Автор работы: Пользователь скрыл имя, 15 Декабря 2012 в 15:34, курсовая работа
Установка современного лифтового оборудования позволяет экономить 60% электроэнергии, повысить надежность, улучшить быстродействие и плавность хода, сделать работу лифта бесшумной и комфортной для окружающих.
Лебедки, позволяющие добиться этих преимуществ, выполняются на основе безредукторного асинхронного или вентильного двигателя с ПЧ и возможностью рекуперации энергии в сеть. В данной курсовой работе применен вентильный двигатель с постоянными магнитами.
Введение.
1.Кинематическая схема лифта.
2.Техническое задание
3.Выбор двигателя
4.Выбор преобразователя
5.Разработка ДСПУ.
6.Расчетная часть.
7.Анализ переходных процессов.
Заключение.
Список литературы.
Расчет динамического момента.
Расчет приведенного момента инерции.
Приведенный момент инерции при максимально загруженном лифте:
Динамический момент зависит как от загруженности лифта и режимов разгона и торможения. Рассчитаем динамический момент при разгоне по линейному закону с постоянным ускорением .
Максимальный момент, прикладываемый к валу двигателя.
Построим нагрузочную диаграмму:
Рис. 3.3 Нагрузочная диаграмма.
Рис. 3.4 Мощность на валу двигателя.
Выбор двигателя осуществляем основываясь на нагрузочной диаграмме и экстремальных условиях, то есть подъем максимального груза.
Заданным параметрам соответствует
асинхронный двигатель
Двигатели асинхронные трехфазные с короткозамкнутым ротором АИР180 нормальной и повышенной точности основного, химически стойкого, пылезащищенного исполнений применяются для привода пассажирских и грузовых лифтов, для энергоблоков атомных электростанций, для угле- и нефтегазодобывающей, химической промышленности и рассчитаны для работы от сети трехфазного переменного тока напряжением 220, 380, 660, 220/380, 380/660 В частотой 50, 60 Гц.
Синхронная частота вращения, |
750 |
Частота вращения, |
730 |
Мощность, |
15 |
Момент, |
200 |
Ток статора, |
31,3 |
Напряжение, |
220/380 |
0,76 | |
Кратность пускового тока |
5,5 |
Кратность пускового момента |
2 |
Кратность максимального момента |
2,5 |
Эффективность |
0,89 |
Момент инерции, |
0,25 |
Выбранный двигатель имеет внешнее охлаждение.
Проверка выбора двигателя.
Проверку выбранного двигателя
проведем по методу эквивалентного момента.
Для гарантированной
Эквивалентный момент рассчитывается по формуле:
учитывает коэффициенты теплоотдачи:
Выделяем три участка – разгон, установившийся режим, торможение.
Разгон, |
228 |
Установившаяся скорость, |
188 |
Торможение, |
148 |
Так как условие выполняется, значит, двигатель выбран правильно.
Наиболее подходящим преобразователем является модель серии Sinamics S110. Данная серия включает в себя замкнутый контур управления положением, встроенные функции работы с механическим тормозом, и прочие полезные функции.
Основываясь на каталоге Сименс, выбираем преобразователь по мощности и перегрузочной способности - 6SL3203-0CD25-3AA0.
Входное напряжение, В |
3АС, 380 |
Ток, А |
45 |
Мощность, кВт |
20 |
Устойчивость к перегрузкам по току |
200% |
Выходная частота, Гц |
0,1 – 400 |
Рис. 5.1 Граф состояний кабины лифта.
Номер состояния |
Описание состояния |
Лифт стоит в шахте. Неизвестно в каком положении. | |
Медленный после-аварийный спуск до ближайшего этажа. | |
Лифт стоит на этаже, где номер этажа – “x” | |
Лифт спускается на “y” этажей вниз. | |
Лифт поднимается на “z” этажей вверх. | |
Доводка кабины лифта до места точной остановки. Подтверждение соответствия положения лифта и дверей шахты. 601 – доводка «сверху», 603 – доводка «снизу». | |
Экстренная остановка лифта |
Таблица условий перехода.
Условие перехода формируется из сочетания определенных блокировок, запрещающих переход из одного состояния в другое. Условия будут называться по шаблону – , где – это предыдущее состояние, – последующее, – условия перехода.
Условие перехода |
Словестное описание блокировок |
Если концевой выключатель в нижнем положении (НЗ) шахты замкнут, И Если отсутствует авария концевых выключателей, И Если отсутствует авария привода, И Если лебёдка готова к работе, И Если ИБП заряжен, То можно медленно спускать кабину до ближайшего этажа. | |
Если во время медленного спуска происходит авария лебёдки или авария ИБП или авария датчиков положения, то перейти в состояние экстренной остановки. Если случайно достигли самого верха или самого низа, тоже следует срочно остановиться | |
Если скорость двигателя равна 0, и механический тормоз зажат, значит кабина стоит. | |
|
|
Если кабина лифта стоит, отсутствует авария концевых выключателей, и концевой выключатель (НО) на 1 этаже замкнут, значит, кабина лифта стоит на 1 этаже. |
|
|
Если кабина лифта стоит, отсутствует авария концевых выключателей, и концевой выключатель (НО) на 1 этаже замкнут, значит, кабина лифта стоит на 2 этаже. |
|
|
Если кабина лифта стоит, отсутствует авария концевых выключателей, и концевой выключатель (НО) на 1 этаже замкнут, значит, кабина лифта стоит на 3 этаже. |
|
|
Если кабина лифта стоит, отсутствует авария концевых выключателей, и концевой выключатель (НО) на 1 этаже замкнут, значит, кабина лифта стоит на 4 этаже. |
|
|
Если кабина лифта стоит, отсутствует авария концевых выключателей, и концевой выключатель (НО) на 1 этаже замкнут, значит, кабина лифта стоит на 5 этаже. |
Если лифт работает правильно (отсутствуют любые аварии), И Если кнопка 2 зажата, И Если двери закрыты, То можно ехать. | |
Если лифт работает правильно (отсутствуют любые аварии), И Если кнопка 3 зажата, И Если двери закрыты, То можно ехать. | |
Если лифт работает правильно (отсутствуют любые аварии), И Если кнопка 4 зажата, И Если двери закрыты, То можно ехать. | |
Если лифт работает правильно (отсутствуют любые аварии), И Если кнопка 5 зажата, И Если двери закрыты, То можно ехать. | |
Если лифт работает правильно (отсутствуют любые аварии), И Если кнопка 3 зажата, И Если двери закрыты, То можно ехать. | |
Если лифт работает правильно (отсутствуют любые аварии), И Если кнопка 4 зажата, И Если двери закрыты, То можно ехать. | |
Если лифт работает правильно (отсутствуют любые аварии), И Если кнопка 5 зажата, И Если двери закрыты, То можно ехать. | |
Если лифт работает правильно (отсутствуют любые аварии), И Если кнопка 4 зажата, И Если двери закрыты, То можно ехать. | |
Если лифт работает правильно (отсутствуют любые аварии), И Если кнопка 5 зажата, И Если двери закрыты, То можно ехать. | |
Если лифт работает правильно (отсутствуют любые аварии), И Если кнопка 5 зажата, И Если двери закрыты, То можно ехать. | |
Если лифт работает правильно (отсутствуют любые аварии), И Если кнопка 1 зажата, И Если двери закрыты, То можно ехать. | |
Если лифт работает правильно (отсутствуют любые аварии), И Если кнопка 2 зажата, И Если двери закрыты, То можно ехать. | |
Если лифт работает правильно (отсутствуют любые аварии), И Если кнопка 1 зажата, И Если двери закрыты, То можно ехать. | |
Если лифт работает правильно (отсутствуют любые аварии), И Если кнопка 3 зажата, И Если двери закрыты, То можно ехать. | |
Если лифт работает правильно (отсутствуют любые аварии), И Если кнопка 2 зажата, И Если двери закрыты, То можно ехать. | |
Если лифт работает правильно (отсутствуют любые аварии), И Если кнопка 1 зажата, И Если двери закрыты, То можно ехать. | |
Если лифт работает правильно (отсутствуют любые аварии), И Если кнопка 4 зажата, И Если двери закрыты, То можно ехать. | |
Если лифт работает правильно (отсутствуют любые аварии), И Если кнопка 3 зажата, И Если двери закрыты, То можно ехать. | |
Если лифт работает правильно (отсутствуют любые аварии), И Если кнопка 2 зажата, И Если двери закрыты, То можно ехать. | |
Если лифт работает правильно (отсутствуют любые аварии), И Если кнопка 1 зажата, И Если двери закрыты, То можно ехать. | |
Если , (пройденный путь больше или равен заданному) то переходим в состояние доводки кабины лифта до точного положения. | |
Если , (пройденный путь больше или равен заданному) то переходим в состояние доводки кабины лифта до точного положения. | |
Если отсутствует авария концевых датчиков и сработал концевой датчик на 1 этаже, то остановить лифт на 1 этаже. | |
Если отсутствует авария концевых датчиков и сработал концевой датчик на 2 этаже, то остановить лифт на 2 этаже. | |
Если отсутствует авария концевых датчиков и сработал концевой датчик на 3 этаже, то остановить лифт на 3 этаже. | |
Если отсутствует авария концевых датчиков и сработал концевой датчик на 4 этаже, то остановить лифт на 4 этаже. | |
Если отсутствует авария концевых датчиков и сработал концевой датчик на 5 этаже, то остановить лифт на 5 этаже. | |
Если возникла авария концевых выключателей, или авария привода, то экстренная остановка. | |
Если возникла авария концевых выключателей, или авария привода, то экстренная остановка. |
Таблица аварий.
В таблице аварий собраны словестные описания условий приводящих к авариям.
Авария |
Условия аварии |
Отключение в схеме |
Если все автоматы и контакторы включены, то схема в порядке. Если кто-нибудь включился - авария. |
Авария концевых датчиков положения кабины лифта в шахте |
Недопустимая комбинация сигналов с датчиков. |
Авария дверей лифта в кабине |
Из графа состояния дверей лифта. |
Авария привода |
Любая авария привода. |
Авария ИБП |
Любая авария ИБП. (Батарея вышла из строя, недопустимое напряжение) |
Перегруз кабины |
Сработал датчик максимального веса в кабине. |
Лифт работает правильно, если отсутствуют
все аварии и привод лебёдки готов к работе.
Аварии сбрасываются по нажатию кнопки.
Граф состояния дверей.
Рис. 5.2 Граф состояния дверей.
Номер состояния |
Описание состояния |
Двери закрыты. | |
Двери открываются. | |
Двери открыты. | |
Двери закрываются. | |
Авария дверей. |
Таблица условий перехода.
Условие перехода |
Словестное описание блокировок |
Разрешение на открытие дверей. Если лифт стоит на одном из этажей, то открыть двери. | |
Если сработал концевой датчик открытых дверей (НО) то остановить открытые дверей – двери открыты. | |
Если зажата любая кнопка и лифт стоит, то подождать 2 с. И закрыть двери. | |
Если сработал концевой датчик закрытых дверей (НО), то двери закрыты | |
Если сработал концевой датчик открытых дверей (НО), то авария. | |
Если сработали концевые датчики одновременно – авария. Если двери не открылись за 2 с. – авария. | |
Если сработал концевой датчик закрытых дверей (НО), то авария. | |
Если сработали концевые датчики одновременно – авария. | |
Если двери не закрылись за 2 с., то открывать двери. | |
Если авария устранена, то закрыть двери. |
Двери в кабине и двери на заданном
этаже работают синхронно, и считаются
одним механизмом.
Если в кабине появляется минимальный груз, то управление лифтом отдается пульту управления (ПУ) находящемуся в кабине. В случае нажатия определенной кнопки, вызов запоминается и при нормальной работе лифта выполняется. После завершения выполнения вызова, вызов сбрасывается и включается таймер на 1 минуту, по истечении которого управление лифтом передается посту вызова (ПВ) на этажах, если минимальный груз исчез раньше, то таймер срабатывается, и управление передаётся ПВ. Так же, в случае если в кабине появился груз, и никаких приказов в течение 1 минуты не поступило, управление передается ПВ. В случае управления с поста вызовов вызовы принимаются с кнопок на этажах. В случае движения лифта по заданному алгоритму приоритет вызова отдаётся ПУ если в кабине есть груз, или ПВ если в кабине груза нет. После запоминания вызова сравнивается текущее местоположение лифта и необходимое и происходит переход в состояние подъема или спуска на заданное количество этажей. После достижения заданного этажа вызов сбрасывается.
Приведем таблицу выполняемых действий в каждом состоянии объекта.
Состояние лифта |
Действия, совершаемые контроллером |
0 |
Отключение питания привода |
4 |
Подключение питания привода лебёдки. Задание на привод |
5 |
Задание на привод |
201, 202, 203, 204, 205 |
Обработка вызовов. Обработка графа двери. |
101, 102, 103, 104 |
Задание на привод . Обработка вызовов. |
301, 302, 303, 304 |
Задание на привод . Обработка вызовов. |
601 |
Задание на привод . |
603 |
Задание на привод |
Состояние двери |
Действия, совершаемые контролером |
0 |
Выключить контактор закрывающий дверь |
1 |
Включить контактор двигателя открывающего дверь |
2 |
Выключить контактор открывающий дверь |
3 |
Выключить контактор открывающий дверь, включить контактор закрывающий дверь |
5 |
Выключить оба контактора. |
Ввиду сложности алгоритма управление целесообразно выбрать ПЛК, S7-300.
Процессор: CPU-315 2 DP
Сигнальные модули:
3 Вводных модуля DI на 16
входов, 24 В, 0,01 А.
2 Выводных модуля DO на 16 выходов, 24 В, 0,5
А.
Блок питания: PS 307 10 А.
Алгоритм программы на языке FBD приложении 1.
Программа состоит из 6 функциональных блоков, основного цикла, и блоков данных. В таблице приведено описание структуры программы.
OB1 |
Основной цикл программы. Здесь вызываются функциональные блоки. |
FB1 |
Граф состояния кабины лифта. |
FB2 |
Условия переходов по графу состояния кабины лифта. |
FB3 |
Проверка всех аварий. |
FB4 |
Обработчик вызовов лифта. |
FB5 |
Граф состояния дверей. |
FB6 |
Действия контроллера. |
DB1 |
Переменные состояния кабины лифта, вызовов, аварий. |
DB2 |
Блок данных FB1 |
DB3 |
Переменные переданные преобразователем в контроллер. |
DB4 |
Блок данных для запоминания условий переходов по графу состояния кабины лифта. |
DB5 |
Переменные RS тригеров аварии датчиков положения, отключения автоматов, и сохраненные вызовы лифта. |
DB7 |
Блок данных для графа состояния дверей: состояние дверей, условия перехода. |
DB8 |
Блок данных FB2 |
DB9 |
Блок данных FB3 |
DB10 |
Блок данных FB4 |
DB11 |
Блок данных FB5 |
DB12 |
Блок данных FB6 |
Для расчета регуляторов необходимы параметры двигателя.
Наименование параметра |
Значение параметра |
Мощность, |
15 кВт |
Ток статора, |
31,2 А |
Номинальный момент, |
200 Нм |
Количество полюсов, |
4 |
Номинальная частота вращения, |
76,5 рад/с |
Скольжение, |
0,026 |
Активное сопротивление |
0,275 Ом |
Активное сопротивление ротора, |
0,12 Ом |
Индуктивность статора |
0,0886 Гн |
Индуктивность ротора |
0,0898 Гн |
Взаимная индуктивность, |
0,0871 Гн |
Расчет коэффициента рассеяния двигателя:
Электромагнитная постоянная статорной цепи двигателя: