Thiết kế hệ điều khiển logic cho thang máy 5 tầng

EBOOKBKMT.COM Lời nói đầu Thang máy thiết bị vận chuyển ngời hàng hoá theo phơng thẳng đứng nhà cao tầng Trong công trình cao tầng thang máy thiết bị thiếu Thang máy giúp cho việc lại nhà cao tầng dễ dàng Tiết kiệm sức lực thời gian cđa ngêi ChÝnh v× vËy tõ xt tới thang máy đợc nghiên cứu, cải tiến, đại hoá để đáp ứng nhu cầu ngày cao khách hàng Những năm cuối kỷ XX đầu kỷ XXI Nhờ ứng dụng thành kỹ thuật điện tử, vi xử lý vào lĩnh vực tự động hoá đà mang lại thành tựu to lớn Nó thay đổi hoàn toàn mặt sản xuất công nghiệp truyền thống Tạo hệ máy móc thông minh, linh hoạt Cùng với phát triển khoa học Thang máy ngày đợc hoàn thiện có tốc độ cao, dừng êm, tiêu tốn lợng Trong thời gian học tập trờng Đại học Bách khoa Hà Nội đà đợc đào tạo có hệ thống, tiếp thu đợc kiến thức đại, tiên tiến lĩnh vực tự động hoá Sau thời gian thực tập Trờng Tổng công ty lắp máy Việt nam Đợc đồng ý thầy giáo hớng dẫn, Tôi đợc giao nhiệm vụ thực thiết kế đồ án tốt nghiệp: " Thiết kế hệ điều khiển logíc cho thang máy tng " Mà tập trung nghiên cứu phần sau: - Giới thiệu chung thang máy - Giới thiệu hệ truyền động - Tính chọn công suất động - ứng dụng điều khiển khả trình PLC vào điều khiển thang máy EBOOKBKMT.COM Chơng I Giới thiệu chung thang máy I.1 Khái niệm chung: Thang máy thiết bị chuyên dụng để vận chuyển ngời, hàng hoá theo phơng thẳng đứng theo tuyến xác định Thang máy đợc dùng nhà cao tầng, nhà máy đại Thang máy xuất sớm, từ cuối kỷ XIX đợc dùng nhà máy công nghiệp, công trình xây dựng lớn để vận chuyển hàng hoá vật liệu xây dựng Vấn đề nan giải thang máy an toàn Cho nên thang máy thời cha ®ỵc dïng ®Ĩ chë ngêi ChØ ®Õn mét kü s ngời Mỹ tên OTIS (Ngời sau đà thành lập nên hÃng thang máy tiếng OTIS ELEVATOR Co.) chế tạo đợc hệ thống phanh an toàn cho thang máy lúc thang máy đợc chở ngời tầng nhà cao tầng Thang máy chở ngời đời phơng tiện giao thông tuyệt vời cho nhà cao tầng Nó đà giải đợc toán giao thông khó khăn cho công trình cao tầng Đặc điểm vận chuyển thang máy so với phơng tiện vận chuyển khác thời gian vận chuyển chu kỳ nhỏ Tần suất vận chuyển lớn, đóng mở máy liên tục Ngoài ý nghĩa vận chuyển, thang máy yếu tố làm tăng vẻ đẹp, tiện nghi công trình Nhiều quốc gia giới đà quy định nhà cao tầng trở lên phải đợc trang bị thang máy Để đảm bảo cho ngời lại thuận tiện, tiết kiệm thời gian tăng suất lao động Tuy nhiên với công trình đặc biệt nh: Nhà máy, Khách sạn, Bệnh viện số tầng < nhng yêu cầu phục vụ cần đợc trang bị thang m¸y EBOOKBKMT.COM Thang m¸y chØ cã ca bin đẹp, sang trọng, thông thoáng, vận hành êm cha đủ điều kiện đa vào sử dụng Mà phải có đầy đủ thiết bị an toàn đảm bảo độ tin cậy nh: Điện chiếu sáng dự phòng, điện thoại nội bộ, chuông báo, hÃm bảo hiểm Thang máy thiết bị vận chuyển đòi hỏi tính an toàn nghiêm ngặt liên quan trực tiếp