Nhóm chúng em thực hiện đề tài “ Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Tự Động Bãi Đỗ Xe Ô Tô Nhiều Tầng ” nhằm đáp ứng nhu cầu cấp thiết trên... Quỹ đất thiếu, hệ thống vận tải công cộng còn ngh
TÌM HIỂU THỰC TRẠNG CÁC BÃI ĐỖ XE HIỆN NAY
Thực trạng giao thông tại VN
Cơ sở hạ tầng giao thông đô thị của Việt Nam phát triển chậm hơn kinh tế từ 15-20 năm, ảnh hưởng lớn đến mục tiêu tăng trưởng kinh tế và gây ùn tắc, mất an toàn giao thông tại các đô thị lớn Mật độ đường ở Hà Nội chỉ đạt 2,38 km/km² và TP.Hồ Chí Minh là 1,44 km/km², thấp hơn tiêu chuẩn 5-6 km/km² của các đô thị toàn cầu Quỹ đất hạn chế, hệ thống vận tải công cộng nghèo nàn và lượng phương tiện lưu thông quá lớn là nguyên nhân chính dẫn đến ùn tắc giao thông Tình trạng này ngày càng xấu đi do tốc độ đô thị hóa nhanh, mật độ phương tiện và dân số tăng, trong khi hạ tầng giao thông không đáp ứng kịp nhu cầu đi lại.
Hình 1.1: Taxi dừng đỗ không đúng nơi quy định dưới lòng đường, vỉa hè tạiđường Sương Nguyệt Ánh (quận 3)
Tình trạng giao thông hiện nay chủ yếu do nhiều nguyên nhân, bao gồm việc lấn chiếm hành lang an toàn giao thông, sự gia tăng nhanh chóng của phương tiện cá nhân, và ý thức kém của người tham gia giao thông Ngoài ra, hạ tầng đường xá chật hẹp với nhiều khúc cua 90 độ, cùng với việc lắp đặt quá nhiều biển báo cấm và biển báo hiệu trên một đoạn đường, cũng góp phần vào vấn đề này Vỉa hè bị chiếm dụng cho việc kinh doanh và đỗ xe ô tô làm giảm tầm nhìn của người tham gia giao thông, trong khi nhiều đoạn đường xuống cấp nhanh chóng, tiềm ẩn nguy cơ tai nạn giao thông.
Vấn đề quy hoạch giao thông tĩnh, đặc biệt là xây dựng các bãi đỗ xe có công suất lớn và tiết kiệm diện tích, đang thu hút sự chú ý hàng đầu hiện nay.
Tình hình các bãi đổ xe trên thế giới
1.2.1 Lịch sử hệ thống bãi giữ xe tự động
Hệ thống đỗ xe tự động đã bắt đầu phát triển từ đầu thế kỷ XX nhằm tăng số lượng xe đỗ trên diện tích nhỏ Bãi đỗ xe ô tô nhiều tầng đầu tiên xuất hiện vào năm 1918 tại Mỹ, sử dụng thang máy để đưa xe lên tầng cao Đến năm 1964, hệ thống bán tự động ra đời tại Châu Âu, cho phép thang nâng di chuyển xe đến vị trí đỗ nhưng vẫn cần người lái Nhật Bản đã áp dụng loại hình này từ năm 1975 Từ năm 1982, hệ thống tự động hoàn toàn không cần người lái được phát minh tại châu Âu, với sự phát triển nhanh chóng của các công ty Nhật Bản từ năm 1985.
1.2.2 Các bãi giữ xe tựđộng trên thế giới
Trên toàn cầu, đặc biệt ở các quốc gia có nền kinh tế phát triển, ô tô trở thành phương tiện di chuyển chính của người dân Do đó, hệ thống bãi giữ xe ô tô đã phát triển mạnh mẽ Việc ứng dụng bãi giữ xe ô tô tự động không chỉ đáp ứng nhu cầu đỗ xe an toàn và hiện đại mà còn giúp tiết kiệm diện tích đáng kể.
Người Đức tự hào không chỉ về hệ thống đường cao tốc hàng đầu thế giới mà còn về những bãi đỗ xe ấn tượng Một ví dụ điển hình là tháp đỗ xe hình trụ cao 20 tầng, có khả năng chứa 800 xe, tọa lạc trong công viên Autostadt tại tỉnh Wolfsburg.
Bãi giữ xe tại sân bay Hamburg có sức chứa 10.000 chiếc ô tô, được chia thành hai khu vực: khu P1 đến P5 nằm bên trong sân bay và khu P8, P9 nằm bên ngoài Tại sân bay Nuremberg, bãi đậu xe có sức chứa khoảng 9.000 chiếc ô tô và sử dụng công nghệ hoàn toàn tự động.
Hình 1.2 : Bãi giữ xe tại sân bay Hamburg – Đức
Mumbai, Ấn Độ, là thành phố đông dân thứ hai trên thế giới, đang phải đối mặt với những thách thức nghiêm trọng do thiếu cơ sở hạ tầng phù hợp Sự thiếu hụt hệ thống giao thông công cộng hiệu quả, kết hợp với nhu cầu ngày càng tăng về sở hữu xe cá nhân, đã dẫn đến tình trạng thiếu bãi đỗ xe trầm trọng.
Đến năm 2030, 25% thành phố Mumbai sẽ bị chiếm lĩnh bởi các bãi đỗ xe Để đối phó với tình trạng này, chính quyền thành phố đã lên kế hoạch xây dựng tháp Tata (Tata Tower) nhằm giải quyết những vấn đề cấp bách Tháp Tata được thiết kế để giải quyết ba vấn đề chính mà Mumbai đang gặp phải và sẽ có khả năng chứa 4.050 xe Dự án này hy vọng sẽ trở thành một mô hình cho các bãi đỗ xe thẳng đứng tại Ấn Độ và trên toàn thế giới.
