Chương 1:Tổng quan về thang máy, Chương 2 : TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN CHO THANG MÁY+ Trang bị truyền động chính+ Tính chọn công suất động cơ truyền động thang máy+ Tổng quan bộ điều khiển lập trình PLC+ Chọn phanh hãm điện từ ,chỉnh lưu và cảm biến Tổng quan bộ điều khiển lập trình PLCChương III. TÍNH TOÁN MÔ HÌNH CHO THANG MÁY+ Lập mô hình tháng máy+ Đặc tính chỉ tiêu kỹ thuật+ Tính toán các thông số mạch điên và chọn động cơ Xây dựng chương trình điều khiển bằng PLC S7300 Lập sơ đồ thuật toán Viết chương trình điều khiển và mô phỏng.
Trang 1Phần I:Mở Đầu
1 Lý do thực hiện đồ án môn học
Trong xu thế phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế thị trường sự tăng trưởng
về kinh tế, sự ổn định về chính trị xã hội gắn liền với sự phát triển của các chung
cư ,siêu thị, nhà cao tầng, các công trình xây dựng phục vụ nhu cầu đời sống xã hội, cũng như phát triển kinh tế xuất phát từ thực tế nhu cầu của con người cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, hệ thống băng tải cầu thang máy đã và đang sử dụng rộng rãi để phục vụ nhu cầu hàng hoá truyền tải thiết bị cũng như nhu cầu đi lại của con người Để đáp ứng những điều kiện trên em đã nghiên cứu xây dựng mô hình cầu thang máy với đề tài “ Tính toán thiết kế trang bị điện mô hình điều khiển thang máy nhà 5 tầng dung PLC – S7 – 300”
2 Mục đích thực hiện đồ án môn học
Thực hiện đồ án môn học trang bị điện giúp cho cái nhìn tổng thể về kiến thức chuyên ngành được đào tạo rút ra được những kiến thức kinh nghiệm và tácphong công nghiệp.Trong quá trình thực hiện đề tài giúp chúng ta trao đổi kiến thức của mình với bạn bè,giáo viên bộ môn từ đó mà ta có thể vận dụng kiến thức lý thuyết của mình trong thực tế có khả năng tiếp cận được thị trường tốt hơn
3 Nội dung thực hiện
Đồ án môn học “ Tính toán thiết kế trang bị điện mô hình điều khiển thang máy nhà 5 tầng dung PLC – S7 – 300” cần thực hiện nhiệm vụ sau:
- Khái quát chung về thang máy
- Truyền động điện cho thang máy
- Tính chọn các thiết bị
- Đưa ra được mô hình thang máy
- Tính toán và chọn thiết bị cho mô hình thang máy
- Lập trình điều khiển thang may bằng bộ lập trình PLC
4 Phương pháp thực hiện.
Trong quá trình thực hiện thiết kế đồ án môn học em đã vận dụng nhữngkiến thức chuyên ngành được đào tạo, qua khảo sát thực tế đã thu nhập những sốliệu phục vụ cho việc thiết kế và tham khảo một số tài liệu chuyên ngành
5 Câú trúc đồ án
Đề tài được em tiến hành theo bước như sau:
Phần I: Mở đâù
Phần II: Nội dung
Chương 1: Khái quát chung về thang máy
Chương 2: Truyền động điện cho thang máy
Chương 3: Tính toán mô hình thang máy
Phần III: Kết luận và kiến nghị
Trang 21.2 PHÂN LOẠI THANG MÁY
Tuỳ thuộc vào các chức năng, thang máy có thể phân loại theo các nhóm sau:
1.2.1 Phân loại theo chức năng :
a Thang máy chở người :
- Thang máy chở người trong các nhà cao tầng : Có tốc độ chậm hoặc trungbình, đòi hỏi vận hành êm, yêu cầu an toàn cao và có tính mỹ thuật
- Thang máy dùng trong các bệnh viện: Đảm bảo tuyệt đối an toàn, tối ưu
về tốc độ di chuyển và có tính ưu tiên đáp ứng đúng các yêu cầu của bệnh viện
- Thang máy dùng trong các hầm mỏ, xí nghiệp: Đáp ứng được các điềukiện làm việc nặng nề trong công nghiệp như tác động môi trường về độ ẩm,nhiệt độ, thời gian làm việc, ăn mòn
b Thang máy chở hàng :
Được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, ngoài ra nó còn được dùng trongnhà ăn, thư viện Loại này có đòi hỏi cao về việc dừng chính xác buồng thang
để đảm bảo hàng hoá lên xuống dễ dàng, tăng năng suất lao động
1.2.2 Phân loại theo tốc độ di chuyển:
- Thang máy tốc độ chậm v = 0,5 m/s : Hệ truyền động buồng thangthường sử dụng động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc hoặc dây quấn, yêu cầu vềdừng chính xác không cao
Trang 3- Thang máy tốc độ trung bình v = (0,75 1,5) m/s : Thường sử dụngtrong các nhà cao tầng, hệ truyền động buồng thang là truyền động một chiều.
