Nghiên Cứu Cấu Trúc, Vận Hành Bảo Dưỡng Và Lập Trình Thang Máy

 Đồ án tốt nghiệp 

LỜI NÓI ĐẦU
Thang máy được sử dụng từ những năm 1853 và cho đến nay nó được sử
dụng rộng rãi trong các tòa nhà cao tầng. Ngoài tính tiện nghi khi sử dụng, thang
máy còn làm tăng tính mỹ quan cho công trình. Mặt khác thang máy là thiết bị
vận tải có yêu cầu về tính an toàn rất nghiêm ngặt do liên quan trực tiếp đến tính
mạng và tài sản của người sử dụng. Do đó việc nghiên cứu và cải tiến cấu trúc
và nhất là phát triển hệ thống điều khiển thang máy là vấn đề rất quan trọng. Ban
đầu hệ thống điều khiển thang máy chủ yếu bằng các rơle cơ với các tiếp điểm
cơ khí, do đó độ tin cậy khi vận hành thang máy không cao.
Bộ logic lập trình PLC (Programmable Logic Controller) ra đời từ năm 1968
đã tạo ra một cuộc cách mạng trong ngành tự động hóa. Những ứng dụng của
PLC vào các quá trình điều khiển tự động trong sản xuất đã đưa lại những hiệu
quả và năng suất cao. Hiện nay, PLC là một trong các thiết bị được sử dụng
nhiều trong các dây chuyền sản xuất ở các nhà máy nhỏ cũng như lớn bởi tính
linh hoạt, dễ dàng thay đổi chương trình, độ tin cậy cao và có thể hoạt động
trong các môi trường khắc nghiệt... Bên cạnh đó ứng dụng của PLC vào các hệ
thống điều khiển phục đời sống sinh hoạt hàng ngày cũng đóng vai trò rất quan
trọng. Một trong số đó là việc ứng dụng PLC để điều khiển thang máy.
Với những ưu điểm vượt trội của mình mà PLC từ khi được ứng dụng vào điều
khiển thang máy đã trở thành một thiết bị chính của hệ thống thang máy ngày
nay.
Đề tài: “NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC, VẬN HÀNH BẢO DƯỠNG VÀ
LẬP TRÌNH THANG MÁY” được thực hiện trên mô hình thang máy cùng
thiết bị PLC của hãng SCHNEIDER và phần mềm lập trình PL7 Pro tại “Trung
Tâm Đào Tạo Bảo Dưỡng Công Nghiệp CFMI” thuộc Đại học Bách Khoa HÀ
NỘI.

SVTH: Nguyễn Hải Đăng

1

Lớp: Điện Kỹ Thuật k27


 Đồ án tốt nghiệp 

MỤC LỤC
MỤC LỤC........................................................................................................ 1
LỜI NÓI ĐẦU...................................................................................................7
CHƯƠNG 1

TỔNG QUÁT VỀ THANG MÁY

1.1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ THANG MÁY...............................................8
1.2. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA THANG MÁY.........................................8
1.3. PHÂN LOẠI THANG MÁY......................................................................9
1.3.1. Phân loại theo chức năng.................................................................9
1.3.2. Phân loại theo hệ thống dẫn động .................................................9
1.3.3. Phân loại theo hệ thống điều khiển.................................................9
1.3.4. Phân loại theo trọng tải ...................................................................9
1.3.5. Phân loại theo độ dịch chuyển .......................................................9
1.4. CẤU TẠO CHUNG CỦA THANG MÁY...............................................10
1.4.1. Cấu tạo chung................................................................................10
1.4.2. Một số dạng cabin thang máy.......................................................11
1.4.3. Một số sơ đồ thang máy thường gặp.............................................13
1.5. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ SỬ DỤNG THANG MÁY................14
1.5.1. Reset buồng thang khi đóng nguồn...............................................14
1.5.2. Nguyên tắc di chuyển lên xuống, đóng và mở cửa.......................14
1.5.3. Nguyên tắc đến tầng......................................................................14

1.5.4. Sử dụng thang máy........................................................................14
1.5.4a. Gọi thang máy từ bên ngoài buồng thang (ở các tầng).........14
1.5.4b. Gọi thang từ bên trong buồn thang.......................................15
1.6. CÁC THÔNG SỐ CỦA THANG MÁY..................................................16
1.6.1. Tải trọng định mức........................................................................16
1.6.2. Tốc độ định mức............................................................................16
1.6.3. Chiều cao nâng, hạ........................................................................16
1.6.4. Năng suất của thang máy...............................................................16
1.7. CÁC YÊU CẦU VỀ AN TOÀN TRONG LẮP ĐẶT..............................19
1.7.1. Vị trí buồng máy...........................................................................19
1.7.2. Thanh ray dẫn hướng.....................................................................19
SVTH: Nguyễn Hải Đăng

2

Lớp: Điện Kỹ Thuật k27


 Đồ án tốt nghiệp 

1.7.3. Công tắc hành trình.......................................................................19
1.7.4. Cáp nâng cabin và đối trọng..........................................................20
1.7.5. Hệ thống phanh bảo hiểm..............................................................20
1.7.6. Bộ giảm chấn.................................................................................21
1.7.7. Hệ thống cảm biến cửa..................................................................22
1.7.8. Hệ thống tự động bảo vệ bằng điện
(Automatic Rescue Divide)............................................................23
CHƯƠNG 2

