ĐATN Thang máy 5 tầng (S71200)

Thiết kế hệ thống điều khiển thang máy 5 tầng với trọng lượng tải 1050kg tốc độ 1,5 ms. Sử dụng PLC S71200. Chương 1: Tổng quan về thang máy. Chương 2: Thiết kế sơ bộ hệ thống thang máy Chương 3: Thực hiện chương trình điều khiển hoạt động của thang máy

TỔNG QUAN VỀ THANG MÁY

Tổng quan về thang máy

Thang máy là thiết bị nâng hạ cố định, phục vụ cho việc di chuyển giữa các tầng xác định Thiết kế của cabin có thể chở người hoặc hàng hóa, có hoặc không có người đi kèm Thang máy được treo bằng cáp hoặc xích và di chuyển theo rail dẫn hướng theo phương thẳng đứng hoặc nghiêng một góc nhỏ hơn 15 độ so với phương thẳng đứng, theo một tuyến đã định sẵn.

Thang máy là thiết bị phổ biến trong nhiều công trình như khách sạn, công sở, chung cư, bệnh viện, đài quan sát, tháp truyền hình, và nhà máy So với các phương tiện vận chuyển khác, thang máy có thời gian chu kỳ vận chuyển ngắn và tần suất hoạt động cao, cho phép đóng mở liên tục Ngoài chức năng vận chuyển, thang máy còn góp phần nâng cao vẻ đẹp và tiện nghi cho các công trình.

Trong các tòa nhà cao tầng, việc lắp đặt thang máy là điều cần thiết để đảm bảo việc di chuyển giữa các tầng Nếu không giải quyết được vấn đề vận chuyển người, các dự án xây dựng nhà cao tầng sẽ không thể thành công.

Thang máy là thiết bị vận chuyển cần tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn an toàn, bởi nó ảnh hưởng trực tiếp đến tài sản và tính mạng con người Do đó, trong quá trình thiết kế, chế tạo, lắp đặt, vận hành, sử dụng và sửa chữa thang máy, cần phải tuân thủ chặt chẽ các yêu cầu kỹ thuật an toàn theo quy định.

Cấu trúc điển hình của thang máy

1.2.1 Sơ đồ tổng quan hệ thống thang máy

Các thang máy hiện đại được thiết kế với cấu trúc phức tạp để nâng cao độ tin cậy, an toàn và tiện lợi trong quá trình vận hành Chúng thường bao gồm nhiều bộ phận chức năng quan trọng.

- Cabin cùng hệ thống treo cabin.

- Cơ cấu đóng, mở cửa cabin và phanh an toàn đảm bảo cho cabin không bị rơi tự do khi gặp sự cố.

- Hệ thống ray dẫn hướng cho cabin và đối trọng.

- Bộ hạn chế tốc độ tác động lên phanh an toàn để dừng cabin khi tốc độ vượt quá giới hạn cho phép.

- Bộ giảm chấn ở đáy giếng thang.

- Hệ thống các thiết bị an toàn và phục vụ khác.

- Tủ điện và hệ thống điều khiển.

Hình 1.1 Kết cấu cơ khí của thang máy

Mỗi bộ phận chức năng đó đảm nhận một nhiệm vụ làm thang máy hoàn chỉnh hơn, an toàn thuận tiện hơn

Kết cấu, sơ đồ bố trí thiết bị của thang máy được thể hiện ở hình sau:

1 Cabin 2 Con trượt ray dẫn hướng

3 Ray dẫn hướng cabin 4 Thanh kẹp tăng cáp

5 Cụm đối trọng 6 Ray dẫn hướng đối trọng.

7 ụ dẫn hướng đối trọng 8 Cáp tải

9 Cụm máy 10 Cửa xếp cabin

11 Nêm chống rơi 12 Cơ cấu chống rơi

15 Kẹp ray cabin 16 Giá ray cabin

17 Bulông bắt giá ray 18 Giá ray đối trọng.

Giếng thang là không gian cho hoạt động của thang máy, bao gồm các rail dẫn hướng, đối trọng, cáp chịu lực và hệ thống truyền động cho cabin Phần đáy hố thang được trang bị các thiết bị giảm sốc như lò xo, cao su hoặc thuỷ lực Đối trọng được thiết kế có khối lượng bằng khối lượng cabin cộng với một nửa khối lượng định mức hoạt động của thang.

Hệ thống điện dọc hố thang bao gồm các giới hạn hành trình trên cùng và dưới cùng, với cabin được gắn thanh cam để tác động vào các tiếp điểm của hộp giới hạn Khi cabin chạm vào hộp đầu tiên, cần giảm tốc độ; nếu tiếp tục chạm hộp thứ hai, chiều điều khiển sẽ bị cắt, và khi tác động vào hộp cuối cùng, toàn bộ hệ thống điều khiển sẽ ngắt Hộp điều khiển đầu tiên còn được sử dụng để reset bộ đếm Hệ thống cũng bao gồm đèn chiếu sáng dọc hố, các tiếp điểm cửa, mạch hiển thị, nút nhấn, đèn nhớ tại các tầng, thiết bị an toàn và switch nhận biết đứt hoặc dãn cáp Tất cả những thiết bị này được gọi chung là Govenor, bao gồm puly chính ở phòng máy và puly đối trọng dưới hố thang, giúp sợi cáp luôn căng và di chuyển Puly quay nhờ một sợi cáp di chuyển theo cabin, đảm bảo rằng puly Govenor quay với tốc độ tương ứng với sự di chuyển của cabin.

Khi đứng tại tầng, bạn sẽ thấy cửa thang máy và hộp điều khiển tầng, bao gồm các thông tin như trạng thái hoạt động của thang (tầng hiện tại, chiều phục vụ, chế độ kiểm tra bảo dưỡng, báo lỗi) Hộp điều khiển còn có nút nhấn gọi thang với đèn nhớ và ổ khóa hoạt động hoặc khóa gọi sử dụng thang.

Trong trạng thái bình thường, các cửa tầng của thang máy luôn được đóng kín nhờ vào cơ cấu khoá cơ khí (doorlock) bên trong, yêu cầu chìa khoá để mở từ bên ngoài Các cửa này được thiết kế có xu hướng tự động đóng lại nhờ vào đối trọng cửa, và để mở cửa, cần tác dụng lực lớn hơn lực kéo Một số thang máy Châu Âu sử dụng lò xo thay vì đối trọng Thang máy chỉ hoạt động khi tất cả các cửa đều đóng kín; khi thang ngang bằng tầng, cửa cabin sẽ mở ra kéo theo cửa tầng mở Nếu cửa đã đóng nhưng tiếp điểm không nhận diện, bộ điều khiển sẽ ngăn thang hoạt động Tùy vào thiết kế, cửa tầng có thể có một hoặc nhiều cánh, các cánh cửa này được liên kết để mở đồng bộ.

