Điều khiển thang máy 7 tầng bằng PLC và biến tần

MỤC LỤC

Cảm biến vị trí

Khi buồng thang di chuyển đi lên, dưới tác dụng của vấu gạt (lắp ở mỗi tầng) sẽ gạt tay gạt sang bên phải cặp tiếp điểm (2) bên trái kín, khi buồng thang di chuyển theo chiều đi xuống, vị trí tay gạt ở bên trái cặp tiếp điểm (2) ở bên phải kín, khi buồng thang dừng tại đó thì vị trí tay gạt ở giữa lúc này cả hai cặp tiếp điểm đều hở. Nếu dòng điện B+ được cung cấp một cách không đổi đến phần tử HALL và từ trường được đưa vào thẳng góc với chiều của dòng điện này thì điện áp sẽ được phát sinh thẳng góc với chiều dòng điện.

Hình 1-7 Cảm biến quang
Hình 1-7 Cảm biến quang

Các yêu cầu đối với thang máy

Yêu cầu về an toàn trong điều khiển thang máy

    Mục đích là để đảm bảo an toàn cho thang máy và giúp người kỹ sư bảo dưỡng thấy được thiết bị khống chế tự động đã bị hỏng, cần được kiểm tra trước khi thang được tiếp tục đưa vào hoạt động. Để dừng thang trong những trường hợp đặc biệt, người ta bố trí các nút ấn hãm khẩn cấp trong buồng thang, để buồng thang không bị va đập mạnh người ta còn sử dụng các bộ đệm sử dụng lò xo hay dầu đặt ở đáy thang.

    Hình 1-12: Phanh bảo hiểm kiểu kìm
    Hình 1-12: Phanh bảo hiểm kiểu kìm

    Dừng chính xác buồng thang

    Khi có người trong Cabin và chuẩn bị đóng cửa Cabin tự động phải có tín hiệu báo sắp đóng cửa Cabin. Công tắc chuyển đổi tầng đặt cách sàn tầng một khoảng cách nào đó làm sao cho buồng thang nằm ở giữa hiệu hai quãng đường trượt khi phanh đầy tải và không tải.

    PHÂN TÍCH MỘT SỐ SƠ ĐỒ TBĐ CỦA THANG MÁY

    Các hệ truyền động điện thang máy

    • Các yêu cầu đối với hệ thống truyền động điện thang máy

      Hệ truyền động động cơ không đồng bộ rôto dây quấn thường dùng cho các máy nâng có trọng tải lớn (công suất động cơ truyền động có thể tới 200KW) nhằm hạn chế dòng khởi động để không làm ảnh hưởng đến nguồn điện cung cấp. Để đảm bảo dừng chính xác thì trước khi buồng thang đi tới sàn tầng cần dừng, động cơ chính phải chuyển về tốc độ thấp và khi buồng thang đến ngang sàn tầng thì động cơ chính được cắt ra khỏi lưới và thực hiện hãm động năng, đồng thời phanh tác động.

                  Hình 2-1: Sơ đồ nguyên lý hệ thống truyền động máy phát động cơ(F-Đ) Hệ   truyền   động  một  chiều  máy   phát  - động  cơ  có  khuyếch   đại trung  gian thường dùng cho các thang máy cao tốc
      Hình 2-1: Sơ đồ nguyên lý hệ thống truyền động máy phát động cơ(F-Đ) Hệ truyền động một chiều máy phát - động cơ có khuyếch đại trung gian thường dùng cho các thang máy cao tốc

      Một số hệ thống tự động khống chế thang máy

      • Hệ thống điều khiển thang máy sử dụng các phần tử có tiếp điểm
        • Khái niệm hệ thống điều khiển sử dụng thiết bị điều khiển logic khả trình

          Bên cạnh khả năng giao tiếp với các thiết bị thu nhận tín hiệu (tủ điều khiển, các động cơ, các sensor, các công tắc, các cuộn dây rơle v.v.. ), hệ thống điều khiển hiện đại còn có thể nối thành mạng để điều khiển các quá trình có mức độ phức tạp cao cũng như các quá trình có liên hệ mật thiết với nhau. - Việc thay đổi trình tự thực hiện chương trình hoặc thay đổi cả chương trình ứng dụng rất dễ dàng bằng cách lập trình thông qua thiết bị lập trình hoặc phần mềm chạy trên máy vi tính mà không phải thay đổi cách đấu dây, không cần thêm bớt các thiết bị vào/ra ( I/O ).

          Hình 2-5: Hệ thống tự động khống chế thang máy tốc độ trung bình Trong đó :
          Hình 2-5: Hệ thống tự động khống chế thang máy tốc độ trung bình Trong đó :

          THIẾT KẾ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ

          Hệ truyền động biến tần-động cơ 3 pha không đồng bộ

          • Điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều bằng phương pháp điều chế vecter không gian
            • Giới thiệu chung về biến tần .1 Tổng quan về biến tần Siemens

              - Định sẵn hãm bằng phương pháp dùng điện trở ngoài (MMV). - Thời gian gia tốc, giảm tốc có thể lập trình linh hoạt. - Bù trừ tự động bằng cách điều khiển dòng liên tục thay đổi. - Panel điều khiển trước bằng phần mềm. - Đầu nối ngoài cho panel điều khiển nâng cao tuỳ chọn hoặc sử dụng giao diện RS485 ngoài. - Tích hợp sẵn phần mềm điều khiển quạt gió làm mát. - Khả năng lắp đặt liền nhau. 1, Các đầu nối nguồn và động cơ kích thước A. - Đảm bảo rằng nguồn cấp cho đúng điện áp và được thiết kế đảm bảo cho dòng cần thiết. Đảm bảo rằng các aptomat thích hợp với giá trị dòng định mức được nối giữa nguồn cấp và biến tần. - Đảm bảo biến tần được tiếp địa an toàn, nguồn có trung tính nối đất và đảm bảo các đầu nối từ nguồn tới biến tần. Cỏp được nối tới động cơ qua cỏc đầu nối A, B, C và các đầu tiếp địa FE. - Nếu cần thiết có thể nối thêm các điện trở hãm vào các cực đấu B +/DC + và B trên biến tần. 2, Các đầu nối nguồn và động cơ kích thước BC. Thứ tự sắp xếp biến tần kích thước loại BC cũng giống như biến tần loại A. - Để tháo tấm chắn bảo vệ ở mặt trước biến tần ta phải dùng tuốc nơ vít để tháo chốt bảo vệ ra sau đó tháo tấm đệm ra bằng cách ấn các lẫy xuống rồi mới đấu dây. - Đảm bảo rằng nguồn cấp cho đúng điện áp và được thiết kế đảm bảo cho dòng cần thiết. Đảm bảo rằng các aptomat thích hợp với giá trị dòng định mức được nối giữa nguồn cấp và biến tần. - Đo và cắt cẩn thận các đầu cáp nguồn, cáp nối động cơ và cáp nối điện trở hãm trước khi luồn qua khe đi dây. - Đo và cắt cẩn thận các đầu nối cáp điều khiển, luồn cáp đúng khe đi dây của nó. - Nếu cần thiết có thể nối thêm điện trở hãm vào các cực đấu B+/DC+và B- của biến tần. 3, Các đầu nối điều khiển. 5mA) analog input1. Trong nhiều trường hợp khi sử dụng các thông số mặc định của nhà máy thì giá trị điện trở stator được mặc định trong P089 sẽ thích hợp với công suất định mức mặc định trong P085, mục đích của biến tần và động cơ thường khác nhau do đó nếu đặt P008 = 1 để thực hiện thủ tục tự động điều chỉnh điện tử stator bằng dòng liên tục P078 và tăng dòng khởi động P079 tuỳ thuộc vào giá trị điện trở stator, giá trị này quá cao sẽ làm ngắt do quá dòng và quá nhiệt động cơ.

              Hình 3-3: Sơ đồ nguyên lý của động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc nuôi  bởi biến tần nguồn áp
              Hình 3-3: Sơ đồ nguyên lý của động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc nuôi bởi biến tần nguồn áp

              Giới thiệu về PLC S7-300

              • Cấu tạo chung của PLC .1 Cấu tạo của PLC

                Toàn bộ chương trình điều khiển được lưu nhớ trong bộ nhớ của PLC dưới dạng các khối chương trình (khối OB, FC hoặc FB) và được thực hiện lặp theo chu kỳ của vòng quét (scan).Để thực hiện một chương trình điều khiển tất nhiên PLC phải có chức năng như một máy tính nghĩa là phải có một bộ vi xử lý (CPU), một hệ điều hành, bộ nhớ để lưu chương trình điều khiển, dữ liệu và phải có các cổng vào ra để giao tiếp được với đối tượng điều khiển và để trao đổi thông tin với môi trường xung quanh. Thông thường dể tăng tính mềm dẻo trong ứng dụng thực tế mà ở đó phần lớn các đối tượng điều khiển có số tín hiệu đầu vào đầu ra cũng như chủng loại tín hiệu vào ra khác nhau mà các bộ điều khiển PLC được thiết kế không bị cứng hoá về cấu hình.

