MÔ HÌNH HÓA VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG Thang máy

Phần thuyết minh gồm 4 chương : CHƯƠNG I :GIỚI THIỆU CHUNG CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ THANG MÁY CHƯƠNG III MÔ HÌNH HÓA VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHƯƠNG IV:THIẾT KẾ HỆ THỐNG Do thời gian và kin

M ỤC L ỤC

PHẦN I: PHẦN BẢN VẼ

PHẦN II: PHẦN THUYẾT MINH

CHƯƠNG I :GIỚI THIỆU CHUNG

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ THANG MÁY

1-1.1 Khái niệm chung về thang máy (theo TCVN 6395:1998)

1-1.2 Cấu trúc điển hình của thang máy

CHƯƠNG III MÔ HÌNH HÓA VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG

CHƯƠNG IV:THIẾT KẾ HỆ THỐNG

5-3 LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 5-3.1 L ưu đồ thuật toán

PHẦN I: PHẦN BẢN VẼ

5-3 LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN.

5-3.1 L ưu đồ thuật toán

5-3.1.1 L ưu đồ thuật toán điều khiển thang.

H ình 4.2: L ưu đồ thuật toán điều khiển thang.

5-3.1.2 Lưu đồ thuật toán điều khiển cửa.

H ình 4.3: Lư u đồ thuật toán điều khiển cửa.

PHẦN II: PHẦN THUYẾT MINH

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG

Hoà chung với công cuộc xây dựng và phát triển đất nước, sự nghiệp giáo dục củanước ta cũng đang từng bước chuyển mình mạnh mẽ với tốc độ phát triển nhanh chóng.Một trong những mục tiêu mà ngành giáo dục đưa ra là giúp Việt Nam có được một độingũ giáo viên kỹ thuật nòng cốt, kỹ sư chuyên ngành có năng lực, đủ đức, đủ tài phục

vụ cho sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá Để đạt được mục tiêu đó thế hệ trẻ đặcbiệt là những sinh viên chúng ta phải chủ động tìm hiểu và ứng dụng những thành tựukhoa học xây dựng nền công nghiệp nước nhà ngày một vững mạnh

Xuất phát từ nhu cầu thiết thực của cuộc sống và niềm đam mê khoa học, nhómsinh viên chúng em đã nghiên cứu đề tài:

“Điều khiển cầu thang máy dùng PLC”

Đề tài đề cập đến lĩnh vực đang được ứng dụng rất phổ biến trong cuộc sống, thếnhưng đây lại là khối kiến thức rất mới mẻ đối với sinh viên chúng em

Phần thuyết minh gồm 4 chương :

CHƯƠNG I :GIỚI THIỆU CHUNG

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ THANG MÁY

CHƯƠNG III MÔ HÌNH HÓA VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG

CHƯƠNG IV:THIẾT KẾ HỆ THỐNG

Do thời gian và kinh nghiệm hạn chế nên quyển thuyết minh không tránh khỏinhững sai sót Chúng em rất mong nhận được sự chỉ bảo tận tình của Thầy Cô giáo vàđóng góp của các bạn để quyển thuyết minh hoàn thiện hơn

Hưng Yên, ngày 20/8/2008.

Nhóm sinh viên thực hiện.

CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ THANG MÁY

Trong chương này trình bày các vấn đề :

- Cấu trúc điển hình của thang máy

- Các hệ truyền động được sử dụng trong thang máy

1-1 TỔNG QUAN

1-1.1 Cấu trúc điển hình của thang máy

Các loại thang máy hiện đại có cấu trúc phức tạp nhằm nâng cao tính tin cậy, antoàn, tiện lợi trong vận hành Thang máy thường bao gồm một số bộ phận chức năngsau:

- Cơ cấu dẫn động

- Cabin cùng hệ thống treo cabin

- Cơ cấu đóng, mở cửa cabin và phanh an toàn đảm bảo cho cabin không bị rơi

tự do khi gặp sự cố

- Hệ thống ray dẫn hướng cho cabin và đối trọng

- Bộ hạn chế tốc độ tác động lên phanh an toàn để dừng cabin khi tốc độ vượtquá giới hạn cho phép

- Bộ giảm chấn ở đáy giếng thang

- Hệ thống các thiết bị an toàn và phục vụ khác

- Tủ điện và hệ thống điều khiển

Mỗi bộ phận chức năng đó đảm nhận một nhiệm vụ làm thang máy hoàn chỉnhhơn, an toàn thuận tiện hơn

Kết cấu, sơ đồ bố trí thiết bị của thang máy được thể hiện ở hình sau:

Hình 1.1 Kết cấu cơ khí của thang máy

Thang máy có thể chia thành các khu vực chính sau: 1 Cabin.