- Thang máy cao tốc v = (2,5 5) m/s : Sử dụng hệ truyền động một chiềuhoặc truyền động bộ biến tần - động cơ xoay chiều ba pha, hệ thống điều khiển
sử dụng các phần tử cảm biến phi tiếp điểm, các phần tử điều khiển lôgic, các vimạch cỡ lớn lập trình được hoặc các bộ vi xử lý
1.2.3 Phân loại theo trọng tải:
- Thang máy loại nhỏ Q < 160kG
- Thang máy trung bình Q = 500 200kG
- Thang máy loại lớn Q > 2000 kG
1.3 KẾT CẤU CỦA THANG MÁY
Kết cấu , sơ đồ bố trí thiết bị của thang máy giới thiệu trên hình 1-1
Hố giếng của thang máy 11 là khoảng không gian từ mặt bằng sàn tầng 1cho đến đáy giếng Nếu hố giếng có độ sâu hơn 2 mét thì phải làm thêm cửa ravào Để nâng- hạ buồng thang, người ta dùng động cơ 6 Động cơ 6 được nốitrực tiếp với cơ cấu nâng hoặc qua hộp giảm tốc Nếu nối trực tiếp, buồng thangmáy được nâng qua puli quấn cáp Nếu nối gián tiếp thì giữa puli cuốn cáp vàđộng cơ có nắp hộp giảm tốc 5 với tỷ số truyền i = 18 120
Cabin 1 được treo lên puli quấn cáp bằng kim loại 8 (thường dùng 1 đến 4sợi cáp) Buồng thang luôn được giữ theo phương thẳng đứng nhờ có ray dẫnhướng 3 và những con trượt dẫn hướng 2 (con trượt là loại puli trượt có bọc cao
su bên ngoài) Đối trọng di chuyển dọc theo chiều cao của thành giếng theo cácthanh dẫn hướng 6
Trang 4Hình 1-1: Kết cấu cơ khí của thang máy
4
1 Cabin
2 Con trượt dẫn hướng Cabin
3 Ray dẫn hướng Cabin
Trang 5Chức năng của một số bộ phận trong thang máy
1 Cabin: là một phần tử chấp hành quan trọng nhất trong thang máy , nó
sẽ là nơi chứa hàng , chở người đến các tầng , do đó phải đảm bảo các yêu cầu
đề ra về kích thước, hình dáng , thẩm mỹ và các tiện nghi trong đó
Hoạt động của cabin là chuyển động tịnh tiến lên xuống dựa trênđường trượt , là hệ thống hai dây dẫn hướng nằm trong một phẳng để đảm bảochuyển động êm nhẹ , chính xác không dung dật trong cabin trong quá trình làmviệc Để đảm bảo cho cabin hoạt động đều cả trong quá trình lên và xuống , cótải hay không có tải người ta xử dụng một đối trọng có chuyển động tịnh tiếntrên hai thanh khác đồng phẳng giống như cabin nhưng chuyển động ngượcchiều với cabin do cáp được vắt qua puli kéo
Do trọng lượng của cabin và trọng lượng của đối trọng đã được tínhtoán tỷ lệ và kỹ lưỡng cho nên mặc dù chỉ vắt qua puli kéo cũng không xảy rahiện tượng trượt trên pulicabin,hộp giảm tốc đối trọng tạo nên một cơ hệ phốihợp chuyển động nhịp nhàng do phần khác điều chỉnh đó là động cơ
2 Động cơ: là khâu dẫn động hộp giảm tốc theo một vận tốc quy định
làm quay puli kéo cabin lên xuống Động cơ được sử dụng trong thang máy làđộng cơ 3 pharôto dây quấn hoặc rôto lồng sóc , vì chế độ làm việc của thangmáy là ngắn hạn lặp lại cộng vớiyêu cầu sử dụng tốc độ, momen động cơ theomột dải nào đó cho đảm bảo yêu cầu về kinh tế và cảm giác của người đi thangmáy
Độngcơ là một phần tử quan trọng được điều chỉnh phù hợpvới yêu cầu nhờ một hệ thống điện tử ở bộ xử lý trung tâm
3 Phanh: là khâu an toàn , nó thực hiện nhiệm vụ giữ cho cabin đứng im
ở các vị trí dừng tầng, khối tác động là hai má phanh sẽ kẹp lấy tang phanh, tangphanh gắn gắn đồng trục với trục động cơ Hoạt động đóng mở của phanh đượcphối hợp nhịp nhàng với quá trình làm việc của đông cơ
4 Động cơ cửa: Là động cơ một chiều hay xoay chiều tạo ra momen mở
cửa cabin kết hợp với mở cửa tầng Khi cabin dừng đúng tầng , rơle thời gian
Trang 61 - Puly ma sát
2 - Cáp nâng3- Cabin
bộ phận đặc biệt ở gờ cửa có găn phản hồi với động cơ qua bộ xử lý trung tâm
5 Cửa: gồm cửa cabin và cửa tầng cửa cabin để khép kín cabin trong
quá trình chuyển động không tạo ra cảm giác chóng mặt cho khachs hàng vàngăn không cho rơi khỏi cabin bất cứ thứ gì Cửa tầng để che chắn bảo vệ toàn
bộ giếng thang và các thiết bọi trong đó Cửa cabin và cửa tầng có khoá tự động
để đảm bảo đóng mở kpj thời.Bộ hạn chế tốc độ : là bộ phận an toàn khi vận tốcthay đổi do một nguyên nhân nào đó vượt quá vạn tốc cho phép , bộ hạn chế tốc
độ sẽ bật cơ cấu khống chế cắt điều khiển động cơ và phanh làm việc
Các thiết bị phụ khác: như quạt gió, chuông điện thoại liên lạc , các chỉthị số báo chiều chuyển động… được lắp đặt trong cabin để tạo ra cho kháchhàng một cảm giác dễ chịu khi đi thang máy
Trang 7mỗi sợi cáp riêng biệt vắt qua một rãnh cáp, mỗi rãnh cáp thường từ ba đến nămrãnh.
Đối trọng là bộ phận cân bằng đối với thang máy có chiều cao không lớnngười ta thường chọm đối trọng sao cho trọng lượng của nó cân bằng với trọnglượng ca bin và một phần tử tải trọngnâng bỏ qua trọng lượng cáp nâng, cápđiện và không dùng cáp và xinh cân bằng.việc trọn các thông số cơ bản của hệthống cân bằng thì có thể tiến hành tính lực cáp cân bằng lơns nhất và trọn cáptính công suát động cơ và khả năng kéo của puly ma sát
1.5 YÊU CẦU VỀ AN TOÀN TRONG ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY
Thang máy là thiết bị chuyên dùng để chở người, chở hàng từ độ cao nàyđến độ cao khác vì vậy trong thang máy, vấn đề an toàn được đặt lên hàng đầu
Để đảm cho sự hoạt động an toàn của thang máy, người ta bố trí một loạt cácthiết bị giám sát hoạt động của thang nhằm phát hiện và xử lý sự cố
Trong thực tế, khi thiết kế truyền động cho thang máy phải phối hợp bảo
vệ cả phần cơ và phần điện, kết hợp nhiều loại bảo vệ Chẳng hạn, khi cấp điệncho động cơ kéo buồng thang thì cũng cấp điện luôn cho động cơ phanh, làmnhả các má phanh kẹp vào ray dẫn hướng Khi đó buồng thang mới có thểchuyển động được Khi mất điện, động cơ phanh không quay nữa, các má phanhkẹp sẽ tác động vào đường ray giữ cho buồng thang không rơi
1.5.1 Một số thiết bị bảo hiểm cơ khí của thang máy :
a Phanh bảo hiểm :
Phanh bảo hiểm giữ buồng thang tại chỗ khi đứt cáp, mất điện và khi tốc
Phanh bảo hiểm thường được lắp phía dưới buồng thang , gọng kìm 2trượt theo thanh hướng dẫn 1 khi tốc độ của buồng thang bình thường Nằmgiữa hai cánh tay đòn của kìm có nêm 5 gắn với hệ truyển động bánh vít - trụcvít 4 Hệ truyền động trục vít có hai loại ren : ren phải và ren trái
Trang 8Hình 1.2 Phanh bảo hiểm kiểu kìm
Cùng với kết cấu của phanh bảo hiểm, buồng thang có trang bị thêm cơ
cấu hạn chế tốc độ kiểu ly tâm Khi tốc độ chuyển của buồng thang tăng, cơ cấu
đai truyền 3 sẽ làm cho thang 4 quay và kìm 5 sẽ ép chặt buồng thang vào thanh
