MỞ ĐẦU 1. Cơ sở nghiên cứu và mục đích của luận văn. Công nghệ bán dẫn đã có những bước phát triển vượt bậc từ đó làm cho các hệ thống điều khiển trong công nghiệp, dân dụng cũng có sự phát triển mạnh mẽ. Đầu tiên để điều khiển các loại động cơ điện, các hệ thống người ta dùng rơ le để điều khiển.
Đây là một kỹ thuật điều khiển đáp ứng được những yêu cầu điều khiển đơn giản với số lượng I/O nhỏ. Sự phát triển của kỹ thuật đòi hỏi phải giải quyết những bài toán điều khiển phức tạp hơn. Một giải pháp đó là kỹ thuật điều khiển không tiếp điểm dùng các linh kiện bán dẫn. Tuy nhiên công nghệ ngày càng phát triển đòi hỏi những bộ điều khiển có tính tự động cao hơn, linh động hơn, đòi hỏi phải có khả năng tính toán do vậy kỹ thuật điều khiển cũng theo đó phát triển hơn.
Đó là các hệ thống điều khiển dùng PLC, hoặc mạng PLC làm việc độc lập hoặc với sự giám sát điều khiển của máy tính. Vấn đề đặt ra là vận dụng, ứng dụng các lý thuyết điều khiển đó vào thực tế để điều khiển vận hành một máy, hệ thống nào đó sao cho có hiệu quả. Giải quyết được những vấn đề về kỹ thuật và kinh tế phù hợp với điều kiện của nước ta. Thang máy là một thiết bị máy móc khá quen thuộc với chúng ta tuy nhiên hiện nay ngành xây dựng rất phát triển, ngày càng nhiêu ngôi nhà cao tầng mọc lên.
Chính vì vậy thang máy là không thể thiếu trong các nhà cao tầng. Ngoài những chức năng chính như vận chuyển hành khách, vận chuyển hàng hoá, thang máy còn làm cho toà nhà đó tăng thêm vẻ mỹ quan. Hơn nữa việc hoàn thiện những tính năng tự động hoá cao hơn nữa cho thang máy nhằm đảm bảo tính kinh tế, thuận tiện an toàn, nâng cao hiệu suất của thang máy là một việc làm cần thiết. Xuất phát thực tế đó nên em lựa chọn đề tài: Ứng dụng lý thuyết điều khiển vào thang máy.3 Mục đích của đề tài: - Tìm hiểu phân tích kết cấu, yêu cầu, trang bị điện của thang máy.
- Tìm hiểu, lập trình cho bộ điều khiển PLC. - Vận dụng lý thuyết điều khiển khống chế, điều khiển thang máy chở khách. - Mô phỏng thang máy. 7 CHƯƠNG 2: CÁC YÊU CẦU TRUYỀN ĐỘNG THANG MÁY 2.
Tổng quan về thang máy Thang máy là thiết bị nâng vận tải dùng để vận chuyển hàng hoá và người theo phương thẳng đứng. Thang máy được lắp đặt trong các nhà cao tầng, trong các khách sạn siêu thị, công sở, bệnh viện. Phụ tải của thang máy thay đổi trong một phạm vi rất rộng, phụ tải thang máy phụ thuộc vào lưu lượng khách đi lại trong một ngày đêm và hướng vận chuyển hành khách. Đặc điểm của vận chuyển bằng thang máy so với các phương tiện vận chuyển khác là thời gian của một chu kỳ vận chuyển nhỏ tần suất vận chuyển lớn, đóng mở máy liên tục.
