file thuyết minhfile thuyết minhfile thuyết minhfile thuyết minhfile thuyết minhfile thuyết minhfile thuyết minhfile thuyết minhfile thuyết minhfile thuyết minhfile thuyết minhfile thuyết minhfile thuyết minhfile thuyết minhfile thuyết minhfile thuyết minhfile thuyết minhfile thuyết minhfile thuyết minhfile thuyết minhfile thuyết minhfile thuyết minhfile thuyết minhfile thuyết minhfile thuyết minhfile thuyết minhfile thuyết minh
Trang 1MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1 –TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THANG MÁY 2
1.1 Lịch sử phát triển của thang máy 2
1.2 Các vấn đề đặt ra 4
1.3 Phạm vi nghiên cứu 4
1.4 Phương pháp nghiên cứu 5
CHƯƠNG 2 –CẤU TẠO CƠ BẢN CỦA THANG MÁY 6
2.1 Khái niệm chung và phân loại thang máy 6
2.1.1.Khái niệm chung về thang máy 6
2.1.2 Phân loại thang máy 7
2.1.2.1.Phân loại thang máy theo hệ thống dẫn động ca bin 7
2.1.2.2.Phân loại thang máy theo vị trí đặt bộ tời kéo 8
2.1.2.3.Phân loại thang máy theo hệ thống vận hành 9
2.1.2.4.Phân loại thang máy theo công dụng 9
2.1.2.5.Phân loại thang máy theo tốc độ di chuyển của buồng thang 9
2.1.2.6.Phân loại thang máy theo trọng tải 10
2.1.3.Yêu cầu đối với thang máy 10
2.2 Cấu tạo chung của thang máy 11
2.2.1.Cấu trúc cơ khí của thang máy 12
2.2.1.1.Buồng thang 12
2.2.1.2 Đối trọng 12
2.2.1.3 Buồng máy 12
2.2.1.4 Cáp thép 13
2.2.1.5 Puly-puly ma sát 13
2.2.1.6 Ray thang máy 14
2.2.1.7 Phanh an toàn 15
Trang 22.2.1.8 Shose (guốc) dẫn hướng 16
2.2.1.9 Giảm chấn 16
2.2.1.10 Tang cuốn cáp 17
2.2.2 Hệ thống điện của thang máy 17
2.2.2.1 PLC 17
2.2.2.2 Thiết bị đóng ngắt, điều khiển role 24
2.2.2.3 Động cơ điện một chiều 25
2.2.2.4 Cảm biến tiệm cận 28
2.2.2.5 Công tắc hành trình 29
2.2.2.6 Hệ thống cảm biến cửa 30
2.2.2.7 Hệ thống tự bảo vệ điện (Automatic Rescue Divide) 31
2.2.2.8 Biến tần 32
2.3 Đặc điểm phụ tải của thang máy và các yêu cầu truyền động 32
2.3.1 Đặc điểm phụ tải của thang máy 33
2.3.2 Các yêu cầu chuyển động cho thang máy 33
2.4 Các vấn đề đặt ra trong quá trình hoạt động của thang máy 36
2.5 Tính toán trong truyền động thang máy 38
2.5.1 Tính công suất động cơ 38
2.5.2 Tính chọn phanh hãm điện từ 40
2.5.3 Tính toán dừng chính xác buồng thang 41
CHƯƠNG 3 - MÔ HÌNH HÓA VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG 44
3.1 Phân tích hệ thống 44
3.2 Mô hình hóa hệ thống chuyển động 48
3.3 Mô hình hóa động cơ DC 50
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ,CHẾ TẠO MÔ HÌNH 53
4.1.Quy trình công nghệ của mô hình thang máy 53
4.1.1.Xác nhận các yêu cầu đặt ra của đồ án 53
Trang 34.1.3.Nguyên lí hoạt động của mô hình thang máy 53
4.2 Thiết kế hệ thống cơ khí 54
4.2.1 Khung thang 54
4.2.2 Buồng thang 54
4.2.3 Ray 55
4.2.4 Đối trọng 56
4.2.5 Cáp 56
4.2.6.Puly 61
4.2.7 Các chi tiết trong thi công hệ thống cơ khí 66
4.3 Hệ thống điều khiển 69
4.3.1 Động cơ 69
4.3.2 Cảm biến 72
4.3.3 Role 73
4.3.4 LED hiển thị 73
4.3.5 Nguồn điện 74
4.3.6 PLC 74
4.3.7 Sơ đồ hệ thống điện 75
4.3.8 Sơ đồ đấu dây PLC 76
4.3.9 Chương trình điều khiển mô hình thang máy 4 tầng 77
CHƯƠNG 5 – KẾT LUẬN 80
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 81
NGUỒN HÌNH ẢNH 82
PHỤ LỤC 84
Trang 4DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1 1: Thang máy đầu tiên trên thế giới [1.1] 2
Hình 1 2: Thang máy đầu tiên tại Việt Nam [1.2] 3
Hình 1 3: Thang máy hiện đại ngày nay [1.3] 4
Hình 2 1: Hình dáng tổng thể của thang máy [2.1] 7
Hình 2 2: Thang máy dẫn động điện [2.2] 7
Hình 2 3: Thang máy thủy lực [2.3] 8
Hình 2 4: Cấu tạo chung của thang máy [2.4] 11
Hình 2 5: Đối trọng thang máy [2.5] 12
Hình 2 6: Puly ma sát 6 rãnh [2.6] 13
Hình 2 7: Ray dẫn hướng cho đối trọng [2.7] 14
Hình 2 8: Ray dẫn hướng cho cabin [2.8] 14
Hình 2 9: Cơ cấu phanh [2.9] 15
Hình 2 10:Cơ cấu phanh an toàn [2.10] 15
Hình 2 11: Shose (guốc) dẫn hướng [2.11] 16
Hình 2 12: Giảm chấn [2.12] 16
Hình 2 13: PLC của hãng Siemens [2.13] 18
Hình 2 14: Cấu trúc của PLC [2.14] 19
Hình 2 15: Sơ đồ khối bên trong PLC [2.15] 21
Hình 2 16: Vòng quét PLC [2.16] 21
Hình 2 17: Cấu trúc phần cứng của PLC S7-200 [2.17] 23
Hình 2 18: Cấu tạo relay [2.18] 24
Hình 2 19: Hình ảnh Relay thực tế [2.19] 25
Hình 2 20: Động cơ điện một chiều [2.20] 25
Hình 2 21: Cảm biến tiệm cận [2.21] 28
Hình 2 22: Nguyên lí hoạt động của cảm biến [2.22] 29
Hình 2 23: Các loại công tắc hành trình [2.23] 30
Hình 2 24: Hệ thống cảm biến cửa thang máy MISUBISHI [2.24] 31
Hình 2 25: Bộ ARD [2.25] 31
Hình 2 26: Cấu tạo cơ bản của biến tần [2.26] 32
Trang 5Hình 3 1: Sơ đồ khối của hệ thống thang máy [3.1] 44
Hình 3 2: Mô hình động học của hệ thống 48
Hình 3 3: Mô hình động cơ điện một chiều [3.3] 50
Hình 4 1: Khung thang [4.1] 54
Hình 4 2: Buồng thang [4.2] 55
Hình 4 3: Ray chữ T [4.3] 55
Hình 4 4: Đối trọng [4.4] 56
Hình 4 5: Sơ đồ bố trí puly [4.5] 62
Hình 4 6: Puly [4.6] 65
Hình 4 7: Động cơ kéo [4.7] 72
Hình 4 8: Động cơ kéo [4.8] 72
Hình 4 9: Cảm biến tiệm cận [4.9] 72
Hình 4 10: Công tắc hành trình [4.10] 73
Hình 4 11: Role [4.11] 73
Hình 4 12: LED hiển thị lên xuống [4.12] 73
Hình 4 13: LED hiển thị tầng [4.13] 74
Hình 4 14: Nguồn điện 1 chiều [4.14] 74
Hình 4 15: PLC [4.15] 74
Trang 6DANH MỤC BẢNG
Bảng 2 1: Đặc điểm và thông số của PLC S7-200 [2] 23
