Lập trình PLC S7-300 điều khiển cho thang máy nhà 5 tầng

DAMH: Trang bị điện – điện tử các máy công nghiệp dùng chung MỤC LỤC Trang LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THANG MÁY 1.1. Mô tả chung về thang máy 1.1.1. Phân loại theo chức năng 1.1.2. Phân loại theo tốc độ dịch chuyển 1.1.3. Phân loại theo tải trọng 1.2. Yêu cầu của thang máy 1.3. Cấu trúc chung của thang máy 1.4. Cơ khí của thang máy 1.5. Thiết bị điện trong thang máy CHƯƠNG 2: MẠCH ĐIỆN TRONG THANG MÁY SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ PLC  2 3 3 3 3 4 4 5 6 9 12 2.1. 2.2. 2.3. 2.4. 2.5. 2.6. 2.7.  Mạch động lực Mạch điều khiển Mạch tín hiệu Mạch chiếu sáng Mạch an toàn Thống kê đầu vào ra cho trạm PLC Sơ đồ mạch điều khiển  12 12 13 13 13 13 15 CHƯƠNG 3: LẬP TRÌNH PLC S7-300 ĐIỀU KHIỂN CHO THANG MÁY NHÀ 5 TẦNG 17 3.1. 3.2. 3.3.  Lưu đồ thuật toán điều khiển Khai báo cấu hình trạm PLC S7 – 300 Chương trình điều khiển bằng ngôn ngữ LAD  17 19 19 KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO  46 47 GVHD: PGS.TS Hoàng Xuân Bình  1  SVTH: Nguyễn Văn Duy DAMH: Trang bị điện – điện tử các máy công nghiệp dùng chung LỜI NÓI ĐẦU Với quá trình đô thị hoá diễn ra tại nước ta trong những năm gần đây việc xây dựng các toà nhà chung cư cao cấp, cao ốc văn phòng thì thang máy trở thành một phương tiện di chuyển thiết yếu.Vì vậy vấn đề đặt ra là thiết kế một hệ thống thang máy có khả năng chở người cũng như hàng hoá để phục vụ cuộc sống là rất cần thiết. Thang máy trong cuộc sống hiện đại ngày càng yêu cầu cao vệ vận hàng tin cậy,nhanh chóng và an toàn bên cạnh các yêu cầu về thẩm mĩ. Động cơ không đồng bộ ngày nay được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thay cho các động cơ khác vì nó có nhiều ưu điểm như khởi động đơn giản, vận hành tin cậy, rẻ tiền và kích thước gọn nhẹ. Công nghệ PLC được ứng dụng trong điều khiển thang máy ngày càng được sử dụng rộng rãi do tính dễ lập trình, linh hoạt trong các yêu cầu điều khiển. Trong quá trình thực hiện em đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ của các thầy cô giáo trong bộ môn đặc biệt là thầy giáo PGS.TS Hoàng Xuân Bình, em xin chân thành cảm ơn các thầy đã giúp em hoàn thành đồ án môn học. Hải Phòng tháng 5/2011 SVTH : Nguyễn Văn Duy GVHD: PGS.TS Hoàng Xuân Bình  2  SVTH: Nguyễn Văn Duy DAMH: Trang bị điện – điện tử các máy công nghiệp dùng chung CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THANG MÁY 1.1. Mô tả chung về thang máy Thang máy là thiết bị vận tải dùng để chở người và hàng hoá theo phương thẳng đứng. Nó là một loại hình máy nâng chuyển được sử dụng rộng rãi trong các ngành sản xuất của nền kinh tế quốc dân như trong ngành khai thác hầm mỏ, trong ngành xây dựng, luyện kim, công nghiệp nhẹ... ở những nơi đó thang máy được sử dụng để vận chuyển hàng hoá, sản phẩm, đưa công nhân tới nơi làm việc có độ cao khác nhau... Nó đã thay thế cho sức lực của con người và đã mang lại năng suất cao. Trong sinh hoạt dân dụng, thang máy được sử dụng rộng rãi trong các toà nhà cao tầng, cơ quan, khách sạn... Thang máy đã giúp cho con người tiết kiệm được thời gian và sức lực... Ở Việt Nam từ trước tới nay thang máy chỉ chủ yếu được sử dụng trong công nghiệp để trở hàng và ít được phổ biến. Nhưng trong giai đoạn hiện nay nền kinh tế nước ta đang có những bước phát triển mạnh thì nhu cầu sử dụng thang máy trong mọi lĩnh vực ngày càng tăng lên. Có thể phân loại thang máy như sau: 1.1.1. Phân loại theo chức năng: a. Thang máy chở người: Gia tốc cho phép được quy định theo cảm giác của hành khách: a ≤ 1,5 m/g2 +Dùng trong các toà nhà cao tầng: loại này có tốc độ trung bình hoặc lớn, đòi hỏi vận hành êm, an toàn và có tính mỹ thuật... +Dùng trong bệnh viện: phải đảm bảo rất an toàn, sự tối ưu về độ êm khi dịch chuyển, thời gian dịch chuyển, tính ưu tiên đúng theo các yêu cầu của bệnh viện... +Trong các hầm mỏ, xí nghiệp: đáp ứng được các điều kiện làm việc nặng nề trong công nghiệp như tác động của môi trường làm việc: độ ẩm, nhiệt độ; thời gian làm việc, sự ăn mòn... b. Thang máy chở hàng: Được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, trong