ĐỒ án tốt NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH tự ĐỘNG hóa thiết kế hệ thống TBĐ tự động hóa cho thang máy 10 tầng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KTCNTN CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN Độc lập - Tự - Hạnh phúc o0o ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH TỰ ĐỘNG HÓA Tên đề tài: “Thiết kế hệ thống TBĐ – Tự động hóa cho thang máy 10 tầng ” NỘI DUNG ĐỒ ÁN: I Nội dung thuyết minh Chương I: Tổng quát thang máy Chương II: Phân tích lựa chọn hệ thống truyền động điện Chương III: Thiết kế hệ thống điều khiển thang máy Chương IV: Chương trình thuật toán điều khiển Chương V: Thuyết minh II Bản vẽ Bản vẽ mạch động lực bảng điều khiển Bản vẽ sơ đồ nguyên lý khối điều khiển Bản vẽ mơ tả thuật tốn hàm Logic công nghệ Thái Nguyên, Ngày…Tháng…Năm 2021 Giáo viên hướng dẫn ĐỖ Trung Hải NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN CHẤM LỜI NÓI ĐẦU Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, chúng em nhận nhiều giúp đỡ, đóng góp ý kiến bảo nhiệt tình thầy cơ, gia đình bạn bè Chúng em xin gửi lời cảm ơn trân thành đến thầy giáo ĐỖ Trung Hải, giảng viên khoa Điện, người tận tình hướng dẫn, bảo chúng em suốt trình thực đồ án tốt nghiệp với đề tài “Thiết kế hệ thống TBĐ – Tự động hóa cho thang máy 10 tầng” Em xin trân thành cảm ơn thầy cô trường ĐHKT Công Nghiệp Thái Nguyên nói chung, thầy Bộ mơn Tự động hóa xí nghiệp Cơng Nghiệp nói riêng dạy dỗ cho chúng em kiến thức môn đại cương mơn chun ngành, giúp chúng em có sở lý thuyết vững vàng tạo điều kiện giúp đỡ chúng em suốt trình học tập Cuối cùng, chúng em xin trân thành cảm ơn gia đình bạn bè, ln tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên chúng em suốt q trình học tập hồn thành khóa luận tốt nghiệp Thái Nguyên, Ngày…Tháng…Năm 2021 Trưởng nhóm TRẦN NGỌC KIÊN Hoàng Văn Sự MỤC LỤC MỤC LỤC .5 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ THANG MÁY 1.1 Giới thiệu chung 1.2 Một số thiết bị bảo hiểm khí thang máy 14 1.3 Các tín hiệu bảo vệ báo cố .16 1.4 Dừng xác buồng thang 14 1.5 Ảnh hưởng tốc độ, gia tốc độ giật hệ thang máy 20 CHƯƠNG II: 24 PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 24 2.1 Các hệ truyền động thang máy .24 2.2 Giới thiệu động hệ truyền động 29 2.3 Các hệ truyền động điều khiển thang máy dừng động KĐB ba pha 33 2.4 Các hệ thống khống chế điều khiển thang máy .33 2.5 Các phương án truyền động cho thang máy 38 CHƯƠNG III: 41 THIẾT KẾ HỆ THỐNG 41 3.1 Chọn động 41 3.2 Phân tích chọn biến tần 42 3.3 Phân tích chọn PLC 60 3.4 Các thiết bị 70 CHƯƠNG 75 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY 75 4.1 Thiết kế mạch điều khiển .75 4.2 Lưu đồ thuật tốn chương trình điều khiển .81 CHƯƠNG 88 THUYẾT MINH NGUYEN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG 75 5.1 Thiết kế nguyên lý hệ thống 75 5.2 Một số thượng thường gặp 89 89 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ THANG MÁY 1.1 Giới thiệu chung a Khái niệm chung thang máy Thang máy thiết bị chuyên dùng để vận chuyển người, hàng hoá, vật liệu v.v theo phương thẳng đứng nghiêng góc nhỏ 15 so với phương thẳng đứng theo tuyến định sẵn Nhiều quốc gia giới quy định, nhà cao tầng trở lên phải trang bị thang máy để đảm bảo cho người lại thuận tiện, tiết kiệm thời gian tăng suất lao động Giá thành thang máy trang bị cho cơng trình so với tổng giá thành cơng trình chiếm khoảng 6% đến 7% hợp lý Đối với cơng trình đặc biệt bệnh viện, nhà máy, khách sạn v.v Tuy nhiên số tầng nhỏ yêu cầu phục vụ phải trang bị thang máy Với nhà nhiều tầng có chiều cao lớn việc trang bị thang máy bắt buộc để phục vụ việc lại nhà Nếu vấn đề vận chuyển người tồ nhà khơng giải dự án xây dựng tồ nhà cao tầng không thành thực Thang máy thiết bị vận chuyển địi hỏi tính an tồn nghiêm ngặt, liên quan trực tiếp đến tài sản tính mạng người Vì vậy, u cầu chung thang máy thiết kế, chế tạo, lắp đặt, vận hành, sử dụng sửa chữa phải tuân thủ cách nghiêm ngặt yêu cầu kỹ thuật an toàn quy định tiêu chuẩn, quy trình, quy phạm Thang máy có cabin đẹp, sang trọng, thơng thống, êm dịu chưa đủ điều kiện để đưa vào sử dụng mà phải có đầy đủ thiết bị an toàn, đảm bảo độ tin cậy như: Điện chiếu sáng dự phòng điện, điện thoại nội (Interphone), chuông báo, hãm bảo hiểm, an tồn cabin (đối trọng), cơng tác an tồn cabin, khóa an tồn cửa tầng, cứu hộ điện nguồn b Lịch sử phát triển thang máy Cuối kỷ thứ 19, giới có vài hãng thang máy đời như: OTIS; Schindler Chiếc thang máy chế tạo đưa vào sử dụng hãng OTIS (Mỹ) năm 1853 Đến năm 1874, hãng thang máy Schindler (Thụy Sĩ) chế tạo thành công thang máy khác Lúc đầu tời kéo có tốc độ, cabin có kết cấu đơn giản, cửa tầng đứng tay, tốc độ di chuyển cabin thấp Đầu kỷ thứ 20, có nhiều hãng thang máy khác đời KONE (Phần Lan), MISUBISHI, NIPON, ELEVATOR, (Nhật Bản), THYSEN (Đức), SABIEM (Ý) chế tạo loại thang máy có tốc độ cao, tiện nghi cabin tốt êm Vào đầu năm 1970, thang máy chế tạo đạt tới tốc độ 7.5m/s, thang máy chở hàng có tải trọng tới 30 đồng thời khoảng thời gian có thang máy thuỷ lực đời Sau khoảng thời gian ngắn với tiến ngành khoa học khác, tốc độ thang máy đạt tới 10m/s Vào năm 1980, xuất hệ thống điều khiển động phương pháp biến đổi điện áp tần số VVVF (inverter) Thành tựu cho phép thang máy hoạt động êm hơn, tiết kiệm khoảng 40% công suất động Đồng thời, vào năm xuất thang máy dùng động điện cảm ứng tuyến tính Vào đầu năm 1990, giới chế tạo thang máy có tốc độ đạt tới 12.5 m/s thang máy có tính kỹ thuật khác Như trình bày trên, trước thang máy Việt Nam Liên Xô cũ số nước Đông Âu cung cấp Chúng sử dụng để vận chuyển công nghiệp chở người nhà cao tầng Tuy nhiên số lượng khiêm tốn Trong năm gần đây, nhu cầu thang máy tăng mạnh, số hãng thang máy đời nhằm cung cấp, lắp đặt thiết bị thang máy theo hai hướng là: + Nhập thiết bị toàn hãng nước ngoài, thiết bị hoạt động tốt, tin cậy Nhưng với giá thành cao + Trong nước tự chế tạo phần điều khiển số phần khí đơn giản khác Các hệ thống thang máy truyền động động điện đại phổ biến dùng kỹ thuật vi xử lý kết hợp với điều khiển vô cấp tốc độ động điện c Phân loại thang máy Thang máy thiết kế chế tạo đa dạng, với nhiều kiểu, loại khác để phù hợp với mục đích cơng trình c.1 Phân loại theo chức + Thang máy chở người: Thang máy chở người nhà cao tầng: Có tốc độ chậm trung bình, địi hỏi vận hành êm, u cầu an tồn cao có tính mỹ thuật Thang máy dùng bệnh viện: Đảm bảo tuyệt đối an toàn, tối ưu tốc độ di chuyển có tính ưu tiên đáp ứng yêu cầu bệnh viện Thang máy dùng hầm mỏ, xí nghiệp: Đáp ứng điều kiện làm việc nặng nề công nghiệp tác động môi trường độ ẩm, nhiệt độ, thời gian làm việc, ăn mòn + Thang máy chở hàng: Được sử dụng rộng rãi cơng nghiệp, ngồi cịn dùng nhà ăn, thư viện Loại có địi hỏi cao việc dừng xác cabin để đảm bảo hàng hố lên xuống dễ dàng, tăng suất lao động c.2 Phân loại theo tốc độ di chuyển + Thang máy tốc độ chậm v = 0,5 m/s: Hệ truyền động cabin thường sử dụng động khơng đồng rơto lồng sóc dây quấn, u cầu dừng xác khơng cao + Thang máy tốc độ trung bình v = (0,75  1,5) m/s: Thường sử dụng nhà cao tầng, hệ truyền động cabin truyền động chiều + Thang máy cao tốc v = (2,5 5) m/s: Sử dụng hệ truyền động chiều truyền động biến tần - động xoay chiều ba pha, hệ thống điều khiển sử dụng phần tử cảm biến phi tiếp điểm, phần tử điều khiển lơgic, vi mạch cỡ lớn lập trình vi xử lý c.3 Phân loại theo trọng tải  Thang máy loại nhỏ Q < 160kG  Thang máy trung bình Q = 500  2000kG  Thang máy loại lớn Q > 2000 kG d Kết cấu thang máy điển hình Hình 1.1: Hệ thống thang máy chở khách 10 Ladder Data Name : MAIN 12/31/2021 * Dat toc cao va dat huong xuong X000 M21 M3 510 M4 SET M14 SET M15 RST M14 SET M13 SET M15 SET M1 M5 M6 M7 M10 M11 M12 * Reset toc cao va dat toc thap huong len * va dat toc thap huong xuong M21 X047 523 M60 M2 * Khi thang den tang thi nho bao tang X000 531 19 Ladder Data Name : MAIN 12/31/2021 * Reset toc thap, reset huong xuong * nho bao tin hieu mo cua tang M1 M21 533 M22 RST M13 RST M15 RST M16 SET M41 M23 M24 M25 M26 M27 M30 M31 M32 * Mo cua tang 10, dong cua tang 10 M52 X011 551 M61 560 T0 X067 K3000 T0 X060 Y053 M60 X061 Y031 Y031 Y053 M62 20 Ladder Data Name : MAIN 12/31/2021 * Mo cua tang 9, dong cua tang M51 X010 567 M61 576 T1 X067 K3000 T1 X060 Y052 M60 X061 Y030 Y030 Y052 M62 * Mo cua tang dong cua tang M50 X007 583 M61 592 T2 X067 K3000 T2 X060 Y051 M60 X061 Y027 Y027 Y051 M62 * Mo cua tang 7, dong cua tang M47 X006 599 M61 608 T3 X067 K3000 T3 X060 Y050 M60 X061 Y026 Y026 Y050 M62 * Mo cua tang 6, dong cua tang M46 X005 615 M61 624 T4 X067 K3000 T4 X060 Y043 M60 X061 Y025 Y025 Y043 M62 21 Ladder Data Name : MAIN 12/31/2021 * Mo cua tang 5, dong cua tang M45 X004 631 M61 640 T5 X067 K3000 T5 X060 Y042 M60 X061 Y024 Y024 Y042 M62 * Mo cua tang 4, dong cua tang M44 X003 647 M61 656 T6 X067 K3000 T6 X060 Y041 M60 X061 Y023 Y023 Y041 M62 * Mo cua tang 3, dong cua tang M43 X002 663 M61 672 T7 X067 K3000 T7 X060 Y040 M60 X061 Y022 Y022 Y040 M62 * Mo cua tang 2, dong cua tang M42 X001 679 M61 688 T8 X067 K3000 T8 X060 Y033 M60 X061 Y021 Y021 Y033 M62 22 Ladder Data Name : MAIN 12/31/2021 * Mo cua tang 1, dong cua tang M41 X000 695 M61 704 T9 X067 K3000 T9 X060 Y032 M60 X061 Y020 Y020 Y032 M62 * Reset tin hieu bao vi tri thang dang o tang 10 X011 711 RST M12 * Reset tin hieu goi thang dang o tang 10 va tin hieu den tang 10 X011 X060 713 RST M32 * Reset tin hieu bao vi tri thang dang o tang X010 716 RST M11 * Reset tin hieu goi thang dang o tang va tin hieu den tang X010 X060 718 RST M31 * Reset tin hieu bao vi tri thang dang o tang X007 721 RST M10 * Reset tin hieu goi thang dang o tang va tin hieu den tang X007 X060 723 RST M30 * Reset tin hieu bao vi tri thang dang o tang X006 726 RST M7 * Reset tin hieu goi thang dang o tang va tin hieu den tang X006 X060 728 RST M27 * Reset tin hieu bao vi tri thang dang o tang X005 731 RST M6 23 Ladder Data Name : MAIN 12/31/2021 * Reset tin hieu goi thang dang o tang va tin hieu den tang X005 X060 733 RST M26 * Reset tin hieu bao vi tri thang dang o tang X004 736 RST M5 * Reset tin hieu goi thang dang o tang va tin hieu den tang X004 X060 738 RST M25 * Reset tin hieu bao vi tri thang dang o tang X003 741 RST M4 * Reset tin hieu goi thang dang o tang va tin hieu den tang X003 X060 743 RST M24 * Reset tin hieu bao vi tri thang dang o tang X002 746 RST M3 * Reset tin hieu goi thang dang o tang va tin hieu den tang X002 X060 748 RST M23 * Reset tin hieu bao vi tri thang dang o tang X001 751 RST M2 * Reset tin hieu goi thang dang o tang va tin hieu den tang X001 X060 753 RST M22 * Reset tin hieu bao vi tri thang dang o tang X000 756 RST M1 * Reset tin hieu goi thang dang o tang va tin hieu den tang X000 X060 758 RST M21 24 Ladder Data Name : MAIN 12/31/2021 * Mo cua cabin, dong cabin M41 X000 761 M42 X001 M43 X002 M44 X003 M45 X004 M46 X005 M47 X006 M50 X007 M51 X010 M52 X011 K3000 T10 X060 Y054 M60 X061 Y047 M61 789 T10 X067 Y047 Y054 M62 * Mo cua, dong cua bang tay X062 796 798 X063 25 SET M61 SET M62 Ladder Data Name : MAIN 800 12/31/2021 X061 * Toc cao va huong len X061 Y056 M14 816 Y001 ZRST M41 M47 ZRST M50 M52 SET Y002 SET Y003 SET Y002 SET Y003 M15 Y001 RST Y002 SET Y003 M16 Y000 * Toc cao va huong xuong X061 Y056 M13 846 Y000 M62 Y000 * Toc thap va huong len X061 Y056 M13 836 Y001 M61 M16 * Toc cao va huong xuong X061 Y056 M14 826 Y000 ZRST M15 RST Y002 SET Y003 Y001 * Den bao va hien thi tang X000 M1 856 Y004 26 Ladder Data Name : MAIN 12/31/2021 * Den bao va hien thi tang X001 M2 859 Y005 * Den bao va hien thi tang X002 M3 862 Y006 * Den bao va hien thi tang X003 M4 865 Y007 * Den bao va hien thi tang X004 M5 868 Y010 * Den bao va hien thi tang X005 M6 871 Y011 * Den bao va hien thi tang X006 M7 874 Y012 * Den bao va hien thi tang X007 M10 877 Y013 * Den bao va hien thi tang X010 M11 880 Y012 * Den bao va hien thi tang 10 X011 M12 883 Y013 * Den thap sang cabin (sang co nguoi) X066 886 Y045 * Bao qua tai X067 888 Y034 27 Ladder Data Name : MAIN 12/31/2021 * Tu dong dung dong co hoac phanh ham lam viec X000 890 X001 SET Y056 SET Y057 Y056 Y057 X002 X003 X004 X005 X006 X007 X010 X011 * Reset tin hieu dung dong co Y054 902 ZRST * Truong hop dung khan cap X065 X066 908 SET M60 * Tin hieu bao su co dung khan cap M60 911 Y046 * Tin hieu bao chay cabin X065 913 Y055 END 915 28 CHƯƠNG 5: THUYẾT MINH NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG 5.1) Thuyết minh nguyên lý hệ thống - Khi thang dừng: Tín hiệu gọi thang định chiều di chuyển thang Lúc thang máy thực lệnh so sánh + Vị trí gọi thang lớn vị trí thang thang di chuyển lên (Chương trình chạy theo nhánh bên phải) + Vị trí gọi thang nhỏ vị trí thang thang di chuyển xuống (Chương trình chạy theo nhánh bên trái) + Vị trí gọi thang vị trí thang thang mở cửa (Thang máy dừng mở cửa, xóa vị trí gọi) - Khi thang di chuyển lên: + Các yêu cầu gọi thang, gọi tầng lên phục vụ theo chiều di chuyển thang (Thang máy lên thực lệnh so sánh “Có lên = 0” sau lệnh “Vị trí tai = Dừng L” để đưa người dùng đến nơi yêu cầu) + Các yêu cầu gọi thang, gọi tầng xuống lưu lại phục vụ thang di chuyển xuống + Sau yêu cầu gọi thang, gọi tầng lên phục vụ xong, vị trí thang thấp vị trí xuống cao thang tiếp tục di chuyển lên; vị trí thang vị trí xuống cao thang dừng lại, mở cửa đón khách sau đổi chiều di chuyển xuống; vị trí thang lớn vị trí xuống cao thang đổi chiều di chuyển xuống - Khi thang di chuyển xuống: + Các yêu cầu gọi thang, gọi tầng xuống phục vụ theo chiều di chuyển thang (Thang máy lên thực lệnh so sánh “Có xuống = 0” sau lệnh “Vị trí tai = Dừng X” để đưa người dùng đến nơi yêu cầu) + Các yêu cầu gọi thang, gọi tầng lên lưu lại phục vụ thang di chuyển lên + Sau yêu cầu gọi thang, gọi tầng xuống phục vụ xong, vị trí thang cao vị trí lên thấp thang tiếp tục di chuyển xuống; vị trí thang vị trí lên thấp thang dừng lại, mở cửa đón khách sau đổi chiều di chuyển lên; vị trí thang nhỏ vị trí lên thấp thang đổi chiều di chuyển lên - Các lệnh ưu tiên thực vòng quét so sánh lặp lại liên tục - Khi có tín hiệu báo q tải; cửa thang, cửa tầng mở thang dừng đến cố giải trừ thang tiếp tục hoạt động 5.2) Một số tượng thường gặp 1) Quá tải Khi đóng cửa buồng thang xảy tượng tải cấp tín hiệu từ sensor cảm biến khối lượng báo PLC hệ thống khơng hoạt động đồng thời cửa buồng thang mở tín hiệu chng đèn báo hoạt động báo cho người phải di chuyển bớt để giảm tải trọng buồng thang 2) Kẹt buồng thang Trong trường hợp buồng thang di chuyển mà xảy tượng kẹt buồng thang tầng hệ thống phát tín hiệu cấp cứu để báo cho người vận hành biết để tiến hành khắc phục cố cách bôi trơn, tra dầu mỡ vào dẫn hướng… 3) Dừng khơng xác buồng thang Khi cơng tắc hành trình bị hỏng dẫn tới trường hợp buồng thang dừng khơng xác Khi ta cần tiến hành kiểm tra để có biện pháp thay sửa chữa 4) Mất nguồn Khi thang máy hoạt động xảy tượng nguồn lúc phanh tự tác động để giữ buồng thang đồng thời có tín hiệu báo đến người vận hành để có biện pháp khắc phục như: cấp nguồn dự phịng, dùng vơ lăng quay tang quay để đưa buồng thang tới sàn tầng gần nhất… 5) Đứt cáp Nếu buồng thang di chuyển mà xảy tượng đứt cáp hệ thống chốt tự động tự tác động để giữ buồng thang không bị rơi KẾT LUẬN Sau tháng tìm hiểu tham khảo tài liệu với ý thức nỗ lực thân Đặc biệt có quan tâm giúp đỡ thầy giáo, cô giáo trường bạn bè đến em hoàn thành công đồ án tốt nghiệp giao thời gian quy định, với yêu cầu Bằng kiến thức học lớp kết hợp với tài liệu tham khảo Sau vận dụng vào làm đề tài tốt nghiệp, em thấy qua việc lập trình điều khiển thang máy cho nhà 10 tầng, việc áp dụng PLC có tầm quan trọng nhiều để điều khiển thang máy cho nhà chọc trời PLC đem lại hiệu cao không gian, giá trị kinh tế tiện cho sử dụng phù hợp với phát triển xã hội Ngồi chức PLC lập trình cho nhiều q trình cơng nghệ tự động điều khiển khác TÀI LIỆU THAM KHẢO Trang bị điện - điện tử máy công nghiệp dùng chung Vũ Quang Hồi, Nguyễn Văn Chất, Nguyễn Thị Liên Anh NXB Giáo dục 1994 Tự động hố với SIMATIC S7-200 Nguyễn Dỗn Phước, Phan Xuân Minh NXB Nông nghiệp 1997 Thang máy Vũ Liêm Chính, Phạm Quang Dũng, Hoa Văn Ngữ NXB Khoa học kỹ thuật 2000 Giáo trình cảm biến Phan Quốc Phô, Nguyễn Đức Chiến NXB Khoa học kỹ thuật 2001 Kỹ thuật biến đổi Võ Quang Lạp, Trần Xuân Minh Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên Kỹ thuật vi xử lý Văn Thế Minh NXB Giáo dục 1997 Điều khiển Logic kỹ thuật PLC Nguyễn Văn Liễu Đại học Bách khoa Hà Nội 1999 User Guide Commander SE Control techniques Giáo trình trang bị điện Nguyễn Văn Chất NXB Giáo dục 2004 10 Linh kiện Quang điện tử Dương Minh Trí NXB Khoa học Kỹ thuật 11 Sơ đồ chân linh kiện Dương Minh Trí NXB Khoa học Kỹ thuật 12 Một số trang web: - webdien.com.vn - tailieu.vn ……… ... thực đồ án tốt nghiệp với đề tài ? ?Thiết kế hệ thống TBĐ – Tự động hóa cho thang máy 10 tầng? ?? Em xin trân thành cảm ơn thầy cô trường ĐHKT Cơng Nghiệp Thái Ngun nói chung, thầy Bộ mơn Tự động hóa. .. cho đề tài đồ án sử dụng PLC-Biến Tần- Động Sơ đồ khối: Hình 2.5: Sơ đồ khối hệ biến tần động hệ thống điều khiển PLC 40 CHƯƠNG III: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 3.1 CHỌN ĐỘNG CƠ a Chọn động kéo thang máy. .. độ cao Vì đồ án ta sử dụng hệ thống Bộ biến tần - Động không đồng rơtor lồng sóc, làm phương án truyền động cho thang máy 36 2.4.CÁC HỆ THỐNG KHÔNG CHẾ VÀ ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY 2.4.1 .Hệ thống điều