Thiết Kế và Lập Trình Mô Phỏng Thang Máy 4 Tầng Sử Dụng PLC S7-1200

Đồ án nghiên cứu môn kỹ thuật điều khiển tự động đề tài thiết kế và lập trình mô phỏng mô hình thang máy 4 tầng sử, áp dụng công nghệ tiên tiến, tối ưu giải pháp kỹ thuật cho bài

• Trường học: Trường Đại Học Kỹ Thuật
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện
• Đề tài: Thiết Kế và Lập Trình Mô Phỏng Thang Máy 4 Tầng Sử Dụng PLC S7-1200
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI NÓI ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
• 1.1. Lý do ý tưởng ra đời
• 1.2. Các phương pháp nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ PLC VÀ WINCC
• 2.1. Giới thiệu sơ lược về PLC
• 2.1.1. Thiết bị điều khiển logic khả trình
• 2.2. Giới thiệu về WinCC
• 3. CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ THANG MÁY
• 3.1. Khái niệm chung về thang máy
• 3.2. Phân loại thang máy
• 4. CHƯƠNG 4: CHỌN CÁC THÔNG SỐ THANG MÁY
• 5. CHƯƠNG 5: CHƯƠNG TRÌNH CODE VÀ MÔ PHỎNG Ý TƯỞNG
• 5.1. Quá trình thực hiện trên phần mềm TIA PORTAL
• 5.1.1. Chọn PLC và màn hình HMI
• 5.1.2. Thiết lập bảng địa chỉ I/O
• 5.3. Chương trình code
• 5.4. Tạo giao diện điều khiển và mô phỏng trên màn hình HMI
• 5.4.1. Thiết lập các thông số nút nhấn trên màn hình HMI
• 5.4.2. Thiết lập các khối hình mô phỏng
• 6. CHƯƠNG 6: SƠ ĐỒ KẾT NỐI PHẦN CỨNG PLC

Tóm tắt

I. Tổng quan dự án thiết kế mô phỏng thang máy 4 tầng PLC S7 1200

Dự án thiết kế và lập trình mô phỏng thang máy 4 tầng sử dụng PLC S7-1200 là một đề tài tiêu biểu trong lĩnh vực đồ án tự động hóa. Trong bối cảnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa, các tòa nhà cao tầng mọc lên ngày càng nhiều, đặt ra yêu cầu cấp thiết về các hệ thống vận chuyển dọc hiệu quả và an toàn. Thang máy không chỉ là phương tiện di chuyển mà còn là một phần quan trọng của cơ sở hạ tầng hiện đại, giúp tiết kiệm thời gian và công sức. Việc nghiên cứu, thiết kế và mô phỏng hệ thống này mang lại giá trị học thuật và thực tiễn to lớn. Đề tài này tập trung vào việc ứng dụng bộ điều khiển logic khả trình (PLC) của Siemens, cụ thể là dòng PLC S7-1200, để xây dựng một hệ thống điều khiển tự động hoàn chỉnh. Nền tảng lập trình được sử dụng là TIA Portal, kết hợp với WinCC HMI để tạo giao diện giám sát HMI trực quan và phần mềm Factory I/O để xây dựng mô phỏng 3D thang máy sống động. Mục tiêu chính là tạo ra một mô hình ảo có khả năng mô phỏng chính xác các hoạt động của thang máy 4 tầng, từ việc nhận lệnh gọi tầng, xử lý ưu tiên, điều khiển cabin, đóng/mở cửa, cho đến các cơ chế an toàn. Quá trình này đòi hỏi sự kết hợp nhuần nhuyễn giữa kiến thức về phần cứng, kỹ năng lập trình PLC và tư duy hệ thống để giải quyết các bài toán điều khiển phức tạp.

1.1. Tầm quan trọng của hệ thống điều khiển tự động thang máy

Trong các công trình hiện đại như trung tâm thương mại, chung cư, và văn phòng, thang máy là một thành phần không thể thiếu. Một hệ thống điều khiển tự động hiệu quả quyết định trực tiếp đến hiệu suất vận hành, sự an toàn và trải nghiệm của người dùng. Hệ thống này phải đảm bảo thang máy di chuyển êm ái, dừng đỗ chính xác tại các tầng, tối ưu hóa thời gian chờ và xử lý thông minh các lệnh gọi từ nhiều tầng khác nhau. Việc nghiên cứu và làm chủ công nghệ điều khiển thang máy giúp sinh viên kỹ thuật áp dụng kiến thức lý thuyết vào thực tế, phát triển kỹ năng giải quyết vấn đề và sáng tạo. Như được đề cập trong tài liệu gốc, việc vận dụng kiến thức đã học vào thực tiễn giúp sinh viên thể hiện khả năng sáng tạo của bản thân với sản phẩm mình làm ra, chuẩn bị hành trang vững chắc cho công việc sau này.

1.2. Giới thiệu PLC S7 1200 và phần mềm TIA Portal V15 V16 V17

Bộ điều khiển PLC S7-1200 của Siemens là một thiết bị mạnh mẽ, được thiết kế để thay thế cho dòng S7-200 với nhiều tính năng vượt trội. Tài liệu gốc nhấn mạnh, S7-1200 có "thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp, và một tập lệnh mạnh", làm cho nó trở thành giải pháp lý tưởng cho các ứng dụng tự động hóa quy mô vừa và nhỏ. PLC này tích hợp vi xử lý, nguồn, các ngõ vào/ra (I/O) trong một module duy nhất, hỗ trợ cổng PROFINET cho truyền thông mạng. Để lập trình cho PLC S7-1200, Siemens cung cấp nền tảng TIA Portal (Totally Integrated Automation Portal). Phần mềm này tích hợp môi trường lập trình PLC (STEP 7), thiết kế giao diện HMI (WinCC HMI), và các công cụ mô phỏng như S7-PLCSIM, tạo thành một hệ sinh thái đồng bộ và hiệu quả cho các kỹ sư tự động hóa.

II. Các thách thức chính khi lập trình mô phỏng thang máy 4 tầng

Việc lập trình mô phỏng thang máy 4 tầng đặt ra nhiều thách thức kỹ thuật đòi hỏi phải có giải pháp logic chặt chẽ. Thách thức lớn nhất nằm ở việc xây dựng một thuật toán điều khiển có khả năng xử lý đồng thời nhiều yêu cầu phức tạp và đảm bảo an toàn tuyệt đối. Hệ thống phải quản lý các cuộc gọi từ bên trong cabin và từ các tầng, quyết định hướng di chuyển tối ưu (lên hay xuống) để phục vụ tất cả các yêu cầu một cách hiệu quả nhất. Việc xử lý tín hiệu I/O từ hàng loạt các thiết bị như nút nhấn, cảm biến vị trí, cảm biến tiệm cận, và công tắc hành trình phải chính xác và không có độ trễ. Một sai sót nhỏ trong việc đọc tín hiệu có thể dẫn đến việc thang máy dừng sai vị trí hoặc hoạt động sai chu trình. Hơn nữa, chương trình phải tích hợp các kịch bản an toàn như xử lý tín hiệu dừng khẩn cấp (Emergency Stop), báo cháy, và quá tải. Việc mô phỏng các trạng thái lỗi và đảm bảo hệ thống phản ứng đúng cách là một phần không thể thiếu. Cuối cùng, việc tích hợp chương trình PLC với giao diện HMI và phần mềm mô phỏng 3D đòi hỏi sự tương thích và cấu hình cẩn thận để đảm bảo luồng dữ liệu thông suốt, giúp mô hình thang máy ảo hoạt động đồng bộ với logic điều khiển.

