Hỡnh 4. 1. Mụ hỡnh tổng quỏt 4.2. CẤU TẠO Mễ HèNH
Mụ hỡnh thang mỏy được khảo sỏt là thang mỏy dõn dụng dựng để chở khỏch. Nguyờn lý hoạt động chủ yếu ưu tiờn theo hành trỡnh và theo yờu cầu gọi thang gần nhất.
Kết cấu của khung ngoài mụ hỡnh được làm bằng khung nhụm chịu lực, bờn trong bố trớ cỏc hệ thống ray dẫn hướng di chuyển buồng thang và dọc theo đú ở
mỗi tầng cú bố trớ cỏc cảm biến tầng. Động cơ nõng hạ buồng thang đặt trờn giỏ đỡ được bố trớ ở phần trờn của mụ hỡnh. Buồng thang được làm bằng Mica, bờn trờn cú bố trớ cơ cấu đúng – mở cửa buồng thang. Phớa mặt ngoài buồng thang ở mỗi tầng đều được bố trớ hệ thống cỏc nỳt nhấn, đốn bỏo và hệ thống cửa tầng.
Bờn phải của mụ hỡnh thiết kế một tủ điện dựng để đặt cỏc thiết bị điều khiển như: PLC, nguồn điện, rơle trung gian, cỏc mạch vi điều khiển, cũi bỏo động, quạt…
Mụ hỡnh và tủ điện được đặt trờn khung sắt cú gắn bỏnh xe để dễ dàng trong việc di chuyển.
Để thuận tiện trong việc gia cụng và thiết kế ta chia toàn bộ mụ hỡnh ra làm 2 phần chớnh:
Mụ hỡnh thang mỏy:
- Khối cơ cấu truyền động
+ Cơ cấu truyền động nõng - hạ buồng thang + Cơ cấu truyền động kộo cửa ra - vào - Khối chọn tầng
- Khối gọi tầng
- Khối cảm biến xỏc định vị trớ thang - Buồng thang
- Đối trọng
Tủ điện:
- Khối điều khiển - Khối rơle trung gian - Khối nguồn
- Khối bảng đấu nối thực hành
Nguyờn tắc hoạt động của mụ hỡnh: Reset buồng thang khi đúng nguồn:
Mặc dự buồng thang đang ở bất kỳ vị trớ nào thỡ khi đúng nguồn đều được reset trở về tầng 1.
Nguyờn tắc lờn / xuống của buồng thang:
Chuyển động của buồng thang được điều khiển bởi động cơ kộo buồng thang. Khi cửa đúng kớn và cú tớn hiệu từ hệ thống điều khiển thỡ buồng thang bắt đầu chuyển động lờn hay xuống tựy theo yờu cầu của người sử dụng.
Nguyờn tắc đến tầng:
Để xỏc định vị trớ hiện tại của buồng thang nhờ cảm biến quang ở mỗi tầng. Khi buồng thang ở tầng nào thỡ cảm biến quang nhận tớn hiệu ở tầng đú và đưa tớn hiệu về bộ điều khiển xử lý.
Chế độ phục vụ:
Thang được điều khiển theo chế độ bỡnh thường, chế độ này được thực hiện ưu tiờn theo hành trỡnh thang di chuyển và ưu tiờn cho tầng gọi gần nhất theo chiều thang di chuyển. Nếu cú yờu cầu ngược lại với chiều thang di chuyển thỡ thang sẽ nhớ tớn hiệu đú và thực hiện ở chu kỳ sau. Tại tầng 1 và tầng 6 thang được reset để thiết lập chương trỡnh hoạt động tương ứng.
Khi cú yờu cầu phục vụ, chương trỡnh sẽ kiểm tra và thực hiện, đồng thời cập nhật liờn tục cỏc tớn hiệu yờu cầu và sẽ thực hiện tiếp cỏc yờu cầu đú và sẽ thực hiện tiếp cỏc yờu cầu đú.
4.2.1. Cơ cấu truyền động
4.2.1.1. Cơ cấu truyền động nõng - hạ buồng thang
Cơ cấu truyền động nõng - hạ buồng thang: là hệ thốngtruyền động được kộo bởi động cơ 24VDC cú hộp giảm tốc thụng qua hệ thống dõy xớch và lớp bỏnh răng dẫn hướng.
