Điều khiển mở thang máy nhóm

GIỚI THIỆU Ngày nay có rất nhiều toà nhà cao tầng được mọc lên và việc đi lại trong những toà nhà này chủ yếu là thang máy .Vấn đề đặt ra là làm sao để điều khiển thật tối ưu các thang máy này ,đặc biệt là những thang máy nhóm .Trước đây một số chỉ tiêu được dùng trong điều khiển thang máy nhóm như:Thời gian đáp ứng lời gọi thang là ngắn nhất (tức là kể từ khi nhấn nút gọi thang cho đến khi có buồng thang tới đón là ngắn nhất) hoặc là quãng đường đi của buồng thang đến đáp ứng lời gọi thang là ngắn nhất .Nhưng cùng một lúc các chỉ tiêu đó không thể thực hiện được trong các bộ điều khiển thang máy thông thường . Ngày nay nhiều phương pháp được đề xuất để áp dụng vào việc điều khiển thang máy nhóm, có khả năng tổng hợp nhiều chỉ tiêu cùng một lúc như :Logic mờ (Fuzzy Logic –FL),Trí tuệ nhân tạo (Artificial Intelligence-AI) hay giải thuật di truyền (Genectic Algorithm –GA)… phần nào giải quyết bài toán tối uu thang máy nhóm theo một khía cạnh nào đó và kết quả chấp nhận được .Cùng với sự phát triển của công nghệ vi xử lý và các bộ điều khiển khả trình PLC khả năng thực hiện các phương pháp này dễ dàng hơn và có tính linh hoạt hơn . Nhằm đánh giá được mức độ hiệu quả của một phương pháp của một mô hình điều khiển ,thông thường ta xây dựng một chương trình mô phỏng để có thể phân tích các số liệu cụ thể ,từ đó suy ra được các kết luận cụ thể .Phương pháp này nhanh chóng và đặc biệt là chi phí thấp . Trong khuôn khổ báo cáo tốt nghiệp này, em xin trình bày về lý thuyết điều khiển mờ, ứng dụng điều khiển mờ vào trong bài toán điều khiển thang máy nhóm và lập trình chương trình mô phỏng thang máy nhóm có khả năng mở rộng đến m buồng n tầng(1<n<5,2<m<20) và tải trọng của mỗi buồng thang (5-24 người) .Nhưng em chỉ xét trường hợp 2 buồng 10 tầng,tải trọng mỗi buồng là 24 người .Còn các trường hợp khác khi thay đổi thì ta phải thay đổi lại các thông số của bộ điều khiển mờ cho thích hợp. Do thời gian nghiên cứu có hạn nên chắc chắn không thể tránh khỏi các thiếu sót, kính mong được sự chỉ bảo thêm của các thầy cô để đồ án này được hoàn thiện hơn. Em xin tỏ lòng biết ơn đến các thầy cô giáo đã hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu tại trường. Đặc biệt em xin cảm ơn cô giáo ĐỖ THỊ NGA, người đã trực tiếp quan tâm, giúp đỡ tận tình để em hoàn thành đồ án này đúng thời hạn. Đà Nẵng, ngày 30 / 05 / 2006 Sinh viên VÕ ĐẠI BÌNH MỤC LỤC PHẦN 1 4 TỔNG QUAN VỀ THANG MÁY 4 PHẦN 2 20 ĐIỀU KHIỂN MỜ VÀ ỨNG DỤNG 20 PHẦN 3 48 CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG 48 PHỤ LỤC 70 PHẦN 1 TỔNG QUAN VỀ THANG MÁY CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1.1. KHÁI NIỆM CHUNG Thang máy là thiết bị chuyên dùng để vận chuyển người, hàng hoá, vật liệu v.v theo phương thẳng đứng hoặc nghiêng <l5 0 so với phương thẳng đứng theo một tuyến đã định sẵn. Những loại thang máy hiện đại có kết cấu cơ khí phức tạp, hệ truyền động và hệ thống khống chế rất phức tạp nhằm nâng cao năng suất, vận hành tin cậy, an toàn. Tất cả các thiết bị điện được lắp đặt trong buồng thang và buồng máy. Buồng máy được bố trí ở tầng trên cùng của giếng thang máy. Thang máy thường được dùng trong các khách sạn, công sở, chung cư, bệnh viện, đài quan sát, tháp truyền hình, trong các nhà máy, công xưởng v.v Đặc điểm vận chuyển bằng thang máy so với các phương tiện khác là thời gian vận chuyển của một chu kỳ bé, tần suất vận chuyển lớn, đóng mở máy liên tục. Ngoài ý nghĩa vận chuyển thang máy còn là một trong những yếu tố làm tăng vẻ đẹp và tiện nghi của mỗi công trình. 1.1.2. PHÂN LOẠI THANG MÁY Tuỳ thuộc vào chức năng và mục đích sử dụng của từng công trình mà thang máy có thể phân loại theo các nhóm sau : 1.1.2.1. Phân loại theo công dụng • Chuyên chở người: Loại thang máy này dùng để chuyên chở hành khách trong các khách sạn, công sở, nhà nghỉ, các khu chung cư, trường học, tháp truyền hình . • Chuyên chở người có tính hàng đi kèm: Loại này dùng trong các siêu thị, khu triển lãm. . • Thang máy chuyên chở bệnh nhân: Loại này chuyên dùng cho các bệnh viện, khu điều dưỡng. Đặc điểm của nó là kích thước thông thoáng của buồng thang phải đủ lớn để chứa băng ca, giường bệnh nhân cùng với các bác sĩ, nhân viên cùng các dụng cụ cấp cứu đi kèm. Hiện nay trên thế giới chế tạo theo tiêu chuẩn kích thước và tải trọng cho loại máy này. • Chuyên chở hàng có người đi kèm: Loại này thường dùng trong các nhà máy, công xưởng, v.v chủ yếu để chở hàng nhưng có người phục vụ. • Thang máy chuyên chở hàng không có người đi kèm: Loại này chuyên dùng để chở vật liệu, thức ăn trong khách sạn lớn hoặc nhà ăn tập thể. Đặc điểm của loại này chỉ điều khiển ở ngoài buồng thang (trước các cửa tầng). Còn các loại thang khác nêu ở trên vừa điều khiển cả trong và ngoài buồng thang . Đề tài tốt nghiệp ĐIỀU KHIỂN MỜ THANG MÁY NHÓM Ngoài ra còn có các loại thang máy chuyên dùng khác như: Thang máy cứu hoả, chở ôtô 1.1.2.2. Phân loại theo hệ thống dẫn động • Thang máy dẫn động điện: Loại này dẫn động buồng thang lên xuống nhờ động cơ điện truyền qua hộp giảm tốc tới puly ma sát hoặc tang cuốn cáp, chính nhờ buồng thang được treo bằng cáp mà hành trình lên xuống của nó không bị hạn chế. Ngoài ra còn có các loại dẫn động bằng bánh răng, thanh răng (chuyên dùng để chở người phục vụ cho các công trình xây dựng cao tầng). • Thang máy thuỷ lực (dẫn động bằng xilanh pittông): Đặc điểm của loại thang máy này là buồng thang được đẩy từ dưới lên nhờ xilanh pittông thuỷ lực nên hành trình bị hạn chế. Hiện nay thang máy thuỷ lực có hành trình tối đa là 18m. Vì vậy không thể trang bị cho các công trình cao tầng mặc dù kết cấu đơn giản, tiết kiệm và có giếng thang nhỏ hơn khi thang máy có cùng trọng tải với thang máy dẫn động cáp, chuyển động êm. • Thang máy khí nén: 1.1.2.3. Phân loại theo vị trí đặt bộ tời kéo • Bộ tời kéo đặt ở phía trên giếng thang. • Bộ tời kéo đặt ở phía dưới giếng thang. • Dẫn động buồng thang lên xuống bằng bánh răng, thanh răng thì bộ tời đặt ở nóc buồng thang 1.1.2.4. Phân loại theo hệ thống vận hành • Theo mức độ tự động - Nửa tự động. - Tự động. • Theo tổ hợp điều khiển - Điều khiển đơn. - Điều khiển kép. - Điều khiển theo nhóm. • Theo vị trí điều khiển - Điều khiển trong buồng thang - Điều khiển ngoài buồng thang - Điều khiển cả trong và ngoài buồng thang . 1.1.2.5. Phân loại theo các thông số cơ bản • Theo tốc độ di chuyển của buồng thang - Loại tốc độ thấp v < 1 m/s. - Loại tốc độ trung bình v = 1 ÷ 1,25 m~s. SVTH - VÕ ĐẠI BÌNH - Lớp 01Đ2A - ĐHBKĐN Trang 6 Đề tài tốt nghiệp ĐIỀU KHIỂN MỜ THANG MÁY NHÓM - Loại tốc độ cao v = 2,5 ÷ 4 m/s. - Loại tốc độ rất cao v > 4 m/s. • Phân loại theo trọng tải - Thang máy loại nhỏ Q < 1 60 kg. - Thang máy loại trung bình Q = 500 ÷ 2000 kg. - Thang máy loại lớn Q > 2000 kg. 1.1.2.6. Phân loại theo kết cấu các cụm cơ bản • Theo kết cấu của bộ tời kéo - Bộ tời kéo có hộp giảm tốc. - Bộ tời kéo không có hộp giảm tốc, thường dùng cho các thang máy có tốc độ cao (v > 2, 5 m/s) . - Bộ tời kéo sử dụng động cơ một tốc độ, hai tốc độ, động cơ một chiều điều khiển vô cấp, động cơ điều khiển tuyến tính. - Bộ tời kéo có puly ma sát hoặc tang cuốn cáp để dẫn động cho ca bin lên xuống, loại có puly ma sát thì khi puly quay kéo theo cáp chuyển động là nhờ ma sát sinh ra giữa rãnh của puly và cáp, loại này phải có đối trọng. Loại có tang cuốn cáp, thì khi tang cuốn hoặc nhả cáp thì kéo theo buồng thang lên hoặc xuống, loại này có hoặc không có đối trọng. • Hệ thống cân bằng - Có đối trọng. - Có cáp hoặc xích cân bằng dùng cho những thang máy eo hành trình lớn. - Không có cáp hoặc xích cân bằng. • Theo cách treo buồng thang và đối trọng - Treo trực tiếp vào dầm trên của buồng thang - Có palăng cáp (không qua các pu li trung gian) vào dầm trên của buồng thang . • Theo hệ thống của buồng thang - Đóng, mở buồng thang khi buồng thang đang đóng đúng tầng thì phải có người ở trong hoặc ở ngoài buồng thang . - Đóng, mở cửa bán tự động: khi buồng thang dừng đúng tầng thì cửa buồng thang tự mở, khi đóng phai dùng bằng tay hoặc ngược lại. * Cả hai loại này thường dùng cho loại thang máy chở hàng có người đi kèm, thang chở hàng không có người đi kèm, hoặc thang máy dùng cho nhà riêng. SVTH - VÕ ĐẠI BÌNH - Lớp 01Đ2A - ĐHBKĐN Trang 7 Đề tài tốt nghiệp ĐIỀU KHIỂN MỜ THANG MÁY NHÓM - Đóng, mở cửa tự động: khi buồng thang dừng đúng tầng thì cửa buồng thang và cửa tầng tự động mở và đóng nhờ một cơ cấu đặt ở đầu cua cửa buồng thang. Thời gian và tốc độ đóng mở đều có thể thay đổi được. • Theo kết cấu của cửa - Cánh cửa dạng xếp lùa về một phía hoặc hai phía. - Cánh cửa dạng tấm. * Hai loại này dùng cho thang máy chở hàng có hoặc không có người đi kèm hoặc dùng cho nhà riêng. - Cánh cửa dạng tấm : mở về hai phía được dùng đối với thang máy có đối trọng bên cạnh. - Cánh cửa dạng tấm có hai hoặc ba tấm mở lùa lên phía trên, loại này dùng cho thang máy chở ôtô và chở hàng. - Các thông số của buồng thang : + Thang máy có một cửa. + Thang máy có hai cửa đối xứng nhau. + Thang máy có hai cửa vuông góc nhau. • Theo loại bộ hãm bảo hiểm an toàn cho buồng thang - Hãm tức thời, loại này thường dùng cho thang máy có tốc độ thấp 45 m/p. - Hãm êm, loại này dùng cho thang máy có tốc độ lớn hơn 45 m/p và thang máy chở bệnh nhân. 1.1.2.7. Phân loại theo vị trí của buồng thang và đối trọng giếng thang: • Đối trọng bố trí phía sau • Đối trọng bố trí một bên Trong một số trường hợp có thể bố trí đối trọng một vị trí khác mà không cùng chung giếng thang với buồng thang . 1.1.2.8. Phân loại theo quỹ đạo di chuyển của buồng thang • Phương thẳng đứng: Là loại thang máy có buồng thang di chuyển theo phương thẳng đứng. Hầu hết các thang máy đang sử dụng thuộc loại này. • Phương nghiêng: Là loại thang máy có buồng thang di chuyển theo phương nghiêng 1 góc so với phương thẳng đứng. • Ziczắc: Là thang máy có phương di chuyển theo đường Ziczắc. 1.1.3. QUY ƯỚC VỀ KÝ HIỆU THANG MÁY Thang máy được ký hiệu bằng các chữ số, dựa vào các thông số cơ bản sau : • Loại thang : Theo thông lệ quốc tế người ta dùng các chữ cái la tinh để ký hiệu: - Thang chở khách : P (Passenger) SVTH - VÕ ĐẠI BÌNH - Lớp 01Đ2A - ĐHBKĐN Trang 8 Đề tài tốt nghiệp ĐIỀU KHIỂN MỜ THANG MÁY NHÓM - Thang chở bệnh nhân : B (Bed) - Thang chở hàng : F (Freight) • Tải trọng : người, kg • Kiểu mở cửa : - Mở chính giữa lùa về hai phía : CO (Centre Opening) - Mở một bên lùa về một phía : 2S (Single Side) • Tốc độ (m/ph; m/s) • Số tầng phục vụ / tổng số tầng của toà nhà. • Hệ thống điều khiển • Hệ thống vận hành. Ví dụ : P9 - CO-90-11 /14 - VVVF - Duplex Có nghĩa là : Thang chở khách, tải trọng 9 người, kiểu mở cửa chính giữa lùa về hai phía, tốc độ di chuyển 90m/ph, có 1 1 diềm dừng trên tổng số 1 4 tầng của toà nhà, hệ thống điều khiển bằng cách biến đổi điện áp và tần số, hệ thống vận hành kép. Ngoài ra còn có các thông số khác để bổ sung cho ký hiệu. SVTH - VÕ ĐẠI BÌNH - Lớp 01Đ2A - ĐHBKĐN Trang 9 Đề tài tốt nghiệp ĐIỀU KHIỂN MỜ THANG MÁY NHÓM CHƯƠNG 2 CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA THANG MÁY 1.2.1. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA THANG MÁY 1.2.1.1.Tải trọng định mức: Tải trọng định mức của thang máy được xác định theo khối lượng tính toán lớn nhất mà thang máy có thể vận chuyển được không kể đến khối lượng buồng thang và các thiết bị bố trí bên trong đó. 1.2.1.2. Tốc độ định mức Tốc độ định mức của thang là chuyển động của buồng thang theo tính toán thiết kế, trong thực tế vận hành tốc độ sai so với thiết kế không quá 10%. Tốc độ định mức của thang có thêm tham khảo theo giá trị cho trong bảng: Tốc độ định mức (m/s) Chiều cao phục vụ (m) 0,4 0,63 1,00 1,6 2,5 4,0 6,6 10 15 20 35 50 70 100 1.2.1.3. Năng suất vận chuyển Năng suất vận chuyển của thang máy là số người hay số lượng hàng hoá mà thang vận chuyển trong một giờ theo một hướng . Năng suất vận chuyển thang máy được tính theo công thức : ∑ + ×× = i T V H E N 2 3600 χ Trong đó : N : Năng suất vận chuyển của thang máy χ : Hệ số mang tải của buồng thang, χ = 0.7 - 0.8 E : Tải trọng của buồng thang H : Chiều cao nâng hạ V : Vận tốc của buồng thang ΣTi : Chu kỳ làm việc của thang Có thể tính Ti như sau : Ti = Tl + T2 + T3 + T4 Trong đó : SVTH - VÕ ĐẠI BÌNH - Lớp 01Đ2A - ĐHBKĐN Trang 10 Đề tài tốt nghiệp ĐIỀU KHIỂN MỜ THANG MÁY NHÓM - T1 : Thời gian hoạt động của thang máy : gồm thời gian mở máy, hãm máy, tăng giảm tốc độ và hoạt động bình thường. - T2 : Thời gian đóng mở cửa, phụ thuộc vào kích thước, phương thức đóng mở cửa và số lần dừng trong hành trình. - T3 : Thời gian ra vào của khách hàng khoảng (2 - 3)s/1 lần dừng nếu là chở khách, hoặc phụ thuộc vào thời gian xếp dỡ hàng hoá. - T4 : 0,1(T2 + T3) :Thời gian hao phí khác, bao gồm thời gian chậm trễ của hành khách, sự cồng kềnh của hành lý 1.2.1.4. Chất lượng phục vụ: Chất lượng phục vụ thể hiện qua khoảng thời gian một hành khách phải chờ đợi ở bến chính. Thời gian chờ đợi của khách hàng phụ thuộc khoảng thời gian giữa hai lần đi và đến kế tiếp của thang máy tại bến chính trong giờ cao điểm. Gọi giá trị trung bình của chu kỳ phục vụ của i thang là Ttb (s) ∑ = = n i i tb T T 1 1 1 Trong đó : n: là số lượng thang đổ tại bến chính. Ti: chu kỳ làm việc của thang máy thứ i, tức là khoảng thời gian trung bình của thang bắt đầu từ bến chính đi lên phục vụ các lệnh từ tầng đầu tiên đến tầng cao nhất và quay trở về bến chính. Ttb : có thể tham khảo như sau : a)Khách sạn - Chất lượng phục vụ tốt : < 30 (s) - Chất lượng phục vụ trung bình : 30 : 40 (s) - Chất lượng phục vụ thấp : 45 : 60 (s) b)Nhà cơ quan làm việc - Tốt : < 30 (s) - Trung bình: 30 : 35(s) - Thấp : 35 : 50(s) - Nhà ở : 60 : 90(s) c) Bệnh viện - Vận chuyển hành khách : 45 (s) - Vận chuyển bệnh nhân : < 120 (s) 1.2.2. CẤU TRÚC ĐỘNG HỌC CỦA THANG MÁY - Ngày nay, hầu hết thang máy đều sử dụng loại có dây cáp 2 đầu, do tính chất ưu việt của nó so với loại dây cáp một đầu, loại này có một đầu được nối với SVTH - VÕ ĐẠI BÌNH - Lớp 01Đ2A - ĐHBKĐN Trang 11 [...]... xin trình bày về lý thuyết điều khiển mờ,hiểu rõ hoạt động của hệ thang máy nhóm và ứng dụng điều khiển mờ vào trong bài tốn điều khiển thang máy nhóm và lập trình một chương trình mơ phỏng thang máy nhóm có khả năng mở rộng đến m buồng n tầng (1