LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay, sự phát triển của khoa học kỹ thuật và công nghệ thông tin ngày càng
cao đem lại nhiều lợi ích cho con người nhằm giảm thiểu tối đa sức lao động của
con người trong quá trình sản xuất. Mức độ tự động hóa tại các phân xưởng và nhà
kho cũng như các khu vực quản lý điều hành vẫn tiếp tục được nâng cao. Ngày càng
nhiều các thiết bị tiên tiến đòi hỏi khả năng xử lý, mức độ hoàn hảo , sự chính xác
của các hệ thống sản xuất ngày một cao hơn, đáp ứng nhu cầu sản xuất về số lượng,
chất lượng, thẩm mỹ ngày càng cao của xã hội.
Xuất phát từ tình hình thực tế tự động hóa tại các phân xưởng, nhà kho và các
khu vực điều hành quản lý vẫn đang tiếp tục được nâng cao cùng với kiến thức đã
được học trong trường, chúng em đã nghiên cứu và thực hiện đề tài hệ thống nâng
hạ tải. Đây chỉ là một phần nhỏ trong quy trình sản xuất, tuy vậy chúng em mong
rằng với đề tài này chúng em sẽ củng cố được kiến thức đã được học trong trường
và ứng dụng một phần nhỏ trong sản xuất.
Nội dung đồ án:
Chương I: Cơ sở lý thuyết
Chương II: Thiết kế hệ thống.
Chương III: Lựa chọn thiết bị.
Chương IV: Kết quả đề tài.
Do hạn chế về thời gian, kinh nghiệm thực tế, vừa tìm hiểu, vừa học hỏi trong quá
trình thực hiện nên không tránh khỏi thiếu sót, chúng em rất mong nhận được sự
đóng góp của thầy cô và các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn.

Nhóm sinh viên thực hiện

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1. Phân tích công nghệ, mục đích
1


- Phân tích công nghệ:


Giao diện ra


+ Bộ xử lý: còn gọi là bộ xử lý trung tâm (CPU) , là linh kiện chứa bộ vi xử lý. Bộ
xử lý biên dịch các tín hiệu vào và thực hiện các hoạt động điều khiển theo chương
trình được lưu trong bộ nhớ của CPU , truyền các quyết định dưới dạng tín hiệu hoạt
động đến các tín hiệu ra.
+ Nguyên lý làm việc của bộ xử lý tiến hành theo từng bước tuần tự , đầu tiên các
thông tin lưu trữ trong bộ nhớ chương trình được gọi lên tuần tự và được kiểm soát
bởi bộ đếm chương trình. Bộ xử lý liên kết các tín hiệu và đưa ra kết quả ra đầu ra.
Chu kỳ thời gian này gọi là thời gian quét ( scan ) . Thời gian vòng quét phụ thuộc
vào dung lượng bộ nhớ , tốc độ của CPU.
4. Chuyển dữ liệu từ bộ
đệm ảo ra thiết bị ngoại vi.

1. Nhập dữ liệu từ thiết
bị ngoại vi vào bộ đệm.
2. Thực hiện chương trình.

3. Truyền thông và kiểm
tra lỗi.

+ Sự thao tác tuần tự của chương trình dẫn đến một thời gian trễ trong khi bộ đếm
của trương trình đi qua một chu kỳ đầy đủ , sau đó bắt đầu lại từ đầu.
+ Bộ nguồn: có nhiệm vụ chuyển đổi điện áp AC thành điện áp thấp cho bộ vi xử lý
( thường là 5V ) và cho các mạch điện trong các module còn lại ( thường là 24V ).
+ Thiết bị lập trình: được sử dụng để lập các chương trình điều khiển cần thiết sau
đó được chuyển cho PLC. Thiết bị lập trình có thể là thiết bị lập trình chuyên dụng ,
có thể là thiết bị lập trình cầm tay gọn nhẹ , có thể là phần mềm được cài đặt trên


1.1.3 Cấu hình phần cứng.

4


SF (đèn đỏ) : đèn đỏ SF báo hiệu hệ thống bị lỗi. Đèn SF sáng lên khi PLC có lỗi.
RUN (đèn xanh) : cho biết PLC đang ở chế độ làm việc và thực hiện chương trình
được nạp vào trong bộ nhớ chương trình của PLC.
STOP (đèn vàng) : 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 ( 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 chỉ định trạng thái tức thời của cổng ( y.y =
0.0-1.10 ). Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng.
Một số loại CPU 22x:

5


6


- Cổng truyền thông: S7-200 sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS 485 với phích
cắm 9 chân để phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình hoặc với các PLC
khác.Tốc độ truyền cho máy lập trình kiểu PPI là 9.6 kbps. Tốc độ truyền cung cấp
PLC theo kiểu tự do là từ 300 baud đến 38400 baud. Các chân của cổng truyền
thông là:
1 Đất.
2 24VDC.