Cabin được treo trờn một đầu dõy xớch, đầu xớch cũn lại được treo vào đối trọng, đoạn giữa của dõy cỏp vũng qua lớp chớnh của mỏy kộo, khi lớp này quay làm dõy cỏp sẽ bị cuốn vào ở đầu này và bị duỗi ra ở đầu kia tức là khi Cabin đi lờn thỡ đối trọng đi xuống và ngược lại. Puly phụ là thiết bị được thiết kế chuyển hướng xớch nõng để Cabin và đối trọng ở hai vị trớ thuận lợi trong việc di chuyển, đồng thời làm giảm moment kộo tải cho động cơ kộo. Xem hỡnh 4.2
Hỡnh 4. 2. Cơ cấu nõng – hạ buồng thang
4.2.1.2. Cơ cấu truyền động kộo cửa ra – vào
Cơ cấu truyền động kộo cửa ra – vào: được thiết kế một vũng kớn giữa động cơ và lớp dẫn. Hai cỏnh cửa cabin được gắn cố định trờn xớch ở phớa trờn (1) và xớch ở phớa dưới (2) đảm bảo khi động cơ hoạt động thỡ 2 cỏnh cửa ra vào cựng lỳc. Động cơ 12VDC và lớp được đặt cố định trờn đế nhụm, khi nhận được tớn hiệu từ bộ điều khiển thỡ động cơ quay thuận (nghịch), đồng thời kộo cửa cabin đúng (mở) cựng lỳc. Ở hai đầu hành trỡnh đúng (mở) cửa cú gắn cụng tắc hành trỡnh để giới hạn vị trớ đúng (mở) cửa. Đảm bảo đúng mở cửa hợp lý (Xem hỡnh 4.3).
Xớch kộo
Lớp phụ
Lớp chớnh
Hỡnh 4. 3. Cơ cấu truyền động kộo cửa cabin 1. Xớch ở phớa trờn; 2. Xớch ở phớa dưới;
3. CTHT đúng cửa; 4. CTHT mở cửa.
Bộ truyền động xớch bỏnh răng như hỡnh 4.2 cú:
Ưu điểm:
- Bộ truyền động xớch bỏnh răng cú khả năng truyền chuyển động giữa hai trục khỏ xa nhau, mà kớch thước của bộ truyền khụng lớn lắm.
- Bộ truyền động làm việc ờm, khụng cú tiếng ồn.
- Đảm bảo an toàn cho động cơ khi cú quỏ tải.
- Bộ truyền động cú kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, giỏ thành rẻ.
Nhược điểm:
- Bộ truyền cú khả năng tải khụng cao. Kớch thước của bộ truyền động lớn hơn cỏc bộ truyền khỏc khi làm việc với tải trọng như nhau.
- Tuổi thọ của bộ truyền tương đối thấp khi làm việc với vận tốc cao.
1
2 3
4.2.2. Khối chọn tầng
Hỡnh 4. 4. Bảng chọn tầng
Ngoài thực tế, bảng điều khiển này được đặt bờn trong buồng thang để phục vụ cho khỏch sử dụng khi vào trong buồng thang nhưng vỡ mụ hỡnh nhỏ nờn bảng điều khiển này được đặt ở trờn cựng của mụ hỡnh, để tiện cho việc thực hiện thao tỏc trờn mụ hỡnh.
Chức năng trong mụ hỡnh:
- Nỳt nhấn chọn tầng từ 1 đến 6 để phục vụ nhu cầu đi lại của khỏch hàng.
- Nỳt nhấn : Mở cửa ra lại khi cú người muốn vào hoặc ra.
- Nỳt nhấn : Đúng cửa nhanh.
- Nỳt : Chuụng bỏo khẩn cấp
- Nỳt OVL : Nỳt nhấn mụ phỏng sự cố.
Ngoài ra cũn cú đốn led 7 đoạn hiển thị số tầng hiện tại buồng thang phục vụ và led ma trận 8x8 bỏo chiều đang hoạt động của thang mỏy.
