THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH THANG MÁY
LỜI CẢM ƠN

Tuy thời gian có hạn hẹp, nhưng được sự hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Cao
Trí cùng sự cố gắng của những thành viên trong nhóm. Chúng em đã hoàn thành đồ án
tốt nghiệp của mình đúng thời gian quy định.
Sau khi hoàn thành đồ án này chúng em cũng đã tìm hiểu và nắm vững hơn kiến
thức PLC, cảm biến, mạch đếm, sơ đồ đi dây và những ứng dụng thực tế của chúng.
Vì thời gian có hạn, hơn nữa nhóm chưa được tham quan thực tế những mô hình vận
hành bên ngoài, hơn thế nữa điều kiện không cho phép nên khó tránh khỏi những thiếu
sót trong quá trình thi công mô hình và hoàn tất đề tài.
Thông qua đề tài này, ta thấy PLC được ứng dụng rất rộng rãi và đa dạng trong rất
nhiều lĩnh vực sản xuất đặc biệt trong lĩnh vực tự động hóa.
Cuối cùng một lần nữa nhóm chúng em xin gởi lời cảm ơn đến thầy Nguyễn Cao Trí
cùng các Thầy, Cô trong Viện Kỹ thuật Hutech , Thầy, Cô trong Trường Đại học
Công Nghệ TP.HCM đã truyền đạt và cung cấp cho em nhiều kiến thức quý báu
trong suốt thời gian học tại trường.

NHÓM THỰC HIỆN
Lê Phước Lộc
Phan Huy Anh Tuấn

1


THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH THANG MÁY

MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG: ............................................................................................ 05
DANH MỤC HÌNH: ............................................................................................. 06
GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI ......................................................................................... 08

2.2 Bộ điều khiển logic lập trình S7-200 ........................................................... 18
2.3 Các thành phần cơ bản của S7-200 .............................................................. 19
2.3.1 Các led trạng thái .................................................................................. 20
2.3.2 Các led I/O ............................................................................................ 20
2.3.3 Công tắc chọn chế độ làm việc cho PLC .............................................. 20
2.3.4 Cổng truyền thông ................................................................................. 20
2.3.5 Module số .............................................................................................. 20
2.4 Thiết bị lập trình ........................................................................................... 21
2.5 Một số tập lệnh cơ bản của PLC S7-200 ..................................................... 23
2.5.1 Nhóm lệnh Bit logic ............................................................................. 23
2.5.2 Nhóm lệnh so sánh ................................................................................ 24
2.5.3 Nhóm lệnh dịch chuyển nọi dung ô nhớ .............................................. 25
2.5.4 Nhóm lệnh số học ................................................................................. 25
2.5.5 Nhóm lệnh biến đổi kiểu dữ liệu .......................................................... 27
2.5.6 Giới thiệu và Timer và các lệnh điều khiển Timer .............................. 27
2.5.7 Giới thiệu về Counter và các lệnh điều khiển Counter ........................ 28
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG CHO MÔ HÌNH THANG MÁY.... 30
3.1 Thiết kế mô hình thang máy 4 tầng .............................................................. 30
3.2 Các thành phần chính của mô hình .............................................................. 31

3


THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH THANG MÁY

3.2.1 Khối nguồn ............................................................................................ 31
3.2.2 Nút nhấm bên trong Cabin .................................................................... 32
3.2.3 Nút nhấm bên ngoài Cabin .................................................................... 33
3.2.4 Sơ đồ nối phần cứng với PLC S7-200 .................................................. 34
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ PHẦN MỀM CHO THANG MÁY ......................... 35



THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH THANG MÁY

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Kết câu cơ khí của thang máy.......................................................... 13
Hình 1.2: Động cơ điện 1 pha .......................................................................... 14
Hình 1.3: Động cơ DC 24V ............................................................................. 15
Hình 1.4: Mô hình điều khiển thang máy ........................................................ 16
Hình 1.5: Bảng điều khiển trong buồng thang máy ......................................... 17
Hình 2.1: PLC S7-200 CPU 226 ...................................................................... 20
Hình 2.2: Các thành phần cơ bản của PLC S7-200 ......................................... 20
Hình 2.3: Phần mềm lập trình PLC S7-200 ..................................................... 22
Hình 2.4: Giao diện chương trình Step7-Microwin ......................................... 23
Hình 2.5: Kết nối PLC ..................................................................................... 23
Hình 3.1: Mô hình thang máy 4 tầng ............................................................... 32
Hình 3.2: Bộ nguồn tổ ong 12V5A .................................................................. 33
Hình 3.3: Các nút nhấn điều khiển trong cabin ............................................... 33
Hình 3.4: Các nút nhấn điều khiển ngoài cabin ............................................... 35
Hình 3.5: Đầu nối phần cứng với PLC S7-200 ................................................ 36
Hình 4.1: Lưu đồ giải thuật điều khiển thang máy .......................................... 37
Hình 4.2: Lưu đồ giải thuật phần RESET ........................................................ 38
Hình 5.1: Mạch nguyên lí led7 đoạn................................................................ 60
Hình 5.2: Lưu đồ giải thuật số tầng PIC16f877A ............................................ 61
Hình 5.3: Mạch in ............................................................................................ 64
Hình 5.4: Mạch 3D .......................................................................................... 65
Hình 5.5: Mạch đã thi công ............................................................................. 66