Tình hình các bãi đổ xe tại VN
Theo Sở GTVT Hà Nội, mạng lưới bãi xe hiện tại không đủ đáp ứng nhu cầu, với chất lượng phục vụ còn yếu kém do sự gia tăng phương tiện giao thông cá nhân Thống kê cho thấy, trong 10 quận nội thành Hà Nội có khoảng 1.000 điểm trông giữ phương tiện, nhưng chỉ đáp ứng khoảng 10% nhu cầu thực tế Khoảng 90% còn lại phải sử dụng vỉa hè, lòng đường, tầng trệt, sân chung cư, sân chơi cơ quan, công sở, sân trường, bệnh viện và các ngõ ngách để làm bãi trông giữ xe.
Hình 1.3 : Thiếu bãi đỗ xe, nên chủ nhân của những chiếc xe này phải đậu xe trên vỉa hè
Việc cấm giữ xe dưới lòng đường và vỉa hè trên 262 tuyến phố tại Hà Nội đã dẫn đến tình trạng các phương tiện đỗ xe tràn vào những khu vực không bị cấm, làm thu hẹp diện tích mặt đường Các tuyến phố như Phan Kế Bính, Linh Lang, Vạn Bảo bị cấm trông giữ xe, nhưng các ngõ nhỏ liền kề lại có đông xe ô tô đậu đỗ Tại phố Vạn Phúc, mặc dù không nằm trong danh sách cấm, nhưng cũng xuất hiện nhiều xe du lịch và ô tô loại nhỏ đậu san sát hai bên đường.
Nhiều điểm trông giữ xe tự phát đã nhanh chóng xuất hiện, như bãi trông giữ xe ô tô tại ngõ 51 phố Đốc Ngữ và bãi không phép sau cây xăng ở ngã tư Đội Cấn - Liễu Giai Các điểm trông giữ xe không phép nhỏ lẻ cũng đã xuất hiện trên phố Nguyễn Công Hoan, Nguyên Hồng để đáp ứng nhu cầu sau khi các bãi trông giữ xe trên đường Nguyễn Chí Thanh bị thu hồi giấy phép.
Những dự án biến mất
Tại buổi làm việc với TP Hà Nội, Phó Thủ tướng Nguyễn Xuân Phúc đã chỉ đạo xây dựng các điểm đỗ xe cho người dân theo quy hoạch Hơn 10 năm trước, hàng chục dự án bãi đỗ xe đã được quy hoạch tại Hà Nội Theo Quyết định 165 ban hành năm 2003, Hà Nội đặt ra mục tiêu phát triển hệ thống bãi đỗ xe nhằm đáp ứng nhu cầu của người dân.
Từ năm 2010, Hà Nội đã triển khai 9 dự án bãi đỗ xe, nhưng hầu hết đều không tiến triển hoặc đã hoàn thành nhưng bị chuyển đổi công năng Một ví dụ điển hình là khu vực trụ sở Sở Kế hoạch & Đầu tư, nơi trước đây được quy hoạch làm bãi đỗ xe phục vụ cho sân thể thao Hàng Đẫy trong dịp SEA Games 22 Sau khi hoàn thành, tòa nhà 7 tầng này đã được chuyển đổi thành trụ sở của Sở KH&ĐT.
Diện tích giao thông tĩnh của Hà Nội chỉ chiếm khoảng 0,48% đất đô thị, và đang đối mặt với nguy cơ bị “xẻ thịt” cho các mục đích thương mại Ví dụ, bãi đỗ xe Đền Lừ 1 đã được sáp nhập vào chợ đầu mối Đền Lừ để giảm tải cho chợ Long Biên Tương tự, khu đất quy hoạch bãi đỗ xe tại phường Gia Thụy đã trở thành trung tâm thương mại Savico Megamall Ngoài ra, khu đất 2 ha tại Bến xe tải Sang Nạm, vốn được quy hoạch cho dự án bãi đỗ xe Kim Ngưu, hiện đang là đại lý buôn bán sắt thép và trạm trung chuyển hàng nông sản của Tổng công ty thương mại Hà Nội (Hapro).
Dự án bãi đậu xe ở hồ Bụng Cá phường Tứ Liên (Tây Hồ) đã được phê duyệt hơn 10 năm nhưng hiện vẫn chỉ là bãi đất hoang Tương tự, khu đất gần 2ha tại bến xe tải Sang Mạn (Hoàng Mai) theo quy hoạch sẽ trở thành bãi đậu xe, nhưng hiện tại lại đang là đại lý buôn bán vật liệu xây dựng và trạm trung chuyển nông sản.
Tại thành phố Hồ Chí Minh, tình hình giao thông tĩnh đang gặp nhiều khó khăn, với nhu cầu đậu xe tại khu vực trung tâm lên tới khoảng 7.000 xe mỗi ngày đêm Các quận như 1, 3, 4, 5 và 6 đang đối mặt với tình trạng thiếu bãi đậu xe nghiêm trọng.
10, 11, Phú Nhuận, Bình Thạnh Các bãi xe đang tồn tại không đủ đáp ứng nhu cầu ngày một gia tăng.
Theo đề án Quy hoạch giao thông TP HCM, diện tích dành cho 33 bến bãi xe buýt, xe khách, xe tải, taxi và ôtô khác chỉ chiếm khoảng 34 ha, tương đương gần 0,1% diện tích nội thành Đến năm 2020, thành phố đặt mục tiêu có hơn 100 bến bãi đỗ xe với tổng diện tích 469 ha, chiếm 1% đất đô thị.
Hình 1.4: Nhu cầu về bãi đỗ xe ởThành Phố HCM là rất lớn
Từ năm 2003, UBND thành phố đã quyết định xây dựng các bãi đậu xe ngầm nhằm giải quyết vấn đề chỗ đậu phương tiện Hiện tại, có 4 dự án bãi xe ngầm đang được triển khai, bao gồm Lê Văn Tám, Trống Đồng, Hoa Lư và Tao Đàn Trong số đó, dự án Lê Văn Tám, với tổng vốn đầu tư hơn 100 triệu USD do Công ty cổ phần Đầu tư phát triển không gian ngầm (IUS) thực hiện, đã được khởi công từ năm 2010 nhưng đã bị "đắp chiếu" gần 2 năm do gặp nhiều vướng mắc về thủ tục.
Dự kiến tháng 8 tới dự án này sẽ được tái khởi công và hoàn thành vào năm
2015 Riêng dự án Trống Đồng, theo chủ đầu tư, nếu thủ tục hoàn thành sớm như dự kiến cũng có thể khởi công trong năm nay.
TP HCM đang nghiên cứu và xây dựng bãi đậu xe ngầm, đồng thời dự định phát triển nhiều bãi xe cao tầng tại các quận trung tâm như 1, 3, 5 để giải quyết tình trạng thiếu chỗ đậu xe Mục tiêu là xóa bỏ việc sử dụng lòng đường làm chỗ giữ và đậu xe như hiện nay.
Công nghệ xếp xe tự động cho phép người lái chỉ cần bấm nút để đưa xe vào vị trí đỗ mà không cần thao tác thêm Hệ thống sẽ tự động xử lý và thông báo ngay lập tức về trung tâm khi có sự cố xảy ra Việc không có người trong bãi đỗ giúp giảm thiểu ô nhiễm từ chất thải xe và giảm nguy cơ cháy nổ, đồng thời bảo đảm an toàn cho con người trong trường hợp có rủi ro hỏa hoạn.
Quy trình công nghệ bãi đổ xe tự động
Hình 1.5: Mô tả nhà giữ xe tự động.
THIẾT KẾ TỦ ĐỘNG LỰC CHO HỆ THỐNG
Tính toán lựa chọn thiết bị truyền động cho hệ thống
Hệ thống sử dụng ba động cơ chính: một động cơ di chuyển xe dọc theo bãi đỗ, một động cơ thang máy để kéo buồng xe lên xuống các tầng, và một động cơ đẩy cánh tay đỡ xe từ buồng vào vị trí cất xe Việc tính toán và chọn thông số cho ba động cơ này là rất quan trọng.
Phụ tải của động cơ được xác định chủ yếu bởi tải trọng Để xác định phụ tải một cách chính xác và khoa học, cần xây dựng sơ đồ động học của hệ thống truyền động Từ sơ đồ này, ta có thể phân tích các quá trình nâng hạ, kéo đẩy ở chế độ định mức và chế độ không tải, từ đó tính toán các thông số kỹ thuật liên quan.
Trạng thái làm việc của truyền động được xác định bởi mômen quay do động cơ sinh ra và mômen cản tĩnh do phụ tải quyết định Cả hai mômen này có thể đóng vai trò là mômen gây chuyển động hoặc mômen hãm, do đó, động học của truyền động phụ thuộc vào tổng mômen của hai yếu tố này.
2.1.1.1 Công suất động cơ nâng hạ
Phụ tải của cơ cấu nâng hạ chủ yếu do tải trọng quyết định, và cần lưu ý đến trọng lượng của đối trọng cũng như trọng lượng của cơ cấu nâng Để xác định phụ tải một cách chính xác, cần xây dựng sơ đồ động học của hệ thống truyền động Từ sơ đồ này, ta có thể phân tích các quá trình nâng hạ ở chế độ định mức và chế độ không tải để tính toán các thông số kỹ thuật liên quan.
Cơ cấu truyền động có hộp điều tốc yêu cầu tính toán tỉ số truyền, vì tỉ số này ảnh hưởng lớn đến mômen nâng hạ của động cơ và tốc độ di chuyển của buồng thang.
Trạng thái làm việc của truyền động phụ thuộc vào mômen quay do động cơ sinh ra và mômen cản tĩnh do phụ tải quyết định Mômen này có thể là mômen gây chuyển động hoặc mômen hãm, do đó, động học của truyền động được xác định bởi tổng mômen của hai yếu tố này Để xác định phụ tải tĩnh, giả sử cơ cấu trong quá trình đi lên mang tải định mức và tải không thay đổi, đây là trường hợp nâng nặng nề nhất Khi hạ cơ cấu, nó cũng mang tải định mức.
Công suất tĩnh của động cơ khi nâng tải không dùng đối trọng:
G bt : khối lượng buồng nâng hạ của cơ cấu (kg)
G: khối lượng xe (kg) v: vận tốc nâng (m/s) g: gia tốc trọng trường (m/s 2 ), chọn g = 9.8 m/s 2 η: hiệu suất của cơ cấu nâng (thường chọn từ0.5 đến 0.8) chọn η=0.8
Theo số liệu đã cho:
Vì cơ cấu nâng hạ có đối trọng, nên tính toán đối trọng phù hợp là cần thiết.
Vì vậyviệc tính đối trọng sau đây cần thiết cho tính chọn thiết bị.