Bảng 2 2: So sánh các thông số giữa động cơ DC và AC 34
Bảng 2 3: Các vấn đề trong hoạt động của thang máy 36
Bảng 4 1: Địa chỉ các chân PLC 77
Bảng 4 2: Khối các chương trình con 79
Trang 7LỜI MỞ ĐẦU
Trong công cuộc đổi mới đất nước, với mục tiêu chiến lược Công nghiệp hóa-Hiện đại hoá đất nước, đưa nền 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
Không chỉ phục vụ trong công nghiệp hóa, lĩnh vực tự động hóa còn thể hiện bản chất của một nước hiện đại Cùng với sự phát triển của đất nước, ngày càng xuất hiện nhiều công trình xây dựng cao tầng đồ sộ: những cao ốc thương mại, nhà hàng, khách sạn hiện đại theo tiêu chuẩn quốc tế, và cả những siêu thị, bệnh viện đều có xu hướng “phát triển theo chiều cao” Đó là một quy luật phát triển hiển nhiên Đi đôi với sự phát triển này là nhu cầu về thiết bị chuyển tải hàng hoá và con người theo “độ cao” Thiết bị hiện đại đó chính là Thang máy
Đề tài thang máy đã được nhiều sinh viên làm khá nhiều, nhưng cùng với sự phát triển của các công trình xây dựng cao tầng đồ sộ, thang máy cũng ngày càng thay đổi
Thang máy phục vụ con người, tải hàng hoá, một phần thể hiện bộ mặt hiện đại của một đất nước Chính vì vậy, nó có vai trò không kém phần quan trọng Nó quyết định giờ 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 ngành thang máy với trang thiết bị ngoại nhập ở mức hợp tác với nước ngoài lắp đặt các thang máy với trang thiết bị ngoại nhập Trong tương lai, hệ thống thang máy phát triển hơn nữa Đó là lý do nhóm tác giả chọn đề tài “Xây dựng hệ thống thang máy 4 tầng sử dụng PLC S7-200”, với mục đích làm cho mạch điều khiển của hệ thống trở nên gọn, nhẹ, hoạt động chính xác,đảm bảo được yếu tố
an toàn và dễ dàng thay đổi cấu hình hệ thống khi có yêu cầu…
Do chưa có nhiều kinh nghiệm trong quá trình hoàn thành đồ án, kính mong các thầy cô góp ý và chỉ bảo thêm cho nhóm tác giả
Trang 8CHƯƠNG 1 –TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THANG MÁY
1.1 Lịch sử phát triển của thang máy
Thang máy đầu tiên được chế tạo dưới triều đại vua Louis XV, ở Versailles năm 1743 và chỉ để cho vua dùng Kỹ thuật này dựa trên sự đối trọng (contre-poids) nên việc sử dụng ít tốn sức lực
Cuối thế kỷ 19 trên thế giới mới chỉ có một vài hãng thang máy ra đời như OTIS,SCHINDLER, chiếc thang máy đã được chế tạo và đưa vào sử dụng của hãng thang máy OTIS năm 1853,đến năm 1874 hãng thang máy SCHINDLER cũng đã chế tạo thành công những thang máy khác Lúc đầu bộ tời kéo chỉ có một tốc độ, cabin có kết cấu đơn giản, cửa tầng đóng bằng tay, tốc độ di chuyển của cabin thấp Đầu thế kỷ 20 có nhiều hãng thang máy khác ra đời như: KONE, MISUBISHI, NIPPON ELEVATOR, THYSSEN, SABIEM đã chế tạo các loại thang máy có tốc
độ cao, tiện nghi trong cabin tốt hơn và êm hơn.[7]
Hình 1 1: Thang máy đầu tiên trên thế giới [1.1]
Sang thế kỉ 20 có nhiều hãng thang máy khác ra đời như Kone của Phần Lan, Nippon, Mitsubishi của Nhật Bản, Thyssen của Đức, Sabiem của Italia, LG của Hàn
Trang 9Quốc… Các thang máy này đã được thiết kế, thử nghiệm nên hoạt động êm và dừng tầng chính xác hơn.Cho tới những năm 1975 thang máy trên thế giới đã đạt tới tốc độ 400m/ phút, những thang máy lớn với tải trọng lên tới 25 tấn đã được chế tạo thành công.Thời gian này xuất hiện nhiều hãng thang máy nữa ra đời.Các sản phẩm phục vụ ngành thang máy cũng bắt đầu cải tiến, thang cuốn, băng chuyền lần lượt xuất hiện
Hình 1 2: Thang máy đầu tiên tại Việt Nam [1.2]
Vào đầu những năm 1970 thang máy đã chế tạo đạt tới tốc độ 450 m/ph, những thang máy chở hàng đã có tải trọng nâng tới 30 tấn đồng thời cũng trong khoảng thời gian này đã có những thang máy thuỷ lực ra đời Sau một khoảng thời gian rất ngắn với tiến bộ của các ngành khoa học khác tốc độ của thang máy đã đạt tới 600 m/ph
Vào những năm 1980 đã xuất hiện hệ thống điều khiển động cơ bằng phương pháp biến đổi điện áp và tần số VVVF Thành tựu này cho phép thang máy hoạt động êm dịu hơn, tiết kiệm được khoảng 40% công suất động cơ.Đồng thời cũng vào những năm này đã xuất hiện loại thang máy dùng động cơ điện cảm ứng tuyến tính.Đầu những năm 1990, trên thế giới đã chế tạo được những thang máy có tính năng kỹ thuật đặc biệt khác.[7]
Trang 10Hình 1 3: Thang máy hiện đại ngày nay [1.3]
1.2 Các vấn đề đặt ra
Để xây dựng hoàn thiện mô hình thang máy với nguyên lí hoạt động dựa trên
cơ cấu thật Mô hình thiết kế với đặc điểm chung:
- Thiết kế mô hình cơ khí 3D
- Thiết kế mô hình thực với các module: hiển thị chiều lên xuống, hiển thị vị trí tầng
- Thiết kế hệ thống điện
- Sử dụng Role điều khiển đảo chiều động cơ
- Mô phỏng điều khiển bằng phần mềm PLC-SIM
- Hệ thống thang máy 4 tầng, mục đích chở hàng với tải trọng cố định và vận tốc
ổn định (0,15 m/s) trong quá trình di chuyển
- Điều khiển hệ thống thang máy có thuật toán ưu tiên, dừng đúng tầng
- Mạch điều khiển hệ thống bằng PLC
Trang 11- Chức năng của đồ án chỉ dừng lại ở: điều khiển gọi tầng có sử dụng thuật toán
ưu tiên
1.4 Phương pháp nghiên cứu
- Đối với một hệ thống cơ điện tử thì phương pháp thiết kế là rất quan trọng nó mang tính tổng quát và tiên phong trong một đồ án cơ điện tử
- Đồ án sử dụng 2 phương pháp:
+Nghiên cứu cơ sở lí thuyết: Nghiên cứu thông qua các tài liệu, internet và các