2.1. Phân tích lưu đồ thuật toán thang máy và xử lý tín hiệu I O

Để giải quyết bài toán điều khiển, bước đầu tiên là xây dựng một lưu đồ thuật toán thang máy chi tiết. Thuật toán này phải định nghĩa rõ ràng các trạng thái của thang máy (đứng yên, di chuyển lên, di chuyển xuống, mở/đóng cửa) và các điều kiện chuyển đổi giữa các trạng thái. Ví dụ, khi thang máy đang ở tầng 1 và nhận được lệnh gọi ở tầng 4, thuật toán phải kích hoạt điều khiển động cơ quay thuận. Trong quá trình di chuyển, hệ thống phải liên tục đọc tín hiệu từ các cảm biến vị trí để xác định vị trí hiện tại của cabin. Việc xử lý tín hiệu I/O là nền tảng của thuật toán. Mỗi nút nhấn, cảm biến đều tương ứng với một địa chỉ I/O trên PLC. Chương trình PLC phải quét liên tục các đầu vào, xử lý logic và cập nhật các đầu ra tương ứng để điều khiển đèn báo, động cơ và cơ cấu cửa.

2.2. Vấn đề an toàn và tối ưu hóa trong điều khiển động cơ thang máy

An toàn là yếu tố quan trọng hàng đầu. Chương trình điều khiển phải bao gồm các khối logic để xử lý các tình huống khẩn cấp. Ví dụ, khi nút EMG (Emergency) được nhấn, thang máy phải dừng ngay lập tức bất kể đang ở trạng thái nào. Khi có tín hiệu báo cháy, thang máy phải di chuyển đến tầng an toàn được lập trình sẵn và mở cửa. Bên cạnh đó, việc tối ưu hóa điều khiển động cơ cũng rất quan trọng. Sử dụng biến tần cho phép điều chỉnh tốc độ động cơ một cách mượt mà, giúp thang máy khởi động và dừng êm ái, giảm hao mòn cơ khí và tiết kiệm năng lượng. Thuật toán cũng cần tối ưu hóa hành trình, ví dụ như ưu tiên phục vụ các cuộc gọi cùng chiều di chuyển để giảm thời gian chờ đợi của hành khách.

III. Phương pháp thiết kế phần cứng và sơ đồ mạch điện thang máy

Nền tảng của dự án thiết kế và lập trình mô phỏng thang máy 4 tầng là một hệ thống phần cứng được lựa chọn và kết nối hợp lý. Trái tim của hệ thống là PLC S7-1200, cụ thể trong đồ án này là dòng CPU 1214C DC/DC/DC, có đủ số lượng ngõ vào/ra kỹ thuật số để kết nối với các thiết bị ngoại vi. Các thiết bị này bao gồm nút nhấn gọi tầng trong cabin và tại mỗi tầng, các công tắc hành trình hoặc cảm biến vị trí để xác định vị trí cabin, cảm biến an toàn cửa (photocell), và các tín hiệu báo động. Để điều khiển động cơ nâng hạ cabin, một biến tần được sử dụng. Biến tần nhận tín hiệu điều khiển từ PLC (chạy/dừng, chiều quay, tốc độ) để thay đổi tần số dòng điện cấp cho động cơ, giúp cabin di chuyển mượt mà. Toàn bộ các kết nối này được thể hiện chi tiết qua sơ đồ mạch điện thang máy. Sơ đồ này mô tả cách các nút nhấn, cảm biến, và cơ cấu chấp hành được đấu nối vào các module I/O của PLC, cũng như sơ đồ mạch động lực cho động cơ. Việc thiết kế một sơ đồ rõ ràng, chính xác là bước quan trọng để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và dễ dàng cho việc kiểm tra, sửa chữa sau này.

3.1. Lựa chọn thiết bị PLC S7 1200 biến tần và cảm biến vị trí

Việc lựa chọn thiết bị phù hợp là yếu tố quyết định đến sự thành công của dự án. Như tài liệu tham khảo đã chỉ rõ, PLC S7-1200 (CPU 1214C) được chọn vì có "14 ngõ vào / 10 ngõ ra" và khả năng mở rộng lên đến 8 module tín hiệu, đáp ứng đủ yêu cầu của mô hình thang máy 4 tầng. Biến tần là thành phần không thể thiếu để điều khiển tốc độ động cơ, giúp thang máy tăng tốc và giảm tốc một cách êm ái. Các loại cảm biến vị trí (ví dụ: cảm biến tiệm cận hoặc công tắc hành trình) được lắp đặt tại mỗi tầng để gửi tín hiệu về PLC, giúp PLC biết chính xác cabin đang ở đâu và khi nào cần giảm tốc độ để dừng đúng tầng.

3.2. Xây dựng sơ đồ kết nối phần cứng PLC và các thiết bị ngoại vi

Sau khi chọn thiết bị, bước tiếp theo là xây dựng sơ đồ kết nối phần cứng. Chương 6 của tài liệu gốc cung cấp một sơ đồ kết nối phần cứng PLC. Theo đó, các nút nhấn gọi tầng, các cảm biến vị trí, cảm biến cửa và nút dừng khẩn cấp được kết nối vào các ngõ vào (Input) của PLC. Các ngõ ra (Output) của PLC sẽ điều khiển các cuộn dây contactor hoặc relay để cấp nguồn cho động cơ (thông qua biến tần), điều khiển động cơ đóng/mở cửa, và bật/tắt các đèn báo trạng thái tại mỗi tầng và trong cabin. Việc lập bảng địa chỉ I/O chi tiết (PLC tags) là cực kỳ quan trọng để ánh xạ các tín hiệu vật lý vào các biến trong chương trình, tạo sự nhất quán giữa phần cứng và phần mềm.

IV. Hướng dẫn lập trình PLC S7 1200 và thiết kế giao diện HMI

Phần cốt lõi của đồ án tự động hóa này là chương trình điều khiển được viết trên TIA Portal. Quá trình lập trình bắt đầu bằng việc tạo một dự án mới, cấu hình phần cứng cho PLC S7-1200 (CPU 1214C) và tạo bảng PLC tags để quản lý tất cả các biến vào/ra. Ngôn ngữ lập trình chính được sử dụng là Lập trình Ladder (LAD), một ngôn ngữ đồ họa trực quan và phổ biến trong công nghiệp, mô phỏng lại sơ đồ mạch relay logic. Cấu trúc chương trình được chia thành nhiều network (mạng) logic, mỗi network xử lý một nhiệm vụ cụ thể như: xử lý lệnh gọi tầng, logic di chuyển lên/xuống, điều khiển đóng/mở cửa, và xử lý an toàn. Song song với việc lập trình PLC là thiết kế giao diện giám sát HMI trên WinCC HMI. Giao diện này cho phép người vận hành quan sát trạng thái của thang máy (vị trí cabin, trạng thái cửa, chiều di chuyển) và tương tác với hệ thống (nhấn nút gọi tầng, kích hoạt chế độ bảo trì) một cách trực quan. Việc tạo ra một code mẫu thang máy S7-1200 có cấu trúc tốt, dễ đọc và một giao diện HMI thân thiện là mục tiêu chính của giai đoạn này.