4.2.3 Khối gọi tầng
đều cú bảng điều khiển phục vụ cho việc gọi thang (xem hỡnh 4.5) bao gồm:
Hỡnh 4. 5. Bảng gọi tầng
Chức năng trong mụ hỡnh:
Hai nỳt ấn: Một nỳt để gọi cho thang đi lờn , một nỳt để gọi thang đi
xuống . Riờng ở tầng dưới cựng và tầng trờn cựng chỉ cú một nỳt (gọi cho thang đi lờn hoặc đi xuống ).
Đốn led 7 đoạn bỏo tầng cho biết vị trớ và ma trận 8x8 bỏo chiều hoạt động hiện tại của cabin thang mỏy. Khi muốn gọi thang, hành khỏch chỉ cần ấn vào nỳt gọi tầng theo chiều muốn đi, tớn hiệu đốn sẽ sỏng lờn, đốn bỏo hiệu hệ thống đó ghi nhận lệnh gọi và thang sẽ di chuyển phục vụ.
4.2.4. Khối cảm biến xỏc định vị trớ thang
Khối cảm biến xỏc định vị trớ thang được bố trớ tại mỗi tầng để xỏc định buồng thang đang ở vị trớ nào.
tắc hành trỡnh được bố trớ dọc theo chiều dài của giếng thang tại 6 tầng của mụ hỡnh (xem hỡnh 4.6).
Hỡnh 4. 6. Khối cảm biến xỏc định vị trớ thang
Chức năng trong mụ hỡnh:
Xỏc định chớnh xỏc vị trớ thang đang hoạt động và kết hợp với bộ điều khiển dừng bằng tầng một cỏch chớnh xỏc.
Ngoài ra, ở tầng trờn cựng và tầng dưới cựng cũn được bố trớ 2 CTHT giới hạn trờn và giới hạn dưới với mục đớch trỏnh trường hợp hỏng cảm biến quang thang mỏy vượt quỏ tầng giới hạn cho phộp. Đảm bảo an toàn trong quỏ trỡnh hoạt động của thang mỏy.
Hỡnh 4. 7. Vị trớ cụng tắc hành trỡnh giới hạn
CTHT trờn CTHT dưới
Vị trớ cảm biến
Chức năng trong mụ hỡnh:
Khi cú sự cố buồng thang chạy quỏ hành trỡnh của mỡnh thỡ cụng tắc giới hạn trờn (dưới) bị tỏc động thỡ nguồn điện sẽ được ngắt hoàn toàn trỏnh gõy hỏng húc cỏc thiết bị trong mụ hỡnh.
4.2.5. Buồng thang
Trong quỏ trỡnh làm việc, buồng thang di chuyển trong giếng thang dọc theo hai thanh ray dẫn hướng.
Hỡnh 4. 8. Buồng thang
Chức năng trong mụ hỡnh:
Cabin là bộ phận mang tải trong mụ thang mỏy.
4.2.6. Đối trọng
Đối trọng được làm bằng thộp và di chuyển lờn xuống dọc theo hai thanh dẫn. Đối trọng được treo trờn một đầu dõy xớch, đầu xớch cũn lại được treo vào cabin, đoạn giữa của dõy xớch vũng qua lớp của động cơ kộo, khi lớp này quay làm dõy xớch sẽ bị cuốn vào ở đầu này và bị duỗi ra ở đầu kia tức là khi cabin đi lờn thỡ đối trọng đi xuống và ngược lại (xem hỡnh 4.9)
Buồng thang Ray dẫn
Hỡnh 4. 9. Đối trọng
Chức năng trong mụ hỡnh:
Đối trọng là bộ phận đúng vai trũ chớnh trong hệ thống cõn bằng của thang mỏy.
Tủ điều khiển:
Chứa cỏc thiết bị đúng ngắt, điều khiển và giỏm sỏt hoạt động của thang gồm mạch điều khiển chớnh (PLC và vi điều khiển), cầu chỡ cỏc loại, cụng tắc tơ và cỏc loại rơle trung gian...