mô hình, hệ thống thực tế, thiết bị có sẵn trên thế giới để lựa chọn phương án phù hợp Kết hợp giữa nghiên cứu lí thuyết và thực nghiệm khoa học
+Sử dụng các công cụ thiết kế, mô hình hóa và mô phỏng trên máy tính để đánh giá mô hình thiết kế đồng thời loại trừ các sai sót trước khi chế tạo
Trang 12CHƯƠNG 2 –CẤU TẠO CƠ BẢN CỦA THANG MÁY
2.1 Khái niệm chung và phân loại thang máy
2.1.1.Khái niệm chung về thang máy
Thang máy là thiết bị vận tải dùng để chở người và hàng hóa theo phương thẳng đứng Nó là một loại hình máy nâng chuyển được sử dụng rộng rãi trong các ngành sản xuất của nền kinh tế quốc dân như trong ngành khai thác hầm mỏ, trong ngành xây dựng, luyện kim, công nghiệp nhẹ,… Nó đã thay thế cho sức lực của con người và đã mang lại năng suất cao
Trong sinh hoạt dân dụng, thang máy được sử dụng rộng rãi trong các tòa nhà cao tầng, cơ quan, khách sạn… Thang máy đã giúp con người tiết kiệm được thời gian và sức lực Thang máy thường được sử dụng trong các khách sạn, công sở, chung cư, bệnh viện, các đài quan sát, tháp truyền hình, trong các nhà máy, công xưởng… Đặc điểm vận chuyển bằng thang máy so với các phương tiện vận chuyển khác là thời gian của một chu kì vận chuyển nhỏ, tần suất vận chuyển lớn, đóng
mở máy liên tục Ngoài ý nghĩa về vận chuyển thang máy còn là một trong những yếu tố làm tăng vẻ đẹp thẩm mĩ, tiện nghi công trình
Ở nhiều quốc gia trên thế giới đã quy định đối với các tòa nhà cao 6 tầng trở lên đều phải được trang bị thang máy để đảm bảo cho người đi lại thuận tiện, tiết kiệm thời gian và tăng năng suất lao động Theo nghiên cứu thì giá thành của thang máy trang bị cho công trình so với tổng giá thành của công trình chiếm khoảng từ 6% đến 7% là hợp lí Đối với những công trình đặc biệt như bệnh viện, khách sạn,… tuy số tầng nhỏ hơn 6 nhưng do yêu cầu phục vụ vẫn phải được trang bị thang máy Với các nhà nhiều tầng có chiều cao lớn thì việc trang bị thang máy là bắt buộc để phục vụ nhu cầu đi lại trong tòa nhà Nếu vấn đề vận chuyển người, hàng trong những tòa nhà này không được giải quyết thì các dự án xây dựng các tòa nhà cao tầng không thành hiện thực
Thang máy là một thiết bị vận chuyển đòi hỏi tính an toàn nghiêm ngặt, nó liên quan trực tiếp đến tài sản và tính mạng con người vì vậy yêu cầu chung đối với thang máy khi thiết kế, chế tạo, lắp đặt, vận hành, sử dụng và sửa chữa phải tuân
Trang 13thủ một cách nghiêm ngặt các yêu cầu về kĩ thuật an toàn được quy định trong các tiêu chuẩn, quy trình, quy phạm
Hình 2 1: Hình dáng tổng thể của thang máy [2.1]
2.1.2 Phân loại thang máy
2.1.2.1.Phân loại thang máy theo hệ thống dẫn động ca bin
-Thang máy dẫn động điện
Hình 2 2: Thang máy dẫn động điện [2.2]
Trang 14Loại này dẫn động cabin lên xuống nhờ động cơ điện truyền qua hộp giảm tốc tới puly ma sát hoặc tang cuốn áp Chính nhờ cabin được treo bằng cáp mà hành trình lên xuống của nó không bị hạn chế Ngoài ra còn có loại thang dẫn động cabin lên xuống nhờ bánh răng thanh răng.[1]
-Thang máy thủy lực (bằng xy-lanh – piston)
a Piston đẩy trực tiếp từ đáy cabin
b Piston đẩy từ hai bên cabin
Hình 2 3: Thang máy thủy lực [2.3]
Đặc điểm của loại thang máy là cabin được đẩy từ dưới lên nhờ xylanh- piston thủy lực nên hành trình bị hạn chế Hiện nay thang máy thủy lực với hành trình tối đa là khoảng 18m, vì vậy không thể trang bị cho các công trình cao tầng, mặc dù kết cấu đơn giản, tiết diện giếng thang nhỏ hơn khi có cùng tải trọng so với dẫn động cáp, chuyển động êm, an toàn, giảm được chiều cao tổng thể của công trình khi có cùng số tầng phục vụ, bì buồng thang máy đặt ở trệt.[1]
2.1.2.2 Phân loại thang máy theo vị trí đặt bộ tời kéo
Đối với thang máy điện:
+ Thang máy có bộ tời kéo đặt phía trên giếng thang
+ Thang máy có bộ tời kéo đặt phía dưới giếng thang
Đối với thang máy dẫn động cabin lên xuống bằng bánh răng thanh răng thì bộ dẫn tời dẫn động đặt ngay trên nóc cabin
Trang 15Đối với thang máy thủy lực: Buồng máy đặt tại tầng trệt
2.1.2.3 Phân loại thang máy theo hệ thống vận hành
-Phân loại thang máy theo mức độ hoạt động
+ Loại nửa tự động
+ Loại tự động
-Phân loại thang máy theo tổ hợp điều khiển
+ Điều khiển đơn
+ Điều khiển kép
+ Điều khiển theo nhóm
-Phân loại thang máy theo vị tổ hợp điều khiển
+ Điều khiển trong cabin
+ Điều khiển ngoài cabin
+ Điều khiển cả trong và ngoài cabin
Một chiếc thang máy đáp ứng đầy đủ chỉ tiêu thì chỉ có cabin đẹp, sang trọng, thông thoáng, êm dịu là chưa đủ, mà nó còn phải đầy đủ các thiết bị an toàn, đảm bảo độ tin cậy như: điện chiếu sáng dự phòng khi mất điện, điện thoại nội bộ (Interphone), chuông báo, bộ hãm bảo hiểm, an toàn cabin, công tắc an toàn cửa cabin, khóa an toàn cửa tầng, bộ cứu hộ khi mất điện nguồn
2.1.2.4 Phân loại thang máy theo công dụng
Có 3 loại thang máy sau:
- Thang máy trở khách trong các nhà cao tầng
- Thang máy trở hàng có người điều khiển
- Thang máy vừa trở khách vừa trở hàng
2.1.2.5 Phân loại thang máy theo tốc độ di chuyển của buồng thang
- Thang máy chậm: v < 1 m/s
- Thang máy tốc độ trung bình: v = 1 ÷ 2.5 m/s [1]
- Thang máy tốc độ cao: v = 2.5 ÷ 4 m/s
Trang 16- Thang máy có tốc độ rất cao: v>4 m/s
2.1.2.6 Phân loại thang máy theo trọng tải
- Thang máy loại nhỏ: Q < 500 kg
- Thang máy loại trung bình: Q = 500 ÷ 1000 kg [1]
- Thang máy loại lớn: Q = 1000 ÷1600 kg
