Tính toán thiết kế thang máy 6 tầng

LỜI NÓI ĐẦU

1


Trong 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 nịng cốt, kỹ sư chun ngành có năng lực, đủ đức, đủ tài
phục vụ cho sự nghiệp cơng nghiệp hố, hiện đại hố. 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: “Tính toán,thiết kế tủ điều khiển
thang máy nhà 6 tầng”.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.
CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN 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 buồngthang(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, cơng 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 cơng trình.

2


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/g 2
Dùng trong các tịa nhà cao tầng: có tốc độ trung bình hoặc lớn,địi hỏi vận hành êm,an
tồn và có tính mỹ thuật.
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.
o

-Thang máy chở hàng : được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và kinh doanh...nó
u 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 tịa 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.

3


Cabin 1 được treo lên puli quấn cáp kim loai 8 ( thương dùng từ 1 dến 4 sợi cáp).
Buồng thang ln được giữ theo phương thẳng đứng nhờ có ray dẫn hướng 3 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
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 1.2: Kết cấu cơ khí của thang máy.
5


1.4.1 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 u 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 khơng dung dật trong cabin trong q trình làm việc. Để đảm bảo cho cabin hoạt
động đều cả trong q trình lên và xuống , có tải hay khơng 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 tốn 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 tồn , 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 q trình
làm việc của đơng 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 q trình đóng mở êm
nhẹ khơng có va đập. Nếu khơng may một vật gì đó hay người kẹp giữa cửa tầng đang
địng 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.
1.4.5 Cửa
Gồm cửa cabin và cửa tầng .
Cửa cabin để khép kín cabin trong q trình chuyển động khơng tạo ra cảm giác
chóng mặt cho khachs hàng và ngăn khơng cho rơi khỏi cabin bất cứ thứ gì. Cửa tầng để

6


che chắn bảo vệ toàn bộ giếng thang và các thiết bọi trong đó . Cửa cabin và cửa tầng có
khố 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, chng 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.
- Ngồi chức năng hãm,nó cịn 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(cơng tắc chuyển đổi tầng)
o
o

Ưu điểm: kết cấu đơn giản,thực hiện đủ 3 chức năng của bộ cảm biến.
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.

7


+ 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.

8


CHƯƠNG 2 : THIẾT KẾ MẠCH LỰC
2.1 Tính tốn thiết kế mạch lực
2.1.1 Chọn động cơ nâng hạ
Phụ tải của thang máy chủ yếu do tải trọng quyết định,vì thang máy có đối trọng
nên trong tính tốn ta phải lưu ý đến trọng lượng của đối tượng và trọng lượng của cơ cấu
nâng.Để xác định phụ tải một cách chính xác và khoa học ta phải xây dựng sơ đồ động
học của hệ thống truyền động thang máy ,từ sơ đồ động học ta phân tích các q trình
nâng hạ ở chế độ định mức và ở chế độ không tải để tính tốn các thơng số kỹ thuật liên
quan.
Cơ cấu truyền động thang máy có hộp điều tốc nên trong tính tốn ta phải tính đến
tỉ số truyền vì tỉ số này có ảnh hưởng rất nhiều đến mơ men nâng hạ của động cơ truyền
động và tốc độ di chuyển của buồng thang.
Để xác định phụ tải tĩnh,giả sử thang máy đang đi lên mang tải định mức và tải khơng
thay đổi trong suốt q trình.Đây là trường hợp nâng nặng nhất.Và khi hạ thang máy
cũng mang tải định mức.
Công suất tĩnh của động cơ khi nâng tải không dùng đối trọng:
(G bt + G)V.g.10 −3
PC =
η

Đơn vị: KW
Trong đó:
Gbt: Khối lượng buồng thang(Kg)
G: Khối lượng hàng (Kg)
V: Tốc độ nâng (m/s)
g: Gia tốc trọng trường ,chọn g = 9,8 (m/
η: Hiệu suất của cơ cấu nâng,chọn η=0,8
Theo số liệu đã chọn:

9


Gbt = 500(kg)
G =300(kg)
V = 1(m/s)
Vậy:
PC =

:
(300 + 500).9,8.10−3
= 9,8(KW)
0,8

Vì thang máy có đối trọng ,nên tính tốn đối trọng phù hợp là cần thiết.
Khối lượng của đối trọng:
Gdt = Gbt + α.G (kg)
Gdt :khối lượng đối trọng (kg).
α: hệ số cân bằng, ta chọn α = 0,5
Suy ra: Gdt = 500+0,5.300=650(kg)
Công suất tĩnh của động cơ khi nâng tải có đối trọng:

1
Pcn = [(G bt + G max ). − G dt .η]v.k.g.10 −3 (KW)
η
Công suất tĩnh của động cơ khi hạ tải có đối trọng:
1
Pch = [(G bt + G max ).η + G dt . ].v.k.g.10 −3 (KW)
η
Trong đó :
Pcn: cơng suất tĩnh khi nâng tải có đối trọng.
Phn: cơng suất tĩnh khi hạ tải có đối trọng.
k: hệ số tính đến ma sát giữa thanh dẫn hướng và đối trọng.
Chọn k=1,2.
Pcn = [(500 + 300).

1
− 650.0.8].1, 2.9,8.10 −3 = 5,6448(KW)
0.8

10


Pch = [(500 + 300).0,8 + 650.

1
].1, 2.9,8.10 −3 = 17,0814(KW)
0.8

Số liệu về cáp dẫn động:
Khối lượng riêng dây cáp =0,47(kg/m) →cáp ϴ12
Sử dụng 4 sợi = 4.0,47 = 1.88(kg/m)

Chọn 1 tầng cao 3( m ) vậy hành trình dài nhất của cáp = 3.5= 15(m)
Tổng trọng lượng dây cáp Gd = 1,88.15 = 28,2(kg).
Lực kéo đặt lên puli cáp kéo buồng thang khi có tải định mức:
•
•
•
•

F = ( G bt + G max – K1.∆G1 − G dt ).g
Trong đó:
K1: số lần dừng buồng thang
∆G1 : sự giảm khối lượng tải sau mỗi lần dừng.

F = ( 300+500 − 1.6 − 650 ) .9,8 = 1411,2 ( N )
Tỉ số truyền i của hộp điều tốc :
i=

2π.R.n
v.u

Trong đó:
R: bán kính puli dẫn động (m)
n: tốc độ động cơ(vịng/s), n = 945(vòng/p) = 15,75 (vòng/s)
u: bội số của hệ thống ròng rọc, chọn u=1
suy ra: i = 39,58
Thời gian làm việc của thang nâng:
t lv =

h 15
= = 15 ( s )

v 1

Thời gian toàn bộ 1 chu kỳ làm việc của thang máy có thể tính theo năng suất và tải trọng
định mức:

11


t ck = 2.t lv + t1 + t 2 + t 3
Trong đó:
t1: thời gian ra, chọn = 5s
t2: thời gian vào, chọn = 5s
Vậy tck = 40(s).
Hệ số tiếp điện tương đối:
TĐ% =

2t lv 2.15
=
= 75%
t ck
40

Mô men tương ứng với lực kéo:
Mô men nâng tải:
Mn =

F.R 1411, 2.0, 4
=
= 17,83 ( Nm )
i.η

39,58.0,8

Mô men hạ tải:
Mh =

F.R.η 1411, 2.0, 4.0,8
=
= 11, 41( Nm )
i
39,58

Công suất động cơ:
Công suất động cơ khi nâng tải tốc độ nhanh:
Pn =

F.v 1411, 2.10 −3
=
= 1,764(Nm)
η
0,8

Công suất động cơ khi hạ tải tốc độ nhanh:

Ph = F.v.η = 1411,2.10 −3.0,8 = 1,12896(Nm)
Công suất định mức của động cơ:
G t = G + G bt
P

tải

= G t − G dt .V.g

12


Khối lượng(tấn)

Số tầng di chuyển

Thời gian một
chuyến

Cơng suất tải
(W)

(s)
1

16

1470

0.3

2

22

1470

0.3

3

28

1470

0.3

4

34

1470

0.3

5

40

1470

Ta có:
n

PTB =

∑ P .t

2
i

i

n

∑t

i

i

=

14702.16 + 1470 2.22 + 1470 2.28 + 1470 2.34 + 1470 2.40
= 1280,964(W)
16 + 22 + 28 + 34 + 40

i

Pdm = PTB .

TÐ%
75
= 1, 281.
= 1,754 ( KW )
TÐTC %
40

Truyền động thang máy làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại, khi có tải định mức động cơ
nặng nề. Nên ta chọn động cơ ba pha roto lồng sóc có tốc độ động cơ dưới 1000(v/p).
Chọn động cơ có loại cơng suất 2,2(kw).
Lựa chọn phương pháp khởi động động cơ
Đối với động cơ nâng hạ có cơng suất là 2,2kW ta lựa chọn phương án khởi động động
cơ bằng phương pháp khởi động trực tiếp
2.1.2 Tính chọn thiết bị đóng cắt bảo vệ
a.Tính chọn Atomat

13


Là thiết bị điện ra đời nhằm thay thế cho cầu dao tổng ngày xưa. CB hay còn gọi
là aptomat sẽ ngắt nguồn điện vào hệ thống hay phụ tải một cách tự động khi có sự cố
ngắn mạch.
- Phân biệt các loại Aptomat
+ Theo tính năng
MCB : Máy cắt loại nhỏ
MCCB : Máy cắt kiểu khối .
ACB : máy cắt khơng khí .
Đều Có chức năng bảo vệ mạch điện, chống quá tải và ngắn mạch .
•
•
•

KCĐ ở trên được dùng trong mạng Hạ Áp và Trung Áp.
- Theo tính năng
•
•
•

MCCB: apomat khối (dịng cắt cao, thường làm apomat tổng)
MCB: apomat tép ( dòng cắt thấp, thường dùng làm apomat nhánh)
ACB: là máy cắt có dịng cắt cao
Ta có:

I dm =

Pdm
3.U dm .cosψ .η

Trong đó:
Idm - cường độ dịng điện
Udm - điện áp định mức, Udm =380(V)
Pdm - công suất định mức
η - hiệu suất động cơ, chọn η=91%
cos

- hệ số công suất, thường cos

= 0,8

 Đối với động cơ cho cơ cấu di chuyển nâng hạ với công suất 2,2kW

I dm

2, 2.103
=
≈ 4,591[ A]
3.380.0,8.0,91

I CB = 1, 2.I dm = 1, 2.4,591 = 5,597[ A]

14


Chọn Aptomat bảo vệ động cơ loại 6A
=> Chọn CB bảo vệ động cơ loại 6A
b.Tính chọn Contactor
Contactor hay cịn gọi là khởi động từ, là khí cụ điện hạ áp, thực hiện việc đóng
ngắt thường xuyên các mạch điện động lực có dịng điện ngắt khơng vượt q giới hạn
dịng điện q tải của mạch điện. Việc đóng cắt cơng tắc tơ có tiếp điểm có thể được thực
hiện bằng nam châm điện. Thủy lực hay khí nén. Thơng thường ta gặp loại đóng cắt bằng
nam châm điện hay một cách gọi khác là contactor điện từ.
 Contactor được chọn theo điều kiện như sau:
 Đối với động cơ cho cơ cấu di chuyển nâng hạ với công suất 2,2kW

I CT = ( 1, 2 ÷ 1,5 ) I dm = 1, 2.I dm = 1, 2.4,591 = 5,51( A )

Chọn contactor 6A
c.Tính chọn Relay nhiệt
Relay nhiệt là một loại thiết bị điện dùng để bảo vệ động cơ và mạch điện khỏi bị
quá tải, thường dùng kèm với khởi động từ, công tắc tơ. Dùng ở điện áp xoay chiều đến
500 V, tần số 50Hz, loại mới Iđm đến 150A điện áp một chiều tới 440V. Rơle nhiệt khơng
tác động tức thời theo trị dịng điện vì có qn tính nhiệt lớn phải cần thời gian để phát
nóng. Thời gian làm việc từ khoảng vài giây [s] đến vài phút, nên không dùng để bảo vệ
ngắn mạch được. Muốn bảo vệ ngắn mạch thường dùng kèm cầu chảy.
 Relay nhiệt được chọn theo điều kiện như sau:
 Đối với động cơ cho cơ cấu di chuyển nâng hạ với cơng suất 2,2kW

I RN = ( 1, 2 ÷ 1,5 ) I dm = 1, 2.I dm = 1, 2.4,591 = 5,51( A )

Chọn Relay nhiệt chịu dòng cắt 6A
2.1.3 Tính chọn động cơ cửa
Phụ tải tĩnh của cơ cấu là do lực cản chuyển động gây ra. Lực đó bao gồm hai
thành phần chính: lực ma sát lăn trên đường đi F1 và lực ma sát trong cổ trục bánh xe Fct.
Thành phần F1 được xác định theo biểu thức:
F1 =

Go . f
,[ N ]
Rb

15


Trong đó:
Go – trọng lượng bản thân cơ cấu, [N]
Rb – bán kính bánh xe, [cm]
f – hệ số ma sát lăn, [cm]
Nếu bánh xe lăn trên đường ray thì f = (0,05÷0,1) cm
Theo số liệu ta thiết kế:
Go =250 [N]
Rb = 20 [cm]
f = 0,1 [cm]
Ta được:
F1 =

250.0,1
= 1, 25 [ N ]

20

Thành phần lực Fct được xác định theo biểu thức:
Fct = (Go + G ) µ , [ N ]
Trong đó:
µ- hệ số ma sát trượt µ = 0,05÷0,08

Fct = 250.0, 05 = 12,5 [ N ]

Tồn bộ lực đặt lên bánh xe là:

Fc = F1 + Fct = 12,5 + 1, 25 = 13, 75 [ N ]

Đối với các cơ cấu có bánh xe sắt lăn trên đường ray, phải tính đến lực cản
ma sát giữa mép bánh xe và đường ray. Lực đó được tính tốn thêm bằng hệ số
dự trữ k (2,5÷4), và toàn bộ lực cản trong trường hợp này sẽ là:
F 'c = k .Fc = 3,5.13,75 = 48,125 [ N ]

Hệ số dự trữ k được lấy từ thực tế và kinh nghiệm vận hành, ở đây chọn
bằng 3,5
Công suất trên trục động cơ được tính theo biểu thức sau:
F 'c .v
Pc =
[ kW ]
60.1000.η
Trong đó:
- hiệu suất cơ cấu
v- tốc độ di chuyển theo phương ngang của xe [m/ph]
Chọn:
= 0.8

16


v = 166,67 [m/ph]
Ta được:
Pc =

48,125.166,67
= 0,167 [ kW ]
60.1000.0,8

 Chọn động cơ điện cửa có cơng suất170W
-

Lựa chọn phương án khởi động
Với động cơ có P = 170W, lựa chọn phương án khởi động động cơ trực tiếp

2.1.4 Tính chọn thiết bị đóng cắt bảo vệ
a. Tính chọn Atomat
Đối với động cơ cho cơ cấu di chuyển theo phương ngang với công suất 65W
I dm =

170
≈ 1, 061[ A]
220.0,8.0,91

I CB = 1, 2.I dm = 1, 2.1, 061 = 1, 27[ A]

Chọn Aptomat bảo vệ động cơ loại 1,6A
=> Chọn CB bảo vệ động cơ loại 1,6A

b. Tính chọn Contactor

Contactor được chọn theo điều kiện như sau:
Động cơ cho cơ cấu di chuyển theo phương ngang với công suất 170W
I CT = ( 1, 2 ÷ 1,5 ) I dm = 1, 2.I dm = 1, 2.1, 061 = 1, 274 ( A )

Chọn contactor tam giác là 1,5A
c. Tính chọn Relay nhiệt

Relay nhiệt được chọn theo điều kiện như sau:
 Đối với động cơ cho cơ cấu di chuyển phương ngang với công suất 170kW

I RN = ( 1, 2 ÷ 1,5 ) I dm = 1, 2.I dm = 1, 2.1, 061 = 1, 274 ( A )

Chọn Relay nhiệt chịu dòng cắt 1,6A
2.2 Sơ đồ mạch lực

17


18


CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN
3.1 Lựa chọn phương án điều khiển
3.1.1.Lựa chọn PLC
Khái quát về PLC
- Thiết bị điều khiển khả trình(PLC,Programmable logic controller) là loại máy tính
điều khiển chuyên dụng cho phép điều khiển linh hoạt các thuật tốn điều khiển logic
thơng qua 1 ngơn ngữ lập trình.

a.Đặc điểm của PLC
- Thiết bị chống nhiễu
- Có thể kết nối thêm các module mở rộng ngõ vào/ra
- Ngơn ngữ lập trình dễ hiểu
- Dễ dàng thay đổi chương trình
- Độ tin cậy cao,kích thước nhỏ
- Bảo trì dễ dàng
=> Cho phép người điều hành không mất thời gian nối dây phức tạp khi cần thay đổi
chương trình điều khiển chỉ cần lập trình mới thay cho chương trình cũ.
- Để đánh giá một PLC người ta dựa vào hai tiêu chuẩn chính:
+ Dung lượng bộ nhớ vào số tiếp điểm vào ra của nó
+ Các chức năng như: bộ vi xử lý,chu kỳ xung clock,ngôn ngữ lập trình,khả năng mở
rộng ngõ vào/ra
Với PLC, việc giải quyết các bài tốn tự động hố khác nhau nhưng khơng biến đổi
gì về cơ cấu ngồi việc thay đổi chương ừình điều khiển sao cho phù hợp. PLC có khả
nàng tuyệt đối về khả nàng linh động, mềm dẻo và hiệu quả về giải quyết các bài toán cao
hơn so với các kỳ thuật cổ điển.

19


b.Các ứng dụng chính của PLC.
Simatic S7- 200 cung cấp hầu hết các giải pháp khác nhau cho các hệ thống thống tự
động hóa như:
•
Kỳ thuật sản xuất (Production engineering).
•
Cơng nghiệp ơ tơ (Automobile industry).
•
Điều khiển máy chun dụng trong xây dựng (Specialized machine

construction).
•
Xử lý nhựa (Processing of plastics).
•
Cơng nghiệp đóng gói (Packing industry).
•
Thức ăn và nước ng cơng nghiệp (Food and drink industry ).
•
Xử lý cơng nghiệp (Processing engineering).
c.Giá vận hành thấp
Card nhớ vi nhỏ (MMC - Micro Memory Card) làm nhiệm vụ lưu trữ dữ dữ liệu và
chương ừình khi bị mất nguồn. MMC này có thể hiệu chỉnh hoàn thành một dự án
(project) bao gồm các biểu tương và chú thích để cho việc quản lý dể dàng hơn.
MMC này có thể cập nhật chương trình dễ dàng, nó cho phép truy cập đọc và ghi
trong quá trình thực hiện chương trình. Chính vì vậy mà việc đo các giá trị lưu trữ hay xử
lý chúng được thực hiện dễ dàng hơn.
d.Giao tiếp đa chức năng: (MPI - Multi-point Interface).
Giao tiếp đa chức nàng là giai pháp rẻ nhất cho truyền thơng thiết bị và lập trình máy
tính (PC). Hệ thống giao diện với người máy HMI (Human Machine Interface) và một
vài chương trình điều khiển khác của S7/C7/WinAC. Có tổng cộng 125 trạm MPI có thể
kết nốiđường truyền với tốc độ 187,5 kbit/s.
e.Giới thiệu PLC s7-1200

20


1: Bộ phận kết nối nguồn
2: Các bộ phận kết nối dây của người dùng có thể tháo được( phía sau các nắp che).
2: Khe cắm thẻ nhớ nằm dưới cửa phía trên
3: Các LAD trạng thái giành cho vào ra thích hợp.

4: Các bộ kết nối profinet( phía trên của CPU).hình
Các kiểu CPU khác nhau cung cấp một sự đa dạng các tính năng và dung lượng giúp
cho người dùng tạo ra các giải pháp có hiệu quả cho nhiều ứng dụng khác nhau.

21


Chức năng

CPU 1211C

Kích thước vật
lý(mm)
Bộ nhớ người
dùng:
Bộ nhớ làm việc
Bộ nhớ nạp
Bộ nhớ giữ lại
I/O tích hợp của
bộ
Kiểu số
Kiểu tương tự
Kích thước ảnh
tiến trình

CPU1214C

90x100x75

110x100x75

25KB
1MB
2KB

50KB
2MB
2KB

6 ngõ vào /4 ngõ
ra
2 ngõ ra

8 ngõ vào/ 6 ngõ
ra
2 ngõ ra

14 ngõ vào / 10 ngõ
ra
2 ngõ ra

1024 byte ngõ vào (I) và 1024 byte ngõ ra (Q)

Bộ nhớ bit (M)
Độ mở rộng các
module tín hiệu

CPU1212C

4096 byte

Khơng

8192 byte
2

8

Bảng tín hiệu

1

Các module truyền
thơng

3 (mở rộng về bên trái)
4
• 3 tại 100kHz
1 tại 80kHz
3 tại 80kHz 1
tại 20kHz

Các bộ đếm tốc độ
3
cao
• 3 tại 100kHz
Đơn pha
• 3 tại 80kHZ
Vng pha
Các ngõ ra xung

2

22

6
• 3 tại 100kHz
1 tại 80kHz
3 tại 80kHz 1
tại 20kHz


Thẻ nhớ

Thẻ nhớ SIMATIC (tùy chọn)

Thời gian lưu giữ
đồng hồ thời gian thực

Thơng thường 10 ngày / ít nhất 6 ngày tại 400C

PROFINET

1 cổng truyền thơng Ethernet

Tốc đọ thực thi
tính tốn thực

18µs/lệnh

Tốc độ thực thi

Boolean

0.1 µs/lệnh

Họ S7-1200 cung cấp một số lượng lớn các module tín hiệu và bảng tín hiệu để mở
rộng dung lượng của CPU. Người dùng còn có thể lắp đặt thêm ác module truyền thơng
khác để hổ trợ các giao thức thức truyền thông khác

Module

Chỉ ngõ vào

8 x DC In
Kiểu số
Module
tín
hiệu(SM)

Bảng tín

16 x DC In
Kiểu
tương
tự

4 x analog In
8 x analog In

Kiểu số

-

Chỉ ngõ ra
8 x DC Out
8 x Relay
Out
16 x DC Out
16 x Relay
Out
2 x analog
In
4 x analog
In
-

23

Kết hợp In/Out
8 x DC In/& x DC Out
8 x Relay Out/ & x Relay Out
16 x DC IN/ 16 DC Out
16 x DC In/ 16 x Relay Out
4 x analog In/2 x analog Out

2 x DC In/ 2 x Dc Out


hiệu (SB)

Kiểu

tương
tự

-

1 x analog
In

-

Module truyền thơng ( CM)
•
•

RS485
RS232
3.1.2 Lựa chọn nút ấn
a.Nhiệm vụ của nút ấn:
Nút nhấn còn gọi là nút điều khiển là một loại khí cụ điện dùng để đóng
ngắt từ xa các thiết bị điện từ khác nhau; các dụng cụ báo hiệu và cũng để
chuyển đổi các mạch điện điều khiển, tín hiệu liên động bảo vệ …
b.Đặc điểm:
Nút ấn thường được đặt trên bảng điều khiển, ở tủ điện, trên hộp nút nhấn. Nút
nhấn thường được nghiên cứu, chế tạo làm việc trong mơi trường
khơngẩmướt,khơngcóhơihóachấtvàbụibẩn

Hình 3.4: Các loại nút ấn thơng dụng
•

Trong hệ thống này, ta sử dụng : 1 nút Stop, 3 nút ấn chọn tầng.. loại chịu áp

220VAC

3.1.3 Lựa chọn Rơ- le trung gian (R1, R2, R3, R4)
a.Nhiệm vụ
Rơ le trung gian là khí cụ điện dùng trong lĩnh vực điều khiển tự động,cơ

24


cấu điện từ. Rơ le trung gian đóng vai trị điều khiển trung gian giữa các thiết bị
điều khiển (công tắc tơ, rơ le thời gian...)

Hình 3.3: Rơ le trung gian
b.Chức năng
Rơ le trung gian dùng để khuếch đại , phân chia và truyền tín hiệu của rơ
le chính trong mạch điều khiển đồng thời cách ly giữa mạch điều khiển thường
là điện áp thấp 1 chiều ( 5V, 10V, 12V, 24V) và mạch chấp hành thường là điện
áp xoay chiều (220V, 380V).
Trong hệ thống này, ta sử dụng các rơ le trung gian đi kèm với các công
tắc tơ để cách ly mạch điều khiển với mạch chấp hành, đồng thời khuếch đại và
truyền tín hiệu của rơ le chính trong mạch điều khiển.
=>Ta lựa chọn rơle trung gian loại 220VAC
3.1.4 Chọn cơng tắc hành trình
Hoạt động của thang được cài đặt theo lên xuống theo một hành trình nhất định.
Hành trình này được tính từ đáy của hố pit cho tới mặt dưới của sàn phòng máy. Để đảm
bảo an tồn trong các trường hợp khơng mong muốn thì khi thang máy đang hoạt động, ở
hai đầu đều được lắp đặt cơng tắc hành trình. Các cơng tắc hành trình này sẽ giúp thang
máy hạn chế sự cố vượt tốc độ, va chạm vào sàn phòng máy hay tụt xuống đáy hố pít gây
hậu quả nghiêm trọng.
Chọn cơng tắc hành trình loại 220V.

3.1.5 Đèn báo
Trong hệ thống điều khiển ta đặt các đèn báo trên mạch điều khiển để làm nhiệm
vụ chỉ thị, tức là hiển thị trạng thái làm việc của hệ thống, giúp người vận hành giám
sát hệ thống.

25