Tài liệu Lập trình PLC của siemens cho điều khiển thang máy

ĐỀ TÀI: Lập trình PLC của siemens cho điều khiển thang máy

​ LỜI MỞ ĐẦU

Khoa học ngày càng phát triÓn chính v́ vậy nó đă đem lại cho con người những phương tiện sản xuất,phương tiện giao thông càng hiện đại,tạo ra nhiều sản phẩm cao,hàng hoá đa dạng,chất lượng và độ chính xác rất cao.Con người không phải mất nhiều công sức và thời gian để trực tiếp tham gia sản xuất mà máy móc sẽ hoàn toàn làm thay,dưới sự điều hành,điều khiển của con người.
Khoa học kỹ thuật phát triển không những tạo ra nhiều sản phẩm ,nhiều hàng hoá mà nó c̣n tạo ra nhiều phương tiện :giao thông ,liên lạc rất hiệu quả nhanh chóng và an toàn. Nhờ có khoa học kỹ thuật và nhất là kỹ thuật điện là nghành đi trước một bước.Từ hiện tượng cảm ứng điện từ của Macxell và Paraday đă nghiên cứu ra cho đến nay người ta đă chế tạo ra những động cơ điện có đủ các dăy công xuất ,đủ chủng loại và h́nh dáng đa dạng phù hợp với từng lĩnh vực không những thế nó c̣n tạo ra loại động cơ đặc biệt cho các hệ thống điều khiển tự động ngày nay.Không những ngành công nghệ bán dẫn đă phát triển vượt bậc tạo ra những thiết bị điện điện tử điều khiển thông qua các chương tŕnh được lập tŕnh trên các máy tính ,các bộ điều khiển như PLC(Program Logic Controle),họ vi điều khiển, Logo và đặc biệt PLC là thiết bị hiện nay được dùng phổ biến nhất nó có khả năng tích hợp tạo cho con người sử dụng tiện lợi và hiệu quả. Nó được ứng dụng trong tất cả các ngành công nghiệp, giao thông được điều khiển tự động.
Thang máy là một phương tiện giao thông đặc biệt và hiện nay PLC đă được ứng dụng cho hệ thống này rất nhiều nhất là nhà cao tầng.Do khả năng của PLC có yếu tố tác động chính xác sử lư thông tin theo yêu cầu lập tŕnh ,tạo cho phương tiện này đầy đủ tiện nghi an toàn dễ dàng sử dụng,có yếu tố chính xác cao.
Ở đây trong đồ án của em,em giải quyết bài toán 1 ưu tiên hay bài toán tối ưu đường đI của thang máy bằng cách lập tŕnh trên TBPLC c̣n vấn đề cơ khí và thiết bị ngoại vi khác không được quan tâm nhiều và đay là bài toán rất phức tạp.Làm thế nào để đạt được hiệu quả trở người cao nhất trong khi các nhà cao tầng th́ vật ưu tiên là vô cùng cần thiết v́ nó có thể tiết kiệm được năng lượng điện tối đa.
Trong thời gian thiết kế do tŕnh độ có hạn nên không thể tránh khỏi những thiếu sót ,em rất mong quư thầy cô cùng các bạn đọc góp ư kiến để đồ án của em được hoàn thiên hơn.


