Đồ án chuyên ngành thiết kế và thi công mô hình tháo lắp thang máy 4 tầng sử dụng plc s7 1200

Chức năng của một số bộ phận trong thang máy 1 Cabin và các thiết bị liên quan Là một phần tử chấp hành quan trọng nhất trong thang máy, nó sẽ là nơi chứa hàng, chở người đến các tầng, d

TRUONG DAI HOC CONG NGHIEP VIET — HUNG

KHOA DIEN — DIEN TU

DẠI HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT-HUNG

Hà Nội, thang 5 nam 2019

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT — HUNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA: ĐIỆN, ĐIỆN TƯ Độc lập - Tự do — Hạnh phúc

NHÂN XÉT ĐỒ ÁN/ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành : Tự Động Hóa Nhận xét của GV hướng dẫn L] Nhận xét của GV phán biện L}

Họ tên sinh viên: HOÀNG MINH ĐỨC

Tên đ tài: Thiết kế và thi công mô hình tháo — lấp thang máy 4 tầng sử dụng PLC §7 1200 Người nhận xét (họ tên, học hàm, học vị): . - cà + v2 Đơn vị công tác (Hết CÓ): HH HH KH KH Ki Ki kh ki,

Ý KIẾN NHẬN XÉT

1 V`ềnội dung & đánh giá thực hiện nhiệm vụ nghiên cứu của đ tài:

3 V'êkết quả của đ tài:

NGƯỜI NHÂN XÉT (chữ ký & họ tên)

NHÂN XÉT (Của giảng viên hướng dẫn)

NHẬN XÉT

(Của giảng viên phản biện)

LỜI MỞ ĐẦU

Sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật và sự phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật máy tính, đã cho ra đời các thiết bị đi `âi khiển số như: CNC, PLC Các thiết bị này khắc phục và đáp ứng được rất nhi`âi bài toán cho các hệ thống đi âi khiển phục vụ cho quá trình sản suất và điểu khiển tự động Việc ứng dụng thiết bị logic khả trình PLUC để tự động hóa quá trình sản xuất, nhằm mục tiêu tăng năng xuất lao động, giảm sức người, nâng cao chất lượng sản

MA LA

phẩm đang là một vấn đ êcấp thiết và có tính thời sự cao

Là sinh viên của chuyên ngành Tự động hoá sấp ra trường chúng em được giao đ ềtài chuyên ngành : Thiết kế và thi công mô hình thang máy 4 tầng sử dụng PLC Š7-1200 Nhằm mục đích tìm hiểu nghiên cứu ứng dụng của bộ đi âi khiển PLC, kết cấu và hệ thống điâi khiển trong thang máy Đặc biệt chúng em được trược tiếp dựng lên mô hình thang máy có kết cấu cơ bản như một thang máy thật và nghiên cứu viết ra chương trình di& khiển thang máy đó

Trong quá trình tiến hành làm đ`ôán được sự giúp đỡ hướng dẫn tận tình của giảng viên: Th§ Nguyễn Duy Huấn Chúng em đã cố gắng tham khảo tài liệu và tìm hiểu thực

tế v` thang máy, nhưng do thời gian và kinh nghiệm còn hạn chế nên đ ôán không thể tránh khỏi những thiếu sót Do đó, em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp và nhận

`^“

xét đánh giá quý báu của các quý th cô để đ `ôán của chúng em được hoàn thiện hơn

Chúng em xin chân thành cảm ơn !

MO DAU

1 Lý do chọn đềtài

Trong công cuộc đổi mới đất nước, với mục tiêu chiến lược Công nghiệp hóa -Hiện đại hoá đất nước, đưa n`n kinh tế phát triển với tốc độ cao nhằm nhanh chóng sánh vai cùng các quốc gia tiên tiến trên thế giới, lĩnh vực Tự động hoá Công nghiệp ngày càng chứng tỏ vai trò không thể thiếu được

Cùng với sự phát triển của đất nước, ngày càng xuất hiện nhỉ li công trình xây dựng cao tầng đồsộ: những cao ốc thương mại, nhà hàng, khách sạn hiện đại theo tiêu chuẩn quốc tế, và cả những siêu thị, bệnh viện đ`âi có xu hướng “phát triển theo chỉ âi cao” Đi đôi với sự phát triển này 1a nhu c 4 v`ềthiết bị chuyển tải hàng hoá và con người theo “độ cao” Thiết bị hiện đại đó chính là Thang máy

D tài thang máy đã được các anh chị khóa trước làm cũng khá nhi ôi, những cùng với

sự phát triển của các công trình xây dựng cao tầng đ ồsộ, thang máy cũng ngày càng thay đổi Chẳng hạn như: trước kia dùng công tắc hành trình để nhận biết dừng đúng tầng, thì hiện nay người ta dùng tế bào quang điện, dùng ENCODER được gắn vào trục quay đọc

số xung của ENCODER xuất ra , xử lý để biết được vị trí của thang và đi `âi khiển thang Thang máy phục vụ con người, tải hàng hoá, một ph thể hiện bộ mặt hiện đại của một đất nước Chính vì vậy, nó có vai trò không kém ph quan trọng Nó quyết định gic’ giấc làm việc, năng suất lao động, và rất tiện lợi cho việc di chuyển lên xuống ở các toà nhà cao tẦng

Hiện nay mô hình thang máy đã và đang được rất nhi âi thế hệ học sinh - sinh viên nghiên cứu, thực hiện thành công và trong tương lai chắc chấn sẽ phát triển hơn nữa Nhưng thực tế các mô hình đó còn quá c ng k'ânh, khó vận chuyển Thay vào đó mô hình

tháo — lắp trở nên dễ hình dung,tìm hiểu hơn Đó là lý do em xin được thực hiện đề tài