ở đầu mỗi chu kỳ quét ,sau đó sẽ chứa các giá trị này vào vùng nhớ đệm ngõ vào. Có
thể truy nhập vùng nhớ này theo bit , Byte , Word hay Doubleword.
- Vùng nhớ đệm ngõ ra số Q: Trong quá trình xử lý chương trình CPU sẽ lưu các giá
trị sử lý thuộc vùng nhớ ngõ ra vào đây. Tại cuối mỗi vòng quét CPU sẽ sao chép
nội dung vùng nhớ đệm này và chuyển ra các ngõ ra vật lý. Có thể truy nhập vùng
nhớ này theo bit , Byte , Word hay Doubleword.
- Vùng nhớ biến V: Sử dụng vùng nhớ V để lưu trữ các kết quả phép toán trung gian
có được do các xử lý logic của chương trình. Cũng có thể sử dụng vùng nhớ để lưu
trữ các dữ liệu khác liên quan đến chương trình hay nhiệm vụ điều khiển. Có thể
truy nhập vùng nhớ này theo bit , Byte , Word hay Doubleword
- Vùng nhớ M: Có thể coi vùng nhớ M như các rơle điều khiển trong chương trình để
lưu trữ trạng thái trung gian của một phép toán hay các thông tin điều khiển khác.
Có thể truy nhập vùng nhớ này theo bit , Byte , Word hay Doubleword.
- Vùng nhớ bộ định thời T:S7-200 cung cấp vùng nhớ riêng cho các bộ định thời , các
bộ định thời được sử dụng cho các yêu cầu điều khiển cần trì hoãn thời gian. Giá trị
thời gian đếm sẽ được đếm tăng dần theo 3 độ phân giải là 1ms , 10ms , 100ms.
- Vùng nhớ bộ đếm C:Có 3 loại bộ đếm là bộ đếm lên , bộ đếm xuống , bộ đếm lên xuống . Các bộ đếm sẽ tăng hoặc giảm giá trị hiện hành khi tín hiệu ngõ vào thay
đổi trạng thái từ mức thấp lên mức cao.
- Vùng nhớ bộ đếm tốc độ cao HC:Các bộ đếm tốc độ cao được sử dụng để đếm các
sự kiên tốc độ cao độc lập với vòng quét của CPU. Giá trị đếm là số nguyên 32 bit
có dấu. Để truy xuất giá trị đếm của các bộ đếm tốc độ cao cần xác định địa chỉ của
bộ đếm tốc độ cao , sử dụng bộ nhớ HC và số của bộ đếm , ví dụ HC0. Giá trị đếm
hiện hành của các bộ đếm tốc độ cao là các giá trị chỉ đọc và truy xuất theo double
word.
- Các thanh ghi AC: Là các phần tử đọc / ghi mà có thể được dùng để truy xuất giống
như bộ nhớ. Chẳng hạn có thể sử dụng các thanh ghi để truy xuất các thông số từ các
8


-


9


Bảng các vùng nhớ và đặc điểm của CPU

S7-200
1.1.5.Kết nối với máy tính.
Đối với các thiết bị lập trình của hẵng Siemens có các cổng giao tiếp PPI thì có thể
kết nối trực tiếp với PLC thông qua một sợi cáp. Tuy nhiên đối với máy tính cá nhân
cần thiết phải có cáp chuyển đổi PC/PPI . Có 2 loại cáp chuyển đổi là cáp
RS232/PPI Multi-Master và cáp USB/PPI Multi-Master.
10


- Cáp RS232/PPI Multi-Master.
Hình dáng của cáp và công tắc chọn chế độ truyền:

Tùy theo tốc độ truyền giữa máy tính và CPU mà công tắc 1,2,3 được để ở vị trí
thích hợp. Thông thường đối với CPU 22x thì tốc độ truyền thường đặt là 9.6 kbaud
( tức công tắc 1,2,3 được đặt theo thứ tự là 010 )
Tùy theo truyền thông là 10 bit hay 11 bit mà công tắc 7 được đặt ở vị trí thích hợp.
Khi kết nối bình thường với máy tính thì công tắc 7 chọn ở chế độ truyền thông 11
bit ( công tắc 7 đặt ở vị trí 0 )
Công tắc 6 ở cáp RS232/PPI Multi-Master được sử dụng để kết nối port truyền
thông RS232 của 1 modem với S7-200 CPU. Khi kết nối bình thường với máy tính
thì công tắc 6 được đặt ở vị trí data Comunications Equipment (DCE) (công tắc 6 ở
vị trí 0) . Khi kết nối cáp PC/PPI với một modem thì port RS232 của cáp PC/PPI
được đặt ở vị trí Data Teminal Equipment (DTE) (công tắc 6 ở vị trí 1).
Công tắc 5 được sử dụng để đặt cáp RS232/PPI Multi-Master thay thế cáp PC/PPI