2 Con trượt ray dẫn hướng

3 Ray dẫn hướng cabin 4 Thanh kẹp tăng cáp

5 Cụm đối trọng 6 Ray dẫn hướng đối trọng.

7 ụ dẫn hướng đối trọng 8 Cáp tải

9 Cụm máy 10 Cửa xếp cabin

11 Nêm chống rơi 12 Cơ cấu chống rơi

13 Giảm chấn 14 Thanh đỡ

15 Kẹp ray cabin 16 Gía ray cabin

17 Bulông bắt giá ray 18 Gía ray đối trọng 19 Kẹp ray đối trọng.

Hình 2.3: Động cơ kéo cabin.

2-1.3.2 Phần điều khiển.

Các thiết bị điều khiển thang máy được lắp đặt trong tủ điều khiển bao gồm:

- Bộ nút ấn có thể điều khiển thang Manule ở phòng điều khiển

- Bộ điều khiển và xử lý lệnh được sử dụng là PLC S7-200 CPU224, có mô đun

mở rộng EM223 và EM222

- Thiết bị công suất: Biến tần SIEMENS MM440 và MM420, công tắc tơ, áptômát

- Các rơ le trung gian

Nhận xét về nguyên lý điều khiển cuả thang máy

- Các tín hiệu điều khiển từ các tầng và cabin đều được đưa về bộ xử lý trungtâm PLC

- Biến tần và PLC được kết nối với nhau qua các đầu vào và ra số trên PLC và biếntần Các tín hiệu điều khiển từ đầu ra PLC, qua các rơ le trung gian đưa tới đầu vào sốcủa biến tần để điều khiển động cơ kéo cabin và động cơ mở cửa cabin

- Động cơ kéo ở đây được điều khiển theo vòng kín có phản hồi tốc độ sử dụngEncoder Tín hiệu phản hồi từ Encoder gắn ở đầu trục động cơ được đưa tới các đầuvào môdul ENCODER của biến tần MM440.

2-1.4 Hệ thống an toàn

Thang đang hoạt động có thể xảy ra hiện tượng đứt cáp truyền động hoặc cáptruyền động bị trượt trên Puly kéo Hệ thống hoạt động như sau: khi cabin di chuyểnvới tốc độ cao hơn quy định hoặc đứt cáp treo thì đầu tiên switch an toàn trên PulyGovenor chính sẽ ngắt, toàn bộ hệ thống điều khiển thang bị ngắt hoàn toàn Đồng thời

có một switch an toàn phụ được lắp tại tay giật ổ phanh để nhận biết tay giật dịchchuyển Trong trường hợp cabin vẫn tiếp tục di chuyển sau khi hệ thống điều khiển đãngắt thì cơ cấu lực li tâm của Puly Govenor chính hoạt động, nó nêm chặt sợi cáp lại.Như ta đã biết sợi cáp thì di chuyển theo thang, khi bị nêm lại thì tất nhiên quán tínhcủa nó sẽ giật tay giật ổ thắng, cơ cấu phanh sẽ lập tức ép chặt rail dẫn hướng giữ cabinlại

Ngoài ra còn có hệ thống phanh bảo hiểm (chuyên môn gọi là thắng cơ khí).Thắng cơ khí được bố trí cạnh máy kéo Ở trạng thái bình thường thì lực ma sát tĩnhcủa thắng cơ khí sẽ không cho trục moto quay, giữ chặt cabin cố định, muốn thang dichuyển được ta phải mở thắng cơ khí này ra bằng cách cấp dòng điện vào cuộn thắng

2-1.5 Sơ đồ mạch điện.

2-1.5.1 Sơ đồ bố trí tủ điện.

Hình 2.7: Sơ đồ bố trí tủ điện.

2-1.5.2 Mạch động lực.

Hình 2.8: Sơ đồ mạch động lực.

2-1.5.3 Mạch điều khiển.

2-1.5.4 Sơ đồđầu vào và ra của CPU224.

Hình 2.10: Sơ đồ các đầu vào ra CPU224.

2.1

h 2.12 Sơ đồ mạch điều khiển tín hiệu trong cabin

Hình 2.13: Sơ đồ mạch điều khiển tín hiệu ngoài cửa tầng.

2-2 HỆ TRUYỀN ĐỘNG THANG MÁY

Sau quá trình tìm hiểu khảo sát thực tế tại, đã xác định hệ truyền động của thangmáy sử dụng động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc được điều khiển bởi biến tần với

hệ điều khiển dùng PLC Các thông số của hệ truyền động thu thập được:

Máy kéo sử dụng động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc có các thông số sau:

- Độ chênh lệch nhiệt độ so với môi trường cho phép: 400C max

Động cơ được nối với hộp số có tỉ số truyền là 1/43, đường kính puly chủ động

là 54 cm

Phanh hãm động cơ có điện áp làm việc là 110 VDC, dòng làm việc 0,92 A Động cơ máy kéo được điều khiển bằng biến tần MM440 của hãng siemen có thông số cụ thể như sau:

- MM440: 6SE6440-2UD27-5CA1

- Nguồn cung cấp: 3 pha 380 - 480 V, 47 -63 Hz

- Dải tần số đầu ra: 0 - 650 Hz

- Có 6 đầu vào số có thể lập trình được

Động cơ kéo cửa được điều khiển bởi biến tần MM420 có các thông số cụ thểnhư sau:

- MM420: 6SE6420 -2UC17 -5AA1

- Nguồn cung cấp: 1 hoặc 3 pha 200 -240 V  10 %, 10 45 -63 Hz

- Dải tần số đầu ra: 0 - 650 Hz

BT

G F

G G F







2 1

N F

F

m m m F

G G G G G G F F F

DT BT

DT BT

DT BT

32348

,9.330

8,9)

1140600870(

8,9)

( max

2 1

Ngoài ra động cơ còn phải thắng được các lực:

- Lực ma sát giữa ngoàm dẫn hướng và ray dẫn hướng

- Lực cản không khí khi thang di chuyển trong giếng thang

Nhìn chung hai thành phần lực này có giá trị không đáng kể so với lực vòng tĩnh F cho nên thường người ta tính đến bằng hệ số k = 1,2

Vậy tổng lực cản mà động cơ phải thắng là P = k.F = 1,2 3234 = 3880,8 NĐây là lực kéo tĩnh tác dụng lên puli ( P = 3880,8 N ) Để sinh ra được gia tốc lớn nhấtcho buồng thang thì động cơ phải sinh ra một lực kéo đủ để thắng lực kéo tĩnh và cóthể sinh ra được gia tốc a = 1m/s2 Ta có thể tính riêng thành phần lực kéo để sinh giatốc cho buồng thang ở chế độ làm việc nặng nề nhất:

) ( 330 1 330 7 , 0 ).

1140 600 870 (

).

( '

'

N F

a m m m ma

2-4.2.Tính momen của động cơ tương ứng với lực kéo.

Momen đầu trục động cơ phải sinh ra là:

31 , 83 ( )

8 , 0

1 43

1 ).

2

52 , 0 8 , 4210 ( 1 1 ) 2

i

D F

của hộp số; - hiệu suất của cơ cấu truyền

Để thang chạy với tốc độ v = 0,75 m/s thì tốc độ đầu trục động cơ là n = 1138vòng/phút, khi đó ta có công suất tính toán của động cơ là:

W

n M M

60

1138.2.83,3160

.2

3-1 TỔNG QUAN VỀ PLC S7-200

Thiết bị điều khiển logic khả trình PLC ( Programmable Logic Control ) là loạithiết bị cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển số thông qua ngôn ngữlập trình, thay cho việc phải thực hiện thuật toán bằng mạch số

Hình 3.1 Cấu trúc của PLC S7 200

Hình 3.2: Quá trình hoạt động của một vòng quét.

3-2.3.3 Các đầu nối điều khiển

Hình 3.14: Đầu nối điều khiển của biến tần MM440.

CHƯƠNG IV

THIẾT KẾ HỆ THỐNG

.