Đề tài điều khiển đóng mở cửa thang máy

I.Phân tích yêu cầu của khách hàng :o Dùng động cơ 3 pha điều khiển đóng mở cánh cửa o Dùng biến tần và limit switch để đóng mở cửa nhẹ nhàng o Dùng cảm biến hồng ngoại để tụ động mở cửa

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HỒ CHÍ MINH

KHOA: ĐIỆN – ĐIỆN TỬ VIỂN THÔNG

ĐỒ ÁN MÔN HỌC:

KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ

Đề Tài: Điều khiển đóng mở cửa thang máy:

- Một cửa thang máy được mở ra và đóng vào bằng động cơ 1Hp.

- Sử dụng biến tần Mitsubishi và Limit switch để điều khiển cửa mở ra và đóng lại nhẹ nhàng.

- Đóng và mở cửa phải sử dụng nút nhấn.

- Cửa chuyển động nhanh và không va vào thành cửa.

- Nếu cửa đang đóng mà có người vào thì phải mở ra,đợi ấn nút đóng cửa.

Giáo Viên Hướng Dẫn : TS Lê Quang Đức.

Sinh Viên Thực Hiện:

Nhóm 8

Lê Đức Thái

Vũ Hoài Nam Ngô Đức Thiệu

I.Phân tích yêu cầu của khách hàng :

o Dùng động cơ 3 pha điều khiển đóng mở cánh cửa

o Dùng biến tần và limit switch để đóng mở cửa nhẹ nhàng

o Dùng cảm biến hồng ngoại để tụ động mở cửa khi có người tới.

o Chọn biến tần của hãng Mitsubishi

Tập trung vấn đềchủ yếu là điều khiển:

1 Điều khiển đóng là nếu khi ban đầu đóng cửa thì cần tốc độ nhanh khi gần hết quá trình thì chậm lại và dừng ở cuối quá trình tránh va đập

2 Yêu cầu mở cửa ngược lại thì cũng vậy

3 Yêu cầu có cảm biến hồng ngoại phát hiện người tới cửa để mở ra hoặc đang đóng cửa mà có người thì dừng lại và mở cửa ra

II.Giải pháp sơ bộ:

Đặc tính phụ tải.

Do yêu cầu của đề tài là điều khiển cửa đóng mở nhẹ nhàng, không

va đập nên nhóm sẽ sử dụng các thiết bị chính như: động cơ, biến tần, cảm biến hồng ngoại và 4 limit switch để điều khiển cửa

Limit switch SM1 có tác dụng giảm tốc độ ở cuối hành trình mở cửa

Limit switch SD1 có tác dụng giảm tốc độ ở cuối hành trình đóng cửa.

Các Limit switch SM2 và SD2 có tác dụng để dừng êm động cơ

Theo đó nhóm chọn động cơ của hãng SIEMENS model 1LA7 083-4AA

 Thông số của động cơ:

 Động cơ: 3 pha – 4 cực

 Điện áp: 400V, tần số 50Hz

 Tốc độ động cơ: 1395rpm

 Dòng điện: 1.91A

 Hệ số công suất: cosφ=0,80

(Catalog trang 12)

2.Chọn hộp số cho động cơ.

Thiết kế hệ thống truyền động như hình vẽ :

r = 2cm : là bán kính Pulley gắn tại điểm nối với cánh cửa

R = 4cm : là bán kính Pulley gắn tại trục hộp số

L = 75cm : là chiều rộng của 1 cánh cửa

(là Pulley loại bánh răng )

như vậy V tt= 0,75

5 =0,15 m/ s

Từ r = 2cm => C = 0,1256(m)

Vậy để thực hiện 1 hành trình đóng (mở) pulley có r = 2(cm) cần quay0,75

0,1256≈ 6 (v )

Chọn thời gian để thực hiện 1 hành trình đóng ( mở ) cửa là 5s

như vậy tốc độ quayn1 của Pulley có r = 2(cm) là 1,2 (v/s)

Vì vậy: ta chọn hộp số ZQ-250 của VNID.JSC.