- Thang máy loại rất lớn: Q > 1600kg
2.1.3 Yêu cầu đối với thang máy
Về kết cấu cơ khí, thang máy thuộc loại máy cơ cấu nâng có dây cáp 2 đầu
để đảm bảo an toàn cho hành khách và thiết bị ở thang máy được sử dụng phanh hãm cơ điện, ngoài ra ở buồng thang có trang bị bộ phanh bảo hiển (phanh dù) Phanh bảo hiểm này có nhiệm vụ giữ buồng thang tại chỗ khi đứt cáp, mất điện và khi tốc đọ di chuyển vượt quá 15 ÷ 40% tốc độ định mức [5] Ngoài chuyển động nâng hạ buồng thang (truyền động chính theo phương thẳng đứng) ở thang máy còn
có các truyền động phụ (là truyền động đóng mở cửa buồng thang) Truyền động này có một động cơ lồng sóc kéo qua một hệ thống tay đòn
Các nguyên tắc hoạt động của thang máy:
+Căn cứ vào điều kiện làm việc của thang máy và phụ thuốc vào sự an toàn của hệ thống nên cơ cấu điều khiển thang máy cần tuân thủ theo 1 số yêu cầu sau:
- Khi buồng thang di chuyển lên xuống thì các cửa tầng, cửa buồng thang, cửa tầng hầm phải đóng kín để đảm bảo cho người vận hành và hàng hóa vận chuyển
- Trong thang máy hiện đại, khi thang máy đang hoạt động vẫn có thể ấn nút gọi tầng vì trong mạch điều khiển có bộ nhớ và có chế độ ưu tiên đối với các lệnh gần đường chuyền rời của buồng thang
+Nguyên lí chung khi điều khiển thang máy
- Gọi buồng thang tại cửa tầng
- Điều khiển đổi tầng trong buồng thang
- Điều khiển buồng thang khi sửa chữa trên buồng máy
Trang 17+ Khi có sự cố hoặc các điều kiện liên động chưa tác động đủ thì thang máy sẽ không hoạt động cho dù điều khiển bằng cách nào
+ Điều khiển thang máy đổi tầng bằng nút bấm trong buồng thang và khi thang đang hoạt động thì việc gọi tại cửa tầng sẽ được nhớ lại và chờ hành trình sau + Trong buồng thang, ngoài các nút gọi tầng, đóng mở cửa còn có đèn chiếu sáng, điện thoại, hoặc chuông cấp cứu và nút dừng đột ngột khi có sự cố
2.2 Cấu tạo chung của thang máy
Hình 2 4: Cấu tạo chung của thang máy [2.4]
Trang 182.2.1 Cấu trúc cơ khí của thang máy
2.2.1.1 Buồng thang
- Buồng thang còn gọi là cabin, là phần chuyển động thẳng đứng trực tiếp mang tải Buồng thang được treo bởi puly quấn cáp Thông thường là cáp đôi hoặc cáp 4 nhằm tăng độ bám và tăng độ bền cơ khí
- Buồng thang chuyển động trong một nơi được gọi là hố giếng.Hố giếng là phần không gian từ mặt tiếp tuyến dưới puly (hay là sàn tầng trên cùng) tới đáy giếng
2.2.1.2 Đối trọng
Hình 2 5: Đối trọng thang máy [2.5]
Đối trọng là một khối kết từ các khối gang, chuyển động ngược chiều với buồng thang để giảm công suất cơ cấu kéo và giúp thang nâng hạ nhẹ nhàng Khối lượng đối trọng phụ thuộc trọng lượng buồng thang và khối lượng tải trọng trung bình
Trang 192.2.1.4 Cáp thép
Cáp thép là chi tiết rất quan trọng được sử dụng hầu hết trong các máy nâng
nói chung và thang máy nói riêng
Yêu cầu chung đối với cáp là:
Nó có tác dụng nâng cabin và đối trọng, được thiết kế chịu lực nâng và lực ma sát với puli theo đúng tiêu chuẩn an toàn cho phép Trên thị trường có 2 loại cáp thang máy thông dụng:
Hình 2 6: Puly ma sát 6 rãnh [2.6]
Trang 20Số rãnh cáp trên puly ma sát tùy thuộc vào số sợi cáp dẫn động trong máy và cách mắc cáp Một số puly ma sát có phủ chất dẻo để tăng ma sát Rãnh Puly và cáp có cùng độ cứng sẽ đảm bảo độ mòn ít nhất đối với cả cáp và rãnh Puly Hình dạng mặt cắt rảnh cáp trên Puly có ảnh hưởng lớn đến khả năng kéo và tuổi thọ của
nó
2.2.1.6 Ray thang máy
Ray thang máy còn được biết đến với một tên gọi khác là ray dẫn hướng thang máy Ray dẫn hướng được chia làm 2 loại là ray dẫn hướng cho cabin và ray dẫn hướng cho đối trọng Chúng được lắp đặt dọc theo giếng thang có nhiệm vụ dẫn hướng cho cabin và đối trọng chuyển động dọc theo hố thang, đảm bảo cho đối trọng và cabin không bị dịch chuyển theo phương ngang bằng cách giữ chúng luôn nằm ở vị trí thiết kế ban đầu trong hố thang máy
Hình 2 7: Ray dẫn hướng cho đối trọng
Trang 212.2.1.7 Phanh an toàn
Hình 2 9: Cơ cấu phanh [2.9] Hình 2 10:Cơ cấu phanh an toàn [2.10]
Để tránh cho cabin rơi trong giếng thang khi đứt cáp hoặc hạ với tốc độ vượt quá giá trị cho phép, phanh an toàn tự động dừng và giữ cabin tựa trên các ray dẫn hướng Cabin của tất cả các loại thang máy đều phải được trang bị phanh an toàn, phanh an toàn còn được trang bị cho đối trọng khi đối trọng nằm trên lối đi hoặc phần diện tích có người đứng Theo nguyên tắc làm việc có loại phanh dừng đột ngột và phanh dừng êm dịu, phanh dừng đột ngột thường được áp dụng với loại thang máy có vận tốc cỡ 0.71 m/s [3], theo kết cấu có các loại phanh như phanh kiểu nêm và kiểu cam Đối với loại thang máy có tốc độ trên 1m/s và các loại thang máy được sử dụng trong bệnh viện thì thường dùng loại phanh dừng êm dịu với bộ phận công tác là nêm hoặc kẹp Phanh an toàn thường lắp với cáp nâng (được sử dụng cho thang máy dùng thang cuốn cáp) và mắc với bộ hạn chế tốc độ (dùng cho thang máy sử dụng Puly ma sát)
Nguyên lý hoạt động: Thiết bị này quay đồng tốc với cabin và kèm theo bộ đếm xung luôn kiểm soát tốc dộ cabin hoạt động trong định mức giới hạn cho phép Cáp phanh cũng được gắn vào cabin của thang máy, do đó nó cũng sẽ di chuyển theo khi cabin thang máy di chuyển lên Sự di chuyển của cabin tác động lên cáp phanh làm quay đĩa phanh, khi bị một lý do nào đó, cabin thang máy di chuyển quá tốc độ định mức, nó sẽ làm cho thiêt bị đếm xung sẽ báo tín hiệu phản hồi mất an toàn về bộ điều khiển thang máy Tại đây bộ điều khiển thang máy ngắt điện khỏi máy kéo, phanh điện từ sẽ đóng, đồng thời phanh ly tâm trên thiết bị thắng cơ sẽ tác động Nó khiến hệ thống phanh an toàn ở khung cabin làm việc và