“Thiết kế và thi công mô hình tháo lắp thang máy 4 tầng sử dung PLC $7 — 1200”

2 Mục tiêu của đềtài

Chế tạo mô hình thực hành tháo lấp và lập trình thang máy 4 tng sử dụng PLC S7

1200 phù hợp với chuyên ngành tự động hóa và đáp ứng nhu c 3i thực tiễn

3 Nội dung thực hiện

- _ Thiết kế và thi công mô hình tháo lắp thang máy 4 tầng

- _ Thiết kế chương trình điâi khiển

LỜI CẢM ƠN

Ð ôán chuyên ngành của em đã hoàn thành nhờ sự giúp đỡ của rất nhi 'âi người Trước tiên, chúng em xin gửi lởi cảm ơn chân thành đến gia đình, bạn bè — những người đã động viên, giúp chúng em có tỉnh thần tốt nhất để hoàn thiện đ` tài đán này Em xin gửi lời cảm ơn đến các th cô giáo trưởng Đại học Công Nghiệp Việt - Hung nói chung, các thầ% cô giáo khoa Điện - Điện tử nói riêng đã nhiệt tình truy ` dạy cho chúng em kiến thức trong những năm học đại học tại trưởng Đặc biệt, chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến giảng viên: Th§ Nguyễn Duy Huấn đã tận tình hướng dẫn chúng em trong suốt quá trình chúng em thực hiện đ ôán này

Chúng em xin chân thành cảm ơn Ï

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đ `ôán chuyên ngành “Thiết kế và thi công mô hình tháo — lấp thang máy 4 tầng sử dụng PLC 57 1200” là công trình nghiên cứu của bản thân Những phần sử dụng tài liệu tham khảo trong đ`ôÖán đã được nêu rõ trong ph tài liệu tham khảo Các số liệu, kết quả trình bày trong đ ôán là hoàn toàn trung thực, nếu sai tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm và chịu mọi kỷ luật của bộ môn và nhà trưởng đ ra

Sinh viên

MỤC LỤC

1.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ THANG MÁY cà xe 1 1.2 Làn 9 acc va 1 I5 NNH) on oi an 1

1.2.2 Phan loai theo hộ thing dan d6ng ccccccccssssscssseeseseesesesecseeecseesaeeecseeseees 1

1.2.3 Phan loai theo hộ thOng di@1 KhiEN eee ceteeeeeseceseeeseeeeeceeeeseeeseeeneeaees 1

Ho oốo an ố 2 1.2.5 Phõn loại theo độ dịch chuyỂh Ác 3232113132112 1111111 rrke 2 I8 v9 ( 00v c c9 2 1.3.1 Kết cấu cơ khớ của thang - - 5h HH HH gh 2 1.3.2 Chức năng của một số bộ phận trong thang mỏy - - 5 +c++s<++se++ 4 1.4 NGUYấN Lí HOẠT ĐỘNG VÀ SỬ DỤNG THANG MÁY ôcv cee 10 1.4.1 Reset bu ụng thang khi đúng ngu Ồn - SG SH như 10

1.4.2 Nguyờn tắc di chuyển lờn xuống, đúng và mở cửa - 55+ >s 10 1.4.3 Nguyờn tắc đến tẦng 2+: tt St v12 1118110111112 0111 1 1g re 10

hố nà hố 11

1.5 CAC THONG SO CUA THANG MAY ccccecsesseceeeereecceneeseeeceeeseceenesaeeaeceesaecesaeenens 13 1.6 CAC YEU CAU AN TOAN TRONG DIEU KHIEN THANG MAY ceeceseeeeeeereeeeeeeeees 16

1.6.1 Cảm biến, cụng tắc hành trỡnh ¿-¿ ¿+2 +++t + +t+x+E+xeEeEererrerrxrsrxree 16

1.6.2 Cỏp nõng cabin và đỐi trỌng - -c- s sọ ng mg 16

1.6.3 Hệ thống phanh bảo hiểim - G5 51+ HH HH HH kp 16

"500 ra 25 2.41 đỡ 08 2 an nn 26 2.4.2 Phõn vựng bộ nhớ - ô5 6 +3 11191 11v TH HH Hư ch 28

"5W run cv ae e 29 2.5 PHẦN MỀM TIA — PORTAL, V Í - Ăn em 34 2.5.1 Giới thiệu SIMATTIC STEP 7 BasiC - Q HH HH ng 34

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THỊ CÔNG MÔ HÌNH THÁO LẮPTHANG MÁY 4

3.1.THIẾT KẾ MÔ HÌNH THÁO LẮP THANG MÁY 4' TẦNG -. 5c cccxcvcersesrvrves 38 3.1.1 Khái quát v`Êmô hình - . Ăn gi me 38 3.1.2 Quá trình thi công mô hình - 25 <5 <5 3 011919305011 1 SH ve 38 3.2.CÁC THIẾT BỊ CHÍNH TRONG MÔ HÌNH Q.0 HH HH ng kg 43 3.2.1 J$4/918i41 89: HƯCitttt 43 3.2.2 Bộ đi âi khiển trong thang máy c5 +25 2113 11 v9 xe 43

3.2.3 Động cơ kéo cabin và động cơ đóng - mở cửa - - «sec c+erse + 44

3.2.4 is 0ii s4 00 46 3.2.5 NUit «o0 117 47 3.2.6 ®*® na 48 3.2.7 Led 7 na anh e 49 3.3 QUY TRÌNH ĐẤU NOI THANG MAY 4 TANG 49