Khối lượng của đối trọng:
G dt : Khối lượng đối trọng α: hệ số cân bằng trị số của nó thường lấy bằng 0,3÷ 0,6 , đối với cơ cấu nâng hạ xe chọn α=0,5
Công suất tĩnh của động cơ khi nâng xe có đối trọng
Công suất tĩnh của động cơ khi hạ xe có đối trọng:
Trong đó: k : hệ số tính đến ma sát giữa thanh dẫn hướng và đối trọng (1,15÷ 1,3), chọn k 1,2
Số liệu về cáp dẫn động:
+ Khối lượng riêng dây cáp = 0,47(kg/m) → cáp Φ12.
+ Mỗi tầng cao 2.5 (m) hệ thống gồm 3 tầng Vậy hành trình dài nhất của cáp 2,5.10 = 7.5 (m)
+ Tổng trọng lượng dây cáp Gd = 1,88.7,5= 14,1(kg)
Lực kéo đặt lên puli cáp kéo buồng thang khi có tải định mức:
Trong đó: k 1 : số lần dừng buồng thang. ΔG1: là sự giảm khối lượng tải sau mỗi lần dừng Vì sao mỗi lần dừng thì không còn tải nữa nên ΔG = 0.
Tỉ số truyền i của hộp điều tốc: i= vu n
R: bán kính puli dẫn động (m). n: tốc độ động cơ (v/s), n = 945(v/p) = 15,75(v/s). u: bội số của hệ thống ròng rọc, chọn: u = 1
Thời gian đihết hành trình của cơ cấu
Thời gian toàn bộ một chu kì làm việc của cơ cấu có thể tính theo năng suất và tải trọng định mức:
T 1 : Thời gian trung bình cơ cấu đi đến chổ cất xe T 1 = 5(s)
T 2 : thời gian dùng cánh tay đẩy xe vào buồng cất xe T2 = 5 (s)
Hệ số tiếp điện tương đối:
Mômen tương ứng với lực kéo:
Công suất động cơ khi nâng tải tốc độ nhanh:
Công suất động cơ khi hạ tải tốc độ nhanh:
Công suất trung bình của động cơ:
Công suất định mức của động cơ:
Vậy ta chọn động cơ không đồng bộ 3 pha rô tô dây quấn có công suất bằng 17 kW
Động cơ không đồng bộ 3 pha dây quấn có khả năng điều chỉnh tốc độ trong một giới hạn nhất định, đồng thời tạo ra mô men khởi động lớn mà không cần dòng điện quá cao.
Có các thông số sau:
2.1.1.2 Công chọn công suất động cơ cho cơ cấu di chuyển
Cơ cấu di chuyển theo phương nằm ngang:
Hình 2.1: Mô tả cơ cấu dịch chuyển theo phương ngang
Phụ tải tĩnh của cơ cấu được hình thành từ lực cản chuyển động, bao gồm hai thành phần chính: lực ma sát lăn trên đường đi F1 và lực ma sát trong cổ trục bánh xe F ct.
Thành phần F1 được xác định theo biểu thức:
G 0 – Trọng lượng bản thân cơ cấu
R b – bán kính ổ trượt (cm) f – hệ số ma sát lăn
Thành phần Fct được xác định theo biểu thức:
F ct = (G 0 +G).à (N) Nếu dời điểm đặt của lực này về vành bánh xe thì tính theo biểu thức:
R (N) Trong đó: à là hệ số ma sỏt trượt, khi dựng ổ trượt à = 0.05ữ0.08, khi dựng ổ bi à 0.01 ÷0.05
R ct – bán kính cổ trượt (cm)
Toàn bộ lực đặt lên bánh xe là:
Hệ thống sử dụng bánh xe lăn trên đường ray cần xem xét lực ma sát giữa bánh xe và đường ray Lực ma sát này được tính thêm bằng hệ số dự trữ k, và tổng lực cản trong trường hợp này sẽ được xác định dựa trên các yếu tố này.
Vì cơ cấu dùng ổ trượt nên k = 2,5 ÷ 4 Lấy k = 3
Công suất trên trục động cơ:
Trong đó: - P c công suất và đầutrục động cơ
- η hiệu suất của cơ cấu
- v vận tốc di chuyển theo phương ngang của xe
Công suất định mức của động cơ
Thời gian cơ cấu chạy hết quãng đường:
1 (s) Thời gian dừng xe để tháo tải trọng trung bình t 1 = 20s
Thời gian lấy tải trung bình t 2 s
Hệ số tiếp điện tương đối
2.10 20 20+ + 3.3% Động cơ chế tạo không có hệ số tiếp điện quy chuẩn TĐ% = 33,3% nên phải quy đổi về động cơ có TĐ% = 25 %
TD = 6.35 (kW) Theo sổ tay tra cứu ta chọn động cơ không đồng bộ 3 pha rô tô dây quấn
2.1.1.3 Công suất động cơ kéo đẩy cánh tay nâng xe
Động cơ kéo đẩy có nhiệm vụ chính là đưa xe vào buồng và lấy xe ra, do đó, công suất của động cơ chủ yếu phụ thuộc vào trọng tải của xe.
Khối lượng cơ cấu: G 0 = 200 kg
Khối lượng tải trọng: G = 2000 kg
Bán kính ổ trượt: Rb = 3 cm
Hệ số ma sỏt trượt: à = 0.06
Bán kính cổ ổ trượt: R ct = 2 cm
Hệ số ma sát lăn: f = 0.9
Vận tốc di chuyển cơ cấu: v = 0.5 m/s
Toàn bộ lực đặt lên ổ bi là:
Hệ thống sử dụng bánh xe lăn trên thanh ray cần xem xét lực ma sát giữa bánh xe và thanh ray Lực ma sát này được tính thêm bằng hệ số dự trữ k, do đó tổng lực cản trong trường hợp này sẽ được xác định.
Vì cơ cấu dùng ổ trượt nên k = 2,5 ÷ 4 Lấy k = 3.
Công suất trên trục động cơ:
Công suất định mức của động cơ
Thời gian cơ cấu chạy hết quãng đường: t = l v = 5
0,5= 10(s) Thời gian trung bình cơ cấu đi lấy tải t 1 = 5s
Thời gian trung bình cơ cấu nâng tải t2 = 10s
2.10 5 10+ + = 57,14% Động cơ chế tạo không có hệ số tiếp điện quy chuẩn TĐ% = 57,14% nên phải quy đổi về động cơ có TĐ% = 25%
Theo sổ tay tra cứu ta chọn động cơ không đồng bộ 3 pha rô tô dây quấn
2.1.2 Tính chọn tiết diện cáp động lực. Để chọn tiết diện cáp động lực cho động cơ truyền động ta cần chú ý:
- Nếu chọn dây có tiết diện lớn quá thì vốn đầu tư cao, nhưng điện dẫn xuất lớn, điện trở nhỏ.
- Nếu chọn tiết diện dây nhỏ vốn đầu tư ít, nhưng nếu nhỏ hơn dẫn đến cáp bị quá tải gây chập cháy giữa các pha trong cáp.
Để lựa chọn cáp phù hợp, cần dựa vào các thông số kỹ thuật đã được tính toán, đảm bảo đáp ứng các tiêu chí kỹ thuật đồng thời vẫn hợp lý về mặt kinh tế.
Chọn loại cáp 3 pha 3 sợi có lõi bằng đồng, vỏ nhựa bọc từng sợi và vỏ cao su bọc bên ngoài cả cáp
Tính tiết diện dây 1 sợi theo công thức:
Itb : dòng điện làm việc định mức.
Jkt : tra bảng chỉ tiêu kinh tế Jkt = 2 - 2,5(A/mm2), chọn Jkt = 2,2(A/mm2)
Chọn tiết diện theo tiêu chuẩn: S = 16(mm2) Đường kính dây tính toán:
Tra bảng thông số cáp tròn, chọn đường kính dây cho cáp động lực, để đảm bảo ta chọn d > dtt: d = 4,5(mm) cho một sợi.
Tính toán lựa chọn thiết bị đóng cắt cho tủ động lực
Khởi động từ là thiết bị bao gồm một contactor kết hợp với một thiết bị bảo vệ, thường là rơ le nhiệt, được gọi là khởi động từ đơn Trong khi đó, khởi động từ kép bao gồm hai contactor và hai rơ le nhiệt.
Contactor là thiết bị điện giúp đóng ngắt tiếp điểm trong mạch điện thông qua nút nhấn, cho phép điều khiển mạch điện từ xa Nó có khả năng hoạt động với điện áp lên đến 500V và dòng điện 600A, với vị trí điều khiển có thể cách xa các tiếp điểm đóng ngắt.
Các yêu cầu khi chọn contactor
+ Tiếp điểm phải có độ bền chịu mài mòn cao
+ Khả năng đóng cắt cao.
+ Thao tác đóng cắt dứt khoát
+ Tiêu thụ năng lượng ít.
+ Bảo vệ tin cậy động cơ khỏi bị quá tải lâu dài
+ Đối với động cơ không đồng bộ 3 pha dây quấn thì thuộcloại tải AC2.
+ Dòng điện định mức (In): là dòng điện chạy qua tiếp điểm chính của contactor với điện áp định mức và với tải định mức
+ Chọn: In = (1,5 -1,7) I đm Để điều khiển ba động cơ ta chọn ba contactor có các thông số sau: Động cơ nâng hạ cơ cấu
- Dòng điện định mức In = 45A
- Số cực: 3 Động cơ cho cơ cấu di chuyểncơ cấu theo phương ngang
- Dòng điện định mức In = 20A
- Số cực: 3 Động cơ cho cơ cấu cánh tay
- Dòng điện định mức In = 6A
Rơle nhiệt là một loại khí cụ điện dùng để bảo vệ động cơ điện, thiết bị điện và mạch điện khỏi bị quá tải
Rơle nhiệt thường được sử dụng kết hợp với công tắc tơ để tạo thành khởi động từ, hoạt động ở điện áp xoay chiều lên đến 500V và tần số 50Hz Một số mẫu rơle nhiệt mới có dòng điện định mức lên đến 150A và có khả năng hoạt động ở điện áp một chiều tối đa 400V Đặc tính cơ bản của rơle nhiệt là mối quan hệ giữa thời gian tác động và dòng điện phụ tải, được thể hiện qua đường đặc tính thời gian – dòng điện (A-s).
Để đảm bảo tuổi thọ của thiết bị theo thông số kỹ thuật của nhà sản xuất, cần chú ý đến đặc tính thời gian và dòng điện của các đối tượng cần bảo vệ Trong thực tế, nên chọn dòng điện định mức của rơle nhiệt tương ứng với dòng điện định mức của động cơ điện cần bảo vệ, với giá trị Itđ khoảng từ 1,2 đến 1,3 lần dòng điện định mức.
Tùy thuộc vào chế độ làm việc của phụ tải, hằng số thời gian phát nóng của rơle cần được xem xét cho cả quá tải dài hạn và ngắn hạn Khi nhiệt độ môi trường thay đổi, dòng điện tác động của rơle cũng sẽ thay đổi, dẫn đến việc bảo vệ không chính xác Thông thường, khi nhiệt độ môi trường tăng, dòng điện tác động sẽ giảm, do đó cần phải hiệu chỉnh lại vít điều chỉnh hoặc núm điều chỉnh.
Thông số của rơ le nhiệt
+ Động cơ nâng hạ cơ cấu
- Điện áp định mức : 220/400VAC , tần số 50/60Hz
+ Động cơ cho cơ cấu di chuyển theo phương ngang
- Điện áp định mức : 220/400VAC , tần số 50/60Hz
+ Động cơ kéo đẩy cánh tay nâng xe.
- Điện áp định mức : 220/400VAC , tần số 50/60Hz
Mạch điều khiển đảo chiều quay của động cơ không đồng bộ rôto dây quấn bằng khởi động từ kép có rơle nhiệt.
Hình 2.4 Mạch đảo chiều quay động cơ 3 pha
U và D : là hai khởi động từ thuận và nghịch.
RN : rơle nhiệt. Đ :động cơ.
AT : aptomat đóng mở mạch.
Run : nút chạy thuận ngịch
2.2.2 Chọn thiết bị chống mất pha và điện áp lưới thấp Để chống mất pha và điện áp lưới thấp thì nên chọn bộ điện tử PMR PMR là một thiết bị đã được lập trình sẵn để tác động khi điện áp lưới thấp (dưới 85%U đm ), một trong ba pha bị mất và khi thay đổi thứ tự pha.Khi xảy ra một trong các sự cố trên thì thiết bi PMR tác động ngay làm ngắt mạch điều khiển để bảo vệ cho động cơ và các thiết bị khác được an toàn.
Tính toán lựa chọn thiết bị bảo vệ cho hệ thống
Các thông số chính để lựa chọn một Aptomat như sau:
Dòng điện định mức (Iđm) là dòng điện hoạt động bình thường của tải khi chạy qua aptomat, trong điều kiện tải hoạt động ổn định và ở chế độ định mức.
Dòng điện ngắn mạch (Inghoặc Icu) là dòng điện mà aptomat sẽ cắt khi xảy ra sự cố như quá tải hoặc hiện tượng ngắn mạch (chập mạch).
-Điện áp đặt lên aptomat thường là 220VAC, 380VAC hoặc 690VAC
Khi lựa chọn aptomat, cần xem xét đặc tính làm việc của phụ tải, đảm bảo rằng aptomat không ngắt khi có quá tải ngắn hạn, như dòng khởi động của động cơ Dòng điện định mức của giới hạn bảo vệ phải lớn hơn dòng điện tính toán (Iap > Itt) Tùy thuộc vào đặc tính và điều kiện làm việc của phụ tải, dòng điện của giới hạn bảo vệ nên được chọn trong khoảng 125% - 150% so với Itt của mạch.
Trước hết phải tính phụ tải tính toán Ptt của toàn hệ thống.
Stt Tên thiết bị Số lượng Công suất tính toán (kW)
4 Đèn chiếu sáng tại mỗi ô chứa xe
5 Đèn chiếu sáng bên ngoài 5 0.4 2
Tính phụ tải tính toán theo số thiết bị hiệu quả
N 1 = 1: tổng thiết bị cú cụng suất lớn hơn hoặc bằng ẵ Pmax
N = 28: tổng số thiết bị của toàn hệ thống
P 1 = 17 kW: Tổng công suất của n1 thiết bị
P = 30 kW: Tổng công suất của n thiết bị
Tra phụ lục 1.4 trang 323 giáo trình: Hệ thống cung cấp điện của xí nghiệp công nghiệp đô thị và nhà cao tầng – Nhà Xuất Bản Khoa Học Kỹ Thuật
Hệ thống bãi đổ xe ô tô tự động Các động cơ làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại nên chọn ksd = 0.75, cosϕ = 0.5
Theo phụ lục 1.5 trang 325 của giáo trình "Hệ thống cung cấp điện của xí nghiệp công nghiệp đô thị và nhà cao tầng" do Nhà Xuất Bản Khoa Học Kỹ Thuật phát hành, giá trị k max được xác định là 1.29.
Vậy Ptt = k max k sd P = 29,025 (kW)
Dòng điện định mức Itt = 45A
Dòng điện tính toán Iap = 150%I đm = 68A
Vậy chọn aptomat có dòng điện định mức khoảng 70 A
Thiết kế tủ động lực
Tủ động lực là thiết bị chứa đựng các thành phần như aptomat, contactor và relay nhiệt Bên trong tủ, các thiết bị được phân chia thành các khoang và lắp đặt trên các thanh rail song song, đảm bảo sự gọn gàng và tính thẩm mỹ.
Mạch nguyên lý tủ động lực Đ Đ Đ
THIẾT KẾ TỦ ĐIỀU KHIỂN
Tính toán lựa chọn bộ điều khiển
Trong ngành công nghiệp sản xuất, việc điều khiển dây chuyền và thiết bị máy móc yêu cầu kết nối các linh kiện điều khiển như rơle, timer, và contactor thành một hệ thống điện điều khiển Quá trình này phức tạp trong thi công và bảo trì, dẫn đến chi phí cao Thách thức lớn nhất là khi cần thay đổi hoạt động của hệ thống.
Một hệ thống điều khiển hiệu quả cho máy sản xuất cần đáp ứng các yêu cầu như giá thành thấp, dễ thi công và sửa chữa, cùng với chất lượng làm việc ổn định và linh hoạt Để giải quyết những vấn đề này, hệ thống điều khiển có thể lập trình được PLC (Programmable Logic Control) đã được phát triển.
Thiết bị điều khiển lập trình đầu tiên được ra đời vào năm 1968 bởi Công ty General Moto - Mỹ, nhưng còn đơn giản và cồng kềnh, gây khó khăn cho người sử dụng Để cải tiến, các nhà thiết kế đã phát triển hệ thống điều khiển lập trình cầm tay vào năm 1969, nhằm đơn giản hóa việc lập trình Trong giai đoạn này, PLC chủ yếu thay thế hệ thống Relay và dây nối trong điều khiển cổ điển Qua thời gian, tiêu chuẩn mới cho hệ thống đã được hình thành, với dạng lập trình dùng giản đồ hình thang Đến đầu thập niên 1970, các hệ thống PLC còn được nâng cấp với khả năng vận hành các thuật toán hỗ trợ và xử lý dữ liệu cập nhật.
Sự phát triển của màn hình CRT đã cải thiện giao tiếp giữa người lập trình và hệ thống, tạo điều kiện thuận lợi hơn cho việc lập trình Các nhà thiết kế đã phát triển kỹ thuật kết nối các hệ thống PLC riêng lẻ thành một hệ thống PLC chung, từ đó nâng cao khả năng hoạt động của từng hệ thống Tốc độ xử lý của hệ thống cũng được cải thiện, với chu kỳ quét nhanh hơn, giúp hệ thống PLC xử lý hiệu quả các chức năng phức tạp và số lượng cổng ra/vào lớn.
Một PLC tích hợp đầy đủ các chức năng như bộ đếm, bộ định thời, các thanh ghi và tập lệnh, cho phép thực hiện các yêu cầu điều khiển phức tạp Hoạt động của PLC hoàn toàn dựa vào chương trình trong bộ nhớ, liên tục cập nhật tín hiệu ngõ vào và xử lý chúng để điều khiển ngõ ra.
- 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
PLC giúp người điều hành tiết kiệm thời gian trong việc thay đổi chương trình điều khiển mà không cần phải nối dây phức tạp, chỉ cần lập trình mới thay cho chương trình cũ.
Việc sử dụng PLC trong các hệ thống điều khiển ngày càng phổ biến, với nhiều loại PLC được sản xuất để đáp ứng nhu cầu đa dạng của người dùng Để đánh giá một bộ PLC, hai tiêu chuẩn chính cần xem xét là dung lượng bộ nhớ và số lượng tiếp điểm vào/ra Ngoài ra, các chức năng như bộ vi xử lý, chu kỳ xung clock, ngôn ngữ lập trình và khả năng mở rộng số ngõ vào/ra cũng rất quan trọng Đối với hệ thống bãi giữ xe ô tô nhiều tầng, PLC S7 200 CPU 224 được sử dụng để đảm bảo độ tin cậy.
♦ CPU-224 bao gồm 14 ngõ vào và 10 ngõ ra, có khả năng thêm 7 modul mở rộng.
♦ Tổng số ngõ vào / ra cực đại là 128 ngõ vào và128 ngõ ra.
♦ 256 Timer chia làm 3 loại theo độ phân giải khác nhau: 1ms, 10ms v 100ms
♦ 256 bộ đếm chia làm 3 loại: chỉ đếm tiến, chỉ đếm lùi và vừa đếm tiến vừa đếm lùi
Các chế độ 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.
♦ Toàn bộ vùng nhớ không bị mất dữ liệu trong khoảng thời gian 190 giờ kể từ khi PLC bị mất nguồn cung cấp.
Tính toán lựa chọn thiết bị đóng cắt cho tủ điều khiển
Với tín hiệu ra 24VDC từ PLC, không thể trực tiếp điều khiển các thiết bị trong mạch động lực như contactor Do đó, cần sử dụng rơ le trung gian để thực hiện việc này.
Hình 3.1 Rơ le trung gian
Rơ le trung gian có nhiệm vụ khuếch đại điện áp 24VDC lên 220VAC để điều khiển mạch động lực Tín hiệu đầu vào cuộn hút của rơ le được cung cấp từ output của PLC, trong khi các tiếp điểm của rơ le được kết nối với điện áp 220VAC và cuộn hút của contactor.
Các loại cảm biến, công tắc, nút nhấn, đèn báo
Bộ cảm biến là thiết bị điện tử có khả năng nhận diện các thay đổi từ môi trường xung quanh và chuyển đổi chúng thành tín hiệu điện để điều khiển các thiết bị khác Cảm biến đóng vai trò quan trọng trong hệ thống điều khiển, là một trong những thành phần cơ bản không thể thiếu.
Có nhiều loại cảm biến khác nhau như cảm biến nhiệt, cảm biến quang, cảm biến hồng ngoại, cảm biến tiệm cận… c) Chọn cảm biến
Hệ thống nhà giữ xe ô tô nhiều tầng cần phát hiện xe ô tô với nhiều kích thước và màu sắc khác nhau Do đó, việc lựa chọn cảm biến phải đảm bảo độ chính xác và độ tin cậy cao Cảm biến cần được lắp đặt và bảo trì dễ dàng, đồng thời tránh tiếp xúc trực tiếp với xe để bảo vệ xe trong quá trình cất giữ.
Cảm biến quang là loại có thể đáp ứng được các yêu cầu trên Vì khoảng cách phát hiện vật tương đối xa, lắp đặt tương đối dễ dàng.
Cảm biến quang có nhiều loại, bao gồm kiểu thu phát độc lập, kiểu thu phát chung và khuếch tán Để đảm bảo độ tin cậy trong hệ thống bãi giữ xe tự động, việc sử dụng cảm biến quang loại thu phát độc lập là cần thiết, do sự đa dạng về kiểu dáng, màu sắc và kích thước của các loại xe ô tô.
