Принцип роботи пасажирського ліфта

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вступ

Сьогодні важко уявити велике місто без функціонуючої вертикального транспорту. Якість роботи ліфтів і підйомників та їх надійності є важливим аспектом у забезпеченні безпеки житлових і громадських будівель, саме тому повинен бути постійний розвиток і модернізація ліфтів.

Ліфт - механізм вертикального транспорту , який призначений для перевезення пасажирів і вантажів у житлових і виробничих приміщеннях. Широке поширення використання електричного ліфта приводу в промисловості і в побуті, ліфт визначається як найбільш поширений тип вертикального транспорту. Останнім часом спостерігається тенденція до збільшення поверхових будівель у великих містах, а також для зручності переміщення у ліфтах , що призводять до ускладнення системи керування . Завдяки розвитку сучасних мікропроцесорних систем управління , ці завдання можна простіше виконати.

Сучасний ліфт є складним електро - механічним пристроєм, що працює в напівавтоматичному режимі під конкретної програми. Програма роботи ліфта визначається діями пасажирів , місцезнаходження та статус ( вільний чи зайнятий ) кабіни і регулюється за допомогою системи управління ліфтом. Завдання системи керування ліфтом , це вирішити , які завдання безпечне і комфортне для перевезення пасажирів. Рух має бути реалізовано з допустимим прискоренням, необхідної швидкістю і відсутністю чітких ривків. Для виконання завдань, які ставилися на вас повинні отримати за допомогою різних датчиків, інформації про положення і швидкості руху ліфта.

Велику увагу необхідно приділити питанню про безпеку перевезення за винятком випадків , пожеж та землетрусів , нахилу канатів.

Так, в даний час стоїть проблема заміни застарілого ліфтового обладнання в нашій країні.

1. Структурна схема керування та технологічні вимоги в ліфтовому механізмі

1.1 Принцип роботи релейно-контакторної схеми

Електрична схема пасажирського ліфта з кнопковим управлінням застосовується для ліфтів зі швидкістю руху 0,5 м / с ( рис. 2.5). Ліфт приводиться в рух асинхронним двигуном М з контактними кільцями. Розгін двигуна здійснюється в три щаблі з керуванням у функції часу за допомогою механічних реле часу РВ , РН , РУ1 і РУ2 , прибудованих до контакторів KB , КН , КУ1 , КУ2 . Паралельно статорної обмотці двигуна включений гальмівної електромагніт ЕМТ , при включенні розгальмовуючого механізма ліфта. Пуск двигуна може здійснюватися викличними кнопками, що знаходяться на будь-якому з поверхів. Поверхові перемикачі ПЕ1 ... ПЕ5 встановлені кожен на своєму поверсі. Поверхові реле РЕ1 ... РЕ5 знаходяться на панелі управління ліфтом. Число поверхових перемикачів і реле відповідає числу поверхів , обслуговуваних ліфтом (для даної схеми - п'ять поверхів).

Контакти кінцевого вимикача ВКА , що обмежує в аварійних випадках хід кабіни вгору і вниз , включені безпосередньо до статорних ланцюг двигуна. Рух кабіни неможливо при відкритих дверях шахти і кабіни , що забезпечується дверними контактами шахти ВДШ1 ... ВДШ5 і кабіни ВДК , включеними в ланцюг управління . У цю ж ланцюг включені: контакт кінцевого вимикача ВКК , контролюючого натяг канатів (він розмикається при їх ослабленні або обриві) ; контакт ловителя ВЛ, розмикається при спрацьовуванні механізму ловителя ; контакти статі ВП1 і ВП2 , які знаходяться в розімкнутому стані , коли кабіна зайнята пасажирами Контакти ВП2 шунтуют контакт ВДК , коли пасажир вийшов з кабіни , а її двері залишилася відкритою.

Припустимо , що пасажиру необхідно піднятися з першого поверху на четвертий (поверховий перемикач ПЕ1 знаходиться в середньому положенні). Пасажир входить в кабіну. Контакти статі ВП1 розмикаються і розривають ланцюг викличних кнопок 1 ... 5 , чим виключається зовнішнє управління. Далі управління ліфтом здійснюється з кабіни. Пасажир закриває двері шахти ( замикається контакт ВДШ1 ) , а також двері кабіни ( закривається контакт ВДК ) і натискає кнопку " 4 поверх". Включається реле РЕ4 по ланцюгу : через кнопку КНС ( "Стоп" ) , контакти всіх дверей шахти ВДШ1 ... ВДШ5 , гнучкий кабель , контакт ВКК вимикача контролю натягу канатів , контакт ловителя ВКЛ , дверний контакт кабіни ВДК , другу кнопку "Стоп" в кабіні , гнучкий кабель , який розмикає контакт контактора КУЗ . Реле РЕ4 замикає свої контакти і включає контактор KB ( "Вгору" ) , який включає в мережу статор двигуна М і гальмівної електромагніт Ем Т. Двигун починає працювати , з витримками часу послідовно спрацьовують контактори прискорення КУ1 , КУ2 , КУЗ і виводять щаблі пускового реостата . При включенні контактора прискорення КУЗ його розмикаючими блок- контакт розриває ланцюги всіх кнопок як на поверхах , так і в кабіні , і натискання будь-який з кнопок під час руху кабіни не впливає на роботу ліфта до зупинки кабіни.

Кабіна, пройшовши другий і третій поверхи , поверне важелі перемикачів ПЕ2 і ПЕЗ ( а на початку руху ПЕ1 ) , і їхні контакти займуть ліве положення . Ці перемикання готують схему до подальшої роботи . По досягненні кабіною четвертого поверху її упор повертає важіль перемикача ПЕ4 в середнє положення , внаслідок чого контактор KB обезструмлює і відключає двигун , поверхова реле РЕ4 і гальмівної електромагніт . Кабіна швидко зупиняється. Після виходу пасажира апарати управління наводяться у вихідне положення (крім поверхових перемикачів ) .

Рух порожньої кабіни при відкритих дверях чи не небезпечно і може відбуватися після натискання викличної кнопки внаслідок шунтування дверного контакту ВДК контактами статі ВП2 потрібно повернути порожню кабіну з четвертого поверху на перший , натискається виклична кнопка +1 зовнішнього управління , розташована на першому поверсі. Включається поверхова реле РЕ1 , яке своїм контактом включає контактор КН ( " Вниз "). Відбувається пуск двигуна в зворотному напрямку. Кабіна ліфта опускається і по дорозі переставляє все поверхові перемикачі з лівого положення в праве , а по досягненні першого поверху переводить важіль перемикача ПЕ1 в середнє положення. Котушка контактора КН знеструмлюється , двигун і гальмівний електромагніт відключаються , кабіна зупиняється.

Рисунок 1.1 - Електрична схема пасажирського ліфта

Однієї і тієї ж поверхової викличної кнопкою можна викликати кабіну з поверху , розташованого як вище , так і нижче. Наприклад , поверхової кнопкою 3 кабіна може бути викликана з першого та другого поверхів на третьому в результаті включення контакторa KB через праві контакти перемикача ПЕЗ . Цією ж кнопкою 3 можна викликати кабіну з п'ятого і четвертого поверхів на третій , коли вимкнеться контактор КН через ліві контакти того ж перемикача ПЕЗ .

Нижні і верхні поверхові перемикачі ПЕ1 і ПЕ5 є одночасно і кінцевими вимикачами , але для більшої надійності застосовується ще кінцевий вимикач ВКА. Якщо в одному з крайніх положень чому-небудь не відключається двигун і кабіна не зупиниться , то при подальшому її русі розімкнуться контакти ВКА і відключаться як головні ланцюги , так і ланцюга керування. Після усунення пошкодження вимикач ВКА включається від руки. На схемі не показані ланцюга сигналізації зайнятості кабіни , а також аварійної сигналізації. При швидкості кабіни вище 0,5 м / с необхідна додаткова механічна характеристика , що забезпечує можливість роботи двигуна на зниженій швидкості. Ця характеристика потрібна для руху кабіни з ревізійної швидкістю і забезпечення необхідної точності зупинки. Для ліфтів зі швидкістю руху кабіни вище 1,4 м / с найбільш поширеним є електропривод з двошвидкісним асинхронним двигуном і контакторним управлінням.

1.2 Технологічні вимоги ліфтово-під'ємних механізмів

При управлінні пасажирським ліфтом система управління відстежує і контролює швидкість пересування кабіни, положенні кабіни в шахті, завантаження кабіни. У даному випадком технологічними змінними можна назвати мінливу завантаження ліфта і положення кабіни. Так як кабіна підвішена на металевих тросах володіють кінцевої жорсткістю, мінливої ??в залежності від положення кабіни (чим ближче кабіна до машинного приміщення, тим більше жорсткість і навпаки). З перерахованого випливає, що взаємодія технологічних змінних і технологічним процесом пересування кабіни носить складний характер і вимагає докладного вивчення.

Залежно від отриманих викликів і наказів відбувається управління обладнанням ліфта за заданою програмою.

Основними параметрами технічної характеристики ліфта є: вантажопідйомність, швидкість руху і висота підйому кабіни. Вони регламентуються Державними Стандартами ГОСТ 22011-95 Ліфти пасажирські та вантажні [1].

Практично всі змінні стани пов'язані з електроприводом лебідки, перерахуємо основні з них:мінливий вага кабіни в залежності від кількості пасажирів, отже мінливий момент навантаження на електроприводі лебідки.

Положення кабіни в шахті ліфта, отже кут повороту шківа. Змінюються струми і напруги на двигуні, які надходять в систему управління перетвореними за допомогою координатних перетворювачів, для вироблення управляючих впливів на двигун.

Швидкість пересування кабіни - швидкість обертання приводу ліфта. Отже можна зробити висновок - для управління пересуванням ліфта необхідно управляти описаними вище змінними станами.

Основними вимогами до технологічного процесу пересування ліфта є рух з необхідною швидкістю (1 м / с), обмеження прискорення () і зупинка кабіни на рівні поверху. За ГОСТ 22011-95 точність вимірювання прискорення і швидкості повинна укладатися в межі. За вимір положення кабіни відповідають датчики розташовані в шахті ліфта, необхідно узгодити їх розташування з необхідною точністю зупину кабіни.

Умови роботи вимірювальних пристроїв визначаються обмеженням температури експлуатації обладнання.

Основні керуючі впливи виробляє мікропроцесорна система управління. Це задають впливу на використовувані регулятори. Але в кінцевому рахунку управляючі дії спрямовані на управління двигуном за допомогою зміни частоти живлячої напруги і самого напруги.

Перетворювачем управляє логічний контролер обробляє які сигнали з постів викликів і наказів на пересування кабіни ліфта.

Також логічним контролером видаються сигнали на закриття-відкриття дверей кабіни. Сигнали про аварію, що трапилася і сигналізація того, що сталося на пульті диспетчера.

Умови роботи силових регулюючих пристроїв: температура від 0 до +40 градусів.

Основними завданнями управління є забезпечення безпечного та комфортного пересування в кабіні ліфта і твір зупину на необхідному рівні. Критерії якості:

Плавність руху. За нормами ПУБЕЛ максимальна величина прискорення (уповільнення) кабіни в нормальних експлуатаційних режимах для пасажирських ліфтів не повинна перевищувати. При посадці кабіни на уловлювачі або буфер в аварійних ситуаціях допускається прискорення до.

Ефект фізіологічного впливу прискорень істотно залежить від часу їх дії. Так, при часу дії прискорень менш, людський організм задовільно переносить прискорення близько. Тому ПУБЕЛ допускає короткочасне перевищення прискорень уповільнення кабіни.

Комфортабельність умов перевезення пасажирів визначається мінімальною величиною часу очікування ліфта на посадочній площадці, плавністю і точністю зупинки, відсутністю шуму і вібрацій в кабіні, наявністю хорошої вентиляції салону і достатній освітленості.

Поліпшення комфортабельності сприяє красива обробка кабіни з добре продуманою гамою кольорів, що створює ефект збільшення обсягу салону кабіни.

Зниження рівня електромагнітних перешкод може бути гарантовано гарною якістю екрануванню джерел перешкод електрообладнання ліфта і установкою високочастотних фільтрів під ввідному пристрої електричною силовою ланцюга ліфта.

Також необхідно сформулювати основні вимоги до електроприводу ліфтів:

надійність у роботі, забезпечення безпеки при користуванні ліфтової установкою;

мало шумність зручність і простота в експлуатації і обслуговуванні;

обмеження прискорень кабіни (за умовами комфортності для пасажирських ліфтів та відсутності прослизання канату щодо канатовідного шківа для вантажних ліфтів);

забезпечення плавних перехідних процесів пуску і гальмування при широких межах зміни моменту опору;

наявність ревізіонної зниженої швидкості

забезпечення точності зупинки кабіни відносно рівня поверхової площадки

обладнання ліфтової лебідки автоматично діючим гальмом нормально замкнутого типу.

2. Заміна асинхронного двигуна з фазним ротором на частотно-регульований електропривод,на базі SINAMICS G-120

Використовувати систему з частотно-регульованим двигуном набагато економічніше та має багато переваг,по відношенню до попередньої системи. Основні переваги використання частотно-регульованого двигуна :

* Висока точність регулювання;

* скорочення електроенергії у разі навантаження ( тобто , робота електродвигуна з перенавантаженням);

* контрольваний пусковий момент ;

* Можливість дистанційної діагностики приводу;

* Збільшення ресурсу обладнання ;

* Плавний пуск двигуна , що знижує знос ;

* стабілізації швидкості при зміні навантаження ;

* Значне зниження акустичного шуму електродвигуна . Основні недоліки попередньої системи :

* великі розміри ;

* Малі тому ц і продуктивність;

* Високий пусковий струм;

* Тривалість початку і не економічно.

2.1 Розрахунок втрат на пускових реостатах ротора.

Амплітуда номінальної фазної напруги:

Співвідношення між б, Оsdn та Оsqn:

 ;

Співвідношення між б, г та ц:

Розрахунок sinг:

З рівняння (2.2) підставляємо значення в (2.4):

Звідси отримуємо:

З рівняння (2.5) підставляємо значення в (2.6):

X=

Розрахунок реактивного опоруXh:

Xh=

Розрахунок опору статора Rr:

Потужність витрат які витрачаються на розігрів пускових реостатів:

wo - пусковий струм, Isch - Ток перемикання, л -співвідношення пускового струму до струму перемикання та n - число ступенів перемикання.

Розрахувавши було встановлено,що =1,14 кВ.

На підставі розрахованих втрат був обраний наступний двигун з каталогу фірми Siemens:

Система керування ліфтом отримує функції обробки сигналів, які отримує з кнопок викликів (розташовані на поверхах) і з кнопок команд (розташованих у кабіні ліфта),а також контролює безпечне переміщення ліфта в першу чергу. На основі інформації, отриманої від кнопок викликів і команд, контроллер визначає напрямок і швидкість ліфта, який залежить від відстані, що він повинен проїхати.

Функція перетворювача частоти в структурі даної системи керування є формування поточної кривої намагнічування і уповільнення ліфта, що забезпечує плавний старт, стабільне переміщення без ривків,робота на номінальній швидкості а також точної зупинки на потрібному поверсі. Заміна на частотний перетворювач призводить до значного збільшення обсягу робіт з впровадження ліфта в експлуатацію.

Проте, прогрес систем керування постійно розвивається. Завдяки мініатюризації електронних компонентів, все більше число функцій стало можливим реалізувати у зв'язку з більш компактними програмованими контролерами. Завдяки цьому пам'ять контролера збільшилась,а обчислювальна потужність досягла рівня, що дозволяє вирішувати дуже складні завдання управління. Для нової системи був вибраний потужний та компактний перетворювач частоти SIEMENS SINAMICS G120.

2.2 Опис Siemens SINAMICS G120

Частотні перетворювачі SINAMICS G120 корпорації Siemens були створені за технологією , що відрізняється від попередників. Модульність конструкцій , відпрацьована на попередніх розробках компанії в даній серії вилилася в двох і більше компонентні рішення, які дозволяють забезпечити більшу гнучкість конфігурацій і оптимальність використовуваних модулів для вирішення найрізноманітніших завдань. Основою побудови будь-якої системи на основі приватників цієї лінійки є модуль управління і силовий блок. Завдання силового блоку - забезпечити комутацію електродвигуна згідно керуючих сигналів , які передає блок управління . Модуль управління одночасно вирішує кілька завдань: моніторинг стану робочих параметрів електродвигуна , моніторинг критичних параметрів як електродвигуна , так і силового блоку , вироблення і передача на силовий блок сигналів управління приводом , реагування на дії оператора і зовнішніх джерел , відпрацювання заданої програми , обробка критичних ситуацій і прийняття інтелектуального рішення щодо виходу з них . Модуль управління може використовувати різні інтерфейси для забезпечення взаємодії з усіма додатковими блоками , силовим модулем і модуля взаємодії з оператором.

Перетворювачі даної лінійки володіють інноваційними властивостями вбудованої системи безпеки і енергозберігаючої технології повернення надлишкової енергії назад у мережу живлення . Крім того для даних систем була розроблена нова технологія відводу надлишкового тепла. Частотники SINAMICS G120 можуть працювати з потужностями від 0,37 кВт до 90 кВт .

Переваги SINAMICS G120:

великий діапазон живлячих напруг: 380-690В;

різноманітність методів управління: точність і дуже хороші

динамічні характеристики завдяки векторному управлінню,

підтримання сталості потоку за системою FCC, скалярний управління в режимі реального часу, квадратичний характеристика управління, параметричне управління;

керуючий цифровий вхід до 9 розрядів;

2 аналогових входи;

3 цифрових і 2 аналогових виходу.

Частотні перетворювачі SINAMICS G120 можуть використовуватися у всіх силових приводах , технологічні та споживчі параметри яких укладаються в параметри перетворювачів . Вони можуть з успіхом учавствовать в технологічних процесах таких галузей , як поліграфія і друковане виробництво , комплекси переробки , автомобілебудівна промисловість , промисловий транспорт , важке машинобудування , текстильна промисловість, зокрема - ткацьке виробництво , будівельна техніка , вантажопідйомні механізми , виробництво металовиробів , протяжні стани , конвеєрні системи .

Для реалізації функції адміністрації підйомних станцій в перетворювача частоти вдалося завдяки застосуванню в його конструкції контролера, який оснащений потужним процесором і з значній мірі пам'яті. Для передачі сигналів з позиції дзвінків і команд, датчиків нижнього і верхнього поверху, датчики ланцюга безпеки в реформатора частоти універсального послідовного шини використовується.

Згідно зі структурною схемою привід Sinamics G120 працює на асинхронну машину. Його система регулювання може працювати в режимі регулювання швидкості обертання або моменту, або взагалі працювати без зворотних зв'язків та регуляторів в режимі специфічного керування. Схема підключення модуля керуючого процесору цього приводу приведена на рис 2.

Керуючий модуль має два вбудованих джерела живлення (+10в та +24в), дев'ять цифрових входів (DI0-DI8), двоє аналогових входів (АІ0,АІ1), троє цифрових релейних виходів (DO0-DO8), двоє аналогових виходів (АО0,АО1), а також рознімання для підключення зовнішніх елементів та систем: імпульсного датчика, панелі оператора (ВОР), мережі Profibus. Набір DIP-перемикачів дозволяє вибирати режими роботи аналогових входів, тип імпульсного датчика та адресу в мережі Profibus.

Проте, визначається до початку руху реформатора частоти точно в точці переривання, точка початку затримки, швидкість уповільнення досягається винятковий комфорт перетворення близько того. Це дозволяє застосування регульованого асинхронного електропривода оптимізувати роботу електропривода в динамічному режимі стабілізувати схему руху, час зміни ліфті між поверхами, щоб зменшити і збільшити його продуктивність.



Рисунок 2.1 - Схема підключення модуля керуючого процесору CU 240S DP для приводу Sinamics G120

Таким чином, дослідження частотного перетворювача асинхронного електроприводу ліфта через реформатора частоти SIEMENS нового і зараз.

Система регулювання G-120 в боротьбі з переносниками. Включає блок ПІ-регулятор струму і швидкості, допоміжних обмежень.

Рисунок 2.2 - Тип системи з векторним керуванням



Рисунок 2.3 - ПІ-регулятор передуправління швидкість з ланцюгом предуправління та можливістю вибору коефіцієнтів підсилення і невід'ємної частини та інтегральною частиною

Рисунок 2.4-Блок формування завдання на момент



Рисунок 2.5-блоку обмеження момента

Рисунок 2.6 - Блок регулятора струму



Рисунок 2.7 -Ууправління швидкістю без імпульсного датчика

В блоці задавача інтенсивності можна впливати на час розгону, час гальмування в звичайному та аварійному режимі, а також стежити за логікою керування задавача інтенсивності див рис. 2.8 та рис. 2.9



Рисунок 2.8 - Логіка керування задавача інтенсивності

Рисунок 2.9 - Настройка часу розгону та гальмування задавача інтенсивності

3. Заміна релейно-контакторної схеми на програмований логічний контролер Siemens Simatic S7-300

Програмомваний логімчний контромлер (ПЛК) (англ. Programmable Logic Controller (PLC)) -- електронний пристрій, який використовується для автоматизації технологічних процесів таких як, управління конвеєрною лінією, насосами на станціях водопостачання, верстатами з числовим програмним керуванням і т.п. По суті, це спеціалізований комп'ютер реального часу, що розроблений на основі мікроконтролера. Основною його відмінністю від комп'ютерів загального призначення є значна кількість пристроїв вводу-виводу для давачів та виконавчих пристроїв, а також можливість надійної роботи при несприятливих умовах: широкий діапазон температур, висока вологість, сильні електромагнітні завади, вібрації і т.п.

3.1 Опис ПЛК Siemens Simatic S7-300

Simatic S7 -300 - програмований контролер, призначений для побудови систем автоматизації низькою і середнього ступеня складності. Основні

обливості контролера :

модульна конструкція , монтаж модулів на профільній шині ;

природне охолодження ;

застосування локального і розподіленого вводу -виводу;

можливості комунікацій по мережах MPI , Profibus Промислові Ethernet / PROFINET і AS -I , BACnet , Modbus TCP ;

підтримка на рівні операційної системи функцій , що забезпечують роботу в реальному часі;

підтримка на рівні операційної системи апаратних переривань ;

підтримка на рівні операційної системи обробки апаратних і програмних помилок;

Вільне нарощування можливостей при модернізації системи ;

Можливість використання розподілених структур вводу-виводу і просте включення в різні типи промислових мереж .

Основні типи вживаних модулів:

Джерела живлення ( PS) , службовці для перетворення змінної напруги 120 / 230 В або постійного струму напругою 24/48/60/110 В В в постійну напругу 24 , не обов'язкові , так як контролер може живитися від будь-якого джерела постійної напруги +24 в.;

центральні процесори (CPU) , що відрізняються продуктивністю , об'ємом пам'яті , наявністю вбудованих входів - виходів і спеціальних функцій , вбудованими комунікаційними інтерфейсами і т. д.;

сигнальні модулі ( SM ) для введення і виведення дискретних і аналогових сигналів;

комунікаційні процесори (CP ) для включення в різні типи промислових мереж;

функціональні модулі (FM) , що вирішують окремі типові завдання автоматизації , дозволяють розвантажити центральний процесор , або вирішують завдання , з якими той не може впоратися через недостатнє швидкодії . Функціональні модулі забезпечені вбудованим мікропроцесором і здатні виконувати покладені на них функції навіть у разі зупинки центрального процесора програмованого контролера;

інтерфейсні модулі ( IM ) дозволяють об'єднати кілька стійок , що складають одну станцію.

ПЛК (PLC) були розроблені для заміни релейно-контактних схем управління, зібраних на дискретних компонентах - реле, таймерах, лічильниках, елементах жорсткої логіки. Принципова відмінність ПЛК від релейних схем полягає в тому, що в ньому всі алгоритми управління реалізовані програмно.

При цьому надійність роботи схеми не залежить від її складності. Використання ПЛК дозволяє замінити одним логічним пристроєм будь необхідну кількість окремих елементів релейного автоматики, що збільшує надійність системи, мінімізує витрати на її тиражування, введення в експлуатацію та обслуговування. ПЛК може обробляти дискретні і аналогові сигнали, керувати клапанами, сервоприводами, перетворювачами частоти і здійснювати регулювання.

В даний час, контролер з програмованої логікою є обов'язковим елементом будь-якої системи автоматизації виробництва і управління технологічним процесом. ПЛК мають широке застосування в складних у простих системах, як. Функціональний набір систем різноманітний. Вони будуть перетворювати дані взяти на себе і редагувати сигнали забезпечують інтерфейси введення і виведення, реалізувати обмін інформацією, різними протоколами, і одним, використовуючи. Центральний блок PLC являє собою контролер безпосередньо, який оснащений необхідними функціональними компонентами, вона виконує певні завдання запрограмований на. Важливо, що основний модуль PLC є гнучким елементом, це дозволяє, залежно від вимог усіх видів компаній в налаштуванні. Цифрові або аналогові вхідні сигнали, які діють за допомогою датчиків, обладнання, або генеруються в результаті технологічних процесів зусиль або потоків. ПЛК інтерпретувати з точністю і перетворює ці вхідні сигнали, які передаються в ЦПУ згодом, формуючи команди системи доставки, і їм вдається виконавчих механізмів у свою чергу.

За замовчуванням PLC класифікується відповідно до кількості входів і виходів, які підключаються до контролера.

Для цього проекту зі мною був обраний Компанія ПЛК Siemens Simatic S7-300.

SIMATIC S7-300 являє собою модульну програмований контролер з труднощів призначений для побудови систем низького і середнього автоматизації рівня.

Модульна конструкція, робота з природним охолодженням, можливість використання структур місцевого та розподіленого введення-виведення, широкі можливості зв'язку, набору функцій, підтримуваних на рівні операційної системи, зручності експлуатації та операції забезпечити можливість отримання rentabelen рішення для проектування систем систем управління в різних областях промислового виробництва.

Ефективне застосування контролера сприяє можливості використання деяких типів центральних процесорів різної продуктивності, наявність широкого гами модулів вводу-виводу дискретних і аналогових сигналів, функціональних модулів і комунікаційних процесорів.

ПЛК S7-300, мають таку структуру:

Модуль центрального процесора (CPU). Виходячи з поставленого завдання, вирішується питання про кількість процесорів, які будуть застосовуватися у модулі. Якщо завдання поставлено складне, то до складу ПКЛ може входити до 20 різноманітних процесорів.

Блоки живлення (PS) використовуються для включення в електричну мережу і роботи пристрою.

Сигнальні модулі (SM), використовуються для введення та виведення аналогового сигналу або дискретного, також безвідмовної і блоки з інтегрованими Екс-бар'єрами. Застосовуються російські ГОСТ для розбивки на ділення термометрів опірності і термопар.

Комунікаційні процесори (CP) - "розумні" блоки, які виконують самостійну обробку завдань пов'язаних з комутацією у виробничих мережах AS-Interface, PROFIBUS, Industrial Ethernet, PROFINET і системах точка-точка зв'язку. Використання драйверів, які завантажуються, CP 341 дають можливість збільшити потенціал ПЛК за допомогою переміщення інформації в мережах MODBUS RTU та Data Highway. Щоб створити зв'язок через модем в структурі S7-300 застосовуються комунікаційні модулі типу SINAUT ST7.

Функціональні модулі (FM) - "розумні" частині пристрою, які у своїй структурі мають мікропроцесор і застосовуються для вирішення задач визначення маси, авторегулювання, визначення позиції, швидкого підрахунку, контролю над пересуванням і інших. Кілька функціональних модулів успішно впораються з покладеними на них функціями, і варто зауважити, навіть при повній зупинці ЦП.

Інтерфейсні модулі (IM) застосовуються для розширення базового блоку ПЛК, що дає можливість для введення та виведення інформації застосовувати до 32 різноманітних модулів. І.М. 365 дає можливість зробити 2 -, модулі IM 360 IM 361 і - 2 -, 3 -, 4-й рядні з'єднання.

Області застосування SIMATIC S7-300:

автоматизація автомобілів спеціального призначення;

автоматизація текстильного обладнання;

автоматизація фургона;

автоматизація інженерного обладнання;

автоматизація обладнання для виробництва технічних засобів управління та електрообладнання;

побудова систем контролю та позиціонування;

автоматизовані вимірювальні системи та інші.

3.2 Конфігурація апаратної частини

Таким чином, це право вибору апаратної частини, ми обчислюємо число цифрових входів і виходів з самого початку. Кількість створена, ми отримаємо: *Цифрові входи (DI) - 27;

* Цифрові виходи (DO) -9.

Основні скорочення:

KП 1-5 - Кнопки виклику з кабіни;

КВ 1-5 - Кнопки поверх викликів;

KHC - Кнопка "Стоп";

KHC1 - Друга кнопка "Стоп", щоб бути в салоні;

ВП1 und ВП2 - Контакти з підлозі:

ВДШ 1-5 - Дверні контакти яму;

ВДК - Дверні контакти кабіна;

ВКК - Дверні контакти кабіна;

ВКА, ПЭ1,ПЭ5 - кінцеві вимикачі

ВЛ - Над прірвою контакт;

3.3 Опис типів датчиків та кнопок керування

У даній роботі використовується змішане керування. Змішане керування - вид керування, при якому команда керування на пуск ліфта подається як з кабіни, так і з поверхових площадок.

Для забезпечення необхідної плавності розгону і гальмування, необхідної швидкості, безпеки і надійності ліфта в системі керування електроприводом використовуються наступні датчики:

- Датчик температури - для контролю температури імпульсного блоку живлення і електродвигуна, запобігання їх перегрівання і, як наслідок, виходу з ладу;

- Датчик переміщення - для відстежування місцеположення кабіни ліфта і, відповідно, завдання режимів роботи електроприводу;

- Датчик швидкості - для контролю швидкості переміщення кабіни ліфта і включення аварійного гальма в разі перевищення нею граничного значення;

- Датчик ваги - для контролю завантаженості кабіни ліфта (якщо цей параметр перевищує допустимі значення, то гальмо електроприводу ліфта не відключається);

- Датчик закриття та відкриття дверей - тільки в разі закриття дверей, кабіна починає рух;

- Датчик струму - для контролю величини струму, що протікає через ДПТ і транзисторні ключі.

Як датчик температури використовується пристрій на основі терморезистора R (T) KTY10. Пристрій влаштовано таким чином, що при досягненні певної температури і зміни відповідно опору на резистори, а також збільшення на ньому падіння напруги, на вхід мікроконтролера перестає надходити сигнал логічної одиниці і мікроконтролер формує сигнал аварійної зупинки.

Рисунок 3.1 - Структурна схема підключення терморезистора до микроконтроллеру

Uоп - опорна напруга; МК - микроконтроллер

Для контролю переміщення кабіни ліфта можна використовувати фотоелектричний датчик переміщень. Датчики такого типу дозволяють контролювати переміщення на будь-які відстані. Використовуємо фотоелектричний датчик типу ВЕ-178В. Його основні технічні характеристики:

- Дискретна здатність - 1000-5000 імп / об;

- Габаритні розміри - 56х96;

- Маса - 0,67 кг,.

- Клас точності другий.

Рисунок 3.2 - Структурна схема підключення фотоелектричного датчика переміщень до мікроконтролера

ФІД - фотоелектричний імпульсний датчик;СОНД - схема визначення напрямку руху

Сигнал з виходу фотоелектричного датчика являє собою два імпульсних сигналу синусоидной і косінусоідной форм. При русі в одному напрямку (наприклад, "вгору") вони будуть розташовані один щодо одного в наступному вигляді (рисунок 3.3):

Рисунок 3.3 - Вид сигналів на виході фотоелектричного датчика при русі "Вгору"

При русі в зворотному напрямку (наприклад, "вниз") вони будуть розташовані один щодо одного в наступному вигляді (рисунок 3.4):

Рисунок 3.4 - Вид сигналів на виході фотоелектричного датчика при русі "Вниз"

Схема визначення напрямку руху (СОНД) залежно від виду зсуву сигналів один щодо одного, формує на своєму виході відповідний сигнал, який вказує микроконтроллеру напрямок руху кабіни ліфта. На валу виконавчого механізму встановлюється датчик кутової швидкості, за допомогою якого контролюється швидкість переміщення кабіни ліфта. В якості такого датчика може бути використаний тахогенератор. Використовуємо тахогенератор постійного струму типу СЛ-161-й Його основні технічні характеристики:

- Напруга живлення - 27 В;

- Споживаний струм - 300 мА;

- Чутливість - 12:02 В / об / хв;

- Nmax = 2400 об / хв;

- Максимальний струм навантаження - Imax = 0:02;

- Опір обмотки якоря - 115 Ом;

- Маса - 0,8 кг.

Рисунок 3.5 - Структурна схема підключення тахогенератора до Микроконтроллеру ТГ - тахогенератор АЦП - аналого-цифровий перетворювач

Як датчик ваги використовуємо вимикач (SB1), який встановлюється під підлогою кабіни ліфта. Підлога кабіни ліфта встановлений на пружинах, які утримують його в початковому положенні. Принаймні завантаження кабіни ліфта, пружини стискаються і при досягненні певного навантаження на підлогу кабіни, спрацьовує вимикач, розмикаючи контакт і, тим самим, даючи сигнал про заборону закриття дверей і відключення гальмівної системи ліфта. При зменшенні навантаження вимикач знову замикається і надходить сигнал дозволу закриття дверей і початку руху.



Рисунок 3.6 - Структурна схема підключення датчика ваги до мікроконтролера

АЦП - аналого-цифровий перетворювач; МК - мікроконтролер

Для контролю закриття та відкриття дверей може бути використаний аналогічний вимикач (див. малюнок 2.6), який при закритих дверях замикається і тим самим дає сигнал дозволу на відключення гальмівної системи ліфта і на початок руху його кабіни і, навпаки, при відкритих дверях він розімкнений, і сигнал через нього не проходить.

Для контролю величини струму і відключення системи в разі його перевищення над критичним значенням використовуються два аналогічних датчика струму. Один з них встановлюється безпосередньо в систему харчування ДПТ і контролює величину струму через двигун, а другий - в систему живлення імпульсного блоку живлення і контролює величину струму, що протікає через силові транзисторні ключі.

Рисунок 3.7 - Структурна схема підключення датчика струму до мікроконтролера

Для перетворення аналогових сигналів у дискретну форму використовується аналого-цифровий перетворювач типу MAXI202 з параметрами:

- Частота дискретизації сигналу - 133 кГц;

- Розрядність - 8 розрядів;

- Напруга живлення - +3 ... +5 В.

3.4 Визначення апаратної конфігурації контролера

У число цифрових входів і виходу освітленої, а також можна з типом датчиків і керуючих кнопок, виберіть конфігурацію устаткування. Приходьте хороший зум для моєї системи:

* Цифровий модуль введення SM 32 321DI XDC 24 В;

* Цифровий модуль виведення SM 322 DO 32 х 24 В постійного струму / 0,5 A.

Блок-схема SM 321DI 32 хDC 24 В:

Рисунок 3.8 - Блок-схема SM 321DI



Рисунок 3.9 - Блок-схема SM 322DO

4. Створення програми автоматичного керування ліфтовим-під'йомним механізмом на базі контролера S7-300 з використанням навантажувальної машини

Для створення програми на основні електричної схемою (рис. 1.1) було обрано два випадка переміщення ліфта, які були описані в пункті 1. Для цих конкретних випадках, були представлені релейно-контакторні схеми:

* Для переміщення ліфта з першого на четвертий поверх; * Для переміщення ліфта з четвертого на перший поверх. Розроблена програма на мові STEP7 відпрацьовує наступні режими ("ВКЛ/ВИКЛ", "Реверс", "AUS3" - Аварійна зупинка und " Зупинка "). Структурна схема стенда та апаратна конфігурація приведені в наступному пункті.

4.1 Структурна схема стенда

Рисунок 4.1 - Структурна схема лабораторного стенду

Лабораторний стенд для дослідження режимів роботи сучасних приводів змінного струму складається з наступних частин:

Schьtz - мережний контактор;

QF1, QF2 - автоматичні вимикачі;

Simatic S7-314C 2DP - програмований логічний контролер серії S7-300 з можливістю підключення децентральної периферії;

CP 5611 - комунікаційний процесор для програмування логічного контролера та приводів змінного струму;

Netz-drossel - мережний дросель;

Control unit CU 240S DP - модуль керуючого процесору для приводу Sinamics G120;

Sinamics G120 Power module - силовий модуль приводу Sinamics G120;

Sinamics S120 Motor module - модуль інвертора для приводу Sinamics S120;

Sinamics S120 Smart Line module - модуль живлення та рекуперації для приводу Sinamics S120;

Control unit CU 320 - модуль керуючого процесору для приводу Sinamics S120;

Sitop Smart 120W - блок живлення з вихідною напругою 24 В;

ASM - асинхронний двигун;

SM - синхронний двигун;

IG - імпульсний датчик;

Profibus - промислова інформаційна мережа для комунікації комп'ютера програмованого логічного контролера та приводів;

Згідно зі структурною схемою привід Sinamics G120 працює на асинхронну машину. Його система регулювання працює в режимі регулювання моменту.

Привід Sinamics S120 також працює на синхронну машину. Його система регулювання працює в режимі регулювання швидкості.



Рисунок 4.2 - Конфігурація апаратної частини

4.2 Розрахунок основних технологічних параметрів

R=1 м/c

Vл=1 м/c

щб=1 м/c

Vл=щб*R щб= Vл/R

Обчислення кутової швидкості обертання двигуна:

щдв= щдв=

Коефіцієнт передачі редуктора:

Ur= Ur= =99,4

щдв*Mдв= щб*Mб = Ur=

Момент створюючий барабаном:

Mб= Ur*Mдв Mб=99,4*40 Н/м=3974 Н/м

Mmax який створюється грузом:

Mгр.max=Fт* R=mгр*g*R Mгр.max=300*9,8*1=2940

Пройдена відстань:

S= Vл*t= щб*R*t== щдв**t

Перерахунок одиниць,згідно правилу нормування:

щдв(рад)=

S= Vл*t= щдв(ед.)**t

Коефіцієнт перетворення =

t1этаж= t1этаж==2,5c.

S=

Коефіцієнт перетворення =

Коефіцієнт перетворення є коефіцієнтом, який буде використовуватися у разі програми для перекладу величин швидкості і відстані, відповідно до контролю нормалізації.

4.3 Створення програми переміщення ліфта на мові Step7

Дана програма написана на мові Step 7 ,відображає у собі роботу пасажирського ліфта , його пересування з першого на третій поверх, як вгору, так і вниз. Сигналізації була створена як ззовні так і у кабіні, показано переміщення між поверхами. Програма керується нажимними кнопками , які виведені на дослідному стенді й імітують роботу зовнішніх кнопок і кабіни.

Переміщення між поверхами реалізувати плавно,без сильних прискорень і гальмування , що забезпечує комфортне пересування людей всередині кабіни без непотрібного стресу.

Рисунок 4.3 - Загальний алгоритм функціонування системи управління пасажирським ліфтом в режимі "Нормальна робота"

На малюнку 3 наведена блок-схема програми управління ліфтом в режимі "Нормальна робота". При закритих дверях за допомогою програми, записаної в пристрої, здійснюється опитування постів виклику, і при появі виклику, перевіряється умова перебування кабіни ліфти на тому ж поверсі виклику. Якщо ця умова не виконується, то здійснюється перехід до програмного блоку "Вибір напрямку", а при його виконанні формується сигнал "Відкрити двері".

Після відкривання дверей по завершенні витримки часу або при надходженні сигналу наказу забезпечується закривання дверей, вирішується завдання вибору напрямку руху з урахуванням взаємного положення поверху призначення та поверху вихідного положення кабіни. Відповідно до результатів цього вибору включається привід для руху кабіни в потрібному напрямку. У процесі руху кабіни здійснюється перевірка умови збігу положення кабіни з поверхом призначення. При виконанні цієї умови формується сигнал уповільнення і зупинки кабіни, відкриваються двері, далі управління здійснюється аналогічно описаному.

Аналогічні програми формуються для забезпечення роботи ліфта в інших режимах (з урахуванням особливостей роботи в цих режимах). Щоправда, управління в "Режимі ревізії" зазвичай виконують без участі мікропроцесорної системи для забезпечення більшої безпеки (алгоритм управління в цьому режимі досить простий а можливість управління в даху кабіни не повинна залежати від працездатності мікропроцесорної системи). При використанні режиму групового управління вводять додаткові програмні блоки, виконання яких залежить від прийнятого при цьому алгоритму керування.

4.3 Осцилограми переміщення ліфта

За допомогою програми стартер були отримані наступні осцилограми переміщення ліфта.

Інструмент введення в експлуатацію підтримує вас у параметризації , введення в експлуатацію , усунення неполадок і , якщо потрібно ремонт.

Справжньою родзинкою : з пускової дозволяє імпортувати всі відповідні дані з електронної табличці компонентів приводу. Це прискорює параметризації , допомагає можливі помилки введення і значно знижує витрати.

Ви можете вибрати конфігурацію і автоматично оптимізувати використання інтегрованих функцій тестування. Уставок і фактичні значення можна простежити і відображається і в частотній області. Крім того , володіє графічним інтерфейсом налаштування СТАРТЕР . Це забезпечує хороший огляд , проста у використанні і дозволяє звіти приймання безпеки генеруються,автоматично.

Осцилограма переміщення ліфта з першого на другий поверх без канала предуправління та округленого задатчика інтенсивності.

технологічний автоматичний пасажирський ліфт

Рисунок 4.4 - Осцилограма переміщення з першого на другий поверх без скругленного задатчика інтенсивності.

Далі була знята осцилограма переміщення з першого на другий поверх зі округленим за датчиком інтенсивності.

Рисунок 4.5 - Осцилограма переміщення з першого на другий поверх зі скругленним задатчиком інтенсивності

Також були зняті дві осцилограми переміщення ліфта з першого на иреиій поверх,з зупинкою на другому поверсі. В першій осцилограмі за датчик інтенсивності мав скруглену форму,а в другій він був відсутній. На осцилограмі можна виділити перехід на понижену швидкість при підходу кабіни ліфта до потрібного поверху.

Осцилограма переміщення кабіни ліфта з першого на третій поверх з зупинкою на другому поверсі. Задатчик інтенсивності має округлену форму.

Рисунок 4.6 - Осцилограма переміщення кабіни ліфта з першого на третій поверхіз зупинкою на другому поверсі,а також із округленим задатчиком інтенсивності

Рисунок 4.7 - Осцилограма переміщення кабіни ліфта з першого на третій поверхіз зупинкою на другому поверсі,та за датчиком інтенсивності,який не має скругленної форми

5. Організація передачі даних

Передача даних між приводом та контролером здійснюється за допомогою Profibus.

Profibus (Process Field Bus) (читається "профі бас") - відкрита промислова мережа, прототип якої був розроблений компанією Siemens AG для своїх промислових контролерів Simatic. На основі цього прототипу Організація користувачів Profibus розробила міжнародні стандарти, прийняті потім деякими національними комітетами зі стандартизації. Дуже широко поширена в Європі, особливо в машинобудуванні і управлінні промисловим обладнанням. Мережу Profibus - це комплексне поняття, вона ґрунтується на декількох стандартах і протоколах. Мережа відповідає вимогам міжнародних стандартів IEC 61158 і EN 50170. Підтримкою, стандартизацією і розвитком мереж стандарту Profibus займається Profibus Network Organization (PNO).

Profibus об'єднує технологічні та функціональні особливості послідовної зв'язку польового рівня. Вона дозволяє об'єднувати розрізнені пристрої автоматизації в єдину систему на рівні датчиків і приводів.

Profibus використовує обмін даними між ведучим і веденими пристроями (протоколи DP і PA) або між декількома ведучими пристроями (протоколи FDL і FMS). Вимоги користувачів до отримання відкритою, незалежною від виробника системі зв'язку, базується на використанні стандартних протоколів Profibus. Многие з програмних засобів конфігурування мережі Profibus орієнтовані безпосередньо на того чи іншого виробника і часто містять крім засобів конфігурування мережі додаткові кошти, наприклад, засоби для програмування контролерів. Серед таких програм це Step 7 (пакет програмування контролерів Simatic S7-300 і Simatic S7-400 фірми Siemens AG) . Але є багато програм, які працюють з обладнанням різних фірм, зокрема, таких як Com Profibus - для конфігурування мережі Profibus, або SINEC Scope L2 - засіб для пасивного (тобто без якого-небудь впливу на мережу) спостереження за обміном даними в мережі Profibus.

Одні і ті ж канали зв'язку мережі Profibus допускають одночасне використання декількох протоколів передачі даних:

Profibus DP (Decentralized Peripheral - Розподілена периферія) - протокол, що орієнтований на забезпечення швидкісного обміну даними між:

системами автоматизації (провідними DP-пристроями)

пристроями розподіленого вводу-виводу (веденими DP-пристроями).

Протокол характеризується мінімальним часом реакції і високою стійкістю до впливу зовнішніх електромагнітних полів. Оптимізовано для високошвидкісних і недорогих систем. Ця версія мережі була спроектована спеціально для зв'язку між автоматизованими системами управління і розподіленої периферією. Електрично близька до RS-485, але мережеві карти використовують 2-х портову рефлективную пам'ять, що дозволяє комп'ютерам обмінюватися даними без завантаження процесора контролера.

Рисунок 5.1 - Схема здійснення передачі даних

Размещено на Allbest.ru

...