Tiểu luận môn vi điều khiển

Tiểu luận môn học VI ĐIỀU KHIỂN CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ THANG MÁY VÀ ĐẶC ĐIỂM TRUYỀN ĐỘNG CỦA THANG MÁY NHÀ CAO TẦNG 1.1.TỔNG QUAN VỀ THANG MÁY 1.1.1.Khái niệm chung: Thang máy loại thiết bị nâng hạ chuyên dùng, lắp đặt cố định, làm việc theo chu kỳ, thiết bị chuyên dụng để vận chuyển người, hàng hóa, vật liệu từ độ cao đến độ cao khác theo phương thẳng đứng, nghiêng góc nhỏ 15 o so với phương thẳng đứng theo tuyến định sẵn Thang máy lắp đặt sử dụng rộng rãi hầu hết cơng trình xây dựng cao tầng: nhà ở, chung cư, công sở, khách sạn, bệnh viện, thư viện, nhà ga, tháp truyền hình, đài quan sát … Ưu điểm vận chuyển thang máy so với phương tiện vận chuyển khác thời gian chu kỳ vận chuyển bé, tần suất vận chuyển lớn Ngoài ý nghĩa vận chuyển, thang máy yếu tố làm tăng vẻ đẹp tiện nghi cơng trình Thang máy thiết bị vận chuyển đòi hỏi tính an tồn nghiêm ngặt, liên quan đến tài sản tính mạng người, u cầu chung thang máy thiết kế, chế tạo, lắp đặt vận hành sửa chữa phải tuân thủ nghiêm ngặt vào yêu cầu kỹ thuật an toàn qui định tiêu chuẩn qui trình, qui phạm Thang máy có cabin đẹp, thơng thống, sang trọng chưa đủ điều kiện để đưa vào sử dụng mà phải có đầy đủ thiết bị an tồn, đảm bảo độ tin cậy như: điều kiện chiếu sáng dự phòng điện, điện thoại nội (interphone), điều hòa nhiệt độ, chng báo, hãm bảo hiểm, an tồn cabin (đối trọng), cơng tắc an tồn cabin, khóa an toàn cửa tầng, cứu hộ điện nguồn, pha … 1.1.2 Lịch sử phát triển thang máy Thang máy có cơng suất lớn xuất lần vào kỷ 19 Hoa Kỳ Đó tời nâng hàng hoạt động đơn giản hai tầng cơng trình thành phố New York Năm 1853, Elisha Graves Otis trình diễn New York Crystal Palace, chứng minh hệ thống an tồn thang máy ơng cách làm gián đoạn cabin rơi xuống loại bỏ cáp tải, nguyên nhân làm hạn chế trình phát triển thang máy Năm 1857, thang khách Otis đưa vào hoạt động cửa hàng bách hoá thành phố New York Và 10 năm sau, sau đạt hàng ngàn sản phẩm thang Học Viên: Vũ Bảo Toàn – Tự Động Hóa –K24 Trang Tiểu luận môn học VI ĐIỀU KHIỂN máy, người Elisha thành lập công ty Otis Brothers Yonkers, New York Những thiết kế thang máy khác dần xuất hiện, bao gồm kiểu điều khiển bánh - trục vít thuỷ lực Đến khoảng 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 đóng mở tay tốc độ di chuyển cabin thấp Đầu kỷ thứ 20, có nhiều hãng thang máy khác đời KONE (Phần Lan), MITSUBISHI (Nhật Bản), THYSEN (Đức), SABIEM (Ý) Đã chế tạo thang máy có tốc độ cao, tiện nghi hơn, vận hành êm Vào đầu năm 1970, thang máy chế tạo đạt đến tốc độ 450m/phút, thang máy chở hàng có tải trọng lên đến 30 tấn, đồng thời khoảng thời gian có thang máy thủy lực đời Sau khoảng thời gian ngắn với tiến ngành khoa học khác, tốc độ thang máy đạt tới 600m /phút Đến năm 1980, xuất hệ thống điều khiển động phương pháp biến đổi điện áp tần số VVVF ( variable voltage variable frequeny), thành tựu cho phép thang máy hoạt động êm hơn, tiết kiệm đến 40% công suất động Vào đầu năm 1990 giới có thang máy 750m/ph thang máy có tính đặc biệt khác Còn Việt nam thang máy có mặt vào năm 1920, phát triển từ khoảng 10 năm trở lại Những thang máy lắp đặt, khai thác Việt nam thang máy hãng hàng đầu giới OTIS, SCHINDLER, MITSUBISHI, HITACHI… Cho đến giới có khoảng 55 đơn vị hoạt động lĩnh vực thang máy, nhìn chung thang máy hoạt động đảm bảo điều kiện an tồn, chất lượng, trang trí nội thất có nhiều tiến 1.1.3 Phân loại thang máy: Thang máy thiết kế chế tạo nhiều kiểu khác để phù hợp với mục đích sử dụng cơng trình Và phân loại sau: 1.1.3.1 Theo công dụng: - Theo tiêu chuẩn việt nam ( TCVN 5744-1993 ) thang máy phân thành năm loại: Học Viên: Vũ Bảo Toàn – Tự Động Hóa –K24 Trang Tiểu luận môn học VI ĐIỀU KHIỂN + Thang máy chuyên chở người : loại chuyên dùng để vận chuyển hành khách tầng lầu khác tòa nhà, có tốc độ vận chuyển đến 1,4 m/s tải trọng nâng đến 1000 KG Thang máy chở người tốc độ cao chuyên chở từ 350kg ÷ 1600kg, phục vụ lên tới 30 tầng với tốc độ lên tới 2.5m/s Thang máy tải khách trang bị chi tiết an toàn phù hợp với khách sạn, cao ốc, văn phòng, trung tâm thương mại Buồng thang máy chở người + Thang máy chuyên chở người có hàng kèm: loại dùng khu siêu thị, khu triển lãm + Thang máy chuyên chở bệnh nhân: loại chuyên dùng cho bệnh viện, khu điều dưỡng Khác với thang máy tải khách, thang máy có kích thước cửa phòng cabin rộng dài hơn, thuận tiện cho việc vận chuyển bệnh nhân hay thiết bị y tế Hệ thống phải yêu cầu hoạt động êm, thuận tiện, điểm dừng xác, điều khiển trường hợp khẩn cấp Ðặc biệt, thang máy bệnh viện thường thiết kế có lan can mềm để chống va đập Buồng thang máy chở bệnh nhân + Thang máy chuyên chở hàng có người kèm: loại dùng để vận chuyển hàng, vật liệu, máy móc có người điều hành kèm Thường dùng nhà máy công xưởng, kho hàng… Học Viên: Vũ Bảo Toàn – Tự Động Hóa –K24 Trang Tiểu luận môn học VI ĐIỀU KHIỂN + Thang máy chuyên chở hàng người kèm: loại chuyên để chở vật liệu, thức ăn khách sạn lớn, nhà ăn tập thể, đặc điểm thang máy loại điều khiển ca bin Với loại thang này, điểm dừng thiết kế phù hợp với việc bốc dỡ hàng hóa hay thức ăn, nghĩa thang dừng không cần phải tầng mà phải vị trí thuận lợi để dể dàng lấy hàng hóa từ thang máy Thang máy dùng vận chuyển hàng hóa 1.1.3.2 Theo hệ thống dẫn động : - Thang máy dẫn động điện : loại dẫn động ca bin lên xuống nhờ động điện truyền qua hộp giảm tốc puly ma sát tang cuộn cáp, nhờ ca bin treo cáp mà hành trình lên xuống khơng bị hạn chế - Thang máy thuỷ lực ( xylanh-pit tông), đặc điểm loại thang máy là, thang máy thuỷ lực với hành trình tối đa 18 mét Vì khơng chun chở người hàng hố cơng trình cao tầng 1.1.3.3 Theo vị trí đặt tời kéo: - Bộ tời kéo đặt phía giếng thang - Bộ tời kéo đặt phía giếng thang - Dẫn động ca bin lên xuống bánh ,thanh tời đặt cabin - Đối với thang máy thuỷ lực buồng máy đặt tầng cơng trình 1.1.3.4 Theo hệ thống vận hành : + Theo mức độ tự động: - Loại nửa tự động - Loại tự động + Theo tổ hợp điều khiển : - Điều khiển đơn Học Viên: Vũ Bảo Toàn – Tự Động Hóa –K24 Trang Tiểu luận môn học VI ĐIỀU KHIỂN - Điều khiển kép - Điều khiển theo nhóm + Theo vị trí điều khiển: - Điều khiển ca bin - Điều khiển ca bin - Điều khiển ngồi ca bin 1.1.3.5 Theo thơng số bản: + Theo tốc độ di chuyển ca bin: - Loại tốc độ thấp :V m/s + Theo khối lượng vận chuyển ca bin: - Loại nhỏ : Q < 500 kg - Loại vừa : Q = 500 ÷ 1000 kg - Loại lớn : Q > 1600 kg 1.1.3.6 Theo kết cấu tời kéo + Theo kết cấu bộ tời kéo - Bộ tời kéo có giảm tốc - Bộ tời kéo khơng có giảm tốc : thường dùng cho loại thang máy có tốc độ ( V > 2,5 m/s) - Bộ tời kéo sử dụng động tốc độ, hai tốc độ, động điều chỉnh cấp, động điều chỉnh tuyến tính ( Lim – linear Introduction moto) - Bộ tời kéo có puly ma sát tang cáp để dẩn động cho ca bin lên xuống, có puly ma sát puly quay kéo theo cáp chuyển động nhờ ma sát sinh ma sát puly cáp loại phải có đối + Theo hệ thống cân : - Có đối trọng - Có cáp xích cân dùng cho thang máy có hành trình lớn - Khơng có cáp xích cân Học Viên: Vũ Bảo Toàn – Tự Động Hóa –K24 Trang Tiểu luận môn học VI ĐIỀU KHIỂN + Theo cách treo ca bin và đối trọng: - Treo trực tiếp vào dầm ca bin - Có pulăng cáp ( khơng qua puly trung gian ) vào dầm ca bin + Theo hệ thống ca bin - Đóng mở tay ca bin dừng tầng phải có người ngồi cửa tầng đóng, mở cửa ca bin cửa tầng - Đóng mở nửa tự động : ca bin dừng tầng cữa ca bin cửa tầng tự động mở, đóng phải dùng tay ngược lại - Đóng mở cửa tự động : ca bin dừng tầng cửa ca bin cửa tầng tự động đóng mở ,và đóng nhờ cấu đặt đầu cửa ca bin theo kết cấu cửa:  Cánh cửa dạng cửa xếp lùi phía hai phía  Cánh cửa dạng (panel) đóng, mở lề cánh hai cánh  Cánh cửa dạng tấm: mở hai phía, thang máy có đối trọng bên cạnh - Thơng số ca bin:  Thang máy có cửa  Thang máy có hai cửa đối xứng  Loại hai cửa vng góc + Theo bợ phận hãm an toàn cho ca bin : - Hãm tức thời: loại thường dùng cho thang máy có tốc độ thấp - Hãm êm: loại thường dùng cho thang máy có tốc độ lớn 45m/ph thang máy chở bệnh nhân + Theo vị trí ca bin và đối trọng giếng thang: - Đối trọng bố trí phía sau - Đối trọng bố trí bên ( số trường hợp đối trọng bố trí vị trí mà khơng chung giếng thang với ca bin ) + Theo quỹ đạo di chuyển ca bin: - Thang máy thẳng đứng: loại thang máy có ca bin di chuyển theo phương thẳng đứng, hầu hết thang máy sử dụng thuộc loại Học Viên: Vũ Bảo Toàn – Tự Động Hóa –K24 Trang Tiểu luận môn học VI ĐIỀU KHIỂN - Thang máy nghiêng: loại thang máy có ca bin di chuyển góc so với phương thẳng đứng - Thang zíc zắc: loại thang máy có ca bin di chuyển theo đường zíc zắc 1.1.4 Cấu tạo chung thang máy : Cơ cấu thang máy chia làm 03 khu vực : 1.1.4.1 Khu vực phòng máy (Machine Room): bao gồm - Tủ điều khiển (Control panel: Bao gồm mạch động lực, Mạch điêu khiển (PLC, mạch vi xử lý) Rơ le, contactơ… - Động điện hộp số (Moto & Gear): gắn đồng truc với nhau, tùy vào công suất vá tốc độ người ta chọn loại động hộp số tương ứng - Phanh hãm (Break Moto): cấu phanh điện từ, bình thường phanh kẹp chặt trục động cơ, động điện chạy phanh mở - Phát tốc (Encoder): gắn đồng trục với động cơ, đưa tín hiệu hồi tiếp VVVF - Thắng (Govenor): có cố thang máy chạy vận tốc định mức, thắng tác động làm cho thang máy đứng bám chặt vào Rail carbin - Cáp & Puly : cáp để nối đầu carbin đối trọng, cáp gắn vào Puly kéo carbin đối trọng lên xuống nhờ lực ma sát 1.1.4.2 Khu vực hố thang (Hoistway ): - Buồng thang (Cabin): nơi hành khách sử dụng, có đèn chiếu sáng, quạt, nút gọi tầng - Cửa cabin: đóng mở động điện nhỏ thường từ 500W-1000W - Hệ thống sensor hai bên cánh cửa cabin: gặp vật cản che 02 cánh cửa, mạch điều khiển cho lệnh mở cửa - Rail cabin & Rail đối trọng: dùng để dẫn hướng cabin đối trọng di chuyển theo phương thẳng đứng dọc suốt hành trình - Đối trọng - Cơng tắc giới hạn: gắn đầu cuối hành trình thang máy, dùng để cưỡng cho thang dừng hệ thống dừng tầng điện tử làm việc bị sai, đóng điện khởi động thang (Reset) Học Viên: Vũ Bảo Toàn – Tự Động Hóa –K24 Trang Tiểu luận môn học VI ĐIỀU KHIỂN - Sensor cờ: dùng để báo mạch điều khiển vị trí đổi tốc độ dừng tầng - Dây điện dẻo (Travelling cable): nối cabin tủ điều khiển, truyền tín hiệu qua lại lẫn Gắn đáy cabin di chuyển lên xuống theo buồng thang - Dây điện dọc hố (Hoistway belong cable): kết nối đèn báo tầng, báo chiều, nút gọi tầng, công tắc cửa, công tắc giới hạn với tủ điều khiển 1.1.4.3 Khu vưc cửa tầng (Landing Door) : - Đèn báo tầng, báo chiều: báo cho hành khách biết thang máy đâu, hoạt động theo chiều - Nút gọi tầng: hành khách gọi thang đến vị trí đứng - Cửa tầng: ln đóng, mở thang dừng tầng cửa cabin mở * Có nhiều kiểu dạng khác thang máy, có số phận chính: cấu dẫn động, cabin dùng hệ thống treo cabin, cấu đóng mở cửa cabin phanh an tồn bảo đảm cho cabin khơng bị rơi tự có cố, cáp nâng, đối trọng cân với trọng lượng cabin (và phần trọng lượng người hàng cabin); hệ thống ray dẫn hướng cho cabin đối trọng, phận giảm chấn cho cabin đối trọng đặt đáy giếng thang, hạn chế tốc độ tác động lên phanh an toàn để dừng carbin tốc độ vượt giới hạn cho phép, tủ điện điều khiển trang thiết bị điện để điều khiển tự động thang máy hoạt động theo chức yêu cầu đảm bảo an toàn sử dụng Ngày nay, loại thang máy dẫn động tời điện có puly ma sát thông dụng Cabin Đối trọng Sơ đồ dẫn động thang máy Học Viên: Vũ Bảo Toàn – Tự Động Hóa –K24 Trang Tiểu luận môn học VI ĐIỀU KHIỂN 1.2.ĐẶC ĐIỂM TRUYỀN ĐỘNG CHO THANG MÁY NHÀ CAO TẦNG 1.2.1 Đặc điểm truyền động: Khi động hoạt động, truyền momen xoắn cho trục vào hộp giảm tốc Thông qua hộp giảm tốc truyền chuyển động cho cabin, trục vào hộp giảm tốc nối với động thông qua khớp nối trục đàn hồi, trục hộp giảm tốc có gắn tang Cáp dẫn động cố định cabin vắt qua tang lăn nối cố định đối trọng Con lăn có tác dụng dẫn hướng chuyển động cho cabin Đối trọng, cáp nâng phận hệ thống cân thang máy để cân với trọng lượng cabin tải trọng nâng Để đảm bảo mức độ êm dịu độ dừng xác phanh, trước phanh khí làm việc, người ta hạ tốc độ quay động xuống tốc độ quay nhỏ Chọn truyền trục vít bánh vít có ưu điểm là: tỉ số truyền lớn, làm việc êm, có khả tự hãm chịu tải trọng lớn tồn nhược điểm hiệu suất thấp, cần dùng vật liệu đắt tiền để làm bánh vít Bánh đà Động Khớp nối Hộp giảm tốc Cabin Puly dẫn hướng Đối trọng Sơ đồ nguyên lý truyền động Học Viên: Vũ Bảo Toàn – Tự Động Hóa –K24 Trang Tiểu luận môn học VI ĐIỀU KHIỂN 1.2.2.Phạm vi hoạt động thang máy: - Thang máy hoạt động với hai cấp tốc độ khác nhằm đảm bảo độ êm, tạo cảm giác dể chịu cho hành khách thang máy - Cho phép nhiều người ấn nút gọi tầng ưu tiên cho người gọi tầng gần buồng thang Nếu người gọi tầng để lên cho phép người gọi tầng lên - Nếu tầng gọi lớn tầng bé tầng đặt, cho phép rước khách lên - Nếu tầng gọi bé tầng lớn tầng đặt, cho phép rước khách xuống Cho phép khách ấn nhiều nút ấn đặt tầng khác ưu tiên tầng đặt gần buồng thang - Khi buồng thang dừng, ta tạo thời gian trể để mở /đóng cửa buồng thang, cửa tầng Nếu sau khơng khách gọi tầng, đặt tầng buồng thang tiếp tục đứng yên có người gọi tầng - Trong truyền động, nâng hạ buồng thang truyền động đóng mở cửa buồng thang, cửa tầng sử dụng động điện chiều động không đồng ba pha 1.2.3.Phân loại hệ thống truyền động: * Hiện tồn nhiều loại thang máy từ đơn giản đến đại * Tương ứng hệ thống truyền động điện điều khiển thang máy chia làm bốn loại: a) Hệ thống truyền động thang máy động điện xoay chiều với điều khiển rơle cơng tắc tơ Hệ thống có ưu điểm đơn giản giá thành hạ, có nhược điểm không đáp ứng biểu đồ tốt buồng thang làm việc không thật tin cậy tiếp điểm rơle cơng tắc tơ bị mài mòn hỏng hóc đóng cắt nhiều lần Do ưu khuyết điểm hệ thống loại thường dùng thang máy chạy chậm tốc độ trung bình b) Hệ thống truyền động thang máy động điện xoay chiều điều khiển biến tần bán dẫn Học Viên: Vũ Bảo Toàn – Tự Động Hóa –K24 Trang 10 Tiểu luận môn học VI ĐIỀU KHIỂN c) Cảm biến vị trí Trong máy nâng thang máy, cảm biến vị trí dùng để: - Phát lệnh dừng buồng thang tầng - Chuyển đổi tốc độ động truyền động từ tốc độ cao sang tốc độ thấp buồng thang đến gần tầng cần dừng, để nâng cao độ dừng xác - Xác đinh vị trí buồng thang Hiện nay, sơ đồ khống chế thang máy máy nâng thường dùng loại cảm biến vị trí : (hình 2-5): loại cơng tắc ba vị trí Khi buồng thang di chuyển lên, tác dụng vấu gạt (lắp tầng) gạt tay gạt lên làm cho cặp tiếp điểm phía kín; buồng thang di chuyển theo chiều xuống, vấu gạt tay gạt xuống, cặp tiếp điểm phía (hình 2-5): loại cơng tắc ba vị trí Khi buồng thang di chuyển lên, tác dụng vấu gạt (lắp tầng) gạt tay gạt lên làm cho cặp tiếp điểm phía kín; buồng thang di chuyển theo chiều xuống, vấu gạt tay gạt xuống, cặp tiếp điểm phía kín; buồng thang gần vị trí tầng (phía sàn tầng) + Cảm biến vị trí kiểu khí (cơng tắc chuyển đổi tầng) tay gạt nằm vào giữa, hai tiếp điểm hở Loại cảm biến có ưu điểm kết cấu đơn giản, thực đủ chức cảm biến vị trí, nhược điểm tuổi thọ không cao, đặc biệt thang máy tốc độ cao, gây tiếng ồn nhiễu cho thiết bị vơ tuyến H.2-5 Cảm biến kiểu cơkhí1.Tấm cách điện; Tiếp điểm tĩnh; Tiếp điểm động; Cần gạt; Vòng đệm cao su + Cảm ứng vị trí kiểu cảm ứng Đối với thang máy tốc độ cao, dùng cảm biến kiểu khí, làm giảm độ tin cậy q trình làm việc Bởi vây sơ đồ khống chế Học Viên: Vũ Bảo Toàn – Tự Động Hóa –K24 Trang 17 Tiểu luận môn học VI ĐIỀU KHIỂN thang máy tốc độ cao thường dùng cảm biến không tiếp điểm: kiểu cảm ứng, kiểu điện dung kiểu điện quang Nguyên lý làm việc cảm biến kiểu cảm ứng vị trí dựa thay đổi trị số điện cảm L cuộn dây có mạch từ mạch từ kín mạch từ hở Cấu tạo cảm biến vị trí kiểu cảm ứng (h.2-6a) gồm mạch từ 1, cuộn dây Khi mạch từ hở, điện cảm cảm biến điện trở cuộn dây, mạch từ bị che kín thép chữ U3 điện trở cảm biến tăng đột biến thành phần điện cảm L cuộn dây tăng Sơ đồ nguyên lý cảm biến kiểu cảm ứng mơ tả hình 2-6b Bộ cảm biến đấu nối tiếp với rơle trung gian RTr chiều rơle trung gian xoay chiều Khi mạch từ hở, điện trở cảm biến nhỏ nên rơle trung gian RTr tác động; mạch từ kín, điện trở cảm biến lớn, RTr không tác động Để nâng cao độ tin cậy làm việc rơle trung gian, tụ C đấu song song với cuộn dây cảm biến Trị số điện dung C chọn cho sắt che kín mạch từ cảm biến tạo chế độ cộng hưởng dòng Thơng thường cảm biến CB lắp thành giếng thang máy, sắt động lắp buồng thang H 2-6 Cảm ứng vị trí kiểu cảm ứng a) cấu tạo cảm biến; b) sơ đồ nguyên lý 1.Mạch từ; 2.Cuộn dây; Tấm sắt chữ U + Cảm biến vị trí kiểu quang Bộ cảm biến vị trí dùng hai phần tử quang điện, cấu tạo hình 9-8 gồm khung gắ chữ U thường làm vật liệu không kim loại Trên khung cách điện Học Viên: Vũ Bảo Toàn – Tự Động Hóa –K24 Trang 18 Tiểu luận môn học VI ĐIỀU KHIỂN gá lắp hai phần tử quang điện đối diện nhau: tử phát quang (điôt phát quang ĐF) phần tử thu quang (transisto quang) Để nâng cao độ tin cậy cảm biến không bị ảnh hưởng độ sáng môi trường thường dùng phần tử phát quang thu quang hồng ngoại Thanh gạt di chuyển khe hở khung gá phần tử quang điện Sơ đồ nguyên lý cảm biến quang điện (hình) Khi buồng thang chưa đến tầng, ánh sáng chưa bị che khuất, transisto TT thông, transisto T1 khố T2 thơng, rơle trung gian RTr tác động; buồng thang đến tầng, ánh sáng bị che khuất, TT khố, T1 thơng, T2 khố, rơle trung gian RTr không tác động 2.2.3 Ảnh hưởng tốc độ, gia tốc dộ giật hệ truyền động thang máy Một yêu cầu hệ truyền động thang máy phải đảm bảo cho buồng thang di chuyển êm Buồng thang di chuyển êm hay không phụ thuộc chủ yếu vào trị số gia tốc buồng thang mở máy hãm dừng Những tham số đăc trưng cho chế đô làm việc thang máy là: tốc độ di chuyển buồng thang v [m/s], gia tốc a [m/s 2] độ dật ρ [m/s3] Trên hình 2-8 biểu diễn đườtốc độ v, gia tốc a độ giật theo hàm thời gian t H.2-8 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc quảng đường s, tốc độ v, gia tốc a độ dật ρ theo thời gian Từ biểu thức (9-2) ta rút nhận xét: trị số tốc độ di chuyển buồng thang định suất thang máy, trị số tốc độ di chuyển đặc biệt có ý nghĩa quan trọng thang máy nhà cao tầng Những thang máy tốc độ cao (v = 3,5m/s) phù hợp với chiều cao nâng lớn, số lần dừng Trong trường hợp thời gian tăng tốc giảm tốc nhỏ so với thời gian di chuyển buồng thang với tốc độ cao, trị số tốc độ trung bình thang máy gần đạt tốc độ định mức cuả thang máy Mặt khác, trị số tốc độ di chuyển buồng thang tỉ lệ thuận với giá thàng thang máy Nếu tăng tốc độ thang máy từ v = 0,75m/s → 3,5m/s, giá thành thang máy tăng lên (4 ÷ 5) lần Bởi tuỳ thuộc vào độ cao nhà mà Học Viên: Vũ Bảo Toàn – Tự Động Hóa –K24 Trang 19 Tiểu luận môn học VI ĐIỀU KHIỂN thang máy phục vụ để chọn trị số di chuyển thang máy phù hợp với tốc độ tối ưu, đáp ứng đầy đủ tiêu kinh tế kỹ thuật Trị số tốc độ di chuyển trung bình thang máy tăng cách giảm thời gian tăng tốc giảm tốc hệ truyền đơng thang máy, có nghĩa tăng gia tốc Nhưng buồng thang di chuyển với gia tốc lớn gây cảm giác khó chụi cho hành khách (chóng mặt, cảm giác sợ hãi nghẹt thở v.v…) Bởi vậy, trị số gia tốc chọn tối ưu a ≤ 2m/s Một đại lượng khác định di chuyển êm buồng thang tốc độ Một đại lượng khác định di chuyển êm buồng thang tốc độ tăng gia tốc mở máy tốc độ giảm gia tốc hãm Nói cách khác độ giật ρ (đạo hàm bậc gia tốc) Khi gia tốc a < 2m/s2, trị số độ giật tốc độ tối ưu ρ < 20m/s3 H.2-8 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc quảng đường s, tốc độ v, gia tốc a độ dật ρ theo thời gian Biểu đồ làm việc tối ưu thang máy với tốc độ tộ cao biểu diễn hình 2-8 Biểu đồ phân thành giai đoạn theo tính chất thay đổi tốc độ di chuyển buồng thang: tăng tốc, độ ổn định, hãm xuống tốc độ thấp, buồng thang đến tầng hãm dừng Biểu đồ tối ưu đạt dùng hệ truyền động chiều dùng hệ biến tần - động xoay chiều Nếu dùng hệ truyền động xoay chiều với động không đồng roto lồng sóc hai cấp tốc độ, biểu đồ làm việc gần với biểu đồ tối ưu hình 2-8 Học Viên: Vũ Bảo Toàn – Tự Đợng Hóa –K24 Trang 20 Tiểu luận môn học VI ĐIỀU KHIỂN CHƯƠNG III THIẾT KẾ TRUYỀN ĐỘNG CHO THANG MÁY 3.1.Đặc tính động khơng đồng ba pha: 3.1.1.Phương trình đặc tính cơ: * Ta có dòng điện stato:     1 +  I = Uf   R µ + JX µ R + R ' + JX  nm S   Trong đó: Uf: trị hiệu dụng điện áp pha stato X µ : điện kháng mạch từ hố Rµ , R1, R2 : điện trở tác dụng mạch từ hố, cuộn stato, rơto quy đổi stato Xnm = X 1δ + X ' 2σ : điện kháng ngắn mạch X 1δ : điện kháng tản stato X ' 2σ : điện kháng tản rôto quy đổi stato S: hệ số trượt động ( ω1 − ω ) S= ω1 ω : tốc độ góc động ω1 : tốc độ đồng * Phương trình đặc tính động không đồng bộ: 3U 2f M= R2' S   R2'   ω1  R1 +  + X nm S    với giá trị tới hạn: Sth = ± R' 2 R + X nm Học Viên: Vũ Bảo Toàn – Tự Động Hóa –K24 Trang 21 Tiểu luận môn học VI ĐIỀU KHIỂN Mth = ± ( 3.U 2f 2.ω1 R1 ± R12 + X nm ) * Từ phương trình ta vẽ đường đặc tính động khơng đồng ω ,S TN( Rf =0) ω1 NT(Rf0) Sth M Mdm Mth Hình 3.1: Đặc tính động không đồng ω = f(M) chế độ động 3.1.2.Khởi động động - Vấn đề mở máy động không đồng độ lớn dòng điện mở máy Đối với động moment mở máy phải lớn moment cản trục động cơ, moment mở máy lớn thời gian mở máy ngắn, lưới điện dòng mở máy nhỏ tốt Khi mở máy tốc độ động tăng dần nên phương trình chuyển động động là: M – Mc = J dω dt - Từ ta thấy để mở máy nhanh J phải nhỏ M-M c phải lớn, dòng mở máy xác định sau: Im = U1 ( r1 + r2 ) + ( x1 + x ) 3.1.3.Điều chỉnh tần số nguồn cấp cho ĐKB: - Khi điều chỉnh tần số ĐKB, thường kéo theo điều chỉnh điện áp, dòng điện từ thơng mạch stato Do tính chất phức tạp trình điện từ động Học Viên: Vũ Bảo Toàn – Tự Động Hóa –K24 Trang 22 Tiểu luận môn học VI ĐIỀU KHIỂN khơng đồng nên phương trình, biểu thức phân tích khơng sử dụng trực tiếp cho trường hợp điều chỉnh tần số + Luật điều chỉnh tần số điện áp khả tải: - Khi điều chỉnh tần số trở kháng, từ thơng, dòng điện…của động thay đổi, để bảo đảm số tiêu điều chỉnh mà không làm động bị q dòng cần phải điều chỉnh điện áp Đối với hệ thống biến tần nguồn áp thường có yêu cầu giữ cho khả tải moment không đổi suốt dải điều chỉnh tốc độ Moment cực đại mà động sinh moment tới hạn M th, khả tải moment qui định hệ số tải moment λ m (λ m = Mth /M = const) ω ω dm ω dm ω0 ω Udm; fdm Mc( ω ) U;f M Mdm Mth Mthdm Hình 3.2: Đặc tính điều chỉnh tốc độ động khơng đồng theo khả tải moment Nếu bỏ qua điện trở dây quấn stato tính môment tới hạn Điều kiện giữ khả tải moment không đổi là: U L2m U S2 = K m  S Mth = 2 2.Ls LRσ ω  ω0 λM =    M th M thdm = M M dm Từ ta suy ra: Dạng đặc tính thống kê máy sản xuất viết gần Khi truyền động ổn định, M = Mc nên từ ta có: Mc = Mcdm  ω0   ω dm    x Học Viên: Vũ Bảo Toàn – Tự Động Hóa –K24 Trang 23 Tiểu luận môn học VI ĐIỀU KHIỂN U S U Sdm = ω ω 0dm M M dm + Luật điều chỉnh từ thông:  ω US =  U dm  ω dm    1+ X  f =  S  f Sdm    1+ X US  fs x (1+ ) = const - Từ quan hệ tính moment kết luận giữ từ thông ψ từ thông ψ S stato khơng đổi moment khơng phụ thuộc vào tần số moment tới hạn khơng đổi tồn dải điều chỉnh Nếu coi R3 = ψ S = U S ω = U dm ω = const dm - Khi vùng tần số làm việc thấp mà sụt áp R S so sánh sụt áp điện cảm tản mạch stato đồng thời từ thơng giảm M th giảm - Biểu thức quan hệ dòng điện stato từ thơng rôto là: ψ rdm + ( Trσ ω S ) IS = L dm Trong đó: Trσ = Lrδ Rr - Vậy giữ từ thông không đổi véc tơ từ thơng rơto ln vng pha với véc tơ dòng điện rơto moment điện từ từ thơng hồn tồn tỉ lệ với biên độ dòng điện rơto IS/ISdm I ωS ω Sdm 0,05 Hình 3.3: Đặc tính điều chỉnh từ thơng động KĐB Học Viên: Vũ Bảo Toàn – Tự Động Hóa –K24 Trang 24 Tiểu luận môn học VI ĐIỀU KHIỂN - Nếu ta giữ tần số trượt không đổi ω S = const moment phụ thuộc vào IS mà không phụ thuộc vào tần số nguồn Đặc tính M( ω S ) hình 3.3 ω ω s I s2 L2m M= R r + ( ω s Tr ) ω0 ω Sth = const ISn IS3 IS2 IS1 M Hình 3.4: đặc tính điều chỉnh tốc độ động Cơ không đồng với tần số trượt không đổi L2m IS M= Lr ω ω Sth = Rr Lr - Nếu ω S = ω Sth = Tr M = Mth trường hợp gọi luật điều chỉnh cho động sinh moment tối đa ứng với giá trị cho trước dòng điện stato Vậy đặc tính điều chỉnh tần số điện áp với tải động dạng Mc = const 3.2 Cài đặt tốc độ cho biến tần ACS550 Tín hiệu bảo vệ chống nhiễu cáp Tần số tham khảo 1: … 10V Mạch analog đầu vào chung Điện áp tham khảo: 10 VDC Không sử dụng Mạch analog đầu vào chung Tần số đầu ra: … 20 mA Dòng điện đầu ra: … 20 mA Học Viên: Vũ Bảo Toàn – Tự Động Hóa –K24 Trang 25 Tiểu luận môn học VI ĐIỀU KHIỂN Mạch analog đầu chung 10 Điện áp phụ: +24 VDC 11 Chung với tín hiệu trở DL 12 Đầu vào số chung cho tất 13 Start/Stop: Bật để khởi động biến tần 14 Fwd/Rev: Đóng mở để quay thuận/ngược 15 Lựa chọn tốc độ đặt 16 Lựa chọn tốc độ đặt 17 Tích cực ứng với 2nd acc/dec ramp pair 18 Không sử dụng Lưu ý: Code: “0” = hở; “1” = nối Tốc độ đặt Tốc độ đặt Tốc độ đặt Học Viên: Vũ Bảo Toàn – Tự Động Hóa –K24 Trang 26 Tiểu luận môn học VI ĐIỀU KHIỂN Sử dụng tín hiệu điều khiển từ Vi điều khiển để đặt giá trị tốc độ quay biến tần Biến tần điều khiển thang máy có cấp tốc độ nên ta sử dụng Tốc độ đặt Tốc độ đặt Các tốc độ cài đặt địa 1202 1203 biến tần CHƯƠNG IV TỔNG QUAN VỀ VI ĐIỀU KHIỂN ARM LM3S8962 VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY 4.1.