đến tính mạng ngời Vì yêu cầu chung với thang máy: Khi thiết kế, chế tạo, lắp đặt, vận hành, sử dụng sửa chữa phải tuân thủ cách nghiêm ngặt yêu cầu kỹ thuật an toàn đợc quy định tiêu chuẩn, quy phạm I.2 Phân loại thang máy: I.2.1 Phân loại theo công dụng: Thang máy chở ngời nhà cao tầng: Có tốc độ trung bình lớn Đòi hỏi vận hành êm, an toàn mỹ thuật Thang máy dùng bệnh viện: Đảm bảo tuyệt đối an toàn, vận hành êm Thời gian di chuyển nhanh nhằm đáp ứng nhu cầu đặc thù bệnh viện Ngoài kích thớc ca bin phải đủ lớn để chứa băng ca giờng bệnh nhân với bác sỹ, nhân viên trang thiết bị kèm 3.Thang máy hầm mỏ xí nghiệp: Đáp ứng đợc điều kiện làm việc khắc nghiệt môi trờng công nghiệp nh: Tác động độ ẩm, nhiệt độ, thời gian làm việc lớn, ăn mòn hoá chất Thang máy chở hàng: Đợc sử dụng rộng rÃi công nghiệp đòi hỏi yêu cầu cao dừng xác ca bin Đảm bảo việc vận chuyển hàng hoá lên xuống dễ dàng I.2.2 Phân loại theo tải trọng: - Thang máy loại nhỏ: Q < 500kg EBOOKBKMT.COM - Thang máy loại trung bình: Q = 500 2000kg - Thang máy loại lớn: Q > 2000kg I.2.3 Phân loại theo tốc độ di chuyển: - Thang máy chạy chậm: V = 0,5 m/s - Thang máy tốc độ trung bình: V = 0,75  1,5 m/s - Thang m¸y cao tèc : V = 2,5 m/s I.3 Các yêu cầu thang máy: I.3.1 Yêu cầu an toàn: Đối với thang máy yêu cầu an toàn quan trọng Nhất thang máy chở ngời liên quan trực tiếp tới tính mạng ngời Để đảm bảo an toàn cho thang máy làm việc phận thang phải đợc đảm bảo theo tiêu chuẩn an toàn nhà nớc Giữa phần điện phần khí phải có khoá liên động chặt chẽ Các phận khí phải thoả mÃn điều kiện an toàn phần điện đợc phép hoạt động Để đảm bảo an toàn buồng thang phải đợc treo nhiều sợi cáp Các sợi cáp phải có độ căng nh Để đề phòng trờng hợp xấu nhất, thang phải đợc trang bị phanh an toàn, có nhiệm vụ dừng thang thang vợt tốc độ cho phép cáp treo bị đứt I.3.2 Yêu cầu dừng xác buồng thang: Buồng thang phải đợc dừng xác so với mặt sàn tầng cần dừng Nếu buồng thang không dừng xác gây khó khăn cho hành khách vào Làm tăng thời gian dẫn đến giảm suất thang Đối với thang vận chuyển hàng hoá, dừng thang không xác gây khó khăn cho việc bốc xếp Nhiều trờng hợp thực đợc việc bốc xếp hàng hóa I.3.3 Yêu cầu hạn chế độ giật thang: Một yêu cầu thang máy chở ngời phải đảm bảo cho buồng thang chuyển động êm Buồng thang chuyển động êm hay không phụ thuộc vào gia tốc khởi động hÃm dừng EBOOKBKMT.COM Tốc độ di chuyển trung bình thang định đến suất thang Tốc độ thay đổi tăng giảm thời gian hÃm mở máy Nhng giảm thời gian hÃm, mở máy gia tốc lớn gây khó chịu cho hành khách nh: Giật mình, chóng mặt, nghẹt thở Gia tốc tối u cho thang máy là: a m/s2.Gia tốc tối u đảm bảo suất cao không gây khó chịu cho hành khách đợc ®a b¶ng sau: Tham sè Tèc ®é thang máy (m/s) Gia tốc cực đại (m/s2) Gia tốc tính toán TB (m/s2) Hệ truyền động Xoay chiều Một chiều 0,5 0,75 1,5 2,5 1 1,5 1,5 0,5 0,5 0,8 1 3,5 1,5 I.3.4 C¸c yêu cầu khác: - Thang máy làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại nên yêu cầu thiết bị đóng cắt mạch lực phải làm việc an toàn, chắn chịu đợc tần số đóng cắt cao - Ngời sử dụng thang máy hầu hết chuyên môn thang máy mạch điều khiển phải thiết kế đơn giản, dễ hiểu Logic điều khiển phải đầy đủ, chặt chẽ - Thang máy đợc đặt công trình xây dựng nên tính tiện nghi, an toàn phải có tính thẩm mỹ cho công trình I.4 Cấu tạo chung nguyên lý hoạt động: Thang máy có nhiều kiểu khác nhng nhìn chung có phận sau: Cabin hệ thống treo cabin- Cơ cấu đóng mở cửa cabin - Bộ hÃm bảo hiểm - Cáp nâng - Đối trọng hƯ thèng c©n b»ng HƯ thèng ray dÉn híng - Tủ điện điều khiển trang thiết bị điện để điều khiển thang hoạt động theo chức - Cửa tầng - Cửa cabin hệ thống khoá liên động I.4.1 Cấu tạo chung thang máy chở ngời: EBOOKBKMT.COM Hình vẽ 1.1 sơ đồ cấu tạo thang máy, dẫn động tời điện với puly cáp ma sát Tủ điện điều khiển Bộ phận hạn chế tốc độ Cơ cấu ®ãng më cưa Cưa cabin Sµn cabin Sàn tầng Cửa tầng Cáp phận hạn chế tốc độ Thiết bị căng cáp hạn chế tốc độ 10 Hố thang 11 Giảm chấn 12,13 Ray dẫn hớng cho đối trọng cabin 14 Đối träng 15 GiÕng thang 16 Ngµm dÉn híng 17 Bé phËn h·m b¶o hiĨm 18 Cabin 19 HƯ thèng treo 20 Cáp nâng 21 Bộ tời kéo 22 Buồng máy Hình I.1 cấu tạo thang máy chở ngời Bộ tời kéo (21) đợc đặt buồng máy (22) nằm phía giếng thang (15) Giếng thang chạy dọc theo chiều cao công trình đợc xây gạch bê tông Chỉ có cửa vào để lắp đặt cửa tầng (7) Trên kết cấu chịu lực dọc giếng thang gắn ray dẫn hớng (12,13) EBOOKBKMT.COM cho đối trọng (19) cabin (18) Cabin đối trọng đợc treo hai đầu cáp n©ng (20) nhê hƯ thèng treo (19) HƯ thèng treo có tác dụng đảm bảo cho nhánh cáp nâng riêng biệt có độ căng nh Cáp nâng đợc vắt qua rÃnh puly ma sát tời kéo Khi tời kéo hoạt động, puly ma sát quay truyền chuyển động đến cáp nâng làm cabin đối trọng chuyển động lên xuống dọc theo giếng thang Khi chuyển động cabin đối trọng tựa ray dẫn hớng giếng thang nhờ ngàm dẫn hớng (16) Cửa cabin (4) tầng (7) thờng loại cửa lùa sang bên đóng mở đợc cabin đà hoàn toàn dừng lại Cửa tầng cửa ca bin liên động với nhờ cấu đóng mở cửa (3) đặt cabin Cửa cabin cửa tầng đợc trang bị hệ thống khoá liên động tiếp điểm điện để đảm bảo an toàn cho thang máy hoạt động Nếu cửa tầng cửa cabin cha đóng hẳn thang không hoạt động Hệ thống khoá liên động đảm bảo đóng kín cửa tầng không mở đợc từ bên cabin vị trí cửa tầng Đối với loại cửa lùa đóng mở tự động đóng mở cabin, hệ thống khoá liên động kéo theo cửa tầng đóng mở Tại điểm dới giếng thang có đặt công tắc hạn chế hành trình cho cabin Phần dới giếng thang hố thang (10) Trong đặt giảm chấn (11) thiết bị căng cáp hạn chế tốc độ (9) Khi hỏng hệ thống điều khiển, cabin đối trọng xuống phần hố thang, vợt qua công tắc hạn chế hành trình tỳ lên giảm chấn Để đảm bảo an toàn cho kết cấu máy tạo khoảng trống cần thiết dới đáy cabin, đảm bảo an toàn bảo dỡng điều chỉnh sửa chữa Bộ hạn chế tốc độ (2) đợc đặt buồng máy (22) Cáp phận hạn chế tốc độ (8) có liên kết với hệ thống tay đòn hÃm bảo hiểm (17) cabin Khi đứt cáp cáp trợt puly không đủ ma sát mà cabin xuống với tốc độ vợt giới hạn cho phép Bộ hạn chế tốc độ qua cáp (8) tác động lên hÃm bảo hiểm (17) để dừng cabin tựa ray dẫn hớng giếng thang số thang máy, hÃm bảo hiểm hệ thống hạn chế tốc độ đợc trang bị đối trọng EBOOKBKMT.COM I.4.2 Hệ thống điện thang máy: Mạch động lực: Là hệ thống điều khiển cấu dẫn động thang máy Có nhiệm vụ: Đóng mở, đảo chiều động dẫn động phanh tời kéo Hệ thống phải đảm bảo việc điều chỉnh tốc độ chuyển động cabin trình mở máy hÃm đợc êm, dừng xác Mạch điều khiển: Là hệ thống điều khiển có tác dụng thực chơng trình điều khiển phức tạp phù hợp với chức năng, yêu cầu thang máy Nó có nhiệm vụ lu giữ lệnh di chuyển từ cabin, lệnh gọi tầng hành khách thùc hiƯn c¸c lƯnh di chun theo thø tù u tiên đà định Sau thực xong lệnh điều khiển xoá bỏ Xác định ghi nhớ thờng xuyên vị trí hớng chuyển động cabin Mạch tín hiệu: Là hệ thống đèn tín hiệu với ký hiệu đà đợc thống để báo hiệu trạng thái hoạt động, vị trí hớng chuyển động cabin Mạch chiếu sáng: Là hệ thống chiếu sáng cho cabin, buồng máy hố thang Mạch an toàn: Là hệ thống công tắc, rơle, tiếp điểm nhằm đảm bảo an toàn cho ngời hàng hoá thang máy hoạt động I.4.3 Thiết bị khí thang máy: Ray dẫn hớng: Đợc lắp đặt dọc theo giếng thang để dẫn hớng cho cabin đối trọng chuyển động dọc theo giếng thang Đảm bảo cho cabin đối trọng nằm vị trí giếng thang Ray dẫn hớng phải đủ vững để giữ trọng lợng cabin, tải trọng cabin thành phần tải trọng động hÃm bảo hiểm làm việc Ray dẫn hớng đợc lắp đặt hai bên cabin đối trọng Là phận quan trọng định chuyển EBOOKBKMT.COM động thang máy, khoảng cách dẫn hớng không đổi để trình chuyển động buồng thang không bị rung tạo tiếng ồn Giảm chấn: Là thiết bị khí an toàn dùng để hạn chế chấn động buồng thang đối trọng hạ xuống vợt 15% tốc độ giới hạn cho phép Đợc lắp dới đáy hố thang để dừng, đỡ cabin đối trọng trờng hợp di chuyển vợt công tắc hạn chế hành trình dới Phải có độ cứng cần thiết để gia tốc dừng cabin đối trọng không vợt giá trị cho phép Giảm chấn có hai loại: - Giảm chấn lò xo: Đợc dùng thông dụng cho loại thang máy có tốc độ chậm, từ 0,5 - m/s Hình I.2 Giảm chấn kiểu lò xo - Giảm chấn thuỷ lực: Là loại tốt thờng đợc dùng cho loại thang máy có tốc độ lớn m/s EBOOKBKMT.COM Hình I Giảm chÊn kiĨu thủ lùc Cabin: Lµ bé phËn mang tải thang máy Đợc kết cấu từ nhiều phËn nhá: - KÕt cÊu chÞu lùc: Khung cabin - Các vách che, sàn, trần tạo thành buồng cabin Trên khung cabin có lắp ngàm dẫn hớng, hệ thống treo cabin, tay đòn, hÃm bảo hiểm, cửa cấu đóng mở Khung cabin đợc mô tả h×nh 1.3 10