1.2.4.1 Phần động lực Đa số máy kéo thang máy hiện nay sử dụng động cơ 3 pha 380V được kết nối với hộp số (giảm tốc độ, tăng hệ số chịu tải), máy kéo có tiêu chuẩn riêng cho từng loại thang và được sản xuất đồng bộ ở nước ngoài Đối với thang tốc độ cao người ta sử dụng trực tiếp tốc độ của động cơ (gọi là động cơ không hộp số, Gearless) Mỗi loại máy kéo sẽ có thông số chịu tải và tốc độ kéo cabin nhất định Thông thường ngoài Puly chính của máy kéo, còn có các Puly đỡ phụ, dùng để thay đổi hướng đi của cáp tải, vị trí và kích thước của các Puly đỡ phụ này được tính toán sao cho góc ôm là hợp lý, nếu góc ôm nhỏ quá sẽ sinh ra hiện tượng trượt cáp, còn nếu góc ôm lớn quá thì cáp mau mỏi, ma sát với Puly lớn làm giảm tuổi thọ cáp tải Tuỳ vào thiết kế riêng của từng thang mà máy kéo có thể lắp đặt ngay trên giếng thang, sàn tầng dừng trên cùng hoặc sàn tầng dừng thấp nhất, hay bố trí bên trong hố thang (thang không phòng máy).

Phần này được sử dụng để điều khiển toàn bộ hoạt động của thang máy. Kết hợp điều khiển bằng PLC và vi điều khiển

Trong quá trình hoạt động của thang máy, có thể xảy ra hiện tượng đứt cáp truyền động hoặc cáp bị trượt trên Puly kéo Khi cabin di chuyển nhanh hơn quy định hoặc cáp treo bị đứt, switch an toàn trên Puly Govenor sẽ ngắt, dẫn đến việc toàn bộ hệ thống điều khiển thang bị tắt Đồng thời, một switch an toàn phụ tại tay giật ổ thắng sẽ phát hiện sự dịch chuyển của tay giật Nếu cabin vẫn tiếp tục di chuyển sau khi hệ thống điều khiển đã ngắt, cơ cấu lực li tâm của Puly Govenor sẽ hoạt động, làm cho sợi cáp bị nêm chặt Khi đó, quán tính của cáp sẽ kéo tay giật ổ thắng, khiến cơ cấu ổ thắng ép chặt rail dẫn hướng, giữ cabin lại an toàn.

Hệ thống phanh bảo hiểm, hay còn gọi là thắng cơ khí, được lắp đặt cạnh máy kéo và có thể là thắng đĩa hoặc thắng càng Trong trạng thái bình thường, lực ma sát tĩnh của thắng cơ khí ngăn cản trục moto quay, giữ cho thang máy ở vị trí cố định Để thang máy có thể di chuyển, cần phải mở thắng cơ khí bằng cách cấp dòng điện vào cuộn thắng.

Hệ thống điện dọc hố thang được thiết kế với 2 giới hạn hành trình ở cả tầng thấp nhất và tầng cao nhất Cabin thang máy được trang bị một thanh cam để tác động vào các tiếp điểm của những giới hạn hành trình này Khi cabin chạm vào giới hạn hành trình đầu tiên (GHT hay GHD), hệ thống sẽ tự động giảm tốc độ và reset bộ đếm Nếu cabin tiếp tục chạm vào giới hạn hành trình thứ hai (GHTC hay GHDC), toàn bộ hệ thống điều khiển sẽ bị ngắt.

Tại vị trí bằng tầng, các tầng được trang bị cờ chắn gắn vào rail dẫn hướng Khi cảm biến quang ở đầu cabin phát hiện cờ chắn, nó sẽ kích hoạt để dừng thang máy tại vị trí bằng tầng.

Trong giếng thang còn có hệ thống đèn chiếu sáng dọc hố, các tiếp điểm cửa tại các tầng, đường dây của mạch an toàn cửa.

Hệ thống điện di chuyển của cabin sử dụng cáp dẹp, hay còn gọi là cáp Cordon, bao gồm tủ điều khiển với các công tắc và nút nhấn để điều khiển thang di chuyển lên/xuống phục vụ kiểm tra bảo dưỡng Hệ thống này còn trang bị đèn chiếu sáng, đèn hiển thị và các chức năng điều khiển như đèn, quạt, đèn nhớ, đèn cứu hộ, chuông dừng tầng, cùng với hệ thống liên lạc nội bộ Ngoài ra, còn có hệ thống điều khiển và nhận biết đóng/mở cửa cabin, hệ thống an toàn như nóc thoát hiểm và thắng cơ, cùng với cảm biến quang hoặc từ để đếm và dừng ngang tầng.

Một số yêu cầu kỹ thuật căn bản trong hệ thống thang máy

Hiện nay, nhiều loại hệ truyền động được sử dụng cho thang máy, trong đó hệ truyền động với động cơ một chiều từng chiếm ưu thế Tuy nhiên, nhờ sự phát triển của biến tần công nghiệp, hệ truyền động với động cơ không đồng bộ đã trở nên phổ biến Việc lựa chọn hệ truyền động cần dựa trên các yêu cầu cụ thể của từng ứng dụng.

- Độ dừng chính xác buồng thang

- Tốc độ di chuyển buồng thang

- Trị số gia tốc lớn nhất cho phép

- Phạm vi điều chỉnh tốc độ yêu cầu

Hệ truyền động với động cơ không đồng bộ được sử dụng trong các loại thang máy, máy nâng có tốc độ thấp và trung bình

Trong ứng dụng thang máy, động cơ không đồng bộ điều khiển bằng bộ biến tần là lựa chọn tối ưu nhờ vào công suất vừa phải và khả năng điều chỉnh tốc độ linh hoạt Bộ biến tần không chỉ đơn giản trong thiết kế mà còn mang lại chất lượng điều chỉnh cao và ổn định Khả năng hãm và dừng chính xác của động cơ là yếu tố quan trọng, đảm bảo an toàn và hiệu suất cho thang máy.

1.3.1 Yêu cầu an toàn trong điều khiển thang máy

Thang máy là thiết bị chuyên dụng để vận chuyển người và hàng hóa giữa các tầng, vì vậy an toàn là yếu tố hàng đầu trong thiết kế và vận hành thang máy Để đảm bảo hoạt động an toàn, các thiết bị giám sát được lắp đặt nhằm phát hiện và xử lý kịp thời các sự cố có thể xảy ra.

Khi thiết kế hệ thống truyền động cho thang máy, cần phối hợp bảo vệ cả phần cơ và phần điện, sử dụng nhiều loại bảo vệ khác nhau Cụ thể, khi cấp điện cho động cơ kéo, đồng thời cũng cấp điện cho động cơ phanh để làm nhả các má phanh kẹp vào ray dẫn hướng, cho phép buồng thang di chuyển Ngược lại, khi mất điện, động cơ phanh ngừng hoạt động, các má phanh sẽ kẹp chặt vào đường ray, đảm bảo buồng thang không rơi.

1.3.1.1 Một số thiết bị bảo hiểm cơ khí của thang máy a Phanh bảo hiểm:

Phanh bảo hiểm giữ buồng thang tại chỗ khi đứt cáp, mất điện và khi tốc độ vượt quá (20  40) % tốc độ định mức.

