Lập trình thang máy 6 tầng Dùng PLC

BỘ CÔNG THƯƠNG

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LÔ GÍC – TRANG BỊ ĐIỆN
Số : 2
Họ và tên HS-SV : Nguyễn Thị Bốn
Nguyễn Đình Chiến
Lớp : Tự động hoá 3
Khoá : 8
Khoa : Điện
Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Đăng Khang
NỘI DUNG
Đề tài : Nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển, tính chọn thiết bị, trang bị điện
cho thang máy nhà 6 tầng, trọng tải 1000kg.
Yêu cầu : Mạch điều khiển lô gíc dùng PLC hặc vi điều khiển, truyền động thang
máy dùng động cơ KĐB 3 pha và biến tần.
TT

Tên bản vẽ

Khổ giấy

Số lượng

1

Mạch điều khiển

A3

1

2

Mạch lực

A3

1

PHẦN THUYẾT MINH
Chương 1 : Tổng quan về hệ thống thang máy
Chương 2 : Thiết kế mạch điều khiển, mạch lực
Chương 3 : Tính chọn thiết bị, trang bị điện
Chương 4 : Kết quả, kết luận.

4


Mục lục
ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LÔ GÍC – TRANG BỊ ĐIỆN...............................................................................................1
Số : 2............................................................................................................................................................1
Họ và tên HS-SV : Nguyễn Thị Bốn...............................................................................................................1
LỜI NÓI ĐẦU................................................................................................................................................3

1.1. Khái quát chung về thang máy........................................................................4

1.2.Ứng dụng của thang máy..................................................................................4
1.3.Phân loại thang máy.........................................................................................4
1.4.Cấu tạo thang máy............................................................................................5
CHƯƠNG 2 : THIẾT KẾ MẠCH LỰC VÀ MẠCH ĐIỀU KHIỂN..........................................................................11

2.1. Sơ đồ mạch lực..............................................................................................11
2.2.Thuật toán cho thang máy..............................................................................12
2.3. Mạch điều khiển............................................................................................15
2.4.Chương trình điều khiển dạng LAD...............................................................19
CHƯƠNG 3 : TÍNH CHỌN THIẾT BỊ, TRANG BỊ ĐIỆN...................................................................................38
3.1.4 Dựa trên kết quả các bước tính toán trên,tính momen đẳng trị và tính chọn công suất động cơ
đảm bảo thõa mãn điều kiện: M ≥ Mdt.............................................................................................42
3.1.5.Xây dựng biểu đồ phụ tải toàn phần của hệ truyền động có tính đến quá trình quá độ, tiến
hành kiểm nghiệm động cơ truyền động theo các bước nêu trên.....................................................42

3.2.Tính toán sơ bộ công suất động cơ.................................................................42
3.3 Chọn sơ bộ công suất động cơ.......................................................................46
3.4.Chọn loại biến tần..........................................................................................48
3.5.Khái quát về PLC...........................................................................................51
3.5.2.Các ứng dụng chính của PLC.....................................................................................................52
3.5.3.Giá vận hành thấp.....................................................................................................................52
3.5.4.Giao tiếp đa chức năng: (MPI - Multi-point Interface)..............................................................53

3.6.Giới thiệu PLC s7-1200.................................................................................54

4


LỜI NÓI ĐẦU
Hoà chung với công cuộc xây dựng và phát triển đất nước, sự nghiệp giáo dục

của nước ta cũng đang từng bước chuyển mình mạnh mẽ với tốc độ phát triển
nhanh chóng. Một trong những mục tiêu mà ngành giáo dục đưa ra là giúp Việt
Nam có được một đội ngũ giáo viên kỹ thuật nòng cốt, kỹ sư chuyên ngành có
năng lực, đủ đức, đủ tài phục vụ cho sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá. Để
đạt được mục tiêu đó thế hệ trẻ đặc biệt là những sinh viên chúng ta phải chủ động
tìm hiểu và ứng dụng những thành tựu khoa học xây dựng nền công nghiệp nước
nhà ngày một vững mạnh. Xuất phát từ nhu cầu thiết thực của cuộc sống và niềm
đam mê khoa học, nhóm sinh viên chúng em đã nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu
thiết kế hệ thống điều khiển, tính chọn thiết bị, trang bị điện cho thang máy
nhà 6 tầng, trọng tải 1000kg” Đề tài đề cập đến lĩnh vực đang được ứng dụng rất
phổ biến trong cuộc sống, thế nhưng đây lại là khối kiến thức rất mới mẻ đối với
sinh viên chúng em.

4


CHƯƠNG 1 : KHÁI QUÁT THANG MÁY

1.1. Khái quát chung về thang máy
- Thang máy là thiết bị vận tải dùng để vận chuyển người và hàng hóa theo
phương thẳng đứng.
- Thang máy được lắp ráp trong các nhàcao tầng,chung cư,khách sạn,công
sở,bệnh viện,siêu thị...để phục vụ cho đời sống nhân dân.Đặc điểm vận chuyển
của thang máy so với các thiết bị khác là thời gian vận chuyển của 1 chu kỳ vận
chuyển là nhỏ, tần suất vận chuyển lớn,đóng mở máy liên tục.
- Tất cả các thiết bị được lắp đặt ở trong giếng buồng thang(khoảng không gian
từ trần của tầng cao nhất đén mức sâu tầng 1),trong buông máy(trên trần của tầng
cao nhất) và hố buồng thang(dưới mức sàn tầng).
1.2.Ứng dụng của thang máy
Thang máy thường được dùng trong các khách sạn, công sở, chung cư, bệnh

viện, các đài quan sát, tháp truyền hình, trong các nhà máy, công xưởng v.v... Đặc
điểm vận chuyển bằng thang máy so với các phương tiện vận chuyển khác là thời
gian của một chu kỳ vận chuyển bé, tần suất vận chuyển lớn, đóng mở máy liên
tục.
Ngoài ý nghĩa vận chuyển, thang máy còn là một trong những yếu tố làm tăng
vẻ đẹp và tiện nghi của công trình.

1.3.Phân loại thang máy
1.3.1.Theo chức năng
- Thang máy chở người
+ Gia tốc cho phép được quy định theo cảm giác của hành khách:a ≤ 1,5 m/g2
o Dùng trong các tòa nhà cao tầng: có tốc độ trung bình hoặc lớn,đòi hỏi vận
hành êm,an toàn và có tính mỹ thuật.

4


o Dùng trong bệnh viện: phải đảm bảo an toàn,sự tối ưu về độ êm khi dịch
chuyển,thời gian dịch chuyển,tính ưu tiên theo quy định của bệnh viện.
- Thang máy chở hàng : được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và kinh
doanh...nó yêu cầu cao về việc dừng chính xác trong buồng thang,đảm bảo cho
việc vận chuyển hàng hóa lên xuống được dễ dàng thuận lợi.
1.3.2.Theo trọng tải
- Thang máy loại nhỏ : Q < 160kg
- Thang máy loại vừa : Q=500÷2000kg
- Thang máy loại lớn : Q>2000kg
1.3.3.Phân loại theo tốc độ
- Thang máy chạy chậm : v=0.5m/s
- Thang máy tốc độ trung bình : v= 0.75÷1.5m/s,thường dùng trong các tòa nhà
từ 6÷ 12 tầng.

- Thang máy cao tốc : v=2.5÷5m/s , thường dùng trong các tòa nhà lớn hơn 16
tầng.
1.3.4.Phân loại theo chế độ làm việc
- Thang máy làm việc với chế độ ngắn hạn
- Thang máy làm việc với ché độ dài hạn.
1.4.Cấu tạo thang máy
Kết cấu cơ khí của thang máy được giới thiệu trên hình vẽ
Hố giếng của thang máy Là khoảng không gian từ mặt sàn tầng trệt cho đến
đáy giếng. Để nâng hạ buồng thang người ta dùng động cơ 9. Động cơ 9 được nối
trực tiếp với cơ cấu nâng hoặc qua hộp giảm tốc. Nếu nối trực tiếp buồng thang
được nâng qua puli quấn cáp. Nếu nối gián tiếp thì giữa puli quấn cáp và động cơ
lắp hộp giảm tốc.
Cabin 1 được treo lên puli quấn cáp kim loai 8 ( thương dùng từ 1 dến 4 sợi
cáp). Buồng thang luôn được giữ theo phương thẳng đứng nhờ có ray dẫn hướng 3

4


và những con trượt dẫn hướng 2 ( con trượt là loại puli có bọc cao su bên ngoài).
Buồng thang và dối trọng di chuyển dọc theo chiều cao của thành giếng theo các
thanh dẫn hướng 6.

