ỨNG DỤNG PLC SIEMENS S7-200 VÀO ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY 5 TẦNG

ĐỒ ÁN TBĐ: ỨNG DỤNG PLC SIEMENS S7-200 VÀO ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY 5 TẦNG

GVHD:TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN

Trang 1

SVTH:NGUYỄN XUYÊN LÂM
NGUYỄN THÀNH NAM


ĐỒ ÁN TBĐ: ỨNG DỤNG PLC SIEMENS S7-200 VÀO ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY 5 TẦNG

Trang 2

CHƯƠNG I
GIỚI THIỆU VỀ THANG MÁY
I.Lòch Sử Phát Triển Của Thang Máy:

Từ thời xa xưa qua thời Trung cổ và cho đến thế kỷ thứ 13, sức mạnh của người và
vật là nguồn lực chính cho các thiết bò nâng. Vào năm 1850, những chiếc thang máy thủy
lực và hơi nước đã được giới thiệu, nhưng năm 1852 là năm mà một sự kiện quan trọng
diễn ra: phát minh thang máy an toàn đầu tiên trên thế giới của Elisa Graves Otis.

Vào năm 1873 hơn 2000 chiếc thang máy đã được trang bò cho các cao ốc, văn
phòng khách sạn, cửa hàng tổng hợp trên khắp nước mỹ và năm năm sau đó, chiếc thang
thủy lực đầu tiên của Otis được lắp đặt. Kỷ nguyên của những tòa nhà chọc trời đã theo
sau đó và vào năm 1889 lần đầu tiên Otis chế tạo thành công động cơ bánh răng truyền
động trực tiếp đầu tiên.

GVHD:TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN

SVTH:NGUYỄN XUYÊN LÂM
NGUYỄN THÀNH NAM


ĐỒ ÁN TBĐ: ỨNG DỤNG PLC SIEMENS S7-200 VÀO ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY 5 TẦNG

Trang 3

Năm 1903, Otis đã giới thiệu một thiết kế mà về sau đã trở thành nền tảng cho
nghành công nghiệp thang máy: thang máy dùng động cơ điện không hợp số, mang đầy
tính công nghệ, được thử thách để cùng tồn tại với bản thân cao ốc. Nó đã mở ra một thời
kỳ mới cho kết cấu nhà cao tầng.
Những cải tiến của Otis trong điều khiển tự động đã đã có hệ thống kiểm soát tín
hiệu, hệ thống kiểm soát hoạt động cao điểm, hệ thống điều khiển tự động và cơ chế phân
vùng. Otis đi đầu trong việc phát triển công nghệ điện toán và công ty đã làm một cuộc
cách mạng trong công nghệ điều khiển tự thang máy, đưa ra những cải tiến quan trọng đáp
ứng các cuộc gọi và các điều kiện vận hành thang.

II.

Đặc Điểm Của Thang Máy:

III.

Phân Loại Thang Máy:

Thang máy là thiết bò vận tải dùng để chở hàng và người theo phương thẳng đứng.
Những loại thang máy hiện đại có kết cấu cơ khí phức tạp, hệ truyền động, hệ thống
khống chế phức tạp nhằm nâng cao năng suất, vận hành tin cậy, an toàn. Tất cả các thiết
bò điện được lắp đặt trong buồng thang và buồng máy. Buồng máy thường bố trí ở tầng

trên cùng của giếng thang máy.

Tùy thuộc vào chức năng thang máy có thể phân loại theo các nhóm sau:
1. Thang máy chở người trong các nhà cao tầng.
2. Thang máy dùng trong các bệnh viện.
3. Thang máy chở hàng có người điều khiển.
4. Thang máy dùng trong nhà ăn và thư viện.
Phân loại theo trọng tải:
1. Thang máy loại nhỏ Q < 160kG
2. Thang máy trung bình Q = 500 ÷ 2000kG
3. Thang máy loại lớn Q > 2000kG
Phân loại theo tốc độ di chuyển:

GVHD:TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN

SVTH:NGUYỄN XUYÊN LÂM
NGUYỄN THÀNH NAM


ĐỒ ÁN TBĐ: ỨNG DỤNG PLC SIEMENS S7-200 VÀO ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY 5 TẦNG

1.
2.
3.

IV.

Trang 4

Thang máy chạy chậm v = 0,5m/s

Thang máy tốc độ trung bình v = 0,75 ÷ 1,5m/s
Thang máy cao tốc v = 2,5 ÷ 5m/s

Cấu Tạo Chung Của Thang Máy

Các bộ phận chính của thang máy: buồng thang, bộ giảm tốc, hệ thống puly truyền
động và cáp nâng, đối trọng, cơ cấu kẹp ray, công tắc bù cáp, đệm, phanh hãm điện từ,
động cơ điện.