CHƯƠNG I
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ
THANG MÁY

I - KHÁI NIỆM CHUNG
Thang máy là một thiết bị nâng chuyển người hoặc hàng hoá từ vị trí này đến vị trí khác hay từ độ cao này đến độ cao khác theo hướng thẳng đứng .Thang máy được lắp đặt ở những nhà cao tầng, bệnh viện ,trường học cư xá ,trung tâm thương mại nó rất tiện lợi nhanh chóng cho người muốn lên tầng cao hơn hoặc thấp hơn của toà nhà nó thay thế cho viêc người ta phải lao lên cầu thang xuống cầu thang rất vất vả va mệt nhọc.Thuận tiện cho lưu thông bốc dỡ hàng hoá phức tạp mà chỉ có thang máy mới có thể chuyển an toan va hiệu quả nhất.Chính từ những yếu tố trên mà ta có thể h́nh dung ra được thang máy nó gồm môt pḥng thang máy gọi là Car(có cửa mở đóng an toàn mỗi tầng có một cửa để đóng ở ngoài)được di chuyên theo phương thẳng đứng có thanh dẫn hướng,được kéo bởi động cơ điện thông qua hệ thống cáp nối và tới cùng với các hệ thống bảo vệ cơ khí như phanh hăm.
Hiện nay trên thế giới có rất nhiều các loại thang máy phục vụ theo đúng yêu cầu mục đích người dùng đa dạng,đa tính năng an toàn đảm bảo hiệu quả tiết kiệm năng lượng.Thang máy cho hệ thống nhà cao tầng vài trục tầng trở lên nó cần có mọt hệ thống kết cấu đặc biệt đảm bảo tiết kiệm không gian và thời gian,rất linh hoạt.
Thang máy cũng có một hệ thống điện tương đối phức tạp vừa đảm bảo chạy đúng từng vị trí .Làm thế nào để người đợi thang máy không đợi quá một ṿng của thang chạy hay không quá một chu kỳ thang. Nó phải đảm bảo an toàn cho mỗi hành khách, hàng hoá. Ngoài các hệ thống đóng cắt bằng điện giám sát hoạt động của thang thông qua các cảm biến để bảo vệ bằng cách cho chạy hay không cho chạy nó c̣n các hệ thống bảo vệ cơ khí như phanh bảo hiểm kiểu ḱm,hoạc kiểu nêm gắn ngay trên buồng thang. Có tác dụng khi thang máy chạy quá tốc độ phanh này sẽ ḱm hăm lại, pḥng trừ trong trường hợp đứt cáp nó sẽ là thiết bị đảm bảo an toàn tính mạng con người và hàng hoá .Ngoài ra c̣n các hệ thống làm bằng cơ đó là phanh của thang là đảm bảo cho thang máy dừng đúng tầng khi đến tầng cần dừng,ở một tốc độ rất thấp phanh sẽ dược cấp tín hiệu đóng và khi đến đúng tầng th́ thang sẽ hoàn tàn dừng. Về điện đảm bảo độ êm khi chạykhông giật mạnh không dừng lại mà phải hăm nhẹ bằng điện thông qua bộ biến tần và đảm bảo dừng chính xác th́ phanh tốc độ đúng lúc để thang máy không trôi suống.
1-Kết cấu cơ bản của thang máy
Trên h́nh vẽ bên



Các loại thang máy thương có h́nh dáng cấu tạo chung như vậy.
Ta có thể mô tả nh­ sau:
Thang máy được chạy trong mét khung thang theo hướng thẳng đứng.
Buồng máy được bố chí thường là ở trên cùng của giếng thang máy số 11 là vị trí không gian từ mặt sau dừng của thang máy đến đáy giếng thang máy.ở đây người ta có thể bố trí ḷ xo giảm chấn 4 để đảm bảo an toàn khi thang máy có tốc độ cao hạ suống và hố thang có chiều cao 3m.Thiết bị nâng hạ buồng thang là động cơ điện 6 qua hộp giảm tốc để hạ tốc độ và thường tỷ số I =15 đến 120 được lấp tới puli để quấn cáp kéo thang 3 và ở đây 5 là puli quấn cáp .TRong trường hợp có thể nối trực tiếp không thông qua hộp giảm tốc 2 , khung thang 3 được treo qua puli quấn cáp đặt tại nóc buồng thang máy.
Để thang máyđi thẳng theo hướng thẳng đứng người ta bố chí hai thanh dẫn hướng dọc theo giếng thang và giá treo 7 cùng với ba con trượt ở một đầu lăn đảm bảo giảm ma sát trên hai thanh dấn hướng, 1 là đối trọng được nối trên cùng mét cáp với buồng thang thông qua puli và được di chuyển ngược chiều theo phương thẳng đứng với buồng thang .
Giếng thang là chiều cao mà thang cần phải đi của cabin thường là chiều cao của ngôi nhà theo số tầng cần phải sử dụng, giếng thang được che chắn thường là bê tông cốt thép chịu lực nhằm tạo thành giếng kín,đối với các loại thang nhà ở ,trường học công sở chung cư cần phải xây kín để đảm bảo không gây tiếng ồn,dung động ra phía ngoài.
Hệ thống điện để chạy được ta cần có nguồn điện cấp cho mạch điều khiển.Mô h́nh của điều khiển điện.

Trên là sơ đồ cho khối điều khiển cơ bản các tín hiệu đưa về cho hệ thống điều khiển là các cảm biến công tắc hành tŕnh;một số tín hiệu để sử dụng cho hành khách đó là mỗi tầng có hai nót Ên gọi tầng lên suống ,trong tầng có các nút đến từng và một số nút Ên phụ trợ.Kết cấu cửa thường là loại cửa được kéo về hai phía nối động với cửa trong và ngoài.ở các loại thang máy khác thường là cửa kéo về một phía .
Thang máy có rất nhiều các chi tiết khác sẽ được giới thiệu chi tiết ở phần sau.
2- Phân loại thang máy.
a - Theo tính chất và công dụng thang máy.
Được chia ra làm các dạng khác nhau.
+Thang máy trở người công dụng có tốc độ vận chuyển đến 1,4m/s và trọng tải nâng đến1000kg.Thang máy trở người tốc độ cao vận chuyển trên 2m/s và tải trọng trên 1000kg.
+Thang máy dùng trong các bệnh viên và nhà nghỉ an dưỡng dùng để vận chuyển cấc bệnh nhân, các phương tiện vận chuyển bệnh nhân như xe đẩy ,xe lăn,giường bệnh.
+Thang máy trở hàng có người đi kèm.
+Thang máy trở hàng có người đi kèm để vận chuyển hàng có người điều hành đi kèm.
+Thang máy trở hàng không có người đi kèm là thang máy có người điều khiển đi kèm chỉ dùng để trở hàng hoá, thang máy trở hàng loại nhỏ có tải trọng nâng đến 100kg cabin có chiều cao không quá 1m, diện tích sân cabin 0,9m thường dùng trong thư viện, nhà ăn cửa hàng thực phẩm.
Ta có thể phân loại nh­ sau
Phân loại tải.
1 - Thang máy loại nhỏ Q<160kh.
2 - Thang máy trung b́nh Q=500-2000kg.
3 - Thang máy lớn Q>2000kg.
Phân loại theo cấp tốc độ.
1- Thang máy chậm V=0,5m/s.
2 - Thang máy trung b́nh V=0,75-1,5m/s.
3 - Thang máy cao tốc V=2,5m/s-5m/s
b - Phân loại theo một số cơ cấu.
Theo cơ cấu dẫn động cơ cấu tời động cơ điện một chiều, xoay chiều tới một tốc độ ,2 tốc độ,vô cấp độ,có hộp giảm tốc ,không có hộp giảm tốc tời với tờng cuốn cápvà tời với puly ma sát.
Tời không có hộp giảm tốcthường dùng với động cơ điện một chiều có tốc độ quay nhỏ.ḍng điện xoay chiều lấy từ lưới điện công nghiệp sau đó chuyển thành một chiều qua hệ thống chỉnh lưu. Bộ dẫn động được nối trực tiếp với trục động cơ không qua hộp giảm tốc,tời này dùng cho thang máy có tốc độ v > 1,4m/s.
Tời có hộ giảm tốc thường là loại trục vit, bánh vít và động cơ điện xoay chiều, hộp giảm tốc bánh vít cho tỷ số truyền cao gọn nhẹ và làm việc êm dịu không ồn.
Hiện nay thang máy sử dụng loại tời với puly quán cáp ma sát rất rộng răI và là chủ yếu v́ nó có ưu điểm nh­ sau:
- Do cáp treo ca bin và đối trộng chỉ vắt qua các rănh của puly ma sát. Tời với puly ma sát có kích thước nhỏ gonvà không phụ thuộc vào chiều cao nơng của thang máy
- Làm việc an toàn do có thể treo ca bin bằng nhiều sợi cáp không thể đứt cùng một lủc .Trong trường hợp cabin lên đến tờng trên cùng mà công tắc hành tŕnh và công tắc chuyển đổi tơng không tác động th́ nó vẫn quay nhưng do ma sát nên nó chỉ trượt trên các rănh của puly nên vẫn có thể đảm bảo an toan .
c- phân loại theo sơ đồ dẫn động .



