LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP: BÃI GIỮ XE TỰ ĐỘNG

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Trang 1

CHƯƠNG I:
GIỚI THIỆU CHUNG CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN BÃI
GIỮ XE TỰ ĐỘNG
I. GIỚI THIỆU VỀ BÃI GIỮ XE TỰ ĐỘNG
Ngày nay phương tiện đi lại là ôtô được sử dụng khá phổ biến, chính vì vậy
việc xây dựng bãi giữ xe là cần thiết, nhất là ở các khu đô thị lớn như thành phố Hồ
Chí Minh, thủ đô Hà Nội. Nhưng với diện tích đất ngày càng bị thu hẹp thì việc xây
dựng các bãi giữ xe có diện tích lớn là việc gây khó giải quyết. Chính vì vậy, với sự
phát triển của công nghệ hiện đại thì việc khó khăn đó được giải quyết dễ dàng. Đó
là việc xây dựng các bãi giữ xe theo dạng tầng (hay còn gọi là dạng chung cư ), một
việc làm hoàn toàn có thể, phù hợp với sự phát triển của đô thị hiện đại, giúp giảm
được diện tích xây dựng.
Một bãi giữ xe tự động bao gồm hệ thống thang máy, hệ thống nâng xe và
mâm trượt để đưa xe vào các ô. Thang máy trong các bãi giữ xe tự động là thang
máy chuyên để chở hàng, mà cụ thể là chở xe.
Bãi giữ xe tự động có rất nhiều dạng. Tuỳ vào tình hình cụ thể, diện tích xây
dựng mà ta có thể thiết kế bãi giữ xe dạng cao tầng như các toà nhà hay ngầm dưới
mặt đất.

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Trang 2
Mô hình bãi giữ xe dạng tròn:



Mô hình bãi giữ xe tự động dạng tầng:
Đối với bãi giữ xe tự động theo các dạng mô hình trên, ta tiết kiệm được diện
tích xây dựng đáng kể, số lượng xe gửi vào sẽ nhiều hơn so với bãi giữ xe thông

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Trang 3
thường với cùng diện tích xây dựng. Với sự trợ giúp của công nghệ hiện đại, việc
thi công, điều khiển và giám sát các bãi giữ xe tự động được thực hiện khá dễ dàng.
II. CÁC PHƯƠNG PHÁP TRUYỀN ĐỘNG CỦA THANG MÁY
1. Truyền động theo kiểu không có hộp số
Thiết bị nâng chuyển kiểu không có hộp số bao gồm bao gồm một động cơ
DC tốc độ thấp (từ 50 đến 200 vòng/phút) có bốn đến tám pulley có đường kính
khoảng 30 đến 48 inch (khoảng 750 đến 1000 mm). Một cái phanh lò xo cách ly về
điện được bố trí dùng cho pulley.
Động cơ DC có tốc độ thấp, mặc dù có trọng lượng lớn và đắt tiền nhưng cần
thiết để duy trì moment yêu cầu để truyền động trực tiếp cho pulley có bán kính lớn
để đảm bảo tốc độ dừng và tăng tốc độ của thang máy. Các pulley càng lớn càng
tăng tuổi thọ của dây kéo. Thường người ta chọn pulley có bán kính gấp 40 lần bán
kính dây kéo.
Các thang máy kiểu kéo không có hộp số tăng tốc cao hơn 800 fpm (4 m/s)
hoặc cao hơn. Thường dùng dùng nguyên tắc quấn dây đôi để tránh trượt dây và
giảm tối đa độ mòn dây. Các dây từ buồng thang được quấn qua pulley truyền động,
qua pulley thứ hai( còn gọi là pulley thứ cấp ) rồi qua pulley truyền động lần nữa,
cuối cùng kéo đến đối trọng.
Lớp đệm rãnh làm bằng pulyerthane, lớp này có tác dụng tăng ma sát giữa
rãnh của pulley và dây kéo để kéo dài tuổi thọ của dây. Kỹ thuật này phát triển dựa
vào nguyên tắc quấn dây hai lần có thể bị thay thế bằng việc quấn dây một lần kết
hợp với miếng đệm rãnh.
Dây cáp thường dùng loại dây có 6x19 có khả năng chịu lực cao.
Các thiết bị thông thường được liên kết dây theo tỷ lệ 1:1 hay 1:2 đối với
buồng thang và đối trọng.
Tỷ lệ 1:2 được lợi gấp đôi về lực, như vậy động cơ chỉ cần cung cấp một lực
bằng nửa lực cần thiết để nâng khối lượng của vật. Tỷ lệ này thường dùng cho tải
lớn hơn 1600 kg. Tỷ lệ 1:1 sẽ không thiệt hại về quãng đường, như vậy tốc độ của