( Catalog hộp giảm tốc trang : 5 )

Có các thông số như:

 Tỷ số truyền: 40.17

 Công suất truyền: 2.9 KW

3.Chọn Biến Tần.

 Giới thiệu một số dòng biến tần của Mitsubishi.

 FR-D700

Là dòng dòng biến tần mới

Dải công suất từ 0,1-7,5 (kw) Với thiết kế nhỏ gọn an toàn dễ sử dụng có cải tiến nhiều về chức năng như Digital Dial với đèn LED hiển thị, tích hợp chức năng dừng khẩn cấp

FR-D700 phù hợp cho những ứng dụng như : bơm , quạt , máy ép, băng tải…

 FR-A700

Là dòng biến tần tính năng caoDải công suất từ 0,4-630 (kw)Kết hợp nhiều những chức năng sáng tạo và đáng tin cậy FR-A700 có thể điều khiển chính xác các đối tượng mà

không cần các Encoders và rất nhiều tính năng khác.

FR-A700 phù hợp cho những ứng dụng như : sử dụng cho thang máy (nâng hạ), cầu trục , sử dụng nhiều trong hệ thống kho hàng

 FR-F700

Dải công suất từ 0,75 – 630 (kw)FR-F700 phù hợp cho những ứng dụng như : hệ thống khai thác khí, quạt , máy thổi, máy nén…

 FR-E700

Dải công suất từ 0,1 – 15 (kw)

Là dòng biến tần có công suất tầm trung với nhiều tính năng, điều khiển chính xác

FR-F700 phù hợp cho những ứng dụng như: máy dệt, cửa và thiết bị truyền động của cửa thang máy, cần cẩu…

Tiêu chí lựa chọn

 Phù hợp với động cơ có công suất 1 HP.

 Chuyên dùng cho việc mở cửa.

 Điện áp 380V, tần số 50Hz

 Có điều khiển Vector.

Từ đó ta chọn biến tần:FR-E740-0.26 chuyên dùng cho việc đóng mở cửa (catalo trang 37 manual )

 Các thông số kĩ thuật cơ bản:

Điện áp 380 - 480 V

Tần số 50/60Hz

Công suất định mức 0,75kW.Dòng điện định mức 2.6A

4.Chọn thiết bị bảo vệ biến tần.

 Chọn AC Choke

 Tác dụng

- Giúp cải thiện hệ số công suất và ổn định nguồn vào

- Giảm ảnh hưởng của nhiễu do biến tần sinh ra

- lọc sóng hài sinh ra từ biến tần

- hạn chế sóng hài do biến tần sinh ra.

( bientancatalog trang 58)

Có các thông số:

Chọn FFR-MSH-040-8A-RF1 Công suất 17W

FR-ABR-Điện trở 700 ôm

IV.Chọn thiết bị cho mạch động lực.

1.Chọn MCCB.

 Tác dụng

 Đây là thiết bị đóng ngắt bằng tay, có khả năng đóng ngắt tự động khi hệ thống có dòng điện quá tải vượt quá giới hạn định mức giúp bảo vệ biến tần

 Tiêu chí chọn

MCCB phải ngắt được trị số dòng điện ngắn mạch lớn

Có dòng định mức lớn hơn hoặc bằng dòng định mức của biến tần ( 2.6A)

 Theo khuyến cáo của nhà sản xuất biến tần ( nếu có)

Vậy nhóm chọn theo khuyến cáo của nhà sản xuất biến tần

MCCB NF32-SV của hãng Mitsubishi ( catalog MCCB trang 20)

 Tác dụng

- Cách biệt và độc lập nhau về điện

- Chống nhiễu khi lưới điện dao động

Ta chọn máy biến áp cách ly loại ST-1000VA-BACL của V-Standa.,

JSC ( trang 11)

