module IM




Chương II:
6

GVHD: Nguyễn Duy Kha
SVTH: Nguyễn Thế Trọng Nhân – Nguyễn Châu Đông



Thanh rack


Phân bố rack
+ FM (Function module): Module có chức năng điều khiển riêng, ví dụ như module điều
khiển động cơ servo, module điều khiển động cơ bước, module PID, module điều khiển
vòng kín, Module đếm, đònh vò, điều khiển hồi tiếp …
+ CP (Communication module): Module phục vụ truyền thông trong mạng (MPI,
PROFIBUS, Industrial Ethernet) giữa các PLC với nhau hoặc giữa PLC với máy tính.
 Phụ kiện:
Bus nối dữ liệu (Bus connector)

 Kiểm tra phần cứng:
Chương II:
7

GVHD: Nguyễn Duy Kha
SVTH: Nguyễn Thế Trọng Nhân – Nguyễn Châu Đông
Kiểm tra bằng cách nhìn LED ở bộ nguồn
LED “DC 24V TRẠNG THÁI PHẢN ỨNG CỦA NGUỒN
Sáng liên tục Có điện áp 24V Có điện áp 24V
Chớp Mạch ra quá tải:
Cao đến 130%
(động)
Cao đến 130%
(tónh)
Bò sụt áp
Điện áp được hồi phục khi không
còn quá tải Cao đến 130% tónh
Điện áp suy giảm, giảm tuổi tho
Off Ngắn mạch lối ra Mất điện áp, tự động hồi phục khi
ngắn mạch được loại bo
Off Quá áp hay thấp áp phần
sơ cấp
Quá áp có thể gây thiệt hại.
Khi bò thấp áp tự động ngắt

Kiểm tra bằng cách nhìn LED ở CPU của S7 – 300


Hình 5
• Trạng thái hiển thò LED:

- SF = Lỗi nhóm, chương trình sai hay lỗi từ khối chuẩn đoán
- BATF = Lỗi Pin, Pin hết hay không có pin
- DC5V = Báo có 5 VDC
- FRCE = Sáng lên khi biến cưỡng bức tác động
- RUN = Nhấp nháy khi CPU khởi động, ổn đònh ở chế độ RUN
- STOP = Ổn đònh ở chế độ STOP
Chớp chậm khi có yêu cầu RESET bộ nhớ
Chớp nhanh khi đang RESET bộ nhớ
• Chìa khóa công tắc: Để đặt bằng tay các trạng thái hoạt động của CPU
- MRES = Reset bộ nhớ (Reset khối)
Chương II:
8

GVHD: Nguyễn Duy Kha
SVTH: Nguyễn Thế Trọng Nhân – Nguyễn Châu Đông
- STOP =Trạng thái dừng STOP, chương trình không thực hiện
- RUN-P =Trạng thái chạy RUN, CPU thực hiện chương trình
- RUN = Chương trình được thực hiện, hoặc có thể, tuy nhiên, chỉ đọc
thôi không sửa được chương trình.
2/ CÁC VÙNG DỮ LIỆU, VÙNG NHỚ, CÁC QUY ĐỊNH VỀ DỮ LIỆU VÀ CÁCH
TRUY CẶP ĐỊA CHỈ TRÊN PLC:
Dạng Kích
thước
Dạng
Format
Tầm và ký hiệu
(từ giá trò nhỏ nhất đến giá trò
lớn nhất)
Ví dụ
BOOL 1 Boolean

text
TRUE\FALSE TRUE
BYTE
(Byte)
8 Thập lục
phân
B#16#0 đến B#16#FF B#16#10
byte#16#10
WORD
(Word
16 Nhò phân
Thập lục
phân
BCD
Thập
phân
không
dấu
2#0 đến
2#1111_1111_1111_1111
W#16#0 đến W#16#FFFF
C#0 đến C#999
B#(0,0) đến B#(255,255)
2#0001_0010_0000_0011
W#16#1CBF
Word#16#1CBF
C#998
B#(10,20)
Byte#(10,20)
DWOR