6


7


THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH THANG MÁY
GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
Lí do chọn đề tài
Trong những năm gần đây, ngành xây dựng ở nước ta phát triển rất mạnh,
đặcbiệt là ở thành phố Hồ Chí Minh, Hà Nội và nhiều trung tâm khác trong cảnước.
Cùng với sự phát triển mạnh mẽ đó là không ít các nhà cao tầng đã mọc lên và dĩ
nhiên chúng ta không thể dùng đôi chân để leo lên rồi lại leo xuống hàng ngày trong
những toà nhà đó, bởi lẽ nó rất tốn sức và lãng phí thời gian của chúng ta.
Để giải quyết vấn đề này, người ta đã nghĩ ra thang máy. Thang máy là công cụ
dùng để chuyên chở người, hàng hoá từ độ cao này đến độ cao khác theo chu kỳ.Bên
ngoài và bên trong thang máy đều có các nút điều khiển và hướng dẫn cách dùng.
Việc sử dụng thang máy vừa tiết kiệm thời gian vừa tốn ít công sức đồng thời tạo
nên vẻ mỹ quan kiến trúc và sự hiện đại của các toà nhà. Nên việc tìm hiểu để phát
triển và đổi mới kiểu dáng cũng như chất lượng của thang máy là một vấn đề hết sức
cần thiết.
Chính vì những lẽ đó mà tôi chọn đề tài: “Thiết kế, thi công mô hình thang
máy dùng PLC S7-200 ”.

Đối tượng và phạm vi đề tài
Hệ thống thang máy 4 tầng.
Phạm vi bao gồm các loại thang máy chở hàng và chở người.

Phương pháp nghiên cứu
Tìm hiểu, nghiên cứu PLC S7-200.
Tìm hiểu cấu tạo mô hình thang máy.
Thi công mô hình thang máy.


thường hoặc vì lý do nào đó, phải có biện pháp xử lý để nó không tiếp tục chuyển
động phá vỡ kết cấu, gây tai nạn.
Cửa Cabin và cửa tầng phải có kết cấu thích hợp, cho phép mở ra trong trường hợp có
sự cố và thang máy đang ở vị trí tầng nào đó.
Cabin cần có cửa thoát hiểm để sử dụng trong các tình huống xấu nhất.
Các tín hiệu an toàn của hệ thống thang:
·

Tín hiệu giới hạn trên:

Bảo vệ khi Cabin vượt lố tầng trên cùng. Khi tín hiệu này tác động sẽ cắt toàn bộ hệ
thống mạch điều khiển,kết hợp với bộ giảm chấn làm cho Cabin ngừng khẩn cấp.
·

Tín hiệu giới hạn dưới cùng:

Bảo vệ khi Cabin vượt lố tầng dưới cùng. Khi tín hiệu này tác động sẽ cắt toàn bộ hệ
thống mạch điều khiển, kết hợp với bộ giảm chấn làm cho Cabin ngừng khẩn cấp.
·

Tín hiệu bảo vệ quá tốc:

Khi tốc độ Cabin vượt quá tốc độ cho phép ( theo tiêu chuẩn là 110% tốc độ định
9


THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH THANG MÁY
mức), tín hiệu này sẽ tác động cắt toàn bộ hệ thống mạch điều khiển làm cho Cabin
ngừng khẩn cấp.
·

Thang máy là một thiết bị vận chuyển đòi hỏi tính an toàn nghiêm ngặt, nó liên
quan trực tiếp đến tài sản và tính mạng con người. Vì vậy, yêu cầu chung đối với thang
máy khi thiết kế, chế tạo, lắp đặt, vận hành, sử dụng và sửa chữa là phải tuân thủ một
cách nghiêm ngặt các yêu cầu về kỹ thuật an toàn được quy định trong các tiêu chuẩn
quy trình, quy phạm.

1.2 Phân loại thang máy
1.2.1. Phân loại theo chức năng
Thang máy chuyên chở người.
Thang máy chuyên chở hàng nhưng có người đi kèm.
Thang máy chuyên chở người nhưng có hàng đi kèm.
Thang máy bệnh viện.
Thang máy chuyên chở hàng không có người đi kèm.