dẫn hướng và hạn chế tốc độ của buồng thang
b Bộ hạn chế tốc độ kiểu vòng cáp kín :
Bộ hạn chế tốc độ được đặt ở đỉnh thang và được điều khiểnt bởi một
vòng cáp kín truyền từ buồng thang qua puli của bộ điều tốc vòng xuống dưới
một puli cố định ở đáy giếng thang Cáp này chuyển động với tốc độ bằng tốc độ
của buồng thang và được liên kết với các thiết bị an toàn Khi tốc độ của Cabin
vượt quá giá trị cực đại cho phép, thiết bị kéo cáp do bộ điều tốc điều khiển sẽ
giữ vòng cáp của bộ điều tốc, cáp bị tác dụng của một lực kéo Lực này sẽ tác
động vào thiết bị an toàn cho buồng thang như
ngắt mạch điện động cơ, đưa thiết bị chống rơi
vào làm việc
Nguyên lý làm việc của bộ hạn chế tốc độ được minh hoạ trên hình 2-2
Cáp 2 treo vòng qua puli 1, puli 1 quay được là nhờ chuyển động của cáp
qua ròng rọc cố định 9 Ròng rọc này dẫn hướng cho cáp Trường hợp cáp bị đứt
Hình 1.3:
Nguyên lý làm việc của bộ hạn chế tốc độ
Trang 9hay bị trượt thì vận tốc Cabin tăng lên, puli 1 cũng quay nhanh lên vì dây cápchuyển động cùng với Cabin Đến một mức độ nào đó lực ly tâm sẽ làm văngquả văng 3 đập vào cam 4 Cam 4 tác động vào công tắc điện 10 làm cho động
cơ dừng lại Mặt khác, cam 4 đẩy má phanh 6 kẹp chặt cáp lại Trong khi đóCabin vẫn rơi xuống và cáp 2 sẽ kéo thanh đòn bẩy 8 (gắn vào Cabin) làm cho
bộ chống rơi làm việc
Tốc độ Cabin mà tại đó bộ điều tốc bắt đầu hoạt động gọi là tốc độ nhả.Theo kinh nghiệm tốc nhả thường bằng 1/4 lần tốc độ vận hành bình thường củathang
1.5 2 Các tín hiệu bảo vệ và báo sự cố :
Ngoài các bộ hạn chế tốc độ và phanh người ta còn đặt các tín hiệu bảo vệ
và hệ thống báo sự cố Mục đích là để đảm bảo an toàn cho thang máy và giúpngười kỹ sư bảo dưỡng thấy được thiết bị khống chế tự động đã bị hỏng, cầnđược kiểm tra trước khi thang được tiếp tục đưa vào hoạt động
Trong quá trình thang vận hành phải đảm bảo thang không được vượt quágiới hạn chuyển động trên và giới hạn chuyển động dưới Điều này có nghĩa làkhi thang đã lên tới tầng cao nhất thì mọi chuyển động đi lên là không cho phép,còn khi thang đã xuống dưới tầng 1 thì chỉ có thể chuyển động đi lên Để thựchiện điều này người ta lắp thêm các thiết bị khống chế dừng tự động ở đỉnh vàđáy thang Các thiết bị này sẽ dừng thang tự động và độc lập với các thiết bị vậnhành khác khi buồng thang đi lên tới đỉnh hoặc đáy
Để dừng thang trong những trường hợp đặc biệt, người ta bố trí các nút ấnhãm khẩn cấp trong buồng thang
Để dừng thang trong những trường hợp khẩn cấp và để buồng thang không
bị va đập mạnh người ta còn sử dụng các bộ đệm sử dụng lò xo hay dầu đặt
sẽ gây ra các hiện tượng sau :
Đối với thang máy chở khách, làm cho hành khách ra, vào khó khăn, tăngthời gian ra, vào của hành khách, dẫn đến giảm năng xuất
Trang 10 Đối với thang máy chở hàng, gây khó khăn cho việc bốc xếp và bốc dỡ
hàng Trong một số trường hợp có thể không thực hiện được việc xếp và
bốc dỡ hàng
Để khắc phục hậu quả đó, có thể ấn nhắp nút bấm để đạt đựơc độ chính xác
khi dừng, nhưng sẽ dẫn đến các vấn đề không mong muốn sau:
Hỏng thiết bị điều khiển
Gây tổn thất năng lượng
Gây hỏng hóc các thiết bị cơ khí
Tăng thời gian từ lúc hãm đến dừng
Để dừng chính xác buồng thang, cần tính đến một nửa hiệu số của hai
quãng đường trượt khi phanh buồng thang đầy tải và phanh buồng thang không
tải theo cùng một hướng di chuyển Các yếu tố ảnh hưởng đến dừng chính xác
buồng thang bao gồm : mômen cơ cấu phanh, mômen quán tính của buồng
thang, tốc độ khi bắt đầu hãm và một số yếu tố phụ khác
Quá trình hãm buồng thang xảy ra như sau : Khi buồng thang đi đến gần
sàn tầng, công tắc chuyển đổi tầng cấp lệnh cho hệ thống điều khiển động cơ để
dừng buồng thang Trong quãng thời gian t (thời gian tác động của thiết bị
điều khiển), buồng thang đi được quãng đường là :
S' =v0 t , [m] (1-1)Trong đó : v0 - Tốc độ lúc bắt đầu hãm, [m/s]
Khi cơ cấu phanh tác động là quá trình hãm buồng thang Trong thời gian
này, buồng thang đi được một quãng đường S''
Dấu (+) hoặc dấu (-) trong biểu thức (2-2) phụ thuộc vào chiều tác dụng
của lực Fc : Khi buồng thang đi lên (+) và khi buồng thang đi xuống (-)
S'' cũng có thể viết dưới dạng sau:
Trang 110 - tốc độ quay của động cơ lúc bắt đầu phanh, [rad/s]
D - đường kính puli kéo cáp [m]
i - tỷ số truyền
Quãng đường buồng thang đi được từ khi công tắc chuyển đổi tầng cho
lệnh dừng đến khi buồng thang dừng tại sàn tầng là:
(1-4) Công tắc chuyển đổi tầng đặt cách sàn tầng một khoảng cách nào đó làm
sao cho buồng thang nằm ở giữa hiệu hai quãng đường trượt khi phanh đầy tải
và không tải
Sai số lớn nhất (độ dừng không chính xác lớn nhất) là :
S S2 S1
Trong đó : S1 - quãng đường trượt nhỏ nhất của buồng thang khi phanh
S2 - quãng đường trượt lớn nhất của buồng thang khi phanh xem
Tốc độ di chuyển [m/s]
Gia tốc [m/s 2 ]
Độ không chính xác khi dừng [mm]
Động cơ KĐB rô to lồng sóc 1cấp tốc độ 1 : 1 0,8 1,5 120
150 Động cơ KĐB rô to lồng sóc 2 cấp tốc
độ
1 : 4 0,5 1,5 10
15 Động cơ KĐB rô to lồng sóc 2 cấp tốc
Trang 12Hình 1-4 Dừng chính xác buồng thang
1.6 ẢNH HƯỞNG CỦA TỐC ĐỘ, GIA TỐC VÀ ĐỘ GIẬT ĐỐI VỚI
HỆ TRUYỀN ĐỘNG THANG MÁY.
Một trong những điều kiện cơ bản đối với hệ truyền động thang máy làphải đảm bảo cho buồng thang chuyển động êm Việc buồng thang chuyền động
êm hay không lại phụ thuộc vào gia tốc khi mở máy và hãm máy Các tham sốchính đặc trưng cho chế độ là việc của thang máy là : tốc độ di chuyển v[m/s],gia tốc a [m/s2] và độ dật [m/s3]
Tốc độ di chuyển của buồng thang quyết định năng suất của thang máy,điều này có ý nghĩa rất quan trọng, nhất là đối với các nhà cao tầng
Đối với các nhà chọc trời, tối ưu nhất là dùng thang máy cao tốc (v =3,5m/s), giảm thời gian quá độ và tốc độ di chuyển trung bình của buồng thangđặt gần bằng tốc độ định mức Nhưng việc tăng tốc độ lại dẫn đến tăng giá thànhcủa thang máy Nếu tăng tốc độ của thang máy v = 0,75 m/s lên v = 3,5m/s , giáthành tăng lên 45 lần, bởi vậy tuỳ theo độ cao tầng của nhà mà chọn thangmáy có tốc độ phù hợp với tốc độ tối ưu
Tốc độ di chuyển trung bình của thang máy có thể tăng bằng cách thờigian mở máy và hãm máy, có nghĩa là tăng gia tốc Nhưng khi gia tốc lớn sẽgây ra cảm giác khó chịu cho hành khách (như chóng mặt, sợ hãi, nghẹtthở v v ) Bởi vậy gia tốc tối ưu là a < 2m / s2
Gia tốc tối ưu đảm bảo năng suất cao, không gây cảm giác khó chịu chohành khách, được đưa ra trong bảng 2-2
thang Dừng
Mức đặt cảm biến dòng
Trang 13dt hoặc đạo hàm bậc haicủa tốc độ d v
dt
2
2 ) Khi gia tốc a < 2m / s2 thì độ dật không quá 20m/s3
Biểu đồ làm việc tối ưu của thang máy tốc độ trung bình và tốc độ cao biểudiễn trên hình 1-5
Biểu đồ này có thể chia ra 5 giai đoạn theo tính chất thay đổi tốc độ củabuồng thang : mở máy, chế độ ổn định, hãm xuống tốc độ thấp, buồng thang đếntầng và hãm dừng
Biểu đồ tối ưu hình 2-4 sẽ đạt được nếu dùng hệ truyền động một chiều Đ) Nếu dùng hệ chuyển động xoay chiều với động cơ không đồng bộ hai cấptốc độ, biểu đồ chỉ đạt gần giống biểu đồ tối ưu
(F-Đối với thang máy chạy chậm, biểu đồ chỉ có 3 giai đoạn : Mở máy chế độ
ổn định và hãm dừng
Trang 14Hình 1-5 Các đường cong biểu diễn sự phụ thuộc của quãng đường S,
tốc độ v , gia tốc a và độ dật theo thời gian
Hãm dừng
Trang 15- Gbt là khối lượng buồng thang
- Gdt là khối lượng dối trọng
- PL là puli
- H là chiều cao của toà nhà
Hình 1.6: Sơ đồ truyền động
2.2 Tính chọn công suất động cơ truyền động thang máy
Để tính chọn được công suất động cơ truyền được thang máy cần có cácđiều kiện và tham số sau:
- Sơ đồ động học của thang máy
Trang 16- Tốc độ và gia tốc lớn nhất cho phép
- Trọng tải
- Trọng lượng buồng thang
Công suất tĩnh của động cơ khi nâng tải không dùng đối trọng được tínhtheo công thức sau:
- Hiệu suất của cơ cấu nâng (0,50,8)
Khi có đối trọng công suất tĩnh của động cơ lúc nâng tải được tính theobiểu thức sau:
Trong đó : Pcn - Công suất tĩnh của động cơ khi nâng có dùng đối trọng
PCh - Công suất tĩnh của động cơ khi hạ có dùng đối trọng
Trong đó : Pcn - Công suất tĩnh của động cơ khi nâng có dùng đối trọng
PCh - Công suất tĩnh của động cơ khi hạ có dùng đối trọng
Gdt - Khối luợng của đối trọng, [kG]
k - Hệ số tính đến ma sát giữa thanh dẫn hướng và đối trọng ( k = 1,15 1,3 )
Khối lượng của đối trọng được tính theo biểu thức sau đây:
Đối với thang máy trở hàng, khi nâng thường là đầy tải và khi hạ thường là
không tải, nên chọn a = 0,5.
Trang 17Phương pháp tính chọn công suất động cơ truyền động thang máy tiến hànhtheo các bước sau đây :
a ính lực kéo đặt lên puli cáp kéo buồng thang ở tầng dưới cùng và các lần dừng tiếp theo :
F = (G + Gbt - K1 G1 - Gđ t ) g, [N] (2-6)Trong đó : K1 - Số lần dừng của buồng thang
G1 = G/mđ - Thay đổi (giảm) khối lượng tải sau mỗi lần dừng
Trong đó : R - Bán kính của puli, [m]
i - Tỷ số truyền của cơ cấu
- Hiệu suất của cơ cấu
c.Tính tổng thời gian hành trình nâng và hạ của buồng thang :
Tổng thời gian này bao gồm: thời gian buồng thang di chuyển với tốc độ ổnđịnh, thời gian mở máy, hãm máy và tổng thời gian còn lại ( thời gian đóng mởcửa buồng thang, thời gian ra vào buồng thang của hành khách):
d.Dựa trên kết quả của các bước tính toán trên, tính mômen đẳng trị và tính chọn công suất động cơ.
e.Xây dựng biểu đồ phụ tải chính xác của động cơ truyền động có tính đến các quá trình quá độ và tiến hành kiểm nghiệm công suất động cơ đã chọn theo điều kiện phát nóng, quá tải.
