Thuyết Minh Đồ Án Đề Tài Thiết Kế Mô Hình Thang Máy 4 Tầng Với Plc S7-300 Và Phần Mềm Wincc

ĐỀ TÀI:

“THIẾT KẾ MƠ HÌNH THANG MÁY 4 TẦNG”

NHIỆM VỤ:





Chương 1: Tổng quan về hệ thống Thang máy
Chương 2: Tổng quan về PLC S7-300
Chương 3: Giới thiệu về phần mềm WinCC
Chương 4: Thiết kế và thi cơng mơ hình Thang máy 4 tầng


MỤC LỤC
LỜI NĨI ĐẦU.................................................................................5
CHƯƠNG 1: TỞNG QUAN VỀ HỆ THỚNG THANG MÁY ................6
1.1. GIỚI THIỆU VỀ THANG MÁY

6

1.2. PHÂN LOẠI THANG MÁY

7

1.2.1. Phân loại theo chức năng...................................................7
1.2.2. Phân loại theo tốc độ di chuyển.........................................7
1.2.3. Phân loại theo tải trọng.....................................................8
1.2.4. Phân loại theo vị trí đặt bộ kéo tời....................................8

1.2.5. Theo hệ thống vận hành....................................................8
1.3. TRANG THIẾT BỊ CỦA THANG MÁY

9

1.3.1. Tổng thể cơ khí của Thang máy.........................................9
1.3.2. Thiết bị lắp đặt trong buồng máy.....................................10
1.3.3. Thiết bị lắp đặt trong giếng thang máy............................11
1.3.4. Thiết bị lắp đặt trong hố giếng thang...............................11
1.3.5. Các thiết bị cố định trong giếng thang.............................11
1.3.6. Cabin và các thiết bị liên quan.........................................12
1.3.7. Hệ thống cân bằng trong thang máy................................13
1.3.8. Thiết bị an tồn cơ khí.....................................................14
1.3.9. Cảm biến vị trí..................................................................15
1.4. NHỮNG THƠNG SỐ ẢNH HƯỞNG TỚI HỆ TRUYỀN ĐỘNG
CỦA

18

THANG MÁY

18

1.5. DỪNG CHÍNH XÁC BUỒNG THANG

19


1.6. CÁC PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG CỦA THANG MÁY

20

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ PLC S7-300.....................................22
2.1. GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-300

22

2.1.1. Tổng quan về cấu trúc của PLC S7-300.............................22
2.1.2. Các module của PLC S7-300.............................................24
2.1.3. Giới thiệu về CPU 313C-2DP............................................27
2.2. LẬP TRÌNH TRONG S7-300

28

BẢNG PHÂN CÔNG ĐỊA CHỈ VÀO/RA

30

CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM WINCC.........................32
3.1. CÁC BƯỚC MÔ PHỎNG TRÊN WINCC

32

3.1.1. Khởi tạo một dự án..........................................................32
3.1.2. Kết nối với PLC.................................................................33
3.1.3. Tạo External Tag...............................................................34
3.1.4. Thiết kế giao diện đồ họa.................................................35
3.1.5. Cài đặt tham số khi chạy Runtime....................................35
3.2. GIAO DIỆN ĐỒ HỌA CỦA MƠ HÌNH TRÊN WINCC

36

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH THANG MÁY 4
TẦNG..........................................................................................37
4.1. SƠ ĐỜ CƠNG NGHỆ CỦA MƠ HÌNH THANG MÁY

37

4.1.1. Sơ đồ cơng nghệ..............................................................37
4.1.2. Ngun lý điều khiển mơ hình thang máy 4 tầng.............38
4.2. CÁC BỘ PHẬN CHÍNH TRONG MƠ HÌNH

40

4.2.1. Khối nguồn.......................................................................40
4.2.2. Mạch đảo chiều động cơ..................................................40


4.2.3. Mạch đóng mở cửa buồng thang.....................................42
4.2.4. Mạch hiển thị số tầng tầng lên Led 7 đoạn......................43
4.2.5. Mạch hiển thị mũi tên lên - xuống...................................45
4.2.6. Nút nhấn..........................................................................45
4.3. THI CÔNG MÔ HÌNH THANG MÁY 4 TẦNG

46

4.3.1. Thiết kế mơ hình thang máy 4 tầng:................................46
4.3.2. Thi cơng mơ hình thang máy 4 tầng:................................46
PHỤ LỤC.....................................................................................48
A. LƯU ĐỒ THUẬT TỐN………………………………………………….