GIỚI THIỆU VỀ BỘ LOGIC LẬP TRÌNH

2.1. GIỚI THIỆU VỀ PLC............................................................................24
2.1.1. PLC (Programmable Logic Controller).........................................24
2.1.2. Lịch sử phát triển của PLC............................................................24
2.1.3. Phân loại PLC................................................................................25
2.1.4. Hệ thống điều khiển PLC..............................................................25
2.1.5. Đặc điểm của bộ điều khiển PLC..................................................26
2.1.6. Khả năng làm việc của bộ điều khiển chương trình của PLC.......26
2.1.6a. Điều khiển chuyên gia giám sát.............................................26
2.1.6b. Điều khiển dãy......................................................................26
2.1.6c. Điều khiển mềm dẻo..............................................................26
2.1.7. Ưu và nhược điểm khi sử dụng PLC trong các hệ điều khiển......27
2.1.7a. Sử dụng PLC trong hệ điều khiển logic truyền thống...........27
2.1.7b. Sử dụng trong các mạch công suất lớn..................................27
2.1.7c. Thực hiện hàm điều khiển logic bằng chương trình..............27
2.1.8. Vai trò của PLC.............................................................................27
2.1.9. Lợi thế của việc dùng PLC trong tự động hoá..............................27
2.2. CÁC THIẾT BỊ VÀO/RA DÙNG CHO PLC........................................28
2.2.1. Các thiết bị vào..............................................................................28
2.2.2. Các thiết bị ra................................................................................28
2.3. ĐẶC ĐIỂM CHUNG
CỦA CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN KHẢ TRÌNH PLC....................................28
2.3.1. Bộ điều khiển khả trình PLC
(Programmable Logic Controller).................................................28
2.3.2. Sơ đồ khối bên trong PLC.............................................................29
2.3.3. Thời gian quét...............................................................................29
2.3.4. Hoạt động của PL..........................................................................30
2.3.5. Ưu điểm khi sử dụng PLC.............................................................30
2.4. MÔ TẢ PLC TSX MICRO CỦA HÃNG SCHNEIDER.........................31
SVTH: Nguyễn Hải Đăng

3

Lớp: Điện Kỹ Thuật k27


 Đồ án tốt nghiệp 

2.4.1. Các chủng loại PLC TSX..............................................................31
2.4.2. Các khối khiển thị của TSX Micro................................................33
2.4.3. Cấu trúc bộ nhớ của TSX Micro...................................................36
CHƯƠNG 3

LẬP GRAFCET VÀ LADDER

3.1. LẬP GRAFCET......................................................................................39
3.1.1. Khái niệm Grafcet..........................................................................39
3.1.2. Một số ký hiệu dùng trong Grafcet................................................39
3.1.3. Quy tắc vượt qua chuyển tiếp.........................................................41
3.1.4. Chương trình Grafcet trong phần mềm PL7 Pro............................42
3.2. LẬP LADDER.........................................................................................44
3.2.1. Khái quát về Ladder.......................................................................44
3.2.2. Chương trình Ladder trong phần mềm PL7 Pro.............................44
3.2.3. Giới thiệu tập lệnh
dùng cho ngôn ngữ Ladder của PLC TSX 37................................45
3.2.4. Sử dụng các khối chức năng
TIMER: %Ti và COUNTER: %Ci..............................................46
3.2.4a. Lệnh TIMER.........................................................................46
3.2.4b. Lệnh đếm COUNTER %Ci...................................................47
CHƯƠNG 4

MÔ HÌNH THANG MÁY TẠI TRUNG TÂM
ĐÀO TẠO BẢO DƯỠNG CÔNG NGHIỆP CFMI
4.1.

GIỚI THIỆU VỀ MÔ HÌNH THANG MÁY........................................48
4.1.1. Giới thiệu thiết bị...........................................................................48
4.1.2. Các thiết bị chính............................................................................49

4.2. KẾT NỐI THIẾT BỊ................................................................................49
4.2.1. Nối dây...........................................................................................49
4.2.2. Mô tả thiết bị..................................................................................49
4.2.3. Hoạt động.......................................................................................52
CHƯƠNG 5
ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY BẰNG PLC
5.1. LỢI ÍCH CỦA VIỆC SỬ DỤNG PLC
TRONG ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY.................................................53

SVTH: Nguyễn Hải Đăng

4

Lớp: Điện Kỹ Thuật k27


 Đồ án tốt nghiệp 

5.2. KHỞI ĐỘNG CHƯƠNG TRÌNH LẬP TRÌNH PLC TSX MICRO......53
5.3. CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY...................................58
5.3.1. Khai báo địa chỉ sử dụng................................................................58

5.3.1a. Ngõ vào.................................................................................58
5.3.1b. Kiểm tra.................................................................................58
5.3.1c. Bộ nhớ...................................................................................59
5.3.1d. Cơ cấu nâng hạ và hiển thị....................................................59
5.3.2. Chương trình điều khiển thang máy...............................................61

MAST-PRL
%L1 + 1........ KHỞI ĐỘNG, KHỞI ĐỘNG LẠI VÀ DỪNG HỆ THỐNG....................61
%L1 + 2 ..........................................................................................................62
%L2.............. VỊ TRÍ CABIN.................................................................................62
%L3.............. KIỂM TRA CỬA ĐÓNG..................................................................63
%L4 +1......... TÌNH TRẠNG DỪNG KHẨN CẤP....................................................63

%L4+2...............................................................................................................64
%L5............. .BỘ NHỚ GỌI CABIN......................................................................64
%L6............. .BỘ NHỚ NÚT GỌI Ở THỀM NGHỈ ĐỂ ĐI XUỐNG............................65
%L7............ ..BỘ NHỚ ĐỂ GỌI THỀM NGHỈ ĐỂ ĐI XUỐNG.................................65
%L8............ ..BỘ NHỚ CÁC NÚT GỌI Ở THỀM NGHỈ ĐỂ ĐI LÊN.........................66
%L9............. .CABIN THANG MÁY DỪNG KHẨN................................................66
%L10............ ĐĂNG KÝ Ở TẦNG 1
VỊ TRÍ CABIN ĐI LÊN HOẶC ĐI XUỐNG........................................67
%L11............ ĐĂNG KÝ Ở TẦNG 2......................................................................67

%L12............ĐĂNG KÝ Ở TẦNG 3......................................................................68
%L13............ ĐĂNG KÝ Ở TẦNG 4......................................................................68
%L14............ ĐĂNG KÝ Ở TẦNG 5......................................................................69
%L15............ ĐIỀU KHIỂN SỰ HIỂN THỊ VỊ TRÍ
TỪ TẦNG 1 ĐẾN TẦNG 4 TRÊN MÀN HIỂN THỊ.............................69
%L16............ ĐIỀU KHIỂN SỰ HIỂN THỊ VỊ TRÍ
TẦNG 5 TRÊN MÀN HIỂN THỊ.......................................................70

