Tài liệu Đồ án tốt nghiệp "Ứng dụng PLC vào hệ thống điều khiển Thang Máy" docx

Thuyết Minh Đồ án Tốt Nghiệp  Ứng Dụng PLC Vào Điều Khiển Thang Máy BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP KHOA: ĐIỆN BỘ MÔN: TỰ ĐỘNG HOÁ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Cán bộ hướng dẫn: TS. Đỗ Trung Hải Người thiết kế: Lê Hữu Thành Năm 2010 SVTK: Lê Hữu Thành - 1 - GVHD: T.S Đỗ Trung Hải Trường ĐHKT Công Nghiệp Thái Nguyên Thuyết Minh Đồ án Tốt Nghiệp  Ứng Dụng PLC Vào Điều Khiển Thang Máy Lời Nói Đầu Sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật và sự phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật máy tính, đã cho ra đời các thiết bị điều khiển số như: CNC, PLC . Các thiết bị này cho phép khắc phục được rất nhiều các nhược điểm của hệ thống điều khiển trước đó, và đáp ứng được yêu cầu kinh tế và kỹ thuật trong sản xuất. Với sự phát triển của khoa học công nghệ như hiện nay, thì việc ứng dụng thiết bị logic khả trình PLC để tự động hóa quá trình sản xuất, nhằm mục tiêu tăng năng xuất lao động, giảm sức người, nâng cao chất lượng sản phẩm đang là một vấn đề cấp thiết và có tính thời sự cao. Là sinh viên của chuyên ngành Tự Động Hoá. Sau những tháng năm học hỏi và tu dưỡng tại Trường Đại học Kỹ Thuật Công nghiệp, em được giao đề tài tốt nghiệp: Ứng dụng PLC vào hệ thống điều khiển Thang Máy. Nhằm mục đích tìm hiểu nghiên cứu ứng dụng của bộ điều khiển PLC trong hệ thống điều khiển của Thang Máy. Đối tượng đồ án đề cập đến là Thang máy cho nhà cao tầng, đây là thiết bị vân tải có yêu cầu tự động hóa cao với việc sử dụng thiết bị điều khiển PLC. Trong đồ án này em chỉ tập trung đi sâu vào công việc chính là sử dụng ngôn ngữ lập trình Step 7- Micro/win cho bộ PLC SIMATIC S7 - 200 của hãng SIEMENS (Đức) để điều khiển thang máy cho nhà 7 tầng. Trong quá trình tiến hành làm đồ án, mặc dù được sự hướng dẫn tận tình của giáo viên hướng dẫn TS. Đỗ Trung Hải và bản thân em đã cố gắng tham khảo tài liệu và tìm hiểu thực tế về Thang Máy, nhưng do thời gian và kinh nghiệm còn hạn chế nên đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót. Do đó, em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp và nhận xét đánh giá quí báu của các thầy cô để đồ án của em được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình và chu đáo của giáo viên hướng dẫn TS. Đỗ Trung Hải đã giúp đỡ em rất nhiều để em hoàn thành được đồ án này. Em xin chân thành cảm ơn ! Thái Nguyên, ngày 25 tháng 05 năm 2010 Sinh viên thiết kế Lê Hữu Thành SVTK: Lê Hữu Thành - 2 - GVHD: T.S Đỗ Trung Hải Trường ĐHKT Công Nghiệp Thái Nguyên Thuyết Minh