Đồ án Thiết kế hệ điều khiển logíc cho thang máy 5 tầng

áy được ký hiệu bằng các chữ và số dựa vào các thông số cơ bản sau: - Loại thang: + Chở khách: P (Passenger) + Chở bệnh nhân: B (Bed) + Chở hàng: F (Freight) - Số người hoặc tải trọng - Kiểu mở cửa: +Mở về 2 phía: Co (Center Opening) +Mở về 1 phía: 2S (Single Side) - Số tầng phục vụ và tổng số tầng của toà nhà. - Hệ thống điều khiển. - Hệ thống vận hành. Ví dụ: P10- CO- 60- 14/15-VVVF-Duplex Ký hiệu trên có nghĩa là: Thang máy chờ khách tải trọng 10 người kiểu mở cửa chính giữa. Tốc độ di chuyển cabin 60 m/phút. Có 14 điểm phục vụ trên tổng số 15 tầng của toà nhà. Hệ thống điều khiển bằng cách biến đổi điện áp và tần số . Hệ thống vận hành kép. II.3. Đặc tính kỹ thuật của thang máy tải khách hiệu LG(Korea): II. 3. 1. Đặc tính tổng quát : Loại thang Tải khách Kiểu thang P11-PA6(450) -CO60 Số lượng 01 thang Tải trọng 450kg/6người Tốc độ 60 m/phút Hành trình Xác nhận thực tế Pít (Chiều sâu âm nền) 1400mm 0H (Chiều cao tầng trên cùng) 4200mm Số tầng có điểm dừng 07 Số cửa vào 07 ở phía trước Tên gọi các tầng GF, IF, 2F, 3F, 4F, 5F, 6F Phòng máy` Đặt phía trên hố thang Hố thang Rộng :1800mm Sâu:1450mm II. 3. 2. Hệ thống điều khiển: Chế độ điều khiển: Điều khiển đơn, tự động dừng tầng. Tập hợp đủ chiều(Full co llective selectve cont) Bộ điều khiển tín hiệu: Hệ thống vi sủ lý hệ Di-1. Bộ điều khiển động cơ : Điều khiển tốc độ vô cấp bằng hệ thống thay đổi điện áp và tần số. Nguồn điện cung cấp: Cho động lực: 380v - 3p - 50HZ. Cho chiếu sáng: 220v - 1p - 50HZ. II. 3. 3. Phòng thang: Kích thước: Ngang: 1400 mm Dọc: 850 mm Cao: 2300 mm Các vách: Inox Chiếu sáng buồng thang: Kiểu C-HX2 loại đèn chiếu sáng gián tiếp. Tay vịn: Kiểu HR-04 đặt 2 phía trong phòng thang. Cửa phòng thang: 800mm ´ 2100m Kiểu cửa: Loại 2 cánh mở trung tâm đóng mở tự động điều khiển động cơ VVVF có thể thay đổi tốc độ Cánh cửa: Inox Quạt: 02 loại chuyên dùng Sàn: Loại Luckstrong Tín hiệu báo: Chuông trong cabin Vị trí tín hiệu trọng cabin: Đặt trên băng điều khiển Bảng điều khiển: Kiểu CBM-IOC gồm: -Các nút gọi tầng -Các nút ấn giữ và đóng cửa -Các đèn báo tầng và báo chiều loại Digitab. -Logo và ghi chú tải trọng của thang. -Hộp có khoá chứa đựng công tắc, ATT, đèn , quạt. -Loa và Mic ro liên lạc qua Intercom với phòng máy và phòng trực . II.3.4. Các cửa tầng Hoạt động theo cửa phòng thang -Kích thước: Rộng:800mm Cao : 2100mm -Kiểu cửa: Loại 02 cánh đóng mở trung tâm. Cửa được khoá an toàn. Mỗi tầng có ở khoá để sử dụng khi cấp cứu và sửa chữa. -Khung cửa tầng trệt: Cánh cửa: Inox Ngưỡng cửa: Nhôm cứng Đèn chỉ thị và nút ấn: Báo chiều và vị trí thang theo kiểu VID-M422 II.3.5. Bộ phận bảo vệ: - Mất pha - Ngược pha - Quá tải (còi và đèn) - Quá tốc độ - Photocell 2 tia tại cửa cabin II.3.6. Các đặc điểm khác: - Cửa phòng thang sẽ mở trở lại khi gặp vật cản và tự đóng trở lại. - Tế bào quang 2 tia tăng cường độ an toàn cửa - Đèn chiếu sáng 30 phút khi mất điện và ác quy sẽ tự động nạp trở lại khi có điện. - Bộ báo và bảo vệ khi quá tải trọng - Công tắc điều khiển kiểm tra trên nóc buồng thang - Tự động điều chỉnh thời gian đóng mở cửa - Giữ mở cửa lâu hơn thời gian quy định bằng điều khiển. Hoặc nút ấn điều khiển gọi tầng tại cửa tầng. - Huỷ bỏ tín hiệu gọi thang khi thang đi lên hoặc đi xuống đến nơi kết thúc là cửa tầng gọi . Hệ thống này sẽ tự động xoá sự gọi lại từ bộ nhớ. - Làm việc độc lập - Được trang bị kết nối nguồn dự phòng - Dừng tầng an toàn. chương III các Hệ truyền động thường sử dụng trong thang máy nhà cao tầng Iii.1. khái quát: Ngày nay cùng với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật, truyền động điện đóng một vai trò rất quan trọng trong mọi lĩnh vực. Nhằm thúc đẩy sản xuất phát triển, giảm chi phí lao động của con người trong công nghiệp nặng và những ngành công nghiệp độc hại.Các hệ truyền động ra đời với độ chính xác cao, khả năng tự động điều khiển đã đáp ứng được yêu cầu thực tế đòi hỏi. Cùng với sự phát triển đó, thang máy đã được đưa vào sử dụng rộng rãi từ các toà nhà cao tầng tới hầm mỏ... Với mục đích phục vụ nhu cầu đi lại, vận chuyển hàng hoá theo phương thẳng đứng một cách nhanh chóng thuận tiện góp phần thúc đẩy công cuộc công nghiệp hoá , hiện đại hoá đất nước. Đối với hệ truyền động thang máy vấn đề quan trọng được đặt ra đối với người thiết kế không phải là tốc độ cao mà là những vấn đề công nghệ đòi hỏi. Phụ tải của thang máy mang tính thế năng cơ bản gồm 2 thành phần chính. Tải trọng và trọng lượng bản thân. Yêu cầu cơ bản đối với hệ truyền động thang máy phải đảm bảo cho buồng thang chuyển động êm. Trong thiết kế phải chú ý hạn chế gia tốc nhằm giảm độ giật của thang tránh cảm giác khó chịu cho hành khách và sự va đập của hàng hoá ở giai đoạn khởi động và dừng tầng. Các tham số chính đặc trưng cho chế độ làm việc của thang máy là : - Tốc độ di chuyển : V (m/s) - Gia tốc: a (m/s2) - Độ giật r (m/s3) Với công nghệ điện tử bán dẫn phát triển, sự ra đời của các vị mạch đã thúc đẩy hệ truyền động điện nói chung và hệ truyền động điện thang máy nói riêng ngày càng phát triển và hoàn thiện hơn. IIi.2. Các hệ truyền động dùng trong thang máy: Hệ truyền động thường được dùng cho thang máy bao gồm: - Hệ truyền động dùng động cơ một chiều - Hệ truyền động dùng động cơ xoay chiều Đối với từng loại thang máy với từng mục đích sử dụng mà có hệ truyền động tương ứng để đạt hiệu quả cao. III.2.1. Hệ truyền động dùng động cơ một chiều: ~ ~ ~ MĐKĐ CÔĐ CFĐ CFA CCĐ Đ1 wF i UF=UD Đ MS IKĐ UKD M,w CKF Đ2 F Hình II.1:Cấu trúc hệ F-Đ Uđk wF III.2.1.1. Hệ truyền động máy phát -động cơ một chiều có khuyếch đại trung gian ( F- Đ): Hệ F- Đ có khuyếch đại trung gian thường được dùng để truyền động cho thang cao tốc có yêu cầu cao về chất lượng điều chỉnh. Hệ truyền động bao gồm một tổ hợp máy phát động cơ điện một chiều. Máy phát F được kéo bởi động cơ Đ1 rôto lồng sóc. Điện áp của cuộn kích từ máy phát CKF được lấy từ 2 cực của máy khuyếch đại MAKĐ. Máy điện khuyếch đại được kéo bởi rôto lồng sóc Đ2. Máy điện khuyếch đại có 4 cuộn dây : - CCĐ: Cuộn chủ đạo. -CFA: Cuộn phản hồi âm áp. - CÔĐ: Cuộn ổn định. -CFD: Cuộn phản hồi dương dòng Cuộn ổn định có tác dụng ổn áp máy khuyếch đại