D
(Doubl
e
Word)
32 Nhò phân
Thập lục
phân
Thập
phân
không
dấu
2#0 đến
2#1111_1111_1111_1111
_1111_1111_1111_1111
DW#16#0000_0000 đến
DW#16#FFFF_FFFF
B#(0,0,0,0) đến
B#(255,255,255,255)
2#0010_0111_1001_0000_

0011_0100_1111_1000
DW#16#00A2_0FAB
dword#16#00A2-0FAB
B#(1,14,65,245)
byte#(1,14,65,245)
INT
(Ihteger)
16 Thập
phân có
dấu

-32768 đến 32767 2
DINT
(Doubl
e
Intege
)
32 Thập
phân có
dấu
L#-2147483648 đến
L#2147483647
L#1
S5TIM
ER
(Simati
c
Timer)

16 S5 time
với đơn
vò
là 10ms


S5T#0H_0M_0S_10MS đến
S5T#2H_46M_30S_0MS
S5T#1M
S5TIME#1M
Chương II:
9

GVHD: Nguyễn Duy Kha
SVTH: Nguyễn Thế Trọng Nhân – Nguyễn Châu Đông

TIME
(IEC
Time)
32 IEC time
với đơn
vò
là 1ms
(số
integer
có dấu)
T#-
24D_20H_31M_23S_648MS
đến
T#24D_20H_31M_23S_647MS

T#1H_1M
TIME#1H_1M
DATE
(IEC
date)
16 Ngày hệ
IEC với
đơn vò
1ngày
D#1990-1-1 đến
ä

D#2168-12-31
D#1994-3-15
DATE#1994-3-15
TIME_
OF_D
AY
(time
of day)
32 Thời
gian
trong
một
ngày với
đơn vò
1ms
TOD#0:0:0.0 đến
TOD#23:59:59.999
TOD#1:10:3.3
TIME_OF_DAY#1:10:3.3
CHAR
(charac
ter)
8 Ký tự ‘A’, ‘B’, ‘c’,………… ‘e’

* Cấu trúc bộ nhớ của CPU:
Bộ nhớ của S7-300 được chia thành 3 vùng chính
- Vùng chứa chương trình ứng dụng. Vùng nhớ chương trình được chia thành 3 miền
OB (Organisation Block): Miền chứa chương trình tổ chức.
FC (Function): Miền chứa chương trình con được tổ chức thành hàm có biến hình
thức để trao đổi dữ liệu với chương trình đã gọi nó.

FB (Function Block): Miền chứa chương trình con, được tổ chức thành hàm và có
khả năng trao đổi dữ liệu với bất cứ một khối chương trình nào khác. Các dữ liệu
này phải được xây dựng thành một khối dữ liệu riêng (gọi là DB-Data Block).
- Vùng chứa tham số của hệ điều hành và chương trình ứng dụng, được phân chia thành 7
miền khác nhau gồm
I (Process image Input): Miền bộ điệm các dữ liệu cổng vào số. Trước khi bắt đầu
thực hiện chương trình, PLC sẽ đọc giá trò logic của tất cả các cổng đầu vào và cất
giữ chúng trong vùng nhớ I. Thông thường chương trình ứng dụng không đọc trực
tiếp trạng thái logic của cổng vào số mà chỉ lấy dữ liệu của cổng vào từ bộ đệm I.
Q (Process image output): Miền bộ điệm các dữ liệu cổng ra số. Kết thúc giai đọan
thực hiện chương trình, PLC sẽ chuyển giá trò logic của bộ đệm Q tới các cổng ra số.
Thông thường chương trình ứng dụng không trực tiếp gán giá trò tới cổng ra mà chỉ
chuyển vào bộ đệm Q.
Chương II:
10

