Thiết kế và dựng mô hình thang máy sử dụng biến tần - Động cơ KĐB

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN THANG MÁY 1.1. Lịch Sử Phát Triển Của Thang Máy: Từ thời xa xưa qua thời Trung cổ và cho đến thế kỷ thứ 13, sức mạnh của người và vật là nguồn lực chính cho các thiết bị nâng. Vào năm 1850, những chiếc thang máy thủy lực và hơi nước đã được giới thiệu, nhưng năm 1852 là năm mà một sự kiện quan trọng diễn ra: phát minh thang máy an toàn đầu tiên trên thế giới của Elisa Graves Otis. Hình 1.1:Thiết bị nâng thời trung cổ Vào năm 1873 hơn 2000 chiếc thang máy đã được trang bị cho các cao ốc, văn phòng khách sạn, cửa hàng tổng hợp trên khắp nước Mỹ và 5 năm sau đó, chiếc thang thủy lực đầu tiên của Otis được lắp đặt. Kỷ nguyên của những tòa nhà chọc trời đã theo sau đó và vào năm 1889 lần đầu tiên Otis chế tạo thành công động cơ bánh răng truyền động trực tiếp đầu tiên. Năm 1903, Otis đã giới thiệu một thiết kế mà về sau đã trở thành nền tảng cho nghành công nghiệp thang máy: thang máy dùng động cơ điện không hộp số, mang đầy tính công nghệ, được thử thách để cùng tồn tại với bản thân cao ốc. Nó đã mở ra một thời kỳ mới cho kết cấu nhà cao tầng. Những cải tiến của Otis trong điều khiển tự động đã có hệ thống kiểm soát tín hiệu, hệ thống kiểm soát hoạt động cao điểm, hệ thống điều khiển tự động và cơ chế phân vùng. Otis đi đầu trong việc phát triển công nghệ điện toán và công ty đã làm một cuộc cách mạng trong công nghệ điều khiển tự động thang máy,đưa ra những cải tiến quan trọng đáp ứng các cuộc gọi và các điều kiện vận hành thang. 1.2. Khái Niệm Chung về Thang Máy: - Thang máy là thiết bị vận tải chuyên dùng để chở người và hàng hóa theo phương thẳng đứng hoặc nghiêng một góc nhỏ hơn 15º so với phương thẳng đứng theo một tuyến đã định sẵn. Những loại thang máy hiện đại có kết cấu cơ khí phức tạp, hệ truyền động, hệ thống khống chế phức tạp nhằm nâng cao năng suất, vận hành tin cậy, an toàn. Tất cả các thiết bị điện được lắp đặt trong buồng thang và buồng máy. Buồng máy thường bố trí ở tầng trên cùng của giếng thang máy. - Thang máy được sử dụng rộng rãi trong các tòa nhà cao tầng, bệnh viện, công sở. Ngoài tính tiện nghi khi sử dụng, thang máy còn làm tăng thêm tính mỹ quan cho công trình. - Thang máy là một thiết bị vận chuyển đòi hỏi tính an toàn nghiêm ngặt, do nó có liên quan trực tiếp với tính mạng và tài sản của người sử dụng. Do đó yêu cầu chung đối với thang máy khi thiết kế, lắp đặt, vận hành và sửa chữa là phải tuân thủ một cách nghiêm ngặt các yêu cầu về kỹ thuật an toàn đã được qui định, phải đầy đủ các thiết bị bảo vệ, thiết bị an toàn, đảm bảo độ tin cậy như bộ bảo hiểm, công tắc hạn chế trên, hạn chế dưới, điện chiếu sáng khi mất điện. Hình 1.2 :Thang máy tải khách 1.3. Phân Loại Thang Máy: Thang máy được phân thành 5 loại [tài liệu 1]. 1.3.1. Phân loại theo chức năng: - Thang máy chuyên chở người. - Thang máy chuyên chở hàng nhưng có người đi kèm. - Thang máy chuyên chở người nhưng có hàng đi kèm. - Thang máy bệnh viện. - Thang máy chuyên chở hàng không có người đi kèm. 1.3.2. Phân loại theo hệ thống dẫn động cabin: - Thang máy dẫn động điện. - Thang máy thủy lực. - Thang máy khí nén. 1.3.3. Phân loại theo hệ thống điều khiển: - Điều khiển bằng rơ le. - Điều khiển bằng PLC. - Điều khiển bằng máy tính. 1.3.4. Phân loại theo trọng tải: - Thang máy loại nhỏ Q < 500 kg. - Thang máy trung bình Q = 500 1000 kg. - Thang máy loại lớn Q > 1000 kg. 1.3.5. Phân loại theo tốc độ di chuyển cuả cabin: - Thang máy chạy chậm v < 1m/s. - Thang máy tốc độ trung bình v = (1 2,5) m/s. - Thang máy tốc độ lớn v > 4 m/s. 1.4. Cấu Tạo Chung Của Thang Máy. 1.4.1. Cấu tạo chung. Thang máy có nhiều loại khác nhau, nhưng nhìn chung gồm có các bộ phận chính như hình 1.4.1. - Cabin (4) trong đó có chứa người hoặc hàng hóa. Cabin chuyển động trên cáp dẫn hướng thẳng đứng (5) nhờ có các bộ guốc trượt (9) lắp vào cabin. Cáp nâng (10) trên đó có treo cabin được treo vào tang hoặc vắt qua puli dẫn cáp của bộ tời nâng (1). Trọng lượng thang máy và trọng lượng vật nâng được cân bằng bởi đối trọng (7) treo trên các dây cáp đi ra từ puli dẫn cáp hoặc từ tang. Buồng thang máy và đối trọng khi di chuyển sẽ trượt trên thanh ray dẫn hướng nhờ các guốc trượt. - Để an toàn, cabin được lắp trong giếng thang (6). Phần trên của giếng thang thường được lắp buồng máy (11). Trong buồng thang có lắp bộ tời và khí cụ điều khiển chính (tủ phân phối, bộ hạn chế tốc độ ). Phần dưới của giếng thang (hố giếng thang) có bố trí các bộ giảm chấn cabin và giảm chấn đối trọng (8). Ở phần trên cùng và dưới cùng của giếng thang có lắp các bộ hạn chế hành trình làm việc của giếng thang. - Để tránh trường hợp thang bị rơi khi cáp bị đứt, do gặp sự cố mất điện hoặc do cơ cấu nâng bị hỏng, trên cabin có lắp bộ bảo hiểm (governor) như hình 1.4.1.4. Trong trường hợp này, thiết bị kẹp của nó sẽ kẹp vào các dẫn hướng và giữ chặt cabin. Bộ hãm bảo hiểm thường được dẫn động từ một cáp phụ (3), cáp này vắt qua puli của bộ hạn chế tốc độ kiểu li tâm (2). Khi tốc độ buồng thang cao hơn tốc độ giới hạn cho phép thì bộ hạn chế tốc độ sẽ phanh puli và làm dừng cáp.

doc95 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Ngày: 11/06/2013 | Lượt xem: 2007 | Lượt tải: 4download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Thiết kế và dựng mô hình thang máy sử dụng biến tần - Động cơ KĐB, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
ị mất đi khi bị mất điện. Do đó, thường có 1 nguồn dự trữ để đề phòng trường hợp RAM bị mất điện trong 1 thời gian dài. - EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory): Nó được thiết kế sao cho dữ liệu có thể được đọc dễ dàng, nhưng khó có thể thay đổi. Để thay đổi dữ liệu của EPROM cần có phương pháp đặc biệt. Đối với UVEPROM, dữ liệu có thể được thay đổi bằng cách chiếu tia cực tím (Ultraviolet Light) vào. Nhưng đối với EPROM thông dụng thì có thể dùng điện để xóa dữ liệu. - Firmware: Là một phần mềm đặc biệt để đưa dữ liệu vào EPROM. Do đó EPROM có thể được xem như một bộ phận của phần cứng của PLC, nó cho phép PLC sử dụng các chức năng cơ bản của nó. Hình dạng tiêu biểu của EFROM và RAM Hình 2.3.2.2:Hình dạng tiêu biểu của EPROM và RAM 2.3.4. Nguồn điện cung cấp: - Điện cấp vào được dùng cho đơn vị xử lý trung tâm CPU, đa số các bộ điều khiển PLC sử dụng nguồn điện 24 VDC hoặc 220 VAC. - Người sử dụng cần nắm rõ số lượng đầu vào và đầu ra để bảo đảm thiết bị được cấp điện một cách chính xác. Mỗi modul khác nhau thì khả năng sử dụng điện khác nhau. Nguồn điện cung cấp này không được dùng để khởi động cho các thiết bị kết nối phía bên ngòai tại ngõ vào, hoặc ngõ ra. Người sử dụng phải cấp điện cho các thiết bị tại đầu vào hoặc đầu ra phải được tiến hành một cách riêng biệt. Có như vậy mới bảo đảm được rằng những ảnh hưởng của các thiết bị máy móc dùng trong cơng nghiệp không gây hư hại cho bộ điều khiển PLC. Đối với một số bộ điều khiển PLC loại nhỏ, chúng cấp nguồn cho các thiết bị kết nối tại ngõ vào bằng điện áp được lấy từ một nguồn nhỏ đã được tích hợp vào bộ điều khiển PLC.(Hình 2.3.4). Hình 2.3.4 :Nguồn 24VDC lấy từ PLC 2.3.5. Module ngõ vào: - Làm nhiệm vụ khối ghép, chuyển đổi tín hiệu đầu vào thành tín hiệu số (digital) bên trong PLC. Kết quả của việc xử lý được lưu trữ trong vùng nhớ của ngõ vào. - Mạch đầu vào được cách ly về điện với các mạch bên trong PLC nhờ các diode quang và photo diode (thường gặp l diode 4N28) do đó mọi hư hỏng ở mạch đầu vào đều không ảnh hưởng đến hoạt động của PLC. (Hình 2.3.5.1) CPU Ngõ vào Photo tranzito Diot quang Hình 2.3.5.1 Giao diện tại ngõ vào PLC - Các thiết bị đầu vào có thể là nút nhấn, công tắc, công tắc hành trình, tiếp điểm (thường mở, thường đóng), các bộ cảm biến…Ký hiệu: I0.0 là ngõ vào thứ 1, I0.1 là ngõ vào thứ 2….. Một bộ PLC có thể có nhiều ngõ vào.(Hình 2.3.5.2). Hình 2.3.5.2. Mô hình kết nối tại ngõ vào. Nút nhấn Công tắc Ngõ vào kết nối với các Thiết bị ngoại vi - Ngõ vào cũng có thể được điều khiển bằng trạng thái của các yêu cầu cụ thể của một chương trình điều khiển. (Hình 2.3.5.3 và 2.3.5.4) Thiết bị đo mực nươc Mực nước Trong bồn Hình 2.3.5.3. Điều khiển bơm chất lỏng dùng PLC Cảm biến Xung Bàn Cân Khối lượng Hình 2.3.5.4. Hệ thống chọn lựa sản phẩm dùng PLC Trong các sơ đồ trên, tín hiệu của các thiết bị (thiết bị đo mực nước, cảm biến xung, bàn cân khối lượng) đều được kết nối với tín hiệu ngõ vào của bộ PLC. 2.3.6. Module ngõ ra: - Lm nhiệm vụ biến đổi các mức logic bên trong PLC thành các tín hiệu điều khiển đưa ra bên ngoài. Tương tự như tại ngõ vào, ngõ ra của PLC cũng được cách ly về điện đối với các thiết bị bên ngoài bằng diode quang và photo transitor.(Hình 2.3.6.1). Hình 2.3.6.1. Giao diện ngõ ra PLC - Ngõ ra của PLC được gọi là ngõ ra kỹ thuật số, nó kết nối với các thiết bị cần điều khiển như van điện từ, cuộn dây công tắc tơ (bộ khởi động từ), bóng đèn…(Hình 2.3.6.2 và hình 2.3.6.3). - Ký hiệu tại mỗi ngõ ra của PLC la Q0.0, Q0.1, Q0.2 … Hình 2.3.6.3. Sơ đồ kết nối ngõ ra PLC Hình 2.3.6.2. Mô hình kết nối tại ngõ ra PLC - Số lượng ngõ vào và ngõ ra của mỗi bộ PLC là có giới hạn, nhưng ta có thể tăng số lượng của chúng lên nhờ bộ PLC có module mở rộng, tức là ta có thể ghép nối giữa các bộ PLC với nhau. 2.4. Lập trình cho bộ điều khiển PLC: Cách thông dụng nhất để lập trình cho bộ điều khiển PLC là thông qua máy tính đã được cài đặt phần mềm lập trình, tuy nhiên cũng có thể tiến hành lập trình bằng tay. Ngày nay, việc sử dụng máy tính cho việc lập trình và tái lập trình cho những bộ PLC dùng trong các nhà máy rất phổ biến, nó giữ vai trị rất quan trọng trong công nghiệp. (Hình 2.4). Hình 2.4. Phần mềm lập trình cho bộ s7-200 Để một hệ thống PLC có thể thực hiện được một quá trình điều khiển nào đó thì bản thân nó phải biết được nó cần phải làm gì và làm như thế nào. Việc truyền thông tin về hệ thống ví dụ như quy trình hoạt động cũng như các yêu cầu kèm theo cho PLC người ta gọi là lập trình. Và để có thể lập trình được cho PLC thì cần phải có sự giao tiếp giữa người và PLC. Việc giao tiếp này phải thông qua một phần mềm gọi là phần mềm lập trình. Mỗi một loại PLC hoặc một họ PLC khác nhau cũng có những phần mềm lập trình khác nhau. Đối với PLC S7-200, SIEMEN đã xây dựng một phần mềm để có thể lập trình cho họ PLC loại này. Phần mềm này có tên là STEP7- MicroWIN4.0. Ngoài việc phục vụ lập trình cho PLC S7-200, phần mềm này còn có rất nhiều các tính năng khác như các công cụ gỡ rối, kiểm tra lỗi, hỗ trợ nhiều cách lập trình với các ngôn ngữ khác nhau… Phần mềm này cũng đã được xây dựng một phần trợ giúp (Help) có thể nói là rất đầy đủ, chi tiết và tiện dụng. Người dùng có thể tra cứu các vấn đề về PLC S7-200 một cách rất nhanh chóng, rõ ràng và dễ hiểu. 2.5. Ngoài Những Bộ phận Chính Nói Trên, Bộ Điều Khiển Lập Trình PLC Cũng Có Thêm Một Số Bộ Phận Phụ Sau: - Cáp nối (PC/PPI): Dùng để kết nối giao diện máy tính với giao diện bộ PLC. Trên cáp, có công tắc DIP cho phép chọn lựa tốc độ truyền thông tin thích hợp giữa máy tính và bộ PLC.(Hình 2.5.1). Hình2.5.1:Sơ đồ cáp nối máy tính với bộ PLC. Cáp nối PLC Công tắc Dip - Việc kiểm tra trạng thái của chương trình lập trình PLC không cần thiết phải lấp các thiết bị điều khiển tại đầu vào, ta có thể tiến hành kiểm tra bằng bộ công tắc thay thế cho các tiếp điểm trên thực tế. Bộ công tắc này sẽ cung cấp mức logic 0/1 cho bộ PLC.(Hình 2.5.2) Bộ Công tắc kiểm tra Hình 2.5.2:Bộ công tắc kiểm tra chương trình lập trình - Ngồi việc dùng máy tính để lập trình cho bộ PLC, ta cũng có thể tiến hành lập trình hoặc thay đổi chương trình của bộ PLC bằng một số thiết bị cầm tay.(Hình2.5.3). Hình2.5.3:Bộ lập trình cầm tay TD200 cho PLC S7-200 TD 200 Cáp lập trình - Lắp đặt: Để lắp đặt PLC lên bảng điện, ta có thể dùng thanh ray DIN hoặc bắt vít trực tiếp lên bảng điện.(Hình2.5.4). Hình2.5.4:Bắt vít PLC lên ray. 2.6. Phương Pháp Thiết Kế Một Hệ Thống Điều Khiển Bằng PLC Trong Công Nghiệp. 2.6.1: Phân tích yêu cầu công nghệ Trước hết, cần phải lựa chọn những thiết bị hay hệ thống cần điều khiển. Hệ thống tự động hóa có thể chỉ có là máy hoặc cũng có thể là cả một dây chuyền gồm nhiều máy, nhưng chúng được gọi chung là hệ thống điều khiển quy trình công nghiệp. Hàm của một hệ thống điều khiển quy trình công nghiệp đó là quan sát các tín hiệu ngõ vào để cung cấp tín hiệu cho bộ điều khiển PLC. Đáp lại, bộ điều khiển PLC sẽ xuất tín hiệu điều khiển ra ngoài để vận hnh các thiết bị. Phân tích các yêu cầu chung của hệ thống (tức là xác định thành phần nào cần điều khiển, yêu cầu về thời gian, độ chính xác…). Phân tích thứ tự tác động của các thành phần trong hệ thống. Hay nói cách khác là sự phân biệt thứ tự hoạt động của các thành phần trong hệ thống, cái nào trước, cái nào sau... và sự liên quan giữa chúng. Phân tích bản chất của từng thành phần để xác định được các điều kiện liên quan mà chỉ phụ thuộc vào bản chất riêng của nó và kết hợp với toàn bộ với những phân tích trước đó để có phương pháp điểu khiển thích hợp. Kế tiếp, cần phải biết rõ số ngõ vào và ngõ ra của thiết bị sẽ kết nối với bộ điều khiển PLC. Ngõ vào có thể là các tín hiệu khác nhau, công tắc, cảm biến… Ngõ ra sẽ điều khiển các thiết bị như cuộn dây, van điện từ, động cơ, rơle, các thiết bị tạo âm thanh và ánh sáng. 2.6.2: Lập bảng địa chỉ cho các I/O. Từ các bước phân tích về công nghệ cho ta biết sẽ có bao nhiêu I/O trong hệ thống, bản chất của các I/O (số, tương tự, xung…) và ta sẽ xây dựng được một bảng các I/O cho toàn bộ hệ thống. Việc xây dựng bảng I/O phụ thuộc vào hệ thống và cấu hình PLC hoặc hệ PLC mà chúng ta định viết chương trính điều khiển. Và việc gán địa chỉ cho các I/O của hệ thống phải tuân thủ những quy định của nhà cung cấp PLC. 2.6. 3: Lập giản đồ thời gian hoặc lưu đồ thuật toán điều khiển. Đối với những hệ điều khiển tương đối lớn và phức tạp thì bước này rất quan trọng cho việc lập trình về sau này. Nó sẽ giúp cho người lập trính phân tích hệ thống điều khiển thành từng phần, sự liên quan và thứ tự tác động của chúng và từ đó sẽ cụ thể hoá được phương án điều khiển trên chương trình cho PLC. Còn đối với những hệ thống nhỏ không có quá nhiều các I/O thí người ta có thể xây dựng giản đồ thời gian tương ứng cho từng I/O nằm trong tổng thể thứ tự và thời gian tác động của toàn bộ I/O của hệ thống. 2.6.4: Viết chương trính điều khiển. Từ những gì đã có từ việc phân tích hệ thống và xây dựng lưu đồ thuật toán hoặc giản đồ thời gian thì việc cụ thể hoá bằng ngôn ngữ lập trình và đưa xuống PLC cũng rất quan trọng. Ở đây người lập trính cũng phải tuân thủ những quy định của nhà sản xuất về việc lập trính cho loại PLC S7-200 của họ dẫn đến một số hạn chế nhất định trong việc thể hiện thuật toán. Và đôi khi cũng phải điều chỉnh lại thuật toán cho phù hợp với loại PLC mà mình đang có. Người lập trình có thể đánh dấu, đặt tên cho các thiết bị ngõ vào và ngõ ra. Điều này sẽ tạo được thuận lợi khi xác định lỗi, hoặc khi bảo trì cho hệ thống. Việc đặt tên và hướng dẫn khi lập trình phải bảo đảm sao cho mọi nhân viên kỹ thuật đều có thể hiểu, vận hnh và sửa chữa được hệ thống (đối với sơ đồ hình thang), chứ không chỉ đối với người viết chương trình cho hệ thống. Tránh tình trạng người lập trình giữ bí mật chương trình của mình khiến cho những nhân viên kỹ thuật khác không thể hiểu để có thể vận hành và sửa chữa. 2.6.5: Chạy thử chương trính và kiểm tra lỗi. Sau khi đã hoàn thiện chương trình điều khiển và kiểm tra những lỗi có thể thấy được như các lỗi về cú pháp, về sự sai khác kiểu dữ liệu, về thời gian… thì có thể download chương trình xuống PLC để chạy thử. Việc chạy thử này nếu có thể thực hiện trên hệ thống thực tế là tốt nhất còn nếu không có thể chạy thử trên các phần mềm mô phỏng hoặc một hệ thống được xây dựng để mô phỏng lại hệ thống cần điều khiển. Từ việc kiểm tra các đáp ứng của hệ thống sau khi chạy thử thí người lập trính có thể kiểm tra lại toàn bộ thuật toán mà mình đã xây dựng từ đó chỉnh sửa lai chương trình để đáp ứng được hoàn toàn các yêu cầu của hệ thống. Việc thường xuyên kiểm tra dữ liệu trong bộ điều khiển để bảo đảm chương trình trong đó không bị thay đổi là hết sức cần thiết, nó giúp tránh được các tình trạng nguy hiểm xảy ra trong sản xuất. Do đó, một số thiết bị tự động được thiết lập trong mạng lưới thông tin của nhà máy nhằm thực hiện việc kiểm tra các chương trình PLC để bảo đảm rằng chương trình của chúng không mắc lỗi. CHƯƠNG 3 LẬP TRÌNH WINCC 3.1 GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM PC – ACCESS: OPC (OLE for Process Control) là một chuẩn giao diện được hiệp hội OPC Foundation xây dựng và phát triển. Dựa trên mô hình đối tượng thành phần phân tán (D)COM của hãng Microsoft, OPC định nghĩa thêm một số giao diện cho khai thác dữ liệu từ các quá trình kỹ thuật, tạo cơ sở cho việc xây dựng các ứng dụng điều khiển phân tán mà không bị phụ thuộc vào mạng công nghiệp cụ thể. Trong thời điểm hiện nay, OPC cũng như COM tuy mới được thực hiện trên nền Windows, song đã có nhiều cố gắng để phổ biến sang các hệ điều hành thông dụng khác. Có thể nói, mỗi công cụ phần mềm điều khiển giám sát hiện nay đều hỗ trợ chuẩn OPC. Hình3.1:Giao diện PC ACCESS. S7-200 PC – ACCESS là 1 phần mềm do hãng simens sản xuất,đúng như cái tên gọi của nó,nó cho phép liên kết truy nhập dữ liệu giữa S7-200 với máy tính qua chuẩn OPC.Thành phần của S7-200 PC ACCESS bao gồm những OPC chủ và OPC khách.: 3.2.PHẦN MỀM WIN CC WinCC là giao diện giữa người và máy móc trong thiết kế tự động : WinCC là hệ thống trung tâm về công nghệ và kỹ thuật được dùng để điều hành các nhiệm vụ của màn hình hiển thị và hệ thống điều khiển trong tự động hóa sản xuất và quá trình. Hệ thống này cung cấp các modul chức năng thích ứng trong công nghiệp về: hiển thị hình ảnh, thông điệp, lưu trữ và báo cáo. Giao diện điều khiển mạnh, việc truy cập hình ảnh nhanh chóng, và chức năng lưu trữ an toàn của nó đảm bảo tính hữu dụng cao. Ngoài các chức năng hệ thống, WinCC còn mở ra các giao diện cho các giải pháp của người sử dụng, những giao diện này khiến chúng có thể tích hợp WinCC vào các giải pháp tự động hóa phức tạp và toàn công ty. Việc xử lý dữ liệu lưu trữ được tích hợp bằng các giao diện chuẩn ODBC và SQL. Việc thêm vào các đối tượng và các tài liệu cũng được tích hợp bằng OLE2.0 và OLE Custom Controls (OCX). Các cơ chế này làm cho WinCC trở thành một bộ phận am hiểu và dễ truyền tải trong môi trường Windows. WinCC dựa vào hệ điều hành 32 bit MS-Windows 95 hay MS-Windows NT. Cả hai đều có khả năng về thực hiện đa nhiệm vụ, đảm bảo phản ứng nhanh chóng với việc xử lý ngắt và độ an toàn chống lại sự mất dữ liệu bên trong ở mức độ cao. Windows NT còn cung cấp các chức năng để tạo ra sự an tòan và phục vụ như một nền tảng cho hoạt động của các servers trong hệ thống WinCC nhiều người sử dụng. Chính phần mềm WinCC cũng là ứng dụng 32 bit được phát triển với công nghệ phần mềm hướng đối tượng và hiện đại nhất. Vị trí của Control Center trong hệ thống WinCC : Control Center đặc trưng cho lớp cao nhất trong hệ thống Win CC. Tất cả các moduls của toàn bộ hệ thống WinCC đều được bắt đầu từ đây. Nội dung của Control Center gồm có: Chức năng. Cấu trúc. Các editor chuẩn . 3.3.NỘI DUNG CỦA CONTROL CENTER. 3.3.1.Chức năng. Control Center chứa tất cả các chức năng quản lý cho toàn hệ thống WinCC. Trong Control Center, ta có thể đặt cấu hình và khởi động module run-time. 3.3.1.1.Nhiệm vụ của quản lý dữ liệu: Quản lý dữ liệu cung cấp ảnh quá trình với các giá trị của tag. Tất cả các hoạt động của quản lý dữ liệu đều chạy trên một background (nền). 3.3.1.2.Nhiệm vụ của Control Center Các nhiệm vụ chính của Control Center: Lập cấu hình hoàn chỉnh. Hướng dẫn giới thiệu việc lập cấu hình. Thích ứng việc ấn định, gọi, và lưu trữ các projects. Quản lý các projects. Có khả năng nối mạng các chức năng soạn thảo cho nhiều người sử dụng trong một project. Quản lý phiên bản. Diễn tả bằng đồ thị của dữ liệu cấu hình. Điều khiển và đặt cấu hình cho các hình vẽ/ cấu trúc hệ thống. Thiết lập việc cài đặt toàn cục. Đặt cấu hình cho các chức năng định vị đặc biệt. Tạo và soạn thảo các tham khảo đan chéo. Phản hồi tài liệu. Báo cáo trạng thái hệ thống. Thiết lập hệ thống đích. Chuyển giữa run-timer và cấu hình. Kiểm tra chế độ mô phỏng trợ giúp thao tác để đặt cấu hình dữ liệu, bao gồm dịch hình vẽ, mô phỏng tag, hiển thị trạng thái, và tạo thông điệp. 3.3.2.Cấu trúc. Control Center có các cấu trúc như sau: Control Center: Tìm hiểu WinCC trong Control Center. Giao diện đồ họa cho cấu hình dưới môi trường Windows 95 và Windows NT. Quản lý dữ liệu: Cung cấp ảnh quá trình với các giá trị của tag. Truyền dữ liệu mà quản lý dữ liệu đã nhận từ các hệ thống tự động. Các module chức năng Hệ thống đồ họa (Graphic Designer): Hiển thị và kết nối quá trình bằng đồ thị. Viết chương trình cho các thao tác (Global Scrips): Tạo một dự án động cho các yêu cầu đặc biệt. Hệ thống thông báo (Alarm Logging) : Xuất các thông báo và hồi đáp. Lưu trữ và soạn thảo các giá trị đo lường (Tag Logging): Soạn thảo các giá trị đo lường và lưu giữ chúng trong thời gian dài. Soạn thảo dữ liệu hướng người sử dụng và lưu giữ chúng trong thời gian dài. Hệ thống báo cáo (Report Designer) : Báo cáo trạng thái hệ thống. Phản hồi tài liệu: Đối với Control Center, việc in ra một hệ thống định sẵn có trong Report Designer để phản hồi tài liệu. Tất cả các máy tính , tags, và các kết nối đã được định hình đều được in ra bằng “print job” hay hiển thị trên màn hình. Các kiểu dữ liệu dự án được xuất ra bằng cách phản hồi tài liệu: Máy tính: tên và kiểu máy tính (Server hay Client). Tag management: tên tag, kiểu dữ liệu, kết nối , kênh. Kết nối: kết nối, đơn vị và tham số. 3.4.Soạn thảo. Editor dùng để soạn thảo và điều khiển một project hoàn chỉnh. Các bộ soạn thảo trong Control Center: Chương trình soạn thảo Giải thích Alarm Logging (Báo động) Nhận các thông báo từ các quá trình để chuẩn bị, hiển thị, hồi đáp, và lưu trữ các thông báo này. User Administrator (Quản lý người dùng) Việc điều khiển truy nhập sự cho phép cho các nhóm và người sử dụng. Text Library (Thư viện văn bản) Chứa các văn bản tuỳ thuộc ngôn ngữ do ta tạo ra. Report Designer (Báo cáo) Cung cấp hệ thống báo cáo được tích hợp mà ta có thể sử dụng để báo cáo dữ liệu, các giá trị quá trình hiện hành và đã lưu trữ, các thông báo hiện hành và đã lưu trữ, hệ thống tài liệu của chính người sử dụng. Global Scripts (Viết chương trình) Cho phép ta tạo các dự án động tùy thuộc vào từng yêu cầu đặc biệt. Bộ soạn thảo này cho phép ta tạo các hàm C và các thao tác có thể được sử dụng trong một hay nhiều projects tùy theo kiểu của chúng. Tag Logging Xử lý các giá trị đo lường và lưu trữ chúng trong thời gian dài. Graphics Designer (Thiết kế đồ họa) Cung cấp các màn hình hiển thị và kết nối đến các quá trình. 3.5. Các thành phần của project trong Control Center Một project gồm các thành phần sau: Máy tính. Quản lý tag. Kiểu dữ liệu. Soạn thảo. Máy tính. Thành phần “Computer” dùng để quản lý tất cả các máy tính có thể truy nhập một project hiện thời. Ta có thể đặt cấu hình cho mỗi máy tính riêng biệt. Các thuộc tính của một máy tính: Tên máy tính. Kiểu máy tính. Server : Máy tính trung tâm để lưu trữ dữ liệu và quản lý toàn cục trong hệ thống WinCC. Client : Cũng được định nghĩa như một workstation. Control Center được tải cục bộ trong từng máy tính loại này. Quản lý tag. Thành phần này có nhiều mục con như : các bộ điều khiển truyền thông để quản lý các tag quá trình, các tag nội, các kết nối logic và các nhóm tag.(Hình3.5.2) Hình 3.5.2. Quản lý nhãn. Các bộ điều khiển truyền thông: Bộ điều khiển truyền thông là giao diện giữa một hệ thống PLC và WinCC. Hệ thống WinCC chứa các bộ điều khiển truyền thông trong Kênh DLL và Bộ điều khiển truyền thông. Chúng cho ta các thông tin về: Điều kiện tiên quyết cần để xử lý các tag quá trình bằng PLC. Các thủ tục chung để kết nối với tag ngoài. Giới thiệu cấu hình đặc biệt của kênh DLL. Các kiểu điều khiển truyền thông như: Modbus Protocol Suite.chn, Mitsubishi FX.CHN, Profibus DP.CHN, Modbus serial.CHN, SIMATIC S7 Protocol Suite.CHN, SIMATIC S5 ETHERNET TF.CHN… Khối kênh: Một kênh ở WinCC được thực hiện như một Windows DLL và được liên kết động với hệ thống. Mỗi kênh WinCC thực hiện việc truy nhập các kiểu tham số kết nối đặc biệt với các nghi thức đặc biệt (chẳng hạn, kênh SIMATIC S5 Ethernet TF hỗ trợ việc truy nhập SIMATIC S5 với TF Protocol). Một kênh DLL có thể hỗ trợ nhiều khối kênh của cùng một kiểu.Ví dụ, kênh DLL của SIMATIC S5 Ethernet TF có thể được điều khiển với khối SINEC-H1 (CP1413) cũng như với khối SINEC -L2 (CP5412) tại cùng một lúc. Quản lý dữ liệu của WinCC đòi hỏi các giá trị quá trình lúc “run time” từ PLC ở xa thông qua kết nối logic. Khối kênh sẽ thực hiện các bước truyền thông cần thiết để đáp ứng yêu cầu về các giá trị quá trình bằng kết nối kênh đặc biệt, và do đó cung cấp các giá trị quy trình này cho quản lý dữ liệu WinCC. Dữ liệu đọc vào được lưu trữ như ảnh quá trình trong RAM của máy tính. Tất cả các thành phần của WinCC đều truy nhập ảnh quá trình này. Các kết nối logic, các nhóm tag, và các tags cũng có thể được ấn định vào một khối kênh.(Hình 3.5.2.2) Hình 3.5 2.2: Mạng giao tiếp giữa máy tính và PLC. Kết nối: Một kết nối logic mô tả giao diện giữa hệ thống tự động và quản lý dữ liệu WinCC.(Hình 3.5.2.3) Quản lý dữ liệu của máy server đảm trách việc cung cấp các tags với các giá trị quá trình khi run time. Quản lý dữ liệu cung cấp các giá trị quá trình đến các tags nội bộ của nó cũng như các tags của máy client tương ứng. Quản lý dữ liệu chuyển các tags được truy cập đến kết nối logic của chúng và do vậy đến được kênh thích hợp. Các kênh sẽ thực hiện các bước truyền thông cần thiết bằng tuyến quá trình theo cách tối ưu nhất. Bằng cách này, việc giảm thiểu chuyển dữ liệu là cần thiết trên tuyến quá trình để gán giá trị cho các tags. Logical Connection Channel Danh sách các tags được truy cập Hình3.5.2.3:Kết nối Tag: Tags WinCC là phần tử trung tâm để truy nhập các giá trị quá trình. Trong một project, chúng nhận một tên và một kiểu dữ liệu duy nhất. Kết nối logic sẽ được gán với tag WinCC. Kết nối này xác định rằng kênh nào sẽ chuyển giao giá trị quá trình cho các tags. Các tags được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu toàn dự án. Khi một chế độ của WinCC khởi động, tất cả các tags trong một project được nạp và các cấu trúc run time tương ứng được thiết lập. Mỗi tag được lưu trữ trong quản lý dữ liệu theo một kiểu dữ liệu chuẩn: Tag nội: Các tags nội không có địa chỉ trong hệ thống PLC, do đó quản lý dữ liệu bên trong WinCC sẽ cung cấp cho toàn bộ network. Các tags nội được dùng để lưu trữ thông tin tổng quát như : ngày, giờ hiện hành; lớp hiện hành; cập nhật liên tục. Hơn nữa, các tags nội còn cho phép trao đổi dữ liệu giữa các ứng dụng để thực hiện việc truyền thông cho cùng quá trình theo cách tập trung và tối ưu. Tag ngoài: Trong hệ thống WinCC, tag ngoài cũng được hiểu là tag quá trình. Các tags ngoài được liên kết với truyền thông logic. Để phản ảnh thông tin về địa chỉ của các hệ thống PLC khác nhau, các tags ngoài chứa một mục tổng quát gồm các thông tin về tên, kiểu, các giá trị giới hạn và một mục chuyên biệt về kết nối mà cách diễn tả phụ thuộc kết nối logic. Quản lý dữ liệu luôn cung cấp những mục đặc biệt của tag ngoài cho các ứng dụng trong một mẫu văn bản. Nhóm tag: Nhóm tag chứa tất cả các tags có kết nối logic lẫn nhau. Ví dụ về các nhóm tag: CPU: nhóm này chứa tất cả các tags truy nhập cùng một CPU. Lò nhiệt: nhóm này chứa tất cả các tags truy nhập cho một lò. I/O số: nhóm này chứa tất cả các tags truy nhập các I/Os số. I/O tương tự: : nhóm này chứa tất cả các tags truy nhập các I/Os tương tự. Một kết nối logic diễn tả giao diện giữa hệ thống tự động và quản lý dữ liệu. Mỗi nhóm tag được gán với một khối kênh. Một kênh có thể chứa nhiều nhóm tag. Các kiểu dữ liệu: Ta phải gán một trong các kiểu dữ liệu sau cho mỗi tag được định cấu hình. Việc gán kiểu dữ liệu cho tag được thực hiện trong khi tạo một tag mới. Kiểu dữ liệu của một tag thì độc lập với kiểu tag (tag nội hay tag quá trình). Trong WinCC, một kiểu dữ liệu nào đó cũng đều có thể được chuyển đổi thành kiểu khác bằng cách điều chỉnh lại dạng. Các kiểu dữ liệu có trong WinCC: Data Types Format Adaptable Binary Tag No Signed 8-Bit Value Yes Unsigned 8-Bit Value Yes Signed 16-Bit Value Yes Unsigned 16-Bit Value Yes Signed 32-Bit Value Yes Unsigned 32-Bit Value Yes Floating-Point Number 32-Bit IEEE 754 Yes Floating-Point Number 64-Bit IEEE 754 Yes Text Tag 8-Bit Character Set No Text Tag 16-Bit Character Set No Raw Data Type No Text Reference No Structure Types No Giới thiệu vài kiểu dữ liệu thường dùng: Kiểu dữ liệu 8-bit không dấu: kiểu này có độ dài 1 byte và không có dấu. Adapt Format Number Range ByteToUnsignedByte 0 to 255 (no conversion) ByteToUnsignedWord 0 to 255 ByteToUnsignedDword 0 to 255 ByteToSignedByte 0 to 127 ByteToSignedWord 0 to 255 ByteToSignedDword 0 to 255 ByteToBCDByte 0 to 99 ByteToBCDWord 0 to 255 ByteToBCDDword 0 to 255 ByteToAikenByte 0 to 99 ByteToAikenWord 0 to 255 ByteToAikenDword 0 to 255 ByteToExcessByte 0 to 99 ByteToExcessWord 0 to 255 ByteToExcessDword 0 to 255 Kiểu dữ liệu 16 bit không dấu: kiểu này dài 2 bytes và không có dấu. Adapt Format Number Range WordToUnsignedWord 0 to 65535 (no conversion) WordToUnsignedByte 0 to 255 WordToUnsignedDword 0 to 65535 WordToSignedByte 0 to 127 WordToSignedWord 0 to 32767 WordToSignedDword 0 to 65535 WordToBCDByte 0 to 99 WordToBCDWord 0 to 9999 WordToBCDDword 0 to 65535 WordToAikenByte 0 to 99 WordToAikenWord 0 to 9999 WordToAikenDword 0 to 65535 WordToExcessByte 0 to 99 WordToExcessWord 0 to 9999 WordToExcessDword 0 to 65535 WordToS5Counter 0 to 999 Kiểu dữ liệu 32 bit không dấu: kiểu này dài 4 bytes và không có dấu. Adapt Format Number Range DwordToUnsignedDword 0 to 4294967295 (no conversion) DwordToUnsignedByte 0 to 255 DwordToUnsignedWord 0 to 65535 DwordToSignedByte 0 to 127 DwordToSignedWord 0 to 32767 DwordToSignedDword 0 to 2147483647 DwordToBCDByte 0 to 99 DwordToBCDWord 0 to 9999 DwordToBCDDword 0 to 99999999 DwordToAikenByte 0 to 99 DwordToAikenWord 0 to 9999 DwordToAikenDword 0 to 99999999 DwordToExcessByte 0 to 99 DwordToExcessWord 0 to 9999 DwordToExcessDword 0 to 99999999 DwordToS5Timer 10 to 9990000 Soạn thảo: Thành phần soạn thảo gồm có: Alarm Logging, User Administrator, Text Library, Report Designer, Global Scripts, Tag Logging, Graphic Designer…. GRAPHICS DESIGNER 3.6.1. Chức năng. Graphics Designer dùng để tạo các hình vẽ từ quá trình. Nó có các đặc tính sau: Dễ sử dụng, giao diện đơn giản với các mẫu đồ họa và công cụ. Hợp lý hóa cấu hình với các thư viện đối tượng và biểu tượng tích hợp. Mở ra các giao diện để đưa vào các hình đồ họa và hỗ trợ giao diện OLE 2.0. Liên kết các chức năng bổ sung bằng cơ cấu viết chương trình rất hiệu quả. Liên kết các đối tượng đồ họa mà ta tự tạo. 3.6.2. Cấu trúc: Graphics Designer chứa các mục sau: Các palettes để tạo và biên tập các đối tượng đồ họa. Palette màu sắc. Palette đối tượng. Palette về kiểu. Palette thu phóng. Palette font chữ. Các palettes và các thanh (bar) thao tác trên Graphics Designer. Thanh menu. Palette chuẩn. Thanh trạng thi. Thanh layer. Cửa sổ hội thoại để thiết lập và thay đổi đặc tính của đối tượng. Đặc tính đối tượng. Palette đối tượng: Các đối tượng có sẵn được xếp vào các vùng dưới đây: Standard Objects: gồm các hình đa giác, elip, hình chữ nhật. Smart Objects: gồm các OLE control, OLE object, bar, I/O field. Window Objects: bao gồm Button và Chech Box. Standard Objects (Hình 3.6.2.1) : Hình 3.6.2.1 :Standard Objects. Graphic Objects: dùng để vẽ các hình hệ thống. Static Text: thực thi như một text. Ta có thể thay đổi hình dạng, vị trí, và nội dung của text box khi đang run time. Smart Objects: Application Windows: là các đối tượng được quản lý bởi hệ thống thông báo (Alarm Logging), hệ thống lưu trữ (Tag Logging), hệ thống báo cáo (Print Jobs), và các ứng dụng (Global Scripts). Trong Graphic Designer, các đặc tính bên ngoài (vị trí, kích thước, và các thuộc tính khác) cũng được đặt cấu hình và chuyển đến ứng dụng khi run time. Ứng dụng mở ra các cửa sổ ứng dụng và quản lý nó để hiển thị và thao tác. Picture Windows: là đối tượng thu nhận các hình vẽ được tạo từ Graphics Designer. Chúng được cấu hình theo vị trí, kích cỡ, và các đặc tính động khác. Ví dụ một đặc tính quan trọng là xem xét các hình vẽ để hiển thị trong picture window. OLE Control: sử dụng OLE Control để bổ sung thm phần tử trong Window (như nút nhấn hay hộp chọn lựa). Một OLE Control có các thuộc tính được hiển thị trong cửa sổ “Object Properties”, “Event” và có thể soạn thảo ở đó. OLE Object: Graphics Designer hỗ trợ tính năng chèn vào một OLE Object trong đồ họa. Sau khi thực hiện việc chuyển đổi để liên kết OLE Object trong hộp đối tượng, ta phải truy cập sự liên kết để hiển thị những thay đổi. I/O field: ta cĩ thể sử dụng nó như một input field, output field, hay một I/O field kết hợp. Các dạng dữ liệu có thể có: nhị phân, thập lục phân, thập phân, hay chuỗi. Ta cũng có thể định rõ các giá trị giới hạn, đầu vào ẩn, thu nhận khi vùng field bị đầy. Bar: được gán với nhóm Smart Object. Các thuộc tính của nó có ảnh hưởng đến hình dạng, tính năng của nó và hiển thị các giá trị liên quan giới hạn cao và thấp. Graphic Object: nhận hình vẽ được tạo từ một dạng đồ họa bên ngoài vào Graphic Designer. Status Display: hiển thị được 32 trạng thái khác nhau của một đối tượng. Ta có thể hiển thị bằng cách kết nối nó với tag có giá trị tương ứng với trạng thái. Sử dụng hộp thoại để đặt cấu hình cho màn hình trạng thái một cách đơn giản và nhanh chóng. Text List: sử dụng text list để gán giá trị cho text. Nó được dùng như một input list, output list, hay text list kết hợp. Các dạng dữ liệu có thể có: thập phân, nhị