 Điện áp vào : 1pha 220V, điện áp ra : 220V

 Công suất :1 kVA

 Chọn contactor loại dùng cho tải AC1

 Theo dòng định mức lớn hơn hoặc bằng dòng của biến tần

 Theo khuyến cáo nhà sx biến tần.( nếu có )

Chọn contactor loại: S-N10 của Mitsubishi do nhà sản xuất biến tầnkhuyến cáo

( catalo contactor trang 11)

Có các thông số như sau:

Sử dụng role trung gian để đóng mở các tiếp điểm trên mạch

Chọn relay của hãng Rockwell

( catalog relay control trang 1&2)

4 Chọn Limit switch.

 Tác dụng

Giới hạn hành trình các cấp tốc độ.Chọn limit switch của hãng OMRON, sốhiệu:D4B-4111N

 Số lượng: 4 cái

 Khối lượng: 960g

 Đầu tác động: cần bánh xe

 Chịu được quá tải động cơ

 Nhiệt độ làm việc dài hạn cho phép phải lớn hơn 700C

 Theo khuyến cáo nhà sx biến tần chọn cáp PVC có tiếtdiện 2,5mm2 cho mạch động lực và cáp vào động cơ.Chọn cáp CADIVI

 Cáp 3 lõi, ruột đồng, cách điện và vỏ bằng nhựa PVC, cấp điện áp0,6/1kV.Tần số 50Hz.Nhiệt độ làm việc dài hạn cho phép đối vớicáp là 700C.(catalog cáp trang 10)

V Chọn thiết bị chính cho mạch điều khiển.

1.

Chọn MCB cho mạch điều khiển

 Tiêu chí : Bảo vệ được cho các phần tử của mạch điều khiển được

an toàn khi có sự cố xảy ra như quá dòng thì MCB sẽ tác động bảo

Chọn cáp điều khiển:

Kết nối các thiết bị điện trên mạch điều khiển

Chọn loại cáp có mã1060101 1 lõivớiđường kính 1mm2của hãng Cadivi.(catalog trang 2)

2.Chọn cảm biến hồng ngoại.

 Tiêu chí chọn:

 Chọn cảm biến hồng ngoại có thể nhận biết được người ra vào để điều khiển cửa không đóng hoặc mở ra khi cửa đang đóng khi vẫn còn có người ra vào

Chọn loại F3E-16-T6 của Omron.

Có các thông số:

 Khoảng cách có phát hiện 0-5m

 Thời gian đáp ứng: max 110ms

 Nguồn sáng: LED hồng ngoại

 Nguồn cấp : 10-30VDC

3.Chọn nguồn riêng cho cảm biến.

chọn loạiS8JC-Z01524CD của OmRon

 Nguồn cấp 200~240VAC (185~264VAC),50/60Hz

Ta chọn nút nhấnYW1L-AF2E11QM3 của IDEC

Điện áp max 250V , sử dụng loại 1NO-1NC NO cho tiếp điểm

thường mở, NC cho tiếp điểm thường đóng (catalog trang 6)

5.Đèn báo :

Đèn báo nguồn, chạy thuận ,chạy nghịch, báo lỗi

Chọn loại YW1P-1M45 của hãng IDEC.

Sử dụng đèn led điện áp định mức: 230/240 AC/DCĐiện áp 220v AC ( catalog trang 3 )

VI Cài đặt các thông số cho biến tần và động cơ.

Tham số Mô tả Pham vị cài

Pr.8 thời gian

giảm tốc

3600/360s

0-2s

Pr.9 dòng điện

bảo vệ quá nhiệt của motor

điện trở hãm

Pr.57 Thời gian

khởi động sau khi bị mất điện

0 0.1-5s 9999

9999 Không khởi

động lại.

Pr.78 chế độ chạy

thuận, chạy nghịch

thuận,nghịch.

Chức năng Pr.150 Phát hiện 0-200% 150%

bảo vệ đầu

vào, ra.

quá dòng động cơ định mức Pr.151 Thời gian

cho phép quá dòng 150%

0-10s 2s

Pr.251 Bảo vệ đầu

ra khi mất pha

Pr.261 Lựa chọn

khi mất điện

điện sẽ tắt biến tần Pr.872 Bảo vệ đầu

vào khi mất pha

khi quá tải.