4.1. Triển khai code mẫu thang máy S7 1200 bằng Lập trình Ladder LAD

Chương trình điều khiển được xây dựng bằng Lập trình Ladder (LAD). Logic cơ bản bao gồm việc sử dụng các tiếp điểm (thường mở, thường đóng) và các cuộn dây (coil) để biểu diễn các điều kiện và hành động. Ví dụ, một network có thể được viết để khi nút gọi tầng 2 được nhấn (tiếp điểm đầu vào) và thang máy đang ở trạng thái rỗi, cuộn dây điều khiển động cơ chạy lên sẽ được kích hoạt. Các bộ đếm (Counter) và bộ định thời (Timer) là những công cụ mạnh mẽ được sử dụng. Timer được dùng để tạo độ trễ cho việc đóng cửa sau khi hành khách ra/vào. Tài liệu gốc cung cấp các hình ảnh chi tiết về chương trình code, cho thấy cách các khối lệnh được sắp xếp để xử lý tuần tự và song song các tác vụ, tạo thành một code mẫu thang máy S7-1200 hoàn chỉnh.

4.2. Xây dựng giao diện giám sát HMI với phần mềm WinCC

Trong TIA Portal, WinCC HMI được sử dụng để thiết kế màn hình giám sát. Một màn hình chính (Main Screen) được tạo ra, trên đó bố trí các đối tượng đồ họa mô phỏng cabin thang máy, cửa tầng, các nút nhấn và đèn báo. Mỗi đối tượng được liên kết (tagging) với một biến tương ứng trong chương trình PLC. Ví dụ, một hình chữ nhật mô phỏng cabin sẽ được gán thuộc tính chuyển động dọc (Vertical Movement) liên kết với một biến số nguyên trong PLC biểu thị vị trí tầng hiện tại. Khi giá trị của biến này thay đổi, hình ảnh cabin trên HMI sẽ di chuyển theo. Tương tự, các nút nhấn trên HMI được cấu hình để set/reset các bit trong PLC khi được nhấn, cho phép điều khiển thang máy trực tiếp từ màn hình cảm ứng.

V. Bí quyết mô phỏng 3D thang máy 4 tầng với Factory I O và PLCSIM

Để kiểm tra và xác thực chương trình điều khiển một cách trực quan nhất, phương pháp mô phỏng 3D được áp dụng. Đây là bước quan trọng trong dự án thiết kế và lập trình mô phỏng thang máy 4 tầng, giúp phát hiện lỗi logic và tinh chỉnh thuật toán trước khi triển khai trên phần cứng thực tế. Công cụ chính được sử dụng là Factory I/O, một phần mềm mô phỏng nhà máy và hệ thống tự động hóa 3D. Factory I/O cung cấp một thư viện các đối tượng 3D, bao gồm cả mô hình thang máy (Elevator Advanced), có sẵn các cảm biến và cơ cấu chấp hành. Quá trình mô phỏng yêu cầu sự kết hợp của ba phần mềm: TIA Portal (chứa chương trình điều khiển), S7-PLCSIM (công cụ mô phỏng PLC ảo của Siemens), và Factory I/O. Luồng làm việc bắt đầu bằng việc khởi chạy PLC ảo trên S7-PLCSIM và tải chương trình điều khiển vào đó. Sau đó, Factory I/O được cấu hình để kết nối với PLC ảo này. Các cảm biến trong mô hình 3D (nút nhấn, cảm biến vị trí) sẽ gửi tín hiệu đến ngõ vào của PLC ảo, và các ngõ ra của PLC ảo sẽ điều khiển các cơ cấu chấp hành (động cơ, cửa) trong mô hình 3D, tạo ra một vòng lặp điều khiển-mô phỏng khép kín và sinh động.

5.1. Quy trình kết nối TIA Portal S7 PLCSIM và Factory I O

Quy trình kết nối là bước kỹ thuật then chốt. Đầu tiên, trong TIA Portal, chương trình PLC phải được biên dịch không lỗi. Sau đó, công cụ S7-PLCSIM được kích hoạt để tạo ra một thực thể PLC ảo. Chương trình đã biên dịch sẽ được tải (Download) từ TIA Portal xuống PLC ảo này. Tiếp theo, trong Factory I/O, người dùng chọn mô hình thang máy và vào phần cấu hình trình điều khiển (Driver Configuration). Tại đây, chọn driver là Siemens S7-PLCSIM. Factory I/O sẽ tự động dò tìm PLC ảo đang chạy. Cuối cùng, cần thực hiện việc ánh xạ (mapping) các tín hiệu: kéo thả các cảm biến trong Factory I/O vào các địa chỉ ngõ vào (I) và kéo thả các cơ cấu chấp hành vào các địa chỉ ngõ ra (Q) tương ứng với bảng PLC tags đã định nghĩa trong TIA Portal.

5.2. Phân tích kết quả và kịch bản vận hành trên mô hình thang máy

Khi kết nối thành công, mô hình thang máy 3D sẽ hoạt động theo đúng logic đã lập trình. Đây là giai đoạn kiểm thử và đánh giá. Các kịch bản vận hành khác nhau được thực hiện: gọi thang từ một tầng, gọi thang từ nhiều tầng cùng lúc, kiểm tra chức năng ưu tiên chiều di chuyển, kiểm tra thời gian đóng/mở cửa, và thử các tính năng an toàn như dừng khẩn cấp. Việc quan sát trực quan hành vi của mô phỏng 3D thang máy giúp dễ dàng phát hiện các lỗi logic mà khi chỉ đọc code có thể bỏ sót. Ví dụ, có thể phát hiện cabin không dừng chính xác ở vạch tầng hoặc cửa đóng lại quá sớm. Dựa trên kết quả quan sát, kỹ sư có thể quay lại TIA Portal, chỉnh sửa code mẫu thang máy S7-1200, và tải lại chương trình để kiểm tra cho đến khi hệ thống hoạt động hoàn hảo.

VI. Kết luận và định hướng phát triển cho đồ án tự động hóa thang máy

Dự án thiết kế và lập trình mô phỏng thang máy 4 tầng sử dụng PLC S7-1200 đã hoàn thành các mục tiêu đề ra, từ việc nghiên cứu lý thuyết, lựa chọn thiết bị, xây dựng thuật toán, lập trình điều khiển cho đến mô phỏng hệ thống một cách trực quan. Việc sử dụng bộ công cụ tích hợp của Siemens gồm TIA Portal, PLC S7-1200, WinCC HMI, và S7-PLCSIM, kết hợp với phần mềm mô phỏng 3D Factory I/O, đã chứng tỏ là một giải pháp hiệu quả và toàn diện cho các bài toán đồ án tự động hóa. Giải pháp này không chỉ giúp xây dựng một hệ thống điều khiển tự động hoàn chỉnh trên môi trường ảo mà còn mang lại giá trị thực tiễn cao, giúp giảm thiểu rủi ro và chi phí so với việc thử nghiệm trên phần cứng thật. Kết quả mô phỏng cho thấy hệ thống hoạt động ổn định, đáp ứng đúng các yêu cầu về logic điều khiển và an toàn. Đây là một nền tảng vững chắc để phát triển các hệ thống phức tạp hơn trong tương lai. Dự án không chỉ là một bài tập kỹ thuật mà còn là minh chứng cho khả năng ứng dụng công nghệ tự động hóa hiện đại vào giải quyết các vấn đề thực tiễn trong cuộc sống.