kinh doanh...Nó đòi hỏi cao về việc dừng chính xác buồng thang máy đảm bảo cho việc vận chuyển hàng hoá lên xuống thang máy được dễ dàng thuận lợi... 1.1.2. Phân loại theo tốc độ dịch chuyển: GVHD: PGS.TS Hoàng Xuân Bình  3  SVTH: Nguyễn Văn Duy DAMH: Trang bị điện – điện tử các máy công nghiệp dùng chung Thang máy tốc độ chậm: V = 0,5 m/s Thang máy tốc độ trung bình: V = 0,75 ÷ 1,5 m/s Thang máy tốc độ cao: V = 2,5 ÷ 5 m/s 1.1.3. Phân loại theo tải trọng: Thang máy loại nhỏ: QTm < 160 KG Thang máy loại trung bình: QTm = 500 ÷ 2000 KG Thang máy loại lớn: QTm > 2000 KG 1.2. Yêu cầu của thang máy a . Yêu cầu công nghệ: Dễ điều khiển và hiệu chỉnh ( tính đơn giản cao ) . An toàn tuyệt dối cho người và thiết bị . Yêu cầu về dừng chính xác cao không gây khó chịu cho người và hành khách phạm vi điều chỉnh tốc độ từ 3:1 dến 10:1 b . Yêu cầu về truyền động Một trong những yêu cầu cơ bản đối với hệ truyền động thang máy là phải đảm bảo cho buồng thang chuyển động êm . Buồng thang chuyển động êm hay không phụ thuộc vào gia tốc khi mở máy và khi hãm . Các tham số chính đặc trưng cho chế độ làm việc của thang máy là : Tốc độ di chuyển v [ m/s ] , gia tốc a , độ giật ñ Tốc độ di chuyển của buồng thang quyết định năng suất của thang máy , có ý nghĩa rất quan trọng nhất là đối với các nhà cao tầng Đối với các nhà trọc trời tối ưu nhất là dùng thang máy cao tốc ( v= 35m/s ) giảm thời gian quá độ và tốc độ di chuyển trung bình của buồng thang đạt gần bằng tốc độ định mức .Nhưng việc tăng tốc độ lại dẫn đến giá thành thang máy tăng. Nếu tăng tốc độ của thang máy v = 0,75m/s lên v= 3m/s giá thành tăng lên 4-5 lần. Bởi vậy tùy theo độ cao của toà nhà mà chọn thang máy có tốc độ phù hợp với tốc độ tối ưu. Tốc độ di chuyển trung bình của thang máy có thể tăng bằng cách giảm thời gian mở máy và hãm máy có nghĩa là tăng gia tốc. Nhưng khi gia tốc lớn sẽ gây cảm giác khó chịu cho hành khách (như chóng mặt, sợ hãi nghẹt thở ...). Bởi vậy gia tốc tối ưu là:  a ≤ 2 m / s 2 Một đại lượng nữa quyết định sự di chuyển êm của buồng thang là tốc độ tăng của gia tốc khi mở máy và tốc độ giảm của gia tốc khi hãm máy. Nói cách khác đó là độ giật ñ :  2 2 GVHD: PGS.TS Hoàng Xuân Bình  4  SVTH: Nguyễn Văn Duyñ = da/dt =d v/dt DAMH: Trang bị điện – điện tử các máy công nghiệp dùng chung Khi a ≤ 2m/s2 thì độ giật ñ ≤ 20m/s2. c , Yêu cầu về cơ cấu hãm: Buồng thang dừng chính xác. Không được rơi tự do khi mất điện hoặc đứt dây treo. Cơ cấu hãm phải giữ buồng thang khi tốc độ di chuyển vượt qúa (20 ÷ 40) % tốc độ định mức. d, Yêu cầu vận hành: Không được vận hành trong trạng thái bất thường, nếu cần đảo chiều phải êm, tốc độ không được giảm đột ngột. e, Yêu cầu về mômen quán tính : Phụ tải của thang máy là phụ tải thế năng. Động cơ truyền động cho thang máy phải làm việc với phụ tải ngắn hạn. 1.3. Cấu trúc chung của thang máy Thang máy có nhiều loại khác nhau nhưng nhìn chung có các bộ phận chính sau: bộ tời kéo: cabin cùng hệ thống treo cabin. Cơ cấu đóng mở cửa cabin và bộ hãm bảo hiểm, cáp nâng, đối trọng và hệ thống cân bằng, hệ thống ray dẫn hướng cho cabin và đối trọng chuyển động trong giếng thang, bộ phận giảm chấn cho cabin và đối trọng đặt ở đáy giếng thang, hệ thống hạn chế tốc độ tác động lên bộ hãm bảo hiểm để dừng cabin khi tốc độ vượt quá giới hạn cho phép, tủ điều khiển cùng các trang thiết bị điện để điều khiển tự động thang máy hoạt động theo đúng chức năng yêu cầu và đảm bảo an toàn, cửa cabin và các cửa tầng cùng hệ thống khóa liên động. Bộ tời kéo 21 được đặt trong buồng máy 22 nằm ở phía trên giếng thang 15. Giếng thang 15 chạy dọc suốt chiều cao của công trình và được che chắn bằng kết cấu chịu lực (gạch, bêtông hoặc kết cấu thép với lưới che hoặc kính) và chỉ để các cửa vào giếng thang để lắp cửa tầng 7. Trên kết cấu chịu lực dọc theo giếng thang có gắn các ray dẫn hướng 12 và 13 cho đối trọng 14 và cabin 18. Cabin và đối trọng được treo trên hai đầu của cáp nâng 20 nhờ hệ thống treo 19. Hệ thống treo có tác dụng đảm bảo cho các nhánh cáp nâng riêng biệt có độ căng như nhau. Cáp nâng được vắt qua các rãnh cáp của puly ma sát của bộ tời kéo. Khi bộ tời kéo hoạt động puly ma sát quay và Hình 1.1. Cấu trúc thang máy GVHD: PGS.TS Hoàng Xuân Bình  5  SVTH: Nguyễn Văn Duy DAMH: Trang bị điện – điện tử các máy công nghiệp dùng chung truyền chuyển động đến cáp nâng làm cabin và đối trọng đi lên hoặc xuống dọc theo giếng thang. Khi chuyển động cabin và đối trọng tựa trên các ray dẫn hướng trong giếng thang nhờ các ngàm dẫn hướng 16. Cửa cabin 4 và cửa tầng 7 thường là loại cửa lùa sang một bên hoặc hai bên và chỉ đóng mở được khi cabin dừng trước cửa tầng nhờ cơ cấu đóng mở cửa 3 đặt trên nóc cabin. Cửa cabin và cửa tầng được trang bị hệ thống khóa liên động và các tiếp điểm điện đê đảm bảo an toàn cho thang máy hoạt động (thang không hoạt động được nếu một trong các cửa tầng hoặc cửa cabin chưa đóng hẳn, hệ thống khoá liên động đảm bảo đóng kín các cửa tầng và không mở được từ bên ngoài khi cabin không ở đúng vị trí của tầng, đối với loại cửa lùa đóng mở tự động thì khi đóng hoặc mở cửa cabin, hệ thống khóa liên động kéo theo cửa tầng cùng đóng hoặc mở ). Tại điểm trên cùng và dưới cùng của giếng thang có đặt các công tắc hạn chế hành trình cho cabin. Phần dưới của giếng thang là hố thang 10 để đặt các giảm chấn 11 và thiết bị căng cáp hạn chế tốc độ 9. Khi hỏng hệ thống điều khiển, cabin hoặc đối trọng có thể đi xuống phần hố thang 10, vượt qua công tắc hạn chế hành trình và tỳ lên giảm chấn 11 để đảm bảo an toàn cho kết cấu máy và tạo khoảng trống cần thiết dưới đáy cabin để có thể đảm bảo an toàn khi bảo dưỡng, điều chỉnh và sữa chữa. Bộ hạn chế tốc độ 2 được đặt trong buồng máy 22 và cáp của bộ hạn chế tốc độ 8 có liên kết với hệ thống tay đòn của bộ hãm bảo hiểm 17 trên cabin. Khi đứt cáp hoặc cáp trượt trên rãnh puly do không đủ ma sát mà cabin đi xuống với tốc độ vượt quá giá trị cho phép, bộ hạn chế tốc độ qua cáp 8 tác động lên bộ hãm bảo hiểm 17 để dừng cabin tựa trên các ray dẫn hướng trong giếng thang. Ơ một số thang máy, bộ bảo hiểm và hệ thống hạn chế tốc độ còn được trang bị cho cả đối trọng. 1.4. Thiết bị cơ khí của thang máy: a, Ray dẫn hướng: Ray dẫn hướng được lắp đặt dọc theo giếng thang để dẫn hướng cho cabin và đối trọng chuyển động dọc theo giếng thang. Ray dẫn hướng đảm bảo cho cabin đối trọng luôn nằm ở vị trí thiết kế của chúng trong giếng thang và không bị dịch chuyển theo phương ngang trong quá trình chuyển động. Ray dẫn hướng được lắp đặt ở hai bên cabin và đối trọng với độ chính xác cần thiết theo yêu cầu đặt ra trong tiêu chuẩn lắp đặt thang máy (độ thẳng, độ thẳng đứng của ray, khoảng cách các đầu ray…). b,Giảm chấn: Giảm chấn được lắp đặt dưới đáy hố thang để dừng và đỡ cabin và đối trọng trong trường hợp cabin hoặc đối trọng chuyển động xuống dưới vượt quá vị trí đặt công tắc hạn chế hành trình dưới cùng. Có hai loại giảm chấn: giảm chấn lò xo được dùng thông dụng cho các loại thang có tốc độ 0,5 ÷ 1 m/s. Giảm chấn thủy lực là loại tốt nhất và thường dùng cho thang máy có tốc độ trên 1 m/s. GVHD: PGS.TS Hoàng Xuân Bình  6  SVTH: Nguyễn Văn Duy DAMH: Trang bị điện – điện tử các máy công nghiệp dùng chung Hình 1.2. Cấu tạo bộ giảm chấn thuỷ lực Giả sử thang máy bị sự cố khi cabin đi xuống. Đáy cabin sẽ tác động một lực F là cho piston (1) đi xuống, đẩy dầu ép từ buồng thang (3) lên buồng (2) theo đường dẫn (4). Quá trình này diễn ra từ từ cho đến khi cabin ngừng hẳn. Sau khi sử lý sự cố, cabin thôi tác dụng lực F lên piston thì lò xo (5) đẩy piston vào vị trí cũ, dầu ép từ buồng thang (2) theo đường dẫn (4) về lại buồng thang (3). Trong trường hợp thang máy gặp sự cố khi đi lên thì quá trình diễn ra tương tự nhưng khi đó bộ giảm chấn của đối trọng làm việc. c, Cabin và các thiết bị liên quan: Cabin là hệ thống mang tải của thang máy. Cabin phải có kết cấu sao cho có thể tháo rời nó thành từng bộ phận nhỏ. Theo cấu tạo, cabin gồm 2 phần: kết cấu chịu lực (khung cabin) và các vách che trần, sàn tạo thành buồng cabin. Trên khung cabin có lắp các ngàm dẫn hướng, hệ thống treo cabin, hệ thống tay đòn và bộ hãm bảo hiểm, hệ thống cửa và cơ cấu đóng mở cửa…. Ngoài ra, cabin của thang máy chở người phải đảm bảo các yêu cầu về thông gió, nhiệt độ và ánh sáng. Khung cabin: có cấu trúc dạng đỡ, có thể móc cáp vào để kéo cabin. Ngàm dẫn hướng: có tác dụng dẫn hướng cho cabin và đối trọng chuyển động dọc theo ray dẫn hướng và khống chế độ dịch chuyển ngang của cabin và đối trọng trong giếng thang không vượt quá giá trị cho phép. Có hai loại ngàm dẫn hướng: ngàm trượt (bạc trượt) và ngàm con lăn. Hệ thống treo cabin: do cabin và đối trọng được treo bằng nhiều sợi cáp riêng biệt cho nên phải có hệ thống treo để đảm bảo cho các sợi cáp nâng riêng biệt này có độ căng như nhau. Trong trường hợp ngược lại, sợi cáp chịu lực căng lớn sẽ bị quá tải còn sợi cáp chùng sẽ trượt trên rãnh của puly ma sát nên rất nguy hiểm. Có hai loại hệ thống treo: kiểu tay đòn và kiểu lò xo. Buồng cabin: là một kết cấu có thể tháo rời được gồm trần, sàn và vách cabin. Các phần này có liên kết với nhau và liên kết với khung chịu lực của cabin. Các yêu cầu chung đối với buồng cabin: GVHD: PGS.TS Hoàng Xuân Bình  7  SVTH: Nguyễn Văn Duy DAMH: Trang bị điện – điện tử các máy công nghiệp dùng chung - Trần, sàn và vách cabin phải kín, không có lỗ thủng. - Phải có độ bền, độ cứng cần thiết. - Buồng cabin phải đảm bảo yêu cầu về thông gió, thoát nhiệt và ánh sáng. Ngoài ra, phải có phương tiện liên lạc bên ngoài trong trường hợp sự cố, có cửa thoát hiểm. - Tiếp điểm đảm bảo khi lượng tải trong cabin đạt 90% tải trọng danh nghĩa thì các lệnh gọi tầng từ bên ngoài sẽ mất tác dụng và chỉ thực hiện các lệnh điều khiển trong cabin. - Tiếp điểm đảm bảo khi cabin quá tải thì ngắt mạch động lực và thang không hoạt động được, đèn tín hiệu báo quá tải sáng. Hệ thống cửa tầng và cửa cabin: là những bộ phận có vai trò rất quan trọng trong việc đảm bảo an toàn và có ảnh hưởng đến chất lượng, năng suất của thang máy. Cơ cấu đóng mở cửa được đặt trên nóc cabin gồm: động cơ điện đảo chiều, bộ truyền đai, hộp giảm tốc, cần gạt, cáp. Các yêu cầu an toàn đối với hệ thống cửa gồm: - Đủ độ cứng và độ bền. Cửa được lắp kín khít và có kích thước phù hợp với các quy định trong tiêu chuẩn. - Cửa phải được trang bị hệ thống khóa cửa sao cho hành khách không thể mở từ bên ngoài. - Cửa phải có khả năng chống cháy. - Loại cửa lùa đóng mở tự động thì chỉ mở cửa bằng cơ cấu đóng mở cửa đặt trên nóc cabin. Khi đóng cửa, nếu gặp chướng ngại vật thì cửa phải tự mở ra và sau đó lại tiếp tục đóng để tránh trình trạng người chưa vào hẳn trong cabin bị kẹt giữa cửa và cháy động cơ của cơ cấu đóng mở cửa. - Cửa phải có tiếp điểm điện an toàn để đảm bảo rằng thang máy chỉ có thể hoạt động được khi cửa cabin và tất cả các cửa tầng đã đóng kín và khoá đã sập. d, Hệ thống cân bằng trong thang máy: -Đối trọng, cáp nâng, cáp điện, cáp hoặc xích cân bằng là những bộ phận của hệ thống cân bằng trong thang máy để cân bằng với trọng lượng cabin và tải trọng nâng. Việc chọn sơ đồ động học và trọng lượng các bộ phận của hệ thống cân bằng có ảnh hưởng lớn đến momen tải trọng và công suất của động cơ của cơ cấu dẫn động, đến lực căng lớn nhất của cáp nâng và khả năng kéo của puly ma sát. Đối trọng: -Đối trọng là bộ phận đóng vai trò chính trong hệ thống cân bằng của thang máy. Trọng lượng đối trọng được tính theo công thức: Đ = C+ ø.Q Trong đó: C: trọng lượng cabin Q: tải trọng nâng danh nghĩa của thang máy. ø: hệ số cân bằng. GVHD: PGS.TS Hoàng Xuân Bình  8  SVTH: Nguyễn Văn Duy DAMH: Trang bị điện – điện tử các máy công nghiệp dùng chung Xích và cáp cân bằng: khi thang máy có chiều cao nâng trên 45m hoặc trọng lượng cáp nâng và cáp điện có giá trị trên 0,1.Q thì phải đặt thêm cáp hoặc xích cân bằng để bù lại phần trọng lượng của cáp nâng và cáp điện chuyển từ nhánh treo cabin sang nhánh treo đối trọng và ngược lại. Cáp nâng: cáp được bện từ những sợi thép cacbon. Cáp nâng được chọn theo điều kiện sau: Smax.n≤ Sđ Trong đó: Smax – lực căng cáp lớn nhất trong quá trình làm việc của thang máy. Sđ – tải trọng phá hỏng cáp do nhà chế tạo xác định và cho trong bảng cáp tiêu chuẩn tuỳ thuộc vào loại cáp, đường kính cáp và giới hạn bền của vật liệu sợi thép bện cáp. n- hệ số an toàn của cáp, lấy không nhỏ hơn giá