GVHD: Nguyễn Duy Kha
SVTH: Nguyễn Thế Trọng Nhân – Nguyễn Châu Đông
M: Miền các biến cờ. Chương trình ứng dụng sử dụng vùng nhớ này để lưu giữ các
tham số cần thiết và có thể truy cập nó theo bit (M), Byte (MB), từ (MW), hay từ kép
(MD).
T: Miền nhớ phục vụ bộ thời gian (Timer) bao gồm việc lưu trữ giá trò thời gian đặt
trước (PV- preset value), giá trò đếm thời gian tức thời (CV-Current value) cũng như
giá trò logic đầu ra của bộ timer.
C: Miền nhớ phục vụ đếm (counter) bao gồm việc lưu trữ giá trò đặt trước (PV-
preset value), giá trò đếm tức thời (CV-Current value) cũng như giá trò logic đầu ra
của bộ counter.
PI: Miền đòa chỉ cổng vào của các module tương tự (I/O external input). Các giá trò
tương tự tại cổng vào của module tương tự sẽ được module đọc và chuyển tự động
theo những đòa chỉ. Chương trình ứng dụng có thể truy cập miền nhớ PI theo từng

byte (PIB), từng từ (PIW) hoặc theo từ kép (PID).
PQ: Miền đòa chỉ cổng ra của các module tương tự (I/O external 0utput). Các giá trò
theo những đòa chỉ này sẽ được module đọc và chuyển tới các cổng ra tương tự.
Chương trình ứng dụng có thể truy cập miền nhớ PQ theo từng byte (PQB), từng từ
(PQW) hoặc theo từ kép (PQD).
- Vùng chứa các khối dữ liệu, được chia làm 2 loại
DB (Data block): Miền chứa các dữ liệu được tổ chức thành khối. Kích thước cũng
như số lượng khối do người sử dụng quy đònh, phù hợp với từng bài toán điều khiển.
Chương trình có thể truy cập miền này theo từng bit (DBX), byte (DBB), từ (DBW)
hoặc từ kép (DBD).
L (Local data block): Miền dữ liệu đòa phương, được các khối chương trình OB, FC,
FB tổ chức và sử dụng cho các biến nháp tức thời và trao đổi dữ liệu của biến hình
thức với những khối chương trình đã gọi nó. Nội dung của một số dữ liệu trong miền
nhớ này sẽ bò xoá khi kết thúc chương trình tương ứng OB, FC, FB. Miền này có thể
truy nhập từ chương trình theo bit (L), byte (LB), từ (LW) hoặc từ kép (LD).
* Những khối OB đặt biệt:
♦ OB10: Time of day Interrupt
♦ OB20: Time delay Interrupt
♦ Hardware Interrupt
♦ OB 81: Powersuply fault
♦ OB 100: Start Up information
* Cách truy cập đòa chỉ:
Đòa chỉ ô nhớ trong Step7-300 gồm hai phần: phần chữ và phần số. Ví dụ
PIW304 hoặc M300.4

Phần chư Phần số Phần chữPhần số

Phần chữ chỉ vò trí và kích thước của ô nhớ. Chúng có thể là:
M: Chỉ ô nhớ trong miền các biến cờ có kích thước 1 bit
MB: Chỉ ô nhớ trong miền các biến cờ có kích thước 1 byte (8bit)