động cơ phải giảm nhỏ, dẫn đến kích thước của động cơ lớn.
Khi thang máy hoạt động, máy phát có thể khởi động khi đầy tải, có khả năng
tăng tốc đến tốc độ cực đại trong khoảng cách chuyển động từ tầng này đến đến
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Trang 4
tầng kia. Có khả năng chuyển động chậm dần đến mức có thể dừng trong khoảng
thời gian từ 4,5 đến 5 giây. Yêu cầu đó đòi hỏi phải được thực hiện dưới một điều
kiện khi nâng cũng như khi hạ thang máy.
2. Truyền động theo kiểu kéo có hộp số
A. Mô tả
Máy của thang nâng kiểu kéo có hộp số sử dụng bộ giảm tốc nối vào động cơ
có tốc độ cao truyền động đến pulley. Kết quả là tốc độ của pulley giảm xuống và
moment tăng cao cần thiết cho sự làm việc của thang máy. Hãm bằng lò xo để dừng
thang và giữ thang.
Thang nâng theo nguyên lý kéo có hộp số thường được dùng trong các thang
máy và thiết bị nâng chuyển có dung lượng từ 15 đến 3000 lp (10 đến 1400 kg)
hoặc lớn hơn với tốc độ từ 25 đến 450 fpm (0.125 đến 2.3m/giây).
Máy kéo có hộp số được truyền động bằng động cơ AC một tốc độ hoặc hai
tốc độ hoặc sử dụng động cơ DC dùng phương pháp điều khiển “Ward-Leonard”
hoặc động cơ AC hay DC điều khiển bằng chỉnh lưu hay mạch điện tử. Động cơ AC
dùng cho tốc độ từ 25 đến 150 fpm (0.125 đến 0.75m/giây) và với mạch điện tử tốc
độ có thể lên đến 350 fpm (1.75m/giây ).
Đối với động cơ một tốc độ, người ta dừng bằng cách tắt nguồn và hãm
phanh. Động cơ hai tốc độ hoạt động với bộ dây quấn kép. Dây quấn tốc độ nhanh
dùng để vận hành, dây quấn tốc độ chậm dùng để hãm phanh và dừng đúng mức.
B.Phần cơ
Đây là bộ phận chính cung cấp lực kéo cho thang máy. Nó bao gồm các bộ
phận sau:
-Motor kéo (thường là động cơ không đồng bộ ba pha).
-Thiết bị biến đổi tốc độ (hộp số máy kéo).

-Bánh kéo (traction sheave) hay pulley quấn cáp.
C. Bộ hãm
Người ta thường dùng bộ hãm bằng từ vì chúng giải phóng điện và tạo ra ma
sát với trục của máy. Do lò xo giữ ngược chiều hãm hình trụ trên trục của máy.
Sự hoạt động của cơ cấu truyền động không bánh răng, chức năng hãm dùng
để duy trì và không làm chạm thang máy. Do đó kích thước của nó được xác định
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Trang 5
bằng moment theo điều kiện cần thiết. Chức năng của nó giống như bộ phận truyền
động bánh răng tốc độ cao. Do đó cơ cấu hãm giống như motor, nhỏ hơn bộ phận
truyền động bằng bánh răng, vì moment giảm ngược với bánh răng. Bộ phận quay
motor AC với vận tốc thấp mà trong đó sự dừng lại là do đế hãm.
Dòng từ hoá có thể sử dụng bất cứ nơi nào có thể được vì chúng có thể điều
khiển nhanh chóng nhưng không có tiếng ồn. Bộ hãm dòng xoay chiều có thể là từ
tính hoặc hoạt động motor và thường cung cấp qua bộ phận giảm chấn để điều
chỉnh hoạt động của chúng.
D. Lực kéo và công suất
1) Lực kéo:
Buồng thang được nâng lên hoặc kéo xuống bởi những dây cáp vắt qua ròng
rọc truyền động, lực cần thiết có do ma sát giữa cáp và bề mặt rãnh của ròng rọc bởi
áp lực gây nên do trọng lượng của buồng thang và đối trọng.
Thang máy kéo bằng lực có đặc điểm an toàn khi không có buồng thang hoặc
đối trọng, lực căng trên cáp bị giảm nhẹ và ròng rọc quay mà không di chuyển
thang máy do lực ma sát bị giải phóng.
2) Công suất:
Để chọn được công suất truyền động của thang máy cần có các điều kiện sau:
-Tốc độ và gia tốc lớn nhất cho phép.
-Trọng tải.
-Trọng lượng buồng thang.
-Công suất tĩnh của động cơ khi không dùng đối trọng được xác định theo

công thức sau:

/]10)[(
3
 gvGGP
bt
(KW)
:
bt
G khối lượng buồng thang (Kg)
G :khối lượng hàng (Kg)
v :vận tốc nâng (m/s)
g :gia tốc trọng trường

:hiệu suất của cơ cấu nâng (thường chọn từ 0.5 đến 0.8)
-Công suất tĩnh của động cơ lúc nâng tải khi có đối trọng :
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Trang 6
3
10]/)[(

 gkvGGGP
dtbt

(KW)
-Công suất tĩnh của động cơ lúc hạ tải khi có đối trọng:
3
10]/)[(

 gkvGGGP

dtbt

(KW)
:
dt
G
khối lượng của đối trọng (Kg)
k :hệ số ma sát giữa thanh dẫn hướng và đối trọng (thường chọn k = 1,
1.5
3.1
)
-Khối lượng của đối trọng được tính theo công thức :
GGG
btdt


(Kg)
:

hệ số cân bằng (chọn từ 0.3 đến 0.6)
Tuỳ thuộc vào tải trọng mà ta chọn công suất sao cho phù hợp với động cơ
kéo. Nó còn phụ thuộc rất nhiều vào lực kéo đặt lên pulley quấn cáp và cơ cấu
truyền động giữa motor keo và pulley.
Dựa vào các kết quả công thức trên, ta có thể chọn công suất và các thành
phần liên quan.
3) Dây cáp:
Bộ ba đến tám dây cáp bằng thép với đường kính khoảng 0.2 đến 1 inch
thường được dùng để nối song song. Đường kính của cáp dùng để xác định đường
kính ròng rọc nhỏ nhất có thể sử dụng. Ròng rọc quá nhỏ sẽ dẫn đến ứng suất dư
trong khi cáp quấn qua ròng rọc, nó là nguyên nhân làm giảm tuổi thọ của cáp.

Đường kính của ròng rọc thường được chọn lớn hơn 40 lần đường kính của cáp.
Tỷ số cáp :Thang máy thường có tỷ số cáp là 1:1 hoặc 2:1. Ròng rọc thường
quấn dây theo tỷ lệ 2:1, thường được dùng trong các máy kéo không có bánh răng
tốc độ thấp để giảm kích cỡ máy.
Quấn cáp: dây cáp có thể quấn qua ròng rọc chỉ một lần “single wrap” hay hai
lần “double wrap”. Trường hợp “double wrap” sau khi vắt qua ròng rọc nó sẽ vòng
qua ròng rọc thứ hai và vòng lại ròng rọc thứ nhất.
4) Ròng rọc kéo:
Có nhiều phương pháp khoét rãnh ròng rọc kéo. Rãnh chữ U cho phép nhiều
tải trên một dây hơn các loại khác nhưng đòi hỏi phải quấn dây hai lần để đảm bảo
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Trang 7
lực kéo. Kiểu rãnh chữ V thường có đủ lực kéo với cách quấn dây đơn, loại này lực
kéo thay đổi ít khi ròng rọc đã bị mòn.
5) Buồng thang:
Trong bãi giữ xe tự động, buồng thang chỉ là khung thang chở xe, được gắn
với dây cáp, thanh ray và các thiết bị an toàn. Trên khung thang còn có hệ thống để
nâng xe và mâm trượt để đưa xe vào các ô.



Khung thang dùng để chở xe, trên khung thang có mâm trượt và hệ thống nâng xe
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Trang 8
6) Đối trọng:
Chức năng của đối trọng là cung cấp lực căng cho dây cáp. Nó nằm đối diện
buồng thang qua rãnh ròng rọc để hình thành lực kéo và giảm tối đa tải cho máy
kéo. Trọng lượng của đối trọng thường bằng trọng lượng của buồng thang cộng 40
đến 50% trọng lượng tải làm việc (hay có thể tính theo công thức dưới). Trọng
lượng này giữ khoảng lớn nhất và nhỏ nhất của tải mà máy phải mang để đảm bảo

giá trị trung bình của tải là bé nhất, đạt được tỷ lệ cáp là bé nhất và lực máy kéo khi
đầy tải cũng như ít tải là bé nhất.
GGG
btdt


(Kg)
:
dt
G khối lượng của đối trọng (Kg)
:
bt
G khối lượng của buồng thang (Kg)
G : khối lượng hàng
:

hệ số cân bằng (chọn 0.3 đến 0.6)
Trong bãi giữ xe tự động, thang máy dùng để chở xe nên ta chọn
5.0


7) Bộ điều tốc:
Bộ điều tốc ly tâm được đặt trên đỉnh của đường ray kéo và lái bằng dây điều
tốc được gắn vào bộ phận an toàn đặt trên buồng thang. Trong trường hợp thang
máy vượt tốc, cơ cấu này sẽ giữ dây của bộ vượt tốc chống lại sự chuyển động của
buồng thang. Nó sẽ tạo ra tác động lên thiết bị an toàn của buồng thang.
Trong các thang máy hiện đại và tốc độ cao, một công tắc điện trên bộ điều
tốc sẽ mở khi nó vượt trên tốc độ trung bình của buồng thang và nó sẽ dừng buồng
thang qua một mạch điều khiển thông thường trước khi buồng thang đạt đến tốc độ
cần thiết để có thể tác động đến các thiết bị an toàn. Công tắc thêm vào thỉnh thoảng

để tăng cường trong việc điều khiển buồng thang.
8) Thiết bị an toàn:
Thiết bị an toàn của buồng thang bao gồm một cơ cấu tựa trên mỗi bên giữa
sườn thang hay là ở dưới khung thang. Nó dừng buồng thang bằng cách kẹp các
thanh ray định hướng. Khi ở tốc độ thấp núm xoay tròn hay là những cây kẹp giữa
khối an toàn và thanh ray làm cho buồng thang dừng ngay. Khi buồng thang ở tốc
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Trang 9
độ cao thì ngàm an toàn kẹp thanh ray với lực điều khiển để làm cho thang dừng từ
từ. Độ cản tối đa cho phép bằng trọng lượng khi chất đầy tải lên buồng thang.
Những thiết bị an toàn chỉ cho phép tác động khi thang máy đi xuống. Nơi đâu
có khoảng cách không gian gian sử dụng ở dưới hố thang hay hành lang sử dụng,
đối trọng phải được cung cấp với các thiết bị an toàn về cơ khí.
9) Thanh ray:
Buồng thang và đối trọng chạy trên thanh ray kẹp hình chữ U (V;T;L) để định
hướng trượt, sử dụng trong các tiêu chuẩn trước đây. Hiện nay, người ta thường
dùng thay thế bằng con lăn định hướng và nó di chuyển dễ dàng và ít ma sát nên
không cần bôi trơn các thanh ray. Nó trở nên dễ dàng hơn trong việc giữ cho buồng
thang sạch và chống cháy bởi vì dầu từ thanh ray không có.
10) Bộ giảm chấn:
Thang được trang bị hai bộ giảm chấn trong hố thang, dưới cabin và dưới đối
trọng. Thông thường bộ giảm chấn lò xo dùng cho tốc độ thấp và bộ giảm chấn thuỷ
lực dùng cho thang tốc độ cao.
III. CÁC YÊU CẦU ĐỐI VỚI THANG MÁY
1. An toàn:
Thang máy dùng trong bãi giữ xe tự động chỉ để chở xe, do đó thang máy phải
đảm bảo chở xe an toàn, không làm hư xe. Mọi khả năng phải được đưa ra và phải
có biện pháp đề phòng và xử lý thích hợp. Có thể chia trạng thái hoạt động của
thang máy thành hai trạng thái :
-Thang máy hoạt động bình thường

-Thang máy hoạt động có sự cố
1.1. Thang máy hoạt động bình thường:
Thang máy chạy ổn định, mâm trượt và hệ thống nâng xe không hoạt động khi
thang máy chưa dừng hẳn, mâm trượt chạy đúng vị trí để có thể gởi xe vào hay lấy
xe ra.
1.2. Thang máy có sự cố:
Khi mất điện, khung thang được đưa về đất nếu thang máy đang di chuyển
bằng nguồn phụ. Khi thang máy chạy quá tốc độ do bộ điều khiển không bình
thường hay vì lý do nào đó như đứt cáp thì phải có biện pháp xử lý để khong tiếp
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Trang 10
tục di chuyển gây hư hại xe và thang máy, phải có bộ phận hãm bảo hiểm không
cho thang rơi tự do.
2. Độ tin cậy:
Độ tin cậy của thang máy thể hiện ở:
-Tuổi thọ làm việc của các bộ phận cao, ít hư hỏng
-Sự phối hợp hoạt động của các thiết, các thành phần trong thang máy được
điều khiển đồng bộ, thống nhất.
-Xử lý đúng, đáp ứng yêu cầu do người sử dụng đưa ra.
3. Độ chính xác dừng tầng:
Khung thang phải được dừng chính xác so với mặt bằng của tầng cần dừng
sau khi có lệnh dừng. Nếu khung thang dừng không chính xác sẽ xảy ra các hiện
tượng mâm trượt không thể vào các ô được, dẫn đến việc không thể gởi xe hay lấy
xe được
Để khắc phục sự cố, có thể nhấn nút bấm để đạt độ chính xác khi dừng, nhưng
sẽ dẫn đến các vấn đề không mong muốn sau:
-Hỏng thiết bị điều khiển.
-Gây tổn thất năng lượng.
-Gây hỏng các thiết bị cơ khí.
-Tăng thời gian từ lúc giảm đến lúc dừng.

Để dừng chính xác khung thang, cần tính toán đến một nửa hiệu số của hai
quãng đường trượt khi phanh khung thang chở xe và khi không chở xe theo cùng
một hướng di chuyển. Các yếu tố ảnh hưởng đến dừng chính xác của khung thang
bao gồm : moment của cơ cấu phanh, moment quán tính của khung thang, tốc độ
khi bắt đầu hãm và một số yếu tố khác.
4. Tăng tốc và giảm tốc:
Khi làm việc thang máy có ba chế độ vận tốc:
-Vận tốc tăng dần với gia tốc dương khi bắt đầu chuyển động.
-Vận tốc bình ổn (vận tốc danh nghĩa) gia tốc bằng 0.
-Vận tốc giảm dần với gia tốc âm khi chuẩn bị dừng tầng.
Sự thay đổi thể hiện ở đồ thị :
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Trang 11

Đối với các bãi giữ xe tự động có nhiều tầng, tối ưu nhất là dùng thang máy
cao tốc (v=3.5m/s) giảm thời gian quá độ và tốc độ di chuyển trung bình của khung
thang đạt gần bằng tốc độ định mức. Nhưng việc tăng tốc độ lại dẫn đến việc tăng
giá thành của thang máy. Nếu tăng tốc độ của thang máy v=0.75m/s lên v=3.5m/s,
giá thành tăng lên 4-5 lần. Bởi vậy, tuỳ thuộc theo độ cao của bãi giữ xe mà ta chọn
thang máy phù hợp.
Tốc độ di chuyển trung bình của thang máy có thể tăng bằng cách giảm thời
gian mở máy và hãm máy, có nghĩa là tăng gia tốc. Gia tốc tối ưu là a=
2
/2 sm
.
Gia tốc tối ưu đảm bảo năng suất cao được đưa ra trong bảng sau :
Tham số Hệ số truyền
Xoay chiều Một chiều
Tốc độ thang máy (m/s) 0.5 0.75 1 1.5 2.5 3.5
Gia tốc cực đại (m

2
/ s
)
1 1 1.5 1.5 2 2
Gia tốc tính toán trung bình (m
2
/ s
)
0.5 0.5 0.8 1 1 1.5
Một đại lượng nữa quyết định sự di chuyển êm của khung thang là tốc độ tăng
tốc của gia tốc khi mở máy và tốc độ giảm tốc của gia tốc khi hãm máy hay nói
cách khác đi đó là độ giật (là đạo hàm bậc nhất của gia tốc dtda /

hoặc đạo hàm
bậc hai của tốc độ
22
/ dtdv

). Khi gia tốc a=
2
/2 sm thì độ giật không vượt quá
2
/20 sm .
5. Hạn chế tiếng ồn:
Tiếng ồn của thang máy gây ra bởi :
-Chuyển động của khung thang
-Các cơ cấu cơ khí (truyền động, ma sát, ).
-Các linh kiện trong hệ thống điều khiển.
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Trang 12

Tiếng ồn ảnh hưởng đến sức khoẻ của của những người xung quanh bãi giữ
xe. Mức độ tiếng ồn quy định như sau :
-Nhà ở, văn phòng, bệnh viện,
dB30

-Cơ quan nhà nước, khách sạn,
dB40

IV. MÂM TRƯỢT VÀ HỆ THỐNG NÂNG XE
Mâm trượt được gắn trên trên các đường ray đặt trên khung thang và trên các
tầng và các ô để đưa xe vào các ô có sẵn. Mâm trượt có nhiệm vụ là lấy xe từ thang
máy, di chuyển trên các đường ray để đưa xe vào đúng các ô. Vì vậy phải điều
khiển sao cho thang máy chạy đúng vị trí các tầng và mâm trượt chạy chính xác đến
các ô để đưa xe vào hay lấy xe ra dễ dàng, nếu không việc gởi xe và lấy xe sẽ rất
khó khăn, có thể làm hư xe. Yêu cầu là mâm trượt phải chạy đúng vị trí và chính
xác, đồng thời phải chuyển động thật êm. Mâm trượt chạy với tốc độ đều. Trên
mâm trượt còn có hệ thống nâng xe. Có hai dạng hệ thống nâng xe là dạng kẹp và
dạng lượt (như hình dưới đây):

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Trang 13

Mâm trượt và hệ thống nâng xe dạng kẹp
Đối với hệ thống nâng xe thì yêu cầu phải nâng được xe, không làm hư xe. Do
đó phải kiểm tra định kỳ hệ thống nâng xe để tránh tình trạng hệ thống nâng không
nổi xe, có thể làm hư xe trong lúc hệ thống hoạt động. Hệ thống nâng xe có thể
dùng pittông hay dạng các thanh sắt xếp thành hình bình hành và dùng động cơ để
điều khiển gọi là con đội (đối với hệ thống nâng dạng lượt).

Hình dạng con đội nâng xe

Để mâm trượt chạy vào các ô chính xác, người ta thường dùng dây để định vị
như hình dưới đây:
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Trang 14

Hệ thống mâm trượt chạy vào các ô với dây định vị
Các ô để chứa xe thường được xây dựng bằng bê tông, nếu là dạng lược thì
dùng sắt để làm các thanh cho xe đậu lên.

Ô đậu xe được xây dựng bằng bê tông
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Trang 15
CHƯƠNG II:
GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-200 214 VÀ PHẦN MỀM VISUAL
BASIC 6.0 TRONG TRUYỀN THÔNG NỐI TIẾP
A. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN LẬP
TRÌNH PLC
Trong công nghiệp sản xuất, để điều khiển một dây chuyền, một thiết bị
máy móc công nghiệp … người ta thực hiện kết nối các linh kiện điều khiển rời
(rơle, timer, contactor …) lại với nhau tuỳ theo mức độ yêu cầu thành một hệ thống
điện điều khiển. Công việc này khá phức tạp trong thi công, sửa chữa bảo trì do đó
giá thành cao. Khó khăn nhất là khi cần thay đổi một hoạt động nào đó.
Một hệ thống điều khiển ưu việt mà chúng ta phải chọn được điều khiển cho
một máy sản xuất cần phải hội đủ các yêu cầu sau: giá thành hạ, dễ thi công, sửa
chữa, chất lượng làm việc ổn định linh hoạt … Từ đó hệ thống điều khiển có thể lập
trình được PLC (Programable Logic Control) ra đời đã giải quyết được vấn đề trên.
Thiết bị điều khiển lập trình đầu tiên đã được những nhà thiết kế cho ra đời
năm 1968 (Công ty General Moto - Mỹ). Tuy nhiên, hệ thống này còn khá đơn giản
và cồng kềnh, người sử dụng gặp nhiều khó khăn trong việc vận hành hệ thống. Vì
vậy các nhà thiết kế từng bước cải tiến hệ thống đơn giản, gọn nhẹ, dễ vận hành,

nhưng việc lập trình cho hệ thống còn khó khăn, do lúc này không có các thiết bị
lập trình ngoại vi hỗ trợ cho công việc lập trình.
Để đơn giản hóa việc lập trình, hệ thống điều khiển lập trình cầm tay
(programmable 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 nhằm thay thế hệ
thống Relay và dây nối trong hệ thống điều khiển cổ điển. Qua quá trình vận hành,
các nhà thiết kế đã từng bước tạo ra được một tiêu chuẩn mới cho hệ thống, tiêu
chuẩn đó là: dạng lập trình dùng giản đồ hình thang. Trong những năm đầu thập
niên 1970, những hệ thống PLC còn có thêm khả năng vận hành với những thuật
toán hổ trợ (arithmetic), “vận hành với các dữ liệu cập nhật” (data manipulation).
Do sự phát triển của loại màn hình dùng cho máy tính (Cathode Ray Tube: CRT),
nên việc giao tiếp giữa người điều khiển để lập trình cho hệ thống càng trở nên
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Trang 16
thuận tiện hơn. Ngoài ra các nhà thiết kế còn tạo ra kỹ thuật kết nối với các hệ thống
PLC riêng lẻ thành một hệ thống PLC chung, tăng khả năng của từng hệ thống riêng
lẻ. Tốc độ xử lý của hệ thống được cải thiện, chu kỳ quét (scan) nhanh hơn làm cho
hệ thống PLC xử lý tốt với những chức năng phức tạp, số lượng cổng ra/vào lớn.
Một PLC có đầy đủ các chức năng như: bộ đếm, bộ định thời, các thanh ghi
(register) và tập lệnh cho phép thực hiện các yêu cầu điều khiển phức tạp khác
nhau. Hoạt động của PLC hoàn toàn phụ thuộc vào chương trình nằm trong bộ nhớ,
nó luôn cập nhật tín hiệu ngõ vào, xử lý tín hiệu để điều khiển ngõ ra.
Những đặc điểm của PLC:
- Thiết bị chống nhiễu.
- Có thể kết nối thêm các modul để mở rộng ngõ vào/ra.
- Ngôn ngữ lập trình dễ hiểu.
- Dễ dàng thay đổi chương trình điều khiển bằng máy lập trình hoặc máy
tính cá nhân.
- Độ tin cậy cao, kích thước nhỏ.
- Bảo trì dễ dàng.