trong thời điểm quá độ. Điều chỉnh động cơ Đ thông qua cuộn chủ đạo CCĐ đảo chiều quay của động cơ Đ bằng cách đảo chiều quay của cuộn chủ đạo. + Ưu điểm: Hệ truyền động F - Đ có khuyếch đại trung gian điều khiển đổi chiều làm việc của động cơ linh hoạt và khả năng quá tải lớn, dải điều chỉnh rộng , chất lượng điều chỉnh cao. +Nhược điểm: Dùng nhiều máy điện, gây ồn lớn công suất lắp đặt tối thiểu gấp 3 lần công suất động cơ chấp hành. Vận hành sửa chữa phức tạp. Các máy phát điện một chiều có từ dư đặc tính từ hoá có trễ nên khó điều chỉnh sâu tốc độ. III.2.1.2. Hệ truyền động Thyristor- Động cơ một chiều có đảo chiều T- Đ: Phần ứng của động cơ truyền động được cấp nguồn từ bộ biến đổi tĩnh dùng thyristor tạo bởi 2 mạch cầu chỉnh lưu 3 pha thuận (1Bth) và ngược (2Bth). Mỗi cầu chỉnh lưu gồm 6 thyrisfor. Cuộn kháng 1CKvà 2 CK dùng để hạn chế dòng điện cân bằng. Hai bộ biến đổi được điều khiển bằng 2 khối KĐKN và KĐKH. Trong mỗi khối gồm các khâu đồng pha, khâu tạo điện áp răng cưa, khâu so sánh, tạo xung và khuyếch đại xung. Nguyên lý làm việc của sơ đồ hệ truyền động T- Đ như sau: Điện áp được lấy ra từ đầu ra của khâu hạn chế gia tốc. Độ lớn và cực tính của điện áp đặt do khâu điều hành ĐH quyết định. Điện áp ra của khâu HCGT tăng dần theo hàm tuyến tính bậc nhất khi thay đổi tín hiệu đầu vào. Điều chỉnh tốc độ động cơ thông qua bộ điều chỉnh tốc độ Rw mà đầu vào là tổng hai tín hiệu phản hồi âm tốc độ Kw và tín hiệu đầu vào của RIN ( thang đi lên) và RIH ( thang đi xuống). RIN và RIH còn nhận tín hiệu phản hồi dòng từ khâu 1KI và 2KI.. Tín hiệu đầu ra của RIN và RIH là tín hiệu điều khiển đưa vào khối điều khiển KĐKN và KĐKH. Khi dừng chính xác buồng thang hệ sẽ chuyền đổi từ chế độ điều chỉnh tốc độ sang chế độ điều khiển vị trí. Tín hiệu từ khâu cảm biến dừng chính xác CBDCX được đưa vào khâu điều chỉnh vị trí RVT. Khi buồng thang nằm bằng với sàn tầng tín hiệu ra của khâu CBDCX = 0. RVT HCGT Rw PI KĐKN PI KĐKH Sh1 Sh2 1K1 2K1 Đ 2Bth 2CK 1Bth 1CK RIN RIH ĐH FT CBDCX Kw CPĐ Hình III.2. Sơ đồ khối hệ T - Đ - Ưu điểm: Với hệ truyền động T - Đ động cơ được điều chỉnh tốt, tác động điều chỉnh nhanh, dải điều chỉnh rộng. Không gây ồn, dễ tự động hoá thuận lợi cho việc lập các hệ thống điều chỉnh nhiều vòng. Nâng cao chất lượng các đặc tính tĩnh và động của hệ thống. - Nhược điểm: Do các van bán dẫn có tính phi tuyến, dạng điện áp chỉnh lưu ra có biên độ đập mạch cao gây tổn thất phụ trong máy điện. ở các hệ truyền động công suất lớn còn làm xấu dạng điện áp ra của nguồn và lưới xoay chiều. III.2.2. Hệ truyền động dùng động cơ xoay chiều: III.2.2.1. Hệ truyền động động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc hai cấp tốc độ: Thường được dùng cho thang máy có tốc độ trung bình. Hệ này động cơ gồm 2 tổ đấu dây làm việc độc lập. Một tổ cho tốc độ cao (nối sao). một tổ cho tốc độ thấp (nối tam giác). Đ C T RN N H CD AP khối điều khiển logic NCH T H.III.3.Sơ đồ nguyên lý mạch động lực Sơ đồ nguyên lý mạch động lực được giới thiệu trên H.3.3. Nguồn cung cấp cho hệ bằng cầu dao CD và Aptomat Ap. Cuộn dây