tổng quan về thang máy chở người, điều khiển 5 tầng dụng plc s7 300

V _ CÁC THÔNG SỐ CỦA THANG MÁY Các thông số này bao gồm: + 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 khhối lượ

CHƯƠNG I

TỔNG QUÁT VỀ THANG MÁY

I _ KHÁI NIỆM CHUNG VỀ THANG MÁY

_ Thang máy là thiết bị vận tải chuyên dùng để chở người và hàng 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 với 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

II _ PHÂN LOẠI THANG MÁY

1 Phân loại theo chức năng:

_ 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

2 Phân loại theo hệ thống dẫn động:

_ Thang máy dẫn động điện

_ Thang máy thủy lực

_ Thang máy khí nén

3 Phân loại theo hệ thống điều khiển:

_ Điều khiển bằng rờle

_ Điều khiển bằng PLC

_ Điều khiển bằng máy tính

4 Phân loại theo trọng tải:

_ Thang máy loại nhỏ Q < 160 kg

_ Thang máytrung bình Q = 500 200 kg

Mô hình thang máy tải khách

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

III _ CẤU TẠO CHUNG

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

Một số dạng cabin thang máy

Biên dạng guốc trượt kiểu lăn của hãng MITSUBISHI

Biên dạng guốc kiểu trượt của hãng NINGBO XINGDA

Bộ điều khiển

Guốc trượt kiểu con lăn

Bộ kích

Bộ đo gia tốc

Dòng điện điều khiển

Rãnh trượt trên thanh ray

_ 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

_ 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

_ Một số sơ đồ thang máy thường gặp:

+ 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

+ Thang máy có sự bố trí bộ tời bên

dưới có 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

+ Thang máy kiểu đẩy: cáp nâng (1)

tên đó có tero cabin (2), được uốn qua các puli

(6) lắp tên khung cabin, sau đó đi qua puli phía

trên (3) đến puli dẫn cáp (5) 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

IV _ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ SỬ DỤNG THANG MÁY

Thang máy hoạt động theo các nguyên tắc sau

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

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

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 nhân tín hiệu ở tầng đó và đưa về điều khiển

4 Sử dụng thang máy:

A_ Gọi thang máy từ bên ngoài buồng thang (ở các tầng)

Báo vị trí thang Báo

chiều thang

Bảng điều khiển

_ 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)

+ Đèn báo tầng và báo chiều cho biết vị trí và chiều hoạt động hiện 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 khách đang đứng gọi, thì khi đến tầng dược 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

B_ 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:

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

dừng tại tầng)

dừng tại tầng)

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

V _ CÁC THÔNG SỐ CỦA THANG MÁY

Các thông số này bao gồm:

+ 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 khhối lượng của buồng thang và các thiết bị bố trí trong đó

+ 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%

+ Chiều cao nâng, hạ

+ 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 Năng uất của thang máy có

=

i t V H

E N

2

Trong đó:

• H: chiều cao nâng – hạ

• ∑ti: thời gian tổn 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 cầu truyền động

1) Puli chủ động 2) Cáp chịu tải 3) Buồng thang 4) Puli cân bằng 5) Cáp cân bằng 6) Đối trọng

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)Trong đó:

• G0: trọng lượng buồng thang (N)

• G: trọng lượng tải trọng (N)

• Gdt: trọng lượng đối trọng (N)

• g0:trọng lượng của 1 đơn vị dài dây cáp (N)

• x: 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)

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

VI_ CÁC YÊU CẦU VỀ AN TOÀN TRONG LẮP ĐẶT

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

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

Mô hình giếng thang với buồng máy được đặt bên trên

Vị trí buồng máy

Thanh ray dẫn hướng

chuyển tho 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…).