Phanh bảo hiểm được thiết kế chủ yếu theo ba loại: phanh bảo hiểm kiểu nêm, phanh bảo hiểm kiểu lệch tâm và phanh bảo hiểm kiểu kìm Ngoài ra, bộ hạn chế tốc độ kiểu vòng cáp kín cũng là một thành phần quan trọng trong hệ thống an toàn.

Bộ hạn chế tốc độ được lắp đặt ở đỉnh thang, được điều khiển bằng một vòng cáp kín nối từ buồng thang qua puli xuống một puli cố định ở đáy giếng thang Cáp này di chuyển đồng bộ với tốc độ của buồng thang và liên kết với các thiết bị an toàn Khi tốc độ của cabin vượt quá giới hạn cho phép, thiết bị kéo cáp sẽ giữ vòng cáp, tạo ra lực kéo tác động vào thiết bị an toàn, như ngắt mạch điện động cơ và kích hoạt thiết bị chống rơi.

1.3.1.2 Các tín hiệu bảo vệ và báo sự cố

Trong quá trình vận hành thang máy, cần đảm bảo không vượt quá giới hạn chuyển động trên và dưới Điều này có nghĩa là khi thang đã đến tầng cao nhất, mọi chuyển động đi lên đều bị cấm, và khi thang đã xuống dưới tầng 1, chỉ cho phép di chuyển lên.

- Để dừng thang trong những trường hợp đặc biệt, người ta bố trí các nút ấn hãm khẩn cấp trong buồng thang.

Để đảm bảo an toàn trong trường hợp khẩn cấp và ngăn chặn va chạm mạnh cho buồng thang, người ta sử dụng các bộ đệm lò xo hoặc dầu được lắp đặt ở đáy thang.

- 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.

1.3.2 Dừng chính xác buồng thang

Buồng thang máy cần dừng chính xác tại mặt bằng tầng yêu cầu sau khi nhấn nút dừng Nếu buồng thang dừng không đúng vị trí, sẽ dẫn đến các vấn đề nghiêm trọng.

- 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 suất.

Thang máy chở hàng có thể gây khó khăn trong việc bốc xếp và bốc dỡ hàng, thậm chí trong một số trường hợp, việc này có thể không thực hiện được Để khắc phục tình trạng này, người dùng có thể nhấn nút bấm để dừng thang với độ chính xác cao, tuy nhiên, cách làm này có thể dẫn đến những vấn đề không mong muốn sau đó.

- Hỏng thiết bị điều khiển.

- Gây tổn thất năng lượng.

- Gây hỏng hóc các thiết bị cơ khí.

Để đảm bảo dừng chính xác buồng thang, cần tăng thời gian từ lúc hãm đến khi dừng bằng cách tính toán một nửa hiệu số của hai quãng đường trượt khi phanh buồng thang đầy tải và không tải Các yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác của việc dừng 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 diễn ra khi buồng thang gần đến sàn tầng, công tắc chuyển đổi tầng gửi tín hiệu cho hệ thống điều khiển động cơ dừng buồng thang Trong khoảng thời gian t, buồng thang sẽ di chuyển một quãng đường nhất định.

Trong đó: 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''.

Trong đó: m - Khối lượng các phần chuyển động của buồng thang, [kg]

Dấu (+) hoặc dấu (-) trong biểu thức (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:

J - mômen quán tính hệ quy đổi về chuyển động của buồng thang, [kgm 2 ]

0 - 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:

Công tắc chuyển đổi tầng được đặt cách sàn một khoảng cách nhất định, đảm bảo 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:

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

S2 - quãng đường trượt lớn nhất của buồng thang khi phanh.

Hình 1.2 Dừng chính xác buồng thang Bảng 1.1 Các tham số của các hệ truyền động với độ không chính xác khi dừng Δss

Phạm vi điều chỉnh tốc độ

Gia tốc [m/s 2 ] Độ không chính xác khi dừng

[mm] Động cơ KĐB rôto lồng sóc 1 cấp tốc độ 1 : 1 0,8 1,5  120 

150 Động cơ KĐB rôto lồng sóc 2 cấp tốc độ 1 : 4 0,5 1,5  10  15 Động cơ KĐB rôto lồng sóc 3 cấp tốc độ 1 : 4 1 1,5  25  35

Hệ máy phát - động cơ (F 1 : 30 2,0 2,0  10  15

Hệ máy phát - động cơ có khuyếch đại trung gian 1:00 2 2  5  10

1.3.3 Ảnh hưởng của tốc độ, gia tốc và độ giật đối với hệ truyền động thang máy

Một trong những điều kiện quan trọng của hệ truyền động thang máy là đảm bảo buồng thang chuyển động êm ái, điều này phụ thuộc vào gia tốc khi mở máy và hãm máy Các tham số chính của thang máy bao gồm tốc độ di chuyển (v), gia tốc (a) và độ giật (ρ) Đối với các tòa nhà cao tầng, thang máy cao tốc với tốc độ 3,5 m/s là tối ưu, giúp giảm thời gian quá độ và duy trì tốc độ di chuyển gần bằng tốc độ định mức Tuy nhiên, việc tăng tốc độ đồng nghĩa với việc tăng chi phí, với giá thành có thể tăng 4 đến 5 lần khi nâng tốc độ từ 0,75 m/s lên 3,5 m/s Do đó, việc lựa chọn thang máy cần căn cứ vào độ cao của tòa nhà để đảm bảo tốc độ phù hợp.

Để tăng tốc độ di chuyển trung bình của thang máy, cần giảm thời gian mở và hãm máy, tức là tăng gia tốc Tuy nhiên, gia tốc quá lớn có thể gây cảm giác khó chịu cho hành khách, như chóng mặt, sợ hãi hoặc nghẹt thở Do đó, gia tốc tối ưu cho thang máy nên được duy trì dưới 2 m/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 1.2 Các tham số của hệ truyền động thang máy

Tham số Hệ truyền động

THIẾT KẾ SƠ BỘ HỆ THỐNG THANG MÁY

Sơ đồ cấu trúc hệ thống

Sau quá trình tìm hiểu, em đã nắm được toàn bộ phần cứng của thang máy từ kết cấu cơ khí đến sơ đồ mạch điện

PLC ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM

Biến tần Động cơ nâng hạ

Biến tần Động cơ đóng mở cửa

Hệ thống phụ trợ Các nút bấm Các đèn nhớ Hiển thị

Hình 2.3 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển thang máy

Sau khi đã nắm vững các thiết bị phần cứng của hệ truyền động và hệ điều khiển, bước tiếp theo là tìm hiểu lý thuyết và cách sử dụng các thiết bị này, thông tin chi tiết sẽ được trình bày ở phần sau của bài viết.

Sau khi nghiên cứu về hệ thống thang máy, tôi đã xác định rằng hệ truyền động sử dụng động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc, được điều khiển bởi biến tần và hệ thống điều khiển PLC.