Thang máy là một thiết bị vận chuyển đòi hỏi có tính an toàn cao, bởi vì nó liên quan trực tiếp đến tài sản và tính mạng của con người vì vậy yêu cầu chung đối với thang máy khi thiết kế lắp đặt vận hành sử dụng và sủa chữa phải tuân thủ một cách nghiêm ngặt các yêu cầu kỹ thuật an toàn được quy định trong các tiêu chuẩn, quy trình, quy phạm. Ngoài những tiêu chuẩn về mỹ quan như ca bin đẹp, sang trọng thông thoáng, êm dịu thì cần phải có đầy đủ các thiết bị an toàn như nguồn điện dự phòng, điện thoại nội bộ, chuông báo, bộ hãm phanh bảo hiểm, an toàn ca bin, khoá an toàn cửa cabin, cửa tầng. Phân loại thang máy Hiện nay thang máy được thiết kế và chế tạo rất đa dạng và phong phú với nhiều kiểu dáng để phù hợp với mục đích sử dụng của từng công trình. Có thể phân loại thang máy theo các nguyên tắc và đặc điểm sau: 2.
Phân loại theo công dụng Theo TCVN3 thang máy được chia làm 5 loại. - Thang máy chở người. Loại này chuyên dùng để vận chuyển hành khách tại các công sở trường học khu chung cư. Thang máy loại này được điều khiển cả trong và ngoài ca bin.
- Thang máy chở người và hàng hoá kèm trong cabin 8 Loại thang máy này được sử dụng trong các siêu thị , các khu trung tâm triển lãm Thang máy loại này được điều khiển cả trong và ngoài ca bin. - Thang máy chở bệnh nhân. Thường được lắp đặt trong bệnh viện. loại này thường phải có kích thước ca bin lớn để có thể chứa được cả cáng, băng ca, bác sỹ, y tá cùng với các dụng cụ cấp cứu đi kèm.
Thang máy loại này được điều khiển cả trong và ngoài ca bin. - Thang máy chuyên chở hàng nhưng có người đi kèm. Loại thang máy này thường dùng trong các nhà máy, công xưởng kho, thang máy dùng cho nhân viên khách sạn. Thang máy loại này được điều khiển cả trong và ngoài ca bin.
- Thang máy chuyên chở hàng không có người đi kèm. Loại này dùng để chở vật liệu, thức ăn trong các khách sạn, nhà ăn tập thể. Thang máy loại này chỉ điều khiển ngoài ca bin ( Trước cửa các tầng).2 Phân loại theo hệ thống dẫn động ca bin. - Thang máy dẫn động điện.
Loại này ca bin di chuyển lên xuống nhờ động cơ điện thông qua hộp số giảm tốc tới puly ma sát hoặc tang quấn cáp. - Ngoài ra còn có thang máy dẫn động bằng bánh răng - thanh răng chuyên dùng cho thang máy vận chuyển người ở công trình xây dựng. - Thang máy dẫn động bằng thuỷ lực Loại này cabin được dẫn động bằng phương pháp đẩy từ dưới lên nhờ xi lanh pitton thuỷ lực. Thang máy loại này bị hạn chế về hành trình (tối đa là 18 mét.
Nhưng an toàn, chuyển động êm, kết cấu đơn giản, tiết diện của giếng thang nhỏ. Ngoài một số cách phân loại như trên chúng ta còn một số phương pháp phân loại như - Phân loại theo vị trí đặt bộ tời kéo - Phân loại theo hệ thống vận hành. - Phân loại theo các thông số cơ bản như tốc độ buồng thang, tải trọng buồng thang. 9 Trong luận văn chủ yếu nghiên cứu hệ thống điều khiển cho thang máy chở khách.
Đặc diểm của thang máy chở khách - Thang máy chở khách là phương tiện chở người nên công tác an toàn được đặt lên hàng đầu. - Vận tốc, gia tốc và độ giật của thang máy ảnh hưởng đến tình trạng sức khoẻ tức thời của hành khách ( nếu độ giật, gia tốc lớn sẽ gây ra cảm giác khó chịu cho hành khách như chóng mặt, buồn nôn, sợ hãi) do vậy cần phải điều khiển buồng thang sao cho gia tốc của cabin không vượt quá 2m/s2. P P Một đại lượng khác ảnh hưởng đến sự làm việc êm của cabin là tốc độ tăng của gia tốc khi mở máy và tốc độ giảm của gia tốc khi dừng máy hay chính là độ giật. Khi gia tốc đạt yêu cầu 2m/s2 thì trị số độ giật tối ưu là ρ < 20m/s3.
P P P P Quá trình di chuyển của buồng thang được chia thành 5 giai đoạn đó là tăng tốc di chuyển với tốc độ ổn định, hãm xuống tốc độ thấp, buồng thang đến tầng và hãm dừng. Như vậy nếu dùng hệ truyền động động cơ một chiều, hoặc hệ biến tần động cơ KĐB thì sẽ đạt được tối ưu các giai đoạn làm việc của buồng thang. - Cần thiết phải khống chế cabin dừng chính xác khi đến sàn tầng. Độ lêch tối đa cho phép khi buồng thang dừng phải nhỏ hơn 20mm.
- Phải có hệ thống điều khiển cả ở trong và ngoài buồng thang. Trong buồng thang có một bàn phím gồm các nút đến tầng đóng mở cửa nhanh, dừng khẩn cấp, báo chuông khi có sự cố. Ngoài buồng thang tại các cửa tầng có một hoặc hai nút ấn tuỳ theo từng tầng. Tầng thượng chỉ có nút gọi xuống, tầng trệt chỉ có nút gọi lên các tầng còn lại đều có hai nút ấn gọi xuống và gọi lên.
Các tín hiệu này tác động vào hệ thống không theo một quy luật nào cả. Do đó một vấn đề đặt ra là: Cần phải có một luật điều khiển sao cho thoả mãn được các yêu cầu công nghệ vừa đáp ứng được tối ưu về quãng đường mà buồng thang phải dịch chuyển Thời gian phục vụ cũng như năng lượng tiêu tốn đồng thời mọi hành khách cảm thấy thoải mái khi sử dụng thang máy. 10 Như vậy một vấn đề đặt ra là làm thế nào để có thể phục vụ đựợc tất cả hành khách một cách tối ưu nhất, có thể nhớ được nhiều tín hiệu gọi cabin và xử lý các tín hiệu này theo một luật tối ưu nhất. Kết cấu cơ bản của thang máy.
Trang thiết bị chính của thang máy hoặc máy nâng gồm có: buồng thang, tời nâng, cáp treo buồng thang, đối trọng, động cơ truyền động, phanh hãm điện từ và các thiết bị điều khiển. Tất cả các thiết bị của thang máy được bố trí trong giếng buồng thang (khoảng không gian từ trần của tầng cao nhất đến mức sâu của tầng 1), trong buồng máy (trên trần của tầng cao nhất) và hố buồng thang (dưới mức sàn tầng). Bố trí các thiết bị của một thang máy được biểu diễn trên hình 9-3 Các thiết bị thang máy gồm: 1. Bộ phận hạn chế tốc độ; 5.
Thanh dẫn hướng; 7. Hệ thống đối trọng; 8. Trụ cố định; 9. Puli dẫn hướng; 10.
Hình 2-1: Kết cấu thang máy Động cơ đóng, mở cửa buồng thang. Thiết bị lắp trong buồng máy + Cơ cấu nâng 11 Trong buồng máy lắp hệ thống tời nâng - hạ buồng thang 1(cơ cấu nâng) tạo ra lực kéo chuyển động buồng thang và đối trọng. Cơ cấu nâng gồm có các bộ phận: bộ phận kéo cáp (puli hoặc tang quấn cáp), hộp giảm tốc, phanh hãm điện từ và động cơ truyền động. Tất cả các bộ phận trên được lắp trên tấm đế bằng thép.
Trong thang máy thường dùng hai cơ cấu nâng: - Cơ cấu nâng có hộp tốc độ (H.2-2 a) - Cơ cấu nâng không có hộp tốc độ (H.2-2b) Cơ cấu nâng không có hộp tốc độ thường được sử dụng trong các thang máy tốc độ cao. + Tủ điện: trong tủ điện lắp ráp cầu dao tổng, cầu chì các loại, công tắc tơ và rơle trung gian. Hình: 2- 2 Cơ cấu nâng. a) Cơ cấu nâng có hộp tốc độ; b) Cơ cấu nâng không có hộp tốc độ 1.
Động cơ truyền động; 2. Phanh hãm điện từ; 3.