2.3 Chọn phanh hãm điện từ
Phanh ham điện từ có cơ cấu điện từ dùng để hãm chuyển động của thangmáy.phanh hãm điện từ có nhiều kiểu như phang guốc ,phanh đĩa… Ơ đây tachọn loại phanh guốc
Phanh guốc có cấu tạo như sau:
** Cấu tạo của một phanh guốc lò xo
Trong đó: + 1 là nam châm điện
+ 2 là lò xo
+ 3 là guốc phanh
Trang 18+4 là trục động cơ
Bình thường nam châm điện không có điện lò xo 2 sẽ tác động vào cấu đònbẩy để quốc phanh 3 ép vào trục 4 của động cơ.Khi động cơ được đóng đuiện đểquay thì đồng thời nam châm điện cũng được cấp điện ,hut nắp từ động gâychuyển động các cơ cấu đòn bẩy kéo căng lò xo 2 để quốc phanh 3 nới lỏng trụcđộng cơ 4.Do đó động cơ có thể quay
Khi động cơ mất điện thì cuộng phanh cũng mất điện lò xo 2 sẽ tác động épchặt guốc phanh vào trục động cơ để dừng nhanh
2.4 Chọn bộ chỉnh lưu cầu
Trong mạch điện người ta sử dụng khả năng dẫn điện theo một chiều của
đi ốt để nắn dòng xoay chiều thành dòng một chiều để cấp nguồn cho hai namchâm điện NC1 và NC2
Khi được phân áp thuận thì điôt thông,dẫn dòng ngay và chỉ số dòng điệnphụ thuộc vào điện áp nguồn và tổng trở phụ tải Quan hệ giữa điện áp và dòngđiện qua điốt gọi là đặc tính von - ampe của điốt và có dạng
** Đặc tính von am pe của diot
Điôt thông (dẫn dòng qua tải) ở góc vuông thứ nhất ứng với phân áp thuận
và khoá (không cho dòng qua tải ) ở goá vuông thứ ba
Sự chuyển trạng thái thông khoá của điôt không thể xảy ra tức thời mà cầnphải có thời gian nhất định nên nếu điện áp tần số xoay chiều quá lớn thì điôtkhông kịp trạng thái và điôt không làm việc được Trương hợp này phải dùngdiôt tần số cao
2.5 Chọn cảm biến
Trong mạch tự động điều khiển ngoài các khâu khống chế điều khiểncho mạch hoạt động thì các cảm biến tầng cho phép mạch hoạt động một cáchchính xác Trong mạch này ta chọn cảm biến quang Cảm biến quang cho phépxác định vị trí của buồng thang cũng như điều khiển hoạt động của thang máyNguyên tắc đo cảm biến quang dịch chuyển:
Ánh phát ra từ nguồn sáng được tập trung bởi thấu kính hội tụ và chiếuthẳng vào vật Tia sáng phản xạ từ vật được tập trung lên dụng cụ cảm biến vị trí(PSD) bằng các thấu kính thu.Nếu vị trí của vật thay đổi hình ảnh vị trí vật hìnhthành trên (PSD) sẽ khác đi và nếu trạng thái cân bằng của 2 ngõ PSD thay đổihình ảnh vị trí của vật hình thành trên PSD sẽ khác đi và trạng thái cân bằng củahai PSD cũng thay đổi
Nếu hai ngõ ra A và B tính A/(A+B) và sử dụng các hệ số thích hợp đểtăng hệ số K và C
Khoảng dịch chuyển =A/(A+B).K+C
Trang 19Giá trị đo lường không phải là độ rọi nhưng 2 ngõ ra dịch chuyển A và B
và chính vì vậy nếu cường độ sáng nhận được vì khoảng cách đến vật thay đổikết quả nhõ ra tuyến tính tương ứng với sự thay đổi khoảng cách và thay đổi vịtrí
2.6 Tính chọn các thiết bị đóng cắt và bảo vệ mạch điện
2.6.1 Tính chọn áp to mát (ATM)
Tatiến hành tính chọn ATM như sau:
Dòng điện định mức của ATM Iđm(A).Đây là dòng điện lớn nhất chophép ATM lầm việc trong thời gian lâu dài mà không bị tác động Dòng điệnnày không được nhỏ hơn dòng điện tính toán phụ tải
Dòng điện bảo vệ ngắn mạch của ATM Inm(A).Đây là dòng điện nhỏ nhất
để làm cho ATM tự ngắt chỉ những ATMcó kết cấu kiểu điện từ mới có thông
số naỳ.Đối với ATM có kết cấu kiểu điện từ mới có thông số này Đối với ATMloại này khi chọn để ngắt động cơ thì dòng điện này không đươc chọn nhỏ hơndòng khởi động của động cơ (Inm>Ikd)
Dòng điện bảo vệ quat tải của ATM : Iqt=(1,1 1,2)
Điện áp làm việc của ATM không nhỏ hơn điện áp cực đại của lưới điện
mà ATM sử dụng Ulv
2.6.2 Tính chọn Rơ le tầng và rơ le trung gian
Rơ le tầng và rơ le trung gian là các rơ le điện từ hoạt động trên nguyêntắc của nam châm điện dùng để dóng cắt mạch điệncó công suất nhỏ tần số đóngcắt lớn Tín hiệuđiều khiển có thể là dòng điện hoặc điện áp ta chọn rơ le
Dòng điện định mức: Iđm=(1,2-1,5)Itt
Điện áp làm việc của rơ le:Ulv
Điện áp định mức của quận hút Uh=24V- AC
Thời gian tác động nhanh:Ttđ=(1-100)ms
2.7 Tổng quan bộ điều khiển lập trình PLC
2.7.1.Lắp đặt trạm phần cứng
1 Thành phần của một trạm S7- 300
Trang 20Module mở rộng cổng tín hiệu v o/ ào/ ra.