Đây là phần khung chương trình, chứa các lệnh điều khiển ứng dụng. Với 1 số
chương trình điều khiển nhỏ, đơn giản chúng ta có thể viết tắt các lệnh trong khối
này. Chương trình ứng dụng được bắt đầu từ chương trình chính, các lệnh được xử
lý lần lượt từ trên xuống dưới và chỉ 1 lần ở mỗi vòng quét. Trong S7-200 chương
trính được chứa trong khối OB1.
•

Chương trình con SUB (subroutine)

- Các lệnh viết trong chương trình con chỉ có thể được xử lý khi chương trình con
được gọi (Call) từ các chương trình chính, từ 1 chương trình con khác hoặc từ 1
chương trình ngắt. Sử dụng chương trình con khi chúng ta muốn phân chia nhiệm vụ
điều khiển. Mối chương trình con được viết cho 1 nhiệm vụ nhỏ hoặc khi có nhiệm
vụ điều khiển tương tự nhau (ví dụ : điều khiển băng tải 1, điều khiển băng tải 2) thì
chúng ta chỉ cần tạo chương trình con 1 lần và có thể gọi ra nhiều lần từ chương
trình chính.
Sử dụng chương trình con có 1 số ưu điểm sau:
+ Chương trình điều khiển được chia theo nhiệm vụ điều khiển nên có cấu trúc rõ
ràng, rất dễ ràng cho việc kiểm tra chỉnh sửa chương trình.
+ Giảm thời gian vòng quét của chương trình. CPU không phải liên tục xử lý các
lệnh của chương trình mà chỉ xử lý chương trình con khi có lênh gọi tương ứng.
+ Chương trình con cho phép giảm công việc soạn thảo khi có các chương trình con
giống nhau.
•

Chương trình ngắt INT ( interupt rountine)
Chương trình ngắt được thiết kế cho 1 sự kiện ngắt được định nghĩa trước. Bất cứ
khi nào xác định sự kiện ngắt xảy ra thì S7-200 thực hiện chương trình ngắt.
Chương trình ngắt không đựơc gọi bởi chương trình chính mà theo sự kiện ngắt xảy
ra. Chương trình ngắt được sử lý mỗi khi sự kiện ngắt xảy ra.

- Các phần tử chủ yếu dùng trong dạng soạn thảo này là:
+ Tiếp điểm không đảo -| |+ Tiếp điểm đảo -|\|+ Ngõ ra –( )+ Các hộp chức năng các hộp biểu diễn các phép toán số học định thời , bộ đếm.
Dạng soạn thảo này có 1 số ưu điểm:
+ Dễ sử dụng cho người mới học lập trình.
+ Biểu diễn đồ hoạ dễ hiểu và thông dụng.
+ Luôn có thể chuyển sang STL từ dạng LAD.

•

Dạng khối chức năng: FBD (Funtion Block Diagram)
Dạng FBD hiện thị chương trình soạn thảo ở dạng đồ hoạ tương tự như sơ đồ
các cổng lôgic. FBD không khái niệm đường nguồn phải trái do đó khái niệm dòng
điện không được sử dụng. Thay vào đó là các Logic 1. Không có tiếp điểm và cuộn
dây như ở dạng LAD, nhưng có các cổng Logic và cổng chức năng. Các cổng lôgic
AND, OR, XOR… tương ứng với các tiếp điểm Logic nối tiếp hay song song…
Đầu ra của các cổng Lôgic hay hộp chức năng có thể được sử dụng để nối tiếp
với đầu vào của các cổng lôgic hay các hộp chức năng khác. Với dạng soạn thảo này
có 1 số ưu điểm sau:
+ Biểu diễn ở dạng đồ hoạ các cổng chức năng giúp ta có thể dễ đọc hiểu theo trình
tự điều khiển.
14


+ Luôn có thể chuyển từ dạng FBD sang STL.
•

Dạng liệt kê lệnh : STL (StaTement List)
Đây là dạng soạn thảo chương trình dạng tập hợp các câu lệnh. Người dùng
phải nhập các câu lênh từ bàn phím, giữa lệnh và các toán hạng có khoảng trắng và
mỗi lệnh chiếm 1 hàng. Ở dạng soạn thảo này sẽ có 1 số chức năng mà dạng soạn

mở rộng hệ thống.
- Nhoài khả năng thíc hứng cho việc xây dựng các hệ thống có qui mô lớn
nhỏ khác nhau, WinCC còn có thể dễ dàng tích hợp với những hệ thống cấp cao như
MES (Manufacturing Excution System - Hệ thống quản lý việc thực hiện sản suất)
và ERP (Enterprise Resourse Planning). WinCC cũng có thể sử dụng trên cơ sở qui
mô toàn cầu nhờ hệ thống trợ giúp của SIEMENS có mặt trên khắp thế giới.
1.3.2 Thiết lập project WinCC
Trong chương này, giới thiệu những đặc tính cơ bản của WinCC và cung
cấp một cách tổng quan về các bước soạn thảo một dự án Project trong WinCC.
Tạo dự án "Project" mới:

Tạo dự án Project mới

Tạo dự án Project mới
16


Hộp thoại WinCC Explorer xuất hiện, có 3 sự lựa chọn:
• Single-User Project. Dự án thực hiện trên máy đơn Multi-User Project.
• Multi-Client Project.
Hoặc Open an Existing Project sau đó tìm đến tập tin có đuôi
".mcp".

Đặt tên cho dự án trong khung Project Name và chọn đường dẫn cho thư mục xắp
tạo. Nhấp chọn Create cửa sổ soạn thảo WinCCExplorer của dự án được mở.

17


Trong hộp thoại Computer properties vẫn giữ thiết lập như mặc định, trong

• Tags External (Tags ngoại): Là Tag quá trình, nó phản ảnh thông tin địa chỉ
của hệ
thống PLC khác nhau.
- Các Tags có thể được lưu trong bộ nhớ PLC hoặc trên các thiết bị
khácay5nối với
PLC thông qua các Tags.
- Tạo những nhóm Tags Groups (nhóm Tags) thiết bị: Khi dự án có một có một
khối lượng lớn dữ liệu với nhiều Tags, thì ta có thể nhóm các Tags này thành một nhóm
biến sao cho thích hợp theo đúng qui cách.
- Tags Group là những cấu trúc bên dưới sự kết nối PLC, có thể tạo nhiều Tags
Group và nhiều Tags trong mỗi nhóm Tags nếu cần.
Bước 4: Tạo Tags
Tạo Tags Internal: nhấp phải vào Internal Tag, chọn New Tag

Tạo Tags Internal
Nhấp tên bất kỳ vào ô điền tên, chọn “Datatype” sau đó kéo xuống nhấp vào kiểu
dữ liệu cần chọn.

20


Tạo Tags Internal
Xác định địa chỉ trong PLC
Nhấn nút “Select” mở hộp thoại “AddressProperties”

Xác định địa chỉ trong PLC

21



Thiết lập thuộc tính chạy thực
Tại khung thuộc tính Window Attributes kéo thanh trượt nhấp chọn: "Title",
"Maxximize" và "Adapt picture". Sau đó nhấp Ok để kết thúc việc lựa chọn.

24


CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG
2.1.Lựa chọn thiết bị
2.1.1 Động cơ nâng hạ YZP
Là động cơ rotor ruột quấn dây đồng (Wound rotor motor ) motor 3 pha không
đồng bộ. Tính năng sản phẩm chịu được tải lớn, chịu được độ rung, sốc, chịu được
bụi, nước và có độ bền cơ học cao phù hợp cho thiết bị làm việc nặng lớn trong thời
gian ngắn, nâng hạ, tời cẩu rồi phanh dừng, hoặc các cơ cấu làm việc có tính tuần
hoàn.
Môi trường làm việc của motor là độ cao dưới 1000 m (so với mực nước biển),
loại cấp chịu nhiệt F có thể dùng trong các lò luyện kim với nhiệt độ 40 độ C, còn
với mô tơ cấp chịu nhiệt H (class H) có thể dùng an toàn trong môi trường khắc
nghiệt lên tới 60 độ C.

Động cơ không đồng bộ 3 pha YPZ
Thông số động cơ:
- Công suất định mức: 3.7Kw.
- Tốc độ: 900-960v/ph.
- Dòng định mức: 14.1A.
- Cấp chịu nhiệt F.
- Kiểu lắp: chân đế, mặt bích.
- Điện áp: 3 pha, 380 – 440V.
- Có quạt làm mát.