48

B. CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY 4 TẦNG……………..
49
KẾT LUẬN...................................................................................75
Tài liệu tham khảo......................................................................77


LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay cùng với sự phát triển của đất nước, việc xây dựng các toà nhà
chung cư cao cấp, siêu thị, cao ốc văn phòng ngày càng nhiều thì hệ thống
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 để phục vụ nhu cầu vận chuyển hàng hoá,
thiết bị cũng như phục vụ nhu cầu đi lại của con người là rất cần thiết.
Nhận thấy đây là vấn đề rất sát thực, với những kiến thức đã được trang
bị trong quá trình học tập và nghiên cứu tại trường Đại học Bách Khoa Đà
Nẵng, em đã lựa chọn đề tài : “ Thiết kế mơ hình Thang máy 4 tầng ”.
Trong q trình thực hiện, em đã nhận được rất nhiều sự hướng dẫn tận
tình chu đáo của các thầy, cơ giáo trong Khoa Điện, đặc biệt là sự chỉ bảo của
thầy TS. Nguyễn Quốc Định. Em xin gửi lời cảm ơn đến các thầy, cô.
Với một khoảng thời gian ngắn để thực hiện đồ án và do kiến thức còn
hạn chế, điều kiện tiếp xúc thực tế chưa nhiều, nên đồ án cịn nhiều thiếu sót.
Vậy kính mong sự góp ý từ các thầy cơ để đồ án của em được hồn thiện hơn.


CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THANG MÁY
1.1. GIỚI THIỆU VỀ THANG MÁY

Thang máy là thiết bị vận chuyển người và hàng hóa theo phương thẳng
đứng hoặc nghiêng một góc 150 so với phương thẳng đứng theo một tuyến đã
định sẵn. Thang máy được sử dụng rộng rãi trong các nghành sản xuất của nền
kinh tế quốc dân như trong nghành khai thác hầm mỏ, trong nghành xây dựng,
luyện kim, cơng nghiệp nhẹ...ở những nơi đó thang máy được sử dụng để vận
chuyển hàng hóa, sản phẩm, đưa cơng nhân tới những nơi làm việc có độ cao
khác nhau...nó đã thay thế cho sức lực của con người và mang lại năng suất
cao.
Trong sinh hoạt dân dụng, thang máy được lắp đặt và sử dụng trong các
tòa nhà cao tầng, trong các khách sạn, siêu thị, công sở và trong các bệnh viện.
Hệ thống thang máy đã giúp con người tiết kiệm được nhiều thời gian và sức
lực. Nhiều quốc gia trên thế giới đã quy định đối với các tòa nhà trên 6 tầng
phải được trang bị thang máy để đảm bảo cho người đi lại thuận tiện, tiết kiệm
thời gian và tăng năng suất lao động. Giá thành thang máy trang bị cho cơng
trình so với tổng giá thành cơng trình chiếm khoảng 6% - 7% là hợp lý.
Ở Việt Nam trước đây thang máy được sử dụng trong các nghành cơng
nghiệp để chở hàng hóa và ít được phổ biến. Nhưng trong giai đoạn hiện nay
với sự phát triển của nền kinh tế quốc dân và đời sống nhân dân ngày được
nâng cao. Việc sử dụng thang máy trong mọi lĩnh vực ngày càng tăng lên.
Thang máy là một thiết bị vận chuyển địi hỏi tính an tồn nghiêm ngặt, nó
liên quan trực tiếp đến tài sản và tính mạng con người. Vì vậy, u cầu chung
đối với hệ thống thang máy khi thiết kế, lắp đặt, chế tạo, vận hành, sử dụng và


sữa chữa là phải tuân thủ một cách nghiêm ngặt các yêu cầu về kỹ thuật an
toàn được quy định trong các tiêu chuẩn, quy trình, quy phạm.

1.2. PHÂN LOẠI THANG MÁY
Tùy thuộc vào tính chất, chức năng thang máy có thể phân thành nhiều
loại ví dụ như phân loại theo hệ dẫn động cabin, theo vị trí đặt bộ kéo tời, theo

hệ thống vận hành, theo công dụng...dưới đây là một số phân loại.
1.2.1. Phân loại theo chức năng:
a) Thang máy chở người:
Gia tốc cho phép được quy định theo cảm giác của hành khách: gia tốc tối
ưu là a < 2 m/ s2
 Thang máy dùng trong các tịa nhà cao tầng : Loại này có tốc độ trung
bình hoặc lớn địi hỏi vận hành êm, an tồn, có tính thẩm mỹ.
 Thang máy dùng trong bệnh viện: Phải đảm bảo rất an toàn, tối ưu độ
êm khi di chuyển, thời gian dịch chuyển, tính ưu tiên đúng theo các yêu cầu của
bệnh viện.
 Thang máy dùng trong hầm mỏ, xí nghiệp: Đáp ứng được các điều kiện
làm việc nặng nề của công nghiệp cũng như tác động của môi trường làm việc
như: độ ẩm, nhiệt độ, thời gian làm việc....
b) Thang máy chở hàng:
Được sử dụng rộng rãi trong cơng nghiệp, trong kinh doanh...Nó địi hỏi
cao về việc dừng chính xác buồng thang máy đảm bảo cho việc vận chuyển
hàng hóa lên xuống thang máy được dễ dàng.
1.2.2. Phân loại theo tốc độ di chuyển:
 Thang máy tốc độ thấp: v ≤ 0,5 m/s


 Thang máy tốc độ trung bình: v = 0,75 ÷ 1,5 m/s thường dùng cho các tịa
nhà có số tầng từ 6÷ 12 tầng
 Thang máy tốc độ cao: v = 2,5÷ 3,5 m/s thường dùng cho các tịa nhà có
số tầng mt > 16 tầng.
 Thang máy tốc độ rất cao ( siêu tốc ) : v = 5m/s thường dùng trong các
tòa tháp cao tầng.
1.2.3. Phân loại theo tải trọng:
 Thang máy loại nhỏ: Q < 500kg thường dùng trong các thư viện, nhà
hàng ăn uống để vận chuyển sách hoặc thực phẩm.

 Thang máy loại trung bình: Q = 500÷ 1000 kg
 Thang máy loại lớn: Q = 1000÷ 1600kg
 Thang máy loại rất lớn: Q > 1600 kg
1.2.4. Phân loại theo vị trí đặt bộ kéo tời:
 Đối với thang máy điện:
- Thang máy có bộ kéo tời đặt phía trên giếng thang
- Thang máy có bộ kéo tời đặt phía dưới giếng thang
 Đối với thang máy dẫn động cabin lên xuống bằng bánh rãnh thanh răng
thì bộ tời dẫn động đặt ngay trên nóc cabin.
 Đối với thang máy thủy lực: Buồng đặt tại tầng trệt.
1.2.5. Theo hệ thống vận hành:
 Theo mức dò tự động.
- Loại tự động
- Loại bán tự động
 Theo tổ hợp điều khiển.
- Điều khiển đơn
- Điều khiển kép
- Điều khiển theo nhóm


 Theo vị trí điều khiển.
- Điều khiển trong cabin
- Điều khiển ngoài cabin
- Điều khiển cả trong và ngoài cabin
1.3. TRANG THIẾT BỊ CỦA THANG MÁY
1.3.1. Tổng thể cơ khí của Thang máy:
Các thiết bị chính của thang máy gồm có: buồng thang, tời nâng, cáp treo
buồng thang, đối trọng, động cơ truyền động, phanh hãm điện từ và các thiết
bị điều khiển khác.
Tất cả thiết bị của thang máy được đặt trong giếng buồng thang ( khoảng

không gian từ trần của tầng cao nhất đến mức sâu nhất của tầng 1) , trong
buồng máy (trên sàn tầng cao nhất ) và hố buồng thang ( dưới mức sàn tầng
1 ). Bố trí thiết bị của thang máy được biểu diễn trên hình 1.1


Hình 1.1: Các thiết bị cơ khí lắp trong thang máy
Các thiết bị gồm có:
1. Động cơ điện ; 2. Puli ; 3. Cáp treo ; 4. Bộ hạn chế tốc độ ; 5. Buồng
thang ; 6. Thanh dẫn hướng ; 7. Hệ thống đối trọng ; 8. Trụ cố định ; 9. Puli dẫn
hướng ; 10. Cáp liên động ; 11. Cáp cấp điện ; 12. Động cơ đóng mở cửa buồng
thang.
1.3.2. Thiết bị lắp đặt trong buồng máy:
a) Cơ cấu nâng:
Trong thang máy lắp đặt hệ thống tời nâng hạ buồng thang ( cơ cấu nâng )
tạo ra lực kéo chuyển động buồng thang và đối trọng.
Cơ cấu nâng gồm các bộ phận sau: Bộ phận kéo cáp (puli hoặc tang quấn
cáp), hộp giảm tốc độ, phanh hãm điện từ và động cơ truyền động. Tất cả các
bộ phận trên được đặt trên tấm đế gằng thép. Trong thang máy thường dùng 2
cơ cấu nâng như hình 1.2

Hình 1.2: Cơ cấu nâng thang
1. Động cơ truyền động ; 2. Phanh hãm điện từ ; 3. Hộp tốc độ ; 4. Bộ phận
kéo cáp


+ Cơ cấu nâng có hộp tốc ( Hình 1.2a )
+ Cơ cấu nâng khơng dùng hộp tốc ( Hình 1.2b )
Cơ cấu nâng không dùng hộp tốc thường được sử dụng trong thang máy
có tốc độ cao.
b) Tủ điện : trong tủ điện lắp ráp cầu dao tổng, cầu chì các loại, cơng tắc tơ

và các loại relay trung gian.
c) Puli dẫn hướng
d) Bộ phận hạn chế tốc độ : làm việc phối hợp với phanh bảo hiểm bằng
cáp liên động 10 để hạn chế tốc độ di chuyển của buồng thang.
1.3.3. Thiết bị lắp đặt trong giếng thang máy:
a) Buồng thang: Trong quá trình làm việc buồng thang 5 di chuyển trong
giếng thang máy theo các thanh dẫn hướng 6. Trên nóc buồng thang có lắp đặt
phanh bảo hiểm, động cơ truyền động đóng - mở cửa buồng thang 12. Trong
buồng thang lắp đặt hệ thống thang nút bấm điều khiển, hệ thống đèn báo,
đèn chiếu sáng buồng thang, công tắc liên động với sàn của buồng thang và
điện thoại liên lạc với bên ngoài trong trường hợp mất điện. Cung cấp điện cho
thang máy bằng dây cáp mềm 11.
b) Hệ thống cáp treo 3: là hệ thống cáp 2 nhánh của một đầu nối với
buồng thang đầu còn lại nối với đối trọng 7 cùng với Puli dẫn hướng 9.
c) Các bộ cảm biến vị trí dùng để chuyển đổi tốc độ động cơ, dừng buồng
thang ở mỗi tầng và hạn chế hành trình nâng hạ của thang máy.
1.3.4. Thiết bị lắp đặt trong hố giếng thang:
Trong hố giếng thang máy lắp đặt hệ thống giảm xóc 8 là hệ thống giảm
xóc dùng lị xo và giảm xóc thủy lực tránh va đập của buồng thang và đối trọng
xuống sàn của giếng thang máy trong trường hợp cơng tắc hành trình hạn chế
hành trình di chuyển xuống bị sự cố ( không hoạt động ).
1.3.5. Các thiết bị cố định trong giếng thang:
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 và đối trọng ln nằm ở vị trí thiết kế của chúng trong giếng thang và
không bị dịch chuyển theo phương nằm ngang trong quá trình chuyển động.
b) Giảm chấn:

Được lắp đặt phía dưới đáy hố thang để dừng và đỡ cabin và đối trọng
trong trường hợp cabin hoặc đối trọng chuyển động xuống dưới vượt q vị trí
đặt của cơng tắc hành trình cuối cùng. Giảm chấn phải có độ cao đủ lớn để khi
cabin hoặc đối trọng tì lên nó thì có đủ khoảng trống cần thiết phía dưới phù
hợp cho người có trách nhiệm thực hiện kiểm tra, sữa chữa.
1.3.6. Cabin và các thiết bị liên quan:
Cabin là bộ phận mang tải của thang máy. Cabin có kết cấu sao cho có thể
tháo rời nó thành những 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 bảo hiểm, hệ thống cửa và cơ cấu đóng mở...Ngồi ra cabin của thang
máy cịn đảm bảo u cầu về thơng gió, nhiệt độ, ánh sáng.
a) Khung cabin:
Được cấu tạo bằng các thanh thép chịu lực lớn. Khung cabin phải đảm bảo
cho thiết kế chịu đủ tải định mức.
b) Ngàm dẫn hướng:
Có tác dụng dẫn hướng cho cabin và đối trọng chuyển động dọc theo ray
dẫn hướng và khống chế 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 và ngàm con lăn.
c) Hệ thống treo cabin:
Do cabin và đối trọng được treo bằng nhiều sợi cáp riêng biệt nên cần có
hệ thống treo để đảm bảo cho các sợi cáp nâng riêng biệt có độ căng như nhau.
d) 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. Buồng cabin
phải đảm bảo được các yêu cầu cần thiết về mặt kỹ thuật cũng như mặt mỹ
thuật.

e) Hệ thống cửa cabin và cửa tầng:
Cửa cabin và cửa tầng là những bộ phận có vai trị quan trọng trong việc
đảm bảo an tồn và có ảnh hưởng lớn đến chất lượng, năng suất của thang
máy. Hệ thống cửa cabin và cửa tầng được thiết kế sao cho khi dừng ở tầng
nào thì chỉ dùng động cơ mở cửa buồng thang đồng thời hệ thống cơ khí gắn ở
buồng thang liên kết với cửa tầng làm cho cửa tầng cũng được mở ra. Tương tự
khi đóng lại thì hệ thống liên kết sẽ không tác động vào cửa tầng nữa mà buồng
thang sẽ di chuyển lên các tầng khác.
1.3.7. 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 của cabin
và tải trọng nâng.
a) Đối trọng:
Đối trọng đóng vai trị chính trong hệ thống cân bằng của thang máy. Đối
với thang máy có chiều cao nâng không lớn, người ta chọn đối trọng sao cho
trọng lượng của nó cân bằng với trọng lượng của cabin và một phần tải trọng
nâng, cáp điện và không dùng cáp hoặc xích cân bằng.
b) Xích và cáp cân bằng:
Xích cân bằng thường dùng cho thang máy có tốc độ dưới 1,4m/s. Đối với
thang máy có tốc độ cao người ta thường dùng cáp cân bằng và có thiết bị kéo
căng cáp cân bằng để không bị xoắn. Tại thiết bị kéo căng cáp cân bằng phải có
tiếp điểm điện an toàn để ngắt mạch điều khiển của thang máy khi cáp cân
bằng bị đứt hoặc bị dãn quá lớn và khi có sự cố với thiếp bị kéo căng cáp cân
bằng.
c) Cáp nâng:


Có cấu tạo bằng sợi thép cacbon tốt có giới hạn bền 1400 ÷ 1800 N/mm2.
Trong thang máy thường dùng từ 3 đến 4 sợi cáp bền. Cáp nâng được chọn
theo điều kiện sau:

Smax *n≤ Sd
Trong đó:
Smax : Lực căng cáp lớn nhất trong quá trình làm việc của thang máy.
Sd