Đơi nét lịch sử hình thành phát triển: Ngày 26/4/1985, mẫu sản phẩm ARM sản xuất công ty kĩ thuật VLSI, SanJose, bang Califonia chuyển tới trung tâm máy tính Acorn Cambridge, Anh Quốc Một vài sau, chương trình thử nghiệm thành công họ khui sâm banh ăn mừng! Nửa thập niên sau đó, ARM phát triển nhanh chóng để làm nhân máy tính để bàn Acorn, tảng cho máy tính hỗ trợ giáo dục Anh Trong thập niên 1990, phát triển Acorn Limited, ARM thành thương hiệu đứng đầu giới ứng dụng sản phẩm nhúng đòi hỏi tính cao, sử dụng lượng giá thành thấp Chính nhờ trội thị phần thúc đẩy ARM liên tục phát triển cho nhiều phiên Những thành công quan trọng việc phát triển ARM thập niên sau này: o Giới thiệu ý tưởng định dạng lệnh nén lại (thumb) cho phép tiết kiệm lượng giá thành hệ thống nhỏ o Giới thiệu họ điều khiển ARM9, ARM10 ‘Strong ARM’ o Phát triển môi trường làm việc ảo ARM PC o Các ứng dụng cho hệ thống nhúng dựa nhân xử lý ARM ngày trở nên rộng rãi Hầu hết nguyên lý hệ thống chip (Systems on chip-SoC) cách thiết kế xử lý đại sử dụng ARM, ARM đưa số khái niệm Việc sử dụng trạng thái nhận lệnh-giải mã-thực thi chu kì máy mang tính quy phạm để thiết kế hệ thống xử lý thực Do đó, nhân xử lý ARM sử dụng rộng rãi hệ thống phức tạp 4.2.Giới thiệu vi điều khiển ARM LM3S8962 4.2.1 Các thông số bản: - Lõi xử lý ARM Cortex-M3 32-bit - Tần số xử lý 50 MHz - Bộ nhớ tác động nhanh (Flash memory) 256 KB - Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên tĩnh (SRAM) 64 KB Học Viên: Vũ Bảo Toàn – Tự Động Hóa –K24 Trang 27 Tiểu luận mơn học VI ĐIỀU KHIỂN - Có 42 đầu vào GPIO - Có giao tiếp với thiết bị ngoại vi - Tích hợp: định thời vạn năng, định thời giám sát, cổng vào/ra đa - Hỗ trợ tín hiệu analog: so sánh tương tự số, chuyển đổi tương tự sang số (ADC), điều chỉnh điện áp chip - Dải nhiệt độ hoạt động bình thường: -400C đến 850C, làm việc nhiệt độ lên đến 1050C Hình 4.1: Sơ đồ khối vi điều khiển ARM LM3S8962 4.2.2 Sơ đồ chân Học Viên: Vũ Bảo Toàn – Tự Động Hóa –K24 Trang 28 Tiểu luận mơn học VI ĐIỀU KHIỂN Hình 4.2: Sơ đồ chân vi điều khiển ARM LM3S8962 4.3.Thiết kế chương trình điều khiển 4.3.1.Lưu đồ thuật tốn COPY LAI 4.3.2.Bảng phân công đầu Vào – Ra STT TÊN ĐỊA CHỈ GT1 PA0 GIẢI THÍCH Nút gọi tầng Học Viên: Vũ Bảo Toàn – Tự Động Hóa –K24 Trang 29 Tiểu luận môn học VI ĐIỀU KHIỂN GT2L PA1 Nút gọi tầng lên GT2X PA2 Nút gọi tầng xuống GT3L PA3 Nút gọi tầng lên GT3X PA4 Nút gọi tầng xuống GT4L PA5 Nút gọi tầng lên GT4X PA6 Nút gọi tầng xuống GT5 PA7 Nút gọi tầng DT1 PB0 Nút đến tầng 10 DT2 PB1 Nút đến tầng 11 DT3 PB2 Nút đến tầng 12 DT4 PB3 Nút đến tầng 13 DT5 PC0 Nút đến tầng 14 START PC1 Bắt đầu di chuyển buồng thang 15 CBVT1 PD0 Cảm biến vị trí tầng 16 CBVT2 PD1 Cảm biến vị trí tầng 17 CBVT3 PD2 Cảm biến vị trí tầng 18 CBVT4 PD3 Cảm biến vị trí tầng 19 CBVT5 PD4 Cảm biến vị trí tầng 20 CBTD12 PD5 Cảm biến đến tầng bên 21 CBTD21 PD6 Cảm biến đến tầng bên 22 CBTD22 PD6 Cảm biến đến tầng bên 23 CBTD31 PB4 Cảm biến đến tầng bên 24 CBTD32 PB5 Cảm biến đến tầng bên 25 CBTD41 PB6 Cảm biến đến tầng bên 26 CBTD42 PB7 Cảm biến đến tầng bên 27 CBTD51 PC4 Cảm biến đến tầng bên 28 CBMC PC5 Cảm biến mở cửa 29 CBDC PC6 Cảm biến đóng cửa 30 MC PC7 Động mở cửa 31 DC PC2 Động đóng cửa 32 LEN PE0 Động kéo buồng thang lên 33 XUONG PE1 Động kéo buồng thang xuống Học Viên: Vũ Bảo Toàn – Tự Động Hóa –K24 Trang 30 Tiểu luận môn học VI ĐIỀU KHIỂN 34 TD1 PE2 Tốc độ 35 TD2 PE3 Tốc độ Học Viên: Vũ Bảo Toàn – Tự Động Hóa –K24 Trang 31 ... hợp điều khiển : - Điều khiển đơn Học Vi n: Vũ Bảo Toàn – Tự Động Hóa –K24 Trang Tiểu luận môn học VI ĐIỀU KHIỂN - Điều khiển kép - Điều khiển theo nhóm + Theo vị trí điều khiển: - Điều. .. đặt Học Vi n: Vũ Bảo Toàn – Tự Động Hóa –K24 Trang 26 Tiểu luận môn học VI ĐIỀU KHIỂN Sử dụng tín hiệu điều khiển từ Vi điều khiển để đặt giá trị tốc độ quay biến tần Biến tần điều khiển. .. chiều điều khiển biến tần bán dẫn Học Vi n: Vũ Bảo Toàn – Tự Động Hóa –K24 Trang 10 Tiểu luận môn học VI ĐIỀU KHIỂN Ưu điểm loại hệ thống làm vi c tin cậy khơng có tiếp điểm điều khiển