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…)

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 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

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

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:

Lớp nhựa phủ

bên ngoài

Lõi dây cáp bằng thép

Phanh bảo hiểm kiểu kìm

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 thuỷ lực Giảm chấn lò xo

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

7 Hệ thống cảm biến cửa: Hệ thống cảm biến cửa là mạng lưới tia hồng ngoại bao

phủ ngay vi 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 di vận chuyển vật nặng hoặc di chuyển ra vào chậm Tăng cường khả năng tin cậy của hệ thống

CabinCáp nâng

chịu tải

Mô hình hệ thống cảm biến cửa

_ 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

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 thự 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

Tủ điện ARD

)a.1.7 BỘ TỜI THANG MÁY

(HỘP SỐ THANG MÁY)

1 Bộ tời thang máy

2 Bảng điều khiển

3 Động cơ kéo cửa

Sơ đồ lắp đặt bộ tời thang máy phía trên giếng thang của hãng MITSUBISHI

_ Bộ tời thang máy thường có 2 loại sau:

+ Loại có hộp giảm tốc: Giữa động cơ và puli dẫn cáp (hoặc tang) có lắp bộ truyền phụ

+ Loại không có hộp giảm tốc: Puli dẫn cáp được lắp trực tiếp trên trục động cơ

_ Bộ tời gồm những phần chính sau:

1 Cảm biến xung

2 Cảo bố thắng

.XVII.1 Một số dạng bộ tời thang máy

_ Các bộ phận được lắp tên khung bằng gang hoặc bằng thép Đôi khi giữa puli dẫn cáp và hộp giảm tốc người ta lắp thêm một bộ truyền bánh răng, trường hợp này puli dẫn cáp được lắp trên một trục riêng biệt Để giảm độ mài mòn của cáp, nhất là khi cabin chuyển động với tốc độ cao, các puli của bộ tời này được xe (rãnh dạng nữa đường tròn) Khi xẻ rãnh như vậy, để tăng độ nhám của cáp đối với puli, người ta lắp thêm các puli phụ phía dưới bộ tời

_ Thường thì bộ tời không có hộp giảm tốc gắn puli dẫn cáp Bộ tời có puli dẫn cáp rất chắc chắn, kích thước của nó không phụ thuộc chiều cao nâng, nên rất tiện sử dụng trong những tòa nhà cao tầng Là loại được dùng chủ yếu cho thang máy tải khách

_ Bộ tời có hộp giảm tốc có thể lắp puli dẫn cáp hoặc tang Bộ tời dùng tang có kích thước lớn nên không phù hợp với độ cao nâng lớn và dễ bị đứt cáp nâng trong trường hợp các bộ ngắt hành trình bị hỏng, cabin đi ra khỏi vị trí giới hạn tên cùng và đập vào trần của giếng thang Do đó, bộ tời dùng tang thường chỉ dùng trong thang máy chở hàng có sức nâng lớn.

_ Đối với thang máy có kích thước không lớn, có tốc độ nâng đến 0,7 m/s, người ta thường sử dụng động cơ rôtor lồng sóc (AC), vì có độ tin cậy cao trong làm việc, dễ điều khiển, có đặc tính mở máy mềm, không gây lắc và giật

II_ TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ

_ Động cơ điện là phần tử quan trọng của máy thang, nó cung cấp cơ năng cho việc di chuyển buồn thang có thể dùng động

cơ AC hoặc DC Động cơ được nối với puli masát có thể có hộp giảm tốc hoặc không có hộp giảm tốc, phần lớn là có hộp giảm tốc Động cơ được sử dụng có tốc độ định mức khoảng 600  1200 vòng/phút.

_ Một số loại động cơ điện thường được sử dụng cho truyền động trong thang máy + Động cơ điện một chiều: Loại động cơ điện một chiều kích từ độc lập được sử dụng nhiều do có đặc tính cơ cứng, dễ điều chỉnh tốc độ

+ Động cơ điện xoay chiều không đồng bộ: Kích thước gọn hơn động cơ điện một chiều có cùng công suất, cấu tạo đơn giản nên dễ bảo trì

• P: vòng lực trên puli dẫn cáp hoặc trên tang (kg)

• v: tốc độ chuyển động của cabin (m/s)