Hỡnh 4. 10. Tủ điện
Đối trọng
Thanh dẫn hướng
Bờn trong của tủ điện:
Hỡnh 4. 11. Hỡnh ảnh bờn trong tủ điện
4.2.7. Khối nguồn
Khối nguồn dựng để cung cấp nguồn điện hoạt động cho mụ hỡnh. Khối nguồn gồm cú:
- Nguồn xoay chiều: 220V/50Hz
- Nguồn một chiều: 12V/5A
4.2.8. Khối rơle trung gian
Hỡnh 4. 13. Khối rơle trung gian
Chức năng trong mụ hỡnh:
Trong mụ hỡnh sử dụng 4 rơle trung gian loại 24VDC/5A dựng để cấp nguồn, đảo chiều quay cho 2 động cơ kộo thang mỏy và động cơ kộo cửa khi nhận tớn hiệu từ bộ điều khiển PLC.
4.2.9. Khối mạch cảm biến
Hỡnh 4. 14. Khối mạch cảm biến
Chức năng trong mụ hỡnh:
và cảm biến quỏ tải khi bị tỏc động. Sau đú xử lý tớn hiệu kớch lờn điện ỏp 24V đưa vào PLC xử lý.
4.2.10. Khối bảng đấu nối thực hành
Hỡnh 4. 15. Bảng đấu nối thực hành
Chức năng trong mụ hỡnh:
Bảng đấu nối thực hành được chia thành từng khối, theo từng bài thực hành, thuận lợi cho việc đấu nối thực hành.
4.3. GIỚI THIỆU CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG Mễ HèNH
4.3.1. PLC IVC1-2416MAR
PLC IVC được lập trỡnh để xử lý chương trỡnh chớnh điều khiển cỏc thiết bị trong thang mỏy.
4.3.2. Atmega 16
ATmega 16 dựng để lập trỡnh xử lý cỏc tớn hiệu điều khiển trực tiếp như:
Nhận tớn hiệu: từ cỏc nỳt nhấn chọn, gọi tầng trong và phớa ngoài thang mỏy.
Xuất tớn hiệu: xử lý đốn tớn hiệu tại nỳt đang chọn, gọi tầng.
Hiển thị trờn led 7 đoạn và ma trạn 8x8.
Xuất tớn hiệu lờn PLC thực hiện chương trỡnh chớnh.
4.3.3. Khớ cụ điện CB
CB là thiết bị điện dựng để tự động cắt mạch điện, bảo vệ quỏ tải, ngắn mạch, sụt ỏp.
Hồ quang sinh ra được dập trong khụng khớ.
Thụng số kỹ thuật:
Điện ỏp cung cấp: 220VAC/50Hz.
Cường độ dũng điện định mức: 6A.
4.3.4. Rơle trung gian
Rơle là thiết bị điện dựng để đúng cắt mạch điện điều khiển, bảo vệ và điều khiển mạch động lực.
Hỡnh 4. 17. Atmega 16
Hỡnh 4. 18. CB
Thụng số kỹ thuật:
Rơ le trung gian Omron MY2N 24 VDC.
Hóng sản xuất: OMRON.
Kớch thước (mm): 36x28x21.5.
Số cặp tiếp điểm: 2, 4.
Tải trở : 5A, 220 VAC/5A, 24 VDC
Tải cảm ứng: 2A, 220 VAC/2A, 24 VDC
a. Cấu tạo bờn trong:
Nam chõm điện 1
Nắp 2
Lũ xo 3
Rơle cú 4 tiếp điểm (gồm cỏc tiếp điểm thường mở và tiếp điểm thường đúng)
Nguyờn lý hoạt động:
Khi cuộn dõy được cấp điện ỏp, lực điện từ trong cuộn dõy xuất hiện lực này sẽ thắng lực của lũ xo (3) và kộo nắp (2) về phớa lừi thộp của mạch từ, nờn cỏc tiếp điểm thường đúng mở ra cũn cỏc tiếp điểm thường mở đúng lại. Cỏc thanh gắn tiếp điểm động làm bằng thộp lũ xo hoặc đồng lũ xo mục đớch để cho cỏc tiếp điểm tiếp xỳc với nhau tốt hơn. Rơle trung gian dựng để truyền tớn hiệu của cỏc rơle bảo vệ trong mạch điều khiển. Do đú số lượng tiếp điểm của rơle trung gian tương đối nhiều.
4.3.5. Bộ đổi nguồn 220VAC – 12VDC
Nguồn 12V-DC: lấy từ nguồn tổ ong, là nguồn điện tử (switching power) cú hiệu suất cao, nhỏ gọn, ớt tỏa nhiệt, độ bền cao, cú điện ỏp ổn định. Bộ nguồn sử dụng điện ỏp vào 220V/50Hz chuyển đổi ra 12V/5A được sử dụng với mục đớch cấp nguồn cho cỏc thiết bị điện trong mụ hỡnh.
Thụng số kỹ thuật:
Điện ỏp ngừ vào : 185 - 260 VAC
Tần số : 50 - 60 Hz
Điện ỏp ngừ ra : 12 VDC
Dũng ngừ ra tối đa: 5A
Cụng suất : 60 W
Nhiệt độ làm việc : 0 - 60 oC
4.3.6. Động cơ kộo cửa
Động cơ kộo cửa là thiết bị dựng để thực hiện đúng - mở cửa buồng thang.
Thụng số kỹ thuật:
Nguồn : 5-24 VDC.
Tốc độ : 70 vũng/phỳt.
Cụng suất : 7 W.
Moment xoắn cực đại : 1.9 N.m.
Khối lượng : 150 g Đường kớnh trục : 6 mm Hệ số giảm tốc : 60:1 Nhụng làm bằng thộp. Hỡnh 4. 21. Bộ nguồn 12V/5A
Hỡnh 4. 22. Động cơ kộo cửa
4.3.7. Động cơ kộo cabin thang mỏy
Động cơ kộo cabin thang mỏy là thiết bị dựng để thực hiện kộo buồng thang đi lờn, đi xuống.
Thụng số kỹ thuật:
Nguồn : 12-24 VDC
Tốc độ : 100 vũng/phỳt.
Cụng suất : 20W
Momen xoắn cực đại: 18N.m
4.3.8. Cụng tắc hành trỡnh
Cụng tắc hành trỡnh là thiết bị được sử dụng với mục đớch đúng ngắt tiếp điểm điều khiển tớn hiệu đầu vào PLC tớch cực lờn hoặc xuống (cú thể là thường đúng hoặc thường mở).
Thụng số kỹ thuật:
Dũng điện định mức 5A.
Trong mụ hỡnh sử dụng:
2 CTHT giới hạn động cơ kộo thang khi cabin thang mỏy đi lờn, xuống quỏ tầng giới hạn cho phộp.
2 CTHT xỏc định giới hạn đó đúng, mở của động cơ kộo cửa khi cabin thang mỏy thực hiện đúng mở cửa.
4.3.9. Cảm biến quang SHARP GP1A73A1
Cảm biến quang SHARP GP1A73A1 là loại cảm biến được dựng để thay thế cụng tắc hành trỡnh, được sử dụng trong cỏc hệ thống cần độ chớnh xỏc cao.
Nguyờn lý hoạt động giống như một cụng tỏc hành trỡnh: tỏc động lờn mức 1 khi cú vật cản chắn giữa vành múng ngựa, xuống mức 0 khi khụng cú vật cản tỏc động.
Thụng số kỹ thuật:
Nguồn cấp: 4,5 - 5V.
Hỡnh 4. 24. Động cơ kộo cabin
Dũng cấp: 16,5mA. Khoảng cỏch phỏt hiện: 10mm. Thời gian đỏp ứng: 16às. Tớn hiệu ra dạng: NPN. Điện ỏp ngừ ra: 0 - 0.5V. Trong mụ hỡnh sử dụng: 6 con cảm biến xỏc định vị trớ bằng tầng.
1 con cảm biến mở cửa.
1 con cảm biến xỏc định quỏ tải.
4.3.9.1. Sơ đồ nguyờn lý mạch kớch điện ỏp của cảm biến quang
Mục đớch của việc sử dụng mạch kớch điện ỏp của cảm biến quang là vỡ điện ỏp xuất ra của cảm biến khi tỏc động là rất nhỏ từ 0 - 0.5V. Mặt khỏc, tớn hiệu đầu vào PLC cú mức điện ỏp là 24V cho nờn cần phải sử dụng tới mạch kớch điện ỏp từ 0.5V lờn 24V thỡ PLC mới hiểu được trạng thỏi hoạt động của cảm biến.
Hỡnh 4. 27. Sơ đồ nguyờn lý mạch kớch điện ỏp của 1 cảm biến