6.1. Đánh giá ưu nhược điểm của giải pháp mô phỏng thang máy PLC

Ưu điểm lớn nhất của giải pháp là tính trực quan và an toàn. Việc mô phỏng cho phép kiểm tra toàn bộ logic hoạt động mà không cần đến phần cứng vật lý, giúp tiết kiệm chi phí và tránh được các rủi ro về cơ khí, điện. Nền tảng PLC S7-1200 và TIA Portal rất mạnh mẽ, đáng tin cậy và được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, giúp sinh viên làm quen với công nghệ thực tế. Tuy nhiên, nhược điểm là mô phỏng không thể phản ánh chính xác 100% các yếu tố vật lý như quán tính, ma sát, hay độ trễ của các thiết bị cơ khí. Dù vậy, đối với mục đích học tập và xác thực thuật toán điều khiển, đây vẫn là một phương pháp cực kỳ hiệu quả và được khuyến khích.

6.2. Tiềm năng ứng dụng thực tiễn và hướng nghiên cứu mở rộng

Từ nền tảng của đồ án này, có nhiều hướng nghiên cứu và phát triển mở rộng. Về mặt thuật toán, có thể nghiên cứu các thuật toán điều khiển thông minh hơn (như logic mờ, thuật toán di truyền) để tối ưu hóa việc phục vụ hành khách trong các tòa nhà lớn với nhiều thang máy (điều khiển nhóm). Về công nghệ, có thể tích hợp thêm các tính năng của Công nghiệp 4.0 như giám sát và điều khiển thang máy từ xa qua Internet (IoT), thu thập dữ liệu vận hành để phân tích và bảo trì dự đoán. Code mẫu thang máy S7-1200 đã xây dựng có thể được cải tiến để áp dụng cho các mô hình thang máy có số tầng lớn hơn hoặc các loại thang máy đặc biệt như thang máy tải hàng, thang máy bệnh viện, đòi hỏi các yêu cầu điều khiển và an toàn khác biệt.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong bối cảnh đẩy mạnh công nghiệp hóa – hiện đại hóa và hội nhập kinh tế nhằm hướng tới mục tiêu cơ bản trở thành một nước công nghiệp, việc ứng dụng các công nghệ điều khiển tự động hóa hiện đại vào đời sống và sản xuất đóng vai trò thiết yếu. Cùng với tốc độ đô thị hóa nhanh chóng, hàng loạt công trình cao tầng như tòa nhà văn phòng, trung tâm thương mại, chung cư và công sở liên tục được xây dựng. Nhu cầu di chuyển theo phương thẳng đứng với lưu lượng lớn, tốc độ nhanh chóng và tiết kiệm sức lao động khiến thang máy trở thành thiết bị vận tải không thể thay thế so với thang bộ truyền thống.

Nhóm tác giả gồm sinh viên Trần Trung Minh Hiền, Nguyễn Thị Yến và Nguyễn Văn Đặng, dưới sự hướng dẫn của giảng viên Trần Quang Duy tại Khoa Kỹ thuật – Công nghệ, Trường Đại học Nguyễn Tất Thành, đã thực hiện đồ án: "Thiết kế và lập trình mô phỏng mô hình thang máy 4 tầng sử dụng PLC S7 – 1200 trên phần mềm TIA Portal và WinCC".

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đồ án được xác định cụ thể như sau:

1. Nghiên cứu tổng quan cấu trúc phần cứng, nguyên lý hoạt động của dòng PLC Siemens S7-1200 và phần mềm điều khiển, giám sát SCADA/HMI WinCC tích hợp trong TIA Portal.
2. Tìm hiểu các tiêu chuẩn an toàn, phân loại và nguyên lý vận hành của hệ thống thang máy chở người và chở hàng trong thực tế.
3. Lựa chọn cấu hình và tính toán các thông số kỹ thuật cho hệ thống thang máy 4 tầng phục vụ nhu cầu gia đình/công trình dân dụng (động cơ, tải trọng, cảm biến an toàn).
4. Xây dựng bảng địa chỉ đầu vào/đầu ra (I/O tags) và lập trình thuật toán điều khiển tuần tự, xử lý các cuộc gọi tầng, đóng mở cửa tự động và cơ chế bảo vệ an toàn trên TIA Portal.
5. Thiết kế giao diện giám sát, điều khiển trực quan trên màn hình HMI 9 inch bằng phần mềm WinCC và chạy mô phỏng kiểm chứng hoạt động toàn hệ thống.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống điều khiển tự động thang máy 4 tầng; bộ điều khiển logic lập trình PLC Siemens S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC; gói phần mềm kỹ thuật TIA Portal và WinCC v12.
• Phạm vi nghiên cứu: Thiết kế thuật toán điều khiển logic, quy hoạch vùng nhớ, lập trình mô phỏng các trạng thái vận hành (lên/xuống, gọi tầng trong cabin, gọi tầng ngoài hành lang, dừng tầng, đóng/mở cửa, xử lý sự cố) và kết nối giao diện giám sát HMI trong môi trường mô phỏng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án dựa trên nền tảng lý thuyết điều khiển tự động hóa công nghiệp sử dụng thiết bị logic khả trình (PLC) và hệ thống thu thập dữ liệu, giám sát điều khiển (SCADA/HMI).

Dòng vi điều khiển khả trình PLC S7-1200 được Siemens ra mắt năm 2009 nhằm thay thế cho dòng S7-200. Thiết bị tích hợp sẵn bộ vi xử lý, nguồn cấp, các mạch ngõ vào/ra số (DI/DO) và ngõ vào tương tự (AI) trong một kết cấu nhỏ gọn. CPU xử lý các khối logic Boolean, bộ đếm (Counter), bộ định thì (Timer), các phép toán phức hợp và giao tiếp mạng qua cổng PROFINET tích hợp, đồng thời hỗ trợ mở rộng truyền thông RS232/RS485. Bên cạnh đó, hệ thống trang bị tính năng bảo mật bảo vệ khối mã người dùng ("know-how protection") và bảo vệ truy cập CPU bằng mật khẩu.

Hệ thống điều khiển SCADA và giám sát vận hành được triển khai trên phần mềm WinCC (tích hợp trong TIA Portal v12), đáp ứng 4 nhóm chức năng cốt lõi:

• Quan sát quá trình: Hiển thị trạng thái động của hệ thống dưới dạng giao diện đồ họa.
• Vận hành quy trình: Cho phép người vận hành can thiệp thông số, gửi lệnh điều khiển trực tiếp từ HMI.
• Giám sát quá trình: Tự động phát tín hiệu cảnh báo và hiển thị thông báo sự cố khi giá trị vận hành vượt ngưỡng an toàn.
• Lưu trữ quá trình: Lưu trữ dữ liệu và hỗ trợ in ấn, phục vụ việc phân tích lịch sử vận hành.

Về phương pháp nghiên cứu, tác giả kết hợp hai phương pháp chính:

• Phương pháp phân tích và tổng hợp tài liệu: Thu thập, nghiên cứu các tài liệu kỹ thuật từ nhà sản xuất Siemens về tập lệnh PLC S7-1200, tài liệu hướng dẫn thiết kế HMI trên WinCC, các giáo trình chuyên ngành điều khiển tự động và tài liệu tiêu chuẩn an toàn kỹ thuật thang máy.
• Phương pháp thực nghiệm mô phỏng: Thiết lập cấu hình phần cứng ảo, biên dịch chương trình PLC và kết nối với giao diện HMI mô phỏng để kiểm tra tính đúng đắn của logic điều khiển.