1.Buồng thang:
Buồng thang thường được lựa chọn dựa trên kích thước, hình dáng và khoảng không
dành cho thang. Việc lựa chọn buồng thang hợp lý sẽ mang lại sự lưu thông an toàn và
thuận tiện. Thông thường vùng đòi hỏi cho hành khách là 0,186m 2/người, dung lượng lớn
nhất chuyên chở của thang chở người là 33,75 kG/0,093 m 2 , đối với chung cư là 450 kG,
cửa hàng buôn bán 225 kG, toà nhà văn phòng là 900 – 1350 kG.
2.Bộ giảm tốc:
Đây là khâu truyền lực truyền động năng từ đầu trục động cơ đến tang quay hay puli
dẫn động. Hợp giảm tốc có hai loại:
Hệ thống gồm nhiều bánh răng ăn khớp: có khả năng truyền lực lớn, làm việc chắc
chắn nhưng cồng kềnh, không êm được dùng khi tốc độ động cơ và của tang quay không
chênh lệch nhau lớn.
Hệ thống bánh răng trục vít: có tỉ số truyền lớn, làm việc êm, có khả năng tự hãm.
3.Hệ thống puly truyền động và cáp nâng:
Phương pháp truyền động năng cho dây cáp để vận chuyển buồng thang, chia thành
hai loại:
GVHD:TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN

SVTH:NGUYỄN XUYÊN LÂM
NGUYỄN THÀNH NAM

ĐỒ ÁN TBĐ: ỨNG DỤNG PLC SIEMENS S7-200 VÀO ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY 5 TẦNG

Trang 5

+ Kiểu tang trống: cơ cấu hình học như một cái trống được gắn liền với trục
truyền động, dây cáp có một đầu được gắn chặt cố đònh bên trong, khi vận
hành cáp quấn song song trống.

Buồng
thang

Đối trọng

Tang trống

Phương pháp này có nhựơc điểm là nếu cáp dài sẽ gây cồng kềnh giảm tuổi thọ cáp.
+ Puly ma sát: sử dụng ma sát giữa dây và puly để truyền động năng, sử dụng
trong các hệ thống thang máy mới.
Puly ma sát

Buồng thang

Đối trọng

4. Đối trọng:
Là vật nặng treo đối diện với buồng thang trên ròng rọc nhằm triệt tiêu bớt một
phần mômen tạo ra do sức nặng của tải và buồng thang qua đó làm giảm mômen động cơ.
Khối lượng đối trọng được chọn theo công thức sau:
Khối lượng đối trọng = khối lượng buồng thang + 70% khối lượng lớn nhất

5. Cơ cấu kẹp ray:
Đây là một thiết bò an toàn được lắp đặt phía dưới buồng thang, khi làm việc nó kẹp
chặt lấy ray dẫn hướng, ghìm chặt buồng thang lại do tốc độ vượt mức cho phép, dây đứt
hay vì lý do nào đó.
Các kiểu cơ cấu kẹp ray :
+ Kiểu bánh lệch tâm.
+ Kiểu móc.
+ Kiểu trục quay và nêm.
6. Công tắc bù cáp:
GVHD:TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN

SVTH:NGUYỄN XUYÊN LÂM
NGUYỄN THÀNH NAM


ĐỒ ÁN TBĐ: ỨNG DỤNG PLC SIEMENS S7-200 VÀO ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY 5 TẦNG

Trang 6

Đây là một công tắc ngắt mạch, được thực hiện thông qua một ròng rọc khi nó bò
nâng lên hay hạ xuống, theo sự di chuyển của buồng thang.
7. Đệm dầu:
Làm việc theo nguyên tắc thủy lực, bộ phận chính là một xy lanh đựng dầu, piston
có khoan nhiều lỗ, khi buồng thang rơi mạnh đè lên piston thì dầu sẽ chảy vào những lỗ
làm cho va chạm êm hơn.
8. Phanh hãm điện từ:
Phanh hãm chỉ hoạt động khi không có điện.
9. Động cơ điện:
Là phần tử quan trọng của máy thang, nó cung cấp cơ năng cho việc di chuyển
buồng thang. Động cơ được nối với puly ma sát có hộp giảm tốc hoặc không. Thang chở

khách hầu hết có hộp giảm tốc, động cơ được sử dụng có tốc độ đònh mức từ 600 ÷ 1200
vòng/phút.

V.

Các Yêu Cầu An Toàn Trong Thang Máy:

Hệ thống thang chỉ hoạt động khi:
−
Cửa buồng thang và cửa thang hầm: buồng thang chỉ di chuyển khi đảm bảo
hai cửa trên đều đóng.
−
Các công tắc giới hạn trên cùng và dưới cùng được đảm bảo.
−
Bảo đảm an toàn khi đứt dây, trượt cáp hoặc mất điện.
−
Các công tắc an toàn và vận hành trong buồng thang hoạt động tốt.

Yêu cầu về kỹ thuật:
−
Dừng chính xác buồng thang: buồng thang của thang máy cần phải dừng
chính xác so với mặt bằng của tầng cần dừng. Nếu buồng thang dừng không
chính xác sẽ gây ra các hiện tượng sau:
+
Đối với thang máy chở khách thì làm cho hành khách ra vào khó khăn, tăng
thời gian vào ra và do đó làm giảm năng suất thang máy.
+
Đối với thang máy chở hàng: gây khó khăn cho việc bốc xếp hàng hóa.
+
Để dừng chính xác buồng thang, cần tính đến một nữa 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: mômen của cơ cấu phanh, mômen quán tính của buồng
thang, tốc độ khi bắt đầu hãm và một số yếu tố khác.
Quá trình hãm buồng thang xảy ra như sau: khi buồng thang đi đến gần sàn tầng,
công tắc chuyển đổi tầng cấp lệnh lên hệ thống điều khiển động cơ để dừng
buồng thang.

GVHD:TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN

SVTH:NGUYỄN XUYÊN LÂM
NGUYỄN THÀNH NAM


v

ĐỒ ÁN TBĐ: ỨNG DỤNG PLC SIEMENS S7-200 VÀO ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY 5 TẦNG

mức
dừng

Buồng thang
dừng

Trang 7

s' : quãng đường buồng thang đi trong thời
gian tác động của thiết bò điều khiển
s": quãng đường buồng thang đi được khi cơ
cấu phanh tác động

s1 : quãng đường trượt nhỏ nhất của buồng
thang khi phanh
s2 : quãng đường trượt lớn nhất của buồng
thang khi phanh

Mức đặt cảm
biến dòng

−
−

Đảm bảo khả năng làm việc cao và độ an toàn tối đa nhất.
Độ biến thiên gia tốc ở phạm vi cho phép : gia tốc tối ưu đảm bảo năng suất
cao, không gây ra cảm giác khó chòu cho khách được đưa ra trong bảng sau:

Phạm vi
điều
Hệ truyền động điện
chỉnh
tốc độ
Động cơ KĐB rô to lồng sóc 1 cấp 1 : 1
tốc độ

Tốc độ
di
chuyển
(m/s)
0,8

1,5

± 120 ÷ 150

Động cơ KĐB rô to lồng sóc 2 cấp 1 :4
tốc độ

0,5

1,5

± 10 ÷ 15

Động cơ KĐB rô to lồng sóc 2 cấp 1 :4
tốc độ

1

1,5

± 25 ÷ 35

Hệ máy phát – động cơ(F-Đ)
1 : 30
Hệ máy phát – động cơ có khuếch 1 : 100
đại trung gian

2,0
2,5

2,0

2

± 10 ÷ 15
± 5 ÷ 10

GVHD:TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN

Gia
tốc
(m/s2)

Độ không chính
xác khi dừng(mm)

SVTH:NGUYỄN XUYÊN LÂM
NGUYỄN THÀNH NAM


ĐỒ ÁN TBĐ: ỨNG DỤNG PLC SIEMENS S7-200 VÀO ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY 5 TẦNG

Trang 8

CHƯƠNG II

CÁC HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG TRONG
THANG MÁY
Khi thiết kế hệ trang bò điện – điện tử cho thang máy, việc lựa chọn một hệ truyền
động, chọn 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.
Hệ truyền động động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc thường dùng cho thang máy
chở hàng tốc độ chậm.
Hệ truyền động xoay chiều dùng động cơ không đồng bộ nhiều cấp tốc độ thường
dùng cho các thang máy chở khách tốc độ trung bình.
Hệ truyền động một chiều máy phát- động cơ khuyếch đại trung gian thường dùng
cho các thang máy cao tốc.
Trong nhứng năm gần đây, sự phát triển của kỹ thuật điện tử công suất, các hệ
truyền động một chiều dùng bộ biến đổi tónh đã được ứng dụng trong điều khiển thang
máy cao tốc với tốc độ tới 5m/s.
I.
Hệ Thống Tự Động Khống Chế Thang Máy Tốc Độ Trung Bình:
Hệ truyền động dùng cho thang máy tốc độ trung bình thường là hệ truyền động
xoay chiều với động cơ không đồng bộ hai cấp tốc độ. Hệ này đảm bảo dừng chính xác
cao, thực hiện bằng chuyển tốc độ của động cơ xuống tốc độ thấp (v=2,5m/s),trước khi
buồng thang sắp đến sàn tầng. Hệ này thường dùng cho các thang máy chở khách trong
các nhà cao tầng với tốc độ di chuyển buồng thang dưới 1m/s.

GVHD:TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN

SVTH:NGUYỄN XUYÊN LÂM
NGUYỄN THÀNH NAM


ĐỒ ÁN TBĐ: ỨNG DỤNG PLC SIEMENS S7-200 VÀO ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY 5 TẦNG

Trang 9

Hình II.0: Thang máy truyền đông có bánh răng.

II.
Hệ Thống Tự Động Khống Chế Thang Máy Cao Tốc:
Thang máy cao tốc thường di chuyển với tốc độ v ≥ 3m/s thường dùng hệ truyền
động một chiều. Buồng thang được treo lên puly kéo cáp nối trực tiếp với trục động cơ
truyền động thông qua hộp giảm tốc. Trong mạch điều khiển thang máy cao tốc, công tắc
chuyển đổi tầng là loại phi tiếp điểm. Công tắc chuyển đổi tầng phi tiếp điểm thường
dùng là loại cảm biến vò trí kiểu cảm ứng và cảm biến vò trí dùng tế bào quang điện.