phân, bit. 3D Bar: được gán với nhóm Smart Object. Các thuộc tính của nó có ảnh hưởng đến hình dạng, tính năng của nó và hiển thị các giá trị liên quan giới hạn cao và thấp. Ta có thể đặt cấu hình hiển thị 3 chiều theo cách mà ta muốn. 3D Bar l à một bộ phận của hộp lựa chọn Điều Khiển Quá Trình Cơ Bản. Group Display: đưa ra màn hình các trạng thì hiện tại của các kiểu thông báo theo cách tập trung có thứ tự. Không có sự kết nối với hệ thống thông báo trong WinCC. Window Objects: Button: dng để điều khiển cc ngắt qu trình. Nĩ nhận biết hai trạng thi (nhấn v khơng nhấn). Sự liên kết với quá trình được thực hiện bằng cách tạo ra cc thuộc tính động tương ứng. Check box: được sử dụng khi ta cần nhiều sự lựa chọn. Ta có thể chọn một hay nhiều hộp trong Check Box. Một liên kết linh hoạt với quá trình có thể được thực hiện bằng cách tạo ra các thuộc tính động tương ứng. Option Group: cũng giống với Check Box nhưng chỉ cho phép chọn một. Sự liên kết quá trình từ Option Group có thể được tạo trong khi run time bằng cách tạo ra các thuộc tính động tương ứng. Round Button: thực hiện như một button cho các ngắt quá trình hoạt động. Tuy nhiên, ngược lại với button, nó cho phép chốt cả hai trạng thi nhấn và không nhấn. Slider: thực hiện như một bộ hiệu chỉnh dịch chuyển để điều khiển quá trình ( ví dụ như điều khiển nhiệt độ). Tầm điều khiển nằm giữa giá trị min và max. Ta có thể liên kết với quá trình bằng các thuộc tính động thích hợp. Tab “Property”: Tab “Property” dùng để xác định thuộc tính cho đối tượng được chọn. Subject Tree: các thuộc tính của đối tượng được sắp xếp thành nhóm. Khi ta chọn một nhóm từ Subject Tree, các thuộc tính tương ứng sẽ được hiển thị. Subject Tree gồm có: Geometry (hình học). Colors (màu sắc). Styles (kiểu). Flashing (chớp sáng). Filling (đầy). Font (kiểu chữ). Limits (giới hạn). Axis (trục tọa độ). Miscellaneous (các thuộc tính khc). Output/Input (vào/ ra). Attributes: ta có thể thay đổi thuộc tính bằng cách sử dụng các giá trị đầu vào, các bảng mẫu, hay menu dựa vào kiểu thuộc tính. Ta có thể tạo các thuộc tính động bằng cách sử dụng tag hay giá trị trả về của một thao tác. Tab “event” : Trong tab “Event”, ta xác định những thao tác nào được thực hiện bởi đối tượng đã chọn. Subject Tree: gồm có các phần như sau: Chuột. Bàn phím. Các thuộc tính khác. Các thuộc tính của đối tượng. Event: nếu một sự kiện được liên kết với một thao tác, thì biểu tượng tia chớp sẽ chuyển sang màu xanh. Các hàm chuẩn có sẵn cho các thao tác mà ta có thể chọn trong hộp thoại. Ta cũng có thể lập trình cho các thao tác bằng ngơn ngữ lập trình C. Object Event: mỗi đối tượng trong hình vẽ có thể liên kết với các thao tác. Ta có thể tạo ra một thao tác bằng các sự kiện sau: Sự kiện nhấn hay nhả chuột bằng nút trái hoặc phải. Sự kiện nhấn hay nhả phím. Các sự kiện khác: thay đổi đối tượng. các sự kiện liên kết thuộc tính cho đối tượng: Thay đổi thuộc tính đối tượng. Thay đổi trạng thái của tag có ảnh hưởng đến thuộc tính của đối tượng. Triggering Events: việc tạo các sự kiện phụ thuộc vào đối tượng ta đã chọn từ Subject Tree. Action (A…) hiển thị một thao tác được ấn định hay một kết nối trực tiếp. Selecting the Action: C Action: “C Action” xảy ra khi lin kết sự kiện với hàm đã định trong ngôn ngữ lập trình ANSI-C và được tạo một cách tuần hoàn bởi các sự kiện.Biểu tượng tia chớp chuyển sang màu xanh khi sự kiện được kết nối với một hàm. Direct Connection: Dùng cửa sổ hộp thoại “Direct Connection” để chọn phần tử nguồn và liên kết nó với phần tử đích. Khi kết nối trực tiếp được thực hiện cho một sự kiện thì biểu tượng tia chớp cũng chuyển sang màu xanh. CHƯƠNG 4 THUYẾT MINH THIẾT KẾ MÔ HÌNH THANG MÁY 4 TẦNG 4.1. Vấn đề thay đổi tần số điện áp stato động cơ không đồng bộ : Tài liệu [2] : Trong đó : R1 , R2’ lần lượt là điện trở stato,roto. Xnm = X1 + X 2’ là điện kháng ngắn mạch. s hệ số trượt . Về nguyên lí, khi thay đổi tần số f1 thì ω0 = 2πf/p sẽ thay đổi và sẽ điều chỉnh được tốc độ động cơ không đồng bộ.Nhưng khi thay đổi tấn số f1 ≠ f1đm thì sẽ làm thay đổi chế độ làm việc của động cơ. Giả sử mạch stato: E1 ~ cΦf1 . Trong đó : E1 là sức điện động cảm ứng trong cuộn dây stato ; Φ là từ thông móc vòng qua cuộn dây stato ; c là hằng số tỷ lệ ; f1 là tần số dòng điện stato ; Nếu bỏ qua sụt áp trên tổng trở cuộn dây stato thì ta có : U1 ~ E1 ~ cΦf1 . Suy ra nếu f1 = var, U1 =const thì Φ = var ,cụ thể như sau : Nếu giảm f1 < f1đm ,để điều chỉnh tốc độ ω < ωđm mà giữ U1 ~ E1 ~ cΦf1 không đổi thì Φ sẽ tăng lên,mạch từ động cơ sẽ bị bão hòa,điện kháng mạch từ giảm xuống và dòng từ hóa sẽ tăng lên làm cho động cơ quá tải về từ,làm phát nóng động cơ,giảm tuổi thọ của động cơ,thậm chí nếu nóng quá nhiệt độ cho phép thì động cơ có thể bị cháy. Nếu giảm f1 > f1đm ,nếu giữ U1 ~ E1 ~ cΦf1 không đổi và phụ tải Mc không đổi mà khi làm việc ,mômen M ~ KΦI2cosφ = Mc =const .Vậy khi sẽ bị quá tải về dòng,nó cũng bị phát nóng làm xấu chế độ làm việc của động cơ hoặc bị cháy . Vì vậy khi thay đổi tần số f1 để điều chỉnh tốc độ thì người ta thường kết hợp thay đổi điện áp stato u1 . Ưu điểm của biến tần là điều chỉnh tốc độ vô cấp,nhưng giá thành lại đắt. Một số cấu trúc bộ biến đổi tần số [tài liệu 3]: Bộ biến tần trực tiếp :gồm 2 nhóm bộ biến đổi nối song song ngược sử dụng linh kiện họ tiristo.Nó cho phép biến đổi trực tiếp 1 điện áp xoay chiều tần số f1 thành điện áp xoay chiều tần số f2 .Đặc điểm tần số và điện áp ra luôn nhỏ hơn tần số và áp vào .Thường dùng cho các loại tải công suất lớn ví dụ như hệ truyền động động cơ đồng bộ,yêu cầu thường xuyên làm việc ở tốc độ thấp. Bộ biến tần ma trận :đặc điểm điện áp ra nhỏ hơn điện áp vào. Bộ biến tần gián tiếp :thực chất là sự kết hợp giữa 2 mạch chỉnh lưu và nghịch lưu và là bộ biến tần phổ biến nhất hiện nay. Bộ biến tần bằng kĩ thuật điều chế độ rộng xung PWM . 4.2.Lý thuyết tính toán mô hình thang máy. - Động cơ điện là phần tử quan trọng của máy thang, nó cung cấp cơ năng cho việc di chuyển buồng thang ,có thể dùng động cơ AC hoặc DC. Động cơ được nối với puli ma sát có thể có hộp giảm tốc hoặc không có hộp giảm tốc, phần lớn là có hộp giảm tốc. Động cơ được sử dụng có tốc độ định mức khoảng 600 4 1200 vòng/phút. - Một số loại động cơ điện thường được sử dụng cho truyền động trong thang máy : + Động cơ điện một chiều: Loại động cơ điện một chiều kích từ độc lập được sử dụng do có đặc tính cơ cứng, dễ điều chỉnh tốc độ nhưng tuổi thọ không cao do động cơ có chổi than vành trượt. Hiện nay thì đang dần được thay thế bằng động cơ xoay chiều kết hợp với biến tần,tương lai không xa sẽ bị thay thế hoàn toàn. + Động cơ điện xoay chiều không đồng bộ: được sử dụng rộng rãi nhất chiếm ưu thế nhất trên thị trường hiện nay,kích thước gọn hơn động cơ điện một chiều có cùng công suất, cấu tạo đơn giản nên dễ bảo trì. + Động cơ điện xoay chiều đồng bộ :chạy êm,đặc tính cơ cứng tuyệt đối nên dừng tầng rất chính xác nhưng giá thành đắt. Hình 4.3 : Động cơ thang máy Theo [tài liệu 4 và 5] tác giả giới thiệu cách tính chọn cho thang máy trên thực tế như sau : Để tính chọn công suất động cơ truyền động di chuyển buồng thang, cần phải có các điều kiện và thông số sau: -Sơ đồ động học của cơ cấu nâng thang máy. -Trị số tốc độ và gia tốc giới hạn cho phép. -Trọng tải của thang máy -Khối lượng của buồng thang và đối trọng -Chế độ làm việc của thang máy Tính chọn công suất động cơ cần thực hiện theo các bước sau: -Chọn sơ bộ công suất động cơ dựa trên công suất cản tĩnh. -Xây dựng đồ thị phụ tải toàn phần có tính đến chế độ quá độ -Kiểm tra công suất động cơ theo điều kiện phát nhiệt( theo phương pháp dòng điện đẳng trị hoặc mômen đẳng trị) Công suất cản tĩnh của động cơ khi nâng tải không dùng đối trọng được tính theo công thức. Pc=10-3 (kw) (1) Trong đó: G - khối lượng của hàng hoá, kg; Gbt- khối lượng của buồng thang, kg; v - tốc độ nâng hàng, m/s; η - hiệu suất của cơ cấu nâng, thường lấy bằng 0,5 ÷ 0,8 g - gia tốc trọng trường, m/s2. Khi có đối trọng, công suất cản tĩnh khi nâng tải của động cơ được tính theo biểu thức: Pcn=[(G+Gbt)-Gdt.𝜼].v.k.g.10-3 (KW) (2) Và khi hạ tải: Pch=[(G+Gbt).𝜼+Gdt.].v.k.g.10-3 (KW) Trong đó: Pcn: công suất cản tĩnh của động cơ khi nâng có dùng đối trọng, kW Pch: công suất cản tĩnh của động cơ khi hạ có dùng đối trọng, kW. k : hệ số có tính đến ma sát trong các thanh dẫn hướng của buồng thang và đối trọng; thường chọn 1,15 ÷ 1,3. Gdt: khối lượng của đối trọng, kg. Khi tính chọn khối lượng đối trọng Gđt, làm sao cho khối lượng của nó cân bằng được với khối lượng của buồng thang Gbt và một phần khối lượng của hàng hoá G. Khối lượng của đối trọng được tính theo biểu thức sau: Gdt= Gbt+ αG (kg) Trong đó α là hệ số cân bằng, trị số của nó thường lấy bằng α = 0,3 ÷ 0,6. Phần lớn các thang máy chở khách chỉ vận hành đầy tải trọng những giờ cao điểm, còn lại luôn làm việc non tải nên α thường lấy từ 0,35 ÷ 0,4. Đối với thang máy chở hàng, khi nâng thường làm việc đầy đủ, còn khi hạ thường không tải (G = 0) nên chọn α = 0,5. Dựa vào các biểu thức (1) và (2) có thể xây dựng biểu đồ phụ tải (đơn giản hoá) của động cơ truyền động và chọn sơ bộ công suất động cơ trong các sổ tay tra cứu. Để xây dựng biểu đồ phụ tải toàn phần (biểu đồ phụ tải chính xác) cần phải tính đến thời gian tăng tốc, thời gian hãm của hệ truyền động, thời gian đóng, mở cửa buồng thang và cửa tầng, số lần dừng của buồng thang, thời gian ra, vào buồng thang của hành khách trong thời gian cao điểm. Thời gian ra vào của hành khách thường lấy bằng 1s cho một hành khách. Số lần dừng của buồng thang (tính theo xác suất) . Mặc khác, khi tiến hành xây dựng biểu đồ phụ tải toàn phần cũng cần phải tính đến một số yếu tố khác phụ thuộc vào chế độ vận hành và điều kiện khai thác thang máy như: thời gian chờ khách, thời gian thang máy làm việc với tốc độ thấp khi đến gần tầng cần dừng v.v… Khi tính chọn chính xác công suất động cơ truyền động thang máy cần phải phân biệt hai chế độ của tải trọng: tải trọng đồng đều (hầu như không đổi) và tải trọng biến đổi. Phương pháp tính chọn công suất động cơ với chế độ tải trọng đồng đều thực hiện theo các bước sau: 1)Tính lực kéo của cáp đặt lên vành bánh ngoài của puli kéo cáp trong cơ cấu nâng, khi buồng thang chất đầy tải đứng ở tâng 1 và các lần dừng theo dự kiến. F = (G + Gbt - Gđt – k1∆G1)g (N) Trong đó: k1 - số lần dừng theo dự kiến của buồng thang. ∆G1 - độ thay đổi của tải trọng sau mỗi lần dừng, kg 2) Tính momen theo lực kéo M=. [N.m] (F>0) M= [N.m] (F<0) Trong đó: R - bán kính của puli kéo cáp , m; i - tỷ số truyền của cơ cấu nâng; η - hiệu suất của cơ cấu nâng. 3) Tính tổng thời gian hành trình nâng và hạ của buồng thang bao gồm: Thời gian buồng thang di chuyển với tốc độ ổn định, thời gian tăng tốc, thời gian hãm và thời gian phụ khác (thời gian đóng, mở cửa, thời gian ra, vào buồng thang của hành khách). 4) Dựa trên kết quả của các bước tính toán trên, tính momen đẳng trị và tính chọn công suất của động cơ đảm bảo thoả man điều kiện M ≥ Mđt. 5) Xây dựng biểu đồ phụ tải toàn phần của hệ truyền động có tính đến quá trình quá độ, tiến hành kiểm nghiệm động cơ theo dòng điện đẳng trị. Đối với chế độ phụ tải không đồng đều, các bước tính chọn công suất động cơ truyền động tiến hành theo các bước nêu trên. Nhưng để tính lực kéo đặt lên puli kéo cáp phải có biểu đồ thay đổi của tải trọng theo từng tầng một khi buồng thang di chuyển lên và xuống. 4.3. Tính chọn động cơ,các thiết bị điều khiển cho mô hình thang máy. Do đồ án là mô hình nên khi tính chọn động cơ thang máy theo các bước như trên có rất nhiều thông số và số liệu thực tế không thể có được trên mô hình, vì vậy việc tính chọn động cơ ở đây tác giả chỉ xin trình bày sơ bộ về cách tính chọn động cơ để kéo được cabin và đối trọng như trên mô hình: Khối lượng của Cabin: Gcb=5(kg) Khối lượng của đối trọng: Gđt=3(kg) Khối lượng dây cáp trên mô hình không đáng kể(nên khi tính bỏ qua khối lượng dây cáp) Gia tốc trọng trường : g=9,8(m/s2) Vận tốc kéo thang: v=0,25 (m/s) Hệ số ma sát: k=1,3 Bán kính ròng rọc: R=0,025 (m) Lấy hiệu suất của cơ cấu truyền là: Công suất cản tĩnh của động cơ khi nâng tải là: Pcn=(Gcb-Gdt.𝜼).v.k.g. (W) =(5/0,8-3.0,8).0,25.1,3.9,8=12,26(W) Khi hạ tải là: Pch=(Gbt.𝜼+Gdt.).v.k.g. (W) =(5.0,8+3/0,8).0,25.1,3.9,8=24,68(W) Lực kéo của cáp đặt lên vành bánh ngoài của ròng rọc là: F=(Gcb-Gđt).g=19.6 (N) Mômen của động cơ khi nâng tải: Mn= R / η=19,8.0,025/0,8=0,62(N.m) Mômen khi hạ tải: Mh=F.R.𝜼=19,8.0,025.0,8=0,4(N.m) Vận tốc góc của động cơ: ω= v/R=0,25/0,025=10(rad/s) Tốc độ động cơ: n=60ω/2π=96 (vòng/phút) Vì đề tài tôt nghiệp là thiết kế mô hình thang máy sử dụng biến tần và động cơ KĐB nên ở trong mô hình tác giả đã tận dụng động cơ không đồng bộ 3 pha rôto lồng sóc có sẵn đáp ứng thỏa mãn các yêu cầu có các thông số sau: Pđm=250(W) Uđm=230/400(V) Iđm=1.15/0.67(A) Nđm=2750(vong/phút) Dựa vào các thông số trên tác giả chọn biến tần COMMANDERSK của hãng EMERSON có sẵn,đầu vào 1 pha đầu ra 3 pha ,có U=200÷240 VAC.Công suất P=0.75kw.để điều khiển tốc độ của động cơ trên kéo cabin. Tác giả dùng PLC S7-200 CPU224 AC/DC/RELAY của hãng simens để điều khiển biến tần,có 14Input/10output.Nguồn nuôi 220VAC. 4.4. Mô hình thang máy. Hinh 4.4 Mô hình thang máy 4.5.Thuật toán và chương trinh điều khiển thang máy 4.5.1.GIẢI THÍCH LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN THANG MÁY: Khi có lệnh gọi thang, hoặc chọn tầng thì thang máy sẽ xác định vỉ trí của thang, lưu lệnh gọi, sau đó tiến hành so sánh với các lệnh. -Nếu lệnh > vị trí của thang thì thang sẽ đi lên, trong quá trình đi lên nếu có bất kì lệnh mới thì thang sẽ lưu lệnh và xét có được ưu tiên quá giang trong hành trình lên không? Nếu có thì khi đi lên, tới vị trí của lệnh mới thang sẽ dừng lại và gọi điều khiển mở cửa cabin, sau đó xoá lệnh nhớ đi. Và tiếp tục đi lên để thực hiện các lệnh được ưu tiên trong hành trình lên, cho đến khi kết thúc hành trình. Trong trường hợp lệnh mới không được ưu tiên quá giang, thì lệnh này sẽ được lưu lại trong bộ nhớ được so sánh với vị trí của thang. Sau khi phục vụ hết các lệnh ưu tiên trong hành trình lên thì mới tiếp tục thực hiện lệnh này. -Nếu lệnh = vị trí của thang thì thang sẽ gọi ngay chương trình điều khiển mở cửa và sau đó xoá lệnh và chờ thực hiện lệnh mới. -Nếu lệnh < vị trí của thang thì thang sẽ đi xuống, trong quá trình đi xuống nếu có bất kì lệnh mới nào thì