3.3.1 Khung thur6ec - cdc mat clita tanga eececcecescesesceseeseeeseeseeeaeseeeeseeaeeetaeeeeseeeaeaeees 49 BBD 9S an 51

3.3.3 Bu Ông thang - - -G- cọ HH nh TT TT he 52 3.3.4 Đế dưới , đế trên , sàn động cơ, thanh ray bu ông thang, khung sau 53 3.4 ĐẤU NỐI MẠCH ĐIỆN - Ghi 55 3.4.1 Mạch đit đảo chỉ ât hai động CƠ G 12312 112611111 tre, 55 3.4.2 _ Mạch chuyển đổi tín hiệu cảm biến điện từ -2Ặ ccSsssesreses 56 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 57 C60000 0 vàìv 90 57 4.1.1 Lưu đ giải thuật gọi tầng bên ngoài cabin 5555 <s+<ssseresrses 57 4.1.2 _ Lưu đồsgiải thuật gọi tầng bên trong cabin .c ccc sex 58 4.2.CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN - 222 2 22222221222 xzy 59

PANH GIA VA PHUONG HUONG PHAT TRIEN DETAI 73

Central processing unit — bộ xử lý trung tâm

Programmaple logie controller — thiết bị đi`âi khiển logic quá trình Communication module — module truy ân thông

Signal board — bảng tín hiệu

Signal module — module tin hiệu

Transport control protocol — giao thirc di‘ khien van chuyển

Human machine interface — thiét bj giao tiép gitta người đi âi hành và máy móc

Data block — khối dữ liệu

Personal computer — máy tính cá nhân

Media address control — địa điểm đi `âi khiển phương tiện truy Ân thông Total integrated automation — phần m`ân mồ phỏng tự động

Internet protocol — địa chỉ của máy tính hay I thiết bị lập trình Analog to digital converter — mach chuyén doi twong ty ra so’

CHUONG 1: TONG QUAN V ETHANG MAY

1.1 Khai niém chung v éthang may

Thang máy là một thiết bị chuyên dùng để vận chuyển người, hàng hóa, vật liệu, v.v theo phương thẳng đứng hoặc nghiêng một góc nhỏ hơn 150° so với phương thẳng đứng theo một tuyến đã định sẵn

Thang máy thưởng được dùng trong các khách sạn, công sở, chung cư, bệnh viện, các đài quan sát, tháp truy ` hình, trong các nhà máy, công xưởng v.v Đặc điểm vận chuyển bằng thang máy so với các phương tiện vận chuyển khác là thời gian của một chu kỳ vận chuyểh bé, tẦn suất vận chuyển lớn, đóng mở máy liên tục Ngoài ý nghĩa v`êvận chuyển, thang máy còn là một trong những yếu tố làm tăng vẻ đẹp và tiện nghi công trình

Thang máy là một thiết bị vận chuyển đòi hỏi tính an toàn nghiêm ngặt, nó liên quan trực tiếp đến tài sản và tính mạng con người Vì vậy, yêu cầi chung đối với thang máy khi thiết kế, chế tạo, lắp đặt, vận hành, sử dụng và sửa chữa là phải tuân thủ một cách nghiêm ngặt các yêu c 3i v`êkỹ thuật an toàn được quy định trong các

tiêu chuẩn quy trình, quy phạm

1.2 Phân loại thang máy

1.2.1 Phân loại theo chức năng

- Thang máy chuyên chở người

- Thang may chuyên chở hàng nhưng có người đi kèm

- Thang máy chuyên chở ngưởi nhưng có hàng đi kèm

- Thang máy bệnh viện

- _ Thang máy chuyên chở hàng không có người đi kèm

1.2.2 Phân loại theo hệ thống dẫn động

- Thang máy dẫn động điện

- Thang may thủy lực

- Thang may khi nén

1.2.3 Phân loại theo hệ thống đi`âi khiển

- _ Điâi khiển bằng relay

- Di khién bang PLC

- _ Đii khiển bằng máy tính

1.2.4 Phân loại theo trọng tải

- _ Thang máy loại nhỏ Q < 160 kg

- Thang maytrung binh Q = 500-2000 kg

- Thang máy loại lớn Q > 2000 kg

1.2.5 Phân loại theo độ dịch chuyển

- Thang may chay cham V = 0,5 m/s

- Thang may téc dé trung binh V = 0,75 - 1,5 m/s

- Thang may cao téc V =2,5-5 m/s

1.3 Cấu tạo thang máy

1.3.1 Kết cấu cơ khí của thang

Hố giếng của thang máy là khoảng không gian từ mặt sàn tầng trệt cho đến đáy giếng Để nâng hạ bung 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 bung thang được

nâng qua puli quấn cáp Nếu nối gián tiếp thì giữa puli quấn cáp và động cơ lấp hộp giảm tốc

Cabin I được treo lên puli quấn cáp kim loại 8 (thưởng dùng từ 1 dén 4 soi

cap) Bu ng thang luôn được giữ theo phương thẳng đứng nhờ có ray dẫn hướng 3

và những con trượt dẫn hướng 2 (con trượt là loại puli có bọc cao su bên ngoài)

Bu “ng thang và đối trọng di chuyển dọc theo chi âi cao của thành giếng theo các

thanh dẫn hướng 6.

SVL

Hình 1.1: Kết cấu cơ khí của thang máy Cabin (bu ông thang)

Con trượt dẫn hướng cabin

Ray dẫn hướng cabin

Thanh kep tang cap

Cụm đối trọng

Ray dẫn hướng đối trọng

U dan hướng đối trọng

Cáp tải.