Do các đặc điểm trên, PLC cho phép người điều hành không mất nhiều thời
gian nối dây phức tạp khi cần thay đổi chương trình điều khiển, chỉ cần lập chương
trình mới thay cho chương trình cũ.
Việc sử dụng PLC vào các hệ thống điều khiển ngày càng thông dụng, để
đáp ứng yêu cầu ngày càng đa dạng này, các nhà sản xuất đã đưa ra hàng loạt các
dạng PLC với nhiều mức độ thực hiện đủ để đáp ứng các yêu cầu khác nhau của
người sử dụng.
Để đánh giá một bộ PLC người ta dựa vào 2 tiêu chuẩn chính: dung lượng
bộ nhớ và số tiếp điểm vào/ra của nó. Bên cạnh đó cũng cần chú ý đến các chức
năng như: bộ vi xử lý, chu kỳ xung clock, ngôn ngữ lập trình, khả năng mở rộng số
ngõ vào/ra.


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Trang 17
B. GIỚI THIỆU THIẾT BỊ LẬP TRÌNH PLC SIMATIC
S7 – 200.
I. CẤU TRÚC PHẦN CỨNG CỦA S7 – 200 CPU 214.
PLC viết tắt của Programmable Logic Control, là thiết bị điều khiển logic lập
trình được, cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển thông qua một
ngôn ngữ lập trình.
S7 – 200 là thiết bị điều khiển khả trình loại nhỏ của hãng Siemens, có cấu
trúc theo kiểu modul và có các modul mở rộng. Các modul này sử dụng cho nhiều
ứng dụng lập trình khác nhau. Thành phần cơ bản của S7 – 200 là khối vi xử lý
CPU 212 hoặc CPU 214. Về hình thức bên ngoài, sự khác nhau của hai loại CPU
này nhận biết được nhờ số đầu vào/ra và nguồn cung cấp.
- CPU 212 có 8 cổng vào, 6 cổng ra và có khả năng được mở rộng thêm
bằng 2 modul mở rộng.
- CPU 214 có 14 cổng vào, 10 cổng ra và có khả năng được mở rộng
thêm bằng 7 modul mở rộng.

S7 – 200 có nhiều loại modul mở rộng khác nhau.
CPU 214 bao gồm:
- 2048 từ đơn (4K byte) thuộc miền nhớ đọc/ghi non-volatile để lưu chương
trình (vùng nhớ có giao diện với EEPROM).
- 2048 từ đơn (4K byte) kiểu đọc/ghi để lưu dữ liệu, trong đó 512 từ đầu
thuộc miền nhớ non-volatile.
- 14 cổng vào và 10 cổng ra logic.
- Có 7 modul để mở rộng thêm cổng vào/ra bao gồm luôn cả modul analog.
- Tổng số cổng vào/ra cực đại là 64 cổng vào và 64 cổng ra.
- 128 Timer chia làm 3 loại theo độ phân giải khác nhau: 4 Timer 1ms, 16
Timer 10ms và 108 Timer 100ms.
- 128 bộ đếm chia làm 2 loại: chỉ đếm tiến và vừa đếm tiến vừa đếm lùi.
- 688 bit nhớ đặc biệt dùng để thông báo trạng thái và đặt chế độ làm việc.
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Trang 18
- Các chế độ ngắt và xử lý ngắt bao gồm: ngắt truyền thông, ngắt theo sườn
lên hoặc xuống, ngắt thời gian, ngắt của bộ đếm tốc độ cao và ngắt truyền
xung.
- 3 bộ đếm tốc độ cao với nhịp 2 KHz và 7KHz.
- 2 bộ phát xung nhanh cho dãy xung kiểu PTO hoặc kiểu PWM.
- 2 bộ điều chỉnh tương tự.
- Toàn bộ vùng nhớ không bị mất dữ liệu trong khoảng thời gian 190 giờ khi
PLC bị mất nguồn nuôi.

Hình 1. Bộ điều khiển lập trình được S7 – 200, CPU 214
Mô tả các đèn báo trên S7 – 200, CPU 214
SF (đèn đỏ) Đèn đỏ SF báo hiệu hệ thống bị hỏng. Đèn SF sáng lên
khi PLC bị hỏng hóc.
RUN (đèn xanh) Đèn xanh RUN chỉ định PLC đang ở chế độ làm việc và
thực hiện chương trình được nạp trong máy.
STOP (đèn vàng) Đèn vàng STOP chỉ định PLC đang ở chế độ dừng.
Dừng chương trình đang thực hiện lại.
Ix.x (đèn xanh) Đèn xanh ở cổng vào chỉ định trạng thái tức thời của
cổng Ix.x (x.x = 0.0 ÷ 1.5). Đèn này báo hiệu trạng thái
của tín hiệu theo giá trị logic của cổng.
Qy.y (đèn xanh) Đèn xanh ở cổng ra báo hiệu trạng thái tức thời của cổng
Qy.y (y.y = 0.0 ÷ 1.1). Đèn này báo hiệu trạng thái của
tín hiệu theo giá trị logic của cổng.
Q0.0
Q0.1
Q0.2
Q0.3
Q0.4
Q0.5
Q0.6
Q0.7
I1.0
I1.1
I1.2
I1.3
I1.4
I1.5
I0.0

I0.1
I0.2
I0.3
I0.4
I0.5
I0.6
I0.7
RUN
SF
STOP
SIEMENS


SIMATIC
S7-200
Các cổng vào
Cổng truyền thông
Các cổng ra
Q1.0
Q1.1
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Trang 19
Cổng truyền thông
S7 – 200 sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS485 với phích nối 9 chân để
phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình hoặc với các trạm PLC khác. Tốc độ
truyền cho máy lập trình kiểu PPI là 9600 baud. Tốc độ truyền cung cấp của PLC
theo kiểu tự do là 300 đến 38.400.