• ηtd: hiệu suất truyền động của bộ tời

• ηp: hiệu suất của puli dẫn cáp hoặc tang

+ Khi có thêm một số truyền bánh răng phụ thì ηtd=0,55  0,75

+ Khi lắp trục của puli dẫn cáp trên các ổ trượt thì ηp=0,940,96

+ Khi lắp trục trên các ổ lăng thì ηp=0,960,98

_ Đối với bộ tời không có hộp giảm tốc, khi dùng puli có nhiều rãnh thì ηp=0,850,9

Khi hệ số cân bằng trọng lượng vật nâng 0,5 thì sẽ có lực vòng lớn nhất khi nâng cabin toàn tải từ vị trí dưới cùng Đối với trường hợp này thì trị số P sẽ bằng:

P = Q+Gcabin+Gcáp+W-Gdt = Q(1-)+Gcáp+W

Với

Gdt = Gcabin+.Q

Trong đó

• Gdt: trọng lượng đối trọng (kg)

• Gcáp: trọng lượng cáp (kg)

• W: các lực chuyển động phụ của cabin và tổn thất của puli dẫn hướng

_ Trong sơ đồ tính toán khung cabin trên, do vật đặt lệch tâm cabin nên lực cản chuyển động do ma sát ở các dẫn hướng Wdh sẽ bằng

Wdh = 2Q

h

B A Q h

c c Q h

c Q h

c

3

)()

(2

1 + µ = µ + = µ +

Trong đó:

• : Hệ số ma sát giữa các guốc trượt cabin và các dẫn hướng

• A, B: Chiều rộng và chiều sâu cabin

• c, c1: Trị số dịch chuyển

_ Khi dùng guốc trượt bằng thép hoặc bằng gang làm việc với

+ Dẫn hướng bằng thép:  = 0,12

+ Dẫn hướng bằng gỗ:  = 0,2

+ Khi dùng guốc lăng: = 0,05

_ Tổn thất ở các puli dẫn hướng có thể được tính theo công thức:

Wpl = .S.sin

2

α

Trong đó:

• : Góc ôm cáp của puli (độ)

• : Hệ số cản (khi puli lắp ổ lăn  = 0,02 ; khi puli lắp ổ trượt = 0,030,04

_ Lực cản ma sát chung W ở dẫn hướng và tổn thất ở các puli dẫn hướng là

_ Đối với thang máy tiêu chuẩn chở người và chở hàng (có ức nâng lên đến 2000 kg)

+ Khi dùng guốc trượt K1=0,060,07

+ Khi dùng guốc lăng K1=0,030,05

_ Đối với thang máy chở hàng trên 2000 kg, khi dùng guốc trượt thi(K1=0,10,12

_ Mô men lực quán tính Mi =Mv+Mm

Trong đó

• Mv: Mômen không cân bằng do trọng lượng của vật ở trên puli dẫn cáp qui về trục động cơ (kg.m) Có trị số là

Mv = [ Q(1-)+Gcáp]

pl td i

D

η

η

20Với

• i0: Tỷ số truyền của bộ tời

_ Mômen mở máy của động cơ lồng sóc lấy theo mômen lớn nhất Mmax của động cơ có sẵn trong catalogue

_ Đối với động cơ rôtor dây quấn, mômen mở máy có thể được tính tho công thức

Mm=Mnom.K2

Trong đó

_ Gia tốc lớn nhất của cabin khi mở máy:α ε

) 0

max

(.6,19

D G

M M i

D v + m

=α

_ Mômen vôlăng qui dẫn được tính theo công thức

0

2 2

2 2

0

)

()

.(

1,1

i

D G G G

Q D

G D G

ph u

+++

++

=

Trong đó:

• D2

u v G.D2

ph là các mômen vôlăng phần ứng của động cơ (rôtor) và puli phanh

_ Mômen không cân bằng do trọng lượng của đối trọng trong trường hợp nay bằng

) (tan

0 2)

70(

g puli td cap

v

i

D G

Q M

ηη

−+Ψ

=

_ Trong các bộ tời có dẫn động bằng động cơ 2 tốc độ cần phải kiểm tra mômen phanh M’d trong trường hợp nó chuyển sang tốc độ thấp Đối với trường hợp bất lợi nhất là trường hợp phanh khi nó đến điểm dừng đầu tiên, khi đó:

Mi = M’d + Mv

_ Từ công thức tính max, ta có được

Mv D G D

i

0 0 max

.6,19

α

III_ TÍNH TANG VÀ PULI DẪN CÁP

_ Đường kính D tối thiểu cho phép của puli dẫn cáp hoặc tang được xác định theo công

Loại thang máy Hệ số e

Thang máy chở người và thang máy chở hàng có người áp tải với tốc

Thang máy chở người loại nhỏ và thang máy chở hàng không có

.I.1.2 Bảng trị số nhỏ nhất cho phép của hệ số e

Một số dạng puli dẫn cáp

_ Chiều dài phần xẻ rãnh của tang được tính theo chiều dài của cáp quấn trên tang Lc

và số cáp trên đó treo cabin Z (cũng chính số cáp này tro đối trọng).Khi treo cabin trên nhiều cáp thì sự xẻ rãnh trên tang được chế tạo thành nhiều mối, số mối bằng Z

_ Số vòng cần thiết của mỗi rãnh trên tang được xác định theo công thức:

3)

+

=

d D

_ Khi tính duyệt các kích thước của biên dạng từ điều kiện bám của cáp với puli Có hai trường hợp làm việc tính toán của thang máy là:

1.Thang máy làm việc với tải trọng danh nghĩa

2.Thang máy làm việc với tải trọng thử

_ Khi lấy trị số cân bằng trọng lượng vật nâng = 0,5 và thang máy làm việc với tải danh nghĩa thì trường hợp tính toán sẽ là trường hợp cabin có tải từ tầng trệt lên

Khi không có cáp cân bằng thì sức căng lớn nhất S1 của cáp nâng từ phía cabin vào thời điểm mở máy sẽ là: S1=(Q+G+Gc).(1+ )αg

+W

_ Từ phía đối trọng sẽ là:

g G

Q g

α

α = Ψ+ +

Trong đó

• : Gia tốc mở máy (m/s2)

• Gdt: Trọng lượng đối trọng (kg)

• : Hệ số cân bằng trọng lượng vật nâng

Sơ đồ tính lực kéo trên puli dẫn cáp

_ Khi tải trọng nâng thử thì

S1=Q.Kqt+G+Gc

S2=Gdt

• Với Kqt là hệ số quá tải

_ Để tránh trượt trên puli cần phải thỏa mãn điều kiện

α

µ 2

N q

_ Trị số áp lực pháp tuyến tác dụng trên vành puli sẽ là

S

2, đây sẽ là tải trọng lớn nhất tại thời điểm cáp đi vào puli, tức là khiS=S1

IV_ TÍNH TOÁN PHANH

Hệ thống bảo vệ cơ khí cho thang máy chính là các cơ cấu phanh an toàn của thang Trong hệ thống bảo vệ thang máy, gồm có 2 loại:

1 Phanh điện từ: Được lắp trên puli dẫn động của hộp giảm tốc máy kéo có khả năng

tạo ra mômen thắng Nguyên lý hoạt động khi ở trạng thái bình thường (không có điện vào cuộn dây), lò xo sẽ kéo hai má thắng lại và ôm sát vào trống ma sát gắn liền với trục động cơ và hãm không cho trục quay Khi cuộn dây có điện, lực hút sinh ra sẽ làm cho đòn chống bị đẩy ra, và đẩy hai má thắng ra khỏi trống ma sát, trục động cơ có thể quay tự do

Hình vẽ phanh điện từ

14 & 19 Chốt xoay

16 Tay búa liên kết

_ Khi tính toán phanh cần phải làm sao cho phanh của bộ tời có thể giữ được tải trọng thử và phải đảm bảo được độ chính xác khi dừng tầng theo đúng yêu cầu Gia tốc khi hãm phanh không được lớn hơn trị số cho phép theo qui phạm.

