BCTT Nghiên cứu phân tích cấu trúc thang máy

Báo cáo thực tập SV:Khúc Tuấn Vũ Chương I: Nghiên cứu phân tích cấu trúc thang máy I Giới thiệu thang máy Thang máy thiết bị vận tải dùng để chở ngời hàng hoá theo phương thẳng đứng nghiêng góc nhỏ 150 so với phương thẳng đứng theo tuyến định sẵn.Thang máy máy nâng đợc sử dụng rộng rãi ngành sản xuất kinh tế quốc dân ngành khai thác hầm mỏ,trong ngành xây dựng,luyện kim,công nghiệp nhẹ…ở nơi thang máy máy nâng đợc sử dụng để vận chuyển hàng hố,sản phẩm,đa cơng nhân tới nơi làm việc có độ cao khác nhau…Nó thay cho sức lực người mang lại suất cao.Hình dáng tổng thể thang máy giới thiệu hình Báo cáo thực tập SV:Khúc Tuấn Vũ Hình 1.1 : hình dáng tổng thể thang máy Trong sinh hoạt dân dụng,thang máy đợc lắp đặt sử dụng rộng rãi tồ nhà cao tầng,trong khách sạn,siêu thị,cơng sở bệnh viện….Hệ thống thang máy giúp ngời tiết kiệm nhiều thời gian sức lực… Nhiều quốc gia giới quy định nhà cao tầng trở lên phải đợc trang bị thang máy để đảm bảo cho người lại thuận tiện,tiết kiệm thời gian tăng suất lao động.Giá thành thang máy trang bị cho cơng trình so với tổng giá thành cơng trình chiếm khoảng 6% đến 7% hợp lý Việt Nam trớc thang máy chủ yếu đợc sử dụng ngành cơng nghiệp để chở hàng hố phổ biến.Nhng giai đoạn với phát triển mạnh mẽ kinh tế quốc dân đời sống nhân dân ngày nâng cao,việc sử dụng thang máy lĩnh vực ngày tăng lên Báo cáo thực tập SV:Khúc Tuấn Vũ Phụ tải thang máy thay đổi phạm vi rộng ,nó phụ thuộc vào lợng hành khác lại ngày đêm hớng vận chuyển hành khách.Nh thang máy lắp đặt nhà hành chính,buổi sáng đầu làm việc hành khách nhiều theo chiều lên.còn buổi chiều ,cuối làm việc,hành khách theo chiều xuống nhiều Thang máy thiết bị vận chuyển đòi hỏi tính an tồn nghiêm ngặt ,nó liên quan trực tiếp đến tài sản tính mạng ngời ,vì yêu cầu chung hệ thống 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 đợc quy định tiêu chuẩn, quy trình, quy phạm Thang máy có cabin đẹp ,sang trọng,thơng thống , êm dịu cha đủ điều kiện để đa vào sử dụng mà phải đầy đủ thiết bị an toàn, đảm bảo độ tin cậy nh: điện chiếu sáng dự phòng điện,điện thoại nội bộ(interphone), chng báo,bộ hãm bảo hiểm, an tồn cabin(đối trọng), cơng tắc an tồn cửa cabin,khố an tồn cửa tầng, cứu hộ nguồn điện… Lựa chọn thang máy không đơn xem xét vấn đề kỹ thuật mà phải xem xét yếu tố kinh tế Hiển nhiên nhiều thang máy có tải định mức lớn,tốc độ định mức cao,hệ điều khiển đại tạo điều kiện thuận lợi cho khách hàng sử dụng nh rút ngắn thời gian chờ đợi,giảm thời gian tốc độ định mức,một mặt đòi hỏi vốn đầu t cho thang lớn,mặt khác làm tăng diện tích chiếm chỗ,tăng chi phí xây dựng cho giếng thang…Nh điều kiện thuận lợi cho hành khách vốn đầu t hai tiêu tỷ lệ nghịch với nhau.Quá trình lựa chọn thang máy q trình xác định số thang,tính kỹ thuật thang (tải ,tốc độ định mức,phương pháp điều khiển…),các kích thớc thang vị trí đặt thang phù hợp với đặc điểm ,mục đích sử dụng tồ nhà với vốn đầu t chấp nhận Đối với nhà sử dụng nhiều thang, bên cạnh việc chọn tính kỹ thuật phải bố trí chúng thành nhóm cho hợp lý để tận dụng suất tối u thang nh tạo thuận lợi cho khách Đối với nhà cao tầng có lợng hành khách cần vận chuyển lớn ngời ta thường chi thang máy làm nhóm riêng phục vụ thành phần khác theo chiều cao tồ nhà.Các thang máy nhóm khác có tính kỹ thuật khác nhau,thường thang phục vụ cho tầng cao có tải tốc độ định mức lớn thang phục vụ phần thấp II Phân loại thang máy Tuỳ thuộc vào tính chất,chức thang máy.Thang máy phân loại thành nhiều loại tuỳ thuộc vào tính chất.ví dụ phân loại theo hệ dẫn động cabin,theo vị trí đặt kéo tời,theo hệ thống vận hành,theo công dụng….dới số phân loại: Phân loại theo chức + Thang máy chở ngưi Gia tốc cho phép quy định theo cảm giác hành khách :Gia tốc tối u a< 2m/s2 Báo cáo thực tập • SV:Khúc Tuấn Vũ Thang máy dùng nhà cao tầng : loại có tốc độ trung bình lớn,đòi hỏi vận hành êm,an tồn có tính mỹ thuật… • Thang máy dùng bệnh viện:Phải đảm bảo an toàn,sự tối u độ êm dịch chuyển,thời gian dịch chuyển ,tính ưu tiên theo yêu cầu bệnh viện • Thang máy dùng hầm mỏ ,xí nghiệp:Đáp ứng điều đợc điều kiện làm việc nặng nề công nghiệp tác động môI trường làm việc:độ ẩm,nhiệt độ,thời gian làm việc,sự ăn mòn… + Thang máy chở hàng Được sử dụng rộng rãi cơng nghiệp,trong