1.3.2 Chức năng của một số bộ phận trong thang máy

1 Cabin và các thiết bị liên quan

Là một phần tử chấp hành quan trọng nhất trong thang máy, nó sẽ là nơi chứa hàng, chở người đến các tầng, do đó phải đảm bảo các yêu câi đ ềra v`ềkích thước, hình dáng, thẩm mỹ và các tiện nghi trong đó

Hoạt động của cabin là chuyển động tịnh tiến lên xuống dựa trên đường trượt,

là hệ thống hai dây dẫn hướng nằm trong một phẳng để đảm bảo chuyển động êm nhẹ, chính xác, không rung giật trong cabin trong quá trình làm việc Để đảm bảo cho cabin hoạt động đâi cả trong quá trình lên và xuống, có tải hay không có tải người ta sử dụng một đối trọng có chuyển động tịnh tiến trên hai thanh khác d tng phẳng, giống như cabin nhưng chuyển động ngược chỉ âu với cabin do cáp được vắt qua puli kéo

Do trọng lượng của cabin và trọng lượng của đối trọng đã được tính toán tỉ lệ

và kỹ lưỡng cho nên mặc dù chỉ vắt qua puli kéo cũng không xảy ra hiện tượng trượt trên puli cabin, hộp giảm tốc đối trọng tạo nên một cơ hệ phối hợp chuyển động nhịp nhàng do ph n khác đi `âi chỉnh đó là động cơ

- Khung cabin

Khung cabin la phn xương sống của cabin thang máy.Được cấu tạo bằng các

thanh thép chịu lực.Khung cabin phải thiết kế đủ tải tịnh mức

- Ngàm dẫn hướng.

Ngàm dẫn hướng có tác dụng dẫn hướng cho cabin và đối trọng chuyển động dọc theo ray dẫn hướng và khống chế dịch chuyển ngang của cabin và đối trọng trong giếng thang không vượt quá giá trị cho phép

- _ Hệ thống treo cabin

Do cabin và đối trọng được treo bằng sợi cáp riêng biệt cho nên phải có hệ thống treo để đảm bảo cho các sợi cáp nâng riêng biệt có độ căng như nhau Trong trường hợp ngược lại, sợi cáp chịu lực căng lớn nhất sẽ bị quá tải còn sợi cáp chùng

sẽ trượt trên rãnh puli ma sát nên rất nguy hiểm Ngoài ra do các sợi chùng sợi căng nên các rãnh trên cáp puli ma sát sẽ bị mài mòn không đ'âi Vì vậy mà hệ thống treo cabin phải được trang bị thêm tiếp điểm điện của mạch an toàn để ngất điện dừng

bu ng thang khi một trong các sợi cáp chùng quá mức cho phép để phòng ngừa tai nạn Khi đó thang chỉ có thể hoạt động được khi đi âi chỉnh độ căng của các cáp như nhau.Hệ thống treo cabin được lắp đặt với dần trên khung đứng trong hệ thống chịu lực của cabin

- Bung cabin

Bu ng cabin là một hệ thống có thể tháo rời được ø ôn trần, sàn và vách cabin phải đảm bảo các yêu c`âi c3n thiết v`êmặt kỹ thuật cũng như mỹ thuật

- _ Hệ thống cửa cabin và cửa tẦng

Cửa cabin và cửa tầng là những bộ phận có vai trò rất quan trọng trong việc đảm bảo an toàn và có ảnh hưởng đến chất lượng, năng suất của thang máy Hệ

thống cửa cabin và cửa tầng được thiết kế sao cho khi dừng tại tng nào thì chỉ dùng động cơ mở cửa bu ông thang đ ng thời hệ thống cơ khí gấn cửa bu ông thang liên kết với cửa tầng làm cho cửa tầng cũng được mở ra.Tương tự khi đóng lại thì hệ

thống liên kết sẽ không tác động vào cửa tầng nữa và bu Gung thang lại di chuyển đi đến các tng khác

O Độngcơ

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 pha rôto dây quân hoặc rôto l “ng séc, vì chế độ làm việc của thang máy là ngắn hạn lặp lại cộng với yêu cầi sử dụng tốc độ, momen động cơ theo một: dải nào đó cho đảm bảo yêu cai v ékinh tế và cảm giác của ngươi đi thang máy Động cơ là một phần tử quan

trọng được đi`âi chỉnh phù hợp với yêu c3ầi nhờ một hệ thống điện tử ở bộ xử lý trung tâm

1 Phanh

Là khâu an toàn, nó thực hiện nhiệm vụ giữ cho cabin đứng im ở các vị trí dừng tầng, khối tác động là hai má phanh sẽ kẹp lấy tang phanh, tang phanh gắn đ ng trục với trục động cơ Hoạt động đóng mở của phanh được phối hợp nhịp nhàng với

quá trình làm việc của đông cơ

H Động cơ mở cửa

Là động cơ một chỉ ân hay xoay chỉ `â1 tạo ra momen mở cửa cabin kết hợp với

mở cửa tầng Khi cabin dừng đúng tầng, role thoi gian sé đóng mạch điâi khiển

động cơ mở cửa tầng hoạt động theo một quy luật nhất định sẽ đảm bảo quá trình đóng mở êm nhẹ không có va đập Nếu không may một vật gì đó hay ngươi kẹp

giữa cửa tầng đang đóng thì cửa sẽ mở tự động nhở bộ phận đặc biệt ở gở cửa có

gắn phản h8 với động cơ qua bộ xử lý trung tâm

O Ctra

G ôm cửa cabin và cửa tầng

Cửa cabin để khép kín cabin trong quá trình chuyển động không tạo ra cảm giác chóng mặt cho khách hàng và ngăn không cho rơi khỏi cabin bất cứ thứ gì.Cửa tầng để che chắn bảo vệ toàn bộ giếng thang và các thiết bị trong đó.Cửa cabin và

cửa tầng có khoá tự động để đảm bảo đóng mở kip thoi

cảm giác dễ chịu khi đi thang máy

O Hệ thống cân bằng trong thang máy

Đối trọng, cáp nâng, cáp điện, cáp hoặc xích cân bằng là những bộ phận của hệ thống cân bằng trong thang máy để cân bằng với trọng lượng của cabin và tỉ trọng nâng Việc chọn sơ đ`ô động hoc và trọng lượng các bộ phận của hệ thống cân bằng

có ảnh hưởng đến momen tải trọng và công suất động cơ của cơ cấu dẫn động, đến lực căng lớn nhất của cáp nâng và kha năng kéo của puli