trị quy định trong tiêu chuẩn, tuỳ thuộc vào tốc độ, loại thang máy và loại cơ cấu nâng. e, Bộ tời kéo: Theo phương pháp dẫn động có bộ tời kéo dẫn động thủy lực và bộ tời kéo dẫn động điện. Bộ tời kéo dẫn động thủy lực chỉ dùng cho thang máy có chiều cao không lớn. Bộ tời kéo dẫn điện là loại thông dụng hơn cả. Bộ tời kéo dẫn động điện gồm loại có hộp giảm tốc và loại không có hộp giảm tốc. g, Thiết bị an toàn cơ khí : -Thiết bị an toàn cơ khí trong thang máy có vai trò đảm đảm bảo an toàn cho thang máy và hành khách trong trường hợp xảy ra sự cố như: đứt cáp, cáp trượt trên rãnh puly ma sát, cabin hạ với tốc độ vượt quá giá trị cho phép. Thiết bị an toàn cơ khí trong thang máy gồm hai bộ phận chính: bộ hãm bảo hiểm và bộ hạn chế tốc độ. 1.5. Thiết bị điện trong thang máy: a,, Thiết bị động lực : Là những thiết bị điện có công suất lớn và dùng để truyền động và hãm thang máy. Các thiết bị gồm có: Động cơ điện: yêu cầu chung của động cơ điện là ít ồn, Roto của động cơ có momen quán tính lớn (để hạn chế gia tốc khi mở máy), có hệ số trượt định mức cao (5÷12%), bội số momen mở máy lớn (1,8÷2,5%) và thỏa mãn biểu đồ tốc độ tối ưu của buồng thang. -Khi chọn động cơ điện thang máy người ta thường dựa vào các yêu cầu về độ chính xác khi dừng, tốc độ di chuyển buồng thang, gia tốc lớn nhất cho phép và phạm vi điều chỉnh tốc độ. -Đối với thang máy chạy chậm (v<0,5m/s) và trọng tải Q<320 KG người ta thường dùng động cơ điện không đồng bộ roto lồng sóc một tốc độ. Loại động cơ này có cấu tạo đơn giản, giá thành hạ, làm việc tin cậy nhưng khó điều chỉnh tốc độ. -Đối với thang máy tốc độ trung bình và trọng tải Q=320÷3200 KG người ta thường dùng động cơ không đồng bộ roto lồng sóc hai tốc độ. Tốc độ lớn được dùng khi thang máy chạy từ tầng này đến tầng khác, còn tốc độ bé GVHD: PGS.TS Hoàng Xuân Bình  9  SVTH: Nguyễn Văn Duy DAMH: Trang bị điện – điện tử các máy công nghiệp dùng chung được dùng khi buồng thang gần đến tầng cần dừng. Điều đó vừa đảm bảo năng suất cao vừa đảm bảo tầng dừng chính xác và hạn chế gia tốc dừng. -Đối với thang máy tốc độ nhanh và trọng tải lớn người ta thường dùng động cơ điện không đồng bộ roto dây quấn. Loại động cơ này có cấu tạo phức tạp hơn và giá thành cao hơn động cơ roto lồng sóc, nhưng dễ điều chỉnh tốc độ hơn và có thể hạn chế dòng điện mở máy. -Cuối cùng đối với các thang máy quá tốc và trọng tải lớn người ta thường dùng động cơ điện một chiều. Động cơ loại này có cấu tạo phức tạp hơn và giá thành cao hơn động cơ không đồng bộ, nhưng có thể điều chỉnh tốc độ một cách dễ dàng và trong phạm vi rộng. Hãm điện từ : hãm điện từ dùng để hãm động cơ khi mất điện và khi cần dừng thang máy. b, Các thiết bị điều khiển và bảo vệ: Công tắc tầng : Các công tắc tầng dùng để chuyển đổi trạng thái mạch điện khi buồng thang đi qua hoặc đến tầng. Các công tắc tầng được đặt ở vị trí thích hợp trên thành giếng thang. Hiện nay người ta thường sử dụng trong thang máy 3 loại công tắc tầng: - Công tắc tầng cơ khí - Cảm biến kiểu điện cảm - Tế bào quang điện Hãm bảo hiểm và hạn chế tốc độ: Mục đích của hãm bảo hiểm là ngăn ngừa buồng thang rơi trong trường hợp đứt dây cáp. Trong trường hợp này hãm bảo hiểm sẽ khởi động và kẹp chặt buồng thang vào giá trượt định hướng. Ngoài nhiệm vụ kiểm tra tốc độ của buồng thang, hãm bảo hiểm còn kiểm tra độ căng của cáp treo buồng thang. Hình 1.3. Sơ đồ nguyên lý bộ phanh tời dạng đòn góc 1- Các đòn góc 2- Nam châm điện 3- Bulon điều chỉnh 4- Đòn phanh 5- Má phanh 6- Tang phanh GVHD: PGS.TS Hoàng Xuân Bình  10  SVTH: Nguyễn Văn Duy DAMH: Trang bị điện – điện tử các máy công nghiệp dùng chung Nam châm (2) được mắc song song với động cơ nâng. Khi mở máy động cơ, nam châm có điện, phần ứng của nó được nâng lên làm các đòn góc (1) xoay . Các đòn góc tựa vào bulon điều chỉnh (3) lắp trên đòn phanh (4) làm tách các má thắng (5) ra khỏi tang phanh (6). Trục của động cơ được giải phóng để làm việc. Khi đến vị trí dừng cabin, nguồn điện được ngắt ra khỏi động cơ thì nam châm (2) cũng không có điện, các lò xo (3) đẩy đò phanh (5) về vị trí hãm tang phanh (6). Kiểu phanh điện từ hiện nay đang dùng rất phổ biến. GVHD: PGS.TS Hoàng Xuân Bình  11  SVTH: Nguyễn Văn Duy DAMH: Trang bị điện – điện tử các máy công nghiệp dùng chung CHƯƠNG 2: MẠCH ĐIỆN TRONG THANG MÁY SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ PLC 2.1. Mạch động lực Là hệ thống điều khiển dẫn động của thang máy để đóng mở cửa, đảo chiều động cơ dẫn động và phanh của bộ tời kéo. Hệ thống phải đảm bảo việc điều chỉnh tốc độ chuyển động của cabin sao cho quá trình mở máy và phanh được êm dịu và dừng cabin chính xác. Rf OVC  K  K2 K1 Hình 2.1. Mạch động lực 2.2. Mạch điều khiển Là hệ thống điều khiển tầng có tác dụng thực hiện một chương trình điều khiển phức tạp, phù hợp với chức năng yêu cầu của thang máy. Hệ thống điều khiển tầng có nhiệm vụ : lưu trữ các lệnh di chuyển từ cabin , các lệnh gọi tầng của khách hàng và thực hiện các lệnh di chuyển hoặc dừng theo một chế độ ưu tiên nào đó, sau khi thực hiện xong lệnh điều khiển thì xoá bỏ , xác nhận và ghi nhận thường xuyên vị trí của cabin và hướng chuyển động của nó. Tất cả các hệ thống điều khiển tự động đều dùng nút ấn. GVHD: PGS.TS Hoàng Xuân Bình  12  SVTH: Nguyễn Văn Duy DAMH: Trang bị điện – điện tử các máy công nghiệp dùng chung Điều khiển bởi công nghệ PLC. 2.3. Mạch tín hiệu Là các hệ thống đèn tín hiệu với các ký hiệu thống nhất hoá để báo hiệu tín hiệu của thang máy, vị trí và hướng chuyển động của cabin. Điều khiển bởi công nghệ PLC. 2.4. Mạch chiếu sáng Là hệ thống đèn chiếu sáng cho cabin, buồng máy và hố thang. Là hệ thống đèn báo, đèn nút ấn. 2.5. Mạch an toàn Là hệ thống các công tắc, rơle, tiếp điểm nhằm bảo đảm an toàn cho người, hàng hoá và thang máy khi hoạt động. Cụ thể là, bảo vệ quá tải cho động cơ, thiết bị hạn chế tải trọng nâng, các công tắc hạn chế hành trình, các tiếp điểm tại cửa cabin, cửa tầng, các rơle mạch an toàn tự động ngắt điện đến mạch động lực để dừng thang . Ngoài ra, đối với các thang máy có cửa lùa tự động, khi đóng cửa nếu gặp chướng ngại vật thì cửa sẽ tự động mở và đóng lại. thang máy chở người thường được trang bị nút ấn cấp cứu phòng khi có sự cố ( khi ấn nút này cabin sẽ hoạt đông theo một chế đặc biệt nó chỉ nhận lệnh ở tầng có sự cố và hạ cabin xuống tầng một và mở cửa, chứ không nhận lệnh ở bất cứ tầng nào khác) Được điều khiển bởi công nghệ PLC. 2.6. Thống kê đầu vào ra cho trạm PLC 2.6.1. Các đầu vào: GVHD: PGS.TS Hoàng Xuân Bình  13  SVTH: Nguyễn Văn DuySTT Địa chỉ Chức năng 1 I0.0 Nút nhấn Start 2 I0.1 Nút nhấn gọi thang đi lên tại tầng 1 3 I0.2 Nút nhấn gọi thang đi lên tại tầng 2 4 I0.3 Nút nhấn gọi thang đi lên tại tầng 3 5 I0.4 Nút nhấn gọi thang đi lên tại tầng 4 6 I0.5 Nút nhấn gọi thang đi xuống tại tầng 5 7 I0.6 Nút nhấn gọi thang đi xuống tại tầng 4 8 I0.7 Nút nhấn gọi thang đi xuống tại tầng 3 9 I1.0 Nút nhấn gọi thang đi xuống tại tầng 2 10 I1.1 Nút nhấn đén tầng 1 trong Cabin 11 I1.2 Nút nhấn đén tầng 2 trong Cabin DAMH: Trang bị điện – điện tử các máy công nghiệp dùng chung 2.6.2. Các đầu ra: GVHD: PGS.TS Hoàng Xuân Bình  14  SVTH: Nguyễn Văn Duy12 I1.3 Nút nhấn đén tầng 3 trong Cabin 13 I1.4 Nút nhấn đén tầng 4 trong Cabin 14 I1.5 Nút nhấn đén tầng 5 trong Cabin 15 I1.6 Công tắc hành trình hạn chế mở cửa 16 I1.7 Công tắc hành trình hạn chế đóng cửa 17 I2.0 Công tắc mở cửa an toàn 18 I2.1 Nút nhấn mở cửa DO ( Door Open ) 19 I2.2 Nút nhấn đóng cửa DC ( Door Close ) 20 I2.3 Tín hiệu cảm biến cửa ( Door Sensor) 21 I2.4 Công tắc hành trình báo cửa Cabin đã đóng kín 22 I2.5 Công tắc hành trình báo cửa tầng đã đóng kín 23 I2.6 Tín hiệu cảm biến LVU ( Level Up) 24 I2.7 Tín hiệu cảm biến DZ( Door Zone) 25 I3.0 Tín hiệu cảm biến LVD ( Level Down) 26 I3.1 Tín hiệu cảm biến buồng thang tại tầng 1 27 I3.2 Tín hiệu cảm biến buồng thang tại tầng 2 28 I3.3 Tín hiệu cảm biến buồng thang tại tầng 3 29 I3.4 Tín hiệu cảm biến buồng thang tại tầng 4 30 I3.5 Tín hiệu cảm biến buồng thang tại tầng 5 31 I3.6 Công tắc hạn chế trên ( HCT ) 32 I3.7 Công tắc hạn chế dưới ( HCD ) 33 I4.0 Công tắc báo buồng thang quá tải 34 I4.1 Tắt đèn và chuông báo để sửa chữa thang 35 I4.2 Tắt đèn và chuông báo động cơ đã hoạt động đủ 1 năm 36 I4.3 Xóa sự cố, cấp điện lại cho động cơ 37 I4.4 Xóa counter sau khi đã bảo chì động cơ 38 I4.5 Cấp điện cho động cơ STT Đầu ra Chức năng sử dụng 1 Q0.1 Đèn báo nút nhấn gọi thang đi lên tại tầng 1 2 Q0.2 Đèn báo nút nhấn gọi thang đi lên tại tầng 2 3 Q0.3 Đèn báo nút nhấn gọi thang đi lên tại tầng 3 4 Q0.4 Đèn báo nút nhấn gọi thang đi lên tại tầng 4 5 Q0.5 Đèn báo nút nhấn gọi thang đi xuống tại tầng 2 6 Q0.6 Đèn báo nút nhấn gọi thang đi xuống tại tầng 3 7 Q0.7 Đèn báo nút nhấn gọi thang đi xuống tại tầng 4 DAMH: Trang bị điện – điện tử các máy công nghiệp dùng chung 3.2.  Sơ đồ mạch điều khiển 24 VDC I0.0  I0.1  I0.2  I0.3  I0.4  I0.5  I0.6  I0.7  I1.0  I1.1  I1.2  I1.3  I1.4 DIGITAL INPUT 24 VDC GVHD: PGS.TS Hoàng Xuân Bình  15  SVTH: Nguyễn Văn Duy 8 Q1.0 Đèn báo nút nhấn gọi thang đi xuống tại tầng 5 9 Q1.1 Đèn báo nút nhấn đến tầng 1 10 Q1.2 Đèn báo nút nhấn đến tầng 2 11 Q1.3 Đèn báo nút nhấn đến tầng 3 12 Q1.4 Đèn báo nút nhấn đến tầng 4 13 Q1.5 Đèn báo nút nhấn đến tầng 5 14 Q2.1 Đèn báo vị trí buồng thang tại tầng 1 15 Q2.2 Đèn báo vị trí buồng thang tại tầng 2 16 Q2.3 Đèn báo vị trí buồng thang tại tầng 3 17 Q2.4 Đèn báo vị trí buồng thang tại tầng 4 18 Q2.5 Đèn báo vị trí buồng thang tại tầng 5 19 Q2.6 Đèn báo thang đi lên 20 Q2.7 Đèn báo thang đi xuống 21 Q3.0 Đèn báo buồng thang quá tải 22 Q3.1 Đèn báo buồng thang chạm HCT 23 Q3.2 Đèn báo buồng thang chạm HCD 24 Q3.3 Chuông báo nguy hiểm khi thang chạm HCD,HCT 25 Q3.4 Đèn và chuông báo động động cơ đã hoạt động đủ 1 năm 26 Q4.0 Cấp điện cho động cơ 27 Q4.1 Cấp điện cho phanh điện từ 28 Q4.2 Điều khiển thang đi xuống 29 Q4.3 Điều khiển thang đi lên 30 Q4.4 Điều khiển mở cửa 31 Q4.5 Điều khiển đóng cửa 32 Q4.6 Cấp điện cho hệ thống đèn và quạt bên trong buồng thang I0.0  I0.1  I0.2  I0.3  I0.4  I0.5  I0.6  I0.7  I1.0  I1.1  I1.2  I1.3  I1.4 DAMH: Trang bị điện – điện tử các máy công nghiệp dùng chung DIGITAL INPUT 24 VDC I1.5  I1.6  I1.7  I2.0  I2.1  I2.2  I2.3  I2.4  I2.5  I2.6  I2.7  I3.0  I3.1 DIGITAL INPUT 24 VDC I3.2  I3.3  I3.4  I3.5  I3.6  I3.7  I4.0  I4.1  I4.2  I4.3  I4.4  I4.5 DIGITAL INPUT DIGITAL OUTPUT Q0.1  Q0.2  Q0.3  Q0.4  Q0.5  Q0.6  Q0.7  Q1.0  Q1.1  Q1.2  Q1.3  Q1.4 GND DIGITAL OUTPUT Q1.5 Q2.1  Q2.2  Q2.3  Q2.4  Q2.5  Q2.6  Q2.7  Q3.0  Q3.1  Q3.2  Q3.3 GND DIGITAL OUTPUT Q3.4 Q4.0 GVHD: PGS.TS Hoàng Xuân Bình  Q4.1  Q4.2 16  Q4.3  Q4.4  Q4.5  Q4.6 SVTH: Nguyễn Văn Duy DAMH: Trang bị điện – điện tử các máy công nghiệp dùng chung CHƯƠNG 3: LẬP TRÌNH PLC S7-300 ĐIỀU KHIỂN CHO THANG MÁY NHÀ 5 TẦNG 3.1.  Lưu đồ thuật toán điều khiển Goi tang ben ngoai Cabin Begin Thang dang hoat dong Goi tang xuong  Khi qua tai Begin Cabin dung dung tang yeu cau Cua mo hoac len Delay 5s Cung Phuc vu huong Xac dinh huong goi thang  Chuong bao hoac Den  D  Qua tai khac huong Den tang nguoi goi theo huong thang (mo cua va xoa Bit nho tang) Phuc vu S Tu dong dong cua Phuc vu Hình 3.1. Lưu đồ thuật toán gọi tầng bên ngoài Cabin và khi quá tải GVHD: PGS.TS Hoàng Xuân Bình  17  SVTH: Nguyễn Văn Duy DAMH: Trang bị điện – điện tử các máy công nghiệp dùng chung Reset khi Cabin da dong nguon Begin  Goi tang trong Cabin Begin Trang thai cua cua Dong  Mo Goi tang xuong hoac len  Chon tang can den Cabin hoat dong phuc vu Dong cua Cabin xuong tang 1  Phuc vu Gap nguoi goi tang S  Phuc vu tiep D Nguoi nhan goi tang xuong hoac len Chuong bao hoac Den Phuc vu  D  Cung huong thang D Dung o tang co nguoi uu tien Cua mo Delay 5s Qua tai S Dong cua Chon tang theo yeu cau  S Hình 3.2. Lưu đồ thuật toán gọi tầng bên trong Cabin và Reset GVHD: PGS.TS Hoàng Xuân Bình  18  SVTH: Nguyễn Văn Duy DAMH: Trang bị điện – điện tử các máy công nghiệp dùng chung 3.2. Khai báo cấu hình trạm PLC S7 - 300 3.3. Chương trình điều khiển bằng ngôn ngữ LAD GVHD: PGS.TS Hoàng Xuân Bình  19  SVTH: Nguyễn Văn Duy DAMH: Trang bị điện – điện tử các máy công nghiệp dùng chung GVHD: PGS.TS Hoàng Xuân Bình  20  SVTH: Nguyễn Văn Duy DAMH: Trang bị điện – điện tử các máy công nghiệp dùng chung GVHD: PGS.TS Hoàng Xuân Bình  21  SVTH: Nguyễn Văn Duy DAMH: Trang bị điện – điện tử các máy công nghiệp dùng chung