Cảm biến dạng thu phát bao gồm bộ phát và bộ thu sáng tách biệt Bộ phát có nhiệm vụ truyền ánh sáng, trong khi bộ thu nhận ánh sáng Khi có vật thể chắn giữa hai bộ phận này, cảm biến sẽ phát tín hiệu ra.
Hình 3.2: Cảm biến quang thu phát độc lập Ưu điểm:
• Khoảng cách phát hiện xa (ví dụ E3Z-T82 được tới 30m), phát hiện tốt trong môi trường nhiều bụi
• Khả năng xác định vị trí chính xác của vật thể.
• Độ tin cậy cao, phát hiện được mọi loại vật thể (trừ loại trong suốt)
• Mất nhiều thời gian để chỉnh vị trí lắp đặt.
• Mất nhiều thời gian nối dây vì có 2 dây riêng biệt
Thông số kỹ thuật cảm biến E3Z
Hình 3.3: Cảm biến quang Omron E3Z Đầu phát Khoảng cách Đầu thu
• Cảm biến quang điện loại thu phát riêng.
• Ngõ ra: PNP cực thu hở
• Chế độ hoạt động: Light-ON | Dark-ON
• Thời gianđáp ứng: 1 ms Max.
• Hiệu chỉnh: Biến trở đơn.
• Cấp độ bảo vệ: IP67.
• Kiểu kết nối: Cáp dài 2 m
• Bảo vệ vọt áp, ngắn mạch và phân cực ngược.
Hình 3.4: Sơ đồ nối dây cảm biến đầu ra NPN
Cảm biến quang được đặt ở các vị trí sau:
+ Tại cổng vào dùng để phát hiện có xe đến gửi, nếu trong bãi xe còn trống thì mở barie cho xe vào
Hình 3.5: Mô phỏng cổng vào gửi xe
+ Tại các ô chứa xe, dùng để phát hiện xem ô chứa là trống hay có xe
+ Tại các vị trí của cơ cấu, để cơ cấu di chuyển đến các tầng các ô.
Công tắc cho tủ điều khiển dùng công tắc 2 vị trí để gạt chế độ điều khiển tự động (auto) hoặc chế độ điều khiển bằng tay (manual)
Nút nhấn trên tủ điều khiển được thiết kế để khởi động, dừng và reset hệ thống Các nút nhấn được phân biệt bằng màu sắc để dễ dàng sử dụng: nút Start màu xanh lá cây, nút Stop màu đỏ và nút Reset màu vàng.
Các nút nhấn trên có đèn led 24VDC, cấu trúc dễ tháo lắp, tiếp điểm 1 NO và chịu được điện áp 220VAC/24A
3.3.3: Đèn báo Đèn báo để hiển thị hệ thống đang hoạt động hay đang dừng Nếu hệ thống đang hoạt động là đèn xanh sáng Dừng thì đèn đỏ sáng còn nếu hệ thống gặp sự cố thì đèn vàng sáng Các đèn sáng ở điện áp là 24VDC
Thiết bị bảo vệ cho tủ điều khiển
Đểbảo vệ cho tủ điều khiển khi gặp sự cố thì sử dụng nút nhấn dừng khẩn cấp đảm bảo cho hệ thống điều khiển được an toàn.
Hình 3.9: Nút dừng khẩn cấp
Nút nhấn được cấu tạo từ một tiếp điểm thường đóng và một tiếp điểm thường mở, thường có hình dạng giống như nấm Khi ấn nút nhấn, nó sẽ khóa lại, và trong trường hợp xảy ra sự cố, người vận hành có thể kéo hoặc vặn nút nhấn để giải trừ, tùy thuộc vào thiết kế của từng loại nút.
Các tiêu chuẩn của nút nhấn dừng khẩn cấp
- Cơ cấu khoá an toàn
Nếu bộ phận nào đó của người sử dụng vô tình chạm vào nút dừng khẩn, các tiếp điểm sẽ không hở mạch cho đến khi cơ cấu thao tác đạt đến vị trí khóa Tính năng này giúp ngăn chặn các thao tác không mong muốn của Dừng khẩn, đảm bảo tuân thủ tiêu chuẩn EN418.
- Chức năng tháo trực tiếp.
Khi các tiếp điểm đã bị nóng chảy và dính với nhau, lực thao tác tác động lên tiếp điểm thường đóng vẫn đảm bảo ngắt mạch, phù hợp với tiêu chuẩn IEC 60947-5-1, Phụ lục K.
Đầu ấn được thiết kế hình nấm hợp lý và an toàn, giúp ngăn chặn vật lạ kẹt giữa nấm và bảng điều khiển, đảm bảo nút ấn hoạt động hiệu quả Thiết kế này cũng phòng ngừa sự can thiệp từ phía trước của bảng điều khiển.
3.5 Thiết kế tủ điều khiển
Tủ điều khiển chứa các thiết bị như PLC, nút nhấn và công tắc, thường được bố trí ở mặt ngoài để người vận hành dễ dàng thao tác.
Xanh Đèn Đèn Đỏ Đèn Vàng
THIẾT KẾ THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG
Chương trình chính
Có yêu cầu gửi xe
Gọi xe tới cửa vào
Có yêu cầu trả xe
Cơ cấu đang rảnh Tiếp tục
Gọi xe đến ô cần lấy
Chương trình con gọi xe về cửa vào
Bắt đầu Chương trình con
Kết thúc chương trình con
Chương trình con gọi xe ra cửa ra
Bắt đầu Chương trình con
Kết thúc chương trình con
Chương trình con gửi xe
Bắt đầu chương trình con
Kết thúc chương trình con
Chương trình con lấy xe
Bắt đầu chương trình con
Kết thúc chương trình con