Nếu thang máy có kích thước lớn th́ người ta làm thêm một puly con để khi chuyển động đối trọng không va trạm với buồng thang .Mặt khác nó có thể làm tăng góc mở của cáp.
Nếu trong trường hợp trọng tải của thang lớn th́ người ta bố trí cabin theo h́nh (e). Nh­ vậy để đi được một quăng đường bằng quăng đường của h́nh (c,a), th́ tốc độ của động cơ phải tăng lên gấp đôi .
Đối với sơ đ̣ h́nh (b) th́ đây là loại thang máy cho trở hàng có cơ cấu quấn cáp đ̣i hỏi động cơ có công xuất lớn . Sơ đồ h́nh(f,) là cơ cấu dẫn động phía dưới thường được dùng cho trở hàng.
Thang máy trở người dùng các cơ cấu h́nh (a,c,d,e) và với loại trở hàng cho ở h́nh (a,b,e,f,).
3 – Nguyên tắc hoạt động.
Thang máy được điều khiển bàng một hệ thống bán tự động vừa bằng tay nhưng lại vừa tự động.
Bằng tay là ta phải bấm nút và tự động là sự tính toán để đưa buồng thang đến đúng vị trí cần đến và nó phảI đảm bảo cho các vị trí tầng khác cũng được ưu tiên theo luật của nó. Để có thể điều khỉên hoạt động một cách an toàn th́ nó phải trang bị các linh kiên điện, thiết bị điện, thiết bị cơ khí được kết nối theo đúng chức năng yêu cầu và an toàn.
Nh­ ta đă nói ở trên, các tầng đều có hai nót Ên gọi tầng, khách hàng muốn lên tầng trên th́ Ên nót theo chiều mũi tên đi lên, nếu muốn xuống th́ Ên nút có chiều đI suống. Như vậy thang máy sẽ nhận lệnh từ yêu cầu người bấm, phân tích tính toán xem nó đang thực hiện một lệnh khác cùng chiều với người gọi va có khả năng dừng được th́ thang máy sẽ dừng để đón khách, có khả năng dừng là thang máy nằm ở phạm vi ngoài công tắc hành tŕnh chuyển đổi tốc độ đảm bảo không phanh đột ngột ,không hăm đột ngột.
Đây là nguyên tắc ưu tiên tối ưu về quăng chạy của thang máy. nguyên tắc này được lập tŕnh để nạp vào bộ vi xử lư đươc ra các tín hiêu đống cắt động cơ nâng ,hạ ,hăm phanh, mở cửa và các tín hiệu đầu vào là các công tấc hành tŕnh,cảm biến nút Ên để nó tác động đảm bảo đúng theo yêu cầu.thang máy có thể nhận một lúc nhiều lệnh và nó phảI hoàn toàn nhớ các lệnh đó khi nó chưa thực hiện đựơc.Khi nào thực hiện được lệnh nào th́ nó xoá lệnh yêu cầu đó ngay khi vưa thực hiện để đảm bảo ưu tiên các vị trí khác nữa. trong buồng thang gồm có các nút đến tầng, nếu khách hàng vào cabin rồi, cửa đóng mà khách hang không bấm đến tầng thang máy sẽ không chạy và sau khoảng thời gian nào đó nó sẽ ưu tiên cho tín hiệu gọi khác .Khi đẵ ưu tiên tín hiệu khác th́ nó có lại có quy luật ưu tiên mới cho phù hợp .Khi dừng ở vị trí nào nếu không c̣n yêu cầu nữa thang máy sẽ đứng ở vị trí dừng cuối cùng .
Để đảm bảo an toàn khi chạy th́ tất cả các cửa sẽ đóng hết, cửa pḥng và cửa buồng đều đóng kín và khi nào thang dừng hẳn mới mở cửa pḥng và buồng thang . Trong trường hợp khi thang máy c̣n đóng cửa mà có người muốn vào hoặc muốn ra cửa sẽ mở ra. Khi nào cửa hoàn toàn đóng th́ khách hàng không được phép vào và cưả thang sẽ khoá chặt lại.
Trong một số trường hợp thang máy điều khiển riêng biệt không ưu tiên th́ nó sẽ thực hiện một lệnh trong suốt quá tŕnh chạy và song lệnh đó th́ mới tiếp tục lệnh tiếp nữa. Các loại thang máy thường hay dùng trong nhà máy cao tầng như thang máy đi lên tháp sấy nhiệt Prehiater của nhà máy xi măng cao tốc 110m phục vụ Ưt đơn lẻ từng lệnh ưu tiên cho người vị trí cần đến ngay tức khắc. Điều quan trọng là loại thang máy này không dùng trong nhà cao tầng và nơi cần ưu tiên và một phần mền ưu tiên cũng không dẻ tiền.