Nguồn dữ liệu của đề tài bao gồm catalog kỹ thuật của Siemens, thông số thiết bị cơ điện của hãng Fuji Hàn Quốc và dữ liệu mô phỏng thu được trực tiếp trong quá trình chạy thử nghiệm trên TIA Portal.

Thiết kế kỹ thuật và triển khai mô phỏng

1. Lựa chọn thông số kỹ thuật hệ thống thang máy

Để đảm bảo yêu cầu tiết kiệm chi phí lắp đặt và điện năng tiêu thụ, hệ thống thang máy 4 tầng được thiết kế với các thông số cơ điện cụ thể như sau:

Thông số	Giá trị lựa chọn
Tải trọng định mức	1.000 kg
Sức chứa	15 người
Tốc độ di chuyển	60 m/phút (1,5 m/giây)
Động cơ kéo	Hãng Fuji Hàn Quốc, Model WYT-T1.0D
Kiểu động cơ	Động cơ không hộp số (Gearless)
Công suất định mức	10,0 kW
Đường kính Puly (Sheave Dia)	400 mm
Tỷ số truyền động cáp	2:1
Số lượng và quy cách cáp	10/5
Cảm biến an toàn cửa	Cảm biến quang dạng thanh dài 2.000 mm
Hệ thống an toàn phụ trợ	Cảm biến tải trọng, công tắc hành trình, nút dừng khẩn cấp

2. Cấu hình phần cứng PLC và so sánh các dòng CPU S7-1200

Đề tài lựa chọn CPU 1214C DC/DC/DC kết hợp màn hình cảm ứng HMI 9 inch. Bảng thông số phần cứng của họ PLC S7-1200 được tổng hợp trong đồ án:

Thông số kỹ thuật	CPU 1211C	CPU 1212C	CPU 1214C (Được chọn)
Kích thước vật lý (mm)	90 x 100 x 75	110 x 100 x 75	110 x 100 x 75
Bộ nhớ làm việc	25 kB	50 kB	50 kB
Bộ nhớ nạp	1 MB	2 MB	2 MB
Bộ nhớ giữ lại	2 kB	2 kB	2 kB
I/O tích hợp số	6 ngõ vào / 4 ngõ ra	8 ngõ vào / 6 ngõ ra	14 ngõ vào / 10 ngõ ra
I/O tích hợp tương tự	2 ngõ ra	2 ngõ ra	2 ngõ ra
Kích thước ảnh tiến trình	1024 byte I và 1024 byte Q	1024 byte I và 1024 byte Q	1024 byte I và 1024 byte Q
Bộ nhớ bit (M)	4096 byte	8192 byte	8192 byte
Khả năng mở rộng module	Không	2 module	8 module
Bảng tín hiệu (Signal Board)	1	1	1

3. Phân bổ biến nhớ và bảng địa chỉ I/O (PLC Tags)

Hệ thống biến điều khiển được thiết lập hoàn chỉnh trên TIA Portal phục vụ truyền thông hai chiều giữa PLC và HMI:

Nhóm chức năng	Tên biến (Tag Name)	Kiểu dữ liệu	Địa chỉ bộ nhớ
Lệnh gọi tầng trong cabin	nut_tang_1, nut_tang_2, nut_tang_3, nut_tang_4	Bool	%M0.1, %M0.2, %M0.3, %M0.4
Lệnh gọi tầng ngoài cửa	goi_thang_len_tang_1, goi_len_tang_2(1), goi_thang_en_tang_2, goi_xuong_tang_2(1), goi_thang_xuong_tang_2, goi_len_tang_3(1), goi_thang_len_tang_3, goi_xuong_tang_3(1), goi_thang_xuong_tang_3, goi_xuong_tang_4, goi_thang_xuong_tang_4, goi_xuong_1	Bool	%M55.1, %M0.5, %M5.3, %M1.1, %M4.1, %M0.6, %M8.0, %M1.0, %M8.3, %M0.7, %M100.7, %M1.2
Đèn tín hiệu & Vị trí	den_tang 1, den_tang_2, den_tang_3, den_tang_4, den_bao_tang, den_Run, bao_chay, bao_chay(1)	Bool / Int	%M100.1, %M5.2, %M8.1, %M100.4, %MW50, %Q0.0, %M2.0, %M100.0
Cảm biến vị trí & Hành trình	CB_1, CB2(1), CB_2, CB3, CB_3, CB_4, ctht_tren, ctht_duoi	Bool	%M6.0, %M5.7, %M40.0, %M5.6, %M40.1, %M5.5, %M2.2, %M2.3
Điều khiển nâng hạ & Động cơ	thang_len, thang_xuong, dong_co, lênh thang lên, lênh thang xuông	Bool	%M300.0, %M300.1, %M299.0, %M105.0, %M105.2
Điều khiển cửa tầng & Cabin	NUT_MO_CUA, DONG_CUA, MO_CUA_TANG1, MO_CUA_TANG2, MO_CUA_TANG3, MO_CUA_TANG4, CUA_TANG_1, CUA_TANG_2, CUA_TANG_3, CUA_TANG_4	Bool / Int	%M201.0, %M201.2, %M3.3, %M3.0, %M3.1, %M7.7, %MW62, %MW60, %MW66, %MW120
Định thời chuyển động & Cửa	timertu1den2, timertu2den3, timertu3den4, timer_tu4_den, timertu2den1, timertu3den2, mo_cuaaaa, tg_hoat_dong_thang	Time / Int	%MD10, %MD12, %MD14, %MD16, %MD18, %MD20, %MD22, %MW86
Báo lỗi & Dừng an toàn	EMG, RESET, su co, hệ thống b lỗi, không hoạt động	Bool	%M2.4, %M2.5, %M2.6, %M123.0, %M88.0

4. Thiết lập giao diện HMI và mô phỏng chuyển động

Quy trình thiết kế giao diện HMI trên WinCC được triển khai thông qua hai thao tác chính:

• Cấu hình nút bấm điều khiển: Truy cập Properties → Events → Press/Release → gán hàm Setbit/Resetbit và trỏ đến địa chỉ biến nhớ tương ứng trên PLC.
• Tạo hiệu ứng chuyển động mô phỏng cho cabin và cửa thang máy: Truy cập Properties → Animations → Movements → Add new animations → xác định hướng di chuyển và liên kết với biến tọa độ/trạng thái cửa.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Giới thiệu đề tài

Chương mở đầu phân tích tính cấp thiết của thang máy trong kiến trúc hiện đại, giúp giảm tải thời gian di chuyển và nâng cao tiện ích sinh hoạt. Tác giả xác định rõ phương pháp tiếp cận gồm thu thập tài liệu kỹ thuật chuyên ngành và tiến hành nghiên cứu thực nghiệm trực tiếp thông qua mô hình mô phỏng.