VII Thuyết minh mạch động lực- mạch điều khiển.

Có file cad kèm theo

Nguyên lý hoạt động:

 Ban đầu chưa có cấp điện, hay biến tần bị lỗi thì tất cả các đèn đềutắt

 Bắt đầu ta thì ta ấn ON điện cấp nguốn cho cuộn hút Contactor

KM thì khi đó đóng tiếp điểm trên mạch động lực, cấp nguồn vào biến tần Đồng thời đóng 1 tiếp điểm thường mở trên mạch điều khiển đóng để giữ dòng điện và bật sáng đèn Đ1

 Giả sử cửa ban đầu đang đóng Để thực hiện quá trình mở cửa ta

ấn nút nhất M:

Điện sẽ được cấp cho cuộn hút RL2 đèn Đ3 sáng Tiếp điểm thường mở sẽ đóng để giữ nguồn điện kết hợp bên mạch động lực thì tiếp điểm RL2 bên đó cũng đóng cấp điện vào biến tần ngõ vào STR(chạy ngược) Lúc này biến tần hoạt động cấp điện cho động cơ chạy với tốc 1 50 hz ( mở nhanh) do mình càiđặt Động cơ chạy thuận cửa bắt đầu mở và khi đến công tắc Limit Switch SM1 thì điện cấp cho cuộn hút RL3 đóng tiếp điểm RL3 trên biến tần tức là chân RLmà ta đã chọn tốc độ số

2 với tần số 10Hz Cửa vẫn tiếp tục được mở và khi đến SM2 cuộn hút KM2 được cấp điện, khi đó tiếp điểm thường đóng của KM2 được mở ra thì ngắt dòng điện vào RL2, đèn D3 tắt

và quá trình mở kết thúc

 Thực hiện quá trình đóng cửa:

Ta ấn nút nhấn Đ cấp nguồn cho cuộn hút RL1 Tiếp điểm thường mở sẽ đóng đèn đóng,đèn Đ2 sáng và để giữ nguồn điện kết hợp bên mạch động lực thì tiếp điểm RL1 bên đó cũngđóng cấp điện vào biến tần ngõ vào STF (chạy thuận) Lúc nàybiến tần hoạt động cấp điện cho động cơ chạy với tốc độ 1 50

hz ( đóng nhanh) đo mình cài đặt Động cơ chạy ngược cửa bắt đầu đóng và khi đến công tắc Limit Switch SD1 thì điện cấp cho cuộn hút RL3, đóng tiếp điểm RL3 trên biến tần hay chính là ta đã chọn tốc độ số 2 10Hz Cửa vẫn tiếp tục được

mở và khi đến SD2 cuộn hút KD2 được cấp điện, khi đó tiếp điểm thường đóng của KD2 được mở ra thì ngắt dòng điện vàoRL1, đèn Đ2 tắt và quá trình đóng kết thúc

 Khi có người vào mà cửa đang đóng thì cảm biến hồng ngoại phát hiện khi đó cảm biến sẽ điều khiển Role đóng lại cấp nguồn cho cuộn hút HN Ngay lập tức quá trình đóng sẽ bị cắt nguồn điện và dừng lại đồng thời quá trình mở được cấp điện và bắt đầu mở cửa

ra bởi các tiếp điểm thường đóng và mở ký hiệu trên mạch điều khiển.

+ Khi xảy ra lỗi ở đầu ra ,tiếp điểm C-B ở biến tần mở => ngắt biến tần ra khỏi nguồn, C-A đóng lại đèn Đ4 sáng báo lỗi

+ Nếu xảy ra sự cố ngắn mạch hay quá tải lúc đó MCB ngắt mạch điều khiển ra khỏi lưới, MCCB ngắt động cơ, biến tần ra khỏi lưới