4


1. Cabin
2. Con trượt dẫn hướng Cabin
3. Ray dẫn hướng Cabin
4. Thanh kẹp tăng cáp
5. Cụm đối trọng

6. Ray dẫn hướng đối trọng
7.Tr ụ dẫn hướng đối trọng
8. Cáp tải
9. Cụm máy
10. Cửa xếp Cabin
11. Chêm chống rơi

Hình 1.2: Kết cấu cơ khí của thang
12. Cơ cấu chống rơi
máy.
4

13. Giảm chấn
14. Thanh đỡ


16. Gá ray Cabin
17. Bu lông bắt gá ray
18. Gá ray đối trọng

1. 4.1.Cabin
19. Kẹp ray đối trọng
Là một phần tử chấp hành quan trọng nhất trong thang máy , nó sẽ là nơi chứa
hàng , chở người đến các tầng , do đó phải đảm bảo các yêu cầu đề ra về kích
thước, hình dáng , thẩm mỹ và các tiện nghi trong đó.
Hoạt động của cabin là chuyển động tịnh tiến lên xuống dựa trên đường trượt,
là hệ thống hai dây dẫn hướng nằm trong một phẳng để đảm bảo chuyển động êm
nhẹ , chính xác không dung dật trong cabin trong quá trình làm việc. Để đảm bảo
cho cabin hoạt động đều cả trong quá trình lên và xuống , có tải hay không có tải
người ta xử dụng một đối trọng có chuyển động tịnh tiến trên hai thanh khác đồng

phẳng giống như cabin nhưng chuyển động ngược chiều với cabin do cáp được vắt
qua puli kéo.
Do trọng lượng của cabin và trọng lượng của đối trọng đã được tính toán tỷ lệ
và kỹ lưỡng cho nên mặc dù chỉ vắt qua puli kéo cũng không xảy ra hiện tượng
trượt trên pulicabin,hộp giảm tốc đối trọng tạo nên một cơ hệ phối hợp chuyển
động nhịp nhàng do phần khác điều chỉnh đó là động cơ.
1.4.2.Động cơ
Là khâu dẫn động hộp giảm tốc theo một vận tốc quy định làm quay puli kéo
cabin lên xuống. Động cơ được sử dụng trong thang máy là động cơ 3 pharôto dây
quấn hoặc rôto lồng sóc , vì chế độ làm việc của thang máy là ngắn hạn lặp lại
cộng vớiyêu cầu sử dụng tốc độ, momen động cơ theo một dải nào đó cho đảm
bảo yêu cầu về kinh tế và cảm giác của người đi thang máy.Độngcơ là một phần tử
quan trọng được điều chỉnh phù hợp với yêu cầu nhờ một hệ thống điện tử ở bộ xử
lý trung tâm.
1.4.3.Phanh
Là khâu an toàn , nó thực hiện nhiệm vụ giữ cho cabin đứng im ở các vị trí
dừng tầng, khối tác động là hai má phanh sẽ kẹp lấy tang phanh, tang phanh gắn
gắn đồng trục với trục động cơ. Hoạt động đóng mở của phanh được phối hợp nhịp
nhàng với quá trình làm việc của đông cơ.
1.4.4.Động cơ mở cửa
Là động cơ một chiều hay xoay chiều tạo ra momen mở cửa cabin kết hợp với
mở cửa tầng . Khi cabin dừng đúng tầng , rơle thời gian sẽ đóng mạch điều khiển
động cơ mở cửa tầng hoạt động theo một quy luật nhất định sẽ đảm bảo quá trình
đóng mở êm nhẹ không có va đập. Nếu không may một vật gì đó hay người kẹp
giữa cửa tầng đang đòng thì cửa sẽ mở tự động nhờ bộ phận đặc biệt ở gờ cửa có
găn phản hồi với động cơ qua bộ xử lý trung tâm.

4

1.4.5.Cửa
Gồm cửa cabin và cửa tầng .
Cửa cabin để khép kín cabin trong quá trình chuyển động không tạo ra cảm
giác chóng mặt cho khachs hàng và ngăn không cho rơi khỏi cabin bất cứ thứ gì.
Cửa tầng để che chắn bảo vệ toàn bộ giếng thang và các thiết bọi trong đó . Cửa
cabin và cửa tầng có khoá tự động để đảm bảo đóng mở kịp thời.
1.4.6. Bộ hạn chế tốc độ
Là bộ phận an toàn khi vận tốc thay đổi do một nguyên nhân nào đó vượt quá
vạn tốc cho phép , bộ hạn chế tốc độ sẽ bật cơ cấu khống chế cắt điều khiển động
cơ và phanh làm việc.
Các thiết bị phụ khác: như quạt gió, chuông điện thoại liên lạc , các chỉ thị số
báo chiều chuyển động… được lắp đặt trong cabin để tạo ra cho khách hàng một
cảm giác dễ chịu khi đi thang máy.
1.4.7.Một số loại phanh và cảm biến dùng trong thang máy
a. Phanh hãm điện từ
- Là cơ cấu điện từ chấp hành dùng để hãm các hiết bị đang quay.
- Ngoài chức năng hãm,nó còn dùng để đo moment của động cơ điện.
-Là bộ phận không thể thiếu được của thang máy, cầu trục.
b. Phanh bảo hiểm(phanh dự)
- Dùng để hạn chế tốc độ di chuyển của buồng thang vượt quá giới hạn cho
phép và giữ chặt buồng thang tại chỗ bằng cách ép vào 2 thanh dẫn hướng trong
trường hợp bị đứt cáp treo.
c. Cảm biến vị trí
- Bộ phận cảm biến dùng để :
+ phát lệnh dừng buồng thang ở mỗi tầng
+ chuyển đổi tốc độ động cơ chuyền động từ tốc độ cao sang tốc độ thấp khi
buồng thang đến gần tầng cần dừng,để nâng cao độ chính xác.
- Có 3 loại cảm biến vị trí
+ Cảm biến vị trí kểu cơ khí(công tắc chuyển đổi tầng)
4