GVHD: PGS.TS Hoàng Xuân Bình  22  SVTH: Nguyễn Văn Duy DAMH: Trang bị điện – điện tử các máy công nghiệp dùng chung GVHD: PGS.TS Hoàng Xuân Bình  23  SVTH: Nguyễn Văn Duy DAMH: Trang bị điện – điện tử các máy công nghiệp dùng chung GVHD: PGS.TS Hoàng Xuân Bình  24  SVTH: Nguyễn Văn Duy DAMH: Trang bị điện – điện tử các máy công nghiệp dùng chung GVHD: PGS.TS Hoàng Xuân Bình  25  SVTH: Nguyễn Văn Duy DAMH: Trang bị điện – điện tử các máy công nghiệp dùng chung GVHD: PGS.TS Hoàng Xuân Bình  26  SVTH: Nguyễn Văn Duy DAMH: Trang bị điện – điện tử các máy công nghiệp dùng chung GVHD: PGS.TS Hoàng Xuân Bình  27  SVTH: Nguyễn Văn Duy DAMH: Trang bị điện – điện tử các máy công nghiệp dùng chung GVHD: PGS.TS Hoàng Xuân Bình  28  SVTH: Nguyễn Văn Duy DAMH: Trang bị điện – điện tử các máy công nghiệp dùng chung GVHD: PGS.TS Hoàng Xuân Bình  29  SVTH: Nguyễn Văn Duy DAMH: Trang bị điện – điện tử các máy công nghiệp dùng chung GVHD: PGS.TS Hoàng Xuân Bình  30  SVTH: Nguyễn Văn Duy DAMH: Trang bị điện – điện tử các máy công nghiệp dùng chung GVHD: PGS.TS Hoàng Xuân Bình  31  SVTH: Nguyễn Văn Duy DAMH: Trang bị điện – điện tử các máy công nghiệp dùng chung GVHD: PGS.TS Hoàng Xuân Bình  32  SVTH: Nguyễn Văn Duy DAMH: Trang bị điện – điện tử các máy công nghiệp dùng chung GVHD: PGS.TS Hoàng Xuân Bình  33  SVTH: Nguyễn Văn Duy DAMH: Trang bị điện – điện tử các máy công nghiệp dùng chung GVHD: PGS.TS Hoàng Xuân Bình  34  SVTH: Nguyễn Văn Duy DAMH: Trang bị điện – điện tử các máy công nghiệp dùng chung GVHD: PGS.TS Hoàng Xuân Bình  35  SVTH: Nguyễn Văn Duy DAMH: Trang bị điện – điện tử các máy công nghiệp dùng chung GVHD: PGS.TS Hoàng Xuân Bình  36  SVTH: Nguyễn Văn Duy DAMH: Trang bị điện – điện tử các máy công nghiệp dùng chung GVHD: PGS.TS Hoàng Xuân Bình  37  SVTH: Nguyễn Văn Duy DAMH: Trang bị điện – điện tử các máy công nghiệp dùng chung GVHD: PGS.TS Hoàng Xuân Bình  38  SVTH: Nguyễn Văn Duy DAMH: Trang bị điện – điện tử các máy công nghiệp dùng chung GVHD: PGS.TS Hoàng Xuân Bình  39  SVTH: Nguyễn Văn Duy DAMH: Trang bị điện – điện tử các máy công nghiệp dùng chung GVHD: PGS.TS Hoàng Xuân Bình  40  SVTH: Nguyễn Văn Duy DAMH: Trang bị điện – điện tử các máy công nghiệp dùng chung GVHD: PGS.TS Hoàng Xuân Bình  41  SVTH: Nguyễn Văn Duy DAMH: Trang bị điện – điện tử các máy công nghiệp dùng chung GVHD: PGS.TS Hoàng Xuân Bình  42  SVTH: Nguyễn Văn Duy DAMH: Trang bị điện – điện tử các máy công nghiệp dùng chung GVHD: PGS.TS Hoàng Xuân Bình  43  SVTH: Nguyễn Văn Duy DAMH: Trang bị điện – điện tử các máy công nghiệp dùng chung GVHD: PGS.TS Hoàng Xuân Bình  44  SVTH: Nguyễn Văn Duy DAMH: Trang bị điện – điện tử các máy công nghiệp dùng chung GVHD: PGS.TS Hoàng Xuân Bình  45  SVTH: Nguyễn Văn Duy DAMH: Trang bị điện – điện tử các máy công nghiệp dùng chung KẾT LUẬN Sau một thời gian nghiên cứu tài liệu và thực hiện bản thiết kế, em đã nắm được cấu tạo của thang máy cũng như hoạt động của nó. Đồng thời thiết kế được điều khiển hoạt động của thang máy nhà 5 tầng sử dụng công nghệ PLC để điều khiển. Trong quá trình thực hiện do thời gian và kiến thức có hạn nên còn nhiều sai sót, mong các Thầy Cô hướng dẫn, góp ý để bài đồ án của em hoàn thiện tốt hơn. Em xin chân thành cảm ơn các Thầy Cô, đặc biệt là Thầy PGS.TS Hoàng Xuân Bình đã giúp đỡ em trong quá trình hoàn thành bản thiết kế này. SVTH: Nguyễn Văn Duy Lớp: ĐTĐ48 – ĐH2 GVHD: PGS.TS Hoàng Xuân Bình  46  SVTH: Nguyễn Văn Duy DAMH: Trang bị điện – điện tử các máy công nghiệp dùng chung TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Bài giảng trang bị điện điện tử máy công nghiệp dùng chung  PGS.TS Hoàng Xuân Bình, PGS.TS Lưu Kim Thành. 2. Tự động hóa với Simatic S7 – 300 Nguyễn Doãn Phước NXB KHKT HÀ NỘI 2006. 3. Tự động điều chỉnh truyền động điện  Bùi Quốc Khánh , Nguyễn Văn Liễn , Phạm Quốc Hải , Dương Văn Nghi NXBKHKT 2007. 4. Trang bị điện điện tử máy công nghiệp dùng chung Vũ Quang Hồi, Nguyễn Văn Chất, Nguyễn Thị Liên Anh  NXBGD 2007 5. Truyền động điện Bùi Quốc Khánh , Nguyễn Văn Liễn , Nguyễn Thị Hiền, NXBKHKT 2005. GVHD: PGS.TS Hoàng Xuân Bình  47  SVTH: Nguyễn Văn Duy