ép chặt cabin thang máy vào hệ thống ray dẫn hướng và như thế, cabin thang máy dừng an toàn
Trang 222.2.1.8 Shose (guốc) dẫn hướng
Hình 2 11: Shose (guốc) dẫn hướng [2.11]
Bộ phận này được thiết kế như một cái hàm mang hình chữ U được úp vào với mặt ray Đây là bộ phận có chức năng dẫn hướng cho cabin để có thể dễ dàng chạy chính xác theo 2 đường ray Ở mỗi cabin của một thang máy sẽ có 4 shose được thiết kế lắp đặt ở 4 góc của khung chịu lực
Thông thường, shose dẫn hướng cho cabin thang máy tải khách được gọi là shose car Bộ phận này được cấu tạo bởi 2 bộ phận nhỏ là đế shose và hàm shose Chi tiết đế shose là dùng để cố định shose ở trên khung car, trong khi đó hàm shose lại được sử dụng để chống mòn ray đồng thời đảm bảo không gây ra tiếng ồn mỗi khi cabin thang máy vận hành
2.2.1.9 Giảm chấn
Hình 2 12: Giảm chấn [2.12]
Được lắp đặt dưới đáy hố thang để dừng và đỡ cabin và đối trọng trong trường hợp cabin hoặc đối trọng chuyển động xuống dưới, vượt quá vị trí đặt công tắc hạn chế hành trình cuối cùng Giảm chấn phải có độ cao đủ lớn để khi cabin hoặc đối trọng tì lên nó thì có đủ khoảng trống cần thiết phía dưới sao cho gia tốc dừng cabin
Trang 23hoặc đối trọng không vượt quá giá trị cho phép được quy định trong tiêu chuẩn; đồng thời đảm bảo được một khoảng trống an toàn cho việc sửa chữa
2.2.1.10 Tang cuốn cáp
Người ta thường sử dụng tang cuốn cáp đối với thang máy trở hàng (không
có đối trọng) loại này có kích thước cồng kềnh và đòi hỏi công suất động cơ lớn so với công suất dùng động cơ puly ma sát Trong máy nâng nói chung người ta dùng tang cuốn cáp một lớp, trong trường hợp dung lượng cuốn cáp trên tang lớn để giảm dung lượng của tang người ta dùng tang nhiều lớp cáp Khi tang quay đã biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến và truyền lực dẫn động tới cáp và các bộ phận khác Tang ma sát là một loại tang có đặc điểm là không cố định đầu cáp trên tang mà cuốn lên tang một số vòng, khi tang quay thì một nhánh cáp cuốn vào với lực căng Fc=Fmax và nhánh kia nhả ra với lực căng Fn=Fmin [15] Tang chuyển động nhờ ma sát giữa cáp và tang Tang ma sát gồm loại hình trụ và loại có đường kính thay đổi Khả năng kéo cần thiết của tang ma sát U để dịch chuyển tải trọng được tính từ lực cản dịch chuyển tải trọng và các điều khiển làm việc với hệ
số an toàn cần thiết Lực căng cáp nhỏ nhất Fmin trên nhánh nhả được tính từ điều kiện lực căng ban đầu để truyền lực ma sát hoặc từ điều kiện độ võng cho phép của cáp Vậy lực căng cáp lớn nhất Fmax trên nhánh cuối cần thiết để dịch chuyển tải trọng là: Fmax= U + Fmin [15]
2.2.2 Hệ thống điện của thang máy
2.2.2.1 PLC
PLC được viết tắt bởi từ Programmable Logical Controller (hay bộ điều
khiển tự động có lập trình) là thiết bị có thể lập trình được, cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình Được thiết
kế chuyên dùng trong công nghiệp để điều khiển các tiến trình xử lí từ đơn giản đến phức tạp, tùy thuộc vào người điều khiển mà nó có thể thực hiện một loạt các chương trình và sự kiện, sự kiện này được kích hoạt bởi các tác nhân kích thích (hay còn gọ là ngõ vào) tác động vào PLC, các thiết bị bên ngoài được gắn và ngõ
ra của PLC Khi thay đổi chương trình được cài đặt trong PLC thì ta có thể thực
Trang 24hiện được các chương trình khác nhau Hiện nay PLC đã được nhiều hãng khác nhau sản xuất như Siemens, Festo, Misubishi, Hitachi,…
Hình 2 13: PLC của hãng Siemens [2.13]
Ban đầu PLC chỉ đơn thuần được thiết kế để thay thế cho các hệ điều khiển dùng Rơle, công tắc hành trình Tuy nhiên trong quá trình phát triển, với một ưu điểm là có thể chỉnh sửa lại chương trình điều khiển tùy ý mà không mất nhiều công sức cũng như các chi phí, bởi vậy có thể ứng dụng rất linh hoạt PLC ngày nay đã phát triển và có những khả năng để có thể điều khiển các hệ điều khiển phức tạp Có thể coi PLC như một máy tính có các đặc điểm sau:
-Được thiết kế với cấu trúc đơn giản, có thể làm việc trong môi trường công nghiệp
-Các tín hiệu vào ra được cách ly về điện với bộ điều khiển
-Lập trình đơn giản, chỉ thuần túy thực hiện các chức năng logic
-Cấu trúc của PLC:
Trang 25Hình 2 14: Cấu trúc của PLC [2.14]
- Đơn vị xử lí trung tâm (CPU): Bao gồm một bộ xử lí có nhiệm vụ phân tích các tín hiệu vào và thực hiện công việc điều khiển tùy theo chương trình lưu trữ trong bộ nhớ, có thể truyền thông cũng như gửi tín hiệu đến đầu ra tương ứng
- Nguồn nuôi: là đơn vị dùng để chuyển đổi nguồn AC thành nguồn DC (5V, 24V) để cung cấp cho PLC và các khối vào ra
- Bộ nhớ là nơi lưu giữ các chuong trình điều khiển, chương trình điều kiển được thực hiển bởi CPU
- Khối tín hiệu vào/ra làm nhiện vụ truyền nhận thông tin từ PLC với các thiết bị bên ngoài Các tín hiệu vào ra có thể là tín hiệu rời rạc, tín hiệu số, tín hiệu Analog
Thiết bị điều khiển có thể lập trình mềm, làm việc theo chương trình lưu trong bộ nhớ
Thích hợp nhất cho điều khiển logic (thay thế các role) xong cũng có thể có chức năng điều chỉnh và các chức năng tính toàn khác
- Ưu, nhược điểm của PLC:
Trang 26PLC có những ưu điểm mà các bộ điều khiển cổ điển dùng dây nối và relay không thể nào sánh được:
- Hoạt động tốt trong môi trường công nghiệp
- Giao tiếp được nhiều thiết bị khác, mạng, máy tính các thiết bị điều khiển khác
Tuy nhiên PLC vẫn còn tồn tại những nhược điểm sau:
- Giải pháp đơn lẻ, cần tích hợp giao diện người và máy
Lập trình giản đồ LAD: Các lệnh được liên kết với nhau một cách logic, chương trình dạng thang Đặc biệt, đối với chương trình này trông giống sơ đồ mạch điện đấu nối nên rất dễ kiểm soát, dễ hiểu Do vậy,cách lập trình này ứng dụng khá phổ biến, thích hợp để lập các chương trình dài và phức tạp Để lập trình theo cách này cần một máy tính cá nhân và kèm theo một phần mềm hỗ trợ
Lập chương trình dạng sơ đồ khối trong CSD: Các lệnh được hiển thị như các khối chức năng, tùy ứng dụng mà ta liên kết các khối chức năng tạo nên chương trình
Trang 27- Thành phần cơ bản của PLC S7-200:
- Module nguồn
- Module đơn vị xử lý trung tâm
- Module bộ nhớ chương trình và xử lý dữ liệu
- Module đầu vào
- Module đầu ra
- Module phối ghép (hỗ trợ truyền thông nội bộ)
- Module chức năng (hỗ trợ vấn đề truyền thông mạng)
Hình 2 15: Sơ đồ khối bên trong PLC [2.15]
-Nguyên lí hoạt động:
Hình 2 16: Vòng quét PLC [2.16]
Trang 28PLC hoạt động theo nguyên lý vòng quét: PLC thực hiện chương trình theo chu kỳ lặp, mỗi vòng lặp được gọi là vòng quét Thời gian vòng quét không cố định, tức là không phải vòng quét nào cũng có thời gian quét như nhau Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng giai đoạn chuyển dữ liệu từ các cổng vào số tới cùng bộ đệm ảo
I, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trình Trong từng vòng quét chương trình
từ lệnh đầu tiên đến lệnh cuối cùng OB (Block end) Sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạn chuyển các nội dung của bộ đệm ảo Q tới các cổng ra số Vòng quét được kết thúc bằng giai đoạn truyền thông nội bộ và kiểm tra
Thiết bị lập trình: có hai loại thiết bị có thể lập trình, đó là:
Các thiết bị chuyên dụng đối với từng nhóm PLC của hãng tương úng
Máy tính có phần mềm hỗ trợ
Role: là bộ nhớ một bit, có tác dụng như role phụ trợ vật lý như trong mạch
điều khiển dùng role còn được gọi là cờ, kí hiệu M
Module quản lí phối ghép: dùng để phối ghép bộ PLC với các thiết bị bên
ngoài như máy tính, thiết bị lập trình, bảng vận hành và mạng truyền thông công nghiệp
Thanh ghi: là bộ nhớ 16 bit hay 32 bit để lưu trữ tạm thời khi PLC thực hiện
tính toán
-Tổng quan về họ S7-200 của hãng Siemens
Có hai loại: 21x (loại cũ không còn sản xuất) và 2x(loại mới) Về mặt tính năng, loại mới có ưu điểm hơn nhiều, bao gồm các loại CPU: 221, 222, 224, 224XP, 226, 226XM, trong đó CPU 226XP có hỗ trợ analog I/O onboard và 2 port truyền thông
Cấu trúc phần cứng của s7-200:
Trang 29Các đặc điểm và thông số của PLC S7-200 được diễn tả trong bảng 2.1
Bảng 2 1: Đặc điểm và thông số của PLC S7-200 [2]
Kích thước(mm) 90x80x62 90x80x62 120.5x80x62 190x80x62
Bộ nhớ chương
trình
2048 words 2048 words 4096 words 4096 words
Bộ nhớ dữ liệu 1024 words 1024 words 2560 words 2560 words
Digital I/O cực đại 128/128 128/128 128/128 128/128
Bộ đếm thời gian
(Timer)
Trang 30Tốc độ thực thi lệnh 0.37𝜇𝑠 0.37𝜇𝑠 0.37𝜇𝑠 0.37𝜇𝑠 Khả năng lưu trữ
khi mất điện
50 giờ 50 giờ 190 giờ 190 giờ
2.2.2.2 Thiết bị đóng ngắt, điều khiển role
- Khái niệm
Role là 1 loại thiết bị điều khiển từ xa, nó dùng một dòng nhỏ để điều khiển một dòng lớn Role được sử dụng để đóng ngắt mạch điện điều khiển tạo, bảo vệ và điều khiển sự làm việc của mạch điện động lực
- Các bộ phận chính của role
- Cơ cấu tiếp thu (khối tiếp thu): có nhiệm vụ tiếp nhận những tín hiệu đầu vào và biến đổi nó thành đại lượng cần thiết cung cấp tín hiệu phù hợp cho khối trung gian
Hình 2 18: Cấu tạo relay [2.18]
- Cơ cấu trung gian: làm nhiệm vụ tiếp nhận những tín hiệu đưa đến khối tiếp thu và biến đổi nó thành đại lượng cần thiết cho role tác động
- Cơ cấu chấp hành: làm nhiệm vụ phát tín hiệu cho mạch điều khiển
- Nguyên lí hoạt động của role điện từ
Biến đổi dòng điện thông qua từ trường thông qua cuộn dây, từ trường lại tạo thành lực cơ học thông qua lực hút để thực hiện một động tác về cơ khí như đóng
mở công tắc, đóng mở các hành trình của một thiết bị tự động
Trang 31
Khi relay mở:
Dòng điện chạy qua cuộn dây mạch điều khiển (chân số 1 và chân 3) tạo ra một từ trường nhỏ làm đóng tiếp điểm (chân số 2 và số 4) Tiếp điểm là một phần của mạch tải, được dùng để điều khiển mạch điện nối với nó Dòng chạy qua chân
số 2 và số 4 khi relay được kích hoạt (trạng thái mở)
Khi relay ngắt:
Khi dòng ngừng chạy qua mạch điều khiển (chân số 1 và số 3) relay trở nên ngắt Không còn từ trường, tiếp điểm hở ra và bị ngăn không chạy qua chân số 2 và
số 4 Relay bị ngắt
- Một số loại Role thông dụng
+ Role điện cơ (Role điện tử, role điện phân cực, role cảm ứng)
+ Role nhiệt
+ Role từ
+ Role điện từ bán dẫn, vi mạch
+ Role số
Trong hệ thống sử dụng role điện từ loại 6 chân
2.2.2.3 Động cơ điện một chiều
- Đặc điểm và phân loại
Nguồn điện cấp cho động cơ là nguồn điện một chiều Cấu tạo của động cơ điện một chiều có thể chia làm hai phần chính: phần tĩnh (cảm ứng) và phần quay Phần cảm: Để tạo ra từ trường một chiều, thường đặt ở stato
Hình 2 19: Hình ảnh Relay thực tế [2.19]
Trang 32Phần quay (phần ứng): quay trong từ trường để biến đổi điện năng thành cơ năng
Hình 2 20: Động cơ điện một chiều [2.20]
- Nguyên tắc hoạt động
Nguyên lí dòng điện chạy qua dây nằm trong từ trường gây ra lực đẩy lên dây dẫn đó Tốc độ có thể điều khiển do thay đổi dòng điện chạy qua cuộn dây của roto hay thay đổi cường độ từ trường của trường điện từ
- Điều chỉnh tốc độ và đảo chiều động cơ một chiều
+Điều chỉnh tốc độ:
Về phương diện điều chỉnh tốc độ,động cơ điện 1 chiều có nhiều ưu điểm hơn so với các động cơ khác.Không những có thể dễ dàng thay đổi tốc độ mà cấu trúc mạch lực,mạch điều khiển đơn giản hơn đồng thời đạt chất lượng điều chỉnh cao trong dải điều chỉnh tốc độ
Ru: điện trở phần ứng
Uu: điện áp phần ứng
k: hệ số sức điện động
Trang 33Từ 2 phương trình trên ta thấy n phụ thuộc vào θ ,Ru,Uu Vì vậy để điều chỉnh tốc
độ động cơ điện một chiều ta có 3 phương án:
- Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông
- Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ 𝑅𝑓 trên mạch phần ứng
- Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp U phần ứng
Điều chỉnh bằng cách thay đổi điện áp
Động cơ kích từ bằng nam châm vĩnh cửu nên từ thông của nó không thay đổi do đó ta không thể điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông được
Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ 𝑅𝑓 trên mạch phần ứng
Công suất động cơ dùng trong mô hình nhỏ (12-24W) nên ta không thể dùng phương pháp mắc thêm mắc thêm điện trở phụ vào vì như vậy sẽ khiến hiệu suất kém đi
Điều chỉnh tốc độ bằng các thay đổi điện áp phần ứng động cơ:
Phương pháp này cho phép điều chỉnh tốc độ cả trên và dưới mức Tuy nhiên
do cách điện các thiết bị thường chỉ tính toán cho điện áp định mức nên thường giảm điện áp U Khi U giảm thì n giảm nhưng ∆𝑛 không đổi nên n giảm Vì vậy thường điều chỉnh tốc độ nhỏ hơn tốc độ định mức, còn lớn hơn thì điều chỉnh trong phạm vi nhỏ
Đặc điểm quan trọng của phương pháp này là khi điều chỉnh tốc độ thì momen không đổi vì từ thông và dòng điện phần ứng đều không đổi:
M=k.𝜃.Iư [8] Phương pháp cho phép điều chỉnh tốc độ trong giới hạn 1:10 thậm chí cao hơn có thể đến 1:25, phương pháp này dùng cho động cơ điện một chiều kích từ độc lặp hoặc song song làm việc ở chế độ kích từ độc lập
+Đảo chiều quay động cơ:
Chiều quay của động cơ phụ thuốc vào chiều quay của momen có thể dùng hai phương pháp:
- Đổi chiều dòng điện phần ứng
Trang 34- Đổi chiều từ thông (đổi chiều dòng kích từ)
Nếu chọn phương pháp đổi chiều dòng kích từ, khi thang máy đang quay do
hệ số điện cảm của dây kích từ lớn (do nhiều vòng dây) nên khi thay đổi chiều dòng kích từ thì xuất hiện suất điện động cảm ứng rất cao gây ra điện áp đánh thủng cách điện dây quấn từ Do đó có thể đảo chiều quay động cơ ta chọn phương pháp đảo chiều dòng phần ứng
Ưu nhược điểm của động cơ điện một chiều
Truyền động điện một chiều sử dụng cho các máy có yêu cầu cao về điều chỉnh tốc độ và momen, sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu momen khởi động cao, tăng tốc êm ở một dải tốc độ rộng Về phương diện điều chỉnh tốc độ, động cơ điện một chiều có nhiệm vụ ưu việt, không những có khả năng điều chỉnh tốc độ dễ dàng mà cấu trúc mạch lực, mạch điều khiển đơn giản hơn đồng thời lại đạt chất lượng cao hơn trong dải điều chỉnh tốc độ
Một phần quan trọng của động cơ điện một chiều là bộ phận chỉnh lưu của
nó, nó có nhiệm vụ đổi chiều dòng điện trong khi chuyển động quay của roto là liên tục Thông thường bộ phần này gồm có một bộ cổ góp và một chổi than tiếp xúc tiếp xúc cổ góp Đây là nhược điểm chính của động cơ điện một chiều Cổ góp làm cho cấu tạo phức tạp, kém tin cậy và nguy hiểm trong môi trường dễ nổ Khi sử dụng phải có nguồn điện một chiều kèm theo bộ chỉnh lưu
2.2.2.4 Cảm biến tiệm cận
Hình 2 21: Cảm biến tiệm cận
[2.21]
Trang 35Cảm biện tiệm cận là cảm biến có thể phát hiện sự có mặt của vật thể ở cự li gần mà không cần tiếp xúc trực tiếp với đầu cảm biến
Nguyên lí hoạt động của cảm biến được mô tả như sau:Cuộn dây nằm phía trước cảm biến tạo ra một từ trường tần số cao Khi vật thể bằng kim loại tiếp cận với từ trường này, một dòng điện cảm ứng (dòng điện xoáy) sẽ xuất hiện bên trong vật theo nguyên lí cảm ứng điện từ Khi vật kim loại này càng tiến đến sát cảm biến, dòng cảm ứng này càng tăng lên, tải dao động trên mạch tăng dẫn đến biên độ dao động giảm Cảm biến xác định sự thay đổi trang thái dao động này và tác động đầu
ra Mức độ thay đổi biên độ dao động phụ thuộc vào bản chất kim loại do đó khoảng cách phát hiện sẽ thay đổi tùy thuộc vào kim loại làm vật là gì
Ưu điểm của cảm biến tiệm cận loại từ cảm:
- Phát hiện không tiếp xúc
- Chỉ phát hiện kim loại
- Khoảng cách phát hiện (thông thường 0 đến 30mm)
- Sử dụng được trong môi trường khắc nghiệt (ví dụ bụi bẩn)
đến một vị trí đặt trước sẽ tác động lên công tắc hành trình
Hình 2 22: Nguyên lí hoạt động của cảm biến
[2.22]
Trang 36Phạm vi sử dụng công tắc hành trình
- Giới hạn hành trình (khi cơ cấu đến vị trí giới hạn và tác động vào công tắc sẽ làm tắt nguồn cung cấp cho cơ cấu nên nó không vượt quá vị trí giới hạn)
- Hành trình tự động: kết hợp các rơ-le, PLC hay vi điều khiển để khi cơ cấu đến
vị trí định trước sẽ tác động cho cơ cấu khác hoạt động hoặc tác động trực tiếp đến cơ cấu đó
Hình 2 23: Các loại công tắc hành trình [2.23]
Trang 37Hình 2 24: Hệ thống cảm biến cửa thang máy MISUBISHI [2.24]
Đặc tính: Hệ thống cảm biến cửa sử dụng thiết bị thu và phát tia hồng ngoại tạo ra 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
2.2.2.7 Hệ thống tự bảo vệ 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 buồng thang Khi đó thiết bị bảo vệ tự động sẽ tác động ngay lập tức, nó được cấp nguồn từ nguồn điện dự trữ (hệ thống acquy,…) , buồng thang khi
đó sẽ được điều khiển đưa đến tầng gần nhất và hệ thống cửa sẽ được tự động mở
Trang 38Nguyên 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
2.2.2.8 Biến tần
Nguyên lí cơ bản làm việc của bộ biến tần cũng khá đơn giản Đầu tiên nguồn điện xoay chiều 1 pha hay 3 pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn 1 chiều bằng phẳng Công đoạn này được thực hiện bởi bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện Nhờ vậy hệ số công suất cosphi của hệ biến tần đều có giá trị không phụ thuốc vào tải và có giá trị ít nhất 0,96 Điện áp 1 chiều này được biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng Công đoạn này hiện nay được thực hiện thông qua hệ IGBT (transistor lưỡng cực có cổng cách ly) bằng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM) Nhờ tiến bộ của công nghệ vi xử lí và công nghệ bán dẫn lực hiện nay, tần số chuyển mạch xung có thể lên tới dải tần số siêu âm nhằm giảm tiếng ồn cho động cơ và giảm tổn thất trên lõi sắt động cơ
Hình 2 26: Cấu tạo cơ bản của biến tần [2.26]
Hệ thống điện xoay chiều 3 pha ở đầu ra có thể thay đổi giá trị biên độ và tần
số vô cấp tùy theo bộ điều khiển Theo lí thuyết giữa tần số và điện áp có một quy luật nhất định tùy theo chế độ điều khiển Đối với tải có momen không đổi tỉ số điện
áp – tần số là không đổi Tuy vậy với tải bơm và quạt, quy luật này lại là hàm bậc 4 Điện áp là hàm bậc 4 của tần số Điều này tạo ra đặc tính momen là hàm bậc 2 của tốc độ phù hợp với yêu cầu của tải bơm/quạt do bản thân momen cũng lại là hàm bậc 2 của điện áp
2.3 Đặc điểm phụ tải của thang máy và các yêu cầu truyền động
- Phụ tải thang máy là phụ tải thế năng
Trang 39- Vị trí các điểm dừng của thang máy đế đón, trả khách, hàng trên hố thang là các vị trí cố định, đó chính là vị trí sàn các tầng
- Động cơ truyền động thang máy làm việc với phụ tải ngắn hạn lặp lại, mở máy
và hãm máy nhiều
- Đây là thang máy chở hàng cho nhà 4 tầng, chọn thang máy có người đi kèm, nên đòi hỏi cao về độ an toàn và chính xác khi dừng thang máy
- Đảm bảo gia tốc cabin khi khởi động và khi dừng nằm trong giới hạn cho phép
2.3.1 Đặc điểm phụ tải của thang máy
+ Thang máy là phụ tải có tính chất thế năng Tùy vào kiểu thang máy mà phụ tải có thể ổn định hoặc không Đây là thang máy chở hàng nên thông thường tải khá ổn định, có thể khi nâng đầy tải, khi hạ không tải
+ Thang máy làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại Phụ tải mang tính chất lặp lại thay đổi, thời gian làm việc và nghỉ xen kẽ nhau Nhiệt phát nóng của động cơ chưa đạt đến mức bão hòa đã được giảm do mất tải
+ Đặc điểm thứ ba của thang máy là sự thay đổi chế độ làm việc của động
cơ Động cơ trong mỗi lần hoạt động đều thực hiện đầy đủ các quá trình khởi động, kéo tải ổn định, hãm dừng Nghĩa là có sự chuyển đổi liên tục của động cơ từ chế độ động cơ sang chế độ máy phát
+ Thang máy khởi động đạt đến tốc độ định mức sau đó chuyển động ổn định với tốc độ đó trong một lần chuyển động, do đó không có yêu cầu về điều chỉnh tốc độ
2.3.2 Các yêu cầu chuyển động cho thang máy
+ Do đặc điểm phụ tải có những điểm riêng nên chuyển động thang máy có những yêu cầu sau:
Yêu cầu cơ bản của hệ thống thang máy là bảo đảm cho thang máy chuyển động êm Buồng thang máy chuyển động êm hay không phụ thuộc gia tốc khởi động, khi hãm, phanh Các tham số đặc trưng cho chuyển động của thang máy là:
- Vận tốc di chuyển: v (m/s)
Trang 40- Gia tốc: a (m/s2)
- Độ giật: p (m/s3)
Tốc độ thang máy được thiết kế đặt căn cứ vào loại tải mà nó mang và vào quãng đường tổng hoạt động Tốc độ quyết định năng suất của thang máy Với các nhà cao tầng, việc dùng thang máy có tốc độ cao tiết kiệm được nhiều thời gian Tuy vậy để tăng tốc độ thang máy đòi hỏi chi phí thiết kế tăng, nếu tăng tốc độ của thang máy từ v= 0,75(m/s) lên v= 3,5(m/s) thì giá thành sẽ tăng lên 4 tới 5 lần, bởi vậy tùy theo độ cao của nhà mà phải chọn thang máy có tốc độ phù hợp với tốc độ tối ưu Với thang máy chở hàng trong một tòa nhà cao 7 tầng đạt tốc độ v = 1(m/s)
là phù hợp.[9]
Tốc độ di chuyển trung bình của buồng thang có thể tăng bằng cách giảm thời gian mở và hãm máy, có nghĩa là tăng gia tốc, nhưng khi gia tốc lớn sẽ gây cảm giác khó chịu cho người, có thể gây đổ vỡ các hàng hóa và các chất lỏng trong khi di chuyển Vậy gia tốc tối ưu là: a = 2(m/s2).[9]
Gia tốc tối ưu đảm bảo năng suất cao và không gây cảm giác khó chịu cho con người
Bảng 2 2: So sánh các thông số giữa động cơ DC và AC
bình (m/s3)
Đại lượng quan trọng nữa trong yêu cầu truyền động thang máy là độ giật
Độ giật sinh ra do sự thay đổi lớn của gia tốc khi khởi động và khi dừng Độ giật có ảnh hưởng lớn tới chuyển động êm của thang máy
Đạo hàm bậc nhất của gia tốc: