Trong đà phát triển của khoa học kỹ thuật, nhiều thành tựu mới như: Kỹ thuật điện trở, kỹ thuật số, tin học đã được áp dụng với mọi lĩnh vực. Thang máy là một loại hình máy nâng chuyển được sử dụng rộng rãi trong các ngành sản xuất của nền kinh tế quốc dân như trong ngành khai thác hầm mỏ, trong ngành xây dựng, luyện kim, công nghiệp nhẹ, trong sinh hoạt dân dụng ở những nơi đó thang máy được sử dụng để chở người và vận chuyển hàng hóa. Nó để thay thế cho sức lực của con người và đã mang lại năng suất cao, tiết kiệm thời gian.Vì vậy việc thiết kế hệ truyền động cho thang máy chở người sao cho hợp lý, đảm bảo độ tin cậy cao, đảm bảo an toàn tuyệt đối cho người và thiết bị là một nhiệm vụ hết sức quan trọng.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ - BÀI TẬP LỚN CƠ ĐIỆN TỬ Đề tài MƠ HÌNH HĨA HỆ ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY Giảng viên hướng dẫn: KHỔNG MINH Họ tên: Lớp: Mã Sv: Khóa: Trần Minh Hiếu Cơ điện tử 1141020183 11 LỜI NÓI ĐẦU Trong đà phát triển khoa học kỹ thuật, nhiều thành tựu như: Kỹ thuật điện trở, kỹ thuật số, tin học áp dụng với lĩnh vực Thang máy loại hình máy nâng chuyển sử dụng rộng rãi ngành sản xuất kinh tế quốc dân ngành khai thác hầm mỏ, ngành xây dựng, luyện kim, công nghiệp nhẹ, sinh hoạt dân dụng nơi thang máy sử dụng để chở người vận chuyển hàng hóa Nó để thay cho sức lực người mang lại suất cao, tiết kiệm thời gian Vì việc thiết kế hệ truyền động cho thang máy chở người cho hợp lý, đảm bảo độ tin cậy cao, đảm bảo an toàn tuyệt đối cho người thiết bị nhiệm vụ quan trọng Trong suốt trình thực tập lớn, nhóm chúng em nhận định hướng, dẫn tận tình thầy Khổng Minh Vì vậy, chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc thầy, cảm ơn thầy giúp đỡ ủng hộ chúng em suốt thời gian vừa qua Do lực hạn chế nên tập lớn khơng tránh khỏi sai xót, nhóm em mong nhận đóng góp ý kiến thầy bạn để tập hoàn thiện Hà Nội, tháng 11 năm 2018 Chương I: Nghiên cứu phân tích cấu trúc thang máy I Giới thiệu thang máy Thang máy thiết bị dùng để tải người, tải hàng hóa, thực phẩm, tải oto, giường bệnh nhân từ tầng qua tầng khác cách dễ dàng gọn nhẹ Hiện nay, bệnh viện, cách tòa nhà cao ốc, siêu thị, nhà hàng, thường có xuất thang máy Chính thế, vai trò thang máy trở nên vô quan trọng sống chúng ta, đặc biệt nhà cao tầng Bởi thay phải bỏ sức đơi chân để lên bậc cầu thang có thang máy thay làm việc Với phát triển vũ bão công nghệ thơng tin thang máy có bước tiến vượt bậc, có điều khiển tốc độ phức tạp giúp an toàn Bên cạnh đó, thang máy kỹ sư lập trình cách đặc biệt, giúp đạt suất cực đại tạo an toàn tuyệt đối cho người sử dụng II Cấu tạo thang máy Mơ hình mơ cấu tạo thang máy chi tiết nhất! Cấu tạo thang máy thành thành phần sau đây: Hố thang máy đặt dọc theo chiều cao tòa nhà, xuyên suốt từ xuống Phòng Máy: Đối với thang máy có phòng máy, phòng máy bố trí đỉnh giếng thang Hố PIT bố trí sàn thấp tòa nhà Ở bố trí phận giảm chấn, Hệ thống điện Một số phận khác lắp kín phòng máy giếng thang: Motor kéo Hệ thống điều khiển thang máy Ray dẫn hướng Bộ Hạn chế tốc độ Cáp hạn chế tốc độ Giảm chấn Cửa cabin Cửa tầng Cabin thang máy Đối trọng Chi tiết: Motor kéo: Bộ phận thường lắp đỉnh giếng thang số trường hợp lắp hố thang Motor kéo có tác dụng dẫn động hộp giảm tốc theo tốc độ định làm quay puli – thiết bị kéo cabin lên xuống Hệ thống điều khiển thang máy: phận chứa thiết bị điện tử lập trình điều khiển để đảm bảo thang máy hoạt động theo yêu cầu Ray dẫn hướng: lắp đặt dọc theo giếng thang để dẫn hướng cho cabin đối trọng chuyển động dọc theo hố thang Ray dẫn hướng đảm bảo cho đối trọng cabin nằm vị trí thiết kế chúng hố thang máy không bị dịch chuyển theo phương ngang q trình chuyển động Ngồi ray dẫn hướng phải đảm bảo độ cứng để giữ trọng lượng cabin tải trọng cabin tựa lên ray dẫn hướng với thành phần tải trọng động hãm bảo hiểm làm việc (trong trường hợp đứt cáp cabin xuống với tốc độ lớn giá trị cho phép) Bộ hạn chế tốc độ hay gọi Thắng Bộ phận có nhiệm vụ kẹp chặt cabin thang máy vào ray dẫn hướng cabin di chuyển tốc độ cho phép Hệ thống phanh an toàn (Thắng cơ) thiết bị quan trọng cấu tạo thang máy Giảm chấn thiết bị thiết kế hố pit Bộ phận có nhiệm vụ làm giá đỡ cho cabin hệ thống đảm bảo an toàn khác không hoạt động Cửa cabin cửa tầng: Được thiết kế mở đóng vào trơn tru Ngồi tích hợp hệ thống chống kẹt cửa Photocell để đảm bảo an toàn trường hợp có vật cản cửa thang cửa tầng đóng Cabin thiết bị thang máy đưa người sử dụng di chuyển theo yêu cầu Là nơi cho phép người sử dụng đứng bên điều khiển thang máy di chuyển theo ý muốn Phần đối trọng thiết bị thiết kế đối lập với cabin có nhiệm vụ dùng sức nặng để kéo cabin lên xuống Bộ phận kết hợp với máy kéo để đưa cabin lên xuống dễ dàng III Nguyên lý hoạt động thang máy Khi bạn nhấn nút gọi tầng (gửi tín hiệu điều khiển gọi tầng), tín hiệu điều khiển đưa hệ thống điều khiển, hệ thống điều khiển tiếp nhận tín hiệu điều khiển, xử lý điều khiển động quay, động truyền lực kéo cabin thang máy đến vị trí nhận tín hiệu điều khiển, thang máy dừng mở cửa Khi cửa thang máy điều khiển đóng lại, khách hàng ấn nút gọi tầng, tín hiệu điều khiển gửi đến vi xử lý – điều khiển trung tâm, phân tích xem tầng gần nhất, tầng xa nhất, điều khiển động kéo cabin, dừng tầng xác Q trình lặp lặp lại Đối với dòng thang máy áp dụng nguyên lý dùng bánh xe ròng rọc để thay cho trục quay trước Thiết kế loại thang máy có động nối trực tiếp với bánh xe để dây cáp quấn quanh bánh xe ròng rọc, đầu cáp nối vào cabin thang máy, đầu lại nối vào với đối trọng để rạo cân Thang máy đại ngày tích hợp sử dụng có phận an tồn để kiểm sốt tốc độ, q trình hoạt động thang máy cách hiệu Nhờ thiết bị an tồn mà thang máy có an tồn hơn, tránh tình trạng rơi tự do, vượt tốc xảy IV Chọn động Chọn động cho thang máy: Thang máy có thơng số Khối lượng thang máy: MT = Tấn Tốc độ: m/s Từ yêu cầu ta chọn loại động chuyên dụng cho thang máy YJ200 model YTTD160TVF1-6 hãng Mitsubishi Động có hộp số thắng khí Các thơng số động Điện áp định mức Dòng điện định mức Cơng suất định mức Tần số định mức Số cực Hệ số công suất Momen định mức Hiệu suất Bán kinh ròng rọc 380V 17.4A 11 KW 50Hz 0.765 75.4 Nm 85.5 % 265 mm V Xây dựng hàm truyền Trong đó: MT: Khối lượng buồng thang MĐ: Khối lượng đối trọng B: Hệ số ma sát k: Hệ số tỉ lệ τ(t): Moment kéo động (tín hiệu vào) y(t): Vị trí buồng thang (tín hiệu ra) MT: Moment buồng thang MB: Moment cản Mqt: Moment quán tính MĐ: Moment kéo động (τ(t)) MĐC: Moment đối trọng Áp dụng định luật bảo toàn Momen MT + MB + Mqt = MĐ + MĐC MT.g.r + B.y’(t).r + MT.g.y’’(t).r = τ(t) + MĐ.g.r MT.g + B.y’(t)+ MT.g.y’’(t) = k.τ(t) + MĐ.g () Đặt: y(t) = y*(t) + at => B.y’*(t) + MT.g.y’’* + a.B + MT.g = K.τ(t) + MĐ.g Để đảm bảo yêu cầu vị trí tốc độ ta có: Biến đổi Laplace=> B.s.y*(s) + MT.g.s2.y*(s) +.B + MT.g = k.τ(s) + MĐ.g => B.s.y*(s) + MT.g.s2.y*(s) + MĐ.g - MT.g + MT.g = k.τ(s) + MĐ.g => y*(s).[B.s + MT.g.s2] = k.τ(s) Hàm truyền: Ứng với thơng số động ta có: g = 9.81 m/s2 B = 0,3 MT = 1000 kg VI Biểu diễn hàm truyền MATLAB đáp ứng mạch hở Chúng ta biểu diễn hàm truyền nói MATLAB cách định nghĩa ma trận tử số mẫu số sau: Tạo m-file nhập lệnh: k=3.77; Mt=1000; g=9.81; B=0.3; num=k; den=[Mt*g B 0]; thangmay=tf(num,den); Bây xem hệ thống hở ban đầu hình thành Thêm lệnh sau vào cuối m-file chạy cửa sổ lệnh MATLAB: step(thangmay,0:0.1:3); title('Dap ung he thong vong lap mo'); Ta nhận đồ thị sau: Nhìn vào đồ thị thấy tiêu thời gian xác lập, độ vọt lố, sai số xác lập chưa yêu cầu nên tiến hành thêm PID để điều khiển phản hồi thỏa mãn yêu cầu VII Thiết lập PID điều khiển vị trí thang máy Sử dụng PID Tuner đề tìm hệ số Kp, Ki, Kd Kéo Response Time Transient Behavior để thay đổi thời gian xác lập, độ vọt lố, sai số xác lập ta có: Chọn Show Parameters ta có tìm giá trị Kp, Ki, Kd hình Từ ta nhập vào m.file giá trị Kp, Ki, Kd ta có đoạn lệnh sau: k=3.77; Mt=1000; g=9.81; B=0.3; num=k; den=[Mt*g B 0]; thangmay=tf(num,den); Kp=83043.7647; Ki=21946.2044; Kd=78558.7651; contr=tf([Kd Kp Ki],[1 0]); sys_cl=feedback(contr*thangmay,1); step(sys_cl) Tiến hành chạy file ta có biểu đồ dưới: Từ biểu đồ ta thấy yêu cầu thời gian xác lập, sai số xác lập, độ vọt lố thỏa mãn Trong q trình thực em có sử dụng số tài liệu tham khảo như: Datasheet động YJ200 model YTTD160TVF1-6 hãng Mitsubishi File m.file: File word -*- ... điều khiển tiếp nhận tín hiệu điều khiển, xử lý điều khiển động quay, động truyền lực kéo cabin thang máy đến vị trí nhận tín hiệu điều khiển, thang máy dừng mở cửa Khi cửa thang máy điều khiển. .. máy kéo để đưa cabin lên xuống dễ dàng III Nguyên lý hoạt động thang máy Khi bạn nhấn nút gọi tầng (gửi tín hiệu điều khiển gọi tầng), tín hiệu điều khiển đưa hệ thống điều khiển, hệ thống điều. .. tạo an toàn tuyệt đối cho người sử dụng II Cấu tạo thang máy Mơ hình mơ cấu tạo thang máy chi tiết nhất! Cấu tạo thang máy thành thành phần sau đây: Hố thang máy đặt dọc theo chiều cao tòa