Chân Giải thích Chân Giải thích
1 Đất 6 5 VDC (điện trở trong 100()
2 24 VDC 7 24 VDC (120mA tối đa)
3 Truyền và nhận dữ liệu 8 Truyền và nhận dữ liệu
4 Không sử dụng 9 Không sử dụng
5 Đất
Bảng 7-1: Tốc độ baud của S7-200








Để ghép nối S7 – 200 với máy lập trình PG702 hoặc với các loại máy lập trình
thuộc họ PG7xx có thể sử dụng một cáp nối thẳng MPI. Cáp đó đi kèm theo máy
lập trình.
Ghép nối S7 – 200 với máy tính PC qua cổng RS-232 cần có cáp nối PC/PPI
với bộ chuyển đổi RS232/RS485.
Hình 2 : sơ đồ các chân của
cổng truyền thông
5 4 3 2 1
9 8 7 6


Hình 3: kết nối
giữa PLC và PC
dùng cáp PC/PPI

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Trang 20
Công tắc chọn chế độ làm việc của PLC
Công tắc chọn chế độ làm việc nằm phía trên, bên cạnh các cổng ra của S7–
200 có ba vị trí cho phép chọn các chế độ làm việc khác nhau cho PLC.
- RUN cho phép PLC thực hiện chương trình trong bộ nhớ. PLC S7 – 200 sẽ
rời khỏi chế độ RUN và chuyển sang chế độ STOP nế trong máy có sự cố
hoặc trong chương trình gặp lệnh STOP, thậm chí ngay cả khi công tắc ở chế
độ RUN. Nên quan sát trạng thái thực tại của PLC theo đèn báo.
- STOP cưỡng bức PLC dừng thực hiện chương trình đang chạy và chuyển
sang chế độ STOP. Ở chế độ STOP PLC cho phép hiệu chỉnh lại chương
trình hoặc nạp một chương trình mới.
- TERM cho phép máy lập trình tự quyết định một trong các chế độ làm việc
cho PLC hoặc ở chế độ RUN hoặc ở chế độ STOP.
Chỉnh định tương tự
Điều chỉnh tương tự (1 bộ trong CPU 212 và 2 trong CPU 214) cho phép
điều chỉnh các biến cần phải thay đổi và sử dụng trong chương trình. Núm chỉnh
analog được lắp đặt dưới nắp đậy bên cạnh các cổng ra. Thiết bị chỉnh định có
thể quay
0
270
.
Pin và nguồn nuôi bộ nhớ
Nguồn nuôi dùng để mở rộng thời gian lưu giữ cho các dữ liệu có trong bộ
nhớ. Nguồn pin tự động được chuyển sang trạng thái tích cực nếu như dung
lượng tụ nhớ bị cạn kiệt và nó phải thay thế vào vị trí đó để dữ liệu trong bộ nhớ
không bị mất đi.
1. Cấu trúc bộ nhớ
a. Phân chia bộ nhớ:
Bộ nhớ của S7 – 200 được chia thành 4 vùng với một tụ có nhiệm vụ duy trì dữ

liệu trong một khoảng thời gian nhất định khi mất nguồn. Bộ nhớ của S7 – 200 có
tính năng động cao, đọc và ghi được trong toàn vùng, loại trừ phần bit nhớ đặc biệt
được kí hiệu SM (Special Memory) chỉ có thể truy nhập để đọc.
Vùng chương trình: là miền nhớ được sử dụng để lưu các lệnh chương trình.
Vùng này thuộc kiểu non-volatile đọc/ghi được.
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Trang 21
Vùng tham số: là miền lưu giữ các tham số như: từ khóa, địa chỉ trạm …
cũng như vùng chương trình, vùng tham số thuộc kiểu non-volatile đọc/ghi
được.
Vùng dữ liệu: dùng để cất các dữ liệu của chương trình bao gồm các kết quả
các phép tính, hằng số được định nghĩa trong chương trình, bộ đệm truyền thông
… một phần của vùng nhớ này thuộc kiểu non-volatile.
Vùng đối tượng: Timer, bộ đếm, bộ đếm tốc độ cao và các cổng vào/ra tương
tự được đặt trong vùng nhớ cuối cùng. Vùng này không kiểu non-volatile nhưng
đọc/ghi được.










b. Vùng dữ liệu:
Vùng dữ liệu là một vùng nhớ động. Nó có thể được truy nhập theo từng bit,
từng byte, từng từ đơn hoặc từng từ kép và được sử dụng làm miền lưu trữ dữ
liệu cho các thuật toán các hàm truyền thông, lập bảng các hàm dịch chuyển,

xoay vòng thanh ghi, con trỏ địa chỉ …
Vùng dữ liệu lại được chia thành các miền nhớ nhỏ với các công dụng khác
nhau. Chúng được ký hiệu bằng các chữ cái đầu của tên tiếng Anh, đặc trưng
cho từng công dụng của chúng như sau:
V - Variable memory.
I - Input image regigter.
O - Output image regigter.
M - Internal memory bits.
Chương trình
Tham số
Dữ liệu
Vùng đối tượng
Chương trình
Tham số
Dữ liệu
Chương trình
Tham số
Dữ liệu
EEPROM Miền nhớ ngoài
Hình 3: bộ nhớ trong và ngoài của S7-200

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Trang 22
SM - Speacial memory bits.
Tất cả các miền này đều có thể truy nhập được theo từng bit, từng byte, từng
từ đơn (word-2byte) hoặc từ kép (2 word).
Hình 4. Mô tả vùng dữ liệu của CPU 214
7 6 5 4 3 2 1 0 7 6 5 4 3 2 1 0
Miền V (đọc/ghi) Vùng đệm
cổng vào I

(đọc/ghi)

Vùng nhớ nội M Vùng đệm
(đọc/ghi) cổng ra Q
(đọc/ghi)

Vùng nhớ đặc biệt Vùng nhớ đặc
SM (chỉ đọc) biệt (đọc/ghi)