                Hình 3-13: Cấu hình phần cứng của PLC
                Hình 3-13: Cấu hình phần cứng của PLC

                Các module mở

                • Kiểu dữ liệu và phân chia bộ nhớ .1 Kiểu dữ liệu
                  • Cấu trúc chương trình

                    Những modul cùng sử dụng một loại bộ vi xử lý nhưng khác nhau về cổng vào ra onboard cũng như các khối hàm đặc biệt được tích hợp sẵn trong thư viện của hệ điều hành phục vụ việc sử dụng các cổng vào ra onboard này sẽ được phân biệt với nhau trong tên gọi bằng thêm cụm chữ cái IFM ( viết tắt của Intergated Function Modul ). + Work memory: Là vùng nhớ chứa các khối DB đang được mở, khối chương trình ( OB, FC, SFC hoặc SFB ) đang được CPU thực hiện và phần bộ nhớ cấp phát cho những tham số hình thức để các khối chương trình này trao đổi tham trị với hệ điêù hành và các khối chương trình khác ( local block ).Tại một thời điểm nhất định vùng work memory chỉ chứa một khối chương trình.

                    Hình 3-20: Quy tắc xác định địa chỉ cho các modul tương tự
                    Hình 3-20: Quy tắc xác định địa chỉ cho các modul tương tự

                    OB1Vòng quét

                    Những khối OB đặc biệt

                    Trong khi khối OB1 được thưc hiện đều đặn ở từng vòng quét trong giai đoạn thực hiện chương trình ( giai đoạn 2 ) thì các khối OB khác chỉ thực hiện khi xuất hiện tín hiệu báo ngắt tương ứng, nói cách khác chương trình viết cho các khối OB này chính là chương trình xử lý tín hiệu ngắt ( event ). + OB10 ( Time of day interrupt ): Chương trình trong khối OB10 sẽ được thực hiện khi giá trị của đồng hồ thời gian thực nằm trong một khoảng thời gian đã được quy định OB10 có thể được gọi một lần, nhiều lần các đều nhau từng phút từng giờ từng ngày.

                    Ngôn ngữ lập trình của S7–300

                      Nếu nội dung thanh ghi CV trở về bằng 0 thì Timer đã đạt được thời gian trễ mong muốn τ và điêù này sẽ được báo ra ngoài bằng cách thay đổi trạng thái tín hiệu đầu ra Y(t) việc thông báo ra ngoài bằng cách đổi trạng thái tín hiệu đầu ra Y(t) như thế nào còn phụ thuộc vào loại Timer được sử dụng. Những bộ đếm của S7-300 đều có thể đồng thời đếm tiến thao sườn lên của một tín hiệu vào thứ nhất được ký hiệu là CU ( Count up ) và đếm lùi theo sườn lên của tín hiệu vào thứ hai ký hiệu CD (Count down ) thông thường bộ đếm chỉ đếm các sườn lên của tín hiệu CU và CD, song cũng có thể mở rộng đếm cả mức tín hiệu của chúng bằng cách sử dụng thêm tín hiệu enable (kích đếm).

                      Hình 3-25: Ba kiểu lập trình chính cho S7-300 .
                      Hình 3-25: Ba kiểu lập trình chính cho S7-300 .

                      Thiết kế sơ đồ nguyên lý

                        Nguyên tắc sử dụng rất đơn giản khi hành khách muốn xuống tầng thì ấn nút gọi xuống, nút ấn này sẽ báo tín hiệu cho hệ điều khiển thang máy biết là có tín hiệu gọi thang đến tầng mà hàng khách đang đứng và hàng khách này muốn đi xuống tầng. S01 - Tín hiệu báo cabin đến vùng giảm tốc theo chiều xuống S02 - Tín hiệu báo cabin đến vùng dừng theo chiều xuống S03 - Tín hiệu báo cabin đến vùng giảm tốc theo chiều lên S04 - Tín hiệu báo cabin đến vùng dừng theo chiều lên S05 - Tín hiệu báo cabin dừng tại sàn tầng.

                        Hình 3-31: Sơ đồ tạo mã bàn phím
                        Hình 3-31: Sơ đồ tạo mã bàn phím

                        LẬP CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN

                        • Tối ưu hoá chương trình điều khiển thang máy
                          • Chương trình điều khiển
                            • Tín hiệu điều khiển động cơ

                              Có loại khách hàng có thể đợi bao lâu cũng đựơc, ngựơc lại có loại khách hàng chỉ có thể đợi trong một thời gian nhất định, hết thời gian đó khách hàng sẽ rời bỏ hệ thống mặc dầu vẫn còn chỗ để đứng đợi. Vì vậy cần phải có tín hiệu cảm biến sàn Cabin hoặc đặt thời gian trễ để sau khi buồng thang mở cửa và đã khép lại nhưng không có người thì tín hiệu gọi thang tiếp theo trong hành đợi sẽ được phục vụ.

                              CHƯƠNG 5: THUYẾT MINH SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ

                              • Giới thiệu chung về toàn bộ hệ thống

                                Để đảm bảo an toàn trong các trường hợp sự cố, các thiết bị an toàn hoạt động độc lập với phần điều khiển như phanh, giảm chấn, tự động dừng thang khi công. Khi chương trình đã được viết xong, được kiểm định và nạp vào PLC cùng với các điều kiện khác cho thang máy hoạt động được đảm bảo thì có thể khởi động hệ thống.