kinh doanh…Nó đòi hỏi cao việc dừng xác buồng thang máy đảm bảo cho việc vận chuyển hàng hoá lên xuống thang máy đợc dễ dàng thuận tiện… Phân loại theo tốc độ dịch chuyển • Thang máy tốc độ thấp : v < m/s • Thang máy tốc độ trung bình: v= ữ 2,5 m/s Thường dùng cho nhà có số tầng từ ữ 12 tầng • Thang máy tốc độ cao:v =2,5 ữ m/s Thường dùng cho nhà có số tầng mt >16 tầng • Thang máy tốc độ cao(Siêu tốc) : v = 5m/s Thường dùng tháp cao tầng Phân loại theo tải trọng • Thang máy loại nhỏ :Q < 500 Kg.Hay dùng thư viện,trong nhà hàng ăn uống để vận chuyển sách thực phẩm • Thang máy loại trung bình : Q = 500 ữ 1000 Kg • Thang máy loại lớn : Q = 1000 ữ 1600 kg • Thang máy loại lớn Q > 1600 Kg Phân loại theo vị trí đặt kéo tời Đối với thang máy điện Thang máy có kéo tời đặt phía giếng thang Thang máy có tời kéo đặt dới giếng thang thang máy dẫn động cabin lên xuống bánh tời dẫn động đặt cabin Đối với thang máy thuỷ lực : Buồng đặt tâng Theo hệ thống vận hành a) Theo mức dò tự động : + loại nửa tự động + loại tự động ; Báo cáo thực tập SV:Khúc Tuấn Vũ b ) theo tổ hợp điều khiển : + điều khiển đơn ; + điều khiển kép ; + điều khiển theo nhóm ; c ) theo vị trí điều khiển : + điều khiển cabin ; + điều khiển cabin ; + điều khiển cabin ; III Trang thiết bị khí thang máy Tổng thể khí thang máy Các thiết bị thang máy gồm có : buồng thang ,tời nâng, cáp treo buồng thang, đối trọng, động truyền động, phanh hãm điện từ thiết bị điều khiển khác Tất thiết bị thang máy đợc giếng buồng thang (khoảng không gian từ trần tầng cao đến mức sâu tầng 1), buồng máy (trên sàn tầng cao ) hố buồng thang (dới mức sàn tầng 1) Bố trí cá thiết bị thang máy đợc biểu diễn hình 1.2 Các thiết bị thang gồm có : Động điện ; Puli ; Cáp treo; Bộ hạn chế tốc độ ; 5.Buồng thang ; Thanh dẫn hớng ;7 Hệ thống đối trọng ; Trụ cố định ; Puli dẫn hướng ; 10 cáp liên động ; 11 Cáp cấp điện ; 12 Động đóng mở cửa buồng thang Thiết bị lắp đặt buồng máy + Cơ cấu nâng Trong buồng máy lắp đặt hệ thống tời nâng hạ buồng thang (cơ cấu nâng) ( hình 1.2) tạo lực kéo chuyển động buồng thang đối trọng Cơ cấu nâng gồm có phận sau : phận kéo cáp (puli tang quấn cáp ), hộp giảm tốc độ, phanh hãm điện từ động truyền động Tất phận đợc lắp đặt đế thép Trong thang máy thờng dùng hai cấu nâng ( hình 1.3) : - cấu nâng có hộp tốc độ (hình 1.3 a) - cấu nâng không dùng hộp tốc độ (hình 1.3 b) Cơ cấu nâng khơng có hộp tốc độ thường đợc sử dụng thang máy tốc độ cao + Tủ điện : tủ điện lắp ráp cầu dao tổng, cầu chì loại, cơng tắc tơ loại rơle trung gian + Puli dẫn hướng (hình 1.2) Báo cáo thực tập SV:Khúc Tuấn Vũ Hình 1.2 :các thiết bị khí lắp thang + Bộ phận hạn chế tốc độ (hình 1.2) làm việc phối hợp với phanh boả hiểm cáp liên động 10 để hạn chế tốc độ di chuyển buồng thang Thiết bị lắp giếng thang máy + Buồng thang : Trong trình làm việc, buồng thang (hình 1.2) di chuyển giếng thang máy dọc theo dẫn hớng (hình 1.2) Trên buồng thang có lắp đặt phanh bảo hiểm, động truyền động đóng - mở cửa buồng thang 12 (hình 1.2) Trong bng thang lắp đặt hệ thống nút bấm điều khiển, hệ thống đèn báo, đèn chiếu sáng buồng thang, công tắc liên động với sàn buồng thang điện thoại lên lạc với bên trờng hợp thang máy điện Cung cấp điện cho buồng thang dây cáp mềm 11 (hình 1.2) Báo cáo thực tập SV:Khúc Tuấn Vũ + Hệ thống cáp treo (hình 1.2) hệ thống cáp hai nhánh đầu nối với buồng thang đầu lại nối với đối trọng với puli dẫn hớng + Trong giếng thang máy lắp đặt cảm biến vị trí dùng để chuyển đổi tốc độ động cơ, dừng buồng thang tầng hạn chế hành trình nâng – hạ thang máy Thiết bị lắp đặt hố giếng thang máy Trong hố giếng thang máy lắp đặt hệ thống giảm xóc (hình 1.2) hệ thống giảm xóc dùng lò xo giảm xóc thuỷ lực tránh va đập buồng thang vò đối trọng xuống sàn giếng thang máy trường hợp cơng tắc hành trình hạn chế hành trình di chuyển xuống bị cố (khơng hoạt động) Hình 1.3 : Cơ cấu nâng thang Các thiết bị cố định giếng thang 5.1 Ray dẫn hớng Ray dẫn hớng đợc lắp đặt dọc theo giếng thang để dẫn hướng cho cabin đối trọng chuyển động dọc theo giếng thang Ray dẫn hớng đảm bảo cho cabin đối trọng ln nằm vị trí thiết kế chúng giếng thang không bị dịch chuyển theo phướng nằm ngang trình chuyển động Ngồi ray dẫn hướng phải đủ cứng vững để trọng lượng cabin tải trọng cabin