ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đồ án "Thiết kế hệ thống điều khiển thang máy chở hàng" Mục lục Lời mở đầu ……………………………………………………………… Chương 1: Thiết kế cấu trúc mạch điều khiển ……………………………… Yêu cầu công nghệ……………………………………… Tổng hợp mạch điều khiển……………………………………… Thực sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển……………………………… 13 Thiết kế mạch lực hệ thống ……………………………… ………17 Chương 2: Thuyết minh hoạt động sơ đồ ……………………… ………18 Thang máy từ tầng lên tầng ………………………………… ……18 Thang máy từ tầng xuống tầng 1………………………………………19 Chương 3: Tính chọn thiết bị……………………………………… …… 21 Chọn động biến đổi ……………………………………… 22 Chọn thiết bị bảo vệ mạch lực……………………………………… .23 Chọn thiết bị mạch điều khiển …………………………………… .24 Chương 4: Lắp ráp hệ thống…………………………………………….… 28 Kết luận………………………………………………………….…… 30 Tài liệu tham khảo……………………………………………….……… .31 CHƯƠNG : THIẾT KẾ CẤU TRÚC MẠCH ĐIỀU KHIỂN YấU CẦU CễNG NGHỆ : Nhiệm vụ : Thiết kế hệ thống điều khiển cho thang máy ba tầng chở hàng Do yêu cầu môn học phạm vi kiến thức, công nghệ thiết kế cho trường hợp tầng Bài toán thang máy tầng thực tế tổ hợp toán nhỏ sau : Bài toán : Thang máy xuất phát từ tầng lên dừng tầng Bài toán : Thang máy xuất phát từ tầng xuống dừng tầng Bài toán : Thang máy xuất phát từ tầng lên dừng tầng Bài toán : Thang máy xuất phát từ tầng xuống dừng tầng Bài toán : Thang máy xuất phát từ tầng lên dừng tầng Bài toán : Thang máy xuất phát từ tầng xuống dừng tầng Khi giải toán, kết hợp giải cặp toán 1&2, toán 3&4 toán 5&6.Trong đồ án này, giải toán 1&2 1.1 Sơ đồ cụng nghệ : 1.2 Đặt biến Logic cho hệ thống : a Các tín hiệu vào : a : Tín hiệu thang máy lên tầng với vận tóc V1 b : Tín hiệu thang máy lên tầng với vận tóc V2 c : Tín hiệu thang máy lên tầng với vận tóc V1 d : Tín hiệu thang máy xuống tầng với vận tóc V1 Đồng thời : c : Tín hiệu thang máy xuống tầng với vận tóc V2 b : Tín hiệu thang máy xuống tầng với vận tóc V1 Và đồng thời tín hiệu 'a' kết hợp với thiết bị khác cho phép thang máy dừng tầng 'd' kết hợp với thiết bị khác cho thang máy dừng tầng Như hệ thống có tín hiệu vào, tất tín hiệu ta chọn tín hiệu cơng tắc hành trình Giá trị logic tín hiệu ’1’ tín hiệu hoạt động, ngược lại giá trị logic ’0’ tín hiệu khơng hoạt động Nghĩa a=1 thang máy đến tầng ngược lại b Các tín hiệu : L : Tín hiệu báo hiệu thang máy lên X : Tín hiệu báo hiệu thang máy xuống V1 : Tín hiệu cho biết thang máy chạy với vận tốc v1 V2 : Tín hiệu cho biết thang máy chạy với vận tốc v2 1.3 Nguyên lý hoạt động thang máy : Thang máy dừng tầng bất kỳ, có tín hiệu lệnh cho tới tầng khác chuyển động với vận tốc v1, sau tăng tốc lên vận tốc v2 Khi gần đến tầng đích giảm tốc từ v2 