_ Mômen phanh cần thiết để giữ được tải trọng thử được xác định theo điều kiện

0 0

2

M T = T

Trong đó:

• P: Lực kéo trên vành puli hoặc tang (kg)

• T: Hệ số dự trữ mômen phanh (T=1,21,3)

• i0 và 0 là tỷ số truyền và hiệu suất các cơ cấu của bộ tời (0=td.p)

_ Trị số lực kéo P trong trường hợp này bằng

P=Q.Kqt +Gcap – Gdt =Q.(Kqt - ) + Gcap

_ Trong đó Kqt là hệ số quá tải của thang máy

Kqt = 1,5 đối với thang máy tải hàng

Kqt = 2 đối với thang máy tải khách, thang máy bệnh viện và thang máy hàng có người áp tải

S W S P v

m qd

2

)(

2

2

P W

v

m qd

± ; dấu ±là phụ thuậc vào

hướng chuyển động của cabin và trị số tải trọng của nó

)a.1.

Sơ đồ tính toán độ chính xác dừng tầng của cabin thang máy

_ Quãng đường phanh lớn nhất S1 khi hạ cabin toàn tải xuất hiện khi cabin tiến về tần dừng đầu tiên Lực vòng P trên puli dần cáp trong trường hợp này bằng

2

0 i D

D G G G G Q

g + + cap + dt +

_ Phanh cũng cần đảm bảo gia tốc hãm cabin không được vượt quá trị số gia tốc cho phép theo qui phạm Trị số gia tốc tối

đa sẽ xuất hiện khi phanh cabin toàn tải đang nâng

_ Tại thời điểm khi cabin đang tiến đến điểm dừng đầu tiên (tính từ điểm dừng kế dưới đó), mômen quán tính đối với trường hợp này là: Mi=MT + Mv

_ Trị số gia tốc tối đa sau đó có thể tính theo công thức sau

2 0 0

max

)(

.6,

19

D G

M M i

''

2

P W

m P W m

v

qd qd

CHƯƠNG III

BỘ ĐIỀU KHIỂN LOGIC LẬP TRÌNH PLC

CỦA HÃNG SIEMENS

I_ GIỚI THIỆU

_ Hệ thống điều khiển công nghiệp được tạo ra từ một nhóm bao gồm các thiết bị điện và điện tử, nó mang đến sự chính xác, hiện đại và tránh được các hư hại trong sản xuất Hệ thống điều khiển bao gồm nhiều dạng khác nhau, khác từ nguồn năng lượng sử dụng, cách thức vận hành cho đến máy móc thiết bị

1 Bảng điện điều khiển truyền thống

_ Khi thời đại công nghiệp bắt đầu, đặc biệt vào những năm 60-70, những bộ tiếp điểm rơle được dùng để tự động vận hành các máy móc thiết bị, kèm theo đó là việc

sử dụng dây điện để kết nối chúng với nhau trong bảng điều khiển.

_ Có những bảng điện điều khiển to bằng cả vách tường Khi đó, muốn tìm ra được lỗi xảy ra trong hệ thống sẽ gây mất rất nhiều thời gian, đặc biệt là với những hệ thống công nghiệp mang tính phức tạp Đồng thời, tuổi thọ của các bộ tiếp điểm rơle là có giới hạn nên nó cần phải được thay thế Khi đó, toàn bộ máy móc phải tạm

dừng và kể cả toàn hệ thống sản xuất.

_ Đôi khi, bảng điện điều khiển không còn đủ khoảng trống để có thể thay đổi hoặc lắp đặt thêm nhằm mục đích nâng cấp yêu cầu sử dụng, vì nó chỉ dùng cho một mục đích nên không dễ thích nghi với yêu cầu của một hệ thống mới Bên cạnh đó, người thợ điện khi thực hiện công việc bảo trì cũng đòi hỏi có những kỹ năng tay nghề cao mới có thể tìm ra được lỗi một cách tương đối nhanh chóng.

Do đó tính linh hoạt của bảng điện điều khiển truyền thống là không cao.