tựa lên dẫn hướng thành phần tải trọng động hãm bảo hiểm làm việc (trong trường hợp bị đứt cáp cabin xuống với tốc độ lớn giá trị cho phép) 5.2 Giảm chấn Giảm chấn lắp đặt dới đáy hố thang để dừng đỡ cabin đối trọng trờng hợp cabin đối trọng chuyển động xuống dới vợt q bị trí đặt cơng tắc hành trình cuối Giảm chấn phải có độ cao đủ lớn để caibin đối trọng tỳ lên có đủ khoảng trống cần thiết phía dới phù hợp cho ngời có trách nhiệm thực kiểm tra, điều chỉnh, sửa chữa Cabin thiết bị liên quan Cabin phận mang tải thang máy.Cabin phải có kết cấu cho tháo rời thành phận nhỏ.Theo cấu tạo,cabin gồm phần:kết cấu chịu lực(khung cabin) vách che, trần, sàn tạo thành buồng cabin.Trên khung cabin có lắp ngàm dẫn hớng, hệ thống treo cabin, hệ thống tay đòn Báo cáo thực tập SV:Khúc Tuấn Vũ hãm bảo hiểm, hệ thống cửa cấu đóng mở cửa….Ngoài ra,cabin thang máy chở người phải đảm bảo u cầu thơng gió, nhiệt độ ánh sáng 6.1 Khung cabin Khung cabin phần xương sống cabin thang máy Được cấu tạo thép chịu lực lớn Khung cabin phải đảm bảo cho thiết kế chịu đủ tải định mức 6.2 Ngàm dẫn hớng Ngàm dẫn hớng có tác dụng dẫn hướng cho cabin đối trọng chuyển động dọc theo ray dẫn hướng khống chế dịch chuyển ngang cabin đối trọng giếng thang không vợt giá trị cho phép Có hai loại ngàm dẫn hướng : ngàm trợt(bạc trợt) ngàm lăn 6.3 Hệ thống treo ca bin Do cabin đối trọng treo nhiều sợi cáp riêng biệt phải có hệ thống treo để đảm bảo cho sợi cáp nâng riêng biệt có độ căng nh nhau.Trong tưrờng hợp ngược lại ,sợi cáp chịu lực căng lớn bị tải sợi cáp chùng trợt rãnh puly ma sát nên nguy hiểm.Ngoài ,do có sợi chùng sợi căng nên rãnh cáp puly ma sát bị mòn khơng đều.Vì mà hệ thống treo cabin phải trang bị thêm tiếp điểm điện mạch an toàn để ngắt điện dừng thang sợi cáp chùng mức cho phép để phòng ngừa tai nạn.Khi thang hoạt động đợc điều chỉnh độ căng cáp nhau.Hệ thống treo cabin đợc lắp đặt với dầm khung đứng hệ thống chịu lực cabin 6.4 Buồng cabin Buồng cabin kết cấu tháo rời gồm trần, sàn vách cabin.Các phần có liên kết với liên kết với khung chịu lực cabin.Buồng cabin phải đảm bảo đợc yêu cầu cần thiết mặt kỹ thuật nh mặt mỹ thuật 6.5 Hệ thống cửa cabin cửa tầng Cửa cabin cửa tầng phận có vai trò quan trong việc đảm bảo an tồn có ảnh hởng lớn đến chất lượng, suất thang máy.hệ thống cửa cabin cửa tầng thiết kế cho dừng tầng dùng động mở cửa buồng thang đồng thời hệ thống khí gắn cửa buồng thang liên kết với cửa tầng làm cho cửa tầng đợc mở ra.Tương tự đóng lại hệ thống liên kết khơng tác động vào cửa tầng mà buồng thang lại di chuyển đến tầng khác Hệ thống cân thang máy Đối trọng, cáp nâng, cáp điện, cáp xích cân phận hệ thống cân thang máy để cân với với trọng lượng cabin tải trọng nâng.Việc chọn sơ đồ động học Báo cáo thực tập SV:Khúc Tuấn Vũ trọng lượng phận hệ thống cân có ảnh hưởng lớn đến mômen tải trọng công suất động cấu dẫn động, đến lực căng lớn cáp nâng khả kéo puly ma sát 7.1 Đối trọng Đối trọng phận đóng vai trò hệ thống cân thang máy.Đối với thang máy có chiều cao nâng khơng lớn, ngời ta chọn đối trọng cho trọng lượng cân với trọng lượng cabin phần tải trọng nâng ,cáp điện khơng dùng cáp xích cân bằng.Khi thang máy có chiều cao nâng lớn, trọng lượng cáp nâng cáp điện đáng kể nên ngời ta phải dùng cáp xích cân để bù trừ lại phần tải trọng cáp điện cáp nâng chuyển từ nhánh treo cabin sang nhánh treo đối trọng ngược lại thang máy hoạt động 7.2 Xích cáp cân Khi thang máy có chiều cao 45 m trọng lượng cáp nâng cáp điện có giá trị 0,1 Q người ta phải đặt thêm cáp xích cân để bù trừ lại phần trọng lượng cáp nâng cáp điện chuyển từ nhánh treo cabin sang nhánh treo đối trọng ngược lại thang máy hoạt động, đảm bảo mômen tải tương đối ổn định puly ma sát Xích cân thờng dùng cho thang máy có tốc độ dới 1,4 m/s Đối với thang máy có tốc độ cao, ngời ta thờng dùng cáp cân có thiết bị kéo căng cáp cân để không bị xoắn Tại thiết bị kéo căng cáp cân phải có tiếp điểm điện an toàn để ngắt mạch điều khiển thang máy cáp cân bị đứt bị dãn lớn có cố với thiết bị kéo căng cáp cân 7.3 Cáp nâng Có cấu tạo sợi thép cacbon tốt có giới hạn bền 1400 – 1800 N/mm Trong thang máy thường dùng từ đến sợi cáp bện Cáp nâng chọn theo điều kiện sau: S MAX *n≤S d Trong đó: Smax - lực căng cáp lớn trình làm việc thang máy ; S d - tải trọng phá hỏng cáp nhà chế tạo xác định cho bảng cáp tiêu chuẩn tuỳ thuộc vào loại cáp , đường kính cáp giới hạn bền vật liệu sợi thép bện cáp n - hệ số an tồn bền cáp, lấy khơng nhỏ giá trị quy định tiêu chuẩn, tuỳ thuộc vào tốc độ, loại thang máy loại cấu nâng 7.4 Bộ kéo tời Tuỳ theo sơ đồ dẫn động mà tời kéo đặt phòng máy dẫn động nằm phía trên, phía dới nằm cạnh giếng thang Bộ tời kéo dẫn động điện gồm có hộp giảm tốc loại khơng có hộp giảm tốc Đối với thang máy có tốc độ lớn ngời ta dùng tời kéo khơng có hộp giảm tốc Báo cáo thực tập SV:Khúc Tuấn Vũ Thiết bị an tồn khí Thiết bị an tồn khí thang máy có vai trò đảm bảo an toàn cho thang máy hành khách trờng hợp xảy cố nh :đứt cáp, cáp trượt rãnh puly ma sát, cabin hạ với tốc độ vượt giá trị cho phép Thiết bị an tồn khí thang máy gồm có: 8.1 Phanh hãm điện từ : Về kết cấu, cấu tạo, nguyên lý hoạt động giống phanh hãm điện từ dùng cấu cầu trục 8.2 Phanh bảo hiểm : ( có số tên gọi khác : phanh dù cấu tổ đớp) Chức phanh bảo hiểm hạn chế tốc độ di chuyển buồng thang vợt giới hạn cho phép giữ chặt buồng thang chỗ cách ép vào hai dẫn hướng trờng hợp bị đứt cáp treo Về kết cấu cấu tạo, phanh bảo hiểm có ba loại : - Phanh bảo hiểm kiểu nêm dùng để hãm khẩn cấp - Phanh bảo hiểm kiểu kìm (hình 1.4) dùng để hãm êm - Phanh bảo hiểm kiểu lệch tâm dùng để hãm khẩn cấp Phanh bảo hiểm lắp đặt buồng thang, hai gọng kìm trợt dọc theo hai dẫn hớng Nằm hai cánh tay đầu gọng kìm có nêm gắn chặt vối hệ thống truyền lực trực vít tang bánh vít Hệ truyền lực bánh vít - trục vít có hai dạng ren : bên phải ren phải, phần bên trái ren trái Khi tốc độ buồng thang thấp trị số giới hạn tối đa cho phép, nêm hai đầu trục vít vị trí xa so với tang - bánh vít 4, làm cho hai gọn kìm trợt bình thường dọc theo dẫn hướng Trong trường hợp tốc độ buồng thang vợt giới hạn cho phép, Hình 1.4 Phanh hãm bảo hiểm kiểu kìm 1.thanh dẫn hướng; gọng kìm; dây cáp liên động với hạn chế tốc đô ; tang – bánh vít ; Nêm Báo cáo thực tập SV:Khúc Tuấn Vũ 16 RLT CĐT CGTL CGTX CĐT: có người gọi buồng thang CGT x: có người gọi tầng lên xuống CTT x_1,CTT x_3 : biến trung gian xác định buồng thang tầng cần dừng hay ĐN,ĐH : biến trung gian xác định thang nâng hay hạ để ưu tiên xử lý theo hành trình Phương trình logic CTT x_1 CTT x_3 ĐN ĐH 17 Bảng trạng thái cho rơle tầng: CĐT2 CGTL2 CGTX2 CTT2_1 CTT2_3 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 *tổng hợp phương trình lơgic ta đợc kết nh sau: RLT2 = DT2*(CTT2_1*DN + CTT2_3*DH) + + (CTT2_1*DN *DH + CTT2_3*DH)*GTL2*GTL1+ + GTX 4*GTX3*GTX 2*DN *(CTT2_1+ CTT2_3*DN) Tương tự viết cho trờng hợp tầng khác: ĐN ĐH 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 RLT2 1 1 0 1 1 0 Báo cáo thực tập SV:Khúc Tuấn Vũ RLT1= DT1*CTT1_1*DN + GTL1*CTT1_1*DN *DH RLT3 = DT3(CTT3_1*DN + CTT3_3*DH) + + GTL3*GTL2*GTL1*(CTT3_1*DN *DH + CTT3_3*DH) + + GTX 4*GTX3DN(CTT3_1+ CTT3_3*DH) RLT4 = DT4*CTT4_3*DN + GTX 4*CTT4_3*DH *DN RLT5 RLT6 RLT7 = = = RLT8 = RLT9 = Bài tốn đóng mở cửa Đóng mở cửa buồng thang cho phép hành khách hàng hoá di chuyển vào buồng thang cách hợp lý, an toàn thang máy hoạt động Cụ thể buồng thang nâng hạ cửa buồng thang khơng phép mở gây nguy hiểm cho hành khách Cửa buồng thang mở tự động thời gian quy định thang máy dừng tầng sau tự động đóng lại cửa đóng mở cưỡng nhờ nút đóng mở cửa cưỡng buồng thang có u cầu gọi tầng hành khách tầng thang máy cha nâng hạ Hoặc thang đóng gặp chướng ngại vật khơng thể đóng cửa thang Lưu đồ sau xác định trạng thái đóng mở cửa: Báo cáo thực tập SV:Khúc Tuấn Vũ Lệnh = Vị trí Mở cửa Cửa chạm cảm biến chưa No Dừng đợi mở s Đóng cửa Chạm cảm biến động No Xố lệnh Để điều khiển đóng mở cửa ta có tổ hợp biến đầu vào gồm có: - đóng cưỡng bức(DCB) - Mở cưỡng bức(MCB) - Cảm biến vật cản đóng cửa(CBVC) - Có yêu cầu tầng ( yêu cầu gọi tầng yêu cầu đến tầng)(YCT) - Thời gian đặt để đóng mở cửa.(T) - Cảm biến hành trình mở hết cửa(CBMC) - Cảm biến hành trình đóng hết cửa(CBDC) Xét trờng hợp mở cửa ta thấy để tổ hợp biến đầu vào cho đầu mở cửa ta thấy: Các biến yêu cầu tầng(YCT),cảm biến hành trình đóng(CBDC),cảm biến vật cản(CBVC) phải luôn giữ trạng thái cố định.Nh lại biến đóng cưỡng bức(DCB),thời gian(T) ta cần tổ hợp Báo cáo thực tập SV:Khúc Tuấn Vũ Bảng dới thể tổ hợp trạng thái đầu vào đầu ra: DCB T CBT CBDC CBVC DC 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 Sau tổ hợp ta phương trình logic cho trạng thái đóng cửa(DC) là: ( DC = CBDC *CBT *CBVC * DCB*T + DCB*T + DCB*T ) ⇒ DC = CBDC *CBT *CBVC *(DCB*T + T) ⇒ DC = CBDC *CBT *CBVC *(DCB + T) *với trường hợp tổ hợp cho mở cửa biến tổ hợp đầu vào tương tự với trường hợp đóng cửa nhiên thêm biến yêu cầu tầng: - biến đầu vào trường hợp mở cửa bao gồm - Mở cưỡng bức(MCB) - Thời gian phép mở cửa(T ) - Cảm biến tầng(cảm biến cho phép dừng xác tầng)(CBT ) - Cảm biến hành trình mở hết cửa(CBMC ) - Yêu cầu tầng(YCT ) - Cảm biến vật cản(CBVC ) - biến ta thấy biến cảm biến tầng = ,cảm biến mở hết cửa ln cảm biến mở hết cửa =1 khơng cần mở cửa,và cảm biến vật cản ln = cửa mở cảm biến vật cản khơng có cửa đóng lại biến thay đổi ta tổ hợp trạng thái đầu vào cho đầu mở cửa.Dưới bảng trạng thái tổ hợp: MCB T YCT CBT CBMC 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 -tổ hợp ta đợc phương trình trạng thái mở cửa sau: MC = CBT *CBMC *CBVC *((MCB + T + YCT )) CBVC 1 1 1 1 MC 1 1 1 Báo cáo thực tập SV:Khúc Tuấn Vũ IV.PLC Thiết bị điều khiển logic khả trình (Programmable Logic Control), viết tắt thành PLC, loại thiết bị cho phép thực linh hoạt thuật toán điều khiển số thơng qua ngơn ngữ lập trình, thay cho việc phải thể thuật tốn mạch số Bộ điều khiển logic khả trình ý tưởng nhóm kỹ sư hãng General Motors vào năm 1968 họ đề tiêu kỹ thuật nhằm đáp ứng yêu cầu điều khiển cơng nghiệp: • Dễ lập trình dễ thay đổi chương trình điều khiển, sử dụng thích hợp nhà máy • Cấu trúc dạng module để dễ dàng bảo trì sửa chữa • Tin cậy mơi trờng sản xuất nhà máy cơng nghiệp • Dùng linh kiện bán dẫn nên có kích thớc nhỏ gọn mạch role chức tương đương • Giá thành có khả cạnh tranh cao Đặc trưng kỹ thuật PLC việc sử dụng vi mạch để xử lý thông tin Các ghép nối logic cần thiết trình điều khiển xử lý phần mềm ngời sử dụng lập nên cài đặt vào Chính đặc tính mà người sử dụng giải nhiều tốn tự động hóa khác điều khiển hầu nh khơng phải biến đổi ngồi việc nạp chương trình khác Nh vậy, với chương trình điều khiển mình, PLC trở thành điều khiển số nhỏ gọn, dễ thay đổi thuật toán đặc biệt dễ trao đổi thông tin với môi trường xung quanh (với PLC khác với máy tính) Tồn chương trình điều khiển đợc lưu nhớ nhớ PLC dới dạng khối chương trình (khối OB, FC FB) thực lặp theo chu kỳ vòng quét (scan) Để thực chương trình điều khiển tất nhiên PLC phải có chức máy tính nghĩa phải có vi xử lý (CPU), hệ điều hành, nhớ để lưu chương trình điều khiển, liệu phải có cổng vào để giao tiếp với đối tượng điều khiển để trao đổi thơng tin với mơi trường xung quanh Bên cạnh để phục vụ tốn điều khiển số, PLC cần phải có thêm khối chức đặc biệt khác đếm (Counter), thời gian (Timer) khối hàm chuyên dụng Sự tăng ứng dụng PLC công nghiệp thúc đẩy nhà sản xuất giới hoàn chỉnh họ PLC với mức độ khác khả năng, tốc độ xử lý hiệu xuất Các họ PLC phát triển từ loại làm việc độc lập, với 20 ngõ vào/ra dung lợng nhớ chương trình 500 bớc đến module nhằm dễ dàng mở rộng thêm khả chức chuyên dùng: • Xử lý tín hiệu liên tục (Module Analog) • Điều khiển động Servo, động bớc • Truyền thơng Báo cáo thực tập SV:Khúc Tuấn Vũ Cùng với phát triển kỹ thuật vi mạch, kỹ thuật PLC có bớc tiến vượt bậc Có thể nói khơng có kỹ thuật PLC khơng có tự động hóa ngành cơng nghiệp 2.2 sơ đồ tổng quát PLC Hầu hết họ PLC hãng sản xuất giới có module nh sau: - Bộ xử lý trung tâm CPU: não PLC, xử lý chương trình điều khiển - Bộ vào/ra (Input/Output Module): nhận tín hiệu vào gửi tín hiệu - Bộ nhớ (Memory Module): dùng để chứa chương trình điều khiển liệu Hình 1.2 : Nguyên lý chung cấu trúc điều khiển logic khả trình PLC Thơng thờng để tăng tính mềm dẻo ứng dụng thực tế mà phần lớn đối tợng điều khiển có số tín hiệu đầu vào, đầu nh chủng loại tín hiệu vào/ khác mà điều khiển PLC thiết kế không bị cứng hố cấu hình Chúng chia nhỏ thành module Số module đợc sử dụng nhiều hay tuỳ theo toán, song tối thiểu phải có module module CPU Các module lại module nhận/truyền tín hiệu với đối tợng điều khiển, module chức chuyên dụng nh PID, điều khiển động cơ… Chúng gọi chung module mở rộng Tất module đợc gá ray (Rack) 2.2.1 Module CPU Module CPU loại module có chứa vi xử lý, hệ điều hành, nhớ, thời gian, đếm , cổng truyền thơng (RS485)… có vài cổng vào/ra số Các cổng vào/ra số có module CPU đợc gọi cổng vào onboard Trong họ PLC S7-300 có nhiều loại module CPU khác Nói chung chúng đợc đặt tên theo vi xử lý có module CPU312, CPU314, CPU315… Báo cáo thực tập SV:Khúc Tuấn Vũ Hình 1.3: Module CPU314 2.2.2 Module mở rộng Các module mở rộng đợc chia thành loại chính: 1) PS (Power supply): Module nguồn ni Có loại 2A, 5A 10A 2) SM (Signal module): Module mở rộng cổng tín hiệu vào/ra, bao gồm: a) DI (Digital input): Module mở rộng cổng vào số Số cổng vào số mở rộng 8, 16 32 tuỳ thuộc vào loại module b) DO (Digital output): Module mở rộng cổng số Số cổng số mở rộng 8, 16 32 tuỳ thuộc vào loại module c) DI/DO (Digital input/Digital output): Module mở rộng cổng vào/ra số Số cổng vào/ra số mở rộng vào/ ra, 16 vào/16 tuỳ thuộc vào loại module d) AI (Analog input): Module mở rộng cổng vào tương tự Về chất chúng chuyển đổi tương tự số 12 bits (AD), tức tín hiệu tương tự đợc chuyển thành tín hiệu số (nguyên) có độ dài12 bits Số cổng vào tương tự 2, tuỳ loại module e) AO (Analog output): Module mở rộng cổng tương tự Về chất chúng chuyển đổi số tương tự (DA) Số cổng vào tương tự 2, tuỳ loại module f) AI/AO (Analog input/Analog out):Module mở rộng cổng vào/ra tương tự Số cổng vào/ra tương tự đầu vào/ ra, vào/4 tuỳ loại module Báo cáo thực tập SV:Khúc Tuấn Vũ 3) IM (Interface module): Module ghép nối Đay loại module chuyên dụng có nhiệm vụ nối nhóm module mở rộng lại với thành khối đợc quản lý chung module CPU Thông thờng module mở rộng đợc gá liền với đỡ gọi rack Trên rack gá đợc nhiều module mở rộng (không kể module CPU, module nguồn ni PS) Một module CPU S7-300 làm việc trực tiếp đợc với nhiều racks rack phải đợc nối với module IM 4) FM (Function module): Module có chức điều khiển riêng, ví dụ nh module điều khiển động bớc, module điều khiển động servo, module PID, module điều khiển vòng kín… 5) CP (Communication module): Module phục vụ truyền thông mạng PLC với máy tính 2.3 Cấu trúc nhớ CPU Bộ nhớ S7-300 đợc chia làm miền chính: 1) Vùng chứa chương trình ứng dụng Vùng nhớ chương trình đợc chia thành miền: • OB (Organisation block): Miền chứa chương trình tổ chức • FC (Function): Miền chứa chương trình đợc tổ chức thành hàm có biến hình thức để trao đổi liệu với chương trình gọi • FB (Function block): Miền chứa chương trình con, đợc tổ chức thành hàm có khả trao đổi liệu với khối chương trình khác Các liệu phải đợc xây dựng thành khối liệu riêng (gọi DB-Data block) 2) Vùng chứa tham số hệ điều hành chương trình ứng dụng, đợc phân chia thành miền khác nhau, bao gồm: • I (Process image input): Miền đệm liệu cổng vào số Trớc bắt đầu thực chương trình, PLC đọc giá trị logic tất cổng đầu vào cất giữ chúng vùng nhớ I Thơng thờng chương trình ứng dụng khơng đọc trực tiếp trạng thái logic cổng vào số mà lấy liệu cổng vào từ đệm I • Q (Process image output): Miền đệm liệu cổng số Kết thúc giai đoạn thực chương trình, PLC chuyển giá trị logic đệm Q tới cổng số Thơng thường chương trình không trực tiếp gán giá trị tới tận cổng mà chuyển chúng vào đệm Q Báo cáo thực tập SV:Khúc Tuấn Vũ • M: Miền biến cờ Chương trình ứng dụng sử dụng vùng nhớ để lu giữ tham số cần thiết truy nhập theo địa bit(M), byte(MB), từ (MW) hay từ kép ( MD ) • T: Miền nhớ phục vụ thời gian (Timer) bao gồm việc lu giữ giá trị thời gian đặt trớc(PV-Preset value), giá trị đếm thời gian tức thời(CV-Current value) nh giá trị logic đầu thời gian • C: Miền nhớ phục vụ đếm (Counter) bao gồm việc lu giữ giá trị đặt trớc(PV-Preset value), giá trị đếm tức thời(CV-Current value) giá trị logic đầu đếm • PI: Miền địa cổng vào module tương tự (I/O External input) Các giá trị tương tự cổng vào module tương tự đợc module đọc chuyển tự động theo địa Chương trình ứng dụng truy nhập miền nhớ PI theo byte (PIB), từ (PIW) theo từ kép ( PID ) • PQ: Miền địa cổng cho module tưong tự (I/O External output) Các giá trị theo địa đợc module tương tự chuyển tới cổng tương tự Chương trình ứng dụng truy nhập miền nhớ PQ theo byte ( PQB), từ (PQW) từ kép (DBD ) 3) Vùng chứa khối liệu, đợc chia thành loại: ▪ DB(Data block): Miền chứa liệu đợc tổ chức thành khối Kích thớc nh số lợng khối ngời sử dụng quy định, phù hợp với tốn điều khiển Chương trình truy nhập miền theo bit (DXB), byte (DBB), từ ( DBW) theo từ kép (DBD ) ▪ L (Local data block): Miền liệu địa phương,đợc khối chương trình OB, FC, FB tổ chức sử dụng cho biến nháp tức thời trao đổi liệu biến hình thức với khối cương trình gọi Nội dung số liệu miền nhớ bị xoá kết thúc chương trình tương ứng OB, FC, FB Miền đợc truy nhập từ chương trình theo bit (L), byte(LB), từ (LW) từ kép(LD) 2.4 Vòng quét chương trình PLC thực chương trình theo chu kỳ lặp Mỗi vòng lặp đợc gọi vòng quét (scan) Mỗi vòng quét đợc bắt đầu giai đoạn chuyển liệu từ cổng vào số tới vùng đệm ảo I, giai đoạn thực chương trình Trong vòng qt, chương trình đợc thực từ lệnh đến lệnh Báo cáo thực tập SV:Khúc Tuấn Vũ kết thúc khối OB1 (Block end) Sau giai đoạn thực chương trình giai đoạn chuyển nội dung đệm ảo Q tới cổng số Vòng quét kết thúc giai đoạn truyền thông nội kiểm lỗi Thời gian cần thiết để PLC thực vòng quét gọi thời gian vòng quét (Scan time) Thời gian vòng qt khơng cố định, tức khơng phải vòng quét đợc thực khoảng thời gian Có vòng qt đợc thực lau, có vòng qt thực nhanh tuỳ thuộc vào số lệnh chương trình thực hiện, vào khối liệu đợc truyền thơng… vòng qt Như việc đọc liệu từ đối tượng để xử lý, tính tốn việc gửi tín hiệu điều khiển tới đối tượng có khoảng thời gian trễ thời gian vòng qt Nói cách khác, thời gian vòng qt định tính thời gian thực chương trình điều khiển PLC Thời gian vòng qt ngắn, tính thời gian thực chương trình cao 2.4 Kỹ thuật lập trình Chương trình cho S7-300 đợc lưu nhớ PLC vùng dành riêng cho chương trình lập với hai dạng cấu trúc khác nhau: • Lập trình tuyến tính (linear programming): Tồn chương trình điều khiển nằm khối nhớ Loại hình cấu trúc tuyến tính phù hợp với tốn tự động nhỏ, không phức tạp Khối chọn phải khối OB1, khối mà PLC quét thực lệnh thường xuyên, từ lệnh đến lệnh cuối quay lại lệnh Khối hệ điều hành gọi theo chu kỳ lặp với khoảng thời gian không cách mà phụ thuộc vào độ dài chương trình Các loại khối chương trình khác khơng tham gia trực tiếp vào vòng qt Các khối OB khác khơng tham gia vào vòng qt mà đợc gọi tín hiệu báo ngắt S7-300 có nhiều loại tín hiệu báo ngắt tín hiệu báo ngắt có cố nguồn ni, tín hiệu báo ngắt có cố chập mạch module mở rộng, tín hiệu báo ngắt theo chu kỳ thời gian… loại tín hiệu báo ngắt có khả gọi loại khối OB định Mỗi xuất tín hiệu báo ngắt hệ thống tạm dừng công việc thực lại, chẳng hạn nh tạm dừng việc thực chương trình xử lý ngắt khối OB tương ứng • Lập trình có cấu trúc (structure programming): kỹ thuật cài đặt thuật toán điều khiển cách chia nhỏ thành khối chương trình FC hay FB với khối thực nhiệm vụ cụ thể toán điều khiển chung tồn khối chương trình lại đợc quản lý cách thống khối OB1 Trong OB1 có lệnh gọi khối chương trình theo thứ tự phù hợp với tốn điều khiển đặt Hoàn toàn tương tự, nhiệm vụ điều khiển chia nhỏ thành nhiều nhiệm vụ nhỏ cụ thể nữa, khối chương trình gọi từ khối chương trình khác Duy có điều cấm kỵ ta cần phải tránh khơng khối chương trình lại gọi đến Ngồi ra, có hạn chế ngăn xếp module Báo cáo thực tập SV:Khúc Tuấn Vũ CPU nên không tổ chức chương trình gọi lồng số lần mà module CPU đợc sử dụng cho phép PLC S7-300 có bốn loại khối bản: * Loại khối OB (Organization block): Khối tổ chức quản lý chương trình điều khiển Có nhiều loại khối OB với chức khác nhau, chúng đợc phân biệt với số ngun sau nhóm ký tự OB, ví dụ nh OB1, OB35, OB40… * Loại khối FC(Program block): Khối chương trình với chức riêng giống nh chương trình hàm (chương trình có biến hình thức) Một chương trình ứng dụng có nhiều khối FC khối FC phân biệt với số nguyên sau nhóm ký tự FC Chẳng hạn nh FC1, FC2 … * Loại khối FB (Function block): Là loại khối FC đặc biệt có khả trao đổi lượng liệu lớn với khối chương trình khác Các liệu phải tổ chức thành khối liệu riêng có tên gọi Data block Một chương trình ứng dụng có nhiều khối FB khối FB phân biệt với số nguyên sau nhóm ký tự FB Chẳng hạn nh FB1, FB2 … *Loại khối DB (Data block): Khối chứa liệu cần thiết để thực chương trình Các tham số khối ngời dùng tự đặt Một chương trình ứng dụng có nhiều khối DB khối DB phân biệt với số nguyên sau nhóm ký tự DB Chẳng hạn DB1, DB2 … Chương trình khối liên kết với lệnh gọi khối, chuyển khối Xem phần chương trình khối nh chương trình S7-300 cho phép gọi chương trình lồng nhau, tức từ chương trình gọi chương trình khác từ chương trình gọi lại gọi tới chương trình thứ … Số lệnh gọi lồng phụ thuộc vào chủng loại module CPU mà ta sử dụng Ví dụ module CPU314 số lệnh gọi lồng nhiều cho phép Nếu số lần gọi khối lồng mà vợt số giới hạn cho phép, PLC tự chuyển sang chế độ STOP đặt cờ báo lỗi Hình 1.5: Lập trình có cấu trúc Báo cáo thực tập SV:Khúc Tuấn Vũ Hình 1.6: Thực gọi khối FC10 Nh vậy, thực lệnh gọi khối con, hệ điều hành sẽ: • Chuyển khối gọi từ vùng Load memory vào vùng Work memory • Cấp phát cho khối phần nhớ Work memory để làm local block Cấu trúc local block đợc quy định soạn thảo khối • Truyền tham trị từ khối mẹ cho biến hình thức IN, IN-OUT local block • Sau khối thực xong nhiệm vụ ghi kết dới dạng tham trị đầu cho biến OUT, IN-OUT local block, hệ điều hành chuyển tham trị cho khối mẹ giải phóng khối local block khỏi vùng Work memory 2.5 Ngơn ngữ lập trình Các loại PLC nói chung thờng có nhiều ngơn ngữ lập trình nhằm phục vụ đối tượng sử dụng khác PLC S7-300 có ba ngơn ngữ lập trình Đó là: • Ngôn ngữ “liệt kê lệnh”, ký hiệu STL (Statement list) Đây dạng ngơn ngữ lập trình thơng thờng máy tính Một chương trình đợc ghép nhiều câu lệnh theo thuật toán định, lệnh chiếm hàng có cấu trúc chung “tên lệnh” + “tốn hạng” • Ngơn ngữ “hình thang”, ký hiệu LAD (Ladder logic) Đây dạng ngôn ngữ đồ hoạ thích hợp với ngời quen thiết kế mạch điều khiển logic • Ngơn ngữ “hình khối”, ký hiệu FBD (Function block diagram) Đây kiểu ngơn ngữ đồ hoạ dành cho ngời có thói quen thiết kế mạch điều khiển số Báo cáo thực tập SV:Khúc Tuấn Vũ Một chương trình viết LAD FBD chuyển sang đợc dạng STL, nhng ngợc lại khơng Trong STL có nhiều lệnh khơng có LAD hay FBD Step7 phần mềm hỗ trợ: - Khai báo cấu hình cứng cho trạm PLC thuộc họ Simatic S7-300/400 - Xây dựng cấu hình mạng gồm nhiều trạm PLC S7-300/400 thủ tục truyền thông chúng - Quan sát việc thực chương trình điều khiển trạm PLC gỡ rối chương trình Ngồi Step7 có th viện đầy đủ với hàm chuẩn hữu ích, phần trợ giúp online mạnh có khả trả lời câu hỏi ngời sử dụng cách sử dụng Step7, cú pháp lệnh lập trình, xây dựng cấu hình cứng trạm nh mạng gồm nhiều trạm PLC … chương III: xây dựng mơ hình mơ thang máy I Xác định vấn đề mô thực tế có đầy đủ thiết bị nên ta xây dựng tốn mơ với đầy đủ chức thang máy.Nhng mơ mơ hình em với điều kiện hiên có phòng thí nghiệm thị trường.Mơ hình thực tế em khơng thể mơ đợc hết tính thang.Một số thiết bị không giống thiết bị thật, cảm biến thay tương đương II Xây dựng kế hoạch mô kiểm nghiệm thực tế Với hệ thống lý thuyết nghiên cứu chương trước, thiết lập hệ thống thang máy lý thuyết nhng có điểm tất mô tả lý thuyết cha đa vào kiểm nghiệm Để tăng thêm tính sát thực đồ án tăng thêm tính thuyết phục Xuất phát từ điểm đó, em vào xây dựng mơ hình thang máy chở ngời tầng đơn giản đơn giản hoá bớt chức so với tính xây dựng Mặc dù khơng mơ tả hết tính thang máy phần mơ tả tính điều khiẻn buồng thang Với mơ hình vận dụng phương pháp tổng hợp hệ điều khiển logic Cấu trúc chi tiết mơ hình mơ tả: + Bên buồng thang có nút điều khiển ( tạm gọi nút yêu cầu đến tầng - DT: DT1, DT2, DT3, DT4) đèn tương ứng minh hoạ cho trạng thái yêu cầu nút ấn + Bên ngồi buồng thang có nút ấn đèn tương ứng mô tả trạng thái yêu cầu nút ấn : Báo cáo thực tập - SV:Khúc Tuấn Vũ Tầng có nút ấn để yêu cầu lên tầng ( 1GTL), có đèn trạng thái (DENL1) minh hoạ cho yêu cầu nút ấn : nút 1GTL đợc nhấn DENL1 sáng, đến buồng thang dừng tầng DENL1 sáng nhấp nháy, sau khoảng thời gian thiết lập tắt - Tầng có nút ấn gọi tầng (2GTL, 2GTX) đèn trạng thái - Tầng có nút ấn gọi tầng (3GTL, 3GTX) đèn trạng thái - Tầng có nút ấn gọi tầng (4GTX) đèn trạng thái + Cơ cấu truyền động để nâng, hạ buồng thang dùng động điện chiều hộp giảm tốc, buồng thang kéo cáp gắn puly trục hộp giảm tốc qua dòng dọc gắn cấu + Một cấu để đóng mở cửa tầng buồng thang đến tầng cần phục vụ ( dùng động chiều có đảo chiều) + Để điều khiển cấp điện cho động : động truyền động nâng - hạ buồng thang, động để truyền động đóng - mở cửa tầng, dùng rơle để điều khiển cho động ứng với chiều chuyển động(nâng-hạ, đóng- mở ) + Tương ứng tầng có gắn công tắc tầng (cảm biến tầng) để xác định vị trí buồng thang + Nguồn điện sử dụng cho mơ hình : - Dùng nguồn 5V DC 12V DC cấp cho động truyền động (I