Đồ án Tốt Nghiệp  Ứng Dụng PLC Vào Điều Khiển Thang Máy Mục Lục M c L cụ ụ 3 Ph n 1ầ 4 TÌM HI U V THANG MÁYỂ Ề 4 1.1 – GI I THI U CHUNG V THANG MÁYỚ Ệ Ề 4 1.2 - YÊU C U V AN TOÀN TRONG I U KHI N THANG MÁYẦ Ề ĐỀ Ể 11 1.3 – Yêu c u d ng chính xác bu ng thang:ầ ừ ồ 14 1.4 – TÌM HI U M T S K T C U PHANH C A THANG MÁYỂ Ộ Ố Ế Ấ Ủ 17 1.5 - THUY T MINH NGUYÊN LÝ CÔNG NGHẾ Ệ 20 Ph n 2ầ 21 PHÂN T CH VÀ L A CH N PH NG ÁN TRUY N NG I NÍ Ự Ọ ƯƠ Ề ĐỘ ĐỆ 21 2.1 - CÁC H TRUY N NG I N THANG MÁYỆ Ề ĐỘ ĐỆ 22 2.2 – CÁC H TH NG KH NG CH VÀ I U KHI N THANG MÁYỆ Ố Ố Ế ĐỀ Ể 31 2.3. CH N PH NG ÁN TRUY N NG CHO THANG MÁYỌ ƯƠ Ề ĐỘ 41 Ph n 3ầ 42 GI I THI U CHUNG VỚ Ệ Ề 42 BI N T N VÀ PLC S7 - 200Ế Ầ 42 SIEMENS 42 3.1. GI I THI U PLC S7-200Ớ Ệ 43 Ph n 4ầ 61 NG D NG PLC VÀ BI N T N VÀO H TH NG I U KHI N THANG MÁYỨ Ụ Ế Ầ Ệ Ố ĐỀ Ể 61 4.1 I U CH NH T C NG C XOAY CHI U 3 PHA B NG PH NG ĐỀ Ỉ Ố ĐỘĐỘ Ơ Ề Ằ ƯƠ PHÁP I U CH VECTOR KHÔNG GIANĐỀ Ế 62 SVTK: Lê Hữu Thành - 3 - GVHD: T.S Đỗ Trung Hải Trường ĐHKT Công Nghiệp Thái Nguyên Thuyết Minh Đồ án Tốt Nghiệp  Ứng Dụng PLC Vào Điều Khiển Thang Máy Phần 1 TÌM HIỂU VỀ THANG MÁY 1.1 – GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THANG MÁY 1.1.1- Khái niệm chung về thang máy SVTK: Lê Hữu Thành - 4 - GVHD: T.S Đỗ Trung Hải Trường ĐHKT Công Nghiệp Thái Nguyên Thuyết Minh Đồ án Tốt Nghiệp  Ứng Dụng PLC Vào Điều Khiển Thang Máy Thang máy là một thiết bị chuyên dùng để vận chuyển người, hàng hoá, vật liệu v.v theo phương thẳng đứng hoặc nghiêng một góc nhỏ hơn 15 0 so với phương thẳng đứng theo một tuyến đã định sẵn. Hình 1.1 : Hình dáng tổng thể của thang máy. Thang máy thường được dùng trong các khách sạn, công sở, chung cư, bệnh viện, các đài quan sát, tháp truyền hình, trong các nhà máy, công xưởng SVTK: Lê Hữu Thành - 5 - GVHD: T.S Đỗ Trung Hải Trường ĐHKT Công Nghiệp Thái Nguyên Thuyết Minh Đồ án Tốt Nghiệp  Ứng Dụng PLC Vào Điều Khiển Thang Máy v.v Đặc điểm vận chuyển bằng thang máy so với các phương tiện vận chuyển khác là thời gian của một chu kỳ vận chuyển bé, tần suất vận chuyển lớn, đóng mở máy liên tục. Ngoài ý nghĩa vận chuyển, thang máy còn là một trong những yếu tố làm tăng vẻ đẹp và tiện nghi của công trình. Nhiều quốc gia trên thế giới đã quy định, đối với các nhà cao 6 tầng trở lên đều phải được trang bị thang máy để đảm bảo cho người đi lại thuận tiện, tiết kiệm thời gian và tăng năng suất lao động. Giá thành của thang máy trang bị cho công trình so với tổng giá thành của công trình chiếm khoảng 6% đến 7% là hợp lý. Đối với những công trình đặc biệt như bệnh viện, nhà máy, khách sạn v.v. tuy nhiên số tầng nhỏ hơn 6 nhưng do yêu cầu phục vụ vẫn phải được trang bị thang máy. Với các nhà nhiều tầng có chiều cao lớn thì việc trang bị thang máy là bắt buộc để phục vụ việc đi lại trong nhà. Nếu vấn đề vận chuyển người trong những toà nhà này không được giải quyết thì các dự án xây dựng các toà nhà cao tầng không thành hiện thực. Thang máy là một thiết bị vận chuyển đòi hỏi tính an toàn nghiêm ngặt, nó liên quan trực tiếp đến tài sản và tính mạng con người. Vì vậy, yêu cầu chung đối với thang máy khi thiết kế, chế tạo, lắp đặt, vận hành, sử dụng và sửa chữa là phải tuân thủ một cách nghiêm ngặt các yêu cầu về kỹ thuật an toàn được quy định trong các tiêu chuẩn, quy trình, quy phạm. Thang máy chỉ có cabin đẹp, sang trọng, thông thoáng, êm dịu thì chưa đủ điều kiện để đưa vào sử dụng mà phải có đầy đủ các thiết bị an toàn, đảm bảo độ tin cậy như: Điện chiếu sáng dự phòng khi mất điện, điện thoại nội bộ (Interphone), chuông báo, bộ hãm bảo hiểm, an toàn cabin (đối trọng), công tác an toàn của cabin, khóa an toàn cửa tầng, bộ cứu hộ khi mất điện nguồn 1.1.2 - Phân loại thang máy Thang máy hiện nay đã được thiết kế và chế tạo rất đa dạng, với nhiều kiểu và nhiều loại khác nhau để phù hợp với mục đích sử dụng của từng loại công trình. Có thể phân loại thang máy theo các nguyên tắc và đặc điểm sau: 1.1.2.1 - Phân loại theo chức năng: • Thang máy chở người: SVTK: Lê Hữu Thành - 6 - GVHD: T.S Đỗ Trung Hải Trường ĐHKT Công Nghiệp Thái Nguyên Thuyết Minh Đồ án Tốt Nghiệp  Ứng Dụng PLC Vào Điều Khiển Thang Máy - Thang máy chở người trong các nhà cao tầng: Có tốc độ chậm hoặc trung bình, 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 điều kiện làm việc nặng nề trong công nghiệp như tác động môi trường về độ ẩm, nhiệt độ, thời gian làm việc, ăn mòn. • Thang máy chở hàng: Được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, ngoài ra nó còn được dùng trong nhà ăn, thư viện. Loại này có đòi hỏi cao về việc dừng chính xác cabin để đảm bảo hàng hoá lên xuống dễ dàng, tăng năng suất lao động. 1.1.2.2 - Phân loại theo tốc độ di chuyển: • Thang máy tốc độ chậm v = 0,5 m/s: Hệ truyền động cabin thường sử dụng động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc hoặc dây quấn, yêu cầu về dừng chính xác không cao. • Thang máy tốc độ trung bình v = (0,75 ÷ 1,5) m/s: Thường sử dụng trong các nhà cao tầng, hệ truyền động cabin là truyền động một chiều. • Thang máy cao tốc v = (2,5 ÷5) m/s: Sử dụng hệ truyền động một chiều hoặc 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 vi mạch cỡ lớn lập trình được hoặc các bộ vi xử lý. 1.1.2.3 - Phân loại theo trọng tải: • Thang máy loại nhỏ Q < 160kG. • Thang máy trung bình Q = 500 ÷ 2000kG. • Thang máy loại lớn Q > 2000 kG. 1.1.3 – Cấu Tạo Thang Máy Kết cấu cơ khí của thang máy được giới thiệu trên hình vẽ 1.2. SVTK: Lê Hữu Thành - 7 - GVHD: T.S Đỗ Trung Hải Trường ĐHKT Công Nghiệp Thái Nguyên Thuyết Minh Đồ án Tốt Nghiệp  Ứng Dụng PLC Vào Điều Khiển Thang Máy Hố giếng của thang máy Là khoảng không gian từ mặt sàn tầng trệt cho đến đáy giếng. Để nâng hạ buồng thang người ta dùng động cơ 9. Động cơ 9 được nối trực tiếp với cơ cấu nâng hoặc qua hộp giảm tốc. Nếu nối trực tiếp buồng thang được nâng qua puli quấn cáp. Nếu nối gián tiếp thì giữa puli quấn cáp và động cơ lắp hộp giảm tốc. Cabin 1 được treo lên puli quấn cáp kim loai 8 ( thương dùng từ 1 dến 4 sợi cáp). Buồng thang luôn được giữ theo phương thẳng đứng nhờ có ray dẫn hướng 3 và những con trượt dẫn hướng 2 ( con trượt là loại puli có bọc cao su bên ngoài). Buồng thang và dối trọng di chuyển dọc theo chiều cao của thành giếng theo các thanh dẫn hướng 6. SVTK: Lê Hữu Thành - 8 - GVHD: T.S Đỗ Trung Hải Trường ĐHKT Công Nghiệp Thái Nguyên Thuyết Minh Đồ án Tốt Nghiệp  Ứng Dụng PLC Vào Điều Khiển Thang Máy SVTK: Lê Hữu Thành - 9 - GVHD: T.S Đỗ Trung Hải Trường ĐHKT Công Nghiệp Thái Nguyên 1. Cabin 2. Con trượt dẫn hướng Cabin 3. Ray dẫn hướng Cabin 4. Thanh kẹp tăng cáp 5. Cụm đối trọng 6. Ray dẫn hướng đối trọng 7. ụ dẫn hướng đối trọng 8. Cáp tải 9. Cụm máy 10. Cửa xếp Cabin 11. Chêm chống rơi 12. Cơ cấu chống rơi 13. Giảm chấn 14. Thanh đỡ 15. Kẹp ray Cabin 16. Gá ray Cabin 17. Bu lông bắt gá ray 18. Gá ray đối trọng 19. Kẹp ray đối trọng Hình 1.2: Kết cấu cơ khí của thang máy. Thuyết Minh Đồ án Tốt Nghiệp  Ứng Dụng PLC Vào Điều Khiển Thang Máy 1.1.4 – Chức nămg của một số bộ phận trong Thang máy 1.1.4.1 - 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 trên đường trượt, là hệ thống hai dây dẫn hướng nằm trong một phẳng để đảm bảo chuyển động êm nhẹ , chính xác không dung dật trong cabin trong quá trình làm việc. Để đảm bảo cho cabin hoạt động đều cả trong quá trình lên và xuống , có tải hay không có tải người ta xử dụng một đối trọng có chuyển động tịnh tiến trên hai thanh khác đồng phẳng giống như cabin nhưng chuyển động ngược chiều với cabin do cáp được vắt qua puli kéo. Do trọng lượng của cabin và trọng lượng của đối trọng đã được tính toán tỷ lệ và kỹ lưỡng cho nên mặc dù chỉ vắt qua puli kéo cũng không xảy ra hiện tượng trượt trên pulicabin,hộp giảm tốc đối trọng tạo nên một cơ hệ phối hợp chuyển động nhịp nhàng do phần khác điều chỉnh đó là động cơ. 1.1.4.2 - 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 là động cơ 3 pharôto dây quấn hoặc rôto lồng sóc , vì chế độ làm việc của thang máy là ngắn hạn lặp lại cộng vớiyêu cầu sử dụng tốc độ, momen động cơ theo một dải nào đó cho đảm bảo yêu cầu về kinh tế và cảm giác của người đi thang máy.