Thiết kế điều khiển thang máy chở người năm tầng

Trong rất nhiều loại thiết bị điều khiển khác nhau, từ những rơle đơn giản đến những bộ vi điều khiển hay những máy tính công nghiệp hiện đại, các bộ điều khiển logic khả trình PLC - Pro

Khoa điện - Bộ Môn Tự Động Hoá Đồ án tốt nghiệp

Lời nói đầu

Trong nhiều thế kỷ qua, sự phát triển của công nghệ thông tin đã góp phần

đáng kể vào sự phát triển của điều khiển tự động và tự động hoá Có thể nói, ngày nay, không một hệ thống điều khiển tự động thực tế nào, dù đơn giản, mà không có sự góp mặt của vi xử lý, của máy tính và phần mềm Nói đến công nghệ thông tin trong điều khiển tự động và tự động hoá là ta nói đến ba lĩnh vực chính: công nghệ máy tính (vi xử lý, vi điều khiển, PLC, máy tính công nghiệp,

…), công nghệ phần mềm (phần mềm công nghệ, phần mềm điều khiển,…) và công nghệ truyền thông (Fielbus, Bus hệ thống).

Trong một hệ điều khiển, các thiết bị điều khiển đóng một vai trò quan trọng,

là phần cứng và là nền tảng để thực hiện các thuật toán, các ch“ ” ơng trình điều khiển Trong rất nhiều loại thiết bị điều khiển khác nhau, từ những rơle đơn giản

đến những bộ vi điều khiển hay những máy tính công nghiệp hiện đại, các bộ

điều khiển logic khả trình (PLC - Programmer Logic Controller) đợc sử dụng rất phổ biến đặc biệt trong công nghiệp.

Kể từ khi xuất hiện vào đầu thập niên 70 của thế kỷ trớc nh một thiết bị có khả năng lập trình mềm dẻo thay thế cho các mạch logic cứng, các PLC đã phát triển nhanh chóng kể cả phần cứng và phần mềm Về phần cứng, các bộ vi xử lý mạnh và bộ nhớ lớn đã thay thế cho các bộ vi xử lý đơn giản và bộ nhớ khoảng 1KB Các cổng vào/ra không chỉ tăng về số lợng mà còn có thể đợc phân tán Các cổng tơng tự cũng đợc thêm vào giúp cho PLC giờ đây không chỉ thích hợp cho điều khiển logic mà còn có thể đợc sử dụng rất hiệu quả trong điều khiển các quá trình liên tục Về mặt cấu trúc, các PLC ngày nay có cấu trúc dạng môdul linh hoạt Bên cạnh đó, khả năng nối mạng góp phần tăng hiệu quả và sức mạnh của PLC lên nhiều lần khi chúng hoạt động phối hợp Về phần mềm, tập lệnh của các PLC ngày nay không chỉ giới hạn ở các lệnh logic đơn giản mà

đã trở nên rất phong phú với các lệnh toán học, truyền thông, bộ đếm, bộ định thời,…

Trong những năm gần đây nhiều nhà cao tầng đã đợc xây dựng trên khắp miền đất nớc và nhờ đó thang máy, thang cuốn nói chung và thang máy chở ngời nói riêng đã, đang và sẽ đợc sử dụng ngày càng nhiều Thang máy là một thiết bị không thể thiếu đợc trong vận chuyển ngời và hàng hoá theo phơng thẳng đứng trong các toà nhà cao tầng Chính vì vậy từ khi xuất hiện đến nay thang máy luôn đợc nghiên cứu, cải tiến, hiện đại hoá để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của hành khách Với sự phát triển nhanh chóng của các loại PLC, để ứng dụng

bộ điều khiển lập trình PLC vào điều khiển thang máy tiện lợi và đơn giản

===================================================================

1

Khoa điện - Bộ Môn Tự Động Hoá Đồ án tốt nghiệp

Đợc sự hớng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Văn Liễn và các thầy cô giáo trong Bộ môn Tự Động Hoá Xí Nghiệp Công Nghiệp - Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội em đã hoàn thành đồ án với đề tài: Thiết kế điều khiển thang“

máy chở ngời năm tầng Do thời gian có hạn và sự hiểu biết còn hạn chế nên”

trong bản đồ án này em không thể tránh khỏi những sai sót Kính mong các thầy cô giúp đỡ và chỉ bảo cho em.

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô !

===================================================================

2

Mục lục

Trang Lời nói đầu……… 1

Mục lục……… 3

Chơng I: Giới thiệu chung về thang máy chở ngời I.1.Giới thiệu chung ……… 5 I.1.1.Giới thiệu ……… 5

I.1.2.Phân loại thang máy ……… 5

I.2.Cấu tạo phần cơ ………8

I.3.Tính toán công suất động cơ truyền động ………10

I.4.Tính chọn biến tần và động cơ ……….12

I.4.1.Tính chọn động cơ ………13

I.4.2.Chọn biến tần ………19

I.4.2.1.Giới thiệu về biến tần ………19

I.4.2.2.Chọn biến tần ……… 26

Chơng II: Vấn đề điều khiển thang máy II.1 Yêu cầu chung về điều khiển……… 34

II.2 Chọn thiết bị điều khiển……… 37

II.2.1.Tổng quan về PLC ……… 37

II.2.1.1.Giới thiệu về PLC ………37

II.2.1.2.Các thiết bị vào/ra dùng cho PLC ……….40

II.2.1.3.Đặc điểm chung của bộ điều khiển khả trình PLC ………41

II.2.1.4.Cấu trúc phần cứng của PLC ……….43

II.2.2.Sensor ………48

Chơng III: Lập trình điều khiển III.1.Các bớc thiết kế một hệ thống điều khiển dùng cho PLC ………51

III.2.Thủ tục thiết kế bộ điều khiển chơng trình ……… 52

III.3.ứng dụng bộ điều khiển PLC vào điều khiển thang máy năm tầng………53

III.3.1.Luật điều khiển thang máy ………53

III.3.2.Lu đồ điều khiển thang máy ………56

III.3.3.Xác định đầu vào/ra của PLC ……… 58

III.3.4.Giản đồ thang điều khiển thang máy năm tầng……… 61

Kết luận………72

Tài liệu tham khảo……… 73

Chơng I

Giới thiệu chung về thang máy

I.1.Giới thiệu chung:

I.1.1.Giới thiệu:

∗ Thang máy là thiết bị vận tải dùng để chở hàng và chở ngời theo phơng thẳng

đứng Những loại thang máy hiện đại có kết cấu cơ khí phức tạp nhằm nâng caonăng suất, vận hành tin cậy, an toàn Tất cả các thiết bị điện đợc lắp trong buồngthang và buồng máy của thang máy

∗ Thang máy đợc sử dụng rộng rãi trong các toà nhà cao tầng, trong các xínghiệp sản xuất kinh doanh góp phần thay thế sức ngời và mang lại năng suấtcao

I.1.2.Phân loại thang máy:

Dựa vào các chức năng của thang máy có thể phân loại theo các loại sau:

1.Phân loại theo mục đích sử dụng:

a.Thang máy chở ngời:

+ Đối với thang máy chở ngời gia tốc cho phép của thang máy là

a ≤ 1,5m/s2, nếu gia tốc lớn hơn thì sẽ gây cảm giác khó chịu cho con ời

ng-+ Thang máy trong các nhà cao tầng đòi hỏi vận hành êm, an toàn, tốc độnhanh và có tính mỹ thuật

+ Thang máy dùng trong bệnh viện đòi hỏi vận hành êm, an toàn, tốc độnhanh, có tính u tiên đúng theo các yêu cầu của bệnh viên

+ Thang máy dùng trong công nghiệp đòi hỏi có tải trọng lớn, chịu đợcmôi trờng làm việc khắc nghiệt nh nhiệt độ, độ ẩm,…

b.Thang máy chở hàng:

Thang máy chở hàng yêu cầu là tốc độ cao, chịu đợc tải trọng lớn và khibốc xếp hàng hoá phải thuận tiện, dễ dàng

2.Phân loại theo tải trọng của ca bin:

Tuỳ theo tải trọng định mức Q của buồng thang mà thang máy chia thành cácloại sau:

+ Thang máy loại nhỏ: Q < 160 KG

+ Thang máy loại trung bình: Q = 500 ữ 2000 KG

+ Thang máy loại lớn: Q > 2000 KG

3.Phân loại theo tốc độ di chuyển của ca bin:

+ Thang máy chạy chậm: v = 0,5 m/s

+ Thang máy tốc độ trung bình: v = ( 0,75 ữ 1,75 ) m/s

+ Thang máy cao tốc: v = ( 2,5 ữ 5 ) m/s

4.Phân loại theo hệ thống vận hành:

+ Theo mức độ tự động:

• Loại nửa tự động

• Loại tự động+ Theo tổ hợp tự động:

• Điều khiển đơn

• Điều khiển kép

• Điều khiển theo nhóm

5.Phân loại theo vị trí đặt bộ tời kéo:

+ Đối với thang máy điện:

• Thang máy có bộ tời kéo đặt phía trên giếng thang.

• Thang máy có bộ tời kéo đặt phía dới giếng thang

+ Đối với thang máy thuỷ lực:

• Buồng thang đặt tại tầng trệt

6.Phân loại theo vị trí điều khiển:

+ Điều khiển trong ca bin

+ Điều khiển ngoài ca bin

+ Điều khiển cả trong và ngoài ca bin

7.Phân loại theo kết cấu của bộ tời kéo:

+ Theo cách treo ca bin và đối trọng

+ Theo hệ thống cửa ca bin:

• Phơng pháp đóng, mở cửa ca bin

• Theo kết cấu cửa ca bin

• Theo số cửa ca bin

+ Theo loại bộ hãm bảo hiểm an toàn ca bin

8.Phân loại theo quỹ đạo di chuyển ca bin:

+ Thang máy thẳng đứng: Là loại thang máy có ca bin di chuyển theo

ph-ơng thẳng đứng, hầu hết thang máy đang sử dụng là loại thang máy này.+ Thang máy nghiêng: Là loại thang máy có ca bin di chuyển nghiêngmột góc so với phơng thẳng đứng

9.Phân loại theo hệ thống dẫn động ca bin:

+ Thang máy dẫn động điện

+ Thang máy thuỷ lực

+ Thang máy khí nén

10.Phân loại theo vị trí của ca bin và đối trọng giếng thang:

+ Đối trọng bố trí phía sau

+ Đối trọng bố trí một bên

Hình I.1.Kết cấu bố trí thiết bị của thang máy

Hình I.1 là sơ đồ cấu tạo của thang máy chở ngời thông dụng nhất, dẫn độngbằng tời điện tới puli dẫn cáp bằng ma sát Kết cấu của thang máy gồm có các

Tất cả các thiết bị điện của thang máy đợc lắp trong buồng thang và buồngmáy.

Buồng máy thờng bố trí ở tầng trên cùng của giếng thang máy Hố giếngcủa thang máy 11 là khoảng không gian từ mặt bằng sàn tầng một cho đến đáygiếng Nếu hố giếng có độ sâu hơn 2m thì phải làm thêm cửa ra vào

Để nâng - hạ buồng thang, ngời ta dùng động cơ 6 Động cơ 6 đợc nối trựctiếp với cơ cấu nâng hoặc qua hộp giảm tốc Nếu nối trực tiếp buồng thang đợctreo lên puli quấn cáp Nếu nối gián tiếp thì giữa puli quấn cáp và động cơ có lắphộp giảm tốc 5 với tỉ số truyền i = 18 ữ 120

Khung của buồng thang 3 đợc treo lên puli quấn cáp bằng kim loại 4 (thờngdùng một đến bốn sợi cáp )

Buồng thang luôn luôn đợc giữ theo phơng thẳng đứng nhờ có giá treo 7 vànhững con trợt dẫn hớng (con trợt là loại puli trợt có bọc cao su bên ngoài).Buồng thang và đối trọng di chuyển dọc theo chiều cao của thành giếng theo cácthanh dẫn hớng 9

Buồng thang có trang bị bộ phanh bảo hiểm ( phanh dù ) Phanh bảo hiểmgiữ buồng thang tại chỗ khi đứt cáp, mất điện và khi tốc độ di chuyển vợt quá(20 ữ 40)% tốc độ định mức

Phanh bảo hiểm thờng đợc chế tạo theo ba kiểu:

Phanh bảo hiểm kiểu nêm

Phanh bảo hiểm kiểu lệch tâm

Phanh bảo hiểm kiểu kìm

I.3.Tính toán công suất động cơ truyền động:

∗ Sơ đồ tổng quan:

∗ Các thông số kĩ thuật của thang máy:

∗ Tính toán công suất của động cơ:

+ Công suất tĩnh của động cơ khi nâng tải không dùng đối trọng:

) ( 10

).

KW g

v G G k

g: Gia tốc trọng trờng (m/s2); ta lấy g = 9,81m/s2

η: Hiệu suất của cơ cấu nâng; ta lấy η = 0,8

k: Hệ số tính đến ma sát giữa thanh dẫn hớng và đối trọng;

ta lấy k = 1,2

) ( 9585 , 27 8

, 0

10 81 , 9 1 ) 900 1000 ( 2 ,

1 1000

8 , 0

1 1360 8

, 0 900

+ Tốc độ di chuyển buồng thang

+ Gia tốc lớn nhất cho phép

+ Có khả năng thay đổi thời gian khởi động, thời gian hãm một cách mềmmại để giảm độ dật cho buồng thang, điều khiển tốc độ mềm hoàn toàn.+ Có khả năng giữ độ cứng cơ của động cơ tốt, dễ vận hành và bảo dỡng

R G G G M

Rn i

08 , 15 225 , 0 14 , 3

, 0 21 1

81 , 9 225 , 0 ) 1360 1000

.

Nm i

u

R G G G M

c

dt bt

8 , 0

1 2 21

1

225 , 0 1360 1000

=

VËy Mh = 42,57(Nm)

2.Tính tổng thời gian hành trình nâng và hạ của buồng thang bao gồm:

• Thời gian buồng thang di chuyển với tốc độ ổn định

• Thời gian mở máy và hãm máy

• Tổng thời gian còn lại: thời gian đóng mở cửa buồng thang + thời gian ra vào buồng thang của hành khách

Ta có biểu đồ tốc độ tối u, biểu đồ gia tốc, biểu đồ độ dật:

Ta có phơng trình tốc độ, phơng trình quãng đờng:

0

.t a a

v v s'

dt

0 0

2

1

v t a t

→ ρ vµ s t a.t v .t

2

1 6

1

0 2

2

0 1 0

2 1

2

1 6

1 0

2 1

3 1

2 2 3

2

1

v t t a t t

, 0 15 2

1 0 ) ( ) ( 2

1 ) (

6

1 2 1

2 1 2 max

3 1 2

6

1

2 3 2

2 2 3

3 2 3

Giả thiết quãng đờng từ khi gặp sensor giảm tốc đến khi dừng là sd = 0,45 (m) ⇒ slv = 4,5 - 0,425 - 0,45 = 3,625 (m)

* Thời gian thang máy chuyển động đều là:

) ( 625 , 3 1

625 , 3

3

s v

Ta có: s = vtb.t

⇒ 0,67( )

2

1 2 , 0

4 , 0

s v

s t

tb

= +

=

=

• Thời gian từ sau khi giảm tốc đến khi gặp sensor dừng:

) ( 025 , 0 2

, 0

045 , 0 4 , 0 45 , 0

s

• Thời gian hãm và phanh cơ khí để thang máy dừng hẳn là:

) ( 45 , 0 1 , 0

045 , 0

2

0 2 , 0

045 , 0

Khi thang đi đến tầng 5, cho dừng 10(s) rồi tiếp tục cho thang đi xuống

+ Thời gian thang chạy từ tầng 1 lên tầng 2 bằng thời gian thang chạy từ tầng 2lên tầng 3 bằng thời gian thang chạy từ tầng 3 lên tầng 4 và bằng thời gian thangchạy từ tầng 4 lên tầng 5 bằng 5,57(s)

+ Thời gian nghỉ của thang máy ở mỗi tầng bằng 5(s)

3.Tính mô men đẳng trị và tính chọn công suất động cơ:

* Mô men đẳng trị:

i i dt

t

t M

2

Trong đó Mi là trị số mômen tơng ứng với khoảng thời gian ti

) ( 5 , 58 2

57 , 42 95 , 70

t M t M

21 1 60

2 55 , 9

60 55

,

i v n

→ Pđt = 93,37ì58,5 = 5462 (W) = 5,462(W)

* Tính hệ số tiếp điện tơng đối:

Dựa vào cuốn “ Các đặc tính động cơ trong truyền động điện” ta chọn động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc loại cầu trục luyện kim kiểu MTR; 380; TĐ25%

Kí hiệu: MTK-22-6 có các thông số sau:

Pđm = 7,5 KW

nđm = 905 vg/phIstđm = 19,3 (A)Ist0 = 12 (A)

Rst = 0,685 (Ω)

Xst = 0,733 (Ω)Mô men quán tính của rôto: J = 0,138 Kgm2

Trong đó: tilv là khoảng thời gian làm việc

ting là khoảng thời gian nghỉ

Trong thực tế động cơ dùng cho cầu trục, máy nâng-hạ thờng có hệ sốtiếp điện TĐ% = 25%, vì vậy ta quy đổi công suất động cơ về loại có

TĐ% = 25%

TĐ% = ∑ tilv

∑ tilv + ∑ ting

I.4.2.1.Giới thiệu về biến tần:

* Bộ biến tần (BBT) là thiết bị biến đổi năng lợng điện từ tần số công nghiệp(50Hz) sang nguồn có tần số thay đổi cung cấp cho động cơ xoay chiều

* Bộ biến tần phải thoả mãn các yêu cầu sau:

• Có khả năng điều chỉnh tần số theo giá trị tốc độ đặt mong muốn

• Có khả năng điều chỉnh điện áp theo tần số để duy trì từ thông khe hởkhông đổi trong vùng điều chỉnh mômen không đổi

• Có khả năng cung cấp dòng điện định mức ở mọi tần số

* Các bộ biến tần đợc chia làm hai loại chính:

a.Bộ biến tần phụ thuộc (hay BBT trực tiếp):

Hình I.4 Cấu trúc của BBT trực tiếp.

• BBT trực tiếp biến đổi thẳng dòng điện xoay chiều tần số f1 thành f2,không qua khâu chỉnh lu nên hiệu suất cao nhng việc thay đổi tần số rakhó khăn và phụ thuộc vào tần số vào f1

b.Bộ biến tần độc lập (hay BBT gián tiếp):

+ Sơ đồ khối:

Hình I.5 Cấu trúc của BBT gián tiếp.

+ Điện áp xoay chiều tần số công nghiệp (50Hz) đợc chỉnh lu thành nguồn mộtchiều nhờ bộ chỉnh lu không điều khiển hoặc bộ chỉnh lu điều khiển, sau đó đợclọc và bộ nghịch lu sẽ biến đổi thành nguồn điện áp xoay chiều ba pha có tần sốbiến đổi cung cấp cho động cơ

+ Tuỳ theo tính chất của bộ chỉnh lu và dạng tín hiệu đầu ra mà BBT gián tiếpchia ra BBT nguồn dòng hay BBT nguồn áp:

• Bộ biến tần nguồn dòng: có nguồn cấp một chiều là nguồn dòng, điện trở

trong của nguồn rất lớn Dạng dòng điện của nguồn dòng xác định dạngdòng điện ra trên tải, còn dạng điện áp trên tải thì phụ thuộc các thông sốtải Đặc điểm là có sơ đồ đơn giản, làm việc tin cậy, đã từng đợc sử dụngrộng rãi để điều khiển tốc độ động cơ xoay chiều ba pha, động cơ rôtolồng sóc Sơ đồ gồm một cầu chỉnh lu và một cầu biến tần, mỗi tiristor đợcnối tiếp thêm một điôt gọi là điôt chặn

• Bộ biến tần nguồn áp: Ta có cấu trúc BBT nguồn áp:

- Bộ biến tần nguồn áp có nguồn cấp một chiều là nguồn áp, điện trở trong rấtnhỏ Dạng điện áp của nguồn áp xác định dạng điện áp ra trên tải, còn dạngdòng điện tải thì phụ thuộc các thông số của tải Việc điều chỉnh điện áp ra ởtrên tải đợc thực hiện dễ dàng bằng điều khiển qui luật mở van của phần nghịch

lu Phơng pháp điều khiển này thay đổi dễ dàng tần số mà không phụ thuộc vàolới

- Nguyên lý của BBT nguồn áp bao gồm một mạch chỉnh lu CL, chỉnh lu điện ápxoay chiều ba pha thành điện áp một chiều Điện áp một chiều này qua mạch lọctrung gian L sau đó đa vào bộ nghịch lu NL tạo ra điện áp xoay chiều ba pha cótần số và biên độ khác so với điện áp lới

- Điều khiển tần số động cơ không đồng bộ với bộ biến tần nguồn áp:

Tốc độ của động cơ không đồng bộ tỉ lệ trực tiếp với tần số nguồn cung cấp

Do đó, thay đổi tần số cung cấp cho động cơ sẽ thay đổi tốc độ đồng bộ và tơngứng là tốc độ của động cơ

Sức điện động cảm ứng trong stator (E) tỉ lệ với tích tần số cung cấp và từthông khe hở trong không khí Nếu bỏ qua điện áp rơi trên điện trở stator, có thểxem suất điện động E ≈ điện áp nguồn cung cấp Nếu giảm tần số nguồn nhnggiữ nguyên điện áp sẽ dẫn đến việc gia tăng từ thông khe hở không khí dẫn đếnbão hoà mạch từ làm dòng từ hoá tăng, méo dạng dòng và áp cung cấp, gia tăng

tổn hao lõi và tổn hao đồng stator và gây tiếng ồn có tần số cao Ngợc lại từthông khe hở không khí giảm dới định mức sẽ làm giảm khả năng tải của độngcơ Vì vậy, việc giảm tần số động cơ dới tần số định mức thờng đi đôi với việcgiảm điện áp pha U sao cho từ thông trong khe hở không khí đợc giữ không đổi.+ Thiết bị biến tần chỉ tạo ra đợc điện áp hình sin chữ nhật hoặc gần chữ nhật,chứa nhiều sóng hài Muốn giảm nhỏ ảnh hởng của sóng hài, ngời ta có thể dùngcác bộ lọc, và nh vậy, trọng lợng và giá thành của thiết bị biến tần sẽ cao Điềumong muốn là làm thế nào để vừa điều chỉnh đợc điện áp ra mà vẫn giảm nhỏ đ-

ợc ảnh hởng của các sóng hài bậc thấp

Biện pháp “ điều biến độ rộng xung” nhằm đáp ứng yêu cầu trên có nội dungchính nh sau:

+ Tạo một sóng dạng sin um, ta gọi là sóng điều biến, có tần số bằng tần sốmong muốn

+ Tạo một sóng dạng tam giác, biên độ cố định up, ta gọi là sóng mang, cótần số lớn hơn nhiều (thờng là bội ba) tần số của sóng điều biến

+ Dùng một khâu so sánh để so sánh um và up Các giao điểm của hai sóngnày xác định khoảng tác động của xung điều khiển tiristor và transitorcông suất

Ngời ta chia điều biến độ rộng xung thành hai loại: Điều biến độ rộng xung đơncực và điều biến độ rộng xung lỡng cực

+ Giản đồ điều biến độ rộng xung đơn cực, một pha, tải R+L: Hình I.8

+ Sóng hài trong điện áp tải:

Nếu chuyển gốc toạ độ sang O’, điện áp tải u là một hàm chu kì, lẻ Khaitriển Fourier của nó chỉ chứa các thành phần sóng sin

Biên độ của các sóng hài tính theo công thức:

cos4

sinsin

sinsin

1

αα

αα

απ

θθθ

θθ

θθ

θθ

θπ

α α

α π α

α π α π

α π α π

α α

+

−+

++

E

d d

d d

d E

) ( 3

) ( 3

) ( 3

) ( 3

3

3

3 3

3 cos 3

cos 3

cos 3

cos 3

cos 4

sin sin

sin sin

sin 3

1

1

2 3

4 5

5 4

4

α α

α α

α π

π

α α

α π α π

α π α π

α π α

α α

+

− +

Ω Ω +

Ω Ω +

Ω Ω +

Ω Ω

d d

, 1

1 cos ) 1 (

4

, 1

E

π

0 5 cos ) 1 ( 5

4

, 1

E

π

0 7 cos ) 1 ( 7

4

, 1

1

i m

E

π

Điều biến độ rộng xung lỡng cực:

+ Điện áp ra trên tải là một chuỗi xung, độ rộng khác nhau, có trị số ±E

Tỷ số giữa biên độ sóng điều biến và biên độ sóng mang, kí hiệu là M, đợcgọi là tỷ số điều biến, M = Am / Ap

Điều chỉnh Am cũng chính là điều chỉnh độ rộng xung

Khi M = 1 thì điện áp ra tải có biên độ lớn nhất Muốn giảm nhỏ điện áp ra,

ta giảm nhỏ Am

+ Giản đồ điều biến độ rộng xung lỡng cực, tải R+L: Hình I.9

+ Sóng hài trong điện áp tải:

Nếu chuyển gốc toạ độ sang O’, điện áp tải có dạng chu kỳ, lẻ, chỉ chứa cácthành phần sin

Biên độ sóng hài đợc tính theo công thức:

0 1

cos 2 cos 2 1 4

sin sin

sin sin

π

θ θ θ

θ θ

θ θ

θ θ

θ π

α α

α π α

α π α π

π α π α

d d

Biểu thức tổng quát của biên độ sóng hài của điều biến độ rộng xung lỡngcực:

, 1

1 cos ) 1 ( 2 1

, 1

1 cos ) 1 ( 2 1 4

α

π Khi u bắt đầu bằng một xung âm.

Nếu muốn loại trừ sóng hài bậc 3 và 5 cần phải có:

1 - 2cos3α1 + 2cos3α2 = 0

1 - 2cos5α1 + 2cos5α2 = 0Bằng phơng pháp tính gần đúng tìm đợc α1 = 230 616, α2 = 3303 Nh vậy điện

áp ra chỉ chứa sóng cơ bản và các sóng hài bậc cao 7,9,11… Có thể xem:

đóng mở các van bán dẫn mạch lực, có khả năng giao tiếp với thế giới bên ngoàI

và truyền thông với các thiết bị khác Ngoài ra trong BBT còn có bộ phận bảo vệcho các van

I.4.2.2.Chọn biến tần:

Dựa theo các yêu cầu về thang máy và các số liệu đã tính toán với động cơ,chúng em chọn biến tần loại 3G3MV-A4075 + Môdul điều khiển trở phanh hãmPLKEB47P5 + 75Ω/780W của hãng OMRON có các thông số nh sau:

• Điện áp danh định: 3 pha 400VAC

• Cấu trúc bảo vệ: Loại kín lắp trên tờng (NEMA1 và IP20)

• Công suất tải động cơ tối đa: 7,5KW

a.Các chức năng thuận tiện khi sử dụng biến tần 3G3MV - A4075:

+ Dễ dàng thiết lập thông số ban đầu và thao tác với núm chỉnh FREQ ở mặt

c.Sơ đồ nối dây:

Hình I.12 Sơ đồ nối dây của biến tần.

Trong sơ đồ nối dây ở trên ta có:

• U/T1, V/T2, W/T3: Đầu ra motor

• R/L1, S/L2, T/L3:

• S1: Đầu vào quay thuận/Dừng

S2,S3: Đầu vào đa chức năng 1

• SC: Đầu vào chung logic trình tự

d.Hành trình của thang máy:

Hình I.13

• Hành trình lên:

+ Ban đầu khi thang máy đi lên thì:

Cấp điện cho phanh điện từ: KB ON

Tiếp điểm 10001: KínTiếp điểm 10002: ONTiếp điểm 10003: ONTiếp điểm 10004: ONTiếp điểm 10005: OFF+ Khi gần đến tầng thì biến tần điều khiển động cơ giảm tốc, lúc đó:

Tiếp điểm 10001: KínTiếp điểm 10002: ONTiếp điểm 10003: ONTiếp điểm 10004: OFFTiếp điểm 10005: ON+ Khi dừng thì:

Cắt phanh điện từ: KB OFFTiếp điểm 10001: KínTiếp điểm 10002: OFF

• Hành trình xuống: tơng tự nh hành trình lên

e.Đặt đờng cong V/f (n11 đến n17):

Đặt đờng cong V/f sao cho mômen đầu ra motor đợc điều chỉnh đến mức mômentải yêu cầu

3G3MV có sẵn chức năng tăng momen tự động Do đó một mức tối đa là 150%momen bình thờng có thể đợc đa ra đầu ra ở tần số 3Hz mà không cần thay đổithông số mặc định nếu không cần phải thay đổi đặc tính momen

Ta có bảng khoảng đặt, đơn vị đặt các giá trị tần số, điện áp

Khoảng đặt Đơn vị đặtn11 Tần số max ( FMAX) 50 - 400 (Hz) 0.1 Hz

n13 Tần số điện áp max (FA) 0.2 - 400 (Hz) 0.1 Hz

Hình I.14

Chú ý:

Tải trục đứng hay tải với ma sát trợt lớn có thể yêu cầu mômen cao ở tốc

độ thấp Nếu không đủ mômen ở tốc độ thấp, tăng điện áp ở dải tốc độthấp khoảng 1V, với điều kiện là không có quá tải để phát hiện Nếu pháthiện thấy có quá tải, hãy giảm giá trị đặt hay xem xét đến một loại biếntần có công suất cao hơn

Theo tính toán ở phần trên, ta tính đợc f1stator,U1; f2stator,U2; f3stator,U3 để từ đó ta đặt

đợc đờng cong V/f:

225 , 0 14 , 3 2

1 21 075 , 0 2

f r

095 , 0 1

11 , 1 3 1

s

f p

→U1 = f1statoì 4 , 4 = 16 , 28( )V

225 , 0 14 , 3 2

1 21 975 , 0 2

f r

095 , 0 1

49 , 14 3

1 21 1 2

f r

095 , 0 1

86 , 14 3

Chơng II

Vấn đề điều khiển thang máy

II.1.Yêu cầu chung về điều khiển:

1.Yêu cầu về kĩ thuật:

Thang máy phải dễ điều khiển, làm việc tin cậy, có độ bền vững và tuổi thọlớn, dừng chính xác ở sàn tầng

2.Yêu cầu về an toàn:

Đối với thang máy chở ngời, yêu cầu về an toàn là yếu tố quan trọng nhất vìnếu chẳng may xảy ra sự cố thì sự mất an toàn có thể trả giá bằng tính mạng củahành khách Để đảm bảo thang máy làm việc tuyệt đối an toàn thì mọi bộ phậncủa thang máy phải đạt độ tin cậy cao nhất

Giữa phần cơ và phần điện của thang máy phải có khoá liên động chặt chẽ,các bộ phận cơ khí phải thoả mãn các yêu cầu về an toàn thì phần điện mới đợcphép hoạt động

3.Yêu cầu về kinh tế:

Thang máy phải có vốn đầu t vừa phải tơng ứng với loại nhà, chi phí vận hànhít

4.Yêu cầu về công nghệ:

+ Thang máy phải dễ điều khiển và hiệu chỉnh ( tính đơn giản cao )

+ An toàn tuyệt đối cho ngời và thiết bị

+ Yêu cầu về dừng chính xác cao, không gây khó chịu cho hành khách, phạm

vi điều chỉnh tốc độ từ 3:1 đến 10:1

5.Yêu cầu về truyền động:

Có thể nói một trong những yêu cầu cơ bản đối với hệ truyền động thang máy

là phải đảm bảo cho buồng thang chuyển động êm

Buồng thang chuyển động êm hay không phụ thuộc vào gia tốc khi mở máy

∗ Tốc độ di chuyển trung bình của thang máy có thể tăng bằng cách giảm thờigian mở máy và hãm máy, nghĩa là tăng gia tốc Nhng khi gia tốc lớn có thể gây

ra cảm giác khó chịu cho hành khách ( nh chóng mặt, sợ hãi, nghẹt thở,…) vì vậygia tốc tối u là a ≤ 2 m/s2

∗ Một đại lợng nữa quyết định sự di chuyển êm của buồng thang là tốc độ tăngcủa gia tốc khi mở máy và tốc độ của gia tốc khi hãm máy đó chính là độ dật ρ:

Khi gia tốc a ≤ 2 m/s2 thì độ dật không đợc quá 20 m/s3

Biểu đồ làm việc tối u của thang máy tốc độ trung bình và tốc độ cao biểu diễntrên hình II.1

2v

dt2

Hình II.1.Các đờng cong biểu diễn sự phụ thuộc của quãng đờng s, tốc độ v và độ dật ρ theo thời gian.

Biểu đồ trên chia làm 5 giai đoạn: mở máy, chế độ ổn định, hãm xuống tốc độthấp, buồng thang đến tầng và hãm dừng

* Thang máy làm việc tin cậy trong mọi điều kiện nghiệt ngã của môi trờngnhằm nâng cao năng suất, an toàn trong vận hành và khai thác

Phải đảm bảo khởi động động cơ truyền động khi đầy tải đặc biệt là vào mùa

đông khi nhiệt độ môi trờng giảm làm tăng mômen ma sát trong các ổ đỡ dẫn

đến làm tăng đáng kể mômen cản tĩnh

Hình II.2 biểu diễn mối quan hệ giữa mômen cản tĩnh và tốc độ: Mc = f(ω)

Nhìn vào đồ thị ta thấy: Khi ω = 0 thì Mc lớn; Mc = ( 2ữ 2,5) Mcđm

6.Yêu cầu về cơ cấu hãm:

* Buồng thang dừng chính xác:

Buồng thang của thang máy cần phải dừng chính xác so với mặt bằng của tầngcần dừng Nếu buồng thang dừng không chính xác sẽ gây những hiện tợng sau:

• Đối với thang máy chở khách làm cho khách ra, vào khó khăn; tăng thờigian ra, vào của hành khách dẫn đến giảm năng suất

• Đối với thang máy chở hàng gây khó khăn trong việc xếp và boóc dỡhàng Trong một số trờng hợp có thể không thực hiện đợc việc xếp và bốc

dỡ hàng

* Buồng thang không đợc rơi tự do khi mất điện hoặc đứt dây treo

* Cơ cấu hãm phải giữ buồng thang khi tốc độ di chuyển vợt quá (20ữ 40)% tốc

độ định mức

7.Yêu cầu về mômen quán tính:

Phụ tải của thang máy là phụ tải thế năng Động cơ truyền động cho thang máyphải làm việc với phụ tải ngắn hạn

1.PLC (Program mable Logic Controler - Bộ điều khiển lập trình): Thực chất là

một máy tímh công nghiệp đặt tại dây truyền sản xuất Hiện nay PLC khôngnhững tín hiệu logic mà còn xử lý những tín hiệu analog (tơng tự) thực hiện cácluật điều khiển trong các bộ điều chỉnh tự động PI, PID, Fuzzy hoặc các mạchvòng điều khiển nh mạch vòng tốc độ, mạch vòng vị trí

2.Hệ thống điều khiển PLC:

* Hệ thống điều khiển là tập hợp các dụng cụ thiết bị điện tử đợc dùng ở những

hệ thống cần đảm bảo tính ổn định, sự chính xác, sự chỉnh đổi nhịp nhàng củamột quy trình hoặc một hoạt động sản xuất Nó thực hiện bất cứ yêu cầu nào củadụng cụ từ cung cấp năng lợng đến một thiết bị bán dẫn.Với những thành quảcủa sự phát triển nhanh chóng của công nghệ thì việc điều khiển những hệ thốngphức tạp sẽ đợc thực hiện bởi hệ thống tự động hoá hoàn toàn đó là PLC

* PLC đợc sử dụng để kết hợp với máy tính chủ Ngoài ra nó còn đợc giao diện

để kết nối vối các thiết bị khác (nh bảng điều khiển động cơ, quận dây, hiển thịLED,…) Khả năng chuyển giao mạng của PLC có thể cho phép chúng phối hợp

xử lí, điều khiển hệ thống lớn.Ngoài ra nó còn thể hiện sự linh hoạt cao trongviệc phân loại các hệ thống điều khiển Mỗi một bộ phận trong hệ thống điềukhiển đóng vai trò rất quan trọng PLC sẽ không nhận biết đợc điều gì nếu không