1.2.2. Phân loại theo hệ thống điều khiển
Điều khiển bằng relay.
Điều khiển bằng PLC.

1.2.3. Phân loại theo trọng tải
Thang máy loại nhỏ Q < 160 kg.
Thang máytrung bình Q = 500-2000 kg.

11


THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH THANG MÁY
Thang máy loại lớn Q > 2000 kg.

1.2.4. Phân loại theo độ dịch chuyển
Thang máy chạy chậm: V = 0, 5 m/s.

Hoạt động của cabin là chuyển động tịnh tiến lên, xuống dựa trên đường trượt, là
hệ thống hai dây dẫn hướng nằm trên một phẳng để đảm bảo chuyển động êm, nhẹ,
chính xác, không rung giật cabin trong quá trình làm việc.
1.4.2. Động cơ kéo cabin

Hình 1.2: Động cơ điện một pha
Là bộ phận quy định tốc độ quay puli kéo cabin lên/ xuống. Động cơ được sử
dụng trong thang máy là động cơ một điện pha rotor dây quấn, vì chế độ làm việc của
thang máy là ngắn hạn và lặp lại cộng với yêu cầu sử dụng tốc độ.

14


THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH THANG MÁY

1.4.3. Động cơ đóng/ mở cửa

Hình 1.3: Động cơ DC 24V
Là động cơ tạo ra moment đóng/ mở cửa cabin. Khi cabin dừng đúng tầng, rơ-le
trung gian sẽ đóng mạch, điều khiển động cơ mở cửa cabin hoạt động theo một quy
luật nhất định để đảm bảo quá trình đóng mở êm, nhẹ không có va chạm.
1.4.4. Cửa
Cửa cabin để khép kín trong quá trình chuyển động nhằm tránhcảm giác chóng
mặt cho hành khách và ngăn không cho rơi khỏi cabin bất cứ thứ gì.

1.5 Nguyên lý hoạt động và sử dụng thang máy
Thang máy hoạt động theo các nguyên tắc sau:
1.5.1. Reset buồng thang khi đóng nguồn
Dù cho buồng thang đang ở bất kỳ tầng nào hoặc trạng thái nào, thì khi đóng
nguồn đều được reset và đưa về tầng trệt.


. Riêng ở tầng trên cùng và dưới cùng chỉ có một nút (là đi lên hoặc đi xuống).
Đèn báo tầng: cho biết vị trí hiện tại của cabin thang máy. Khi muốn gọi thang,
hành khách chỉ cần ấn vào nút gọi tầng theo chiều muốn đi, hệ thống sẽ ghi nhận lệnh
gọi.
Đáp ứng của thang sau lệnh gọi: Nếu buồng thang đang ở một vị trí nào đó khác
với tầng mà hành khách vừa gọi, thang sẽ di chuyển đến tầng đó theo thứ tự ưu tiên
như sau :

16


THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH THANG MÁY
Nếu thang di chuyển cùng chiều với lệnh gọi thang và di chuyển ngang qua tầng
mà hành khách đang đứng gọi, thì khi đến tầng dược gọi, thang sẽ dừng lại và đón
khách.
Nếu thang đang di chuyển theo chiều ngược với chiều hành khách muốn đi, hoặc
cùng chiều nhưng không đi ngang qua, thì sau khi đáp ứng hết các nhu cầu của chiều
đó, thang sẽ quay trở lại đón khách.
Nếu buồng thang đang ở ngay tại tầng mà hành khách vừa gọi, buồng thang sẽ
mở cửa đón khách.
Gọi thang từ bên trong buồng thang: Trong buồng thang có bảng điều khiển phục
vụ cho việc đi thang của khách (Car Operating Panel) còn gọi là hộp Button Car. Bao
gồm các nút có chức năng sau:

Hình 1.5: Bảng điều khiển bên trong thang máy
- Các nút mang số: Đại điện cho các tầng mà thang máy phục vụ.
- Nút

(DO – Door Open): Dùng để mở cửa (chỉ có tác dụng khi

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH THANG MÁY
Chương 2

KHÁI QUÁT VỀ PLC
2.1. Khái niệm
PLC (Programmable Logic Controller) là thiết bị có thể lập trình được, được
thiết kế chuyên dùng trong công nghiệp để điều khiển các tiến trình xử lý từ đơn giản
đến phức tạp.Tuỳ thuộc vào người điều khiển mà nó có thể thực hiện một loạt các
chương trình và sự kiện. Sự kiện này được kích hoạt bởi các tác nhân kích thích (hay
còn gọi là ngõ vào) tác động vào PLC hoặc thông quacác bộ định thì(Timer) hay các
sự kiện được đếm qua bộ đếm (Counter). Khi một sự kiện được kích hoạt, nó sẽ thay
đổi trạng thái thành ON hay OFF.Các cơ cấu chấp hành bên ngoài được gắn vào ngõ ra
của PLC. Như vậy, nếu ta thay đổi chương trình được cài đặt trong PLC là ta có thể
thực hiện các chuỗi sự kiện khác nhau.
Hiện nay, PLC đã được nhiều hãng khác nhau sản xuất như: Siemens, Omron,
Mitsubishi, Festo, Alan Bradley,…
Mặt khác,PLC cũng đã bổ sung thêm các thiết bị mở rộng khác như cổng mở
rộng AI (Analog Input), DI (Digital Input), các thiết bị hiển thị, …

2.2. Bộ điều khiển logic lập trình PLC S7-200
PLC S7-200 là thiết bị điều khiển logic khả trình loại nhỏ của hãng Siemens
(CHLB Đức) có cấu trúc theo kiểu module và có các module mở rộng. Các module
này sử dụng cho các ứng dụng lập trình khác nhau.
Thành phần cơ bản của S7-200 là khối vi xử lý với các dòng CPU 212, CPU 214,
CPU 215, CPU 216, CPU 221, CPU 222, CPU 224, CPU 224XP, CPU 226, CPU
226XP. Ứng với mỗi loại CPU sẽ có số lượng đầu ra, đầu vào hoặc khả năng mở rộng
của các module khác nhau.
PLC S7-200 đáp ứng cho các ứng dụng vừa và nhỏ, mục đích nhằm giảm chi phí
đầu tư thiết bị. Thực ra, PLC S7-200 đáp ứng rất tốt các yêu cầu kỹ thuật về điều
khiển.

Ix.x (đèn xanh): chỉ trạng thái logic tức thời của cổng Ix.x. đèn sáng tương ứng
mức logic là 1.
Qx.x (đèn xanh): chỉ trạng thái logic tức thời của cổng Ix.x. đèn sáng tương ứng
mức logic là 1.
2.3.3. Công tắc chọn chế độ làm việc cho PLC
Công tắc chọn chế độ nằm ở phía bên tay phải, có 3 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
khỏichế độ RUN và chuyển sang chế độ STOP nếu trong máy có sự cố, hoặc
trongchương trình gặp lệnh STOP, thậm chí ngay cả khi công tắc ở chế độ RUN.
Nênquan sát trạng thái thực tại của PLC theo đèn báo.
- STOP: Cho phép PLC dừng công việc thực hiện chương trình đang chạy
vàchuyển sang chế độ STOP. Ở chế độ STOP, PLC cho phép hiệu chỉnh lại
chươngtrình hoặc nạp chương trình mới.
- TERM: cho phép máy lập trình tự quyết định một trong chế độ làm việc cho
PLC ởRUN hoặc STOP.
2.3.4. Cổng truyền thông
S7-200 sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS-485 với phích nối 9 chân để phục
vụcho việc ghép nối với thiết bị lập trình hoặc với các trạm PLC khác.
2.3.5. Module số
Đặc tính chung:
- Kích thước (DxRxC) (mm) : 90x80x62, 90x80x62, 120.5x80x62, 140x80x62,
190x80x62
21


THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH THANG MÁY
- Công suất tiêu thụ : 2W.
Ngõ vào:
- Tầmđiệnápkhi ON từ 15-30VDC, dòng tối thiểu là 4mA. Bình thường, điện áp

Mô tả chức năng lệnh

Dạng Lệnh
L
A
D

Tiếp điểm thường đóng sẽ mở khi giá trị logic bit
bằng 1.
Toán hạng:
Bit : I, Q, M, SM, T, C, V(n)

L
A
D

Tiếp điểm thường mở sẽ đóng khi giá trị logic bit
bằng 1.
Toán hạng:
Bit : I, Q, M, SM, T, C, V(n)

L
A
D

Tiếp điểm đảo trạng thái của dòng cung cấp. Nếu
dòng cung cấp có tiếp điểm đảo thì nó ngắt mạch. Còn
nếu không có tiếp điểm đảo thi nó thông mạch.

L

24


THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH THANG MÁY
Dùng để ngắt một mảng gồm n tiếp điểm kể từ
giá trị ban đầu bit.
Toán hạng:
Bit: I, Q, M, SM, T, C, V, IB, QB, MB, SMB, VB,
AC, *VD, *AC, Constant.

L
A
D

2.5.2. Nhóm lệnh so sánh
Bảng 2: Nhóm lệnh so sánh
Mô Tả Chức Năng Lệnh

Dạng Lệnh

L
A
D

L
A
D

Lệnh so sánh bằng sẽ làm cho tiếp điểm đóng khi
IN1 bằng IN2 (IN1, IN2 kiểu Byte) và ngược lại.