Cáp truyền thông RS 485
Profibus bus cable
Trang 21PLC S7_300 có nhiều loại module CPU khác nhau Chúng được đặt tên theo
bộ vi xử lư có trong nó như module CPU312, module CPU314, moduleCPU315…
Những module cùng sử dụng 1 loại bộ vi xử lư, nhưng khác nhau về cổngvào/ra onboard cũng như các khối hàm đặc biệt được tích hợp sẵn trong thư việncủa hệ điều hành phục vụ việc sử dụng các cổng vào/ra onboard này sẽ đượcphân biệt với nhau trong tên gọi bằng thêm cụm chữ IFM (Intergrated FunctionModule) Ví dụ như Module CPU312 IFM, Module CPU314 IFM…
Ngoài ra c ̣n có các loại module CPU với 2 cổng truyền thông, trong đó cổngtruyền thông thứ hai có chức năng chính là phục vụ việc nối mạng phân tán Cácloại module này phân biệt với các loại module khác bằng cụm từ DP(Distributed Port) như là module CPU315-DP
Trong luận văn sử dụng loại module 314 IFM sẽ được giới thiệu kĩ ở phầnsau
b Module mở rộng
Các module mở rộng được chia thành 5 loại chính:
- PS (Power supply): Module nguồn nuôi Có 3 loại:2A, 5A, 10A.
- SM (Signal module): Module mở rộng cổng tín hiệu vào/ra, bao gồm:
DI (Digital input): Module mở rộng các cổng vào số Số các cổng vào số mởrộng có thể là 8, 16, 32 tuỳ từng loại module
DO (Digital output): Module mở rộng các cổng ra số Số các cổng ra số mởrộng có thể là 8, 16, 32 tuỳ từng loại module
DI/DO (Digital input/ Digital output): Module mở rộng các cổng vào/ra số
Số các cổng vào/ra số mở rộng có thể là 8 vào/8 ra hoặc 16 vào/ 16 ra tuỳ từngloại module
AI (Analog input): Module mở rộng các cổng vào tương tự Số các cổng vàotương tự có thể là 2, 4, 8 tuỳ từng loại module
Trang 22AO (Analog output): Module mở rộng các cổng ra tương tự Số các cổng
ra tương tự có thể là 2, 4 tuỳ từng loại module
AI/AO (Analog input/ Analog output): Module mở rộng các cổng vào/ratương tự Số các cổng vào/ra tương tự có thể là 4 vào/2 ra hay 4 vào/4 ra tuỳtừng loại module
- IM (Interface module): Module ghép nối, nối các module mở rộng lại
với nhau thành 1 khối và được quản lư chung bởi 1 module CPU Thông thường
các module mở rộng được gá liền với nhau trên 1 thanh đỡ gọi là rack Trên mỗi
rack có thể gán nhiều nhất là 8 module mở rộng (không kể module CPU, modulenguồn nuôi Một module CPU S7_300 có thể làm việc trực tiếp với nhiều nhất 4racks và các racks này phải được nối với nhau bằng module IM
- FM (Function module): Module có chúc năng điều khiển riêng Ví dụ
như module PID, module điều khiển động cơ bước…
- CP (Communication module): Module phục vụ truyền thông trong
mạng giữa các PLC với nhau hoặc giữa PLC với máy tính
2.7.2 Cấu trúc vùng nhớ CPU
Vùng nhớ của PLC S7-300 được chia thành 3 vùng nhớ cơ bản sau:
- Vùng nhớ hệ thống Nhớ hệ thống các dữ liệu vào ra ,bít nhớ ,bộđếm,bộ thời gian.Bộ nhớ này nằm trên RAM trong các CPU
- Vùng nhớ lưu giữ dùng lưu giữ chương trình người sử dụng trênRAM của CPU và trên EEPROM trong hoặc card EEPROM cắm ngoài Đốivới chương trình lưu dữ trên RAM ở vùng nhớ này có thể xoá bởiMRES(CPU memory reset)
- Vùng nhớ làm việc : bbooj nhớ này có thể chứa các bản sao của cácphần tử chương trình đang được CPU thực hiện Vùng nhớ này cũng baogồm nhớ tạm thời , được chiếm chỗ cho chương trình khi chương trình đượcgọi Dữ liệu trong vùng này chỉ có hiệu lực khi khối đó đang ở trạng tháI tíchcực Khi khối mới được gọi thì vùng nhớ tạm thời được chiếm chỗ lạI