- Di trong

Đối trọng là bộ phận đóng vai trò chính trong hệ thống cân bằng của thang máy Đối với thang máy có chi âi cao nâng không lớn, người ta chọn đối trọng sao cho trọng lượng của nó cân bằng với trọng lượng cabin và một phần tải trọng nâng, cáp điện và không dùng cáp hoặc xích cân bằng Khi thang máy cho chi âi cao nâng lớn, trọng lượng của cáp nâng và cáp điện đáng kể thì ta phải dùng cáp hoặc xích cân bằng để bù trừ lại phần trọng tải của cáp điện và cáp nâng chuyển từ nhánh treo cabin sang nhánh treo đối trọng và ngược lại khi thang máy hoạt động

- _ Xích và cáp cân bằng

Khi thang máy có chi âi cao trên 45m thì người ta đặt thêm cáp hoặc xích cân bằng để bù trừ lại phần trọng lượng của cáp nâng và cáp điện truy ân từ nhánh treo cabin sang nhánh treo đối trọng Ngược lại khi thang máy đang hoạt động, đảm bảo momen tải tương đối ổn định trên puli ma sát Xích cân bằng thường được dùng cho thang máy có tốc độ dưới 1,4m/s Đối với thang máy có tốc độ cao người ta thưởng dùng cáp cân bằng và có thiết bị kéo căng cáp cân bằng để không bị xoắn Tại thiết

bị kéo căng cáp cân bằng phải có tiếp điểm điện an toàn để ngắt mạch đi êi khiển khi có sự cố đứt cáp hoặc bị dãn quá lớn

- Cap nang

Có cấu tạo bằng thép sợi Cacbon tốt có giới hạn bồi I400- 1800 (N/mm2).Trong thang máy thưởng dùng 3 đến 4 sợi cáp bện

- Bộ kéo tời

Tùy theo sơ đ 6dẫn động mà bộ kéo tời được đặt trong máy dẫn động nằm phía

trên hay phía dưới hoặc nằm ở cạnh giếng thang Bộ kéo tời dẫn động có hộp giảm tốc và loại không có hộp giảm tốc.Đối với thang máy có tốc độ cao người ta không dùng hộp giảm tốc

H Cảm biến vi tri

Trong thang máy, các bộ phận cảm biến vị trí dùng để:

- Phát lệnh dừng bu ông thang ở mỗi tầng.

- Chuyển đổi tốc độ động cơ từ tốc độ cao sang tốc độ thấp khi bu “ng thang đến gn tầng c3n dừng, để nâng cao độ chính xác của bu Ông thang

- Xác định vị trí của bu “ng thang

Hiện nay trong sơ đ ôkhống chế thang máy thưởng dùng 3 loại cảm biến vị trí:

- Cảm biến kiểu cơ khí:

Là một loại công tắc ba vị trí Khi bu “ng thang di chuyển lên trên, dưới tác dụng của vấu gạt sẽ gạt tay gạt sang bên phải, cặp tiếp điểm 2 bên trái kín, khi

bu ông thang di chuyển theo chi âi đi xuống, vị trí tay gạt ở bên trái , khi cặp tiếp

điểm ở tiếp điểm 3 ở vị trí giữa, cả hai cặp tiếp điểm đ`ât hở Ưu điểm của loại này

là có kết cấu đơn giản, thực hiện đủ 3 chức năng của bộ phận cảm biến vị trí Nhược điểm của nó là tuổi thọ làm việc không cao, gây tiếng ần lớn, gây nhiễu cho các thiết bị vô tuyến

Hình 1.2: Cảm biến vị trí kiểu cơ khí

1 Tiếp điểm động: 2 Tấm cách điện; 3 Tiếp điểm tĩnh;

4 CẦn gạt: 5 Vòng đêm cao su

- Cảm biến vị trí kiểu cảm ứng:

Đối với thang máy có tốc độ cao, nếu dùng bộ cảm biến kiểu cơ khí, làm giảm

độ tin cậy trong quá trình làm việc Bởi vậy trong các sơ đ`ôkhống chế thang máy tốc độ cao người ta thưởng dùng cảm biến không tiếp điểm: kiểu cảm ứng, kiểu điện dung và kiểu quang điện

Cấu tạo của bộ cảm biến vị trí kiểu cảm ứng ø ân một mạch điện từ 1, cuộn dây

2 Khi có mạch từ hở điện trở của bộ cảm biến bằng điện trở thun của cuộn dây, còn khi mạch từ kín bằng thanh thép chữ U, điện trở cảm biến sẽ tăng đột biến do thành phn điện cảm của cuộn dây tăng

V'êsơ đ `ônguyên lý bộ cảm biến có thể đấu nối trực tiếp với rơle trung gian RTr một chỉ i hoặc rơle trung gian xoay chi'âi Khi mạch từ hở, do điện trở của cảm biến rất nhỏ, rơle trung gian RTr tác động, còn khi mạch tử kín, do điện trở của cảm biến rất lớn nên rơle trung gian RTr không tác động Để nâng cao độ tin cậy làm việc của rơÌe trung gian, đấu tụ C song song với cuộn dây của bộ cảm biến Trị số của tụ C được chọn sao cho khi tấm sắt 3 che kín mạch từ của bộ cảm biến sẽ tạo

được chế độ cộng hưởng dòng Thông qua bộ cảm biến CB được lấp ở thành giếng của thang máy, thanh sắt động lấp ở' bu ông thang.

- Cảm biến kiểu quang điện:

Hình 1.4: Cảm biến vị trí kiểu quang điên

a Cấu tạo cảm biến

Bộ cảm biến vị trí dùng hai ph Ần tử quang điện, cấu tạo của nó được giới thiệu như hình trên Gần khung hình chữ U Trên khung cách điện gá 2 phẦn tử quang điện đối diện nhau (thu và phát) Để nâng cao độ tin cậy của bộ cảm biến không bị ảnh hưởng của ánh sáng môi trưởng, ta dùng ph” tử phát quang và thu quang h tng ngoại

b Sơ d 6nguyén ly

V éso đ ồnguyên lý Khi bu ông thang chưa đến đúng tẦng, ánh sáng chưa bị che khuất, transito quang TT thông, transito T1 khóa và transito T2 thông, rơÌe trung gian Rr tác động, còn khi thang đến đúng tẦng, ánh sáng bị che khuất, TT khóa, T1 thông, T2 khóa, RIr không tác động

1.4 Nguyên lý hoạt động và sử dụng thang máy

1.4.1 Reset bu ông thang khi đóng ngu n

Dù cho buồng thang đang ở bất kỳ vị trí hoặc trạng thái nào, thì khi đóng ngu ân đầu được reset và dura v Et Mg trét

1.4.2 Nguyên tắc di chuyển lên xuống, đóng và mở cửa

- Bu ng thang chỉ hoạt động khi cửa đã hoàn toàn đóng

- _ Cửa chỉ mở khi bu ng thang dừng đúng tầng

- _ Cửa sẽ tự động mở hoặc đóng sau khi nhận được các yéu cA

- _ Cửa bung thang sẽ ở chế độ mở thưởng trực khi thang không hoạt động 1.4.3 Nguyên tắc đến t%ng

Để xác định vị trí hiện tại của thang nhở cảm biến ở mỗi cửa tầng.Khi bu ng thang ở tầng nào thì cảm biến nhận tín hiệu ở tầng đó và đưa v`ềđi âi khiển 1.4.4 Sử dụng thang máy

Goi thang máy từ bên ngoài bu ông thang (ở các tầng)

+ Hai nút ấn: Một nút để gọi cho thang đi lên , một nút để gọi thang di xuỡng F1 Riêng ở tầng dưới và trên cùng chỉ có một nút (là đi lên hoặc đi xuống) + Đèn báo tầng và báo chi cho biết vị trí và chi 'âi hoạt động hiện của cabin thang máy Khi muốn gọi thang, hành khách chỉ c 3n ấn vào nút gọi tầng theo chi `âi 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 bung 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 chi ân với lệnh gọi thang và di chuyển ngang qua tầng mà hành khách khách đang đứng gọi, thì khi đến tầng được gọi, thang sẽ dừng lại và đón khách

+ Nếu thang đang di chuyển theo chi `âi ngược với chỉ `âi hành khách muốn

đi, hoặc cùng chỉ 'âi nhưng không đi ngang qua, thì sau khi đáp ứng hết các nhu cần của chỉ `âi đó, thang sẽ quay trở lại đón khách

+ Nếu buồng thang đang ở ngay tại tầng mà hành khách vừa gọi, bu ông

thang sẽ mở cửa đón khách

Gọi thang từ bên trong bung thang: Trong bu ông thang có bảng đit khiển phục vụ cho việc đi thang của khách (Car Operating Panel) còn gọi là hộp Button Car Bao øg ân các nút có chức năng sau:

Hình 1.6: Bảng đi 'âi khiển bên trong thang máy

+ Các nút mang số: Đại diện cho các tng mà thang phục

+ Nút Ca) (DC - Door Close): Dùng để đóng cửa (chỉ có tác dụng khi thang dừng tại tầng)

+ Nút Interphone hoặc Alarm `] Dùng để liên lạc với bên ngoài khi thang gặp các sự cố v`êđiện, 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 bu “ng thang, muốn đến tầng nào, khách ân nút chỉ định tầng đó, thang máy sẽ lập tức di chuyển và tuần tự dừng tại các tầng mà nó đi

qua.Cửa bu “ng thang và cửa tầng được thiết kế đóng mở tự động.Khi bung thang

di chuyển đến một tầng nào đó, sau khi ngừng hẳn, cửa bu ng thang và cửa t hg sé

tự động mở để khách có thể ra (vào) bu ng thang, sau vài giây cửa sẽ tự động đóng Lại

Sau đó thang máy sẽ thực hiện lệnh tiếp theo Nếu không muốn chở hết khoảng

^3 A“ 4 thởi gian cửa đóng lại, khách có thể ấn nút DC để đóng cửa bu ng thang.Trong

trưởng hợp khẩn cấp muốn dừng thang, khách có thể ấn nút E.Stop (nếu có) trên

bang di khiển trong bung thang.Khi có sự cố mất điện, khách ấn vào nút Interphone hoặc Alarm để yêu câi giúp đỡ từ bên ngoài

1.5 Các thông số của thang máy

+ 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 khối lượng của bu ông thang và các thiết bị bố trí trong đó

+ Tốc độ định mức: Là tốc độ chuyển động của bu ông thang theo tính toán thiết kế Trong thực tế vận hành tốc độ có thể sai lệch khoảng 10%

+ Chi cao nâng, hạ

+ Năng suất của thang máy: Là lượng ngươi hay số lượng hàng hóa mà thang máy có thể vận chuyển được trong một giờ theo một hướng Công suất của thang máy có thể tính theo công thức:

Trong đó:

Ñ: công suất thang máy

: hệ số mang tải của bu ng thang

E: sức chứa tính toán định mức của bu ng thang

H: chi cao nâng — hạ

V: tốc độ của bu ông thang (m/s)

[;: thời gian tổng cộng để đóng - mở cửa bu ông thang, thởi gian ra vào của

hành khách, thoi 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 bu ông thang đến các vị trí biên, do đó giảm được cơ cấu truy động

Hình 1.7: Sơ đ `ôthang 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:

Ga: trọng lượng đối trọng (N)

øotrọng lượng của I đơn vị dài dây cáp (N)

H: chi ât cao nâng hạ (m)

x: khoảng cách từ bu ng thang đến puli chủ động (m)

14

Khi đó lực tác động lên puli chủ động khi nâng hạ tải là:

F, = Fy - Fy = Go + G - g x - [Gat - øe(H - X)] = Gọ + G - ge.(2.x - H - X) - Gar

F, = Fy) - Fi = Ga + 9¢.(H - x) - (Go + G - 9.x) = Ga + øe.(H - 2.X) - G

Từ hai biểu thức tên ta thấy lực tác dụng lên puli phụ thuộc vào khoảng cách x, nếu khoảng cách này là cực đại thì sẽ gây ra phụ tải cực đại cho động cơ, nếu khoảng cách này là cực tiểu thì gây ra non tải cho động cơ.Điât này không có lợi cho động cơ và cho toàn bộ cơ cấu Do đó việc sử dụng cáp cân bằng là để khắc phục nhược điểm này, cáp cân bằng có thể chọn cùng loại với cáp nâng hạ Khi sử

dụng cáp cân bằng, các thành ph3n liên quan đến x trong biểu thức trên sẽ bị triệt

tiêu:

H;=E: - F;= Go + G - Gạ

F, = Fy- Fi= Ga - (Go + 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:

a = Go t+ a.Gan Trong đó:

1.6.1 Cảm biến, công tấc hành trình

Để đảm bảo an toàn cho người sử dụng và các thiết bị trong mạch đi 'âi 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 t 3g, công tắc

đến tầng ).

1.6.2 Cáp nâng cabin va doi 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 Lớp nhựa

5 LA ` phủ bên

Đối với loại cáp thép truy ân thống, sự

hao mòn gây ra là bởi nhi ân yếu tố, đó là

ảnh hưởng của sự mài mòn của các sợi ¬

Lõi dây cáp cáp khi chúng bị chèn vào bên trong và bị băng thép 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 Hình 1.8: Cáp thép phủ nhựa của

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 mon 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

1.6.3 Hệ thống phanh bảo hiểm

Bu ông thang còn được trang bị thêm các bộ phận phanh bảo vệ phòng khi cáp

treo bị đứt, bị mất điện, khi tốc độ bu ông thang vượt quá 20% L1 40% tốc độ định

mức, phanh sẽ tác động Thường có 3 loại phanh:

- Phanh kiểu nêm

- Phanh kiểu lệch tâm

- — Phanh bảo hiểm kiểu kìm

Trong đó phanh bảo hiểm kiểu kìm được sử dụng rộng rãi hơn, nó bảo đảm cho

bu ng thang dừng tốt hơn so với các loại phanh khác Phanh bảo hiểm thưởng được đặt phía dưới bu ng thang, có gọng kìm trượt theo thanh dẫn hướng

Giảm chấn lò xo Giảm chấn thuỷ lực

Hình 1.10: Một số loại giảm chấn

Cáp

nâng

chịu tải

Bấi trọng

Giảm chấn

ra một mạng lưới cắt ngang khung cửa, hệ thống quét liên tục để phát hiện bất cứ tia

h &ng 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

1.6.6 Hệ thống tự động bảo vệ bằng điện

Khi thang máy có sự cố hoặc gặp lỗi ————————

không mong muốn, hành khách có thể bị mắc ch:

kẹt bên trong bu n thang Khi đó thiết bị bảo

vệ tự động sẽ tác động ngay lập tức, nó được

cấp ngu từ ngu điện dự trữ (hệ thống |

acquy, pin .), bu ng thang khi đó sẽ được

đi `âi khiển đưa đến tầng g3n nhất và hệ thống

cửa sẽ được tự động mở ra Lĩnh vực Ứng |

dụng: Bộ ARD được dùng vận hành cho |

trưởng hợp khẩn cấp cẦn bảo vệ tự động cho

thang máy, được kết nối với hộp số thang Hình1.13:Tủ điên ARD máy (dùng ngu 3 pha AC), cùng các bộ

phanh (dùng ngu DC) Tuỳ theo yêu cân,

hệ thống truy & 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 đit khiển tay quay của hộp số đưa cabin thang máy v`ê đến tầng g3n nhất

và tự động mở cửa bu ng thang

20

CHƯƠNG 2:GIỚI THIỆU VỀ PLC §7-1200 PHẦN MỀM LẬP TRÌNH

2.1 Lịch sử hình thành

Thiết bị đi 'âi khiển khả trình (PLUC, programmable logic controller) là một loại máy tính đi âi khiển chuyên dụng, cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán đi`âi khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình, do nhà phát minh người Mỹ Richard Morley lần đần tiên đưa ra ý tưởng vào năm 1968 Dựa trên yêu câi kỹ thuật của General Motors là xây dựng một thiết bị có khả năng lập trình m`ền dẻo thay thế cho mạch điềâi khiển logic cứng, công ty Allen Bradley và Bedford Associate (Modicon) đã đưa ra trình bày đầ¡ tiên Trước đây thiết bị này thường được gọi với cái tên Programmable Controller, viết tất là PC, sau này khi máy tính cá nhân PC

(Personal Computer) trở nên phổ biến từ viết tất PLC hay được dùng hơn để tránh

21

Hitachi

2.3.Đặc điểm của hệ thống lập trình PLC

Nhu c3 v`êmột bộ đi`âi khiển để sử dụng linh hoạt và có giá thành thấp, đã thúc đẩy sự phát triển những hệ thống điềi khiển lập trình (Programmable Controller Systems).Hé thống sử dụng CPU và bộ nhớ để đi`âi khiển máy móchay quá trình hoạt động.Trong bối cảnh đó, bộ đi âi khiển lập trình PLUC (Programmable Logic Controller) được thiết kếnhằm thay thế phương pháp truy 8 thống dùng rơ le

và thiết bị rời c`Êng kh, nó tạo ra một khả năng đi `âi khiển thiết bị dé dàng, linh hoạt dựa trên việc lập trình trên các lệnh logic cơ bản

Ngoài ra, PLC còn có thể thực hiện những tác vụ khác như định thì, đếm Lam tang kha năng đi âi khiểncho những hoạt động phức tạp, ngay cả với loại PLUC nhỏ nhất

Hoạt động của PLC là kiểm tra tất cả những trạng thái tín hiệu ngõ vào, được đưa v`ềtử quá trình đi âi khiển, thực hiện logic được tập trung trong chương trình và kích ra tín hiệu để đi âi khiển cho thiết bị bên ngoài tương ứng Với các mạch giao

tiếp chuẩn ở khối vào và khối ra của PLC_ cho phép nó kết nối trực tiếp đến những

cơ cấu tác động (actuators) có công suất nhỏ ở ngõ ra, và những mạch chuyển đổi tín hiệu (trasducers) ở ngõ vào, mà không c8 có các mạch giao tiếp hay rơ le trung gian Tuy nhiên, cẦn phải có mạch điện tử công suất trung gian khi PLC đi ầi khiển những thiết bị có công suất lớn

Việc sử dụng PLC cho phép chúng ta hiệu chỉnh hệ thống mà không c3 có sự thay đổi v`ê mặt kết nối dây, sự thay đổi chỉ là thay đổi chương trình đi 'âi khiển trong bộ nhớ thông qua thiết bị lập trình chuyên dùng.Hơn nữa, chúng còn có ưu điểm là thời gian lắp đặt và đưa vào hoạt động nhanh hơn so với những hệ thống các thiết bị rơi

V`ềph3Ần cứng PLC tương tự như máy tính “truy thống”, và chúng có các đặc điểm thích hợp cho mục đích đi `âi khiển trong công nghiệp:

- Kha nang kháng nhiễu tốt

22

- _ Ngôn ngữ lập trình chuyên dùng : Ladder, STL dễ hiểu và dễ sử dụng

- Thay đổi chương trình dễ dàng

Những đặc điểm trên làm cho PLC được sử dụng nhi! trong việc đi`âi khiển các máy móc công nghiệp và trong quá trình đi`âi khiển quá trình (process-confrol) Một số ứng dụng cụ thể đi âI khiển bằng PLC thông dụng:

Máy bơm 1 Máy bơm 2 Hóa

chất 2

Hóa

chất 1

24

đi ân 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 đi `âi khiển PLC 1a phần tử trung tâm của cả hệ thống đi `âi 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 cân thiết đưa ra cung cấp cho các thiết bị Nếu muốn các hoạt động phức tạp cao cấp hơn, cẦn có nhi`âi bộ PLC kết nối với máy tính trung tâm

Hệ thống máy tính trung tâm

| (Mire cao) nha may

Mạng lưởi công nghiệp (Mức trung bình)

May tinh phân xưởng

2.4 PLC — $7 1200

2.4.1 Cấu trúc

57 — 1200 là một dòng của bộ đi âi khiển logic khả trình (PLC) có thể kiểm soát nhi `âi ứng dụng tự động hóa Thiết kế nhỏ gọn, chỉ phí thấp và một tập lệnh mạnh làm cho chúng ta có những giải pháp hoàn hảo hơn cho ứng dụng sử dụng với 37-— 1200

S7 — 1200 bao gGn một microprocessor, một ngu Ên cung cấp được tích hợp sẵn, các đẦi vào vào/ra (DƯDO)

Một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ quy Ân truy cập vào cả CPU và chương trình

đi `âi khiển

Š7 — 1200 cung cấp một cổng PROFINET, hỗ trợ chuẩn Ethernet và TCP/IP Ngoài

ra bạn có thể dùng các module truy thông mở rộng kết nối bằng RS485 hoặc RS232

Phần mềm dùng để lập trình cho S7 — 1200 là Step 7 Basic Step 7 basic hỗ trợ ba

ngôn ngữ lập trình là FBD, LAD và SCL Phần mềần này được tích hợp trong TIA Portal ctia Siemens

Cac module CPU khác nhau có hình dạng, chức năng, tốc độ xử lý lệnh, bộ nhớ chương trình khác nhau PUC Š7 — 1200 có các loại sau:

LO tích Kiểu sở 6 Inputs /4 | 8 Inputs/6 | 14Inputs/ | 14 Inputs / hợp trên mac Out Out 10 Out 10 Out

Kiểu 2 inputs 2 inputs 2 inputs 2 inputs / 2

26

Lưu trữ thời gian đằng