o Ưu điểm: kết cấu đơn giản,thực hiện đủ 3 chức năng của bộ cảm biến.
o Nhược điểm : tuổi thọ không cao, đặc biệt đối với thang máy tốc độ cao.
+ Cảm biến vị trí kiểu cảm ứng:làm việc dựa trên sự thay đổi trị số điện cảm L
của cuộn dây có mạc từ khi mạch từ kín và mạch từ hở.
+ Cảm biến vị trí kiểu quang điện:nâng cao độ tin cậy của bộ cảm biến không bị
ảnh hưởng bởi độ sang của môi trường thường dùng phần tử phát quang và thu
quang hồng ngoại.

4


CHƯƠNG 2 : THIẾT KẾ MẠCH LỰC VÀ MẠCH ĐIỀU KHIỂN
2.1. Sơ đồ mạch lực
NL

CL

4


2.2.Thuật toán cho thang máy
Thuật toán gọi thang

Start

Xác định vị trí thang

Đ

S
Vt=trên

Đúng vị trí gọi

Đ

Cho khách vào

S
Vt=dưới

Đ

Mở cửa

Thang xuống

Thang lên

Đúng tại vị trí gọi

Đúng tại vị trí gọi

4


Thuật toán đóng mở cửa buồng thang
Start

Mở cửa
Srart

Cửa chạm CB mở
hết ?

No

Chọn tầng muốn đến
Yes
Cửa mở chờ phục vụ
Dừngvụ
5s
Phục

No
Khác hướng

Hết trễ
5s ?ấn
Người
ngoài

No

Yes
Yes
Vị trì gọi < vị trí
thang máy hiện
tại

Yes

Đóng của nhanh

Cùng hướng

Có quá tải CB tác
động

Của mở phục vụ
Đóng cửa

No

Yes
Của chạm CB đóng
hết

Dừng động cơ

Thuật toán gọi tầng
End
4
Tầng mình yêu cầu


4

2.3. Mạch điều khiển
2.3.1, Tín hiệu đầu vào

2.3.2 tín hiệu đầu ra

4


2.3.3 Sơ đồ mạch điều khiển tín hiệu trong ca bin

4


2.3.4. Sơ đồ mạch điều khiển tín hiệu ngoài cửa tầng

4


2.3.5.Lập trình với PLC
2.3.5.1 Các tín hiệu đầu vào
ST
T
1
2
3
4
5
6
7
8

9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24

Đầu vào

Biến đặt

Chức năng

I0.1
I0.2
I0.3
I0.4
I0.5
I0.6
I0.7

I1.0
I1.1
I1.2
I2.0
I2.1
I2.2
I2.3
I3.0
I3.1
I3.2
I3.3
I3.4
I3.5
I4.1
I4.2
I4.3
I4.4

M9.1
M9.2
M9.3
M9.4
M9.5
M9.6
M9.7
M10.0
M10.1
M10.2
M12.0
M12.1

M12.2
M12.3
M13.0
M13.1
M13.2
M13.3
M13.4
M13.5
M14.1
M14.2
M14.3
M14.4

Nut an tang 1_L
Nut an tang 2_L
Nut an tang 2_X
Nut an tang 3_L
Nut an tang 3_X
Nut an tang 4_L
Nut an tang 4_X
Nut an tang 5_L
Nut an tang 5_X
Nut an tang 6_X
Nut chon tang 2
Nut chon tang 3
Nut chon tang 4
Nut chon tang 5
CTHT tầng 1
CTHT tầng 2
CTHT tầng 3

CTHT tầng 4
CTHT tầng 5
CTHT tầng 6
CTHT mở cửa
CTHT đóng cửa
Mở cửa cưỡng bức
Đóng cửa cưỡng bức

2.3.5.2 Các tín hiệu đầu ra
STT
1
2
3

Đầu ra
Q0.0
Q0.1
Q2.0

Chức năng
Mo cua
Dong cua
Thang di len

4


4

Q2.1

Thang di xuong

2.4.Chương trình điều khiển dạng LAD

4


4


4


4


4


4


4