: Tải trọng phá hỏng cáp do nhà chế tạo xác định và cho trong cáp tiêu
chuẩn phụ thuộc 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. Tùy thuộc vào tốc độ, loại thang máy và loại cơ cấu nâng.
d) Bộ kéo tời:
Tùy theo sơ đồ dẫn động mà bộ tời kéo được đặt trong phòng máy dẫn
động nằm ở phía trên, ở dưới hoặc nằm ở cạnh giếng thang. Bộ tời kéo dẫn
động gồm loại có hộp giảm tốc và loại khơng có hộp giảm tốc. Đối với thang
máy có tốc độ lớn người ta dùng bộ tời kéo khơng có hộp giảm tốc.
1.3.8. Thiết bị an tồn cơ khí:
Thiết bị an tồn cơ khí trong thang máy có nhiệm vụ đảm bảo an tồn cho
thang máy và hành khách trong trường hợp xảy ra sự cố như đứt cáp, cáp trượt
trên rãnh Puli ma sát, cabin hạ với tốc độ vượt quá trị số cho phép. Thiết bị an
tồn cơ khí trong thang máy gồm có: Phanh hãm điện tử và Phanh bảo hiểm
Về kết cấu và cấu tạo, phanh bảo hiểm có 3 loại:
- Phanh bảo hiểm kiểu nêm dùng để hãm khẩn cấp.
- Phanh bảo hiểm kiểu lệch tâm dùng để hãm khẩn cấp.
- Phanh bảo hiểm kiểu kìm dùng để hãm êm.


Hình 1.3: Phanh bảo hiểm kiểu kìm
1. Thanh dẫn hướng ; 2. Gọng kìm ; 3. Dây cáp liên động cơ với bộ hạn chế

tốc độ ; 4. Tang – bánh vít ; 5. Nêm
Phanh bảo hiểm lắp đặt trên nóc của buồng thang, hai gọng kìm 2 trượt
dọc
theo hai thanh dẫn hướng 1. Nằm giữa hai cánh tay đầu của gọng kìm
có nêm 5 gắn chặt với hệ truyền lực trục vít và tang - bánh vít 4. Hệ truyền lực
bánh vít - trục vít có hai dạng ren: bên phải là ren phải, còn phần bên trái là ren
trái. Khi tốc độ của buồng thang thấp hơn trị số giới hạn tối đa cho phép, nêm 5
ở hai đầu của trục vít ở vị trí xa nhất so với tang - bánh vít 4, làm cho hai gọng
kìm 2 trượt bình thường dọc theo thanh dẫn hướng 1. Trong trường hợp tốc độ
của buồng thang vượt quá giới hạn cho phép, tang - bánh vít 4 sẽ quay theo
chiều để kéo dài hai đầu nêm 5 về phía mình, làm cho hai gọng kìm 2 ép chặt
vào thanh dẫn hướng, kết quả sẽ hạn chế được tốc độ di chuyển của buồng
thang và trong trường hợp bị đứt cáp treo, sẽ giữ chặt buồng thang vào hai
thanh dẫn hướng.
1.3.9. Cảm biến vị trí:
Trong thang máy, các bộ phận cảm biến vị trí dùng để:
- Phát lệnh dừng buồng thang ở mỗi tầng.
- Chuyển đổi tốc độ động cơ truyền động từ tốc độ cao sang tốc độ thấp
khi buồng thang đến gần tầng cần dừng, để nâng cao độ dừng chính xác của
buồng thang.
- Xác định vị trí của buồng thang.
Hiện nay, trong sơ đồ khống chế thang máy thường dùng ba loại cảm biến
vị trí:
a) Cảm biến vị trí kiểu cơ khí

1. Tấm cách điện
2. Tiếp điểm tĩnh
3. Tiếp điểm động
4. Cần gạt
5. Vòng đệm cao su

Hình 1.4: Cảm biến vị trí kiểu cơ khí
Cảm biến vị trí kiểu cơ khí là một loại cơng tắc 3 vị trí. Khi buồng thang di
chuyển đi lên dưới tác dụng của vấu gạt ( lắp ở mỗi tầng ) sẽ gạt tay gạt lên,
làm cho cặp tiếp điểm 2 phía trên kín, khi buồng thang di chuyển theo hướng đi
xuống, vấu gạt tay gạt đi xuống, cặp tiếp điểm 2 phía dưới kín, khi buồng thang
gần vị trí mỗi tầng ( phía trên hoặc phía dưới mỗi sàn tầng) thì tay gạt nằm vào
giữa, cả hai tiếp điểm đều hở.
Ưu điểm: Có kết cấu đơn giản, thực hiện đủ 3 chức năng của bộ cảm biến
vị trí.
Nhược điểm:
- Tuổi thọ làm việc không cao, đặc biệt đối với thang máy tốc độ cao.
- Gây tiếng ồn lớn, gây nhiễu cho các thiết bị vô tuyến.
b) Cảm biến vị trí kiểu cảm ứng

a) Cấu tạo của cảm biến

b) Sơ đồ nguyên lý của bộ cảm biến

Hình 1.5: Cảm biến vị trí kiểu cảm ứng
1. Mạch từ ; 2. Cuộn dây ; 3. Tấm sắt chữ U


Đối với thang máy tốc độ cao, nếu dùng cảm biến kiểu cơ khí, làm giảm độ
tin cậy trong quá trình làm việc. Bởi vậy trong sơ đồ khống chế thang máy tốc
độ cao thường dùng các bộ cảm biến không tiếp điểm: kiểu cảm ứng, kiểu điện
dung hay kiểu quang điện.
Nguyên lý làm việc của cảm biến vị trí kiểu cảm ứng dựa trên sự thay đổi
trị số điện cảm ( L ) của cuộn dây có mạch từ khi mạch từ kín và mạch từ hở.

Cấu tạo cảm biến vị trí kiểu cảm ứng gồm có Mạch điện từ 1, Cuộc dây 2.
Khi mạch từ hở, điện trở của bộ cảm biến bằng điện trở thuần của cuộn dây,
cịn khi mạch từ bị che kín bằng thanh thép hình chữ U(3), điện trở cảm biến sẽ
tăng đột biến do thành phần điện cảm (L) của cuộn dây tăng.
Sơ đồ nguyên lý của bộ cảm biến kiểu cảm ứng. Bộ cảm biến có thể đấu
trực tiếp với relay trung gian RTr một chiều hoặc xoay chiều. Khi mạch từ hở,
do điện trở của cảm biến rất nhỏ, rơle trung gian RTr tác động, cịn khi mạch từ
kín, do điện trở của cảm biến rất lớn nên rơle trung gian RTr không tác động.Để
nâng cao độ tin cậy làm việc của rơle trung gian RTr, đấu tụ C song song với
cuộn dây của bộ cảm biến. Trị số điện dung của tụ C được lựa chọn sao cho khi
thang sắt (3) che kín mạch từ của bộ cảm biến sẽ tạo được chế độ cộng hưởng
dịng. Thơng thường bộ cảm biến CB được lắp ở giếng của thang máy, thanh sắt
động lắp ở buồng thang.
c) Cảm biến vị trí kiểu quang điện


Hình 1.6: Cảm biến vị trí kiểu quang điện
Bộ cảm biến vị trí dùng hai phần tử quang điện. Cấu tạo của nó gồm:
khung giá chữ U ( thường làm bằng vật liệu không kim loại ). Trên khung cách
điện gá lắp 2 phần tử quang điện đối diện nhau: một phần tử phát quang
( diode phát quang DF) và một phần tử thu quang ( transistor quang ). Để nâng
cao độ tin cậy của bộ cảm biến không bị ảnh hưởng độ sáng của môi trường
thường dùng phần tử phát quang và thu quang hồng ngoại. Thanh gạt 3 di
chuyển giữa khe hở của khung gá các phần tử quang điện.
Nguyên lý làm việc của bộ cảm biến quang điện như sau: Khi buồng thang
chưa đến đúng tầng, ánh sáng chưa bị che khuất, transitor quang TT thông,
transistor T1 khóa và transistor T2 thơng, rơle trung gian Rtr tác động. Còn khi
buồng thang đến đúng tầng, ánh sáng bị che khuất, TT khóa, T1 thơng, T2 khóa,
rơle RTr khơng tác động.
1.4. NHỮNG THÔNG SỐ ẢNH HƯỞNG TỚI HỆ TRUYỀN ĐỘNG CỦA

THANG MÁY.
Một trong những yêu
cầu cơ bản đối với hệ
truyền động thang máy là
phải đảm bảo cho buồng
thang di chuyển êm. Buồng
thang di chuyển êm hay
không phụ thuộc chủ yếu
vào trị số gia tốc của buồng
thang khi mở máy và hãm
dừng. Những tham số chính
đăc trưng cho chế đơ làm
việc của thang máy là: tốc
độ di chuyển buồng thang
2
v [m/s], gia tốc a [m/s ] và
3
độ dật ρ [m/s ].