Địa chỉ truy nhập được qui ước theo công thức:
-Truy nhập theo bit: Tên miền + địa chỉ byte + (.) + chỉ số bit.
Ví dụ: I3.4 chỉ bit 4 của byte 3 thuộc miền I

-Truy nhập theo byte: tên miền + B + địa chỉ của byte trong miền.
Ví dụ: VB100 chỉ byte 100 thuộc miền V





V0
…
V4095
I0.x (x=0÷7)
…
I7.x (x=0÷7)
M0.x (x=0÷7)
…
M31.x (x=0÷7)
Q0.x (x=0÷7)

…
Q7.x (x=0÷7)
SM0.x (x=0÷7)
…
SM29.x (x=0÷7
SM30.x (x=0÷7
…
SM85.x (x=0÷7
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Trang 23
-Truy nhập theo từ: tên miền + W + địa chỉ byte cao của từ trong miền.
Ví dụ: VW100 chỉ từ đơn gồm 2 byte 100 và 101 thuộc miền V, trong đó
byte 100 có vai trò là byte cao trong từ



-Truy nhập theo từ kép: : tên miền + D + địa chỉ byte cao của từ trong miền.
Ví dụ: VD100 chỉ từ kép gồm 4 byte 100,101, 102, 103 thuộc miền V
trong đó byte 100 có vai trò byte cao và byte 103 là byte thấp trong từ kép


Tất cả các byte thuộc vùng dữ liệu đều có thể truy nhập được bằng con trỏ.
Con trỏ được định nghĩa trong miền V hoặc các thanh ghi AC1, AC2 và AC3. Mỗi
con trỏ chỉ địa chỉ gồm 4 byte (từ kép). Quy ước sử dụng con trỏ để truy nhập như
sau:
&địa chỉ byte (cao) là toán hạng lấy địa chỉ của byte, từ hoặc từ kép
Ví dụ:
AC1 = & VB100, thanh ghi AC chứa địa chỉ byte 100 thuộc miền V
VD100 = &VW150, từ kép VD100 chứa địa chỉ byte cao (VB150) của
từ đơn VW150

AC2 = &VD150, thanh ghi AC2 chứa địa chỉ byte cao (VB150) của từ
kép VD150.
*con trỏ là toán hạng lấy nội dung của byte, từ hoặc từ kép mà con trỏ đang chỉ vào
Ví dụ:
*AC1 lấy nội dung của byte VB100
*VD100 lấy nội dung của từ đơn VW150
*AC2 lấy nội dung của từ kép VD150
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Trang 24
Phép gán địa chỉ và sử dụng con trỏ như trên cũng có tác dụng với những thanh ghi
16 bit của Timer, bộ đếm thuộc vùng đối tượng
c. Vùng đối tượng:
Vùng đối tượng được sử dụng để lưu giữ dữ liệu cho các đối tượng lập trình
như các giá trị tức thời, giá trị đặt trước của bộ đếm, hay Timer. Dữ liệu kiểu đối
tượng bao gồm của thanh ghi của Timer, bộ đếm, bộ đếm tốc độ cao, bộ đệm vào/ra
tương tự và các thanh ghi Accumulator (AC).
Kiểu được đối tượng bị hạn chế rất nhiều vì các dữ liệu kiểu đối tượng chỉ
được ghi theo mục đích cần sử dụng của đối tượng đó.
Hình 5. Vùng nhớ đối tượng được phân chia như sau:
CPU214
15 0 bit
Timer (đọc/ghi)



Bộ đếm (đọc/ghi)


Bộ đệm cổng vào
tương tự (chỉ đọc)

Bộ đệm cổng ra
tương tự (chỉ ghi)

31 23 8 0
Thanh ghi Accumulator
(đọc/ghi)



T0
…
T127
T0
…
T127
C0
…
C127
C0
…
C27
AIW0
…
AIW30
AQW0
…
AQW30
AC0 ( không có khả năng làm con trỏ)
AC1

AC2
AC3
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Trang 25
Bộ đếm tốc độ cao
(đọc/ghi)


d. Mở rộng ngõ vào/ra:
Có thể mở rộng ngõ vào/ra của PLC bằng cách ghép nối thêm vào nó các
modul mở rộng về phía bên phải của CPU (CPU 214 nhiều nhất 7 modul), làm
thành một móc xích, bao gồm các modul có cùng kiểu.
Các modul mở rộng số hay rời rạc đều chiếm chỗ trong bộ đệm, tương ứng
với số đầu vào/ra của các modul.
Sau đây là một ví dụ về cách đặt địa chỉ cho các modul mở rộng trên
CPU 214:
CPU214 MODUL 0
(4vào/4ra)
MODUL 1
(8 vào)
MODUL 2
(3vào
analog /1ra
analog)
MODUL 3
(8 ra)
MODUL 4
(3vào
analog /1ra
analog)

I0.0 Q0.0
I0.1 Q0.1
I0.2 Q0.2
I0.3 Q0.3
I0.4 Q0.4
I0.5 Q0.5
I0.6 Q0.6
I0.7 Q0.7
I1.1 Q1.0
I1.2 Q1.1
I1.3
I1.4
I1.5
I2.0
I2.1
I2.2
I2.3

Q2.0
Q2.1
Q2.2
Q2.3
I3.0
I3.1
I3.2
I3.3
I3.4
I3.5
I3.6
I3.7

AIW0
AIW2
AIW4

AQW0
Q3.0
Q3.1
Q3.2
Q3.3
Q3.4
Q3.5
Q3.6
Q3.7
AIW8
AIW10
AIW12

AQW4


HSC0
HSC1 (chỉ có trong CPU 214)
HSC2(chỉ có trong CPU 214)