Stator của động cơ được nôí vào nguồn cấp qua các tiếp điểm của công tắc tơ nâng N hoặc công tắc tơ hạ H và các tiếp điểm của công tắc tơ tốc độ cao C hoặc công tắc tơ tốc độ thấp T. Hệ này đảm bảo dừng chính xác cao thực hiện bằng cách chuyển tốc độ của động cơ xuống thấp trước khi buồng thang sắp đến sàn tầng. Nhưng do thay đổi đột ngột theo từng cấp nên gây độ giật lớn. III.2.2.2. Hệ truyền động biến tần - Động cơ không đồng bộ roto lồng sóc: Hệ truyền động biến tần - động cơ không đồng bộ roto lồng sóc kết hợp với bộ điều khiển khả trình PLC ngày nay được sử dụng rộng rãi. Các bộ biến tần thường dùng là bộ biến tần nguồn áp . KĐK Đ ~ CL L NL C Hình III.4. Cấu trúc bộ biến tần nguồn áp Nguyên lý của bộ biến tần nguồn áp bao gồm: Một mạch chỉnh lưu CL, chỉnh lưu điện áp xoay chiều tạo thành điện áp một chiều, điện áp này thông qua mạch lọc trung gian L, sau đó được đưa qua bộ nghịch lưu tạo thành một điện áp xoay chiều 3 pha có tần số và biên độ khác với điện áp lưới. Biên độ và điện áp ở đầu ra của bộ biến tần có thể thay đổi được nhờ sự thay đổi góc mở các thyristor mạch chỉnh lưu. Tần số điện áp đầu ra của biến tần có thể điều chỉnh bằng cách điều khiển tần số đóng mở các thyristor mạch nghịch lưu. Tất cả sự điều chỉnh này nhờ vào tín hiệu từ khối điều khiển KĐK. Các bộ phận biến tần hiện nay được các hãng chế tạo trọn bộ. Các bộ biến tầng thông thường được điều chỉnh thông qua Thyristor hoặc Transistor. Một trung tâm điều khiển CPU ứng dụng công nghệ one-chip. Bộ điều khiển này làm nhiệm vụ đóng mở các van bán dẫn mạch lực, có khả năng giao tiếp với bên ngoài và truyền thông với các thiết bị khác. Ngoài ra trong bộ biến tần còn có các bộ phận bảo vệ cho các van bán dẫn. Ưu điểm: Có thể thay đổi tần số điện áp đầu ra thông qua việc lập trình cho bộ điều khiển biến tần. Có khả năng thay đổi thời gian khởi động, thời gian hãm một cách mềm mại để giảm độ giật cho buồng thang. Điều khiển tốc độ mềm hoàn toàn. Có khả năng điều khiển sâu tốc độ, chất lượng điều khiển cao. Có khả năng giữ độ cứng cơ của động cơ tốt dễ dàng cho vận hành, bảo dưỡng và thay thế. Nhược điểm: Dạng điện áp đầu ra của biến tần có chứa nhiều sóng hài nên dễ gây nhiễu cho lưới điện 3 pha và lưới thông tin ở gần vị trí đặt biến tần. Đối với những bộ biến tần công suất lớn, khả năng gây nhiễu là rất lớn. Do vậy các bộ biến tần công suất lớn thường được chế tạo kèm theo một bộ lọc nhiễu. Luật điều chỉnh tần số điện áp theo khả năng quá tải: Khi điều chỉnh tần số nguồn cấp cho động cơ các thông số điện liên quan đến tần số như: Cảm kháng, dòng điện, từ thông... của động cơ đều bị thay đổi theo và cuối cùng các đại lượng như: độ trượt tới hạn, momen tới hạn cũng thay đổi. Chính vì vậy, điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng phương pháp thay đổi tần số thường kéo theo điều chỉnh điện áp. - Đối với hệ thống biến tần nguồn áp thường có yêu cầu cho khả năng quá tải về momen không đổi trong suốt dải điều chỉnh tốc độ. - Muốn cho hệ số quá tải về momen là không đổi thì tần số và điện áp phải điều chỉnh theo phương trình sau: Trong đó: uS: Điện áp định mức đặt vào Stator uSdm: Điện áp Stator định mức wo: Tốc độ không tải của đặc tính cơ ứng với tốc độ điều chỉnh wodm: Tốc độ không tải định mức fS: Tần số nào đó trong dải điều chỉnh fSdm: Chỉ số ứng với các đặc tính cơ của máy xuất. Với truyền động thang máy mômen cản là dạng thế năng, không đổi. Với loại đặc tính có này ta có : x = 0 Vậy khi tốc độ tăng thì ta phải tăng điện áp và ngược lại. Chương Iv Tính Chọn công suất động cơ IV. ý nghĩa của việc tính chọn: Việc tính chọn công suất động cơ truyền động là hết sức quan trọng. Nếu như ta chọn công suất nhỏ hơn trị số cần thiết thì động cơ sẽ phải làm việc quá tải, tuổi thọ của động cơ giảm, có đôi khi còn làm cháy động cơ. Nếu ta chọn công suất động cơ lớn hơn trị số yêu cầu thì động cơ làm việc non tải gây lãng phí về vốn đầu tư. Nếu chọn kiểu động cơ không phù hợp với yêu cầu phụ tải, thì động cơ sẽ không thể đáp ứng được yêu cầu truyền động cho phụ tải ngoài ra còn gây hại cho động cơ. Thang máy là một phụ tải thế năng làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại, có điều chỉnh tốc độ. Với những thang máy có tốc độ trung bình tốt nhất chọn động cơ không đồng bộ xoay chiều 3 pha rôto lồng sóc. IV.2. Các thông số kỹ thuật của thang: Để tính chọn được công suất động cơ cần có các điều kiện về tham số như: Sơ đồ động học thang máy, tốc độ và gia tốc của thang máy, tải trọng, trọng lượng buồng thang Theo yêu cầu của đề bài thì ta chọn các thông số sau: Tải trọng : 500kg Khối lượng buồng thang : 1000kg Tốc độ thang : v = 0.9 m/s Gia tốc thang : a = 0.9 m/s2 Độ giật khi khởi động và hãm : r = 0.9 m/s3 Tốc độ thang khi sắp dừng tầng : v1 = 0.04 m/s Thời gian thang chạy tốc độ thấp: t = 2s IV.3. Xác định phụ tải tĩnh: Các loại thang máy chở người ngày nay thường dùng kiểu cáp nối 2 đầu có đối trọng như hình IV.1. Kiểu cáp nối sẽ giữ cho buồng thang chuyển động ổn định, giảm rung lắc cho cabin. Khi thang có đối trọng, công suất động cơ truyền động sẽ nhỏ đi rất nhiều so với khi thang không sử dụng đối trọng. Gcb Gđt wh wn Fh Hình IV.1 Cấu tạo thang + Trọng lượng của đối trọng: Gđt=Gcb +a ´Gđm Trong đó: - Gđt :trọng lượng đối trọng - Gcb : trọng lượng Cabin - Gđm : Trọng lượng định mức - a là hệ số cân bằng: a = 0,3 á 0,6 Gđt = 1000 + 1,5 ´ 500 = 1225 (Kg) + Tính lực kéo đặt lên Puly khi nâng tải: Fn = ( Gcb + Gđm - Gđt )´ k´g Trong đó: - k là hệ số ma sát giữa đối trọng buồng thang với thanh dẫn hướng, chọn k=1,15 - g: là gia tốc trọng trường lấy g = 9,81m/s2 Fn=(500 + 1000 - 1225)´1,15´9,81= 3102,4 (N) + Momen ứng với lực kéo khi nâng tải: Trong đó: - R: là bán kính Puly: chọn R=0,3 m - i: tỷ số truyền cơ cấu, chọn i=29 - h: là hiệu suất cơ cấu :chọn h =0,8 + Công suất tĩnh của động cơ khi nâng tải: Pn = Mn ´ w Trong đó: - w: là vận tốc góc của trục động cơ - Pn Công suất trên trục động cơ khi nâng tải - Mn Momen cơ trên trục động cơ khi nâng tải Vận tốc góc quan hệ với tốc độ quay của roto theo công thức: Tốc độ quay quan hệ với vận tốc dài của cabin theo công thức: Từ hai công thức trên ta có: Suy ra công suất tĩnh của động cơ khi nâng