+ Tốn khá nhiều công sức cho việc

kết nối dây điện.

+ Khó khăn cho việc thay thề và sửa

chữa.

+ Khó xác định lỗi nhanh chóng,

muốn vậy đòi hỏi người thợ phải có kỹ

năng tay nghề cao.

+ Khi có sự cố về điện xảy ra, cần

phải tạm ngưng sản xuất để xác định lỗi

và tiến hành sửa chữa.

2 Bảng điện điều khiển dùng PLC (Programmable Logic Controller)

_ Nhờ có sự tiến bộ nhanh trong công nghệ, nhiều nhiệm vụ, thao tác phức tạp đã được giải quyết Kỹ thuật điều khiển lập trình logic xuất hiện bằng cách kết nối với hệ thống điều khiển logic lập trình PLC với một máy tính trung tâm, và kết nối PLC

điều khiển lớn đến nổi chúng cho phép phối hợp các quá trình hoạt động phức tạp lại với nhau để có thể khai thác tối đa tính năng của chúng, chẳng hạn như việc thực thi những hệ thống điều khiển công nghiệp phức tạp một cách linh hoạt và chính xác.

_ Ngày nay, bộ PLC đã có thể điều khiển được các hoạt động phức tạp như điều

Bộ PLC SIEMENS S7-300

Bộ PLC SIEMENS S7-400

_ Với sự phát minh ra bộ diều khiển lập trình PLC, đã có sự thay đổi lớn trong việc thiết kế các hệ thống điều khiển Nhiều thuận lợi cũng xuất hiện.

+ Chức năng chẩn đoán lỗi của bộ PLC được thực hiện một cách nhanh

chóng và dễ dàng hơn.

+ Không tốn nhiều khoảng trống để dự phòng khi lắp đặt.

+ Giá thành rẽ hơn so với bảng điện truyền thống, đặc biệt khi số lượng đầu vào và đầu ra cho các thiết bị đòi hỏi quá nhiều, hoặc khi hệ thống điều khiển có các

chức năng quá phức tạp.

+ So với bảng điện truyền thống,

số lượng dây điện đã giảm đi khoảng

80%.

+ Có thể thay đổi một cách dễ

dàng các ứng dụng của bộ PLC từ điều

khiển hoạt động của quá trình này sang

một quá trình khác bằng cách nạp lại vào

cho nó một chương trình bằng bảng điều

khiển hoặc dùng phần mềm đã được cài

vào máy tính, mà không cần phải thay đổi

dây điện trừ khi có sự thay đổi số đầu vào

và đầu ra.

+ Năng lượng tiêu thụ giảm đáng

kể, do bộ PLC có ít các tiếp điểm rơle

hơn.

+ Sự tin cậy về các tiếp diểm của PLC lớn hơn so với rơle dạng khí cụ điện

Một số ứng dụng cụ thể điều khiển bằng PLC thông dụng

II_ ĐẶC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC

_ Mỗi phần tử, hoặc thiết bị của một hệ thống điều khiển công nghiệp bất chấp kích thước của nó là nhỏ hay lớn đều có vai trò hết sức quan trọng trong quá trình điều khiển Chẳng hạn như, nếu không có thiết bị cảm biến, bộ PLC sẽ không biết chính xác cái gì đang xảy ra trong quá trình

_ Trong hệ thống tự động hóa, bộ điều khiển PLC là phần tử trung tâm của cả hệ thống điều khiển Bằng việc thực hiện các chương trình đã được lưu trữ trong bộ nhớ, PLC còn liên tục theo dõi trạng thái của cả hệ thống thông qua các tín hiệu được đưa vào Dựa vào các thuật toán logic được thực hiện bên trong chương trình, PLC sẽ xác định những hoạt động nào cần thiết đưa ra cung cấp cho các thiết bị

_ Nếu muốn các hoạt động phức tạp cao cấp hơn, cần có nhiều bộ PLC kết nối với máy tính trung tâm

Sơ đồ mạng lưới điều khiển công nghiệp dùng PLC

III_ CẤU TẠO CHÍNH CỦA BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC

Mô hình một bộ điều khiển lập trình PLC

1 Đơn vị xử lý trung tâm CPU (Central Processing Unit):

_ Đơn vị xử lý trung tâm được xem như là não của bộ điều khiển PLC Thông thường, đơn vị xử lý trung tâm là một loại vi điều khiển, như vi điều khiển 8051 có 8 bit và ngày nay chúng lên đến 16 bit hay 32 bit

_ Đơn vị xử lý trung tâm chú trọng phần truyền thông giữa các bộ phận của bộ điều khiển PLC với nhau như việc lập trình, quản lý bộ nhớ, quan sát trạng thái ngõ vào và ngõ

ra Đơn vị xử lý trung tâm thường thực hiện việc kiểm tra vùng nhớ của bộ điều khiển PLC để bảo đảm rằng bộ nhớ không bị lỗi, không bị hỏng, nhờ đó mà các lỗi nếu có sẽ sớm được phát hiện

Nguyên lý vận hành của một đơn vị xử lý trung tâm CPU được mô tả như sau:

_ Các thông tin được lưu trữ trong bộ nhớ chương trình được gọi lên tuần tự vì đã được điều khiển và kiểm soát bằng bộ đếm chương trình do đơn vị xử lý trung tâm khống chế Bộ xử lý liên kết các tín hiệu riêng lẻ lại với nhau và từ đó cho ra kết quả điều khiển tại ngõ ra Sự thao tác tuần tự của chương trình tạo nên một khoảng thời gian trễ gọi là thời gian quét, vì tính tuần tự của nó nên ta có thể gọi là chu kỳ quét, chu kỳ quét này phụ thuộc vào của chương trình (số lượng ngõ vào, ngõ ra, và những thông tin yêu cầu khác) Chính đơn vị xử lý trung tâm quyết định thời gian quét, chức năng và khả năng của một bộ PLC

1 Đọc trạng thái ngõ vào

2 Thực hiện chương trình

3 Kiểm tra thông tin

4 Truyền dữ liệu ở ngõ ra

Vòng quét PLC

2 Vùng nhớ:

_ Vùng nhớ được PLC sử dụng cho một quá trình điều khiển công nghiệp Người ta thường sử dụng bộ nhớ EPROM với việc lập trình cần được thực hiện trên máy lập trình còn khi muốn xóa bỏ dữ liệu cần chiếu tia tử ngoại vào, hoặc dữ liệu cũng có thể được xóa bằng năng lượng điện Nếu muốn phát triển thêm các ứng dụng khác của chương trình điều khiển ta chỉ cần thực hiện lập trình lại cho bộ điều khiển thông qua sợi cáp kết nối._ Bộ nhớ thường được chia thành các khối với những chức năng đặc biệt khác nhau Một số vùng của bộ nhớ dùng cho việc lưu trữ trạng thái ngõ vào và ngõ ra Trạng thái của một ngõ vào được lưu trữ dưới dạng bit nhớ đặc biệt, thường là ‘1’ hoặc ‘0’ Bit nhớ của mỗi trạng thái vào hoặc ra cũng sẽ có trạng thái tương tự

_ Những phần khác của bộ nhớ được dùng cho việc lưu trữ các nội dung có giá trị cần thiết cho việc lập trình, ví dụ như giá trị rơle thời gian, giá trị counter… được lưu trữ.trong phần này Thế mạnh của bộ điều khiển lập trình PLC đó là có bộ nhớ có thể thay đổi một cách nhanh chóng

_ Tụ điện đặc biệt: được gọi là tụ điện đặc biệt do nó có khả năng tích trữ năng lượng trong một thời gian dài, giúp lưu trữ dữ liệu trong RAM khi không có điện Loại RAM thông thường có thời gian lưu dữ liệu đến 50 giờ, cũng có thể lên đến 72 giờ

_ RAM (Random Access Memory): RAM được sử dụng như 1 vùng nhớ tạm thời Vùng nhớ của RAM không ổn định, các dữ liệu lưu trên nó sẽ bị mất đi khi bị mất điện Do đó, thường có 1 nguồn dự trữ để đề phòng trường hợp RAM bị mất điện

trong 1 thời gian dài.

_ EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory): Nó được thiết kế sao cho

dữ liệu có thể được đọc dễ dàng, nhưng khó có thể thay đổi Để thay đổi dữ liệu của EPROM cần có phương pháp đặc biệt Đối với UVEPROM, dữ liệu có thể được thay đổi bằng cách chiếu tia cực tím (Ultraviolet Light) vào Nhưng đối với EPROM thông dụng thì có thể dùng điện để xóa dữ liệu

_ Firmware: Là một phầm mềm đặc biệt để đưa dữ liệu vào EPROM Do đó EPROM có thể được xem như một bộ phận của phần cứng của PLC, nó cho phép

PLC sử dụng các chức năng cơ bản của nó.

3 Nguồn điện cung cấp:

_ Điện cấp vào được dùng cho đơn vị xử lý trung tâm CPU, đa số các bộ điều

khiển PLC sử dụng nguồn điện 24 VDC hoặc 220 VAC

_ Người sử dụng cần nắm rõ số lượng đầu vào và đầu ra để bảo đảm thiết bị được cấp điện một cách chính xác Mỗi modul khác nhau thì khả năng sử dụng điện khác nhau Nguồn điện cung cấp này không được dùng để khởi động cho các thiết bị kết nối phía bên ngoài tại ngõ vào, hoặc ngõ ra Người sử dụng phải cấp điện cho các thiết bị tại đầu vào hoặc đầu ra phải được tiến hành một cách riêng biệt Có như vậy mới bảo đảm được rằng những ảnh hưởng của các thiết bị máy móc dùng trong công nghiệp không gây hư hại cho bộ điều khiển PLC Đối với một số bộ điều khiển PLC loại nhỏ, chúng cấp nguồn cho các thiết bị kết nối tại ngõ vào bằng điện áp được lấy

từ một nguồn nhỏ đã được tích hợp vào bộ điều khiển PLC.

4 Module ngõ vào:

_ Làm nhiệmvụ khối ghép, chuyển đổi tín hiệu đầu vào thành tín hiệu số (digital) bên trong PLC Kết quả của việc xử lý được lưu trữ trong vùng nhớ của ngõ vào

_ Mạch đầu vào được cách ly về điện với các mạch bên trong PLC nhờ các diode quang và photo diode (thường gặp là diode 4N28) do đó mội hư hỏng ở mạch đầu vào đều không ảnh hưởng đến hoạt động của PLC

_ Các thiết bị đầu vào có thể là nút nhấn, công tắc, công tắc hành trình, tiếp điểm (thường mở, thường đóng), các bộ cảm biến…Ký hiệu: I0.0 là ngõ vào thứ 1, I0.1 là ngõ vào thứ 2… Một bộ PLC có thể có nhiều ngõ vào.

_ Ngõ vào cũng có thể được điều khiển bằng trạng thái của các yêu cầu cụ thể của

một chương trình điều khiển Như các hệ thống bên dưới đây:

Trong các sơ đồ trên, tín hiệu của các thiết bị (thiết bị đo mực nước, cảm biến xung, bàn cân khối lượng) đều được kết nối với tín hiệu ngõ vào của bộ PLC.

5 Module ngõ ra:

_ Làm nhiệm vụ biến đổi các mức logic bên trong PLC thành các tín hiệu điều khiển đưa ra bên ngoài Tương tự như tại ngõ vào, ngõ ra của PLC cũng được cách ly về điện đối với các thiết bị bên ngoài bằng diode quang và photo transitor

_ Ngõ ra của PLC được gọi là ngõ ra kỹ thuật số, nó kết nối với các thiết bị cần điều khiển như van điện từ, cuộn dây côngtắctơ (bộ khởi động từ), bóng đèn…

_ Ký hiệu tại mỗi ngõ ra của PLC la Q0.0, Q0.1, Q0.2 …