Thiết kế hệ điều khiển thang máy 4 tầng tại bệnh viện 103 với công suất 750kg, vận tốc 1,5m/s

Thiết kế hệ điều khiển thang máy 4 tầng tại bệnh viện 103 với công suất 750kg, vận tốc 1,5m/s

MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, tiến khoa học kỹ thuật phát triển mạnh mẽ kỹ thuật máy tính, cho đời thiết bị điều khiển số như: CNC, PLC Các thiết bị khắc phục đáp ứng nhiều toán cho hệ thống điều khiển từ đơn giản đến phức tạp phục vụ cho trình sản suất điểu khiển tự động Việc ứng dụng thiết bị logic khả trình PLC để tự động hóa q trình sản xuất, nhằm mục tiêu tăng xuất lao động, giảm sức người, nâng cao chất lượng sản phẩm vấn đề cấp thiết có tính thời cao Là sinh viên chuyên ngành Tự động hoá trường chúng em giao đề tài tốt nghiệp: Thiết kế hệ điều khiển thang máy tầng bệnh viện 103 với công suất 750kg, vận tốc 1,5m/s Nhằm mục đích tìm hiểu nghiên cứu ứng dụng đồng thời củng cố kiến thức học truyền động điện, trang bị điện vi xử lý Trong trình nghiên cứu bọn em định xây dựng mơ hình điều khiển thang máy tầng điều khiển biến tần Chúng em xin chân thành cảm ơn ! LỜI NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Hà Nội, ngày .tháng năm LỜI NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Hà Nội, ngày .tháng năm LỜI CẢM ƠN Sau năm học trường Đại Học Công Nghiệp, em bạn lớp Tự Động Hóa học tập dạy dỗ thầy giáo, cô giáo Những người vô tâm huyết, tận tụy với nghề truyền thụ kiến thức thật q giá bổ ích cho chúng em Vì lời chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tồn thầy giáo truyền đạt kiến thức cho chúng em năm qua CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG THANG MÁY 1.1 TỔNG QUAN Thang máy thiết bị chuyên dùng để vận chuyển người, hàng hóa, vật liệu, v.v… theo phương thẳng đứng nghiêng góc nhỏ 15 O theo tuyến định sẵn Thang máy thường dùng khách sạn, công sở, chung cư, bệnh viện, đài quan sát, nhà máy, công xưởng v.v… Đặc điểm vận chuyển thang máy so với phương tiện vận chuyển khác thời gian chu kỳ vận chuyển bé, 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 cho cơng trình 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 1.2 PHÂN LOẠI THANG MÁY 1.2.1 Phân loại theo chức   Thang máy chở người nhà cao tầng Thang máy dùng bệnh viện Thang máy sử dụng công nghiệp chuyên dùng để chở thiết bị,  máy móc, vật liệu nặng, quặng Thang máy dùng nhà ăn, thư viện  1.2.2 Phân loại theo hệ thống dẫn động  Thang máy dẫn động điện  Thang máy thủy lực  Thang máy khí nén Trang 1.2.3 Phân loại theo hệ thống điều khiển  Điều khiển relay  Điều khiển PLC  Điều khiển máy tính 1.2.4 Phân loại theo tốc độ dịch chuyển  Thang máy tốc độ thấp  + Tốc độ: v /s Thang máy tốc độ trung bình + Tốc độ: v = 0,751,5 m/s  + Thường dùng tịa nhà có từ -12 tầng Thang máy tốc độ cao + v = 2,53,5 m/s  + Thường dùng tịa nhà có số tầng: >16 tầng Thang máy tốc độ cao (siêu tốc) + Tốc độ: v >5m/s + Thường dùng tòa nhà cao tầng 1.2.5 Phân loại tải trọng    Thang máy loại nhỏ: Q < 250kg Thang máy loại trung bình: Q = 500 – 2000kg Thang máy loại lớn: Q > 2000kg 1.3 YÊU CẦU VỀ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY 1.3.1 Dừng xác cabin Cabin phải dừng xác so với mặt sàn tầng cần di chuyển đến sau hãm dừng Trong trường hợp cabin gặp cố dừng không xác xảy tượng sau: + Đối với thang máy chở khách: làm khách vào khó khăn, xảy vất ngã gây nguy hiểm, tăng thời gian ra-vào, giảm hiệu suất phục vụ thang máy Trang + Đối với thang máy trở hàng: làm hàng hóa vận chuyển vào cabin lúc gặp khó khăn, gây đổ vỡ hàng hóa Độ dừng xác cabin đánh giá đại lượng S (nửa hiệu số hai lần quãng đường cabin trượt từ phanh hãm điện từ tác động đến cabin dừng hẳn có tải khơng có tải theo hướng di chuyển buồng thang) Các thông số ảnh hưởng đến độ xác dừng buồng thang gồm: + J: momen quán tính phần chuyển động buồng thang + △t: quán tính điện từ phần tử chấp hành sơ đồ điều khiển thang máy + Mph, Mc: momen cấu phanh hãm điện từ sinh tải trọng thang máy + vo: tốc độ di chuyển cabin bắt đầu hãm dừng Ba thông số đầu tiên( J, △t, Mph) thang máy coi không đổi thông số vo thông số định Độ dừng xác buồng thang cho phép △Smax ≤ ±20mm 1.3.2 Tốc độ di chuyển Cabin Tốc độ di chuyển cabin định đến suất thang máy có ý nghĩa đặc biệt quan trọng nhà cao tầng việc tăng tốc độ lại làm tăng thêm chi phí đầu tư vận hành Nếu số tầng nhỏ tốc độ thang máy đạt v = 1,5 (m/s) trường hợp số tầng cơng trình phạm vi từ tầng đến 20 tầng tốc độ v= 1,5 (m/s) cịn lại số tầng lớn 20 giá tốc độ có đạt 2-3 m/s, tùy vào độ cao tịa nhà mà phải chọn thang máy có tốc độ phù hợp với tốc độ tối ưu, đáp ứng đầy đủ tiêu kinh tế kỹ thuật 1.3.3 Gia tốc lớn cho phép Trị số tốc độ di chuyển trung bình thang máy tăng cách Trang giảm thời gian tăng tốc hệ truyền động thang máy (tăng gia tốc) buồng thang di chuyển với gia tốc lớn gây cảm giác khó chịu cho hành khách (chóng mặt, ngạt thở…) Vì nên gia tốc tối ưu thường chọn: a ≤ 2m/s2 Độ giật (ρ):Khi cabin tăng tốc độ đột ngột tạo độ giật buồng thang.Tốc độ tăng gia tốc mở máy tốc độ giảm gia tốc hãm máy định di chuyển êm cabin Khi độ giật cabin biểu diễn công thức sau: Khi gia tốc a ≤ (m/s2) trị số độ giật tốc độ tối ưu là: ρ < 20m/s3 Ta có biểu đồ làm việc tối ưu cho thang máy tốc độ trung bình tốc độ cao Hình 1.1 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc s, gia tốc a độ giật ρ theo thời gian Biểu đồ tối ưu đạt dùng hệ truyền động điện chiều dùng hệ biến tần - động xoay chiều ba pha, dùng hệ truyền động xoay chiều với động khơng đồng rotor lồng sóc hai cấp tốc độ, biểu đồ làm việc đạt gần với biểu đồ tối ưu Đối với thang máy tốc độ chậm, biểu đồ làm việc ứng với ba giai đoạn: thời gian tăng tốc (mở máy), thời gian di chuyển với tốc độ ổn định hãm dừng Trang 1.4 PHẠM VI ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ Trong hệ thống thang máy, phạm vi điều chỉnh tốc độ tính tỷ số tốc độ di chuyển lớn tốc độ di chuyển nhỏ nhất, thông thường thang máy phạm vi điều chỉnh tốc độ D = 3÷10 1.4.1 Sự thay đổi chế độ làm việc độngcơ Động lần hoạt động thực đầy đủ trình khởi động, kéo tải ổn định hãm dừng Nghĩa có chuyển đổi liên tục từ chế độ động sang chế độ máy phát Thang máy khởi động đạt đến tốc độ định mức sau chuyển động ổn định với tốc độ lần chuyển động Hình 1.2 Các chế độ làm việc động Trang 10 Hình 4.11 Cảm biến dừng tâng lên Hình 4.12 Cảm biến dừng tầng xuống Trang 61 Thiết kế vị trí lắp đặt thiết bị điều khiển bảng điều khiển Hình 4.13 Vị trí lắp đặt thiết bị điều khiển Lắp thiết bị vào vị trí thiết kế Hình 4.14 Nguồn ni cảm biến mạch hiển thị led gọi tầng Trang 62 Hình 4.15 Cơng tắc tơ rơ le trung gian Hình 4.16 Biến tần dùng điều khiển động nâng hạ Trang 63 Hình 4.17 Bảng điều khiển sau lắp đặt, đấu nối hoàn thiện 4.1.3 Kết thực Dù thời gian có hạn gặp số trục trặc nhỏ suốt thời gian thi công mơ hình, với nỗ lực thân giúp đỡ tận tình giáo viên hướng dẫn nên mơ hình hồn tất vận hành thử trước thời gian bảo vệ Hệ thống đáp ứng yêu cầu đề tài đặt điều khiển thang máy sử dụng biến tần FUJI điều khiển đạt số kết như: Trang 64 - Thang máy hoạt động tốt Hệ thống Cabin dừng tương đối xác nhờ cảm biến dừng tầng Hệ thống mạch điện điều khiển gọn nhẹ sử dụng biến tần, role Kết cấu phần cứng gọn nhẹ, đảm bảo chắn 4.1.4 Đánh giá hướng phát triển đề tài Mặc dù hệ thống thi công hoạt động tốt, nhiên kinh phí có hạn nên mơ hình thực chưa tốt, để hồn chỉnh cần phát triển thêm số chức sau: - Thiết kế nguồn phụ có cố điện Để thêm phần tiện nghi trang bị thêm quạt thơng gió đèn chiếu sáng Thiết kế phần báo cố thang máy lỗi (kẹt thang máy, cửa cabin - khơng đóng mở ) Thêm vào bô phận giảm chấn cabin di chuyển lên xuống Thiết kế phanh bảo hiểm phòng trường hợp cáp bị đứt Lắp đặt thêm phần cảm biến cửa vào cabin để cảm biến vật cản để hoạt động xác 4.2 KẾT LUẬN Qua thời gian thực đề tài, chúng em có nhận xét sau: - Về phần cứng: theo em phần khó khăn thiết kế thi cơng thang máy mơ hình thang máy có nhiều chi tiết việc tính tốn để đặt chi tiết lên mơ hình cụ thể cách hợp lý không dễ dàng Vì phần tốn nhiều thời gian trình làm đề tài - Về phần điều khiển: với kiến thức học suốt năm học vừa qua cộng với đề tài khơng nên việc tìm tài liệu tham khảo để hỗ trợ cho việc điều khiển thang máy tương đối thuận lợi Đánh giá kết quả: Tuy gặp khó khăn với cố gắng nhóm cộng với giúp đỡ hướng dẫn quý thầy cô bạn, đặc biệt giáo viên hướng dẫn nhóm hồn thành mơ hình đáp ứng mục Trang 65 tiêu đề ra, cụ thể: Thang máy điều khiển tương đối ổn định, thiết bị hiển thị hoạt động tốt, cabin dừng tầng độ xác chưa cao 4.3 GIẢI THÍCH SƠ ĐỒ ĐẤU NỐI TỦ ĐIỆN - Power: Nguồn chiều cấp cho cảm biến để xác định thời điểm giảm tốc cabin gần đến tầng, dừng đến sàn tầng - Braking resistor: điện trở xả, dùng cho phanh hãm phụ tải dừng cần phải hãm lượng tiêu tán điện trở xả - FWD: Đầu vào tín hiệu điều khiển q trình nâng tải (điều khiển cabin di chuyển lên) - REV: Đầu vào tín hiệu điều khiển q trình hạ tải (điều khiển cabin di chuyển xuống) - RL: Tín hiệu khống chế hạn chế - RH: Tín hiệu khống chế hạn chế - COM: Chân chung cho đầu tín hiệu - MBR: Bộ tụ điện xoay chiều tạo độ ổn định nguồn xoay chiều cung cấp cho chỉnh lưu nguồn chiều cấp cho phanh hãm - MBR (khởi động từ): đóng nguồn cung cấp cho phanh hãm điện từ xảy cố dừng sàn tầng 10 - MPR (khởi an toàn): Dùng cho mạch an toàn, nguồn điện xảy cố cửa tầng hở cửa buồng thang hở dừng buồng thang vị trí di chuyển 11 - RDS (rơ le cửa tầng): Đóng nguồn cấp cho động đóng mở cửa hoạt động ta tác động vào nút ấn AUTO/INS: Chế độ tự động, hoạt động bình thường hoạt động chế độ đến tầng dừng tầng theo mong muốn/hoặc chế độ điều khiển tay chế độ thang máy đóng vai trị cầu trục, dùng cho sửa chữa hệ thống khí dọc đường dẫn hướng sửa chữa cabin Trang 66 INSU: Nút ấn dùng để di chuyển buồng thang lên chế độ điều khiển tay xảy cố INSD: Nút ấn dùng để di chuyển buồng thang xuống chế độ điều khiển tay xảy cố BTC 1: Nút ấn dùng dể gọi tầng muốn di chuyển lên tầng BTC 2: Nút ấn dùng dể gọi tầng muốn di chuyển lên tầng hai BTC 3: Nút ấn dùng dể gọi tầng muốn di chuyển lên tầng ba BTC 4: Nút ấn dùng dể gọi tầng muốn di chuyển lên tầng bốn LED thanh: Hiển thị vị trí tầng buồng thang di chuyển RCI: Cơng tắc hành trình khống chế trên, gặp cố lỗi kỹ thuật buồng thang tác động vào cơng tắc hành trình khống chế TCI: Cơng tắc hành trình khống chế dưới, gặp cố lỗi kỹ thuật buồng thang tác động vào cơng tắc hành trình khống chế LVD: Cảm biến dùng cho hành trình di chuyển buồng thang xuống LVU: Cảm biến dùng cho hành trình di chuyển buồng thang lên MOTOR TRACTION: Động truyền động nâng hạ buồng thang, ngày hệ truyền động thang máy thường dùng động khơng đồng roto lồng sóc có hai loại: + Động khơng đồng có hộp số giảm tốc + Động không đồng truyền động trực tiếp VVVF: Biến tần có chức điều khiển tốc độ nâng hạ buồng thang phương pháp điều chỉnh tần số kết hợp với thay đổi điện áp đặt vào mạch stator để tổng trở máy điện không đổi Trang 67 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Giáo trình trang bị điện – điện tử máy công nghiệp dùng chung, tác giả Vũ Quang Hồi – Nguyễn Văn Chất – Nguyễn Thị Liên Anh NXB Giáo Dục Hướng dẫn sử dụng biến tần FUJI cho thang máy THANG MÁY cấu tạo - lựa chọn lắp đặt sử dụng, NXB Khoa học kĩ thuật, 2004 tác giả Vũ Liêm Chính - Phạm Quang Dũng – Hoa Văn Ngũ Máy thiết bị nâng, NXB Khoa học kĩ thuật, 2004 tác giả Trương Quốc Thành - Phạm Quang Dũng Đồ án tham khảo mộ số khóa trước Trang 68 ... ngành Tự động hoá trường chúng em giao đề tài tốt nghiệp: Thiết kế hệ điều khiển thang máy tầng bệnh viện 103 với công suất 750kg, vận tốc 1,5m/s Nhằm mục đích tìm hiểu nghiên cứu ứng dụng đồng... theo hệ thống dẫn động  Thang máy dẫn động điện  Thang máy thủy lực  Thang máy khí nén Trang 1.2.3 Phân loại theo hệ thống điều khiển  Điều khiển relay  Điều khiển PLC  Điều khiển máy tính... giảm chấn giếng thang 2.2.10 Phần điều khiển  Các thiết bị điều khiển thang máy lắp đặt tủ điều khiển bao gồm: + Bộ nút ấn điều khiển thang Manule phòng điều khiển + Bộ điều khiển xử lý lệnh