Hình II.1: Cấu tạo cảm biến kiểu cảm ứng.

Hình II.2: Sự phụ thuộc của L=f(s)
GVHD:TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN

SVTH:NGUYỄN XUYÊN LÂM
NGUYỄN THÀNH NAM


ĐỒ ÁN TBĐ: ỨNG DỤNG PLC SIEMENS S7-200 VÀO ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY 5 TẦNG

Trang 10

Nguyên tắc hoạt động của cảm biến kiểu cảm ứng:
Khi mạch từ hở, do điện kháng của cuộn dây bé, dòng xoay chiều qua cuộn dây khá
lớn. Khi thanh sắt động 1 làm kín mạch từ, từ thông sinh ra trong mạch từ tăng, làm tăng
điện cảm L của cuộn dây và dòng đi qua cuộn dây sẽ giảm xuống.
Nếu đấu nối tiếp với cuộn dây của bộ cảm biến một rơle ta sẽ được một phần tử phi
tiếp điểm để dùng trong hệ thống điều khiển. Tùy theo mạch sử dụng, chúng ta có thể
dùng nó làm công tắc chuyển đổi tầng, cảm biến để thực hiện dừng chính xác buồng thang
hoặc cảm biến để chỉ thò vò trí buồng thang.

Hình II.3: Sơ đồ nguyên lý của cảm biến kiểu cảm ứng
Cuộn dây của rơle tầng được đấu nối tiếp với cuộn dây của cảm biến kiểu cảm ứng
CB. Để nâng cao độ tin cậy, song song với cuộn dây của bộ cảm biến đấu thêm tụ C. Trò
số điện dung của tụ điện điện được chọn sao cho thanh sắt động che kín mạch từ để tạo
được dòng cộng hưởng. Khi mạch từ của cảm biến hở, dòng điện đi qua cuộn dây của rơle
Rtr đủ lớn làm cho nó tác động. Và khi mạch từ kín, dòng điện đi qua cuộn dây giảm
xuống gần bằng không, rơle không tác động. Thông thường bộ cảm biến được lắp ở thành
giếng thang, thanh sắt động được lắp ở buồng thang.

III.

Tự động khống chế thang máy dùng các phần tử lôgic:

IV.

Các phương thức điều khiển truyền động:

Để nâng cao độ tin cậy trong quá trình hoạt động của thang máy, ngày nay hệ thống
tự động tự động khống chế hệ truyền động điện thang máy dùng các phần tử phi tiếp
điểm. Ưu điểm của các phần tử lôgic là số lượng phần tử điều khiển trong mạch điều
khiển là ít nhất.

GVHD:TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN

SVTH:NGUYỄN XUYÊN LÂM
NGUYỄN THÀNH NAM


ĐỒ ÁN TBĐ: ỨNG DỤNG PLC SIEMENS S7-200 VÀO ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY 5 TẦNG

Trang 11

Hình II.3: Mô hình hệ điều khiển thang máy.
a.Điều khiển DC SCR:
Được sử dụng trong thang máy tốc độ từ 50 đến 1000 FPM.
Động cơ một chiều sử dụng điện áp để đạt được tốc độ và dòng điện biến thanh
môment ngõ ra. Một hệ điều khiển DC SCR phải có khả năng cung cấp điện áp và dòng
điện theo yêu cầu để vận hành dưới tất cả các điều kiện của tải và tốc độ.

Hình II.4: Trình tự mở tắt thang máy trong điều khiển DC SCR.
b.Inverter control:
Động cơ cảm ứng AC có thể điều chỉnh bởi bộ cảm biến AC, để chuyển điện áp và
tần số cung cấp cho motor. Tốc độ động cơ sẽ tương ứng với tần số cung cấp. Một bộ biến
đổi AC phải có khả năng cung cấp giá trò thực của dòng điện môtor yêu cầu liên tục trong
mọi điều kiện của tải và tốc độ.
c.Truyền động thủy lực và cơ khí:
Truyền động thuỷ lực và cơ khí được sử dụng ở thang máy tốc độ thấp đến trung
bình.
Thang máy có bánh răng dùng cho thang máy tốc độ thấp.
Thang máy có cơ cấu thanh răng được truyền động thẳng đứng bởi các bánh răng
truyền. Tốc độ nằm trong khoảng từ 100 đến 200 FPM, những thang máy loại này được
truyền động bằng động cơ hai cấp tốc độ hoặc động cơ một chiều với máy phát.
d.
Vector control:
Sử dụng cho thang máy với tốc độ từ 500 đến 700 FPM. Giống như ở cần phải
chuyển điện áp sang một chiều để điều khiển.

GVHD:TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN

SVTH:NGUYỄN XUYÊN LÂM
NGUYỄN THÀNH NAM


ĐỒ ÁN TBĐ: ỨNG DỤNG PLC SIEMENS S7-200 VÀO ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY 5 TẦNG

Trang 12

Hình II.5: Trình tự mở tắt thang máy trong điều khiển Vector.

GVHD:TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN

SVTH:NGUYỄN XUYÊN LÂM
NGUYỄN THÀNH NAM


ĐỒ ÁN TBĐ: ỨNG DỤNG PLC SIEMENS S7-200 VÀO ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY 5 TẦNG

GVHD:TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN

Trang 13

SVTH:NGUYỄN XUYÊN LÂM
NGUYỄN THÀNH NAM


ĐỒ ÁN TBĐ: ỨNG DỤNG PLC SIEMENS S7-200 VÀO ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY 5 TẦNG

Trang 14

CHƯƠNG III
TỔNG QUAN VỀ PLC (SIEMENS)
I. GIỚI THIỆU VỀ THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN KHẢ TRÌNH PLC:
1. Giới thiệu tổng quan:
Trong cơng nghiệp sản xuất, để điều khiển một thiết bị máy cơng nghiệp… người ta
thực hiện kết nối các linh kiện điều khiển rời (relay, timer, contactor..) lại với nhau tùy theo
mức độ u cầu thành một hệ thống điện điều khiển.Cơng việc này khá phức tạp trong thi
cơng, 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 cơng 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 u cầu sau: giá thành hạ, dễ thi cơng, 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 hố 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 q 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 tốn 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. Ngồi 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 qt (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 u cầu điều khiển phức tạp khác nhau. Hoạt
động của PLC hồn tồn phụ thuộc vào chương trình nằm trong bộ nhớ, nó ln 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.
• Ngơn 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 khơng 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 thơng dụng. Để đáp ứng
u 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 u 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.
GVHD:TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN

SVTH:NGUYỄN XUYÊN LÂM
NGUYỄN THÀNH NAM


ĐỒ ÁN TBĐ: ỨNG DỤNG PLC SIEMENS S7-200 VÀO ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY 5 TẦNG

Trang 15

• Các chức năng như: bộ vi xử lý, chu kỳ xung clock, ngơn ngữ lập trình, khả
năng mở rộng số ngõ vào/ra.
Với PLC, việc giải quyết các bài tốn tự động hố khác nhau nhưng khơng biến đổi gì
về cơ cấu ngồi 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 tốn 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).
• Cơng nghiệp ơ tơ (Automobile industry).
• Điều khiển máy chun dụng trong xây dựng (Specialized machine
construction).
• Xử lý nhựa (Processing of plastics).
• Cơng nghiệp đóng gói (Packing industry).
• Thức ăn và nước uống cơng nghiệp (Food and drink industry ).
• Xử lý cơng 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 hồn 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 q 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 thơng 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. Thiết bò điều khiển lập trình S7-200
1. Cấu phần hình cứng
S7-200 là thiết bò điều khiển lập trình loại nhỏ của hãng Siemens có cấu trúc theo
kiểu modul và có các modul mở rộng .thành phần cơ bản của S7-200 là khối vi xử lí CPU
212 và CPU 214. Về hình thức bên ngoài, sự khác nhau của hai loại CPU này nhận biết
nhờ số đầu vào/ra và nguồn cung cấp.

-CPU 212 có 8 cổng vào và 6 cổng ra, có khả năng mở rộng thêm 2 modul

GVHD:TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN

SVTH:NGUYỄN XUYÊN LÂM
NGUYỄN THÀNH NAM


ĐỒ ÁN TBĐ: ỨNG DỤNG PLC SIEMENS S7-200 VÀO ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY 5 TẦNG

Trang 16

Simatic S7-200 CPU 212
-CPU 214 có 14 cổng vào và 10 cổng ra, có khả năng mở rộng thêm 7 modul

Simatic S7-200 CPU 214
-Ngoài ra có một số loại CPU khác như: CPU 222 và CPU 224

Simatic S7-200 CPU 224
GVHD:TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN

SVTH:NGUYỄN XUYÊN LÂM
NGUYỄN THÀNH NAM


ĐỒ ÁN TBĐ: ỨNG DỤNG PLC SIEMENS S7-200 VÀO ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY 5 TẦNG

Trang 17

Simatic S7-200 CPU 222

đây chỉ đề cập đến CPU 214 là chủ yếu.
CPU 214 có các đặc tính như sau:
-2048 từ nhớ trong chương trình (chứa trong ROM điện)
-2048 từ nhớ dữ liệu (trong đó 256 từ chứa trong ROM điện)
-14 ngõ vào và 10 ngõ ra digital kèm theo trong khối trung tâm
-Hỗ trợ tối đa 7 modul mở rộng kể cả modul analog
-Tổng số cổng vào ra cực đại là 64 cổng vào-ra digital
-128 Timer chia làm 3 loại theo độ phân giải khác nhau: 4 Timer 1ms, 16 Timer
10ms và 108 Timer có độ phân giải 100ms.
-128 bộ đếm chia làm 2 loại :96 đếm lên và 32 đếm lên-xuống
-256 ô nhớ nội bộ
-688 ô nhớ đặc biệt dùng để thông báo trạng thái và đặt chế độ làm việc
-Có phép tính số học
-Ba bộ đếm tốc độ cao với nhòp 2KHz và 7KHz
-Hai bộ diều chỉnh tương tự
-Toàn bộ vùng nhớ không bò mất dữ liệu trong khoảng thời gian 190 giờ khi PLC
bò mất nguồn nuôi.
Mô tả các đèn báo trên CPU 214:
SF
Đèn đỏ SF báo hiệu hệ thống bò hỏng, Đèn SF sáng lên khi PLC có hỏng hóc.
RUN
Đèn xanh RUN chỉ đònh PLC đang ở chế độ làm việc và thực hiện chương trình
được nhập vào máy.
GVHD:TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN

SVTH:NGUYỄN XUYÊN LÂM
NGUYỄN THÀNH NAM


ĐỒ ÁN TBĐ: ỨNG DỤNG PLC SIEMENS S7-200 VÀO ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY 5 TẦNG

Trang 18

STOP

Đèn vàng STOP chỉ đònh PLC đang ở chế độ dừng. Dừng chương trình đang
thực hiện lại.
I x.x
Đèn xanh ở cổng vào chỉ đònh trạng thái tức thời của cổng (x.x=0.0-1.5). Đèn
này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trò logic của cổng.
Qy.y Đèn xanh ở cổng ra chỉ đònh trạng thái tức thời của cổng (y.y=0.0-1.1). Đèn này
báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trò logic của cổng.
2. Cấu trúc bộ nhớ của S7-200
Bộ nhớ cuả S7-200 được chia làm 3 vùng:
-Vùng nhớ chương trình
-Vùng nhớ thông số
-Vùng nhớ dữ liệu
Vùng nhớ chương trình , vùng nhớ thông số và một phần vùng nhớ dữ liệu được nhớ
trong rom điện EEPROM. Đối với CPU 214 cho phép cắm thêm khối nhớ mở rộng để
chứa chương trình mà không cần đến thiết bò lập trình.
Vùng nhớ dữ liệu được chia thành các biến nhớ nhỏ với các công dụng khác nhau.
Chúng được kí hiệu bằng các chữ cái đầu của tiếng Anh ,đặc trưng cho công dụng riêng
của chúng như sau:
V
Variable memory ( Bộ nhớ biến )
I,E
Input image register ( Bộ đệm ngõ vào )
Q,A Output image register ( Bộ đệm ngõ ra )
M
Internal memory bits

SM
Special memory bits
3. Thực hiện chương trình
PLC thực hiện chương trình theo chu trình lặp ,mỗi vòng lặp được gọi là một vòng
quét ( Scan ). Mỗi chu kỳ máy bao gồm các bước như sau:
-Đọc các ngõ vào
-Thực hiện chương trình
-Xử lý các yêu cầu giao tiếp
-Thực hiện sự tự kiểm tra lỗi
-Truyền kết quả đến các ngõ ra
Các bước kể trên đươc lặp đi lặp lại theo chu kỳ, thêm vào đó còn có quá trình thực hiện
các chương trình ngắt theo một thứ tự ưu tiên đònh sẵn , các chương trình ngắt được xử lý
không đồng bộ với chu kỳ máy khi có yêu cầu ngắt.
Thực hiện chương trình
Đọc các ngõ
vào

Truyền thông

Khởi động
Truyền kết quả
đến ngõ ra

Tự kiểm tra lỗi
Vòng quét scan

GVHD:TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN

SVTH:NGUYỄN XUYÊN LÂM
NGUYỄN THÀNH NAM

ĐỒ ÁN TBĐ: ỨNG DỤNG PLC SIEMENS S7-200 VÀO ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY 5 TẦNG

Trang 19

4. Cấu trúc chương trình của S7-200
Có thể lập trình cho PLC S7-200 bằng cách sử dụng một trong các chương trình
sau:
-STEP 7-Micro/DOS
-STEP 7-Micro/WIN
Các chương trình cho S7-200 phải có cấu trúc bao gồm chương trình chính (Main
program) và sau đó đến các chương trình con và các chương trình xử lý ngắt được chỉ ra
sau đây:
-Chương trình chính được chấm dứt bằng lệnh kết thúc MEND (main end).
-Chương trình con là một bộ phận của chương trình. Các chương trình con phải
được viết sau lệnh kết thúc chương trình chính MEND.
-Các chương trình xử lý ngắt là một bộ phận của chương trình chính. Các chương
trình xử lý ngắt phải được viết sau lệnh kết thúc chương trình chính MEND.
Các chương trình con được nhóm lại thành một nhóm ngay sau chương trình chính.
Sau đó đến ngay các chương trình xử lý ngắt. Bằng cách viết như vậy , cấu trúc chương
trình rõ ràng và thuận tiện hơn tronh việc đọc chương trình sau này .Có thể trộn lẫn
chương trình con và chương trình xử lý ngắt đằng sau chương trình chính.