Độngcơ là một phần tử quan trọng được điều chỉnh phù hợp với yêu cầu nhờ một hệ thống điện tử ở bộ xử lý trung tâm. 1.1.4.3 - 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, tang phanh gắn gắn đồng trục với trục động cơ. Hoạt động đóng mở của phanh được phối hợp nhịp nhàng với quá trình làm việc của đông cơ. 1.1.4.4 - Động cơ mở 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 sẽ đóng mạch điều khiển động cơ mở cửa tầng hoạt động theo một quy luật nhất định SVTK: Lê Hữu Thành - 10 - GVHD: T.S Đỗ Trung Hải Trường ĐHKT Công Nghiệp Thái Nguyên [...]... bung thang, cn tớnh n mt na hiu s ca hai quóng ng trt khi phanh bung thang y ti v phanh bung thang khụng ti theo cựng mt hng di chuyn Cỏc yu t nh hng n dng chớnh xỏc bung thang bao gm : mụmen c cu phanh, mụmen quỏn tớnh ca bung thang, tc khi bt u hóm v mt s yu t ph khỏc Quỏ trỡnh hóm bung thang xy ra nh sau : Khi bung thang i n gn sn tng, cụng tc chuyn i tng cp lnh cho h thng iu khin ng c dng bung thang. .. Thuyt Minh ỏn Tt Nghip ng Dng PLC Vo iu Khin Thang Mỏy Ngoi thit b cu h khi b mt in, trong thang mỏy cũn cú mt b phn thng c Trong trng hp xy ra t cỏp thang mỏy, thit b khng ch vt tc s hot ng v tỏc ng n thng c, nờm cht phũng thang mỏy vo ray dn hng, gi cht khụng cho thang ri ngi n ng cu 1.2.2 Yờu cu v vn tc, gia tc v dt Mt trong nhng iu kin c bn i vi h truyn ng thang mỏy l phi m bo cho cabin chuyn... Nghip Thỏi Nguyờn Thuyt Minh ỏn Tt Nghip ng Dng PLC Vo iu Khin Thang Mỏy H mỏy phỏt - ng c (F - ) 1 : 30 2,0 2,0 10 ữ 15 H F - cú khuych i trung gian 1:100 2 2 5 ữ 10 Bung thang Vt quỏ Mc dng Bung thang Dng Mc t cm bin dũng Hỡnh 2 - 3: Dng chớnh xỏc bung thang 1.4 TèM HIU MT S KT CU PHANH CA THANG MY 1.4.1 - Phanh bo him Phanh bo him gi bung thang ti ch khi t cỏp, mt in v khi tc vt quỏ (20 ữ... ca thang mỏy 7 tng nh sau: Gi s thang mỏy ang dng tng 1 Cú mt hnh khỏch A ang tng 2 v mun lờn tng 7 Mun vy, khỏch A phi n nỳt gi thang tng 2 v thang i lờn vi tc cao Khi thang n gn tng 2 thỡ thang mỏy chuyn tc thp v dng li ún khỏch A Khỏch A vo cabin n nỳt n tng 7 Sau thi gian nh sn cabin tip tc i lờn tng 7 Gi s lỳc ny cú mt hnh khỏch B ang tng 3 v mun i xung tng 1 mun vy khỏch B phi n nỳt gi thang. .. Nghip ng Dng PLC Vo iu Khin Thang Mỏy gim tc v dng li m ca ún khỏch B Khỏch B i vo thang mỏy v n nỳt n tng 1, tng 1 li c nh v khi i xung thang s dng li tng 1 ỏp ng