tải Giả thiết khi hạ thang làm việc ở chế độ năng nề nhất tức là hạ không tải: + Tính lực kéo đặt lên Puly khi hạ không tải: Fh = [Gđt - (Gđm + Gcb)]´k´g (N) Với giả thiết hạ không tải nên Gđm = 0, thay số ta được: Fh = (1125 - 1000)´1,15´9,81 = 2538,38 (N) + Tính momen tương ứng với lực kéo khi hạ tải: Ph = Mh ´ w = 36,6´87 = 3184,2 (W) IV.4. Xác định đồ thị phụ tải và hệ số đóng điện tương đối: Để vẽ được đồ thị phụ tải và tính được hệ số đóng điện tương đối ta phải xác định thời gian khởi động, thời gian hãm để đảm bảo gia tốc và độ giật của cabin theo yêu cầu. Đồng thời phải tính được các khoảng thời gian làm việc và nghỉ trong một chu kỳ hoạt động của thang. Để tính toán ta giả thiết thang làm việc ở chế độ nặng nề nhất: - Khi thang đi lên luôn đầy tải: với tải trọng định mức = 500kg. Giả thiết tương ứng với 8 người. Khi thang dừng ở tầng 1 sẽ có 8 hành khách vào buồng thang, thang đi lên đến mỗi tầng thì dừng lại để 1 khách ra và 1 khách vào - Khi thang đi xuống luôn không tải. IV.4.1. Tính các khoảng thời gian mở máy và đóng máy: r0 a0 Vh V1 r(m/s3) a(m/s2) v(m/s) 0 t0 v0 t1 v1 t2 v2 t3 vh t4 vh t5 v3 t6 v4 t7 v1 t8 v0 Mở máy Chế độ ổn định Hãm xuống tốc độ thấp Chạy tốc độ thấp và hãm dừng t Hình IV.2 Đường cong biểu diễn sự phụ thuộc của quãng đường S, tốc độ V, gia tốc a, độ giật r theo thời gian Ta có: (1) (2) v= at + v0 (3) Từ (2), (3) đ S’= at + v0 đ S = 1/2at2 + v0t +s0 (4) (1), (2) đ v’= rt+a0 đ Từ (3) đ s’= v đ (5) - áp dụng công thức (4) tính quãng đường đi được trong thời gian từ t1 đến t2. áp dụng công thức (5) tính quãng đường đi được trong thời gian từ to đến t1 và từ t2 đến t3: t3 - t2= 0,1s v2= v1 + a´(t2 - t1) (6) v3= 0,9m/s v2 = 0,765 (m/s) Thay vào (6) ta được: v2 = v1+ a´(t - t1) 0,765 = 0,045 + 0,9´(t2- t1) đ t2- t1 = 0,8 (s) Thời gian mở máy: tmở máy = t3 = t1 + t2- t1+ t3 - t2 = 1(s) Quãng đường đi được trong khoảng thời gian t1á t2: Quãng đường đi được trong khoảng thời gian từ t2 á t3 là: Quãng đường đi được trong thời gian mở máy: Smở máy= 0,0015 + 0,324 + 0,091 = 0,4165 (m) Giả sử thời gian mở máy và thời gian hãm máy là bằng nhau: ị Quãng đường hãm xuống tốc độ thấp là: Sht = 0,4165 (m) Thời gian thang chạy tốc độ thấp bằng 2s. ị Quãng đường thang chạy tốc độ thấp là: S = 0,04.2 = 0,08(m) Tổng thời gian khởi động, hãm, chạy tốc độ thấp và hãm dừng: tS =1+1+2 = 4(s) Tổng quãng đường khởi động, hãm, chạy tốc độ thấp và hãm dừng: SS= 0,4165+0,4165+0,08 = 0,913 (m) *Thời gian thang chạy từ tầng 1 lên tầng 2 : Quãng đường thang chạy tốc độ cao : SH1=H1-SS = 3,5-0,913 = 2,587 (m) Thời gian thang chạy tốc độ cao : -Thời gian thang chạy từ tầng 2 đ 3; 3 đ 4; 4 đ 5: Cũng tương tự như thang chạy từ tầng 1 lên tầng 2: tS1 = 2,87 + 4 = 6,87 (s) Thời gian thang chạy không tải từ tầng 5 đ 1 Quãng đường 5 tầng là: S5,1 = 3,5´4 = 14 (m) Quãng đường thang di chuyển tốc độ cao : SH5,1=S5,1 - SS = 14 - 0,913 = 13,087 (m) Thời gian thang chạy tốc độ cao: Thời gian thang chạy từ tầng 5 đ 1 : tS5,1 = 14,54 + 4 = 18,54 (s) Thang chạy từ tầng 1 đ 2 mất 6,87 (s) Chọn thời gian đóng mở cửa ở mỗi tầng là 6(s) 5 đ1 8s 18,54s M(Nm) 40 36,6 0 đ Thời gian thay nghỉ tầng 5 là: 8 (s). (thời gian đóng mở cửa + thời gian người ra) Hình IV.3. Đồ thị phụ tải Hệ số đóng điện : TĐ % tilv: thời gian làm việc ting : thời gian nghỉ Thời gian làm việc cho một chu kỳ thang máy bao gồm cả đi lên và đi xuống: TĐ% Mômen đẳng trị và mômen trung bình: Công suất động cơ chọn theo mômen đẳng trị: Pđt = Mđt´ Wđ = 29 ´ 87 = 2523 (W) = 2,523 (KW) Quy đổi về hệ số tiếp điện tiêu chuẩn : TĐ%=25% dùng cho thang máy: P = Pđt´=2,523´1,414 = 3,57 (KW) Vậy công suất động cơ cần chọn là: Pđm ³ 3,57 (KW) Tra bảng ta có động cơ: Kiểu MTKT III-6 do Liên Xô cũ chế tạo với các thông số - Pđm = 4,1kW - nđm = 850V/ph - Iđm = 10,9A - rst = 2,1W - Cosj = 0,74 chương v ứng dụng Bộ điều khiển khả trình plc vào điều khiển thang máy V.1. Giới thiệu chung của các bộ điều khiển khả trình: V.1.1.Đặc điểm chung của các bộ điều khiển khả trình: Nhu cầu về một bộ điều khiển dễ sử dụng, linh hoạt có giá thành thấp đã thúc đẩy sự phát triển những hệ thống điều khiển lập trình (Programmable-control-sytems ) Sử dụng CPU và bộ nhớ để điều khiển máy móc hay các quá trình sản xuất. Trong bối cảnh đó bộ điều khiển lập trình (PLC-Progammable Logic Controler) được thiết kế nhằm thay thế phương pháp điều khiển truyền thống dùng rơle, công tắc tơ và các thiết bị rời cồng kềnh. Nó tạo ra khả năng điều khiển các thiết bị một cách dễ dàng, linh hoạt dựa trên việc lập trình tập lệnh cơ bản. Ngoài ra PLC còn có thể thực hiện các tác vụ khác như: định thời gian, đếm... Làm tăng khả năng điều khiển cho những hoạt động phức tạp ngay cả với loại PLC nhỏ nhất. Panel lập trình Bộ nhớ Khối điều Khối ngõ Chương khiển vào trình trung tâm Bộ nhớ Khối ngõ Dữ liệu ra Nguồn cấp điện Mạch giao tiếp và cảm biến Mạch công suất và cơ cấu tác động H.3.1. Sơ đồ khối bên trong PLC PLC làm việc theo kiểu vòng quét , quá trình đọc các đầu vào thực hiện công trình và đưa các tín hiệu ra gọi là quét . Thời gian quét là quá trình liên tục, tuần tự từ đọc đầu vào , đánh giá và quyết định logic điều khiển người đưa tín hiệu ra Cập nhật tín hiệu vào ra Quét chương trình H.3.2. Vòng quét của PLC Thời gian cần thiết cho một lần quét thay đổi từ 10ms á 30ms. Sự biến đổi thời gian quét phụ thuộc vào độ dài của chương trình ứng dụng. Đồng thời việc sử dụng các hệ thống I/O từ xa cũng làm tăng thêm thời gian quét do đó phải truyền tín hiệu từ đầu I/O đến hệ thống ở xa. Ngoài ra thời gian quét còn phụ thuộc vào tốc độ sử lý của PLC. Hoạt động của PLC là kiểm tra tất cả các trạng thái tín hiệu ở ngõ vào đưa về từ quá trình điều khiển, thực hiện logic được lập trình trong chương trình và kích ra tín hiệu điều khiển ở các đầu ra cho thiết bị bên ngoài tương ứng. Với các mạch giao tiếp chuẩn ở khối vào và ra PLC cho phép kết nối trực tiếp với những cơ cấu tác động (actuators) có công suất nhỏ ở các cổng ra và những mạch chuyển đổi tín hiệu (Trasducers) ở các cổng vào mà không cần mạch giao tiếp bằng các rơle trung gian. Tuy nhiên cần phải có mạch điện tử công suất trung gian khi PLC điều khiển những thiết bị có công suất