%L17............ KIỂM TRA THỨ TỰ ĐẾN CỦA CABIN............................................70
%L18.............KIỂM TRA THỨ TỰ ĐẾN CỦA CABIN............................................71
%L19.............KIỂM TRA THỨ TỰ ĐẾN THỀM NGHỈ
ĐỂ CABIN ĐI XUỐNG....................................................................71
%L20.............KIỂM TRA THỨ TỰ ĐẾN THỀM NGHỈ ĐỂ CABIN ĐI LÊN...............72
%L21.............NÚT GỌI Ở THỀM NGHỈ ĐỂ CABIN ĐI XUỐNG

SVTH: Nguyễn Hải Đăng

5

Lớp: Điện Kỹ Thuật k27


 Đồ án tốt nghiệp 
(TÌM KIẾM LỜI GỌI Ở THỀM NGHỈ LÚC CABIN ĐI LÊN X1)..........72
%L22.............NÚT GỌI Ở THỀM NGHỈ ĐỂ CABIN ĐI XUỐNG
(TÌM KIẾM LỜI GỌI Ở THỀM NGHỈ
TRÊN CAO NẾU CABIN ĐI XUỐNG X2).........................................73
%L23.............NÚT GỌI Ở THỀM NGHỈ ĐỂ CABIN ĐI LÊN
(TÌM KIẾM LỜI GỌI Ở THỀM NGHỈ
DƯỚI THẤP NẾU CABIN ĐI LÊN X1)..............................................73
%L24.............NÚT GỌI Ở THỀM NGHỈ ĐỂ CABIN ĐI LÊN
(TÌM KIẾM LỜI GỌI Ở DƯỚI THẤP NẾU CABIN ĐI XUỐNG X2).....74
%L25.............NÚT GỌI CABIN
(TÌM KIẾM LỜI GỌI Ở DƯỚI THẤP NẾU CABIN ĐI LÊN X2)...........74
%L26.............NÚT GỌI CABIN
(TÌM KIẾM LỜI GỌI Ở TRÊN CAO NẾU CABIN ĐI XUỐNG X2) .....75
%L27.............KIỂM TRA ĐỂ CABIN LÊN / XUỐNG..............................................
%L28.............DỪNG KHẨN.................................................................................76

CHART
%L29.............ĐIỀU KHIỂN CABIN ĐI LÊN...........................................................77
%L30.............KIỂM TRA ĐỂ YÊU CẦU DỪNG Ở TẦNG.......................................78
%L31.............ĐIỀU KHIỂN CABIN ĐI XUỐNG.....................................................78
%L32.............KIỂM TRA ĐỂ YÊU CẦU DỪNG Ở TẦNG.......................................78

MAST – POST
%L33.............HỦY BỎ TẦNG 1............................................................................79
%L34.............HỦY BỎ TẦNG 2............................................................................79
%L35.............HỦY BỎ TẦNG 2............................................................................80
%L36.............HỦY BỎ TẦNG 3............................................................................80
%L37.............HỦY BỎ TẦNG 3............................................................................81
%L38.............HỦY BỎ TẦNG 4............................................................................81
%L39.............HỦY BỎ TẦNG 4............................................................................82
%L40.............HỦY BỎ TẦNG 5............................................................................82
%L51 + 1...... KHỞI ĐỘNG / ĐIỀU KHIỂN CABIN LÊN HOẶC XUỐNG.................83
%L51 + 2 ..........................................................................................................83
%L52.............KHỞI ĐỘNG / ĐIỀU KHIỂN ĐÈN....................................................84
%L53.............KHỞI ĐỘNG / ĐIỀU KHIỂN ĐÈN....................................................84
%L54.............KHỞI ĐỘNG / ĐIỀU KHIỂN ĐÈN....................................................85
%L55.............KHỞI ĐỘNG...................................................................................85

SVTH: Nguyễn Hải Đăng

6

Lớp: Điện Kỹ Thuật k27

 Đồ án tốt nghiệp 
%L56.............HIỂN THỊ SỐ TẦNG........................................................................86

TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................87

Chương 1

TỔNG QUÁT VỀ THANG MÁY

1.1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ THANG MÁY.

SVTH: Nguyễn Hải Đăng

7

Lớp: Điện Kỹ Thuật k27


 Đồ án tốt nghiệp 

Thang máy là thiết bị vận tải chuyên
dùng để chở người và hàng hóa theo
phương thẳng đứng. Thang máy được
sử dụng rộng rãi trong các tòa nhà cao
tầng, bệnh viện, công sở. Ngoài tính tiện
nghi khi sử dụng, thang máy còn làm
tăng thêm tính mỹ quan cho công trình.
Thang máy là một thiết bị vận chuyển
đòi hỏi tính an toàn nghiêm ngặt, do nó
có liên quan trực tiếp tới tính mạng và

tài sản của người sử dụng. Do đó yêu
cầu chung đối với thang máy khi thiết
kế, lắp đặt, vận hành và sửa chữa là
phải tuân thủ một cách nghiêm ngặt các
yêu cầu về kỹ thuật an toàn đã được qui
định, phải đầy đủ các thiết bị bảo vệ,
thiết bị an toàn, đảm bảo độ tin cậy như
bộ bảo hiểm, công tắc hạn chế trên, hạn
chế dưới, điện chiếu sáng khi mất điện.

Hình 1. Mô hình
thang máy tải khách

1.2. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA THANG MÁY.
Cuối thế kỷ 19 trên thế giới mới chỉ có một số hãng thang máy ra đời như:
OTIS, Schindler… Chiếc thang máy đầu tiên đã được chế tạo và đưa vào sử
dụng của hãng thang máy OTIS (MỸ) 1853. Đến năm 1874 hãng thang máy
Schindler (Thụy sĩ) cũng đã chế tạo thành công những thang máy khác. Lúc đầu
bộ tời kéo chỉ có một tốc độ, cabin có kết cấu đơn giản, đóng mở cửa bằng tay,
tốc độ di chuyển cabin thấp. Đầu thế kỉ 20 có nhiều hãng thang máy khác ra đời
như: KONE (Phần Lan) MISUBISHI, NIPPON ELEVATOR (NHẬT BẢN),
THYSEN (ĐỨC), SABIEM (ITALIA)… Đã chế tạo loại thang máy có tốc độ
cao, tiện nghi trong cabin tốt hơn và êm hơn.
Vào những năm 1990 trên thế giới đã chế tạo những thang máy có tốc độ đạt
tới 75 m/phút và những thang máy có tính năng kỹ thuật đặc biệt.
1.3. PHÂN LOẠI THANG MÁY.
1.3.1. Phân loại theo chức năng.
SVTH: Nguyễn Hải Đăng

8

Lớp: Điện Kỹ Thuật k27


 Đồ án tốt nghiệp 

- Thang máy chuyên chở người.
- Thang máy chuyên chở hàng nhưng có người đi kèm.
- Thang máy chuyên chở người nhưng có hàng đi kèm.
- Thang máy bệnh viện.
- Thang máy chuyên chở hàng không có người đi kèm.
1.3.2. Phân loại theo hệ thống dẫn động.
- Thang máy dẫn động điện.
- Thang máy thủy lực.
- Thang máy khí nén.
1.3.3. Phân loại theo hệ thống điều khiển.
- Điều khiển bằng rơle.
- Điều khiển bằng PLC.
- Điều khiển bằng máy tính.
1.3.4. Phân loại theo trọng tải.
- Thang máy loại nhỏ Q < 160 kg.
- Thang máy trung bình Q = 200 500 kg.
- Thang máy loại lớn Q > 2000 kg.
1.3.5. Phân loại theo độ dịch chuyển.
- Thang máy chạy chậm v = 0, 5 m/s.
- Thang máy tốc độ trung bình v = (0, 5  0, 7) m/s.
- Thang máy cao tốc v = (2, 5  5) m/s.

1.4. CẤU TẠO CHUNG CỦA THANG MÁY.
1.4.1. Cấu tạo chung.

SVTH: Nguyễn Hải Đăng

9

Lớp: Điện Kỹ Thuật k27


 Đồ án tốt nghiệp 

Thang máy có nhiều loại khác nhau, nhưng nhìn chung gồm có các bộ phận
chính như sau:

1. Tời nâng
2. Bộ hạn chế tốc độ kiểu ly tâm
3. Cáp phụ
4. Cabin
5. Cáp dẫn hướng thẳng đứng
6. Giếng thang
7. Đối trọng
8. Giảm chấn đối trọng
9. Guốc trượt
10. Cáp nâng
11. Buồng máy

Hình 2. Cấu tạo thang máy
- Cabin (3) trong đó có chứa người hoặc hàng hóa. Cabin chuyển động trên
cáp dẫn hướng thẳng đứng (5) nhờ có các bộ guốc trượt (9) lắp vào cabin. Cáp
nâng (10) trên đó có treo cabin được treo vào tang hoặc vắt qua puli dẫn cáp của
bộ tời nâng (1). Trọng lượng thang máy và trọng lượng vật nâng được cân bằng
bởi đối trọng (7) treo trên các dây cáp đi ra từ puli dẫn cáp hoặc từ tang. Buồng

thang máy và đối trọng khi di chuyển sẽ trượt trên thanh ray dẫn hướng nhờ các
guốc trượt.
1.4.2. Một số dạng cabin thang máy.

SVTH: Nguyễn Hải Đăng

10

Lớp: Điện Kỹ Thuật k27


 Đồ án tốt nghiệp 

Hình 3a.

Hình 3b.

Bộ điều khiển

Dòng
điện điều
khiển

Bộ đo
gia tốc

Guốc trượt kiểu con lăn
Bộ kích
Hình 3c. Biên dạng guốc trượt kiểu lăn của hãng MITSUBISHI.
Rãnh trượt

trên thanh ray

Hình 4. Biên dạng guốc kiểu trượt của hãng NINGBO XINGDA.
SVTH: Nguyễn Hải Đăng

11

Lớp: Điện Kỹ Thuật k27


 Đồ án tốt nghiệp 

Để tránh trường hợp thang bị rơi khi cáp bị đứt do gặp sự cố mất điện hoặc do
cơ cấu nâng bị hỏng, trên cabin có lắp bộ bảo hiểm (governor). Trong trường
hợp này, thiết bị kẹp của nó sẽ kẹp vào các dẫn hướng và giữ chặt cabin. Bộ
hãm bảo hiểm thường được dẫn động từ một cáp phụ (4), cáp này vắt qua puli
của bộ hạn chế tốc độ kiểu li tâm (2). Khi tốc độ buồn thang cao hơn tốc độ giới
hạn cho phép thì bộ hạn chế tốc độ sẽ phanh puli và làm dừng cáp.
- Để an toàn, cabin được
lắp trong giếng thang (6).
Phần trên của giếng
thang thường được lắp
buồng máy (11). Trong
buồng thang có lắp bộ tời
và khí cụ điều khiển
chính (tủ phân phối, bộ
hạn chế tốc độ …). Phần
dưới của giếng thang (hố
giếng thang) có bố trí các
bộ giảm chấn cabin và

giảm chấn đối trọng (8).
Ở phần trên cùng và dưới
cùng của giếng thang có
lắp các bộ hạn chế hành
trình làm việc của giếng
thang.

Hình 5. Các thiết bị chính của thang máy.

1.4.3. Một số sơ đồ thang máy thường gặp.

SVTH: Nguyễn Hải Đăng

12

Lớp: Điện Kỹ Thuật k27


 Đồ án tốt nghiệp 

+ Thang máy có puli dẫn hướng:
Có lắp thêm puli phụ (2) để dẫn
hướng cáp đối trọng. Sơ đồ này
thường được dùng khi kích thước
cabin lớn, cáp đối trọng không thể
dẫn hướng từ puli dẫn cáp (hoặc
tang) một cách trực tiếp xuống
dưới.

Hình 6.a

+ Thang máy có sự bố trí bộ tời
bên dưới: bộ tời (1) được bố trí ở
phần bên hông hoặc phần dưới của
đáy giếng, nhờ đó có thể làm giảm
tiếng ồn của thang máy khi làm
việc. Dùng sơ đồ này sẽ làm tăng
tải trọng tác dụng lên giếng thang,
cũng như tăng chiều dài và số
điểm uốn của cáp nâng, dẫn đến
tăng độ mòn của cáp nâng. Kiểu
bố trí bộ tời như thế này chỉ sử
dụng trong trường hợp đặc biệt khi
mà buồng máy không thể bố trí
được phía trên giếng thang và khi
có yêu cầu cao về giảm độ ồn khi
thang máy làm việc.
Hình 6.b
+ Thang máy kiểu đẩy: cáp nâng
(1) trên đó có treo cabin (2), được
uốn qua các puli (6) lắp trên
khung cabin, sau đó đi qua puli
phía trên (3) đến puli dẫn cáp (5)
của bộ tời nâng. Trọng lượng của
cabin và một phần vật nâng được
cân bằng bởi đối trọng (4). Các
dây cáp của đối trọng uốn qua puli
dẫn hướng phụ.
Hình 6.c
1.5. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ SỬ DỤNG THANG MÁY.
SVTH: Nguyễn Hải Đăng

13

Lớp: Điện Kỹ Thuật k27


 Đồ án tốt nghiệp 

Thang máy hoạt động theo các nguyên tắc sau:
1.5.1. Reset buồng thang khi đóng nguồn. Dù cho buồng thang đang ở bất kỳ
vị trí hoặc trạng thái nào, thì khi đóng nguồn đều được reset và đưa về tầng trệt.
1.5.2. Nguyên tắc di chuyển lên xuống, đóng và mở cửa.
- Buồng thang chỉ hoạt động khi cửa đã hoàn toàn đóng.
- Cửa chỉ mở khi buồng thang dừng đúng tầng.
- Cửa sẽ tự động mở hoặc đóng sau khi nhận được các yêu cầu.
- Cửa buồng thang sẽ ở chế độ mở thường trực khi thang không hoạt động.
1.5.3. Nguyên tắc đến tầng. Để xác định vị trí hiện tại của thang nhờ cảm biến
ở mỗi cửa tầng. Khi buồng thang ở tầng nào thì cảm biến nhận tín hiệu ở tầng đó
và đưa về điều khiển.
1.5.4. Sử dụng thang máy.
1.5.4a. Gọi thang máy từ bên ngoài buồng thang (ở các tầng).
Báo vị trí thang

Báo chiều
thang

Bảng
điều
khiển

Hình 7. Mô hình điều khiển thang máy từ bên ngoài buồng thang.
- Gọi thang: ở mỗi tầng mà thang phục vụ, gần ngay cửa tầng đều có bảng
điều khiển (Hall Call Panell), còn gọi là hộp Button tầng mục đích phục vụ cho
việc gọi thang bao gồm:
+ Hai nút ấn: Một nút để gọi cho thang đi lên
, một nút để gọi thang
đi xuống . Riêng ở tầng dưới cùng chỉ có một nút (là đi lên hoặc đi xuống).

SVTH: Nguyễn Hải Đăng

14

Lớp: Điện Kỹ Thuật k27


 Đồ án tốt nghiệp 

+ Đèn báo tầng và báo chiều cho biết vị trí và chiều hoạt động hiện tại
của cabin thang máy. Khi muốn gọi thang, hành khách chỉ cần ấn vào nút gọi
tầng theo chiều muốn đi, tín hiệu đèn sẽ sáng lên, đèn báo hiệu hệ thống đã ghi
nhận lệnh gọi.
- Đáp ứng của thang sau lệnh gọi. Nếu buồng thang đang ở một vị trí nào
đó khác với tầng mà hành khách vừa gọi, thang sẽ di chuyển đến tầng đó theo
thứ tự ưu tiên như sau:
+ Nếu thang di chuyển cùng chiều với lệnh gọi thang và di chuyển
ngang qua tầng mà hành khách đang đứng gọi, thì khi đến tầng được gọi, thang
sẽ dừng lại và đón khách.
+ Nếu thang đang di chuyển theo chiều ngược với chiều hành khách
muốn đi, hoặc cùng chiều nhưng không đi ngang qua, thì sau khi đáp ứng hết
các nhu cầu của chiều đó, thang sẽ quay trở lại đón khách.

+ Nếu buồng thang đang ở ngay tại tầng mà hành khách vừa gọi, buồng
thang sẽ mở cửa đón khách.
1.5.4b. Gọi thang từ bên trong buồn thang. Trong buồng thang có bảng điều
khiển phục vụ cho việc đi thang của khách (Car Operating Panel) còn gọi là hộp
Button Car. Bao gồm các nút có chức năng sau:

Hình 8. Bảng điều khiển bên trong thang máy.
SVTH: Nguyễn Hải Đăng

15

Lớp: Điện Kỹ Thuật k27


 Đồ án tốt nghiệp 

+ Các nút mang số: Đại diện cho các tầng mà thang phục vụ.

+ Nút
(DO – Door Open): Dùng để mở cửa (chỉ có tác dụng khi
thang dừng tại tầng).
+ Nút
(DC – Door Close): Dùng để đóng cửa (chỉ có tác dụng khi
thang dừng tại tầng).
+ Nút Interphone hoặc Alarm
: Dùng để liên lạc với bên ngoài khi
thang gặp các sự cố về điện, hoặc đứt cáp treo.
+ Công tắc E.Stop (Emergency Stop) nếu có: Để dừng thang khẩn cấp
khi có sự cố xảy ra.
- Khi đã vào bên trong buồng thang, muốn đến tầng nào, khách ấn nút chỉ

định tầng đó, thang máy sẽ lập tức di chuyển và tuần tự dừng tại các tầng mà nó
đi qua. Cửa buồng thang và cửa tầng được thiết kế đóng mở tự động. Khi buồng
thang di chuyển đến một tầng nào đó, sau khi ngừng hẳn, cửa buồng thang và
cửa tầng sẽ tự động mở để khách có thể ra (vào) buồng thang, sau vài giây cửa
sẽ tự động đóng lại.
Sau đó thang máy sẽ thực hiện lệnh tiếp theo. Nếu không muốn chờ hết
khoảng thời gian cửa đóng lại, khách có thể ấn nút DC để đóng cửa buồng
thang. Trong trường hợp khẩn cấp muốn dừng thang, khách có thể ấn nút E.Stop
(nếu có) trên bảng điều khiển trong buồng thang. Khi có sự cố mất điện, khách
ấn vào nút Interphone hoặc Alarm để yêu cầu giúp đỡ từ bên ngoài.
1.6. CÁC THÔNG SỐ CỦA THANG MÁY.
1.6.1. Tải trọng định mức.
Được xác định theo khối lượng tính toán lớn nhất mà thang máy có thể vận
chuyển được không kể đến khối lượng của buồng thang và các thiết bị bố trí
trong đó.
1.6.2. Tốc độ định mức.
Là tốc độ chuyển động của buồng thang theo tính toán thiết kế. Trong thực tế
vận hành tốc độ có thể sai lệch khoảng 10%.
1.6.3. Chiều cao nâng, hạ.
1.6.4. Năng suất của thang máy.
Là lượng người hay số lượng hàng hóa mà thang máy có thể vận chuyển được
trong một giờ theo một hướng.
SVTH: Nguyễn Hải Đăng

16

Lớp: Điện Kỹ Thuật k27


 Đồ án tốt nghiệp 

Năng suất của thang máy có thể tính theo công thức:

N=

3600.E.γ
H
2 + ∑ ti
V

Trong đó:
• N : năng suất thang máy.
•

γ

: hệ số mang tải của buồng thang.

• E : sức chứa tính toán định mức của buồng thang.
• H : chiều cao nâng – hạ.
• V : tốc độ của buồng thang (m/s).
• ∑ti : thời gian tổng cộng để đóng – mở cửa buồng thang, thời gian ra vào
của hành khách, thời gian mở máy và hãm máy.
Việc sử dụng đối trọng và cáp cân bằng là để giảm phụ tải của cơ cấu, tức là
độ mất cân bằng khi nâng hoặc hạ buồng thang đến các vị trí biên, do đó giảm
được cơ cấu truyền động.

1. Puli chủ động
2. Cáp chịu tải
3. Buồng thang

4. Puli cân bằng
5. Cáp cân bằng
6. Đối trọng

Hình 9. Sơ đồ thang máy có cáp cân bằng.

- Nếu không có cáp cân bằng, lực tác động lên puli chủ động theo hai nhánh
của dây cáp sẽ là:
F1 = G0 + G - gc.x
(N)
F2 = Gdt - gc.(H - x) (N)

SVTH: Nguyễn Hải Đăng

17

Lớp: Điện Kỹ Thuật k27


 Đồ án tốt nghiệp 

Trong đó:
• G0:
• G:
• Gdt :
• gc :
• H:
• x:

trọng lượng buồng thang (N).

trọng lượng tải trọng (N).
trọng lượng đối trọng (N).
trọng lượng của 1 đơn vị dài dây cáp (N).
chiều cao nâng hạ (m).
khoảng cách từ buồng thang đến puli chủ động (m).

- Khi đó lực tác động lên puli chủ động khi nâng hạ tải là:
Fn = F1 - F2 = G0 + G - gc.x - [Gdt - gc.(H - x)]
= G0 + G - gc.(2.x - H - x) - Gdt
Fh = F2 - F1 = Gdt + gc.(H - x) - (G0 + G - gc.x)
= Gdt + gc.(H - 2.x) - G
- Từ hai biểu thức tên ta thấy lực tác dụng lên puli phụ thuộc vào khoảng
cách x, nếu khoảng cách này là cực đại thì sẽ gây ra phụ tải cực đại cho động cơ,
nếu khoảng cách này là cực tiểu thì gây ra non tải cho động cơ. Điều này không
có lợi cho động cơ và cho toàn bộ cơ cấu. Do đó việc sử dụng cáp cân bằng là để
khắc phục nhược điểm này, cáp cân bằng có thể chọn cùng loại với cáp nâng hạ.
Khi sử dụng cáp cân bằng, các thành phần liên quan đến x trong biểu thức trên
sẽ bị triệt tiêu:
Fn = F1 - F2 = G0 + G - Gdt
Fh = F2 - F1 = Gdt - (G0 + G)
- Việc chọn khối lượng cho đối trọng nhằm mục đích cân bằng để đảm bảo
có thể chọn động cơ có công suất nhỏ nhất:
Gdt = G0 + a.Gdm
Trong đó:
• A: là hệ số cân bằng (a = 0, 34 ÷ 0, 6)
• Gdm: là trọng lượng định mức
-Từ khối lượng đối trọng, tính được lực tác động lên puli chủ động khi nâng
và hạ như sau:
Fn = G + a.Gdm
Fh = - G + a.Gdm

SVTH: Nguyễn Hải Đăng

18

Lớp: Điện Kỹ Thuật k27


 Đồ án tốt nghiệp 

1.7. CÁC YÊU CẦU VỀ AN TOÀN TRONG LẮP ĐẶT.
1.7.1. Vị trí buồng máy. Vị trí buồng máy có thể đặt bên trên hoặc bên dưới
đường hầm tùy theo yêu cầu và diện tích cho phép của buồng máy.

Vị trí buồng máy

Thanh ray dẫn hướng

Hình 10a.

Hình 10b.

Hình 10. Mô hình giếng thang với buồng thang đặt phía trên.
1.7.2. Thanh ray dẫn hướng. Trong khi chuyển động, buồng thang và đối trọng
sẽ trượt dọc trên thanh ray dẫn hướng. Ray dẫn hướng đảm bảo cho cabin và đối
trọng luôn nằm và chuyển động theo đúng vị trí đã được thiết kế trong giếng
thang, không cho chúng dịch chuyển theo phương ngang trong quá trình dịch
chuyển. Ray dẫn hướng được lắp đặt ở hai bên cabin và đối trọng với độ chính
xác theo yêu cầu cần thiết (đòi hỏi độ chính xác về độ thẳng đứng của ray,
khoảng cách các đầu ray…).

1.7.3. Công tắc hành trình. Để đảm bảo an toàn cho người sử dụng và các thiết
bị trong mạch điều khiển, người ta bố trí các thiết bị bảo vệ liên động, các tiếp
điểm hành trình để đảm bảo cho thang máy dừng chính xác, không vượt khỏi
phạm vi giới hạn (các loại công tắc hạn chế hành trình trên, hạn chế hành trình
dưới, công tắc chuyển đổi tầng, công tắc đến tầng…).
HìnhNguyễn
10. MôHải
hình
giếng thang
SVTH:
Đăng
với buồng máy được đặt bên trên.

19

Lớp: Điện Kỹ Thuật k27


 Đồ án tốt nghiệp 

1.7.4. Cáp nâng cabin và đối trọng. Phải đảm bảo chịu lực nâng và lực ma sát
với puli theo đúng tiêu chuẩn an toàn cho phép trong lắp đặt thang máy. Có thể
dùng cáp thép hoặc cáp thép có phủ nhựa bên ngoài để kéo cabin thang máy.
- Cáp thép phủ nhựa có sự linh hoạt và khả Lớp nhựa phủ bên
ngoài
năng kéo tải tốt hơn so với loại cáp thép
thông thường.
- Đối với loại cáp thép truyền thống, sự hao
mòn gây ra là bởi nhiều yếu tố, đó là ảnh
hưởng của sự mài mòn của các sợi cáp khi

chúng bị chèn vào bên trong và bị kéo ra khỏi
rãnh kéo, do có sự bám bụi trên sợi cáp nên
càng làm tăng thêm sự mài mòn sợi cáp,
giảm thời gian sử dụng của cáp rất đáng kể.

Lõi dây cáp
bằng thép

Hình 11. Cáp thép phủ nhựa của
hãng OTIS.
- Đối với loại cáp thép phủ nhựa, nhờ có lớp nhựa nên nó bám chặt bánh đà, tạo
nên sự ma sát thích hợp, không có sự mài mòn nào gây ra thêm giữa các rãnh,
các sợi cáp thép được phủ nhựa nên tránh được bụi bám, nhờ đó tránh bị hao
mòn. Tuy nhiên sự giảm khả năng chịu lực của dây thép theo thời gian sử dụng
vẫn xảy ra, nhưng ta có thể biết trước được sự giảm tuổi thọ của cáp nhờ vào
tính toán và do nhà sản xuất cung cấp.
1.7.5. Hệ thống phanh bảo hiểm. Buồng thang còn được trang bị thêm các bộ
phận phanh bảo vệ phòng khi cáp treo bị đứt, bị mất điện, khi tốc độ buồng
thang vượt quá 20% ÷ 40% tốc độ định mức, phanh sẽ tác động. Thường có 3
loại phanh:
• Phanh kiểu nêm.
• Phanh kiểu lệch tâm.
• Phanh bảo hiểm kiểu kìm.
Trong đó, phanh bảo hiểm kiểu kìm được sử dụng rộng rãi hơn, nó bảo đảm
cho buồng thang dừng tốt hơn so với các loại phanh khác. Phanh bảo hiểm
thường được đặt phía dưới buồng thang, gọng kìm trượt theo thanh dẫn hướng.

Hình 12. Phanh bảo hiểm kiểu kìm.
SVTH: Nguyễn Hải Đăng

20

Lớp: Điện Kỹ Thuật k27


 Đồ án tốt nghiệp 

1.7.6. Bộ giảm chấn. Dưới đáy giếng có bố trí thêm các bộ giảm chấn nhằm
tránh hiện tượng va đập quá mạnh khi công tắc hạn chế hành trình không tác
động, hoặc khi thang bị đứt cáp treo…, dùng để chống sóc hoặc va chạm mạnh
gây ảnh hưởng đến an toàn cho hành khách đang sử dụng thang máy, đồng thời
tránh hư hỏng cho cabin và đối trọng thang máy.

Giảm chấn
đối trọng

Giảm chấn
cabin

Hình 13a. Giảm chấn thuỷ lực.

Giảm chấn
đối trọng
Giảm chấn
cabin
Hình 13b. Giảm chấn lò xo.
SVTH: Nguyễn Hải Đăng

21

Lớp: Điện Kỹ Thuật k27


 Đồ án tốt nghiệp 

Cáp nâng
chịu tải
Cabin

Hình 14. Vị trí lắp đặt hệ thống giảm chấn trong giếng thang.
Chuyển động của buồng thang phải êm, không gây sốc, gây cảm giác khó
chịu cho hành khách. Phải dừng chính xác đến tầng để không gây nguy hiểm và
trở ngại cho hành khách khi ra vào buồng thang.
1.7.7. Hệ thống cảm biến cửa. Hệ thống cảm biến cửa là mạng lưới tia hồng
ngoại bao phủ ngay vị trí cửa ra vào cabin, điều khiển hoạt động của cửa nhằm
bảo vệ an toàn cho hành khách và hàng hóa khi ra vào buồng thang. Ngoài ra nó
còn làm giảm sự hư hỏng của thang trong trường hợp vận chuyển vật nặng hoặc
di chuyển ra vào chậm. Tăng cường khả năng tin cậy của hệ thống.
Mạng lưới
tia hồng
ngoại

Hình 15. Mô hình hệ thống cảm biến cửa.
SVTH: Nguyễn Hải Đăng

22

Lớp: Điện Kỹ Thuật k27

 Đồ án tốt nghiệp 

- Đặc tính: Hệ thống cảm biến cửa sử dụng thiết bị thu và phát tia hồng ngoại
tạo ra một mạng lưới cắt ngang khung cửa, hệ thống quét liên tục để phát hiện
bất cứ tia hồng ngoại nào bị gián đoạn, nếu có, hệ thống sẽ mở cửa ngay lập tức
và không gây va chạm cho hành khách (hoặc hàng hóa) với cửa.
1.7.8. Hệ thống tự động bảo vệ bằng điện (Automatic Rescue Divide).
Khi thang máy có sự cố hoặc gặp lỗi không mong muốn, hành khách có
thể bị mắc kẹt bên trong buồn thang. Khi đó thiết bị bảo vệ tự động sẽ tác động
ngay lập tức, nó được cấp nguồn từ nguồn điện dự trữ (hệ thống acqui, pin …),
buồng thang khi đó sẽ được điều khiển đưa đến tầng gần nhất và hệ thống cửa sẽ
được tự động mở ra.
- Lĩnh vực ứng dụng:
Bộ ARD được dùng vận
hành cho trường hợp
khẩn cấp cần bảo vệ tự
động cho thang máy,
được kết nối với hộp số
thang máy (dùng nguồn
3 pha AC), cùng các bộ
phanh (dùng nguồn DC).
Tuỳ theo yêu cầu, hệ
thống truyền động mở
cửa có thể vận hành
bằng dòng điện AC hoặc
DC.
- Nguyên lý hoạt
động: Bộ ARD tự hoạt
động khi thang máy bị
mất điện, khi đó nó sẽ

điều khiển tay quay của
hộp số đưa cabin thang
máy về đến tầng gần
nhất và tự động mở cửa
buồng thang.

SVTH: Nguyễn Hải Đăng

Hình 16. Tủ điện ARD.

23

Nguồn
ắcqui
tự cấp

Lớp: Điện Kỹ Thuật k27


 Đồ án tốt nghiệp 

Chương 2

GIỚI THIỆU VỀ BỘ LOGIC LẬP TRÌNH

2.1. GIỚI THIỆU VỀ PLC.
2.1.1. PLC (Programmable Logic Controller).
Là một hệ vi xử lý chuyên dụng nhằm mục tiêu điều khiển tự động tổ hợp
các thiết bị điện hoặc các quá trình sản xuất trong công nghiệp. Thực chất là một
máy tính công nghiệp đặt tại dây truyền sản xuất. Hiện nay PLC không những

xử lý tín hiệu logic mà còn xử lý những tín hiệu analog (tương tự) thực hiện các
luật điều khiển trong các bộ điều chỉnh tự động PI, PID, Fuzzy hoặc các mạch
vòng điều khiển như mạch vòng tốc độ, mạch vòng vị trí.
2.1.2. Lịch sử phát triển của PLC.
Vào khoảng năm 1968, các nhà sản xuất ô tô đã đưa ra các yêu cầu kỹ thuật
đầu tiên cho các thiết bị điều khiển logic khả lập trình. Mục đích đầu tiên là thay
thế cho các tủ điều khiển cồng kềnh, tiêu thụ nhiều điện năng và thường xuyên
phải thay thế các Rơle do hỏng cuộn hút hay gãy các thanh lò xo tiếp điểm. Mục
đích thứ hai là tạo ra một thiết bị điều khiển có tính linh hoạt trong việc thay đổi
chương trình điều khiển. Các yêu cầu kỹ thuật này chính là cơ sở của các máy
tính công nghiệp, mà ưu điểm chính của nó là sự lập trình dễ dàng bởi các kỹ
thuật viên và các kỹ sư sản xuất. Với các thiết bị khả lập trình, người ta có thể
giảm thời gian dừng trong sản xuất, mở rộng khả năng hoàn thiện hệ thống sản
xuất và thích ứng với sự thay đổi trong sản xuất. Một số nhà sản xuất thiết bị
điều khiển trên cơ sở máy tính đã sản xuất ra các thiết bị điều khiển khả lập trình
còn gọi là PLC.
Những PLC đầu tiên được ứng dụng trong công nghiệp ô tô vào năm 1969
đã đem lại sự ưu việt hơn hẳn các hệ thống điều khiển trên cơ sở Rơle. Các thiết
bị này được lập trìng dễ dàng, không chiếm nhiều không gian trong các xưởng
sản xuất và có độ tin cậy cao hơn các hệ thống Rơ le. Các ứng dụng của PLC đã
nhanh chóng mở rộng ra tất cả các ngành công nghiệp sản xuất khác.
Ngày nay chúng ta có thể thấy PLC trong hàng nghìn ứng dụng công
nghiệp. Chúng sử dụng trong công nghiệp hóa chất, công nghiệp chế biến dầu,
công nghiệp cơ khí, nhà máy điện hạt nhân, trong giao thông vận tải, trong quân
sự, điều khiển rô bốt... . Các PLC có thể được kết nối với các máy tính để
truyền, thu thập và lưu trữ số liệu bao gồm cả quá trình điều khiển bằng thống
SVTH: Nguyễn Hải Đăng

24

Lớp: Điện Kỹ Thuật k27


 Đồ án tốt nghiệp 

kê, quá trình đảm bảo chất lượng, chuẩn đoán sự cố trực tuyến, thay đổi chương
trình điều khiển từ xa từ xa. Ngoài ra PLC còn được dùng trong hệ thống quản
lý năng lượng nhằm giảm giá thành và cải thiện môi trường điều khiển trong các
hệ thống điều khiển sản xuất, trong các dịch vụ và văn phòng công sở.
PLC được sản xuất bởi nhiều hãng khác nhau trên thế giới. Về nguyên lý
hoạt động, các PLC này có tính năng tương tự giống nhau, nhưng về lập trình sử
dụng thì chúng hoàn toàn khác nhau do thiết kế khác nhau của mỗi nhà sản xuất.
PLC khác với các máy tính là không có ngôn ngữ lập trình chung và không có
hệ điều hành. Khi được bật lên thì PLC chỉ chạy chương trình điều khiển ghi
trong bộ nhớ của nó, chứ không thể chạy được hoạt động nào khác. Một số hãng
sản xuất PLC lớn có tên tuổi như: Siemen, Toshiba, Mishubisi, Omron, Allan
Bradley, Rocwell, Fanuc, Schneider, là các hãng chiếm phần lớn thị phần PLC
trên thế giới. Các PLC của các hãng này được ứng dụng rộng rải trong công
nghiệp sử dụng công nghệ tự động hóa.
2.1.3. Phân loại PLC.
Căn cứ vào số lượng các đầu vào/ra, ta có thể phân PLC thành 4 loại sau:
+ Micro PLC là loại có dưới 32 kênh vào/ra.
+ PLC nhỏ có đến 256 kênh vào/ra.
+ PLC trung bình có đến 1024 kênh vào/ra.
+ PLC cỡ lớn có trên 1024 kênh vào/ra.
2.1.4. Hệ thống điều khiển PLC.
Hệ thống điều khiển là tập hợp các dụng cụ thiết bị điện tử được dùng ở
những hệ thống cần đảm bảo tính ổn định, sự chính xác, sự chuyển đổi nhịp
nhàng của một quy trình hoặc một hoạt động sản xuất. Nó thực hiện bất cứ yêu
cầu nào của dụng cụ từ cung cấp năng lượng đến một thiết bị bán dẫn.Với những

thành quả của sự phát triển nhanh chóng của công nghệ thì việc điều khiển
những hệ thống phức tạp sẽ được thực hiện bởi hệ thống tự động hoá hoàn toàn
đó là PLC.
PLC được sử dụng để kết hợp với máy tính chủ. Ngoài ra nó còn được giao
diện để kết nối với các thiết bị khác (như bảng điều khiển động cơ, quận dây,
hiển thị LED). Khả năng chuyển giao mạng của PLC có thể cho phép chúng
phối hợp xử lí, điều khiển hệ thống lớn. Ngoài ra nó còn thể hiện sự linh hoạt
cao trong việc phân loại các hệ thống điều khiển. Mỗi một bộ phận trong hệ
SVTH: Nguyễn Hải Đăng

25

Lớp: Điện Kỹ Thuật k27