Tính toán hệ thống động lực điển hình

2.2.1 Tính toán lựa chọn động cơ

Các thông số cơ bản của thang máy:

 Số tầng của toà nhà: n = 5

 Tải trọng tối đa của thang máy: G = 1050 kg

 Trọng lượng buồng thang: Gbt = 500 kg

 Hiệu suất cơ cấu nâng hạ: η = 80%

 Đường kính Puly quấn cáp: D = 0,85 m

Khối lượng của đối trọng: dt bt ( )

Khối lượng đối trọng (kg) được xác định bởi hệ số cân bằng α, trong đó α được chọn là 0,4 Lựa chọn này dựa trên thực tế rằng phần lớn các hệ thống đều áp dụng hệ số cân bằng này Sự đồng nhất trong việc chọn α = 0,4 phản ánh tính hiệu quả và ổn định của nhiều loại máy móc và thiết bị, đặc biệt là trong các ứng dụng liên quan đến vận chuyển và tải trọng.

Công suất tĩnh của động cơ khi nâng tải không dùng đối trọng:

Gbt: Khối lượng buồng thang (kg)

G: Khối lượng người (kg) v: Tốc độ nâng (m/s) g: Gia tốc trọng trường, chọn g = 9,8 (m/s 2 ) η: hệ số cân bằng, ta chọn α = 0,4 do phần lớn cácHiệu hệ số cân bằng, ta chọn α = 0,4 do phần lớn cácsuất hệ số cân bằng, ta chọn α = 0,4 do phần lớn cáccủa hệ số cân bằng, ta chọn α = 0,4 do phần lớn cáccơ hệ số cân bằng, ta chọn α = 0,4 do phần lớn cáccấu hệ số cân bằng, ta chọn α = 0,4 do phần lớn cácnâng k: hệ số cân bằng, ta chọn α = 0,4 do phần lớn các hệ hệ số cân bằng, ta chọn α = 0,4 do phần lớn các số hệ số cân bằng, ta chọn α = 0,4 do phần lớn các ma hệ số cân bằng, ta chọn α = 0,4 do phần lớn các sát hệ số cân bằng, ta chọn α = 0,4 do phần lớn các giữa hệ số cân bằng, ta chọn α = 0,4 do phần lớn các thanh hệ số cân bằng, ta chọn α = 0,4 do phần lớn các dẫn hệ số cân bằng, ta chọn α = 0,4 do phần lớn các hướng hệ số cân bằng, ta chọn α = 0,4 do phần lớn các và hệ số cân bằng, ta chọn α = 0,4 do phần lớn các đối hệ số cân bằng, ta chọn α = 0,4 do phần lớn các trọng (1,15 1,30) k  

Vì thang máy có đối trọng, nên tính toán đối trọng phù hợp là cần thiết. Công suất tĩnh của động cơ khi nâng tải có đối trọng:

Trong việc xác định hệ số cân bằng, chúng ta chọn α = 0,4 Lựa chọn này được thực hiện dựa trên thực tế rằng hầu hết các hệ thống đều cho thấy sự ổn định và hiệu quả khi áp dụng hệ số này Việc sử dụng α = 0,4 giúp tối ưu hóa các yếu tố trong các tình huống khác nhau, từ tĩnh đến động, đảm bảo rằng hệ thống hoạt động một cách hiệu quả nhất.

Pcn: công suất tĩnh của động cơ khi nâng tải có đối trọng

Pch là công suất tĩnh của động cơ khi hạ tải với đối trọng k, và h s tính ệ ố đến ma sát giữa thanh dẫn hướng và đối trọng Ma sát giữa thanh dẫn hướng và đối trọng ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất hoạt động của hệ thống.

S li u v cáp d n ố ệ ề cáp dẫn động: ẫ động:

Kh i lố ượng riêng dây cáp: 0,47 (kg/m) ng riêng dây cáp: 0,47 (kg/m) → cáp ϕ12

S d ng 4 s i: ử dụng 4 sợi: ụng 4 sợi: ợng riêng dây cáp: 0,47 (kg/m) 4.0,47 1,88 ( kg m/ )

T ng tr ng lổng trọng lượng dây cáp: ọ ượng riêng dây cáp: 0,47 (kg/m) ng dây cáp:

Lắp đặt lò xo kéo lên puli cáp khi có tải định mức là một bước quan trọng để đảm bảo an toàn và hiệu suất hoạt động của thang máy Việc này giúp duy trì sự ổn định và khả năng nâng hạ của buồng thang khi chịu tải Đảm bảo rằng puli cáp được đặt chính xác sẽ góp phần nâng cao độ bền và độ tin cậy của hệ thống thang máy.

Trong ó:đ k1: số lần dừng buồng thang

∆G1: sự giảm khối lượng tải sau mỗi lần dừng

T s truy n i c a h p i u t c:ỉ ố ề cáp dẫn động: ủ ộ đ ề cáp dẫn động: ố

R: bán kính puli dẫn động (m) n: tốc độ động cơ (v/s), n = 1200 (v/p) = 20 (v/s) u: bội số của hệ thống ròng rọc, chọn u = 1

Thời gian làm việc của thang máy:

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

Trong đó: t1: thời gian ra, chọn t1 = 1 t2∶ thời gian vào, chọn t2 = 1 t3: thời gian đóng mở cửa, chọn t3 = 2

Hệ số tiếp điện tương đối:

Mô men tương ứng với lực kéo:

Công suất động cơ khi nâng tải tốc độ nhanh:

Công suất động cơ khi hạ tải tốc độ nhanh:

Công suất trung bình của động cơ:

Khi chọn hệ số đóng điện tiêu chuẩn εtc (%) cho động cơ, cần đảm bảo phù hợp với εtđ (%) Đối với động cơ hoạt động dài hạn trong chế độ ngắn hạn lặp lại, nên chọn động cơ có công suất nhỏ hơn để tối ưu khả năng chịu nhiệt Động cơ dài hạn thường được xem là có hệ số đóng điện tương đối là 100%.

Bảng 2.3 Thông số động cơ cần chọn

Bội số mô men khởi động

Bội số mô men cực đại

Bội số dòng điện khởi động

2.2.2 Lựa chọn biến tần, các thiết bị đóng cắt và bảo vệ

2.2.2.1 Biến tần MM4XX của Siemens

Biến tần Micro Master MM4XX là dòng sản phẩm mạnh mẽ nhất trong các biến tần tiêu chuẩn, với khả năng điều khiển vector cho tốc độ và mômen, cùng với điều khiển vòng kín bằng bộ PID, mang lại độ chính xác cao cho các hệ thống truyền động quan trọng như hệ thống nâng chuyển và định vị Sản phẩm còn tích hợp khối logic lập trình tự do, giúp người sử dụng linh hoạt trong việc tự động hóa các thao tác MM4XX là bộ biến đổi tần số dùng để điều khiển tốc độ động cơ ba pha xoay chiều, với nhiều loại công suất từ 120 W đến 200 kW Sử dụng vi xử lý và transistor lưỡng cực cách ly, MM4XX đảm bảo độ tin cậy và linh hoạt, cùng với phương pháp điều chế độ rộng xung giúp động cơ hoạt động êm ái và nhiều chức năng bảo vệ đi kèm.

Biến tần Micro Master với các thông số mặc định của nhà sản xuất có thể đáp ứng nhu cầu cho những ứng dụng động cơ đơn giản Đồng thời, dòng MM4XX cũng được sử dụng cho nhiều ứng dụng điều khiển động cơ phức tạp nhờ vào danh sách các thông số hỗn hợp đa dạng của nó.