song yờu cu ca khỏch hng B Phn 2 PHN TCH V LA CHN PHNG N TRUYN NG IN SVTK: Lờ Hu Thnh - 21 - GVHD: T.S Trung Hi Trng HKT Cụng Nghip Thỏi Nguyờn Thuyt Minh ỏn Tt Nghip ng Dng PLC Vo iu Khin Thang Mỏy 2.1 - CC H TRUYN NG IN THANG MY Khi... vo tc ca thang (xem phn dng chớnh xỏc bung thang) cho vic xỏc nh v trớ v iu khin thang chớnh xỏc thỡ mi tng thng b trớ nhiu Sensor - m bo thang khụng chuyn ng khi quỏ ti cú th b trớ Sensor di sn Cabin Khi khi lng vt quỏ gii hn cho phộp, sn thang di tỏc ng ln ca trng lng s tỏc ng lờn cỏc Sensor, t ú a tớn hiu n phn bo v ca h iu khin - Ngoi ra, thang mỏy cũn s dng cỏc khoỏ liờn ng m bo thang ch... s dng cỏc khoỏ liờn ng m bo thang ch cú tớn hiu khi ng khi ca tng v c bung thang ó úng, khụng cho phộp gi tng khi thang khụng cú ngi, lp tc dng thang khi bung thang ang chy m vỡ mt lý do no ú ca thang b m ra 2.2.2 H thng iu khin thang mỏy s dng cỏc phn t cú tip im 2.2.2.1 Cỏc loi cm bin cú tip im v nhc im ca chỳng Trong thang mỏy tc trung bỡnh v thp, ngi ta thng s dng cỏc cụng tc hnh trỡnh õy l... M= F R i M= ng Dng PLC Vo iu Khin Thang Mỏy F R , [N.m] nu F < 0 i Trong ú : , [N.m] nu F > 0 R - Bỏn kớnh ca puli, [m] i - T s truyn ca c cu - Hiu sut ca c cu 3 Tớnh tng thi gian hnh trỡnh nõng v h ca bung thang : Tng thi gian ny bao gm: thi gian bung thang di chuyn vi tc n nh, thi gian m mỏy, hóm mỏy v tng thi gian cũn li ( thi gian úng m ca bung thang, thi gian ra vo bung thang ca hnh khỏch)... th v trớ hin ti ca thang, chiu chuyn ng lờn hay xung, trng thỏi ca cỏc nỳt n, th t u tiờn - xỏc nh v trớ hin ti ca thang, ngi ta s dng cỏc Sensor bỏo v trớ phi tip im Trong ú, phn tnh ca Sensor c gn dc theo chiu chuyn ng ca thang, cũn phn ng c gn vi bung thang SVTK: Lờ Hu Thnh - 31 - GVHD: T.S Trung Hi Trng HKT Cụng Nghip Thỏi Nguyờn Thuyt Minh ỏn Tt Nghip ng Dng PLC Vo iu Khin Thang Mỏy - ly tớn... vy khỏch B phi n nỳt gi thang tng 3 Lỳc ny thang ang i lờn, khi i qua tng 3 nú s khụng dng li Tuy nhiờn nỳt gi thang tng 3 ó c nh, nú s cú tỏc dng khi thang quay ngc hnh trỡnh Lỳc ny thang vn tip tc i lờn Gi s lỳc ny li cú mt hnh khỏch C tng 4 mun i lờn tng 7 Mun vy hnh khỏch C ny li n nỳt goi tng tng 4 Nh vy, tng 4 ó c nh, khi thang mỏy i qua tng ny thang s dng li nh dng tng 2 v ún khỏch C vo . những tháng năm học hỏi và tu dưỡng tại Trường Đại học Kỹ Thuật Công nghiệp, em được giao đề tài tốt nghiệp: Ứng dụng PLC vào hệ thống điều khiển Thang Máy Công Nghiệp Thái Nguyên Thuyết Minh Đồ án Tốt Nghiệp  Ứng Dụng PLC Vào Điều Khiển Thang Máy Phần 1 TÌM HIỂU VỀ THANG MÁY 1.1 – GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THANG MÁY 1.1.1-