Hình 1.7: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc
của quãng đường s, tốc độ v, gia tốc a và
độ dật ρ theo thời gian


Trên hình 1.7 biểu diễn các đường cong: quãng đường đi của thang
máy s, tốc độ v, gia tốc a và độ giật theo hàm thời gian t.

Ngồi thơng số a ra, còn một đại lượng khác cũng quyết định đến vấn đề
êm hay khơng êm của thang máy đó là tốc đ ộ tăng hay giảm a khi mở và hãm,
đó là độ giật p:

p = da/dt = d2v/dt
Biểu đồ làm việc tối ưu của thang máy với tốc độ trung bình và tốc độ cao
được biểu diễn trên hình 1.7. Biểu đồ này có thể phân thành 5 giai đoạn theo
tính chất thay đổi tốc độ di chuyển buồng thang: tăng tốc, di chuyển với tốc độ
ổn định, hãm xuống tốc độ thấp, buồng thang đến tầng và hãm dừng.
Biểu đồ tối ưu sẽ đạt được nếu dùng hệ truyền động một chiều hoặc dùng
hệ biến tần - động cơ xoay chiều. Nếu dùng hệ truyền động xoay chiều với
động cơ khơng đồng bộ roto lồng sóc hai cấp tốc độ, biểu đồ làm việc đạt gần
với biểu đồ tối ưu như hình 1.7.
Đối với thang máy tốc độ chậm, biểu đồ làm việc chỉ có giai đoạn: thời
gian tăng tốc (mở máy), di chuyển với tốc độ ổn định và hãm dừng.
1.5. DỪNG CHÍNH XÁC BUỒNG THANG
a)

b)

Đường 1 - amax = 1 m/s2
Đường 2 - amax = 2 m/s2
Đường 3 - amax = 3 m/s2


Hình 1.8 : a) Sơ đồ chính xác khi dừng buồng thang
b) Sự phụ thuộc của độ chính xác ∆S của buồng thang vào trị số tốc độ và
gia tốc
Buồng thang của thang máy cần được dừng chính xác so với mặt bằng của
sàn tầng cần đến khi hãm dừng.
Nếu buồng thang dừng khơng chính xác sẽ gây ra các hiện tượng bất lợi
sau:
- Đối với thang máy chở khách, làm cho khách ra vào buồng thang khó
khăn hơn, tăng thời gian ra, vào dẫn đến giảm năng suất của thang máy.

- Đối với thang máy chở hàng gây khó khăn trong việc bốc xếp và dỡ hàng
hóa. Trong một số trường hợp không thực hiện được việc bốc xếp, dỡ hàng
hóa.
Để khắc phục hậu quả đó, có thể ấn nhấp các nút bấm đến tầng (ĐT) lắp
trong buồng thang để đạt độ chính xác dừng buồng thang theo yêu cầu, nhưng
nó sẽ dẫn đến các vấn đề khơng có lợi sau:
- Hỏng các thiết bị điều khiển.
- Gây tổn thất năng lượng trong hệ truyền động, nếu dùng động cơ khơng
đồng bộ roto lồng sóc truyền động thang máy sẽ dẫn đến gây ra sự phát nóng
của động cơ quá giới hạn cho phép.
- Gây hỏng hóc các thiết bị cơ khí của thang máy.
- Tăng thời gian từ lúc phanh hãm tác động cho đến khi buồng thang dừng
hẳn.
Các yếu tố ảnh hưởng đến độ dừng chính xác của buồng thang gồm:
Momen do cơ cấu phanh hãm điện từ sinh ra, momen quán tính của buồng
thang và tải trọng, trị số tốc độ di chuyển của buồng thang khi bắt đầu hãm
dừng và một số yếu tố phụ khác.
1.6. CÁC PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG CỦA THANG MÁY
Khi thiết kế, tính chọn hệ truyền động cho thang máy và máy nâng phải
dựa trên các yêu cầu chính sau:
+ Độ dừng chính xác của buồng thang.
+ Tốc độ di chuyển của buồng thang.
+ Trị số gia tốc lớn nhất cho phép.