Chương 2: Giới thiệu sơ lược về PLC và WinCC

Chương 2 trình bày cấu trúc, nguyên lý làm việc của PLC Siemens S7-1200 và phần mềm WinCC. Tác giả phân tích chi tiết cấu trúc phần cứng CPU, cổng PROFINET, các chế độ bảo mật mã nguồn ("know-how protection") và lập bảng so sánh năng lực xử lý giữa các dòng CPU (1211C, 1212C, 1214C). Đồng thời, chương này giới thiệu 4 phiên bản của WinCC (Basic, Comfort, Advanced, Professional) tương ứng với từng cấp độ điều khiển từ màn hình cục bộ đến hệ thống SCADA đa trạm.

Chương 3: Giới thiệu tổng quan về thang máy

Chương 3 tổng hợp các khái niệm cơ bản, đặc điểm vận hành (chu kỳ vận chuyển ngắn, tần suất cao, đóng mở liên tục) và các yêu cầu kỹ thuật an toàn bắt buộc theo tiêu chuẩn (hệ thống chiếu sáng dự phòng, chuông báo, điện thoại nội bộ, khóa an toàn cơ khí và công tắc an toàn cửa). Thang máy được phân loại theo công năng (chở người, chở bệnh nhân, chở hàng), theo hệ thống dẫn động (điện, thủy lực, khí nén), theo tải trọng (nhỏ Q < 160 kg, trung bình Q = 500 - 2000 kg, lớn Q > 2000 kg) và theo tốc độ di chuyển (chậm 0,5 m/s, trung bình 0,75 - 1,5 m/s, cao tốc 2,5 - 5 m/s).

Chương 4: Chọn các thông số thang máy

Tác giả tính toán và lựa chọn cấu hình thiết bị cho mô hình thang máy gia đình: tải trọng định mức 1.000 kg (15 người), tốc độ vận hành 60 m/phút. Thiết bị kéo sử dụng động cơ không hộp số Fuji Hàn Quốc (Model WYT-T1.0D, công suất 10,0 kW, puly 400 mm, truyền động cáp 2:1, cáp 10/5). Hệ thống tích hợp dải cảm biến quang an toàn dạng thanh dài 2.000 mm và cảm biến trọng lượng chống quá tải.

Chương 5: Chương trình code và mô phỏng ý tưởng

Chương 5 là trọng tâm thực hành của đồ án, bao gồm:

• Lựa chọn phần cứng PLC S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC và màn hình HMI 9 inch.
• Thiết lập bảng định danh và phân bổ vùng nhớ PLC tags đầy đủ cho các tín hiệu vào/ra, biến trạng thái và bộ định thời.
• Xây dựng chương trình điều khiển logic (Code điều khiển từ trang 23 đến 47).
• Hướng dẫn chi tiết các bước thiết lập sự kiện nút nhấn (Setbit/Resetbit) và cài đặt hiệu ứng chuyển động đồ họa (Animations - Movements) trên màn hình HMI.

Chương 6: Sơ đồ kết nối phần cứng PLC

Chương 6 cung cấp bản vẽ sơ đồ đấu nối dây phần cứng giữa PLC CPU 1214C với hệ thống nút ấn, rơ-le, đèn chỉ thị và các thiết bị cảm biến ngoại vi, hoàn thiện giải pháp thiết kế từ phần mềm đến phần cứng.

Kết quả và đóng góp

1. Kết quả kỹ thuật đạt được

• Hoàn thành thiết kế cấu hình kỹ thuật cho hệ thống thang máy 4 tầng với đầy đủ thông số động cơ (Fuji WYT-T1.0D 10,0 kW), tải trọng (1.000 kg), tốc độ (1,5 m/s) và cảm biến an toàn.
• Xây dựng cấu trúc bảng biến nhớ PLC tags chuẩn xác trên TIA Portal, phân loại rõ ràng các nhóm biến điều khiển, trạng thái và bảo vệ an toàn.
• Lập trình thành công các khối logic điều khiển thang máy di chuyển tuần tự 4 tầng, phản hồi chính xác tín hiệu gọi thang từ cabin và ngoài cửa tầng, quản lý chu trình đóng mở cửa kèm bộ định thời (timertu1den2, timertu2den3, timertu3den4, mo_cuaaaa).
• Thiết kế hoàn chỉnh giao diện HMI 9 inch trên WinCC, cấu hình thành công các chuyển động đồ họa mô phỏng vị trí thực tế của cabin thang máy và trạng thái cửa tầng.

2. Giá trị ứng dụng và đóng góp của đề tài

• Đồ án làm rõ quy trình tích hợp giữa bộ điều khiển PLC S7-1200 và phần mềm giám sát WinCC trong một dự án tự động hóa cụ thể.
• Cung cấp tài liệu tham khảo chi tiết về cách thức quy hoạch địa chỉ biến nhớ và cài đặt hiệu ứng chuyển động HMI cho các bài toán điều khiển cơ cấu nâng hạ.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Dựa trên nội dung và phạm vi nghiên cứu được trình bày trong văn bản:

• Hạn chế: Đề tài chủ yếu dừng lại ở mức độ lập trình mô phỏng trên phần mềm TIA Portal và WinCC với màn hình HMI ảo, chưa tiến hành lắp đặt thử nghiệm trên mô hình thang máy vật lý thực tế hoặc hệ thống phần cứng hoàn chỉnh tại hiện trường.
• Hướng phát triển: Mở rộng kết nối phần cứng thực tế với biến tần điều khiển tốc độ động cơ; kết nối các cảm biến cơ - điện và rơ-le chấp hành theo sơ đồ kết nối phần cứng đã thiết kế ở Chương 6; tích hợp các thuật toán tối ưu hóa hành trình phục vụ cho cụm nhiều thang máy hoạt động đồng thời.

Giá trị tham khảo

Báo cáo đồ án là tài liệu thực hành hữu ích dành cho:

• Sinh viên chuyên ngành Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa, Cơ điện tử, Kỹ thuật Điện - Điện tử cần tìm hiểu quy trình lập trình PLC Siemens S7-1200 và thiết kế giao diện SCADA/HMI trên TIA Portal.
• Người nghiên cứu bài toán điều khiển thang máy nhiều tầng: Tham khảo cách phân loại biến nhớ, xử lý logic gọi tầng ưu tiên, quản lý thời gian trễ và thiết lập các khóa an toàn.
• Nội dung đáng tham khảo nhất: Bảng phân bổ địa chỉ I/O tags chi tiết ở mục 5.2 và quy trình thiết lập thuộc tính chuyển động hình ảnh (Animations - Movements) trên WinCC ở mục 5.4.

Câu hỏi thường gặp

1. Đồ án sử dụng loại PLC nào và vì sao loại CPU đó được chọn?
Đề tài sử dụng PLC Siemens S7-1200 với mã CPU 1214C DC/DC/DC. Dòng CPU này sở hữu bộ nhớ làm việc 50 kB, bộ nhớ nạp 2 MB, tích hợp sẵn 14 ngõ vào số / 10 ngõ ra số (nhiều hơn so với CPU 1211C và 1212C) và khả năng mở rộng lên đến 8 module tín hiệu, đáp ứng đầy đủ số lượng biến I/O cho hệ thống thang máy 4 tầng.

2. Động cơ kéo được chọn cho mô hình thang máy có thông số như thế nào?
Động cơ được lựa chọn là động cơ không hộp số của hãng Fuji Hàn Quốc, model WYT-T1.0D, công suất định mức 10,0 kW, tải trọng định mức 1.000 kg, tốc độ 1,5 m/s, đường kính puly 400 mm, tỷ lệ truyền dốc 2:1 và sử dụng 10/5 sợi cáp.

3. Phần mềm WinCC được sử dụng trong đồ án có các phiên bản nào và đóng vai trò gì?
WinCC (tích hợp trong TIA Portal v12) có 4 phiên bản: WinCC Basic, WinCC Comfort, WinCC Advanced và WinCC Professional. Trong đề tài, phần mềm đóng vai trò thiết kế giao diện HMI 9 inch, cho phép quan sát, vận hành, giám sát cảnh báo sự cố và mô phỏng trực quan chuyển động nâng hạ của thang máy.

4. Cơ chế an toàn của thang máy được thiết lập thông qua những biến tín hiệu nào trong chương trình?
Cơ chế an toàn được giám sát thông qua các biến chuyên dụng: nút dừng khẩn cấp EMG (%M2.4), nút khởi động lại RESET (%M2.5), biến báo sự cố su co (%M2.6), biến trạng thái lỗi hệ thống b lỗi (%M123.0), công tắc hành trình trên ctht_tren (%M2.2) và công tắc hành trình dưới ctht_duoi (%M2.3).

5. Cách tạo chuyển động mô phỏng cho cabin thang máy trên màn hình HMI được thực hiện ra sao?
Người lập trình chọn đối tượng hình ảnh cần tạo hiệu ứng trên giao diện WinCC, sau đó truy cập theo đường dẫn: Properties → Animations → Movements → chọn Add new animations và thiết lập hướng di chuyển tương ứng với sự thay đổi của biến trạng thái vị trí trên PLC.

Kết luận

Đồ án "Thiết kế và lập trình mô phỏng mô hình thang máy 4 tầng sử dụng PLC S7 – 1200 trên phần mềm TIA Portal và WinCC" đã hoàn thành toàn diện mục tiêu thiết kế thuật toán điều khiển và mô phỏng hệ thống thang máy dân dụng 4 tầng. Nhóm tác giả đã lựa chọn chính xác các thông số cơ điện (động cơ Fuji 10,0 kW, tải trọng 1.000 kg), cấu hình phần cứng PLC S7-1200 CPU 1214C và quy hoạch hệ thống biến nhớ I/O tags chi tiết. Kết quả mô phỏng trên giao diện HMI 9 inch qua WinCC chứng minh tính ổn định, tin cậy của thuật toán điều khiển và mang lại giá trị tham khảo thực tiễn cao cho sinh viên ngành kỹ thuật điều khiển tự động.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 LR do R tưUng ra đWi : Cuộc sống hiện đại với v|ng quay hối hả yêu cu mọi hoạt động phải diễn ra trong thời gian nhanh nhất. Các sản phẩm thời thượng phải thực sự hiện đại và tiện ích. Hiện nay, các t|a nhà, các công ty, trung tâm thương mại, chung cư không ng}ng đang được xây dựng hàng loạt các thang máy tự động ở nhiu nơi nên thuận tiện cho viêcvdi chuyển lên xuống các tng cao hơn để tit kiệm thời gian thay vì đi thang bộ v}a mất thời gian v}a mệt mỏi thì thang máy đang trở thành xu hướng thnh hành trên th trường Việt Nam và cả trên toàn th giới. Xu th này phản ánh điu gì? Nó chứng tỏ vai tr| của thang máy đang được đánh giá rất cao.

Vì vâyv nhóm em đã thực hiênv môtvđ tài v “THIẾT KẾ VÀ LẬP TRÌNH MÔ PHỎNG MÔ HÌNH THANG MÁY 4 TẦNG SỬ DỤNG PLC S7 – 1200 TRÊN PHẦN MỀM TIA PORTAL VÀ WINCC”.2 Các phương pháp nghiêm c\u: - Nghiêm cứu và tìm kim các ngun tài liêuv , tư liêuv có s€n trên mạng. - Nghiên cứu trực tip trên mô hình mô phỏng. 4 Chương 2: GIỚI THIỆU SƠ LƯ]C VỀ PLC VÀ WINCC 2.1 Gi^i thiêu_ sơ lưbc về PLC .1 Thit b điu khiển logic khả trình Nguồn: Google - Năm 2009, Siemens đã cho ra d|ng sản phẩm S7-1200 dùng để thay th dn cho S7-200. So với S7-200 thì S7-1200 có những tính năng nwi trội: - S7-1200 là một d|ng của bộ điu khiển logic lập trình (PLC) có thể kiểm soát nhiu ứng dụng tự động hóa.

Thit k nhỏ gọn, chi phí thấp, và một tập lệnh mạnh làm cho chúng ta có những giải pháp hoàn hảo hơn cho ứng dụng sử dụng với S7- 1200. - Kt hợp một bộ vi xử lý, một bộ ngun tích hợp, các mạch ngõ vào và mạch ngõ ra trong một kt cấu thu gọn, CPU trong 5 S7-1200 đã tạo ra một PLC mạnh mẽ. Sau khi người dùng tải xuống một chương trình, CPU sẽ chứa mạch logic được yêu cu để giám sát và điu khiển các thit b nằm trong ứng dụng. CPU giám sát các ngõ vào và làm thay đwi ngõ ra theo logic của chương trình người dùng, có thể bao gm các hoạt động như logic Boolean, việc đm, đnh thì, các phép toán phức hợp và việc truyn thông với các thit b thông minh khác.

- Một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ quyn truy cập vào cả CPU và chương trình điu khiển: + Người dùng có thể sử dụng chức năng “know-how protection” để ẩn mã nằm trong một khối xác đnh. + Mỗi CPU cung cấp một sự bảo vệ bằng mật khẩu cho phép người dùng cấu hình việc truy xuất đn các chức năng của CPU. - CPU cung cấp một cwng PROFINET để giao tip qua một mạng PROFINET. Các module truyn thông là có s€n dành cho việc giao tip qua các mạng RS232 hay RS485.

Vậy để làm một dự án với S7-1200 chỉ cn cài TIA Portal vì phn mm này đã bao gm cả môi trường lập trình cho PLC và thit k giao diện HMI. 6 1-Bộ phận kt nối ngun 2-Các bộ phận kt nối nối dây của người dùng có thể tháo được (phía sau các nắp che). 3-Khe cắm thẻ nhớ nằm dưới cửa phía trên. 4-Các LED trạng thái dành cho I/O tích hợp.