GVHD:TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN

SVTH:NGUYỄN XUYÊN LÂM
NGUYỄN THÀNH NAM

ĐỒ ÁN TBĐ: ỨNG DỤNG PLC SIEMENS S7-200 VÀO ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY 5 TẦNG

Trang 20

CHƯƠNG IV
NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH CỦA S7 – 200
1. PHƯƠNG PHÁP LẬP TRÌNH
Cách lập trình cho S7 – 200 nói riêng và cho các PLC của Siemen nói chung dựa
trên hai phương pháp cơ bản :
• Phương pháp hình thang (Ladder Logic viết tắt là LAD): là một ngôn ngữ lập
trình bằng đồ hoạ .Những thành phần cơ bản dùng trong LAD tương ứng với các
thành phần của bảng điều khiển bằng rơle.
• Phương pháp liệt kê lệnh ( Statement List viết tắt là STL): là phương pháp thể
hiện chương trình fười dạng tập hợp các câu lệnh . Mỗi câu lệnh trong chương
trình ,kể cả các lệnh hình thức biểu diễn một chức năng của PLC.
2. MỘT SỐ LỆNH CỦA PLC (DẠNG LAD)
Tiếp điểm thường mở
Tiếp điểm thường đóng
Cuộn dây

( )

2.1. Các lệnh tiếp điểm đặc biệt
LAD
Mô tả
Tiếp điểm đảo trạng thái của dòng cung cấp
NOT
( )

P

N

( )

Tiếp điểm chuyển đổi dương cho phép dòng cung cấp thông
mạch trong một vòng quét khi xung điều khiển từ 0 lên 1

( )

Tiếp điểm chuyển đổi âm cho phép dòng cung cấp thông
mạch trong một vòng quét khi xung điều khiển từ 1 xuống 0

2.2. Một số merker đặc biệt
SM0.0 luôn luôn có giá trò logic bằng 1
SM0.1 có giá trò logic bằng 1 ở vòng quét đầu tiên
SM0.4 phát nhòp 60 giây (0 – cho 30 giây đầu , 1 – cho 30 giây sau)
SM0.5 phát nhòp 1 giây (0 – cho 0,5 giây đầu 1 – cho 0,5 giây sau)
2.3. Mạch nhớ S - R
Mô tả lệnh S – R bằng LAD
GVHD:TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN

SVTH:NGUYỄN XUYÊN LÂM
NGUYỄN THÀNH NAM


ĐỒ ÁN TBĐ: ỨNG DỤNG PLC SIEMENS S7-200 VÀO ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY 5 TẦNG

LAD
S_bit n

( S )
S_bit

n
( R )

S_bit
n
( S_l )
S_bit
n
( R_l )

Mô tả
Đóng một mảng gồm n các
tiếp điểm kể từ S_bit
Ngắt một mảng gồm n các
tiếp điểm kể từ S_ bit .Nếu
S_bit là chỉ vào Timer hoặc
Counter thì lệnh sẽ xoá bit
đầu ra của Timer/Counter đó
Đóng đồng thời một mảng
gồm n các tiếp điểm kể từ
S_bit
Ngắt tức thời một mảng gồm n
các tiếp điểm kể từ đòa chỉ
S_bit

Trang 21

Toán hạng
S_BIT : I, Q,M,SM,T,C,V (bit)
n:IB,QB,MB,SMB,VB(byte),AC,hằng

S_bit: Q (bit )
n: IB,QB,MB,SMB,VB(byte),
AC,hằng số,*VD,*AC

2.4. Bộ đònh thời ( Timer )
Bộ điều khiển lập trình loại S7- 200 (với CPU 214) có 128 Timer được chia làm
hai loại:
-Timer tạo thời gian trễ không có nhớ( ON – Delay Timer) kí hiệu là TON
-Timer tạo thời gian trễ có nhớ (Retentive – ON – Delay Timer) kí hiệu là TONR
Cả hai loại Timer này đều có 3 loại với 3 độ phân giải thời gian khác nhau : 1ms ,
10ms , 100ms và các giá trò cực đại là 32,767s , 327,67s , 3276,7s .Giá trò thời gian (PT)
có thể là một số (Konstante) cũng có thể là một từ : VW,T,Z,EW,AW,SMW,SW,USW.
Các đòa chỉ của TON
Độ phân giải
CPU 212/214/215/216
1ms
T32
10ms
T33 – T36
100ms
T37 – T63
Các đòa chỉ của TONR
Độ phân giải
CPU 212/214
1ms
T0

10ms
T1 – T4
100ms
T5 – T31

CPU 214/215/216
T96
T97 – T100
T101 – T127

CPU 215/216

CPU 214
T64
T65 – T68
T69 - T95

CPU 215/216

T128 – T155

2.5. Bộ đếm (Counter)
Bộ điều khiển lập trình loại SIMATIC S7 – 200 có hai loại chức năng đếm:
-Đếm lên (Counter up): chức năng của bộ đếm lên (CTU) nó được kích thích bởi
cạnh dương của E0.0 ở ngõ vào của bộ đếm lên (CU), giá trò đếm đạt đến +32767.
-Đếm lên và đếm xuống (Counter up – down): chức năng của bộ đếm lên và đếm
xuống (CTUD) cũng được kích thích bởi cạnh lên của E0.0 ở ngõ vào của bộ đếm lên
GVHD:TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN

SVTH:NGUYỄN XUYÊN LÂM

NGUYỄN THÀNH NAM


ĐỒ ÁN TBĐ: ỨNG DỤNG PLC SIEMENS S7-200 VÀO ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY 5 TẦNG

Trang 22

(CU), giá trò đếm đạt đến +32767 là đếm lên. Ở cạnh tăng E0.1 ở ngõ vào đếm
xuống(CD), giá trò đếm đạt đến -32767.
Các vùng đòa chỉ của bộ đếm
CPU 212
Z0 – Z63
CTU
CTUD
0 – 47
48 – 63

CPU 214
Z0 – Z127
CTU
CTUD
0 – 47
48 - 79
80 – 127

2.6. Chức năng so sánh
Biểu diễn các lệnh so sánh
LAD
Mô tả
n1 n2

Tiếp điểm đóng khi n1=n2
==B
B = byte
n1 n2
I = số nguyên (16 bit)
==I
D = các số (32 bit)
n1 n2
==D
n1 n2
>=B
n1 n2
>=I
n1 n2
>=D

Tiếp điểm đóng khi n1 ≥ n2
B = byte
I = số nguyên (16 bit)
D = các số (32 bit)

n1 n2
<=B
n1 n2
<=I
n1 n2
<=D

Tiếp điểm đóng khi n1 ≤ n2
B = byte

I = số nguyên (16 bit)
D = các số (32 bit)

GVHD:TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN

CPU 215/216
Z0 – Z255

Toán hạng
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

SVTH:NGUYỄN XUYÊN LÂM
NGUYỄN THÀNH NAM


ĐỒ ÁN TBĐ: ỨNG DỤNG PLC SIEMENS S7-200 VÀO ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY 5 TẦNG

Trang 23

CHƯƠNG V
GVHD:TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN

SVTH:NGUYỄN XUYÊN LÂM
NGUYỄN THÀNH NAM


ĐỒ ÁN TBĐ: ỨNG DỤNG PLC SIEMENS S7-200 VÀO ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY 5 TẦNG

Trang 24

ỨNG DỤNG PLC ĐIỀU KHIỂN
THANG MÁY
Hệ thống tín hiệu cơ bản của thang máy 5 tầng:
• Nhóm các tín hiệu gọi thang (đặt tại mỗi tầng ):L1, L2 ,L3, L4, X2 ,X3, X4, X5.
• Nhóm các tín hiệu đến tầng (đặt tại buồng thang):T1, T2 ,T3 ,T4 ,T5.
• Nhóm tín hiệu xác đònh vò trí buồng thangtại mỗi tầng (đặt cố đònh trên đường đi
của buồng thang): d1 ,d2 ,d3 ,d4 ,d5 (cảm biến tầng).
• Nhóm các tín hiệu cửa ( xác đònh cửa đóng hay mở ):g0 ,g1 ,g2 ,g3 ,g4 ,g5 .
• Nhóm các tín hiệu hạn chế hành trình (đặt cố đònh ở cuối hành trình của buồng
thang): HCT, HCD.
Lưu ý : d1, d2 ,d3, d4, d5: cảm biến tầng hoặc là công tắc hành trình
g1, g2, g3, g4, g5: cảm biến cửa tầng bảo vệ không cho người bên ngoài vào
g0 (cửa buồng thang): bảo vệ người trong buồng thang
• Thiết lập mạch điều khiển thang máy trong trường hợp không có người gọi thang,
tín hiệu đến tầng sẽ cho thang máy chạy lần lượt đến từng tầng .Tổng hợp thành 4
tín hiệu cơ bản:
1. Tín hiệu cho dừng thang( khi điều kiện an toàn không đảm bảo)
d=g1*g2*g3*g4*g5* HCT * HCD
d
g1

g2

g3

g4

g5

HCT

HCD

2. Tín hiệu hoàn thành mệnh lệnh(cho dừng khi thực hiện xong mệnh lệnh)
h= d1*T1+ d2*T2+ d3*T3+ d4*T4+d5*T5

d1
GVHD:TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN

T1

H
SVTH:NGUYỄN XUYÊN LÂM
NGUYỄN THÀNH NAM


ĐỒ ÁN TBĐ: ỨNG DỤNG PLC SIEMENS S7-200 VÀO ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY 5 TẦNG

d2

T2

d3

T3

d4

T4

d5

T5

Trang 25

ĐC
HCT

Đối trọng

d5

g5

X5

d4

g4

L4
X4

g3

L3
X3

d2

g2

L2
X2

d1

g1

L1

d3

°T1
°T2
°T3
°T4
°T5

g0

Buồng thang
HCD
Sơ đồ hệ thống tín hiệu thang máy

GVHD:TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN

SVTH:NGUYỄN XUYÊN LÂM
NGUYỄN THÀNH NAM