Chương II:
11

GVHD: Nguyễn Duy Kha
SVTH: Nguyễn Thế Trọng Nhân – Nguyễn Châu Đông
MW: Chỉ ô nhớ trong miền các biến cờ có kích thước 2 byte (16bit)
MD: Chỉ ô nhớ trong miền các biến cờ có kích thước 4 byte (32 bit)
I: Chỉ ô nhớ trong miền bộ đệm cổng vào số có kích thước 1 bit
IB: Chỉ ô nhớ trong miền bộ đệm cổng vào số có kích thước 1 byte
IW: Chỉ ô nhớ trong miền bộ đệm cổng vào số có kích thước 1 từ
ID: Chỉ ô nhớ trong miền bộ đệm cổng vào số có kích thước 1 từ kép
Q: Chỉ ô nhớ trong miền bộ đệm cổng ra số có kích thước 1 bit
QB: Chỉ ô nhớ trong miền bộ đệm cổng ra số có kích thước 1 byte
QW: Chỉ ô nhớ trong miền bộ đệm cổng ra số có kích thước 1 từ
QD: Chỉ ô nhớ trong miền bộ đệm cổng ra số có kích thước 1 từ kép
PIB: Chỉ ô nhớ có kích thước 1 byte thuộc vùng peripheral input.
Thường là đòa chỉ cổng vào của các module tương tự.
PIW: Chỉ ô nhớ có kích thước 2 byte thuộc vùng peripheral input.
Thường là đòa chỉ cổng vào của các module tương tự.
PID: Chỉ ô nhớ có kích thước 2 từ thuộc vùng peripheral input.
Thường là đòa chỉ cổng vào của các module tương tự.
PQB: Chỉ ô nhớ có kích thước 1 byte thuộc vùng peripheral output.
Thường là đòa chỉ cổng ra của các module tương tự.
PQW: Chỉ ô nhớ có kích thước 2 byte thuộc vùng peripheral output .
Thường là đòa chỉ cổng ra của các module tương tự.
PQD: Chỉ ô nhớ có kích thước 2 từ thuộc vùng peripheral output.
Thường là đòa chỉ cổng ra của các module tương tự.
Phần số: Chỉ đòa chỉ của byte hoặc bit trong miền nhớ đã xác đònh. Nếu ô nhớ đã được xác
đònh thông qua phần chữ là có kích thước 1 bit thì phần số sẽ gồm đòa chỉ của byte và số thứ
tự của bit trong byte đó được tách với nhau bằng dấu chấm. Ví dụ

I 1.3 Chỉ bit thứ 3 trong byte 1 của miền nhớ bộ đệm cổng vào số
M 101.5 Chỉ bit thứ 5 trong byte 101 của miền các biến cờ M.
Q 4.5 Chỉ bit thứ 5 trong byte 4 của miền nhớ bộ đệm cổng ra số.
Trong trường hợp ô nhớ đã được xác đònh là byte, từ hoặc từ kép thì phần số sẽ là
đòa chỉ byte đầu tiên trong mảng byte của ô nhớ đó. Ví dụ
MB15 Chỉ ô nhớ có kích thước 1 byte (byte 15) trong miền các biến cờ M
MW 18 Chỉ ô nhớ có kích thước 1 từ gồm 2 byte 18 và 19 trong miền các biến cờ
M.
MD105 Chỉ ô nhớ có kích thước 1 từ kép gồm 4 byte 105, 106, 107 và 108 trong
miền các biến cờ M.







Chương II:
12

GVHD: Nguyễn Duy Kha
SVTH: Nguyễn Thế Trọng Nhân – Nguyễn Châu Đông
CHƯƠNG II: ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY BẰNG PLC

I/ GIỚI THIỆU VỀ THANG MÁY:
1/ ĐỊNH NGHĨA VỀ THANG MÁY:
- Thang máy được hiểu đơn giản là một thiết bò được vận hành bởi động cơ điện hoặc động
cơ diesel (trong trường hợp mất điện) và có thể được điều khiển trực tiếp bằng người điều
hành hay gián tiếp bằng người sử dụng thông qua hệ thống tự động.
2/ LICH SỬ THANG MÁY:

- Nguồn gốc thang máy: (1743)
Thang máy đầu tiên được chế tạo dưới triều vua Louis XV, ở Versailles năm 1743 và chỉ để
cho vua dùng. Thang này đưọc xây ở ngồi, trong sân nhỏ để cho vị quốc vương này có thể từ
phòng ơng ở tầng lầu 1 và lầu 2 để gặp người u là bà DE Châteauroux. Kỹ thuật này dựa trên
sự đối trọng (contre-poids) nên việc sử dụng ít tốn sức lực.
- Thang máy cơ học (1829)
Loại này lần đầu tiên được làm ra tại Ln Ðơn (Coliseum của Regent's Park) năm 1829. Nó
có thể chứa hàng chục hành khách.
- Thang máy OTIS (1857)
Thang máy đầu tiên dùng cho cơng chúng được khánh thành năm 1857 tại New York. Do
Elisha Graves OTIS, người Mỹ, chế tạo cho E.V. HAUGHTWOUT & Co., một cửa hàng cao 5
tầng ở Broadway. Ơng OTIS đã giới thiệu thang máy có thắng đầu tiên tại Nữu Ước năm
1852.THANG MÁY THỦY LỰC (Ascenseur hydraulique) 1867


