Đồ án Thang máy 4 tầng sử dụng S7-200

QUÂN ĐỘI NHÂN DÂN VIỆT NAM HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ ---------óóó-------- BỘ MÔN: TỰ ĐỘNG VÀ KỸ THUẬT TÍNH BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP Người thực hiện : Chu đình phúc Lớp chuyên nghành: ĐKTĐ-K12 Địa điểm thực tập: Cty Đầu tư và phát triển công nghiệp Âu lạc Thời gian thực tập: 29/11/2010 - 13/01/2011 Hà nội- 01/2011 MỰC LỤC I. GIỚI THIỆU NƠI THỰC TẬP…………………………………………………………3 II. CÔNG VIỆC ĐÃ THỰC HIỆN TRONG THỜI GIAN THỰC TẬP TẠI CÔNG TY .3 III. CHI TIẾT THIẾT KẾ HỆ THỐNG THANG MÁY 4 TẦNG NHÀ MÁY XI MĂNG BÚT SƠN…………………………………………………………………………………3 1. GIỚI THIỆU CHUNG………………………………………………………………….3 a. Chức năng………………………………………………………………………………3 b. Đặc điểm công nghệ…………………………………………………………………….3 c. Các yêu cầu kỹ thuật đối với hệ thống truyền động………………………...…………..4 2. SƠ ĐỒ CHỨC NĂNG VÀ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠCH ĐIỆN HỆ TRYỀN ĐỘNG MÁY………………………………………………………………………………………4 a.Sơ đồ chức năng…………………………………………………………………..……..4 b.Sơ đồ nguyên lý và nguyên lý làm việc…………………………………...…………….5 Sơ đồ nguyên lý làm việc …………………………………………….…………………..5 Nguyên lý làm việc :……………………………………………………………………..22 Giới thiệu chế độ làm việc tự động………………………………………………..……..22 Tính chọn phần tử………………………………………………………………………..22 c.Thiết kế phần mềm điều khiển trên nền S7-200…………………………...…………..22 Lưu đồ thuật toán…………………………………………………………………….…..22 Chương trình phần mềm S7-200……………………………………………………...…24  4. KIỂM ĐỊNH KẾT QUẢ THIẾT KẾ:…………………………………..….………….72 a.Đặc tính cơ: ……………………………………………………………………………72 b.Khảo sát động học của hệt thống……………………………………………………....72 c.Kết luận:………………………………………………………………………………..73 VI. KẾT LUẬN………………………………………………………………...………..73 NHIỆM VỤ THỰC TẬP I. GIỚI THIỆU NƠI THỰC TẬP. Công ty trách nhiệm hữu hạn và phát triển công nhiệp Âu Lạc được thành lập vào năm 2006. Hoạt động trong lĩnh tự động hóa công nghiệp, chuyên thiết kế và tích hợp hệ thống điều khiển công nghiệp. II. CÔNG VIỆC ĐÃ THỰC HIỆN TRONG THỜI GIAN THỰC TẬP TẠI CÔNG TY Tham gia thiết kế và thi công cải tạo thang máy 4 tầng nhà máy Xi măng Bút Sơn III. CHI TIẾT THIẾT KẾ HỆ THỐNG THANG MÁY 4 TẦNG NHÀ MÁY XI MĂNG BÚT SƠN 1. GIỚI THIỆU CHUNG - Thang máy KONE trong nhà máy xi măng Bút sơn là thang máy của Pháp, sản xuất từ đầu những năm 90 của thế kỷ trước.Thang máy có 4 tầng trọng tải 15000 kg, động cơ nâng hạ 11 kw. Phần điều khiển của thang máy sử dụng vi điều khiển và dùng bộ khởi động mềm để điều khiển động cơ. Cả phần điều khiển và bộ khởi động mềm đều được tích hợp trên một bo mạch, dẫn đến việc bảo trì sửa chữa để hoạt động ổn định là vô cùng khó khăn. Giải pháp được đưa ra là thay thế phần điều khiển và bộ điều khiển động cơ bằng PLC SIEMENS, S7-200 – CPU 224 và biến tần EMERSON - CONTROL TECHINIQUES model Unidrive SP 11 kw. a. Chức năng - Thang có chức năng vận chuyển hang hóa và người phục vụ cho sản xuất lò cao. b. Đặc điểm công nghệ - Thang 4 tầng có tải trọng 15000kg, sử dụng động cơ 11kw để nâng hạ. động cơ được điều khiển bằng biến tần. phần điều khiển chính là PLC. c. Các yêu cầu kỹ thuật đối với hệ thống truyền động. - Thang máy chỉ chạy khi đủ điều kiện an toàn cửa buồng thang cửa tầng đã đóng, các nút ấn bảo vệ khẩn cấp không đóng. - Bảo vệ chạm đáy và nóc buồng thang, bảo vệ quá tải trọng 15000kg của buồng thang 2. SƠ ĐỒ CHỨC NĂNG VÀ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠCH ĐIỆN HỆ TRYỀN ĐỘNG MÁY. a.Sơ đồ chức năng b.Sơ đồ nguyên lý và nguyên lý làm việc. Sơ đồ nguyên lý làm việc : sau đay em sin được đưa ra sơ đồ thang máy được cải tiến dựa trên sơ đồ cũ để tận dụng cơ sở hạ tầng có sẵn của thang máy KONE. Nguyên lý làm việc : - Thang máy có 2 chế độ là làm việc bằng tay gồm có 2 bộ điều khiển bằng tay một đặt trong buồng thang, một đặt trong phòng máy, chế độ bằng tay sử dụng cho mục đích sửa chữa. Chế độ tự động sử dụng cho mục đích nâng hạ người và hàng hóa. - Động cơ chạy 3 cấp tốc, tốc độ V1 cho chế độ bằng tay 0.8 m/s, tốc độ V2 0.4 m/s cho chế độ phanh hãm và tốc độ V3 1,2 m/s sử dụng trong chế độ tự động. Giới thiệu chế độ làm việc tự động - Khởi động thang máy, lúc này thang máy đang ở vị trí bất kỳ ta phải đưa về vị trí khởi tạo ở tầng 1, thang máy xác nhận vị trí tại tầng 1. - Gọi thang tại cửa buồng gồm 2 nút ấn lên và xuống với mục đích để ưu tiên chiều chuyển động của thang. Khi thang đang chuyển động lên mà tại của buồng thang người gọi lên thì thang sẽ dừng lại để đón ngay và ngược lại nếu ấn nút gọi suống thì phải đợi thang chuyển động theo chiều xuống. - Thang máy nhận biết tầng bằng 3 sensor móng ngựa được lắp trên buồng thang gồm sensor bắt chiều lên, chiều xuống và bằng tầng. khi thang di từ tầng 1 lên gạp sensor bắt chiều lên và sensor bằng tầng của tầng 2 thì nhận biết đó là tầng 2 - Khi thang đang ở tầng 1 có người gọi ở cửa tầng 2 thì thang tăng tốc từ từ lên tốc độ V3 1,2 m/s, gặp sensor bắt chiều lên thì chuyển về tốc độ v2 0,4 m/s để chuẩn bị cho quá trình phanh hãm. Khi thang gặp sensor bằng tầng thì biến tần tắt động cơ và phanh hãm bó vào trục động cơ, đảm bảo cho thang dừng chính xác và an toàn. Tính chọn phần tử -- Bộ điều khiển khả trinh PlC sử dụng S7 – 200 của SIEMENS gồm cpu 224 và các modul I/O mở rộng tổng có 24 đầu vào và 24 đầu ra. - Biến tần điều khiển động cơ EMERSON - CONTROL TECHINIQUES model Unidrive SP 11 kw , điều khiển động cơ với 3 cấp tốc độ là khởi động, làm việc và tốc độ phanh hãm - Các rơ le chấp hành gồm rơ le 24V một chiều, rơ le 220 V soay chiều. - Khởi động từ và áp to mát 3 pha cùng loại 50A để đóng ngắt và bảo vệ biến tần động cơ. c.Thiết kế phần mềm điều khiển trên nền S7-200 Lưu đồ thuật toán Khối chọn chế độ làm việc Khối khởi tạo chế độ tự động và thang máy làm việc ở chế độ tự động Chương trình phần mềm S7-200 Thống kê đầu vào input Tên đầu cáp Chức năng sử dụng Trạng thái Ghi chú I0.0 C10/1 Nút ấn trong buồng thang gọi đến tầng 1 NO ok I0.1 C10/3 Nút ấn trong buồng thang gọi đến tầng 2 NO Sua tu C10/10 I0.2 C10/6 Nút ấn trong buồng thang gọi đến tầng 3 NO Sua tu C10/3 I0.3 C10/10 Nút ấn trong buồng thang gọi đến tầng 4 NO Sua tu C10/6 I0.4 H15/1 Gọi thang đi lên tại cửa tầng 1 NO 24V I0.5 H15/3 Gọi thang đi lên tại cửa tầng 2 NO 24V I0.6 H15/6 Gọi thang đi lên tại cửa tầng 3 NO 24V I0.7 H10/3 Gọi thang đi xuống tại cửa tầng 2 NO 24V I1.0 H10/6 Gọi thang đi xuống tại cửa tầng 3 NO 24V I1.1 H10/10 Gọi thang đi xuống tại cửa tầng 4 NO 24V I1.2 C1/8//M2/6 Nút ấn nóng điều khiển buồng thang đi lên tại buồng thang hoặc tại phòng điều khiển NO 24V I1.3 C1/7//M2/5 Nút ấn nóng điều khiển buồng thang xuống lên tại buồng thang hoặc tại phòng điều khiển NO 24V I1.4 M2/7//C1/2 0-auto 1-manual ưu tiên điều khiển bằng nút cầm tay NO 24V I1.5 C7/11 Buồng thang quá cân NO 24V I1.6 H1/8 Giảm tốc khi lên đến tầng 9 NC 24V I1.7 H1/9 Giảm tốc khi xuống đến tầng 1 NC 24V I2.0 T01 Emergency từ Rơ le R1 NC 24V I2.1 T02 Báo cửa buồng thang đã đóng từ Rơ le R2 NC 24V I2.2 P16 Báo lỗi từ biến tần NC 24V I2.3 Dự phòng I2.4 Dự phòng I2.5 Dự phòng I2.6 Dự phòng I2.7 Dự phòng I3.0 C7/6 Công tắc hành trình móng ngựa báo buồng thang sắp đi xuống đến tầng n NO 0V I3.1 C7/7 Công tắc hành trình móng ngựa báo buồng thang sắp đi lên đến tầng n NO 0V I3.2 C7/8 Công tắc hành trình móng ngựa báo buồng thang bằng tầng n NO 0V I3.3 Dự phòng I3.4 Dự phòng I3.5 Dự phòng I3.6 Dự phòng I3.7 Dự phòng Thống kê đầu ra output Tên đầu cáp Chức năng sử dụng Trạng thái Ghi chú Q0.0 C30/5 Hiển Thị Vị Trí Buồng Thang bit 1 Rơ le Q0.1 C30/6 Hiển Thị Vị Trí Buồng Thang bit 2 Rơ le Q0.2 C30/7 Hiển Thị Vị Trí Buồng Thang bit 3 Rơ le Q0.3 C30/8 Hiển Thị Vị Trí Buồng Thang bit 4 Rơ le Q0.4 Không được dùng Q0.5 Không được dùng Q0.6 C30/11 Hiển thị thang đang đi lên Rơ le Q0.7 C30/12 Hiển thị thang đang đi xuống Rơ le Q1.0 P03 Mở cửa buồng thang Rơ le Q1.1 P04 Đổi cầu chỉnh lưu cho cuộn hút của Rơ le Q1.2 P05 Điều khiển hệ thống điện buồng thang Rơ le Q1.3 P06 Khởi động động cơ chính Rơ le Q1.4 P07 Điều khiển quạt làm mát tủ Rơ le Q1.5 P08 Điều khiển quạt động cơ Rơ le Q1.6 P09 Chuông dừng tầng Rơ le Q1.7 P01 Enable driver Rơ le Q2.0 P14 Ra lệnh biến tần điều khiển thang đi lên 24V Q2.1 P15 Ra lệnh biến tần điều khiển thang đi xuống 24V Q2.2 P16 Điều khiển tốc độ biến tần bit 1 24V Q2.3 P17 Điều khiển tốc độ biến tần bit 2 24V Q2.4 C10/1B Nhớ đèn gọi tầng 1 trong buồng thang 24V Q2.5 C10/3B Nhớ đèn gọi tầng 2 trong buồng thang 24V Q2.6 C10/6B Nhớ đèn gọi tầng 3 trong buồng thang 24V Q2.7 C10/10B Nhớ đèn gọi tầng 4 trong buồng thang 24V Q3.0 H15/1B Gọi thang đi lên tại cửa tầng 1 NO 24V Q3.1 H15/3B Gọi thang đi lên tại cửa tầng 2 NO 24V Q3.2 H15/6B Gọi thang đi lên tại cửa tầng 3 NO 24V Q3.3 H10/3B Gọi thang đi xuống tại cửa tầng 2 NO 24V Q3.4 H10/6B Gọi thang đi xuống tại cửa tầng 3 NO 24V Q3.5 H10/10B Gọi thang đi xuống tại cửa tầng 4 NO 24V Q3.6 Dự phòng Q3.7 Dự phòng 4. KIỂM ĐỊNH KẾT QUẢ THIẾT KẾ: a.Đặc tính cơ: - Khảo sát đặc tính cơ khảo sát qua thực nghiệm Đặc tính cơ của động cơ thay đổi theo tần số khi buồng thang đi lên b.Khảo sát động học của hệt thống Đặc tính tốc độ theo thời gian c.Kết luận: - Động cơ được điều khiển bằng biến tần nên việc chuyển cấp giữa các cấp tốc độ làm việc là vô cấp, nên thang máy chuyển động nhẹ nhàng, không bị lắc giật trong quá trình khởi động cũng như phanh hãm. Tốc độ ổn định và mô men đạt yêu cầu. VI. KẾT LUẬN - Dự án cải tạo và nâng cấp hệ thống thang máy 4 tầng cho nhà máy Xi măng Bút Sơn, đã hoàn thành và được đưa vào sủ dụng. Hệ thống chạy ổn định.