5-Bộ phận kt nối PROFINET (phía trên của CPU). Nguồn: Google Hình 2. 2 Cấu trúc PLC S7-1200 - CPU khác nhau cung cấp một sự đa dạng các tính năng và dung lượng giúp cho người dùng tạo ra các giải pháp có hiệu quả cho nhiu ứng dụng khác nhau.\ 7  Các kiểu CPU: Ch\c năng CPU 1211C CPU 1212C CPU 1214C Kích thước vật lý (mm) 90 x 100 x 75 110 x 100 x 75 Bộ nhớ người dùng:  Bộ nhớ làm việc  25 kB  50 kB  Bộ nhớ nạp  1 MB  2 MB  Bộ nhớ giữ lại  2 kB  2 kB I/O tích hợp cục bộ  6 ngõ vào /  8 ngõ vào /  14 ngõ vào / 4 ngõ ra 6 ngõ ra 10 ngõ ra  Kiểu số  2 ngõ ra  2 ngõ ra  2 ngõ ra  Kiểu tương tự Kích thước ảnh tin trình 1024 byte ngõ vào (I) và 1024 byte ngõ ra (Q) Bộ nhớ bit (M) 4096 byte 8192 byte Độ mở rộng các module tín Không 2 8 hiệu Bảng tín hiệu 1 8  Các module tín hiệu và truyền thông : Ch\c năng CPU 1211C CPU 1212C CPU 1214C Kích thước vật lý (mm) 90 x 100 x 75 110 x 100 x 75 Bộ nhớ người dùng:  Bộ nhớ làm việc  25 kB  50 kB  Bộ nhớ nạp  1 MB  2 MB  Bộ nhớ giữ lại  2 kB  2 kB I/O tích hợp cục bộ  6 ngõ vào /  8 ngõ vào /  14 ngõ vào / 4 ngõ ra 6 ngõ ra 10 ngõ ra  Kiểu số  2 ngõ ra  2 ngõ ra  2 ngõ ra  Kiểu tương tự Kích thước ảnh tin trình 1024 byte ngõ vào (I) và 1024 byte ngõ ra (Q) Bộ nhớ bit (M) 4096 byte 8192 byte Độ mở rộng các module tín Không 2 8 hiệu Bảng tín hiệu 1 - Họ S7-1200 cung cấp một số lượng lớn các module tín hiệu và bảng tín hiệu để mở rộng dung lượng của CPU. Người dùng c|n có thể lắp đặt thêm các module truyn thông để hỗ trợ các giao thức truyn thông khác.

9  Hệ thống điều khiển sử dụng dụng PLC.2 Gi^i thiệu về WinCC. Phn mm WinCC của Siemens là một phn mm chuyên dụng để xây dựng giao diện điu khiển HMI (Human Machine Interface) cũng như phục vụ việc xử lý và lưu trữ dữ liệu trong một hệ thống SCADA (Supervisory Control And Data Aquisition) thuộc chuyên ngành tự động hóa. WinCC v12 (tích hợp trong TIA Portal v12) là phn mm kỹ thuật được dùng để thit lập cho bảng điu khiển HMI, máy tính công nghiệp và máy tính PC thông thường. Wincc này được ứng dụng thông qua phn mm hiển th WinCC Runtime Advanced hoặc phức tạp hơn trong hệ thống SCADA với phn mm hiển th WinCC Runtime Professional.

WinCC cung cấp các khả năng sau:  WinCC cho phép bạn quan sát quá trình. Quá trình này được hiển th đ hoạ trên màn hình. Màn hình hiển th được cập nhật mỗi ln một trạng thái trong quá trình thay đwi.  WinCC cho phép bạn vận hành quy trình.

Ví dụ, bạn có thể chỉ ra một điểm đặt t} giao diện người dùng hoặc bạn có thể mở một van. 10  WinCC cho phép bạn giám sát quá trình. Một cảnh báo sẽ báo hiệu một cách tự động trong sự kiện của một trạng thái quá trình nghiêm trọng. Nu một giá tr được đnh nghĩa trước b vượt quá, một thông báo sẽ xuất hiện trên màn hình.

 WinCC cho phép bạn lưu trữ quá trình. Khi làm việc với WinCC, những giá tr quá trình có thể hoặc được in ra hoặc được lưu trữ theo kiểu điện tử. Điu này tạo điu kiện cho thu thập thông tin của quy trình và cho phép truy cập tip theo đn dữ liệu sản sinh ra trong quá khứ. WinCC có 4 phiên bản phụ thuộc vào hệ thống điều khiển: - Wincc Basic để thit lập cho màn hình HMI cơ bản.

Wincc Basic được đính kèm với trong mỗi phn mm STEP 7 Basic and STEP 7 Professinal. - Wincc Comfort để thit lập cho tất cả các màn hình HMI (Bao gm Comfort HMI và điện thoại di động). - Wincc Advanced để thit lập cho tất cả các màn hình HMI và máy tính với phn mm hiển th Wincc Runtime Advanced Wincc Runtime Advandec là phn mm hiển th cho hệ thống máy tính 1 trạm. - Wincc Professional để thit lập cho tất cả các màn hình HMI và máy tính trong có có cả hệ thống SCADA.

Wincc Runtime Proffesional là hệ thống SCADA được sử dụng để thit lập cả hệ thống 1 trạm điu khiển và nhiu trạm điu khiển. Chương 3: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ THANG MÁY 11 3. Khái niệm chung về thang máy: Thang máy là thit b vận tải chuyên dùng để chở hàng và người theo phương thẳng đứng. Thang máy được dùng trong các khách sạn, công sở, chung cư, bệnh viện, các đài quan sát,.

đặc điểm vận chuyển bằng thang máy so với các phương tiện vận chuyển khác là thời gian của một chu ky vận chuyển bé, tn suất vận chuyển lớn, đóng mở máy liên tục. Ngoài ý nghĩa vận chuyển, thang máy c|n là một trong những yu tố làm tăng vẻ đẹp và tiện nghi của công trình. Thang máy là một thit b vận chuyển được hỏi tính an toàn nghiêm ngặt, nó liên quan trực tip đn tài sản và tính mạng của con người. Vì vậy, yêu cu chung đối với thang máy khi thit k, lắp đặt, vận hành, sử dụng và sửa chữa là phải tuân thủ một cách nghiêm ngặt các yêu cu vè kỹ thuật an toàn được quy đnh trong các tiêu chuẩn, quy trình quy phạm.

Thang máy chỉ có cabin đẹp, sang trọng, thông thoáng, êm du thì chưa đủ điu kiện để đưa vào sử dụng mà phải có đy đủ các thit b an toàn, đảm bảo độ tin cậy như: điện chiu sáng dự phng khi mất điện, điện thoại nội bộ, chuông báo, bộ bảo hiểm, công tắc an toàn của cửa cabin, khóa an toàn cửa tng, .2 Phân loại thang máy: Tuỳ thuộc vào chức năng, thang máy có thể phân loại theo các nhóm sau:  Thang máy chuyên chở người  Thang máy chuyên chở bệnh nhân  Thang máy chuyên chở hàng có nguời đi kèm  Thang máy chuyên chở hàng không có người đi kèm 12 Nguồn: Google Thang máy chuyên để vận chuyển hàng hóa Nguồn: Google Thang máy tải khách Phân loại theo hệ thống dẫn động :  Thang máy dẫn động điện  Thang máy thủy lực  Thang máy khí nén Phân loại theo trọng tải: 13  Thang máy loại nhỏ Q < 160Kg  Thang máy trung bình Q = 500 2000kG  Thang máy loại lớn Q > 2000Kg Phân loại theo tốc độ di chuyển:  Thang máy chạy chậm v=0,5m/s  Thang máy tốc độ trung bình v= (0,75 1,5) m/s  Thang máy cao tốc v = (2,5 5) m/s 14 Chương 4: CHỌN CÁC THÔNG SỐ THANG MÁY Nguồn: Google Vì hệ thống thang máy được sử dụng trong gia đình nên tải trọng phù hợp có thể sử dụng để tiết kiệm chi phí lắp đặt , cũng như tiết kiện điện thì chúng em sẽ sử dụng thang máy như sau:  Tải Trọng Thang Máy: 1.000 Kg  Tốc độ :60 m/p  Số người :15  Động cơ thang máy : • Ngun gốc:Hàn Quốc • Tên thương hiệu:Fuji hàn quốc • Số mô hình:WYT-T1.