Thang máy otis
-
Léon ÉDOUX (1827 - 1910) thiết bị 2 máy nâng bằng pít-tơng thủy lực (appareil élévateur à
pistons hydrauliques) chiều cao 21m nhân lúc triển lãm tại PARIS năm 1867. Ơng đã đặt tên
nó là ASCENSEUR.

Sự xuất hiện thang máy thủy lực được phổ biến ở Hoa Kỳ từ năm 1789, nhanh hơn 20 lần so
với máy OTIS năm 1857. Sự phát triển bị hãm bớt lại vì phải đào rất khó khăn những khối hình
trụ (cylindre) rất sâu. Tuy nhiên Édoux đã thực hiện thang máy cho tháp EIFFEL lên cao 160m
Chương II:
13

GVHD: Nguyễn Duy Kha
SVTH: Nguyễn Thế Trọng Nhân – Nguyễn Châu Đông
năm 1889. DUOLIFT (1984)

Năm 1984, thang máy thủy lực nơi tầng 3 của tháp Eiffel đã thay thế bởi DUOLIFT, một
phương pháp khơng cần đối trọng, do hãng ASCINTER-OTIS. phát minh. Bốn buồng (cabine)
có thể vận chuyển 80 hành khách trên 160m với vận tốc 1,8m một giây.
- Thang máy điện: (1880)
Thang máy điện lần đầu tiên được phát minh bởi cơng ty SIEMENS&HALSKE cho cuộc triển
lãm kỹ nghệ tại Mannheim năm 1880. Nó lên 22m trong 11 phút. Nó đã chun chở 8.000
hành khách trong 1 tháng lên đỉnh của lầu quan sát cho khu triển lãm.Thang máy điện đầu tiên
lên cao trên 200m được xây dựng tại Nữu Ước năm 1908. Sau đó thang máy điện chạy nhanh
nhất được thiết bị cho Sunshine Building ở Nhật bổn với vận tốc 36km/h.Từ năm 1993, hãng
MISUBITSHI đã chế ra cho một cao tầng ở Nhật một thang máy có vận tốc 45km/h
- Thang máy bằng vis (1965)
Thang máy này được phát minh do Émile LETZ người Bỉ (Belgique) và hãng EBEL (huy
chương vàng ở Batima năm 1983), là một sự đổi mới trong cách thức giản dị của nó. Chỉ cần 1
bức tường mang nó, 1 đinh vis gắn vơ bức tường , buồng thang máy được gắn vơ một đai ốc
(écrou) quay chung quanh vít . Một mơ tơ lên và xuống cùng với buồng thang máy. Khơng cần
phòng cho máy móc nên cũng khơng có ròng rọc, khơng có trọng , cũng khơng có đối trọng,
nhất là có lối đi cấp kỳ khi bị hư. Loại này duy nhất. Ta thấy ở bênh viện Rothschild, khách
sạn Ritz


II/ KHÁI QUÁT CHUNG VỀ PHẦN CỨNG ĐIỀU KHIỂN:
1/ MÔ HÌNH THANG MÁY:
bài này, chúng em dùng mô hình mô phỏng thang máy của hãng Electronica Venata:

Panel điều khiển – hình 6




Chương II:
14

GVHD: Nguyễn Duy Kha
SVTH: Nguyễn Thế Trọng Nhân – Nguyễn Châu Đông

Panel cắm dây – hình 7
đồ án này, em sử dụng các phần tử điều khiển của mô hình gồm:
• Các phần tử nhập:
Nút Start (start): I124.0
Nút Stop (stop): I124.1
Cảm biến tầng 1 (cb_t1): I124.2
Cảm biến tầng 2 (cb_t2): I124.3
Cảm biến tầng 3 (cb_t3): I124.4
Nút gọi tầng 1 (gt_1): I124.5
Nút gọi tầng 2 (gt_2): I124.6

Nút gọi tầng 3 (gt_3): I124.7
• Các phần tử xuất:
Đèn tầng 1 (bao_t1): Q125.0
Đèn tầng 2 (bao _t2): Q125.1
Đèn tầng 3 (bao _t3): Q125.2
Ngõ ra UP (up): Q124.0
Ngõ ra DOWN (down): Q124.1












Chương II:
15

GVHD: Nguyễn Duy Kha
SVTH: Nguyễn Thế Trọng Nhân – Nguyễn Châu Đông
* Cơ cấu truyền động cơ học của thiết bò:

Hình 8
* Cơ cấu truyền động của thiết bò gồm:
- Trục cố đònh trên: Dùng để căng dây treo buồng thang
- Trục cố đònh dưới: Dùng để căng dây treo buồng thang

- Motor: Cung cấp động năng để kéo buồng thang
- Trục motor: truyền lực kéo cho hai trục cố đònh thông qua dây curoa
- Thang máy: (Buồng thang) dùng để tải vật hoặc người
2/ KIT ĐIỀU KHIỂN PLC – S7300:


Kit thực tập PLC – S7300 - hình 9
Chương II:
16

GVHD: Nguyễn Duy Kha
SVTH: Nguyễn Thế Trọng Nhân – Nguyễn Châu Đông
IN: 24
OUT: 16
Power IN: 250/110 VAC
Power OUT: 24 VDC
Model: S-7300
Producer: SIEMENS
CPU: 314-2DP
Communication: MPI/DP
III/ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN:
1/ NGUYÊN TẮC VẬN HÀNH:
- Khi bấm nút start thì buồng thang máy ở vò trí bất kỳ sẽ tự động kéo xuống tầng 1
- Khi vừa xuống tầng 1 thì buồng thang dừng lại
- Lúc này bấm nút gọi tầng nào thì buồng thang máy sẽ tự di chuyển lên (xuống) tầng đã
gọi (tùy thuộc vào vò trí tầng trước đó khi bấm nút gọi)
- Khi đến tầng đã được gọi thì thang máy dừng lại
- Nhấn nút stop để hoạt động của thang máy dừng lại.

Bảng điều khiển mô hình tang máy – hình 10






Chương II:
17

GVHD: Nguyễn Duy Kha
SVTH: Nguyễn Thế Trọng Nhân – Nguyễn Châu Đông

Sơ đồ kết nối ngõ ra – vào với PLC – hình 11

2/ MỘT SỐ LỆNH DÙNG TRONG CHƯƠNG TRÌNH:
+ Công tắc thường hở:

Khi I0.0 = 1 thì KQ=1



+ Lệnh NOT:

Khi KT = 0 thì KQ = 1; Khi KT = 1 thì KQ = 0


+ Lệnh SR:

Nếu I0.0=1 , I0.1=0 thì M0.0=1, Q0.0=1

Nếu I0.0=0 ,I0.1=1 thì M0.0=0 ,Q0.0=0
Chương II:
18

GVHD: Nguyễn Duy Kha
SVTH: Nguyễn Thế Trọng Nhân – Nguyễn Châu Đông
Nếu I0.0=I0.1=0 Thì không có gì thay đổi.
Nếu I0.0=I0.1=1 thì M0.0=Q0.0=0

+ Phần tử chấp hành (cuộn dây):

Gán giá trò cho ngõ ra


3/ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN:
* Network 1:

- Network này có chức năng điểu khiển motor kéo buồng thang máy, Lệnh này là để điều
khiển cho motor kéo lên.
* Network 2:

- Network này có chức năng điểu khiển motor kéo buồng thang máy, lệnh này là để điều
khiển cho motor kéo xuống.
* Network 3:

Chương II:
19

GVHD: Nguyễn Duy Kha
SVTH: Nguyễn Thế Trọng Nhân – Nguyễn Châu Đông

- Net work này có chức năng gọi tầng 1 cho buồng thang máy
- Khi nhấn start, ngõ ra Q bằng 1, biến M0.0 = 1
- Tiếp điểm thường hở M0.0 ở Network 2 đóng lại  Phần tử chấp hành Down = 1 
motor quay xuống kéo buồng thang máy đi xuống
- Khi buồng thang máy xuống đến tầng 1 thì CB_T1 từ mức cao chuyển xuống mức thấp
qua lệnh NOT lại chuyển thành mức cao làm cho ngõ vào R = 1  M0.0 = 0
- Lúc này tiếp điểm thường đóng M0.0 ở Network 2 hở ra  thang máy dừng
- Khi nhấn stop  ngõ vào R = 1  M0.0 = 0  thang máy dừng
* Network 4:

- Network này có chức năng gọi tầng 2 khi buồng thang đang ở tầng 1
- Khi buồng thang đang ở tầng 1, lúc này CB_T1 = 0 qua lệnh NOT đảo thành mức 1
- Khi nhấn nút G_T2, ngõ vào S = 1  biến M0.1 = 1
- Tiếp điểm thường hở M0.1 ở Network 1 đóng lại, phần tử chấp hành UP = 1  buồng
thang máy đi lên
- Khi buồng thang được kéo lên đến tầng 2 thì CB_T2 chuyển từ mức cao xuống thấp qua
lệnh NOT đảo thành mức 1  ngõ vào R bằng 1  biến M0.1 = 0
- Tiếp điểm thường hở M0.1 ở Network 1 hở ra phần tử chấp hành UP = 0  buồng thang
máy dừng lại
- Khi nhấn stop  ngõ vào R = 1  M0.1 = 0  thang máy dừng
* Network 5:

- Network này có chức năng gọi tầng 3 khi buồng thang đang ở tầng 1
- Khi buồng thang đang ở tầng 1, lúc này CB_T1 = 0 qua lệnh NOT đảo thành mức 1
- Khi nhấn nút G_T3, ngõ vào S = 1  biến M0.2 = 1
Chương II:
20

GVHD: Nguyễn Duy Kha
SVTH: Nguyễn Thế Trọng Nhân – Nguyễn Châu Đông

- Tiếp điểm thường hở M0.2 ở Network 1 đóng lại, phần tử chấp hành UP = 1  buồng
thang máy đi lên
- Khi buồng thang được kéo lên đến tầng 3 thì CB_T3 chuyển từ mức cao xuống thấp qua
lệnh NOT đảo thành mức 1  ngõ vào R bằng 1  biến M0.2 = 0
- Tiếp điểm thường hở M0.2 ở Network 1 hở ra phần tử chấp hành UP = 0  buồng thang
máy dừng lại
- Khi nhấn stop  ngõ vào R = 1  M0.2 = 0  thang máy dừng
* Network 6:

- Network này có chức năng gọi tầng 1 khi buồng thang đang ở tầng 2
- Khi buồng thang đang ở tầng 2, lúc này CB_T2 = 0 qua lệnh NOT đảo thành mức 1
- Khi nhấn nút G_T1, ngõ vào S = 1  biến M0.3 = 1
- Tiếp điểm thường hở M0.3 ở Network 2 đóng lại, phần tử chấp hành DOWN = 1 
buồng thang máy đi xuống
- Khi buồng thang được kéo xuống đến tầng 1 thì CB_T1 chuyển từ mức cao xuống thấp
qua lệnh NOT đảo thành mức 1  ngõ vào R bằng 1  biến M0.3 = 0
- Tiếp điểm thường hở M0.3 ở Network 2 hở ra phần tử chấp hành DOWN = 0  buồng
thang máy dừng lại
- Khi nhấn stop  ngõ vào R = 1  M0.3 = 0  thang máy dừng
* Network 7:

- Network này có chức năng gọi tầng 3 khi buồng thang đang ở tầng 2
- Khi buồng thang đang ở tầng 2, lúc này CB_T2 = 0 qua lệnh NOT đảo thành mức 1
- Khi nhấn nút G_T3, ngõ vào S = 1  biến M0.4 = 1
- Tiếp điểm thường hở M0.4 ở Network 1 đóng lại, phần tử chấp hành UP = 1  buồng
thang máy đi lên
Chương II:
21

GVHD: Nguyễn Duy Kha

SVTH: Nguyễn Thế Trọng Nhân – Nguyễn Châu Đông
- Khi buồng thang được kéo lên đến tầng 3 thì CB_T3 chuyển từ mức cao xuống thấp qua
lệnh NOT đảo thành mức 1  ngõ vào R bằng 1  biến M0.4 = 0
- Tiếp điểm thường hở M0.4 ở Network 1 hở ra phần tử chấp hành UP = 0  buồng thang
máy dừng lại
- Khi nhấn stop  ngõ vào R = 1  M0.4 = 0  thang máy dừng
* Network 8:

- Network này có chức năng gọi tầng 1 khi buồng thang đang ở tầng 3
- Khi buồng thang đang ở tầng 3, lúc này CB_T3 = 0 qua lệnh NOT đảo thành mức 1
- Khi nhấn nút G_T1, ngõ vào S = 1  biến M0.5 = 1
- Tiếp điểm thường hở M0.5 ở Network 2 đóng lại, phần tử chấp hành DOWN = 1 
buồng thang máy đi xuống
- Khi buồng thang được kéo xuống đến tầng 1 thì CB_T1 chuyển từ mức cao xuống thấp
qua lệnh NOT đảo thành mức 1  ngõ vào R bằng 1  biến M0.5 = 0
- Tiếp điểm thường hở M0.5 ở Network 2 hở ra phần tử chấp hành DOWN = 0  buồng
thang máy dừng lại
- Khi nhấn stop  ngõ vào R = 1  M0.5 = 0  thang máy dừng
* Network 9:

- Network này có chức năng gọi tầng 2 khi buồng thang đang ở tầng 3
- Khi buồng thang đang ở tầng 3, lúc này CB_T3 = 0 qua lệnh NOT đảo thành mức 1
- Khi nhấn nút G_T2, ngõ vào S = 1  biến M0.6 = 1
- Tiếp điểm thường hở M0.6 ở Network 2 đóng lại, phần tử chấp hành DOWN = 1 
buồng thang máy đi xuống
Chương II:
22

GVHD: Nguyễn Duy Kha
SVTH: Nguyễn Thế Trọng Nhân – Nguyễn Châu Đông

- Khi buồng thang được kéo xuống đến tầng 2 thì CB_T2 chuyển từ mức cao xuống thấp
qua lệnh NOT đảo thành mức 1  ngõ vào R bằng 1  biến M0.6 = 0
- Tiếp điểm thường hở M0.6 ở Network 2 hở ra phần tử chấp hành DOWN = 0  buồng
thang máy dừng lại
- Khi nhấn stop  ngõ vào R = 1  M0.6 = 0  thang máy dừng
4/ CHƯƠNG TRÌNH HIỂN THỊ:
* Network 10:

- Network này dùng để điều khiển đèn báo tầng 1
- Khi buồng thang máy ở tầng 1 thì CB_T1 = 0, qua lệnh NOT chuyển lại thành mức 1 
Bao_T1 = 1
* Network 11:

- Network này dùng để điều khiển đèn báo tầng 2
- Khi buồng thang máy ở tầng 2 thì CB_T2 = 0, qua lệnh NOT chuyển lại thành mức 1 
Bao_T2 = 1
* Network 12:


Chương II:
23

GVHD: Nguyễn Duy Kha
SVTH: Nguyễn Thế Trọng Nhân – Nguyễn Châu Đông
- Network này dùng để điều khiển đèn báo tầng 3
- Khi buồng thang máy ở tầng 3 thì CB_T3 = 0, qua lệnh NOT chuyển lại thành mức 1 
Bao_T3 = 1

HẾT