xuống v1 cuối dừng lại tầng TỔNG HỢP MẠCH ĐIỀU KHIỂN : Các trạng thái : + Trạng thái : Thang máy lên với vận tốc V1 + Trạng thái : Thang máy lên với vận tốc V2 + Trạng thái : Thang máy lên với vận tốc V1 + Trạng thái : Thang máy xuống với vận tốc V1 + Trạng thái : Thang máy xuống với vận tốc V2 + Trạng thái : Thang máy xuống với vận tốc V1 Giản đồ graph chuyển trạng thái : + Lập ma trận trạng thái (M1) có : Số hàng = + 24 + = 21 Số cột = + = + Lập ma trận trạng thái (M2) : Từ bảng chuyển dịch 1, ta đem xác định hàm điều khiển hàm điều khiển thu khơng tối giản, ta phải tối thiểu hàm chuyển dịch qua hai bước : + Nhập hàng : +) Tiêu chuẩn để nhập hàng theo điều kiện sau: trạng thái nhập lại với số trạng thái cột tên giống +) Nếu trạng thái ổn định trạng thái khơng ổn định ta ưu tiên trạng thái không ổn định +) Nếu trạng thái ổn định trống ta ưu tiên trạng thái ổn định +) Nếu trạng thái khơng ổn định trống ta ưu tiên trạng thái không ổn định + Nhập trạng thái tương đương: +) Sau nhập trạng thái theo điều kiện trên, tiếp tục nhập trạng thái cịn lại cho trạng thái tương đương Trạng thái tương đương trạng thái có tính chất sau: +) Có tín hiệu +) Khi chuyển từ trạng thái sang trạng thái khác kéo theo thứ tự chuyển giá trị đầu Nói cách khác thay đổi tổ hợp tín hiệu vào kéo theo thứ tự thay đổi giá trị tín hiệu Trở lại với đồ án : Ma trận trạng thái M2 : Ta nhập hàng 1-2-3 với 4-5-6 với Công thức xác định biến trung gian chọn biến trung gian s ≥ nên Smin =1, tức ta Mặt khác, xét hàng : biến L, X có trạng thái ổn định khơng thay đổi trị logic nên chọn L X làm biến trung gian Ta chọn L làm biến trung gian + Viết hàm điều khiển f(L) : Ta có : f(L) = a + d L + Viết hàm điều khiển f(X) : f(X) = L + Viết hàm điều khiển f(V1) : f(V1) = a + b L + c.L + d + Viết hàm điều khiển f(V2) : f(V2) = b.L + c L Tổng hợp hàm điều khiển : f(L) = a + d L f(X) = L f(V1) = a + b L + c.L + d f(V2) = b.L + c L Sơ đồ cấu trúc mạch điều khiển trước hiệu chỉnh sau : CHƯƠNG : THUYẾT MINH HOẠT ĐỘNG CỦA SƠ ĐỒ Nhận xét : + Nguồn điện cung cấp cho hệ thống lấy trực tiếp từ lưới điện xoay chiều thông qua chỉnh lưu Thyristor, thay đổi điện áp cấp cho phần ứng động cách thay đổi điện áp điều khiển Uđk + Ban đầu, đóng cầu dao 1CD để cung cấp nguồn cho mạch kích từ, cuộn dây CKĐ rơ le dịng điện RTT có điện Khi đó, RTT đóng RTT(2-4) lại, chuẩn bị cho mạch làm việc Đóng áptơmát 1AT lại để cung cấp nguồn cho biến đổi Đóng áptơmát 2AT lại để cung cấp nguồn cho mạch điều khiển Thang máy chưa hoạt động Thang máy từ tầng lên tầng : + Có tín hiệu lên : Giả sử thang máy đứng yên tầng 1, tức cơng tắc hành trình 1H bị tác động rơle trung gian 1TR có điện làm tiếp điểm thường mở 1TR(11-13), 1TR(1-25) đóng lại Khi muốn lên tầng 2, ta ấn M1(1-11), đồng thời 1TR(11-13) đóng lại làm cho cuộn dây rơ le trung gian 5TR(4-13) có điện, tự trì suốt qua trình lên thơng qua 4TR(1-15) 5TR(13-15) + Đi lên với vận tốc V1 : Khi 5TR(1-23) đóng lại làm cho cuộn dây cơng-tắc-tơ 1K có điện, đóng 1K(101-102) 1K(100-103) mạch lực lại, động chuẩn bị quay thuận, tức thang máy chuẩn bị lên Đồng thời 1TR(125) 5TR(25-27) đóng lại làm cho cuộn dây cơng-tắc-tơ 1G(2-27) có điện tự trì thơng qua đường 2TR(1-29), 1G(25-29), 5TR(25-27) Khi 1G đóng tiếp điểm thường mở mạch phân áp 1G(107-109) lại, đóng Uđk1 vào, phát xung vào Thyristor làm động quay thuận với vận tốc V1, hay thang máy lên với vận tốc V1 Khi thang máy lên tới điểm tác động công tắc hành trình 2H(1-5) làm cho cuộn dây rơ le 2TR có điện, mở 2TR(1-29), cắt 1G ra, động ngừng lên với vận tốc V1 + Đi lên với vận tốc V2 : Đồng thời 2TR(1-37) có điện, 5TR(37-39) có điện làm cho cuộn dây cơng-tắc-tơ 2G(2-39) có điện tự trì thơng qua đường 3TR(1-41), 2G(37-41), 5TR(37-39) Khi 2G đóng tiếp điểm thường mở mạch phân áp 2G(107-108) lại, đóng Uđk2 vào, phát xung vào Thyristor làm động quay thuận với vận tốc V2, hay thang máy lên với vận tốc V2 Khi thang máy lên tới điểm tác động cơng tắc hành trình 3H(1-7) làm cho cuộn dây rơ le 3TR có điện, mở 3TR(1-41), cắt 2G ra, động ngừng lên với vận tốc V2 + Đi lên với vận tốc V1 : Đồng thời 3TR(1-25) 5TR(25-27) đóng lại làm cho cuộn dây cơng-tắc-tơ 1G(2-27) có điện tự trì thơng qua đường 2TR(1-29), 1G(25-29), 5TR(25-27) Khi 1G đóng tiếp điểm thường mở mạch phân áp 1G(107-109) lại, đóng Uđk1 vào, phát xung vào Thyristor làm động quay thuận với vận tốc V1, hay thang máy lên với vận tốc V1 Khi thang máy lên tới điểm tác động cơng tắc hành trình 4H(1-9) làm cho cuộn dây rơ le 4TR có điện, mở 4TR(1-15), cắt nguồn cung cấp cho cuộn dây công-tắc-tơ 5TR, tức cắt trình lên đồng thời 5TR(25-27) mở ra, cắt trình lên với vận tộc V1 Thang máy dừng tầng 2 Thang máy từ tầng xuống tầng : + Có tín hiệu xuống : Giả sử thang máy đứng yên tầng 2, tức công tắc hành trình 4H bị tác động rơle trung gian 4TR có điện làm tiếp điểm thường mở 4TR(1-31) đóng lại Lúc này, cuộn dây rơ le 5TR khơng có điện Khi muốn xuống tầng 1, ta ấn M2(1-17) làm cho cuộn dây công- tắc-tơ 2K có điện, đóng 2K(100-102) 2K(101-103) mạch lực lại, động chuẩn bị quay ngược, tức thang máy chuẩn bị xuống + Đi xuống với vận tốc V1 : Khi 4TR(1-31) có điện làm cho cuộn dây cơng-tắc-tơ 1G(2-27) có điện tự trì thơng qua đường 1TR(1-33), 3TR(33-35), 1G(31-35), 5TR(27-31) Khi 1G đóng tiếp điểm thường mở mạch phân áp 1G(107-109) lại, đóng Uđk1 vào, phát xung vào Thyristor làm động quay ngược với vận tốc V1, hay thang máy xuống với vận tốc V1 Khi thang máy xuống tới điểm tác động cơng tắc hành trình 3H(1-7) làm cho cuộn dây rơ le 3TR có điện, mở 3TR(33-35), cắt 1G ra, động ngừng xuống với vận tốc V1 + Đi xuống với vận tốc V2 : Đồng thời 3TR(1-43) có điện, 5TR(39-43) đóng lại làm cho cuộn dây cơng-tắc-tơ 2G(2-39) có điện tự trì thơng qua đường 2TR(1-45), 2G(43-45), 5TR(39-43) Khi 2G đóng tiếp điểm thường mở mạch phân áp 2G(107-108) lại, đóng Uđk2 vào, phát xung vào Thyristor làm động quay ngược với vận tốc V2, hay thang máy xuống với vận tốc V2 Khi thang máy xuống tới điểm tác động cơng tắc hành trình 2H(1-5) làm cho cuộn dây rơ le 2TR có điện, mở 2TR(1-45), cắt 2G ra, động ngừng xuống với vận tốc V2 + Đi xuống với vận tốc V1 : Đồng thời 2TR(1-31) có điện làm cho cuộn dây cơng-tắc-tơ 1G(2-27) có điện tự trì thơng qua đường 1TR(1-33), 3TR(33-35), 1G(31-35), 5TR(27-31) Khi 1G đóng tiếp điểm thường mở mạch phân áp 1G(107-109) lại, đóng Uđk1 vào, phát xung vào Thyristor làm động quay ngược với vận tốc V1, hay thang máy xuống với vận tốc V1 Khi thang máy xuống tới điểm tác động cơng tắc hành trình 1H(1-3) làm cho cuộn dây rơ le 1TR có điện, mở 1TR(1-33) cắt trình xuống với vận tộc V1 đồng thời mở 1TR(19-21) ra, cắt nguồn cung cấp cho 2K, hay kết thúc trình xuống Thang máy dừng tầng CHƯƠNG : TíNH CHọN CáC THIếT Bị Chọn động biến đổi : Hình ảnh thang máy chở hàng : Hình ảnh động điện chiều : Chọn biến đổi : Chọn điều khiển động điện chiều (DC Driver) hóng SSD Eurotherm : Bộ điều khiển động điện chiều 590+ cú cỏc đặc điểm kỹ thuật : + Điện áp: Điện áp nguồn cấp pha 110-690VAC 50Hz + Dũng phần ứng: 15 - 2700A + Dũng kớch từ: 2-60A + Khả tải: 200% + Bảo vệ quỏ dũng, quỏ tải, lỗi hồi tiếp tốc độ, Chọn động : Do sổ tay tra cứu, tài liệu mạng hãng sản xuất khơng có loại động chiều cơng suất 15KW Ta chọn động điện chiều kích từ độc lập kiểu Π − 41 thay có thông số sau : Pđm = 17,5KW nđm = 1160 v/ph Iđm = 90,5A Iktđm = 2,2A I nm = 980A Chọn thiết bị bảo vệ mạch lực : + Chọn aptomát 1AT : Động có Iđm = 90,5A Iktđm = 2,2A I nm = 980A Cách chọn : + Iđm AT ≥ Iđm động + Inm AT ≥ Inm động Do ta chọn aptomat A3160 hóng Omron chế tạo cú : Iđm=95A Inm=1000A Cỏc attụmỏt ngồi vai trị đóng cắt bảo vệ quỏ tải ngắn mạch + Chọn cầu dao đóng cắt 1CD : Ta chọn loại PÁ 34 có thơng số sau : + Uđm =220 V + Iđm=400 A + Kích thước: 80× 50 Loại có phận dập hồ quang cắt có tải + Chọn rơle dịng điện RTT bảo vệ từ thơng : Cách chọn : I rơle ≥ 20 Iktđm = 44A Do động có dịng kích từ định mức 2,2A nên ta chọn loại ∃T 521/10 có tiếp điểm thường mở có thơng số sau: + Uđm =220 V chiều + Dòng tác động chỉnh định từ 5410 A Chọn thiết bị mạch điều khiển : + Chọn aptomát 2AT: Chọn aptomat A2360 hóng Omron chế tạo cú : Iđm=25A Inm=120A + Chọn Cơngtactơ 1K, 2K : Vì Cơngtactơ khơng đóng cắt tiếp điểm mạch điều khiển mà cịn đóng cắt tiếp điểm mạch lực phải chọn Cơngtactơ chịu dịng lớn, không tiếp điểm mạch lực Cơngtactơ bị phá hỏng Như vây tiếp điểm chúng phải chụi dòng định mức động mà khơng bị phá hỏng hay bị phóng điện phải chịu dòng động khởi động Để đảm bảo an tồn dịng thường chọn theo dòng điện ngắn mạch : I nm = 980A Từ ta chọn cơngtắctơ KTD32 hóng Omron chế tạo : Cỏc thụng số kĩ thuật : + Điện áp đầu : 220/380V + Điện áp điều khiển : 220V AC + Dũng điện định mức : 95A + Dũng điện cực đại : 1000 A + Có tiếp điểm thường mở + Có tiếp điểm phụ đóng mở + Cụng suất 28.5 W + Tần số đóng cắt 300 lần/giờ + Chọn Cơngtactơ 1G, 2G : Vì Cơngtactơ đóng cắt tiếp điểm mạch phân áp nên không yêu cầu cao mặt bảo vệ điện học Từ ta chọn cơngtắctơ KTD12 hóng Omron chế tạo : Cỏc thụng số kĩ thuật : + Điện áp đầu : 220/380V + Điện áp điều khiển : 220V AC + Dũng điện định mức : 10A + Dũng điện cực đại : 100 A + Có tiếp điểm thường mở + Có tiếp điểm phụ đóng mở + Cụng suất 28.5W + Tần số đóng cắt 300 lần/giờ + Chọn rơle trung gian 1RT, 2RT, 3RT, 4RT, 5RT : Do rơle trung gian tiếp điểm chúng lắp mạch điều khiển, ta chọn rơle trung gian có dịng khơng q 10A điện áp 220 V chiều Để thuận tiện cho việc mua sắm sửa chữa ta chọn rơle trung gian giống Chọn loại EOCR-SS1 90 hãng Technique : Cỏc thụng số kĩ thuật : + Điện áp Uđm = 220V + Dũng điện định mức : 10A + Dũng điện cực đại : 100 A + Có tiếp điểm thường mở + Cú tiếp điểm thường đóng + Cụng suất 250 W + Chọn nút ấn M1 M2 : Dùng loại PX-21 Omron chế tạo có I = 12A; U = 220V + Chọn cơng tắc hành trình 1H, 2H, 3H, 4H : Dùng loại GTP-07 Omron chế tạo, có thơng số: Iđm = 6A Inh =100A Uđm =220V Chương : Lắp ráp hệ thống Thiết kế lắp ráp công việc cuối thiết kế hệ thống điều khiển tự động truyền động điện Khi thiết kế lắp ráp cần phải đảm bảo nâng cao yêu cầu tiêu chất lượng phải chấp hành đầy đủ tiêu chuẩn, quy phạm kỹ thuật hành Nhà nước lắp đặt thiết bị điện Trên sơ lựa chọn thiết bị, ta bố trí thiết bị bảng điều khiển theo số nguyên tắc sau: + Các thiết bị điều khiển gồm: Aptomat 2AT, rơle trung gian : 1RT, 2RT, 3RT, 4RT, 5RT công tắc tơ 1K, 2K, 1G, 2G bố trí bảng điều khiển + Dùng đầu nối trung gian để nối điểm bảng điện với + Bố trí thiết bị có kích thước lớn nặng phía bảng điều khiển Ví dụ cơngtắctơ đóng cắt, cơng tắc tơ gia tốc Cịn thiết bị nhẹ bố trí phía để tăng cường độ vững bảng điện, giảm nhẹ điều kiện để cố định chúng + Các phần tử phát nhiệt (nếu có, rơle nhiệt) phải để phía trên, thiết bị có chịu ảnh hưởng lớn nhiệt độ cần phải đặt xa nguồn sinh nhiệt +Đường nối dây ngắn chồng chéo Dựa vào nguyên tắc trên, kết hợp với yêu cầu đặc biệt trường hợp cụ thể, tiến hành bố trí thiết bị panel Khi bố trí thiết bị cần bố trí thành nhóm riêng biệt để tiện việc kiểm tra, sửa chữa Các phần tử nhóm phải bố trí gần cho dây nối chúnglà ngắn Giữa nhóm khác phải bố trí cho thuận tiện cho việc tiến hành lắp đặt, sửa chữa, hiệu chỉnh Các thiết bị dễ hỏng, thiết bị cần điều chỉnh phải để nơi dễ dàng thay thế, điều chỉnh, sửa chữa Bảng vẽ bố trí phải vẽ theo tỷ lệ xích tiêu chuẩn phải ghi rõ kích thước hình chiếu thiết bị, kích thước lỗ định vị lắp, kích thước tương quan chúng kích thước ngồi lắp Các phần tử tiếp điểm rơle, côngtắctơ vẽ sơ đồ lắp ráp thành hình chữ nhật với tỷ lệ xích chọn thể cuộn dây, tiếp điểm chính, tiếp điểm phụ kèm theo số cực nối chúng trùng với số sơ đồ nguyên lý Bảng Panel sau : KẾT LUẬN Sau trình học tập nghiên cứu, với hướng dẫn tận tình thầy Nguyễn Hồng Quang giúp đỡ bạn, em hoàn thành đồ án Trong đồ án này, em thực nhiệm vụ sau: +) Tìm hiểu công nghệ yêu cầu thang máy +) Dùng phương pháp ma trận trạng thái để tổng hợp mạch điều khiển +) Thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch động lực mạch điều khiển hệ thống +) Lựa chọn thiết bị chấp hành, thiết bị điều khiển xây dựng sơ đồ lắp ráp Tuy nhiên, yếu tố chủ quan khách quan, việc lập bảng đấu dây khơng hồn thành Ngồi ra, q trình thực hiện, chắn đồ án khơng thể tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận ý kiến đóng góp thầy bạn Em xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, ngày 05 tháng 01 năm 2009 Sinh viên Đậu Kiều Đức Dũng Tài liệu tham khảo Điều khiển logic ứng dụng - Tác giả: PGS - TS Nguyễn Trọng Thuần - Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 2000 Điều khiển tự động truyền động điện - Tác giả: Trịnh Đình Đề, Võ Trí An - Nhà xuất Đại học Trung học chuyên nghiệp, Hà Nội 1986 Cẩm nang Kỹ thuật điện Tự động hố Tin học Cơng nghiệp - Người dịch: PGS - TS Lê Văn Doanh - Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 1999 Các thông tin hãng sản xuất, thiết bị Internet ... Kết luận………………………………………………………….…… 30 Tài liệu tham khảo……………………………………………….……… .31 CHƯƠNG : THIẾT KẾ CẤU TRÚC MẠCH ĐIỀU KHIỂN YấU CẦU CễNG NGHỆ : Nhiệm vụ : Thiết kế hệ thống điều khiển cho thang. .. mạch điều khiển để tránh cố Sơ đồ mạch điều khiển : THIẾT KẾ MACH LỰC HỆ THỐNG : Yêu cầu công nghệ : Sử dụng hệ T-Đ, động điện chiều, công suất 15KW Như vậy, qui ước động quay thuận thang máy. .. 1: Thiết kế cấu trúc mạch điều khiển ……………………………… Yêu cầu công nghệ……………………………………… Tổng hợp mạch điều khiển? ??…………………………………… Thực sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển? ??…………………………… 13 Thiết kế mạch