lớn. Việc sử dụng PLC cho phép chúng ta hiệu chỉnh hệ thống điều khiển mà không cần có sự thay đổi nào về sự kết nối dây. Sự thay đổi chỉ là thay đổi chương trình điều khiển trong bộ nhớ thông qua các thiết bị lập trình thông dụng. Hơn nữa, chúng còn có ưu điểm là thời gian lắp đặt và đưa vào sử dụng nhanh hơn so với những hệ điều khiển truyền thống. Về phần cứng. PLC tương tự như một máy tính chúng có các đặc điểm thích hợp cho mục đích điều khiển công nghiệp như: - Cấu trúc dạng modul cho phép dễ dàng ghép nối và thay thế, tăng khả năng (nối thêm modul mở rộng vào ra) thêm chức năng (ghép nối thêm các modul chuyên dùng). - Việc kết nối dây và tín hiệu ở cổng vào ra được chuẩn hoá. - Thực hiện được các logic điều khiển phức tạp mà các hệ thống điều khiển rơle, công tắc tơ không thể thực hiện được. - Ngôn ngữ chuyên dùng: LADDER, STL, FUCTION CHART, dễ hiểu và dễ sử dụng. - Thay đổi chương trình điều khiển một cách dễ dàng bằng các thiết bị lập trình chuyên dùng hoặc máy tính. - Có khả năng chống nhiễu tốt. Với những đặc điểm trên làm cho PLC trở thành một thiết bị điều khiển không thể thiếu trong điều khiển công nghiệp và điều khiển quá trình. V.1.2 Khái niệm cơ bản: Bộ điều khiển lập trình là một ý tưởng của nhóm kỹ sư vào năm 1968 (General motors). Họ đã đề ra các chỉ tiêu kỹ thuật nhằm đáp ứng những yêu cầu điều khiển trong công nghiệp: - Dễ dàng lập trình và thay đổi chương trình điều khiển sử dụng thích hợp trong công nghiệp. - Cấu trúc dạng modul dễ dàng bảo trì sửa chữa. - Tin cậy hơn trong môi trường sản xuất của các nhà máy công nghiệp. -Dùng linh kiện bán dẫn nên có kích thước nhỏ gọn hơn mạch rơle chức năng tương đương. -Giá thành cạnh tranh. Những chỉ tiêu này tạo sự quan tâm của các kỹ sư thuộc nhiều ngành nghiên cứu về khả năng ứng dụng của PLC trong công nghiệp. Các kết quả nghiên cứu đã đưa thêm một số yêu cầu cần phải có trong chức năng của PLC. Tập lệnh từ các lệnh logic đơn giản được hỗ trợ thêm các lệnh về định thời gian, đếm. Sau đó là các lệnh xử lý toán học, xử lý bảng số liệu, xử lý xung tốc độ cao, tính toán số liệu, xử lý thời gian thực, đọc mã vạch. Song song sự phát triển về phần cứng cũng đạt được nhiều kết quả: Bộ nhớ lớn hơn, số lượng về cổng vào ra nhiều hơn. Các modul chuyên dùng hơn. Vào năm 1976, PLC có khả năng điều khiển các ngõ vào ra ở xa bằng kỹ thuật truyền thông khoảng 200m. Sự gia tăng những ứng dụng PLC trong công nghiệp đã thúc đẩy các nhà sản xuất hoàn chỉnh các họ PLC với các mức độ khác nhau về khả năng, tốc độ xử lý và hiệu suất . Từ các PLC ban đầu làm việc độc lập chỉ với vài chục đầu ra, dung lượng bộ nhớ bé. Đến nay đã có những họ PLC với cấu trúc modul có dung lượng đầu vào, ra lớn dễ thay đổi để phù hợp với yêu cầu sử dụng. Dung lượng bộ nhớ lớn và rất lớn có thêm các chức năng chuyên dùng sử lý tín hiệu liên tục, điều khiển động cơ secvo, động cơ bước, truyền thông. Bộ nhớ mở rộng với cấu trúc dạng modul cho phép người sử dụng mở rộng hay nâng cấp một hệ thống điều khiển bằng PLC một cách dễ dàng, linh hoạt và rất kinh tế. v.1.3. PC hay PLC Tuỳ từng nước mà n