thang sẽ có được ưu tiên quá giang không trong hành trình xuống không? Nếu có thì khi đi xuống, tới vị trí của lệnh mới thang sẽ dừng lại và gọi điều khiển mở cửa cabin, sau đó xoá lệnh nhớ đi. Và tiếp tục đi xuống để thực hiện các lệnh được ưu tiên trong hành trình xuống, cho đến khi kết thúc hành trình xuống. Trong trường hợp lệnh mới không được ưu tiên quá giang, thì lệnh này sẽ được lưu lại trong bộ nhớ được so sánh với vị trí của thang. Sau khi phục vụ hết các lệnh ưu tiên trong hành trình xuống thì mới tiếp tục thực hiện lệnh này. 4.5.2.GIẢI THÍCH LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN CỬA CABIN. Khi có lệnh gọi điều khiển cửa cabin, thì động cơ sẽ mở cửa nếu trong quá trình mở không có lệnh gọi đóng cưỡng bức(đóngCB) thì cửa được mở và chạm vào công tác hành trình ngắt mở(CTHTM). Động cơ sẽ dừng lại trong 5s sau đó đóng lại. Nếu có điều kiện đóng cưỡng bức thì động cơ sẽ đóng lại không có thời gian trễ. Trường hợp khi đang mở thì có lệnh đóng cưỡng bức, động cơ sẽ đóng lại. Trong hành trình đóng nếu không có lệnh mở cưỡng bức thì động cơ sẽ đóng lại đến khi gặp công tắc hành trình ngắt đóng(CTHTĐ) động cơ sẽ dừng lại. Và sẽ kêt thúc bài toán điều khiển cửa cabin. Nếu đang đóng có lệnh mở cưỡng bức thì động cơ sẽ mở cửa và lặp lại thao tác như trên đến khi kết thúc bài toán điều khiển cửa. 4.5.3.CODE LẬP TRÌNH PLC CHO BÀI TOÁN ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY. Gồm 4 chương trình con và 1 chương trình chính(Main): Chương trình con gồm: 1)Chương trình xác định vị trí của thang và hiển thị 2)Chương trình đọc ,so sánh lệnh và xử lý lệnh 3)Chương trình điều khiển cửa cabin. 4)Chương trình xoá lệnh. SymbloTable. Symblo Table address Comment CB1 I0.0 cambien ledA Q0.0 led hien thi ledB Q0.1 led hient hi ledC Q0.2 led hien thi Goichon1U I0.1 chonvagoitang1 Goi2U I0.2 goi tang 2 theo chieu len Goi2D I0.3 goi tang 2 theo chieu xuong Chont2 I0.4 chontang2 Goi3U I0.5 goi tang 3 theo chieu len Goi3D I0.6 goi tang 3 theo chieu xuong Chont3 I0.7 chon tang 3 Goichon4D I1.0 chon va goi tang4 CBdungtang I1.1 dung de dug chinhxac Chon1 M1.1 chon tang1 Tang1U M0.1 bit ao goi tang 1 Chon2 M1.2 chon tang2 Tang2U M0.2 goi tang 2 theo chieu len Tang2D M2.2 goi 2 theo chieu xuong Chon3 M1.3 chon tang 3 Tang3D M2.3 goi 3 theo chieu xuong Tang3U M0.3 goitang 3 theo chieu len Tang4D M0.4 goi tang 4 theo chieu xuong Chon4 M1.4 chon tang 4 Chaylen Q0.4 chaythuan Chayxuong Q0.5 chaynguoc CTHTD I1.2 cong tac hanh trinh dong CTHTM I1.3 cong tac hanh trinh mo 4.5.4.CHƯƠNG TRÌNH XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ CỦA THANG VÀ HIỂN THỊ TẦNG. Chương trình xác định vị trí của thang sử dụng bộ đếm. Trong hành trình lên khi cảm biến xác định tầng nhận tín hiệu(CB1) thì biến đếm VB0 được tăng lên 1,còn trong hành trình xuống khi cảm biến xác CB1 nhận tín hiệu thì biến đếm VB0 được giảm đi. Network1: có nhiệm vụ gắn giá trị VB0=1 trong vòng quét đầu tiên. Network2: Thiết lập bộ đếm CB1 để đếm tăng. Khi có tín hiệu chạy lên(M4.0)và tín hiệu cảm biến xác định tầng được set thì tăng giá trị bộ đêm. Bộ đếm được đặt giá trị bằng 1, và sau mỗi lần bộ đếm được set thì lại được reset ngay khi CB1 không tích cực. Network3: Tăng giá trị của biến đếm VB0 lên 1 khi bít C1 được set Network4: Thiết lập bộ đếm C2 để đếm giảm. Khi có tín hiệu chạy xuống M4.1 được set và CB1 được set thì C2 được set. Tương tự như C1, C2 cũng được reset sau mỗi lần đếm. Network5: Giảm giá trị biến đếm VB0 khi C2 tích cực. Network6: Hiển thị đèn báo tầng Network7: Hiển thị đèn lên,xuống 4.5.5.CHƯƠNG TRÌNH ĐỌC, SO SÁNH VÀ XỬ LÝ LỆNH. Network1: Đọc và nhớ lệnh trong cabin và ngoài cửa tầng. Network2: Khi lệnh > vị trí thì set điều kiện cho thang máy chạy lên M4.0 Network3: Khi lệnh < vị trí thì set điều kiện cho thang máy chạy xuống M4.1 Network4: Điều kiện lệnh dừng tại tầng có gọi Network5: Lệnh = vị trí, thang dừng tại tầng có gọi. Network6: Set bit chạy lên khi điều kiện chạy lên M4.0 được thoả mãn. Và ngắt chạy lên khi điều kiện bằng tâng được thoả mãn. Network7: Xét bit chạy xuống khi điều kiện chạy xuống M4.1 được thoả mãn. Và ngắt chạy xuống khi điều kiện bằng tầng được thoả mãn. Network8: Dừng thang máy 4.5.6.CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN CỬA CABIN Network1, Network2: Xét điều kiện khi dừng cabin có trễ một thời gian khi mở cửa Network3: Các điều kiện mở cửa và mở cưỡng bức. Network4: Trễ thời gian 3s khi ngắt mở cửa Network5: Đóng cabin có trễ và đóng cưỡng bức không trễ. Network6:Tạo trễ một khoảng 2,5s kể từ khi đóng cửa đến khi thang bắt chuyển động. 4.5.7. XOÁ LỆNH Khi thang bằng tại vị trí các tầng, thoả mãn các điều kiện dừng tầng thì sẽ xoá lệnh. 4.7. Viết phần mềm giám sát,điều khiển thang máy từ trên máy tính Sau khi điều khiển thang máy và thử nghiệm thành công.Tác giả đã dùng phần mềm Win CC 6.0 của hãng Simens để viết giao diện cho mô hình thang máy này.Để liên kết được giữa win CC và S7-200,tác giả đã sử dụng phần mềm PC ACCESS của hãng simens để làm việc đó. Hình 4.4.4 thể hiện chương trình đã được lập trình bằng ngôn ngữ Ladder điều khiển thang máy được liên kết vào PC ACCESS. Việc liên kết cho S7-200 được thông qua giao tiếp điểm – điểm PPI đã được hỗ trợ,định nghĩa địa chỉ mạng,địa chỉ PLC tương thích giữa PLC và PC ACCESS. Khi đã tạo được 1 tổ hợp biến tượng trưng cho các biến trong PLC vào trong PC ACCESS như vậy,việc còn lại là mở chương trình win cc lên,tạo drive truyền thông OPC, S7-200 và win cc được liên kết qua chuẩn OPC.(Hình 4.4.4) Sau khi add drive xong ta tìm OPC chủ là PC ACCESS và OPC khách là win cc.lúc này win cc và s7-200 đã được liên kết với nhau thông qua PC ACCESS,các biến có tên tượng trưng trong chương trình ladder điều khiển thang máy đã được thể hiện trong Tag( nhãn) quá trình của win cc.(hình4.4.5). Như vậy đến đây ta chỉ việc viết giao diện và thực hiện liên kết nhãn quá trình với các đối tượng tương ứng được vẽ trong win cc có các thuộc tính khác nhau để thể hiện trên màn hình giao diện các trạng thái của các biến trên PLC.Qua đó ta đã điều khiển và giám sát được mô hình thang máy. Tác giả đã viết giao diện cho thang máy (hình 4.4.6) .Tác giả đã chạy thử và thử nghiệm thành công. Hình 4.4.3 Liên kết S7 -200 qua PC ACCESS Hình 4.4.4 Hình 4.4.5. Hình 4.4.6 :Giao diện thang máy 4 tầng PHỤ LỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO : TCVN-1993 MÁY ĐIỆN 1 (VŨ GIA HANH –NXB KHOA HỌC KĨ THUẬT). TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN (TRẦN VĂN THỊNH –NXB GIÁO DỤC). TRANG BỊ ĐIỆN –ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP DÙNG CHUNG (VŨ QUANG HỘI –NGUYỄN VĂN CHẤT – NGUYỄN THỊ LIÊN ANH –NXB GIÁO DỤC). THANG MÁY CẤU TẠO –LỰA CHỌN LẮP ĐẶT VÀ SỬ DỤNG (VŨ LIÊM CHÍNH –PHẠM QUANG DŨNG –HOA VĂN NGŨ – NXB GIÁO DỤC ). SLIDE TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN (HÀ XUÂN HÒA –BỘ MÔN THIẾT BỊ ĐIỆN). CATALOG VÀ MANUAL COMMANDERSK CỦA HÃNG EMERSON. SLIDE THIẾT BỊ LẬP TRÌNH (VŨ THANH –BỘ MÔN THIẾT BỊ ĐIỆN). MANUAL WIN CC CỦA HÃNG SIMENS. TƯ LIỆU TRÊN INTERNET.

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docThiết kế và dựng mô hình thang máy sử dụng biến tần - động cơ KĐB.doc