Các thông số của hệ truyền động thu thập được:

Máy kéo hoạt động với động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc, kết nối với hộp số có tỉ số truyền 1/43 Đường kính puly chủ động của máy kéo là 85 cm.

Phanh hãm động cơ hoạt động với điện áp 380 VAC, trong khi động cơ máy kéo được điều khiển bởi biến tần MM440 của Siemens, có các thông số kỹ thuật cụ thể.

- Nguồn cung cấp: 3 pha 380 - 480 V, 47 - 63 Hz.

- Dải tần số đầu ra: 0 - 650 Hz.

- Có 6 đầu vào số có thể lập trình được.

- Dải nhiệt độ làm việc: -10 0 C - +50 0 C. a Cấu tạo chung và nguyên tắc hoạt động.

Biến tần MM4XX điều chỉnh điện áp và tốc độ cho động cơ xoay chiều bằng cách chuyển đổi nguồn điện xoay chiều (AC) thành điện một chiều trung gian (DC Link) thông qua cầu chỉnh lưu, từ đó cung cấp điện áp xoay chiều với tần số thay đổi cho động cơ Nguồn cấp cho biến tần có thể là nguồn xoay chiều một pha cho công suất thấp hoặc nguồn xoay chiều ba pha Điện áp một chiều trung gian được lưu trữ trên các tụ điện, giúp làm phẳng điện áp sau khi chỉnh lưu và cung cấp cho mạch nghịch lưu Điện áp trên tụ điện không thể điều khiển và phụ thuộc vào điện áp đỉnh của nguồn AC Cuối cùng, điện áp một chiều này được chuyển đổi thành điện áp xoay chiều thông qua phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM) tại mạch nghịch lưu.

Các đầu nối mạch lực.

Có thể tiếp cận với các đầu nối nguồn điện vào và các đầu nối của động cơ bằng cách tháo các phần vỏ máy phía trước.

Sơ đồ động lực nhìn chung của các loại biến tần đều như nhau ta có thể đấu như sau:

Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý của biến tần MM440

Hình 2.6 Đầu nối mạch lực Các đầu nối điều khiển

Hình 2.7 Đầu nối điều khiển của biến tần MM440 Bảng 2.4 Chức năng các đầu nối điều khiển

Thứ tự Ký hiệu Chức năng

3 ADC1+ Đầu vào tương tự số 1(+)

4 ADC1- Đầu vào tương tự số 1(-)

9 - Đầu ra cách ly +24v/max 100mA

10 ADC2+ Đầu vào tương tự số 2(+)

11 ADC2- Đầu vào tương tự số 2(-)

12 DAC1+ Đầu ra tương tự số 1(+)

13 DAC1- Đầu ra tương tự số 1(-)

14 PTCA Đầu dây nối cho PTC/KYT 84

15 PTCB Đầu dây nối cho PTC/KYT 84

18 DOUT1/NC Đầu ra số 1/ tiếp điểm NC

19 DOUT1/NO Đầu ra số 1/ tiếp điểm NO

20 DOUT1/COM Đầu ra số 1/ chân chung

23 DOUT3/NC Đầu ra số 3/ tiếp điểm NC

26 DAC2+ Đầu ra tương tự số 2 (+)

27 DAC2- Đầu ra tương tự số 2 (-)

Bộ biến tần MM 440 có khả năng tương thích với động cơ nhờ chức năng cài đặt thông số nhanh, cho phép cài đặt các thông số kỹ thuật quan trọng Nếu thông số định mức của động cơ trùng khớp với thông số ghi trên nhãn của động cơ, người dùng không cần thực hiện cài đặt thông số nhanh Để cài đặt biến tần, có thể sử dụng màn hình BOP hoặc phần mềm trên máy tính, trong đó màn hình BOP được ưa chuộng hơn nhờ tính tiện lợi và cơ động.

Thông số động cơ đóng mở cửa buồng thang:

- Công suất định mức: Pđm = 0,75 kW.

- Tần số định mức: f đm = 50Hz.

- Hiệu suất định mức: đm = 0,85

- Tốc độ quay định mức: nđm = 1420v/ph

- Hệ số công suất định mức: cos đm =0,8

Khi chọn biến tần cho động cơ, cần dựa vào công suất của động cơ để lựa chọn biến tần có công suất lớn nhất hoặc bằng công suất của động cơ Cụ thể, trong trường hợp này, chúng ta chọn công suất biến tần Pbt bằng Pđc với P = 0,75 kW Đối với điện áp cấp cho động cơ, sử dụng nguồn điện áp 380VAC, do đó điện áp đầu ra của biến tần cũng sẽ là U = 380VAC.

Biến tần Mitsubishi FR-D740-0.75K là sự lựa chọn phù hợp cho yêu cầu bài toán dựa trên các thông số đã được đặt ra.

- Điện áp cung cấp 3 pha: 380VAC.

Hình 2.8 Biến tần Mitsubishi FR-D740-0.75K

2.2.2.2 Lựa chọn thiết bị đóng cắt và bảo vệ a) Chọn thiết bị cho động cơ nâng hạ buồng thang

Theo catalog của động cơ nâng hạ buồng thang, dòng điện định mức là I dm = Δ22,4 A và điện áp định mức là U dm = Δ380 V Động cơ khởi động qua biến tần, vì vậy áp tô mát được chọn là loại MCCB với Iđm = 32 A, Udm = 380 V và Icu = 10 kA.

Cầu đấu sử dụng loại 30A. b) Chọn thiết bị cho động cơ đóng mở cửa buồng thang

Lựa chọn thiết bị cảm biến

Cảm biến đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hoạt động hiệu quả và an toàn của thang máy Để nâng cao độ chính xác trong việc phát hiện các sự kiện, một chiếc thang máy tốt cần được trang bị đầy đủ các thiết bị cảm biến Có ba loại cảm biến chính được sử dụng trong thang máy, góp phần tăng cường sự an toàn cho người sử dụng.

2.3.1 Cảm biến cửa thang máy (photocell)

Thang máy là thiết bị vận chuyển con người có tần suất hoạt động cao và lượng người ra vào lớn, vì vậy việc trang bị cảm ứng an toàn cho cửa thang là rất cần thiết Cảm ứng cửa thang photocell được ứng dụng để tăng cường độ an toàn, giúp giảm thiểu tai nạn như kẹt người và kẹt đồ vật.

Photocell hoạt động như một cảm biến thông minh, giúp nhận diện các chướng ngại vật có thể gây kẹt cửa thang Khi phát hiện chướng ngại vật, cảm biến sẽ gửi tín hiệu để cửa thang mở ra Nếu sau một khoảng thời gian mà chướng ngại vật vẫn không được loại bỏ, chuông báo động sẽ kêu lên, thông báo cho khách hàng biết để họ có thể di chuyển ra khỏi khu vực cảm biến.

– Hiện nay trên thị trường, photocell đang có 2 loại là photocell dạng thanh và photocell dạng điểm.

Photocell dạng điểm sử dụng hai tia hồng ngoại lắp đặt ở hai mép cửa thang máy, cách mặt sàn từ 50 cm đến 90 cm Với chỉ hai điểm quan sát, phạm vi kiểm soát bị hạn chế, đặc biệt ở các góc mà tia hồng ngoại không chiếu tới, dẫn đến việc không thể kiểm soát tối đa vật cản Đây là một nhược điểm lớn của loại photocell này, vì vậy photocell dạng thanh hiện nay đã thay thế hầu hết các ứng dụng, trong khi photocell dạng điểm chủ yếu được sử dụng cho các loại thang máy giá thành thấp.

Photocell dạng thanh là thiết bị an toàn được trang bị hồng ngoại dài khoảng 20 cm, lắp dọc theo chiều cao của cửa thang Thiết kế này giúp khắc phục nhược điểm của photocell dạng điểm, cho phép nhận diện toàn diện các vật cản xung quanh cửa thang Nhờ đó, hệ thống an toàn cửa được nâng cấp một cách hiệu quả và toàn diện hơn.

Mỗi thang máy đều có tải trọng tối đa quy định, và khi vượt quá trọng lượng này, thang sẽ ngừng hoạt động và phát tín hiệu cảnh báo quá tải Bộ phận cảm biến trọng lượng đóng vai trò quan trọng trong việc nhận biết tình trạng quá tải của thang máy.

Cảm biến tải trọng là thiết bị chuyển đổi lực tác động thành tín hiệu điện, với độ lớn tín hiệu tỷ lệ thuận với lực đo được Các loại cảm biến tải trọng phổ biến bao gồm cảm biến thủy lực, cảm biến khí nén và cảm biến biến dạng.

Bộ phận cảm biến trọng lượng dưới sàn hoạt động như một chiếc cân di động, kết nối với thiết bị cảnh báo của thang máy Khi trọng lượng vượt quá giới hạn cho phép, thang sẽ tự động dừng và phát tín hiệu cảnh báo quá tải Chỉ khi trọng lượng đạt mức an toàn, thang mới tiếp tục hoạt động bình thường.

Cảm biến trọng lượng thang máy đóng vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu tình trạng quá tải, qua đó ngăn ngừa nguy cơ rơi tự do và đứt cáp, bảo đảm an toàn cho người sử dụng Bên cạnh đó, việc sử dụng cảm biến này còn giúp duy trì độ bền cho thang máy.

Hình 2.10 Cảm biến trọng lượng thang

Cảm biến dừng tầng là thiết bị thiết yếu trong hệ thống thang máy, giúp xác định chính xác vị trí dừng của thang, đảm bảo cửa cabin thang máy khớp với cửa tầng.

Cảm biến dừng tầng, hay còn gọi là cảm biến quang thang máy, là thiết bị thiết yếu trong hệ thống thang máy, đảm bảo thang máy dừng đúng tầng và tránh hiện tượng sàn cabin không bằng nhau Đây là một trong những thiết bị cơ bản nhất, giúp thang máy hoạt động chính xác và phục vụ hiệu quả cho người sử dụng trong quá trình di chuyển.

Khi người dùng nhấn nút gọi tầng, bộ phận cảm biến sẽ ngừng hoạt động Khi thang máy đến tầng được gọi, bộ phận này sẽ nhận diện và xác định chính xác tầng cần dừng, đảm bảo giếng thang và mặt sàn tầng bằng nhau, tạo điều kiện thuận lợi cho hành khách di chuyển.

Cảm biến quang phát hiện vị trí bằng tầng là một bộ phận quan trọng trong thang máy chở hàng, giúp đảm bảo sự an toàn và hiệu quả trong quá trình vận chuyển Thiết bị này đặc biệt cần thiết vì các thiết bị vận chuyển hàng thường có bánh xe, dễ dàng di chuyển khi sàn tầng và sàn cabin bằng nhau.

Lựa chọn thiết bị điều khiển

Với yêu cầu công nghệ ta lựa chọn PLC S7-1200 CPU 1214C AC/DC/ RLY.

Hình 2.12 CPU 1214C AC/DC/RLY Bảng 2.5 Thông số kĩ thuật của PLC S7-1200 CPU 1214C AC/DC/RLY

Mã sản phẩm 6ES7214-1BG40-0XB0

SIMATIC S7-1200, CPU 1214C, compact CPU, AC/ DC/RLY, onboard I/O: 14 DI 24 VDC; 10 DO RLY 2 A; 2 AI 0-10 VDC, Power supply: AC 220 VAC,

Program/data memory 100 KB Kích thước 11,40 x 11,70 x 8,80

Hãng sản xuất Siemens AG

SIMATIC S7-1200, Digital I/O SM1223, 16 DI/16 DO, 16 DI 24 VDC, Sink/Source, 16 DO, relay 2 A.

Tên sản phẩm: Module mở rộng I/O SM1223 16DI/16DO SIMATIC S7-1200.

Nguồn điện cung cấp: 24 VDC (20.4-28.8 VDC).

Số lượng mở rộng đầu vào/ra: 16 DI 24 VDC, Sink/Source và 16 DO, relay 2 A.

Một số tính năng của Module mở rộng I/O SM 1223 16DI/16DO SIMATIC S7-1200:

- Số lượng đầu vào số: 16

- Số lượng đầu ra số: 16

- Loại đầu ra: Relay 2A Điểm mạnh của module mở rộng SM1223 16DI/DO Relay 2A Siemens là nhỏ gọn, đáp ứng lập trình mạnh mẽ.

Hình 2.13 Module mở rộng I/O SM 1223 Trong chương này đã đề cập đến sơ đồ cấu trúc của hệ thống thang máy

Bài viết đề cập đến hệ thống thang máy 5 tầng, bao gồm việc tính toán và lựa chọn công suất động cơ truyền động, biến tần điều khiển, và thiết bị bảo vệ mạch điện Ngoài ra, các loại cảm biến chính trong hệ thống thang máy cũng được trình bày Cuối cùng, bài viết nhấn mạnh việc lựa chọn thiết bị điều khiển trung tâm bằng bộ điều khiển logic khả trình (PLC).

THỰC HIỆN CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN HOẠT ĐỘNG CỦA THANG MÁY

Mô tả quy trình hoạt động

Khi nhấn nút Start, chương trình điều khiển thang máy sẽ tự động khởi động và đèn báo hệ thống sáng lên Khi thang máy sẵn sàng phục vụ, chương trình quét đầu vào để kiểm tra lệnh gọi Đèn báo sẽ hiển thị vị trí và trạng thái của buồng thang, cho biết nó đang di chuyển lên, xuống hoặc đứng yên Nếu có lệnh gọi tầng (GT), bộ so sánh sẽ kích hoạt chương trình Nếu buồng thang đã đến đúng vị trí lệnh gọi, nó sẽ mở cửa để hành khách vào, sau đó đóng cửa và chờ lệnh di chuyển đến tầng (ĐT) Nếu có sự thay đổi lệnh gọi tầng, bộ so sánh sẽ gửi tín hiệu để buồng thang di chuyển lên hoặc xuống.

Khi buồng thang ở tầng 1 và hành khách muốn lên tầng 4, họ sẽ nhấn nút ĐT4 để buồng thang di chuyển lên Trong quá trình di chuyển, nếu có lệnh gọi tầng 2 (GT2) đi lên và lệnh gọi tầng 3 (GT3) đi xuống, chương trình sẽ ưu tiên thực hiện lệnh GT2 trước, theo chiều di chuyển của buồng thang Sau khi hoàn thành hành trình lên tầng 4, chương trình mới thực hiện lệnh GT3.

Xây dựng sơ đồ điện hệ thống

Hình 3.14 Sơ đồ mạch động lực

Hình 3.15 Sơ đồ các đầu vào ra CPU 1214C

Hình 3.16 Sơ đồ các đầu vào, ra module SM1223

Cài đặt vận hành của biến tần

3.3.1 Cài đặt chế độ vận hành của biến tần Để biến tần hoạt động phù hợp với ứng dụng thực tế cần phải cài đặt cho biến tần các thông số như sau:

- Chọn mức truy nhập người dùng ở mức độ chuyên gia: P0003 = 4.

- Cài đặt chức năng lọc tất cả các thông số: P004 = 0.

- Chọn tiêu chuẩn Châu Âu: P0100 = 0.

- Chọn ứng dụng của bộ biến tần cho tải có mômen không đổi: P0205

- Chọn kiểu động cơ không đồng bộ: P0300 = 1.

- Điện áp định mức động cơ: P0304 = 400V.

- Dòng điện định mức động cơ: P0305 = 58A.

- Công suất định mức động cơ: P0307 = 30 kW.

- Hệ số công suất định mức động cơ: P0308 = 0,89.

- Tần số định mức động cơ: P0310 = 50Hz.

- Tốc độ định mức động cơ: P0311 = 2950 vòng/ phút.

- Chế độ làm mát tự nhiên: P0335 = 0.

- Chọn nguồn lệnh đầu nối: P0700 = 2.

- Chức năng đầu nối số 1: P0701 = 17.

- Chức năng đầu ra số 1: P0731 = 52.1.

- Chức năng đầu ra số 2: P0732 = 52.D.

- Chọn điểm đặt tần số cố định: P1000 = 3.

- Chọn tần số cố định số 1: P1009 = 5Hz.

- Chọn tần số cố định số 2: P1010 = - 5Hz.

- Chọn tần số cố định số 3: P1013 = 40Hz.

- Chọn tần số cố định số 4: P1014 = - 40Hz.

- Chọn tần số nhỏ nhất: P1080 = 0 Hz.

- Chọn tần số lớn nhất: P1082 = 50Hz.

- Chọn thời gian tăng tốc: P1120 = 10s.

- Chọn thời gian giảm tốc: P1121 = 10s.

3.3.2 Thực hiện cài đặt PID trên biến tần để ổn định tốc độ thang máy

Để cài đặt thông số cho ứng dụng điều khiển vòng kín có phản hồi, trước tiên cần kết nối biến tần với Encoder phù hợp Sau khi hoàn tất kết nối, bạn có thể tiến hành cài đặt các thông số cần thiết cho hệ thống điều khiển.

- Chọn kiểu Encoder dạng hai đường xung: P0400 = 2.

- Số xung Encoder trên một vòng quay: P0408 = 2048.

- Khi mất tín hiệu tốc độ không chuyển sang SLVC: P0491 = 0.

- Sai lệch tốc độ cho phép: P0492 = 10HZ.

- Thời gian trễ khi mất tín hiệu tốc độ:P0494 = 10ms.

- Chọn chế độ điều khiển véctơ có Sensor: P1300 = 21.

- Hằng số thời gian lọc cho tốc độ thực: P1442 = 4ms.

- Hệ số khuếch đại của bộ điều khiển tốc độ: P1460 = 3.

- Thời gian tích phân của bộ điều khiển tốc độ: P1462 = 400ms.

3.4 Lưu đồ thuật toán và chương trình điều khiển logic hoạt động của thang máy

Bảng 3.6 Bảng địa chỉ vào ra của PLC

START I0.0 Khởi động hệ thống

IN_CABIN_BUTTON 1 I0.2 Nút nhấn đến tầng 1

UP_1 I0.7 Nút nhấn đến tầng gọi tầng 1 lên

DOWN_2 I1.3 Nút nhấn đến tầng gọi tầng 2 xuống

CLOSE_DOOR I2.1 Nút nhấn đóng cửa nhanh

OPEN_DOOR I2.2 Nút nhấn mở cửa nhanh

LS_CLOSE I3.0 Cảm biến hành trình đóng cửa

LS_OPEN I3.1 Cảm biến hành trình mở cửa

Cảm biến trọng lượng buồng thang SENSOR_LOADCELL IW64 giúp theo dõi tải trọng chính xác Đèn báo hệ thống RUN_SYSTEM Q0.0 cho biết hệ thống đã bắt đầu hoạt động Để điều khiển động cơ nâng buồng thang, sử dụng MOTOR_UP Q0.1, trong khi MOTOR_DOWN Q0.2 điều khiển động cơ hạ buồng thang Cuối cùng, MOTOR_CLOSE Q0.3 được sử dụng để điều khiển động cơ đóng cửa.

MOTOR_OPEN Q0.4 Điều khiển động cơ mở cửa

LAMP_1 Q0.5 Đèn báo đến tầng 1

Đèn báo gọi tầng cho thang máy được phân loại theo chiều di chuyển Đèn LAMP_UP_1 Q2.0 chỉ thị gọi tầng 1 theo chiều lên, trong khi LAMP_UP_2 Q2.1 báo hiệu tầng 2 và LAMP_UP_3 Q2.2 cho tầng 3, tất cả đều theo chiều lên Đối với chiều xuống, LAMP_DOWN_2 Q2.4 báo hiệu gọi tầng 2, LAMP_DOWN_3 Q2.5 cho tầng 3, LAMP_DOWN_4 Q2.6 cho tầng 4 và LAMP_DOWN_5 Q2.7 chỉ thị tầng 5.

OVERLOAD Q3.0 Đèn báo quá tải buồng thang

CONTROL_INT1 QW96 Điều khiển biến tần nâng hạCONTROL_INT2 QW98 Điều khiển biến tần đóng mở cửa

Hình 3.17 Lưu đồ thuật toán điều khiển thang

Hình 3.18 Lưu đồ thuật toán điều khiển cửa

Network 1: Để thang hoạt động thì ta nhấn nút START Đèn báo hệ thống sáng báo hiệu hệ thống bắt đầu hoạt động Khi nhấn STOP sẽ dừng toàn hệ thống, reset tất cả các đầu ra và các biến trung gian.

Network 2: Để gọi thang phục vụ, hành khách ấn các nút ấn gọi tầng tại các cửa tầng theo chiều muốn di chuyển Khi các nút ấn được tác động, lệnh gọi được nhớ tương ứng với đèn nhớ của lệnh đó sáng lên.

Network 3: Khi hành khách ở trong buồng thang, hành khách ấn các nút ấn đến tầng trong buồng thang theo chiều muốn di chuyển Khi các nút ấn được tác động, lệnh gọi được nhớ tương ứng với đèn nhớ của lệnh đó sáng lên.

Network 4: Khi buồng thang đang đứng ở tầng nào đó hoặc đi qua tầng thì sẽ tác động vào cảm biến vị trí tầng đó, sau đó lưu giá trị vị trí tầng hiển thị lên đèn báo vị trí buồng thang.

Network 5: Khi một lệnh gọi phục vụ được thực thiết lập, chương trình xử lý lệnh sẽ xác định vị trí hiện tại của thang và so sánh với vị trí của lệnh gọi để đưa ra tín hiệu điều khiển cabin.

Network 6: Tổng hợp các lệnh gọi tầng đi lên khi buồng thang đang ở vị trí trên tầng đang gọi.

Network 7: Tổng hợp các lệnh gọi tầng đi xuống khi buồng thang đang ở vị trí dưới tầng đang gọi.

Network 8: Điều khiển động cơ nâng hạ buồng thang đi xuống khi có lệnh gọi tầng hoặc lệnh đến tầng.

Network 9: Điều khiển động cơ nâng hạ buồng thang đi lên khi có lệnh gọi tầng hoặc lệnh đến tầng.

Network 10: Lưu giá trị nhớ động cơ nâng hạ buồng thang đi xuống.

Network 11: Lưu giá trị nhớ động cơ nâng hạ buồng thang đi lên.

Network 12: Khi buồng thang đang ở ngang tầng 1 thì có lệnh gọi mở buồng thang.

Network 17: Tổng hợp các tín hiệu gọi mở buồng thang.

Network 18: Khi buồng thang đang đứng ngang tầng nếu có tín hiệu mở cửa hay nhấn nút mở cửa nhanh thì cửa buồng thang mở ra.

Network 19: Khi cửa buồng thang chạm công tác hành trình giới hạn mở cửa hoặc khi nhấn nút đóng cửa nhanh thì reset tín hiệu mở cửa buồng thang.

Network 20: Khi cửa buồng thang chạm công tác hành trình giới hạn mở cửa hành khách đi ra hoặc đi vào thang nếu trọng lượng buồng thang dưới giá trị cho phép thì chờ 5s sau hay nhấn nút đóng cửa nhanh thì cửa buồng thang tự động đóng lại Khi cửa buồng thang chạm công tác hành trình giới hạn đóng cửa thì reset tín hiệu đóng cửa buồng thang.

Network 21: Khi buồng thang đang ở tầng nào đó, nếu cửa buồng thang đã đóng lại xong thì reset lệnh gọi tầng và đến tầng của tầng đó.

Network 22: Nếu trọng lượng buồng thang vượt quá giá trị cho phép thì hệ thống đèn cảnh báo sáng và yêu cầu giảm trọng tải cho buồng thang.

Mô phỏng hệ thống

Bước 1: Thêm thiết bị mới lựa chọn thiết bị WinCC và version.

Hình 3.19 Thêm thiết bị màn Hình WinCC trong TIA PORTAL

Bước 2: Thêm cổng kết nối cho thiết bị, chọn và kéo thả vào vị trí muốn thêm.

Để tạo giao diện cho thiết bị WinCC, bước đầu tiên là thêm cổng kết nối Sau khi thực hiện bước này, bạn tiến hành thêm màn hình, và giao diện ban đầu sẽ được hiển thị như hình 3.20.

Để thiết kế giao diện điều khiển trong WinCC, bạn chỉ cần kéo thả các đối tượng mong muốn từ giao diện thiết kế màn hình.

Sau khi sắp xếp các khối cần thiết vào vị trí, bước tiếp theo là gắn tag và thiết lập trạng thái cho từng đối tượng trên giao diện Điều này giúp dễ dàng nhận biết trạng thái hoạt động hoặc dừng của các thiết bị trong hệ thống, từ đó nâng cao hiệu quả quản lý.

Hình 3.22 Giao diện điều khiển giám sát thang máy trên WINCC

Dựa trên các yêu cầu đã được đưa ra, chúng tôi thiết kế giao diện điều khiển cho hệ thống thang máy 5 tầng sử dụng phần mềm WINCC, nhằm kiểm chứng và mô phỏng quá trình hoạt động của thang máy một cách hiệu quả.

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI

Sau một thời gian nghiên cứu và làm việc nghiêm túc, dưới sự hỗ trợ và hướng dẫn của các thầy cô giáo cùng bạn bè trong lớp, em đã hoàn thành đề tài đồ án tốt nghiệp của mình.

 Tìm hiểu được cấu trúc cơ khí của cầu thang máy.

 Xây dựng sơ đồ điện.

 Xác định hệ truyền động và hệ điều khiển.

 Lập trình điều khiển và hiệu chỉnh.

Mặc dù kiến thức và kinh nghiệm của tôi còn hạn chế, cùng với thời gian có hạn, đồ án này vẫn còn một số vấn đề chưa được giải quyết triệt để Do đó, tôi rất mong nhận được sự đóng góp và hướng dẫn từ các thầy cô giáo cũng như các bạn để hoàn thiện đồ án này hơn nữa.

Thang máy là sự kết hợp tinh tế giữa cơ khí và điện, với cấu trúc cơ khí vững chắc và hệ thống điều khiển thông minh Đồ án này sẽ phục vụ như tài liệu tham khảo cho sinh viên đam mê lĩnh vực điều khiển tự động và truyền động điện Qua việc nghiên cứu, sinh viên sẽ hiểu rõ hơn về những ưu điểm và hạn chế của hệ thống điều khiển thang máy hiện tại, từ đó phát triển những ý tưởng mới nhằm cải thiện những khuyết điểm còn tồn tại.

Nghiên cứu điều khiển thang máy hiện đại sử dụng vi điều khiển và biến tần nhằm tối ưu hóa hiệu suất hoạt động Bên cạnh đó, việc kết hợp PLC và vi điều khiển với biến tần cũng được khảo sát để nâng cao tính linh hoạt và độ chính xác trong hệ thống điều khiển thang máy Những nghiên cứu này không chỉ cải thiện hiệu quả vận hành mà còn đảm bảo an toàn cho người sử dụng.

Khi thiết kế hệ thống hiển thị cho toà nhà cao tầng, việc tăng số tầng dừng đồng nghĩa với việc gia tăng số lượng mạch hiển thị, nút nhấn và đèn nhớ, dẫn đến việc sử dụng nhiều dây dọc hố và dây cordon Điều này không chỉ gây khó khăn trong thi công và bảo trì mà còn làm tăng chi phí Do đó, việc áp dụng phương pháp điều khiển truyền thông RS485 là một giải pháp hợp lý, giúp tiết kiệm đáng kể số lượng IN/OUT và giữ nguyên cấu hình tủ khi số tầng dừng thay đổi.

Tiêu đề	Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Thang Máy 5 Tầng Với Trọng Lượng Tải 1050 Kg, Tốc Độ 1,5M/S
Tác giả	Hoàng Đức Anh
Người hướng dẫn	TS. Quách Đức Cường
Trường học	Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội
Chuyên ngành	Khoa Điện
Thể loại	Đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2023
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	58
Dung lượng	2,8 MB
File đính kèm	ĐATN.rar (2 MB)