Ứng dụng PLC s7 điều khiển thông minh thang máy nhà nhiều tầng

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Lời nói đầu
Hiện nay sản phẩm công nghiệp đang đóng một vai trò rất quan trọng
trong nền kinh tế quốc dân . Đặc biệt là những thành tựu khoa học kỹ thuật lại
đang phát triển mạnh mẽ và được áp dụng phổ biến, rộng dãi vào lĩnh vực công
nghiệp. Nhận thức được tầm quan trọng của vấn đề này có ảnh hưởng lớn như
thế nào đến vận mệnh phát triển của đất nước. Nhà nước ta đang ra sức đào tạo
và nghiên cứu khoa học kỹ thuật, khuyến khích đầu tư nhằm thúc nhanh mục
tiêu công nghiệp hoá, hiện đại hoá nước nhà.
Là sinh viên của chuyên ngành điện. sau những tháng năm học hỏi và tu
dưỡng với ngành điện là rất quan trọng và không thể thiếu cho bất kỳ một lĩnh
vực nào, một quốc gia nào.
Khi được giao đồ án tốt nghiệp, xác định đây là công việc quan trọng để
nhằm đánh giá lại toàn bộ kiến thức mà mình đã tiếp thu với đề tài “ Ứng dụng
PLC S7 điều khiển thông minh thang máy nhà nhiều tầng” trong đồ án này em
chỉ tập trung đi sâu vào công việc chính là sử dụng ngôn ngữ lệnh, lập trình cho
toàn bộ PLC SIMATIC S7-300 để điều khiển thang máy cho nhà 18 tầng.
Sau 4 tháng tìm hiểu và tham khảo, với ý thức và nỗ lực của bản thân và
được các thầy, cô đã hướng dẫn, giúp đỡ tận tình. Em đã kết thúc công việc
được giao.
Trong quá trình làm việc, với trình độ còn non trẻ về kiến thức trong
nghề nghiệp, kinh nghiệm trong thực tế và thời gian còn hạn chế nên đồ án của
em không thể tránh được những thiếu sót. Do đó em rất mong muốn được sự
chỉ bảo thêm của các thầy cô và sự đóng góp của các bạn để em được hoàn
thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!

1

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

MỤC LỤC
Nội dung đề tài

Trang

Chương I: Tim hiểu chung về công nghệ thang máy và các hệ thống
truyền động cho thang máy
I
Giới thiệu chung về thang máy
1

Khái niệm chung về thang máy

2
3
II
1
2
3
4
5

Lịch sử phát triển của thang máy
Phân loại thang máy
Các loại cảm biến
Yêu cầu về an toàn cho điều khiển thang máy
Các hệ thống bảo vệ và báo sự cố
Yêu cầu về sự tối ưu luật điều khiển

Dừng chính xác buồng thang
ảnh hưởng của gia tốc, tốc độ và độ giật đối với hệ thống truyền

động thang máy
III Kết cấu chung của thang máy
1
Giếng thang
2
Ca bin
IV Các hệ truyền động cho thang máy
1
sử dụng bộ biến đổi tĩnh - Động cơ một chiều
2
Hệ sử dụng bộ biến tần - Động cơ không đồngg bộ rô to lồng sóc
3
Hệ thống sử dụng bộ biến đổi máy phát - động cơ
Chương II:Phân tích một số sơ đồ trang bị điện cho thang máy
I
1
2
a
b
II
1

Tín hiệu hoá cho hệ thóng điều khiển thang máy
Tín hiệu hoá
Các loại cảm biến
Các loại cảm biến có tiếp điểm
Các bộ cảm biến không tiếp điểm

Một số sơ đồ hệ thống đièu khiển thang máy
Hệ thóng tự động khống chế thang máy tốc độ trung bình ( Sử dụng

2

động cơ không đồng bộ 2 cấp tốc độ)
Hệ thống tự động khống chế thang máy tốc độ trung bình ( Sử dụng

3

động cơ không đồng bộ 1 cáp tốc độ)
Hệ thống tự động khống chế thang máy cao tốc với hệ truyền động

4

một chiều sử dụng bộ biến đổi thyrittor - Động cơ một chiều
Hệ tự động khống chế thang máy dùng các phần tử logic.

Chương III: Tìm hiẻu tổng quan về PLC, tìm hiểu PLC S7- 300
I
1
2
3

Tim hiểu chung về bộ điều khiển logic khả lập trình
Sự ra đời và phát triển của công nghệ PLC
Chức năng và ứng dụng của PLC
Lý do sử dụng PLC

2

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

4
Biểu đồ so sánh giá cả giữa rơle và PLC
II Cấu trúc của bộ PLC
1
Cấu hình cứng của PLC
2
Cấu tạo chung của PLC
III Giới thiệu bộ điều khiển lập trình PLC loại SIMATIC S7-300
1
Cấu tạo cuả họ PLC S7 – 300
2
Địa chỉ và gán địa chỉ
3
Vùng đối tượng
4
Ngôn ngữ lập trình
5
Cấu trúc trương trình S7 – 300
6
Giới thiệu một số lệnh cơ bản của S7 - 300
Chương IV: Lập trình thực trên phần mềm Step7 – 300 để điều khiển
I
Cơ sỏ của việc ứng dụng PLC và các yêu cầu cho bài toán điều
1
2
3

II
1
2
3
4
5
6

khiển
Cơ sở của việc ứng dụng
Các yêu cầu cho bài toán điều khiển
Tối ưu hoá chương trình điều khiển thang máy
Tối ưu hoá chương trình điều khiển thang máy
Các bước lập trình
Gán các địa chỉ vào ra cho thang máy
Sơ đồ bố trí các SENSOR
Chương trình
Chương trình lập trình theo ngôn ngữ STL
Chương trình lập theo ngôn ngữ LAD

Ch¬ng I
3


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

TÌM HIỂU CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ
THANG MÁY VÀ CÁC HỆ TRUYỀN ĐỘNG
CHO THANG MÁY

I. GIỚI THIỆU VỀ THANG MÁY
1. Kh¸i niÖm chung vÒ thang m¸y.
Thang máy là thiết bị vận tải chuyên dùng để chở hàng và chở người theo
phương thẳng đứng hoặc nghiêng một góc nhỏ hơn 15 0 so với phương thẳng
đứng theo một tuyến đã định sẵn.
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.

4


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Nhiều quốc gia trên thế giới đẫ quy định, đối với nhà cao 6 tầng trở lên
đều được phải trang bị thang máy đẻ đảm bảo cho người đi lại thuận tiện, tiết
kiệm thời gian và tăng năng suất lao động. Giá thành cả thang máy trang bị cho
công trình so với tổng giá thành của công trình chiếm khoảng 6% đến 7% là
hợp lý . Đối với những công trình đặc biệt như bệnh viện, nhà máy, khách san
v,v.tuy nhiếnố tầng nhỏ hơn 6 do yêu cầu phục vụ vẫn phải trang bị thang máy.
với các nhà nhiều tầng có chiều cao lớn thì việc trang bị thang máy là bắt
buộc để phục vụ việc đi lại trong nhà. nếu vấn đè vận chuyển người trong nhà
này không được giải quyết thì các dự án xây dựng các toà nhà cao tầng không
thành hiện thực.
Thang máy là một thiết bị vận chuyển đòi hỏi tính an toàn nghiêm ngặt,
nó liên quan trựctiếp đến tài sản và tính mạng con người. Vì vậy yêu cầu chung
đối với thang máy khi thiết kế, chế tạo, lắp đặt, vận hành sử dụng và sửa chữa

là phải tuân thủ một cách nghiêm ngặt các yêu cầu về kỹ thuật an toàn được
quy định trong các quy trình, quy phạm.
Thang máy chỉ có cabin đẹp, sang trọng, thông thoáng, êm dịu thì chưa đủ
điều kiện để đưa vào sử dụng mà phải có đầy đủ các thiết bị an toàn, đảm bảo
đọ tin cậy như: chiếu sáng dự phòng khi mất điện, điện thoại nội
bộ(interphone), chuông báo, bộ hãm bảo hiểm, an toàn cabin ( đối trọng ), công
tác an toàn của cabin, khoá an toàn cửa tầng, bộ cứu hộ khi mất điện nguần v.v..
2. Lịch sử phát triển của thang máy.
Cuối thế kỷ 19 trên thế giới mới chỉ có một vài hãng thang mảya đời như:
OTIS,Schindler, chiếc thang máy đầu tiên đã được chế tạo và đưa vào sử dụng
của hãng OTIS (Mỹ) Năm 1953, đến năm 1974 hãng thang máy Schindler
(Thuỵ sỹ ) cũng đã chế tạo thành công những thang máy khác . Lúc đầu bộ tời
kéo chỉ có một tốc độ, ca bin có kết cấu đơn giản, cửa tầng đóng bằng tay, tốc
dộ di chuyển cảu cabin thấp.
Đầu thế kỷ 20, có nhiều hãng thang máy khác ra đời như COLE (phần
lan), MISUBISHI, NIPON, ELEVATOR,…(Nhật bản) THYSEN (đức),
5


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

SABIEN (ý),, đã chế tạo các loại thang máy có tốc độ cao, tiện nghi trong cabin
tốt hơn và êm hơn.
Vào những năm 1970, thang máy đã chế tạo đạt tới tốc độ 7,5 m/s, những
thang máy chở hàng đã có tải trọngtới 30 tấn đồng thời cũng trong khoảng thời
gian này cũng có các thang máy thuỷ lực ra đời. Sau một khoảng thời gian ngắn
với tiến bộ của các ngành khoa học khác, tốc đọ thang máy đạt tới 10 m/s. Vào
những năm 1980 đã xuất hiện hệ thống điều khiển động cơ mới bằng phương
pháp biến đổi điện áp và tần số VVVF( inveter). Thành tựu này cho phép thang
máy hoạt động êm hơn, tiết kiệm được khoảng 40% công suất động cơ.

Đồng thời cũng vào những năm này đã xuất hiện thang máy dùng động cơ
điện cảm ứng tuyến tính.
Vào đầu những năm 1990, trên thế giới đã chế tạo những thang máy có tốc
độ đạt tới 12,5 m/s và các thang máy có đặc tính kỹ thuật khác .
Như đã trình bày ở trên, trước đây thang máy ở Việt nam đều do lien xô và
các nước Đông Âu cung cấp, chúng được sủ dụng để vận chuyển trong công
nghiệp và chở người trong các nhà cao tầng. Tuy nhiên số lượng còn rất khiêm
tốn. Trong những năm gần đây do nhu cầu thang máy tăng cao, một số hãng
thang máy đã ra đời nhằm cung cấp, lắp đặt thiết bị thang máy theo hai hướng
là:
+ Nhập thiết bị toàn bộ của các hãng nước ngoài, thiết bị hoạt động tốt, tin
cậy. Nhưng với giá thành rất cao.
+ Trong nước tự chế tao phần điều khiển và một số phần cơ khí đơn giản
khác.
Bên cạnh đó, nột số hãng thang máy nổi tiếng ở các nước đã giới thiệu và
bán sản phẩm của mình vào Việt nam như:OTIS( Hoa Kỳ), NIPPON ( Nhật
bản), HUYNHDAI (Hàn quốc). Về công nghệ thì các hãng luôn đổi mới còn
mấu mã thì phổ biến ở hai dạng:
- Hệ thống truyền động dùng động cơ điện với đối trọng thông thường
- Hệ thống năng hạ buồng thang bằng thuỷ lực.
6


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Các hệ thống thang máy truyền động bằng động cơ điện hiện đại phổ biến
là dùng kỹ thuật vi xử lý kết hợp với điều khiển vô cấp tốc độ đông cơ điện.
3. Ph©n lo¹i thang m¸y.
Thang máy hiện năy đã được thiết kế và chế tạo rất đa dạng, với nhiều kiểu, loại
khác nhau để phù hợp với từng mục đích của từng công trình.

Có thể phân loại thang máy theo các nuyên tắc và các đặc điểm sau:
a. Phân loại theo công dụng: (TCVN 5744 -1993) Thang máy được phân
thành 5 loại:
* Thang máy chuyên chở người :
- Thang máy chở người trong các nhà cao tầng : Có tốc độ chậm hoặc
trung bình, đòi hỏi vận hành êm, yêu cầu an toàn cao và có tính mỹ thuật.
* Thang máy chuyên chở người có tính đến hàng đi kèm :
Loại này thường dùng cho các siêu thị , khu triển lãm….
* Thang máy chuyên chở bệnh nhân:
Loại này chuyên dùng cho các bệnh viện, các khu điều dưỡng, đặc điểm
của nó là kích thước thông thuỷ cabin phải đủ lớn để chưa băng ca (Cáng) hoặc
giường của bệnh nhân, cùng với các bác sỹ, nhân viên, các dụng cụ cấp cứu đi
kèm. hiện nay trên thế giới đã sản xuất theo cùng tiêu chuẩn kích thước và tải
trọng cho loại thang máy này..
* Thang máy chuyên chở hàng có người đi kèm:
Loại thường dùng cho các nhà máy công xưởng, kho, thang máy dùng
cho nhân viên khách san..chủ yếu đẻ chở hàng nhưng có người đi kèm đẻ phục
vụ,
* Thang máy chuyên chở hàng không có người đi kém:
Loại này chuyên dùng để chở vật liệu, thức ăn trong các khách sạn, nhà
ăn tập thể v.v.. Đặc điểm của loại nằy chỉ có điều khiển ở ngoài cabin ( trước
các cửa tầng). Còn các loại thang máy khác nêu trên vừa điều khiển trong cabin
vừa điều khiển ngoài cabin.
Ngoài ra còn có các loại thang máy chuyên dùng khác như:Thang máy
cứu hoả, chở ô tô.vv..
7


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

b. Phân loại theo hệ thống dẫn động cabin:
* Thang máy dẫn động điện:
Loại này dẫn động cabin lên xuống nhờ động cơ điện truyền qua hộp
giảm tốc tới puli ma sát hoặc tang cuốn cáp .Chính nhờ cabin được treo bằng
cáp mà hành trình lên xuống của nó không bị hạn chế. Ngoài ra còn có loại
thang máy dẫn động cabin lên xuống nhờ bánh răng thanh răng ( chuyên dùng
để chở người phục vụ xây dựng các công trình cao tầng).
* Thang máy thuỷ lực (bằng silanh – Pittông)
Đặc điểm của loại này là cabin được đẩy từ dưới lên nhờ silanh – Pitông
thuỷ lực nên hành trình bị hàn chế. Hiện nay thang máy thuỷ lực với hành trình
tối đa khoảng 18 m, vì vậy không thể trang bị cho các công trình cao tầng, mặc
dù kết cấu đơn giản, tiết diện giếng thang máy nhỏ hơn khi có cùng tải trọng so
với dẫn động cáp, chuyển động êm, an toàn, giảm được chiều cao tổng thể của
công trình khi có cùng số tầng phục vụ, vì buồngmáy đặt ở tầng trệt.
* Thang máy nén khí:

c. Phân loại theo vị trí đặt tời kéo:
* Đối với thang máy điện:
+ Thang máy có bộ tời kéo đặt phía trên giếng thang (hình 1.1)
+ Thang máy có bộ tời kéo đặt phía dưới giếng thang (hình 1.2)
+ Đối với thang máy dẫn động cabin lên xuống bằng bánh răng thanh
răng thì hệ tời dẫn động đặt ngay trên nóc cabin.
+ Đối với thang máy thuỷ lực: buồng thang đặt ngay tầng trệt (hình 1.3).
d. Phân loại theo hệ thống vận hành:
* Theo mức độ tự động:
+ Loại nửa tự đông
+ Loại tự động
* Theo tổ hợp điều khiển:
+ Điều khiển đơn
8

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

+ 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
e. Theo các thông số cơ bản:
* Theo tốc độ di chuyển của cabin:
+ Loại tóc độ thấp

v < 1m/s

+ Loại tốc đọ trung bình

v < 1÷ 2,5 m/s

+ Loại tốc đọ cao

v < 2,5÷ 4 m/s

+ Loại tốc đọ rất cao

v > 4m/s

* Theo khối lượng vân chuyển của cabin:
- Thang máy loại nhỏ

Q < 500kG.

- Thang máy trung bình

Q = 500 ÷ 1000kG.

- Thang máy loại lớn

Q = 1000 ÷ 1600 kG.

- Loại rất lớn

Q > 1600KG

g. Theo kết cấu cum cơ bản:
* Theo kết cấu của bộ tời kéo:
- Bộ tời kéo có hộp giảm tốc
- Bộ tời kéo không có hộp giảm tốc: Thường dùng cho các loại thang máy
có tốc độ cao ( v > 2,5 m/s).
- Bộ tời kéo sử dụng đông cơ một tốc độ, hai tốc độ, động cơ điều chỉnh
vô cấp, động cơ cảm ứng tuyến tính ( LIM – Linear induction Motor).
- Bộ tời kéo có puly ma sát: khi puly quay kéo theo cáp chuyển động là
nhờ ma sát sinh ra giữa rãnh ma sát của puly và cáp, loại này đều phải có đối
trọng (hình 1.1.a.b). còn loại tang cuấn cáp (hình 1.1.c).
* Theo hệ thống cân bằng:
- Có đối trọng (hinh 1.1.a)
9

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

- Không có đối trọng (hình 1.1 c)
- Có cáp hoăc xích cân bằng dùng cho các thang máy có hành trình lớn.
- Không có cáp hoặc xích cân bằng.
* Theo cách treo cabin và đối trọng:
- Treo trực tiép vào dầm trên của cabin (hình 1.1.a)
- Có palăng cáp (thông qua các puly trung gian) và dầm trên của cabin
(hình -1.1.b).
- Đẩy từ phía đáy cabin thông qua các puly trung gian.
* Theo hệ thống cửa cabin:
- Phương pháp đóng mở cửa cabin
+ Đóng mở bằng tay: Khi cabin dừng đúng tầng thì phải có người ở trong
hoặc ngoài cửa mở và đóng cửa cabin, cửa tầng.
+ Đóng mở cửa tự động (bán tự động) .Khi cabin dừng đúng tầng thì cửa
cabin và cửa tầng tự động mở, khi đóng phải dùng tay hoặc ngược lại.
cả hai loại này đều dùng cho thang máy chở hàng có người đi kèm, hoặc
thang máy dùng cho nhà riêng.
+ Đóng mở tự động: Khi cabin dừng đúng tầng thì cửa cabin và cửa tầng
tự động mở và đóng nhờ một cơ cấu đặt ở đầu ca bin. Thời gian và tốc độ đóng
mở có thể điều chỉnh được.
- Theo kết cấu của cửa:
+ Cánh cửa dạng cửa xếp lùa về một phía hoặc hai phía.
+ Cánh cửa dạng tấm (panen) đóng,mở bản nề một cánh hoặc hai cánh.
Hai loại này thường dùng cho thang máy chở hàng có người đi kèm hoặc
không có người đi kèm, hoặc thang máy dùng cho nhà riêng.
+ Cánh cửa dạng tấm (Palen), hai cánh mở chính ở giữa lùa về hai phía. Đối
với thang máy này có tải trọng lớn, cabin rộng, cửa cabin có bốn cánh mở
chính ở giữa lùa về hai phía ( mỗi bên hai cánh). Loại này dùng cho thang máy
có đối trọng đặt ở phía sau cabin.

10


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

- Cánh cửa dạng tấm (palen), hai hoặc ba cánh mở một bên lùa về một
phía. Loại này thường dúng cho thang máy có đối trọng đặt bên cạnh cabin
(Thang máy chở bệnh nhân).
- Cánh cửa dạng tấm (palen) coa hai cánh đặt ở chính giữa lùa về phía trên
và dưới ( thang máy chở thức ăn).
- Cánh cửa dạng (palen) hai hoặc ba cánh ,lùa về phía trên. loại này dùng
cho thang máy chở ô tô và thang máy chở hàng.
+ Theo số cửa cabin:
- Thang máy có một cửa
- Hai cửa đối xứng nhau
- Hai cửa vuông góc nhau
* Theo bộ hãm cửa cabin:
- Hãm tức thời, loại này dùng cho thang máy có tốc độ thấp đến 45m/phút
- Hãm êm, loại này dùng cho thang máy có tốc độ lớn hơn 0,75 m/s (thang
máy chở bệnh nhân).
h. Theo vị trí của cabin và đối trọng giếng thang:
* Đối trọng bố trí phía sau:
* Đối trọng bố trí một bên:
g. Theo quỹ đạo di chuyển của cabin
* Thang máy thẳng đứng
* Thang máy nghiêng
* Thang máy Ziggag

11

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

a)

b)

c)

Hình 1.1 Thang máy điện có bộ tời đặt phía trên giếng thang:
a, b) Dẫn động cabin bằng puly ma sát
c) Dẫn động cabin bằng tang cuốn cáp

12


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

a)

b)

Hình 1.2: Thang máy điện có bộ tời đặt phía dưới giếng thang:
a) Cáp treo trực tiếp vào dầm trên cabin
b) Cáp vòng qua đáy cabin

13

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

a)

b)

c)

Hình 1.3: Thang máy thuỷ lực
a) Pittông đẩy trực tiếp từ đáy cabin
b) Pittông đẩy trực tiếp từ phía sau cabin
c) Pittông kết hợp với cáp gián tiếp đẩy từ phía sau cabin

14


Thuyt minh ỏn tt nghip

II.CC YấU CU I VI THANG MY
1. Yêu cầu về an toàn cho điều khiển thang máy.
Thang mỏy l thit b chuyờn dựng ch ngi, ch hng t cao ny
n cao khỏc vỡ vy trong thang mỏy, vn an ton c t lờn hng u.
m cho s hot ng an ton ca thang mỏy, ngi ta b trớ mt lot cỏc
thit b giỏm sỏt hot ng ca thang nhm phỏt hin v x lý s c.
Trong thc t, khi thit k truyn ng cho thang mỏy phi phi hp bo
v c phn c v phn in, kt hp nhiu loi bo v. Chng hn, khi cp in
cho ng c kộo bung thang thỡ cng cp in luụn cho ng c phanh, lm
nh cỏc mỏ phanh kp vo ray dn hng. Khi ú bung thang mi cú th
chuyn ng c. Khi mt in, ng c phanh khụng quay na, cỏc mỏ
phanh kp s tỏc ng vo ng ray gi cho bung thang khụng ri.

2. Các hệ thống bảo vệ sự cố.
Ngoi cỏc b hn ch tc v phanh ngi ta cũn t cỏc tớn hiu bo v
v h thng bỏo s c. Mc ớch l m bo an ton cho thang mỏy v giỳp
ngi k s bo dng thy c thit b khng ch t ng ó b hng, cn
c kim tra trc khi thang c tip tc a vo hot ng.
Trong quỏ trỡnh thang vn hnh phi m bo thang khụng c vt quỏ
gii hn chuyn ng trờn v gii hn chuyn ng di. iu ny cú ngha l
khi thang ó lờn ti tng cao nht thỡ mi chuyn ng i lờn l khụng cho
phộp, cũn khi thang ó xung di tng 1 thỡ ch cú th chuyn ng i lờn.
thc hin iu ny ngi ta lp thờm cỏc thit b khng ch dng t ng
nh v ỏy thang. Cỏc thit b ny s dng thang t ng v c lp vi cỏc
thit b vn hnh khỏc khi bung thang i lờn ti nh hoc ỏy.
- dng thang trong nhng trng hp c bit, ngi ta b trớ cỏc nỳt
n hóm khn cp trong bung thang.
- dng thang trong nhng trng hp khn cp v bung thang
khụng b va p mnh ngi ta cũn s dng cỏc b m s dng lũ xo hay du
t ỏy thang.
15


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

- Việc đóng mở cửa thang hay cửa tầng chỉ được thực hiện tại tầng nơi
buồng thang dừng và khi buồng thang đã dừng chính xác.
- Khi có người trong Cabin và chuẩn bị đóng cửa Cabin tự động phải có
tín hiệu báo sắp đóng cửa Cabin.
3. Yêu cầu về sự tối ưu hoá luật điều khiển
Khi thang máy hoạt động có thể sảy ra trường hợp thang máy phải phục
vụ đồng thời nhiều người, mỗi người lại có nhu cầu khác nhau. Vì vậy tối ưu
hoá trong điều khiển thang máy là rất quan trọng. Sự tối ưu đó phải được thoả

mãn các yêu cầu cơ bản sau:
- Phục vụ và nhớ được hết các tín hiệu gọi tầng, đến tầng.
- Tổng quãng đường mà thang phải di chuyển là ngắn nhất
- Hệ thống truyền động không phải hãm dừng nhiều lần đảm bảo tối đa
thời gian quá độ.
- Sao cho người sử dụng thang máy cảm thấy được phục vụ một cách tốt
nhất tránh tình trạng người gọi thang trước mà phải đợi thang quá lâu.
Thường các hệ thống điều khiển thang máy hiện nay tuân theo hai luật điều
khiển:
* Luật điều khiển tối ưu theo vị trí: luật này thì tín hiệu gọi thang ở gần
nhất sẽ được phục vụ trước. Phương án này có nhược điểm là có thể thang chỉ
phục vụ ở phạm vi tầng nhất định, nếu ở phạm vi tầng có lưu lượng khách ra
vào đông, khó đáp ứng, ít sử dụng.
* Luật điều khiển tối ưu theo chuyển động: theo luật này thì tín hiệu gọi
đầu tiên sẽ quyết định hành trình đầu tiên cho thang. Nếu thang chuyển động
theo hành trình nên thì nó phục vụ lần lượt tất cả các tín hiệu gọi tầng và đến
tầng trên đường chuyển động đi lên.
4. Dừng chính xác buồng thang .
Buồng thang của thang máy cần phải dùng chính xác so với mặt bằng của
tầng cần dừng sau khi đã ấn nút dừng . Nếu buồng thang dừng không chính xác
sẽ gây ra các hiện tượng sau :
16


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Đối với thang máy chở khách, làm cho hành khách ra, vào khó khăn, tăng
thời gian ra, vào của hành khách, dẫn đến giảm năng xuất.
Đối với thang máy chở hàng, gây khó khăn cho việc bốc xếp và bốc dỡ
hàng. Trong một số trường hợp có thể không thực hiện được việc xếp và bốc dỡ

hàng.
Để khắc phục hậu quả đó, có thể ấn nhắp nút bấm để đạt đựơc độ chính
xác khi dừng, nhưng sẽ dẫn đến các vấn đề không mong muốn sau:
- Hỏng thiết bị điều khiển.
- Gây tổn thất năng lượng.
- Gây hỏng hóc các thiết bị cơ khí.
- Tăng thời gian từ lúc hãm đến dừng.
Để dừng chính xác buồng thang, cần tính đến một nửa hiệu số của hai
quãng đường trượt khi phanh buồng thang đầy tải và phanh buồng thang không
tải theo cùng một hướng di chuyển. Các yếu tố ảnh hưởng đến dừng chính xác
buồng thang bao gồm : mômen cơ cấu phanh, mômen quán tính của buồng
thang, tốc độ khi bắt đầu hãm và một số yếu tố phụ khác .
Quá trình hãm buồng thang xảy ra như sau : Khi buồng thang đi đến gần
sàn tầng, công tắc chuyển đổi tầng cấp lệnh cho hệ thống điều khiển động cơ để
dừng buồng thang . Trong quãng thời gian ∆t (thời gian tác động của thiết bị
điều khiển), buồng thang đi được quãng đường là :
S' = v0 ∆t , [m]
Trong đó :

(2-1)

v0 - Tốc độ lúc bắt đầu hãm, [m/s].

Khi cơ cấu phanh tác động là quá trình hãm buồng thang. Trong thời gian
này, buồng thang đi được một quãng đường S''.
S" =

m.v 02
2( F ph ± Fc )

, [m]

(2-2)

Trong đó : m - Khối lượng các phần chuyển động của buồng thang, [kg]
Fph - Lực phanh, [N]
Fc - Lực cản tĩnh [N]
17


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Dấu (+) hoặc dấu (-) trong biểu thức (2-2) phụ thuộc vào chiều tác dụng
của lực Fc : Khi buồng thang đi lên (+) và khi buồng thang đi xuống (-).
S'' cũng có thể viết dưới dạng sau:
S" =

Trong đó :

D
2
± Mc)

J .ω 02 .
2i ( M ph

, [m]

(2-3)

J mômen quán tính hệ quy đổi về chuyển động của buồng

thang, [kgm2]
Mph - mômmen ma sát, [N]
Mc - mômen cản tĩnh, [N]
ω0 - tốc độ quay của động cơ lúc bắt đầu phanh, [rad/s]
D - đường kính puli kéo cáp [m]
i - tỷ số truyền
Quãng đường buồng thang đi được từ khi công tắc chuyển đổi tầng cho
lệnh dừng đến khi buồng thang dừng tại sàn tầng là:
D
2
S = S, + S" = v0 .∆t +
2i(M ph ± M c )
J .ω 02

(2-4)

Công tắc chuyển đổi tầng đặt cách sàn tầng một khoảng cách nào đó làm
sao cho buồng thang nằm ở giữa hiệu hai quãng đường trượt khi phanh đầy tải
và không tải.
Sai số lớn nhất (độ dừng không chính xác lớn nhất) là :
S − S1
∆S = 2
2
Trong đó :

(2-5)

S1 - quãng đường trượt nhỏ nhất của buồng thang khi phanh

S2 - quãng đường trượt lớn nhất của buồng thang khi phanh xem
hình 1.4
Bảng 1 đưa ra các tham số của các hệ truyền động với độ không chính
xác khi dừng ∆s.

18


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Bảng 2.1
Phạm
điều
Hệ truyền động điện

chỉnh

độ
Động cơ KĐB rô to 1 : 1

vi Tốc độ
di chuyển
tốc [m/s]
0,8

Độ không
Gia tốc

chính xác

[m/s2]

khi dừng

1,5

[mm]
± 120÷ 15

lồng sóc 1cấp tốc độ
Động cơ KĐB rô to 1 : 4

0,5

1,5

0
± 10 ÷ 15

lồng sóc 2 cấp tốc độ
Động cơ KĐB rô to 1 : 4

1

1,5

± 25 ÷ 35

lồng sóc 2 cấp tốc độ

Hệ máy phát - động 1 : 30

2,0

2,0

± 10 ÷ 15

cơ (F - Đ)
Hệ máy phát - động

2

2

± 5 ÷ 10

1:100

cơ có khuyếch đại trung
gian

Mức dừng

Buồng
thang

Dừng

Mức đặt

cảm biến dòng

Hình 1.4 : Dừng chính xác buồng thang

19


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

5. ảnh hưởng của tốc độ, gia tốc và độ giật đối với hệ truyền động thang
máy.
Một trong những điều kiện cơ bản đối với hệ truyền động thang máy là
phải đảm bảo cho buồng thang chuyển động êm. Việc buồng thang chuyền
động êm hay không lại phụ thuộc vào gia tốc khi mở máy và hãm máy. Các
tham số chính đặc trưng cho chế độ là việc của thang máy là : tốc độ di chuyển
v[m/s], gia tốc a [m/s2] và độ dật ρ[m/s3].
Tốc độ di chuyển của buồng thang quyết định năng suất của thang máy,
điều này có ý nghĩa rất quan trọng, nhất là đối với các nhà cao tầng.
Đối với các nhà chọc trời, tối ưu nhất là dùng thang máy cao tốc (v =
3,5m/s), giảm thời gian quá độ và tốc độ di chuyển trung bình của buồng thang
đặt gần bằng tốc độ định mức. Nhưng việc tăng tốc độ lại dẫn đến tăng giá
thành của thang máy. Nếu tăng tốc độ của thang máy v = 0,75 m/s lên v =
3,5m/s , giá thành tăng lên 4÷ 5 lần, bởi vậy tuỳ theo độ cao tầng của nhà mà
chọn thang máy có tốc độ phù hợp với tốc độ tối ưu.
Tốc độ di chuyển trung bình của thang máy có thể tăng bằng cách thời
gian mở máy và hãm máy, có nghĩa là tăng gia tốc . Nhưng khi gia tốc lớn sẽ
gây ra cảm giác khó chịu cho hành khách (như chóng mặt, sợ hãi, nghẹt thở
..v..v.. ). Bởi vậy gia tốc tối ưu là a < 2m / s2.
Gia tốc tối ưu đảm bảo năng suất cao, không gây cảm giác khó chịu cho
hành khách, được đưa ra trong bảng 2-2 .

Bảng 2.2
THAM SỐ
Tốc độ thang máy (m/s)
Gia tốc cực đại (m/s2)
Gia tốc tính toán trung

HỆ TRUYỀN ĐỘNG
Xoay chiều
Một chiều
0,5
0,75
1 1,5
2,5
3,5
1
1
1,5 1,5
2
2
0,5
0,8
0,8 1
1
1,5

bình (m/s2)
Một đại lượng quyết định sự di chuyển êm của buồng thang là tốc độ tăng
của gia tốc khi mở máy và tốc độ giảm của gia tốc khi hãm máy . Nói một cách
20

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

khác, đó là độ dật (đạo hàm bậc nhất của gia tốc ρ =
của tốc độ ρ =

da
hoặc đạo hàm bậc hai
dt

d2 v
). Khi gia tốc a < 2m / s2 thì độ dật không quá 20m/s3
2
dt

Biểu đồ làm việc tối ưu của thang máy tốc độ trung bình và tốc độ cao
biểu diễn trên hình 2-2
Biểu đồ này có thể chia ra 5 giai đoạn theo tính chất thay đổi tốc độ của
buồng thang : mở máy, chế độ ổn định, hãm xuống tốc độ thấp, buồng thang
đến tầng và hãm dừng .
Biểu đồ tối ưu hình 2-2 sẽ đạt được nếu dùng hệ truyền động một chiều
(F-d). Nếu dùng hệ chuyển động xoay chiều với động cơ không đồng bộ hai
cấp tốc độ, biểu đồ chỉ đạt gần giống biểu đồ tối ưu.
Đối với thang máy chạy chậm, biểu đồ chỉ có 3 giai đoạn : Mở máy chế độ ổn
định và hãm dừng .

21


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

S,v, a, ρ

Mở
máy

Chế độ ổn định

ρ

ρ

v

a

Hãm
Đến dừng
tầng

Hãm xuống
tốc độ thấp

ρ

S

t

a
a

ρ

ρ

ρ

Hình 1.5 Các đường cong biểu diễn sự phụ thuộc của quãng đường S,
tốc độ v , gia tốc a và độ dật ρ theo thời gian.

22


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

III. KÕt cÊu chung cña thang m¸y
Thang máy hiện nay rất đa dạng và nhiều kiểu loại khác nhau. Do đó ta
chỉ trình bày loại thang máy đứng chở người trong các nhà cao tầng . Nhìn
chung thang máy gồm có các bộ phận chính sau: bộ tời kéo, cabin cùng hệ
thống treo cabin, cơ cấu đóng mở cửa cabin, bộ hãm bảo hiểm , cáp nâng, đối
trọng và hệ thống cân bằng, hệ thống ray dẫn hướng cho cabin và đối trọng
huyển đổi trong giếng thang, bộ phận giảm chấn cho cabin và đối trọng đặt
ngay ở đáy giếng thang, hệ thống hạn chế tốc độ tác động lên bộ hãm bảo hiểm
để dừng cabin khi tốc độ hạ vượt quá giới hạn cho phép, tủ điều khiển cùng các
trang thiết bị điện để điều khiển tự động thang máy hoạt động theo đúng chức
năng yêu cầu và đảm bảo an toàn, cửa cabin cùng các cửa tầng cùng hệ thống
khoá liên động.
Kết cấu, sơ đồ bố trí thiết bị của thang máy chỏ người thông dụng nhất dẫn
động bằng tời điện với puli dẫn cáp bằng ma sát (gọi tắt là pu li ma sát) giới
thiệu trên hình 1.3
Hố giếng của thang máy 11 là khoảng không gian từ mặt bằng sàn tầng 1

cho đến đáy giếng. Nếu hố giếng có độ sâu hơn 2 mét thì phải làm thêm cửa ra
vào. Để nâng- hạ buồng thang, người ta dùng động cơ 6. Động cơ 6 được nối
trực tiếp với cơ cấu nâng hoặc qua hộp giảm tốc. Nếu nối trực tiếp, buồng
thang máy được nâng qua puli quấn cáp. Nếu nối gián tiếp thì giữa puli cuốn
cáp và động cơ có nắp hộp giảm tốc 5 với tỷ số truyền i = 18 ÷ 120.
Cabin 1 được treo lên puli quấn cáp bằng kim loại 8 (thường dùng 1 đến 4
sợi cáp). Buồng thang luôn được giữ theo phương thẳng đứng nhờ có ray dẫn
hướng 3 và những con trượt dẫn hướng 2 (con trượt là loại puli trượt có bọc cao
su bên ngoài). Đối trọng di chuyển dọc theo chiều cao của thành giếng theo các
thanh dẫn hướng 6.

23


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

1.Cabin
2.Con trượt dẫn hưíơng cabin
3.Ray dẫn hướng cabin
4.Thanh kẹp tăng cáp
5.Cụm đối trọng
6.Ray dẫn hướng đối trọng
7. Trụ dẫn hướng đối trọng
8.Cáp tải
.9.Cụm máy
10.Cửa xếp cabin
11.Nêm chống rơi
12.Cơ cấu chống rơi
13.Giảm chấn
14.Thanh đỡ

15.Kẹp ray cabin
16.Gá ray cabin
17.Bu lông bắt gá ray
18.Gá ray đối trọng
19.Kẹp ray đối trọng

Hình 1.6 : Kết cấu cơ khí của thang máy
24


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

* Giếng thang:
Giếng thang là khoảng không gian được gới hạn bởi đáy hố giếng, vách
bao quanh và trần giếng trong có cabin cuae thang, đối trọng chuyển động theo
phương thẳng đứng, đồng thời cũng là không gian để lắp đặt các thiế bị phục vụ
riêng cho hoạt động của thang như giảm chấn, ray dẫn hướng, hệ thống dây
dẫn..
Giếng thang bao gồm hố giếng, phần giếng chính và đỉnh giếng. Hố
giếng hay còn gọi là hố thang là phần giếng thang phía dưới mặt sàn tầng dừng
thấp nhất.
Phần giếng chính là khoảng không gian giới hạn bởi sàn dừng thất nhất
và sàn dừng cao nhất.
Đỉnh giếng là phần giếng thang trên cùng tính từ mặt sàn tầng dừng cao
nhất trên trần giếng.
* Cabin:
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.
25