Ngày nay, khi con người ngày càng tạo ra nhiều thiết bị phục vụ nhu cầu sinh hoạt thiết yếu của mình cũng như gia đình thì thang máy cũng không chỉ còn xuất hiện ở các tòa nhà cao ốc, trung tâm thương mại mà chúng đã len lỏi vào các ngóc ngách phục vụ cuộc sống gia đình. Chính vì vậy, sau thời gian học tập tại trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, chúng em lựa chọn đề tài “ Tính toán thiết kế, lập trình mô phỏng điều khiển thang máy gia đình bằng PLC” làm đồ án tốt nghiệp ra trường. Đề tài đồ án là một bài toàn thực tế thiết thực, qua đó chúng em có thể tiếp tục học hỏi, áp dụng những kiến thức học được trên ghế nhà trường áp dụng vào thực tế cuộc sống.
TỔNG QUAN VỀ THANG MÁY
Khái niệm chung và sự ra đời của thang máy
Thang máy là thiết bị thiết yếu trong việc vận chuyển người, hàng hóa, thực phẩm và các vật dụng khác giữa các tầng trong các tòa nhà cao tầng như cao ốc, khách sạn, bệnh viện và nhà ở Với vai trò quan trọng trong việc hạn chế sức lực con người khi di chuyển, thang máy ngày càng trở nên phổ biến như một giải pháp thay thế hiệu quả cho cầu thang bộ truyền thống Đặc biệt, trong các công trình xây dựng hiện đại, thang máy giúp tối ưu hóa không gian, nâng cao hiệu suất vận hành và đảm bảo an toàn cho người sử dụng.
Hiện nay, công nghệ phát triển ngày càng vượt bậc với các hệ thống điều khiển tốc độ phức tạp và sự phối hợp đóng ngắt chính xác nhằm đảm bảo an toàn cho tốc độ cabin trong mọi tình huống Nút nhấn tích hợp trên các bàn phím nhỏ gọn giúp nâng cao tính tiện nghi và hiện đại cho thang máy Những cải tiến này không chỉ mang lại trải nghiệm người dùng tốt hơn mà còn thúc đẩy sự phát triển thương mại của ngành thang máy ngày càng mở rộng.
Với sự nâng cấp của các bộ xử lý điều khiển, khả năng xử lý và lưu trữ dữ liệu ngày càng lớn hơn, đồng thời thiết kế trở nên nhỏ gọn hơn, việc lập trình thang máy trở nên dễ dàng và chính xác hơn Nhờ đó, công suất phục vụ được nâng cao, đảm bảo hoạt động linh hoạt và hiệu quả Các yêu cầu về an toàn cũng được cải thiện đáng kể, góp phần tạo nên môi trường vận hành thang máy an toàn tuyệt đối cho người sử dụng.
Thang máy đã trở thành một phần không thể thiếu trong kiến trúc và mỹ thuật, góp phần làm nổi bật và trang hoàng công trình xây dựng một cách lộng lẫy Các thiết kế thang máy sang trọng, hiện đại kết hợp với kỹ thuật tiên tiến luôn tạo cảm giác thỏa mãn và nâng cao trải nghiệm cảm xúc của người sử dụng Việc sử dụng thang máy trong các tòa nhà cao tầng và để vận chuyển hàng hóa đóng vai trò thiết yếu trong giai đoạn công nghiệp hóa và hiện đại hóa của đất nước.
1.1.2 Sự ra đời và phát triển thang máy
Thang máy đầu tiên trên thế giới được chế tạo vào năm 1743 dưới triều đại vua Louis XV tại Versailles, ban đầu phục vụ riêng cho quốc vương để dễ dàng di chuyển giữa các tầng để gặp bà DE Châteauroux Công trình này được xây dựng với kết cấu còn thô sơ, dựa trên nguyên lý cân bằng tải trọng, giúp vận hành dễ dàng và tiết kiệm sức lực.
Hình 1.2: Thang máy đầu tiên trên thế giới Đến cuối cuối thế kỷ XIX, sau sự ra đời của thang máy OTIS năm 1853, đến năm
Năm 1874, hãng thang máy SCHINDLER đã thành công trong việc chế tạo nhiều loại thang máy khác nhau Ban đầu, bộ tời kéo hoạt động với chỉ một tốc độ duy nhất, cabin có thiết kế đơn giản, cửa tầng đóng bằng tay, và tốc độ di chuyển của cabin còn thấp, phản ánh bước đầu của công nghệ thang máy trong giai đoạn phát triển ban đầu.
Hình 1.3: Thang máy OTIS đầu tiên
Trong thế kỷ XX, ngành thang máy thế giới đã trải qua giai đoạn phát triển mạnh mẽ với sự ra đời của nhiều thương hiệu mới Các hãng thang máy đã không ngừng ra mắt các mẫu mã đa dạng, tập trung vào các dòng thang máy an toàn, tốc độ cao và vận hành tin cậy Các sản phẩm mới còn được nâng cấp về tiện nghi trong cabin, mang lại trải nghiệm êm ái hơn và khả năng dừng tầng chính xác, đáp ứng tốt nhu cầu của người dùng hiện đại.
Trong những năm gần đây, thang máy vẫn không ngừng được cải tiến với các tính năng vượt trội nhằm nâng cao độ an toàn cho người sử dụng Sản phẩm này đã trở thành thiết bị tự động hóa phổ biến, thân thiện hơn với người dùng, đặc biệt trong lĩnh vực chở hàng.
Thang máy ngày nay đã hoàn thiện hơn nhiều so với các thế hệ trước nhờ vào việc áp dụng công nghệ hiện đại Trong khi thang máy xưa chỉ gồm một đầu nối với cần trục qua dây thừng hoặc cáp, và cơ cấu truyền động là hơi nước hoặc thủy lực, thì thang máy hiện đại được bao quanh bởi vách chắn như một căn phòng, gọi là " phòng thang" Phòng thang nằm trong một không gian vận hành riêng gọi là "đường nâng" và sử dụng cơ cấu kéo để di chuyển Hướng thẳng đứng của phòng thang được duy trì bởi con trượt định hướng, và hệ thống dây cáp kim loại cùng bánh răng rông rãnh giúp nâng hạ phòng thang một cách an toàn và hiệu quả Trọng lượng của phòng thang được cân bằng bằng đối trọng, giúp chuyển động của thang máy luôn đồng bộ, mượt mà, nâng cao độ an toàn và tiện nghi cho người sử dụng.
Thang máy phải theo kịp với sự phát triển liên tục của các tòa nhà và nhu cầu di chuyển nhanh chóng của người dùng Theo CNN, Một tòa nhà ở Trung Quốc giữ nhiều kỷ lục về thang máy, gồm thang máy nhanh nhất, cao nhất và thang máy hai tầng cao nhất Tháp Shanghai, với chiều cao 632 mét, là tòa nhà cao thứ hai thế giới, và thang máy của nó do Tập đoàn Mitsubishi của Nhật Bản thiết kế, di chuyển với tốc độ 20,5 m/s qua 121 tầng.
Tháp Jeddah ở Ả Rập dự kiến hoàn thành vào năm 2019 và sẽ trở thành tòa nhà cao nhất thế giới kèm theo hệ thống thang máy cao và nhanh nhất hiện nay, theo CNN Tại độ cao 1km, việc thiết kế thang máy đòi hỏi phải đối mặt với nhiều yếu tố kỹ thuật để đảm bảo khả năng chịu lực và vận hành an toàn ở tốc độ cao Các công ty như Kone đang nghiên cứu và phát triển các công nghệ mới để đáp ứng yêu cầu của các tòa nhà chọc trời trong tương lai.
Nguyễn Văn Khoa cùng với bảy công ty Phần Lan đã hợp tác để thiết kế và xây dựng các loại thang máy sử dụng dây làm từ sợi carbon, mang lại giải pháp vận chuyển an toàn và hiệu quả hơn Nhờ công nghệ dây sợi carbon tiên tiến, các thang máy này có khả năng di chuyển lên đến 660 mét, mở ra những tiềm năng mới trong ngành công nghiệp thang máy Đây là bước đột phá trong việc nâng cao độ bền và khả năng chịu lực của hệ thống nâng tải, phù hợp với các tòa nhà cao tầng hiện đại.
Với sự tăng tốc của các thang máy, các nhà phát minh liên tục cải tiến và giới thiệu các tính năng an toàn mới nhằm đảm bảo an toàn tối đa cho người sử dụng Những cải tiến này giúp tăng hiệu quả vận hành cũng như nâng cao trải nghiệm an toàn khi sử dụng thang máy trong mọi điều kiện Các tính năng an toàn tiên tiến ngày càng được tích hợp để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của khách hàng, góp phần thúc đẩy sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp thang máy.
Trong lĩnh vực an toàn thang máy, đã có những cải tiến đáng chú ý như bằng sáng chế của nhóm các nhà phát minh tại công ty Otis năm 2009 về hệ thống bảo vệ chống quá tốc độ, giúp phát hiện khi thang máy bắt đầu tăng tốc và tự động kích hoạt phanh gắn liền với trigger điện từ, hạn chế nguy cơ tai nạn do tốc độ vượt quá mức Ngoài ra, vào năm 2011, nhà phát minh Juan Carlos Abad người Thụy Sĩ đã đăng ký bằng sáng chế cho một công tắc an toàn cho phép giảm tốc từ từ khi thang máy dừng khẩn cấp, nâng cao hiệu quả và an toàn trong quá trình vận hành.
Ngày nay, các mẫu thang máy gia đình được trang bị công nghệ điều khiển tự động nhờ hệ thống lập trình phần mềm trên bộ vi xử lý Bảng điều khiển ở cửa tầng và cửa buồng hoạt động như nhân viên bưu điện, truyền đạt thông tin giữa người dùng và máy móc Đây là giải pháp hiện đại giúp nâng cao tiện ích và sự tiện nghi cho các gia đình.
Nhiều công nghệ đang được phát triển và khám phá để làm thang máy cao hơn, nhanh hơn, an toàn hơn
Cấu tạo chung của thang máy
Hiện nay, trên thế giới có nhiều loại thang máy hiện đại với thiết kế phức tạp nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của cuộc sống Tuy nhiên, tất cả các loại thang máy vẫn dựa trên cấu tạo chung và cơ bản gồm các bộ phận chính như cabin, hệ thống cáp kéo, motor điều khiển, bộ điều khiển và hệ thống an toàn Các thành phần này đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hoạt động an toàn, linh hoạt và hiệu quả của thang máy trong các tòa nhà dân dụng và công nghiệp.
Hình 1.6: Cấu tạo thang máy
1.2.1 Hệ thống cơ khí a, Động cơ kéo
Khi motor kéo hoạt động, puli ma sát quay và truyền chuyển động đến cáp nâng để nâng hoặc hạ cabin và đối trọng theo chiều dọc giếng thang Motor đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hoạt động ổn định và hiệu quả của thang máy, được điều chỉnh phù hợp nhờ hệ thống điều khiển điện tử tại tủ điều khiển Sự phối hợp chính xác giữa motor và hệ thống điều khiển giúp nâng cao độ an toàn và hiệu suất hoạt động của thang máy.
Phanh trên motor được gắn để giữ cho cabin đứng yên ở các vị trí dừng tầng, đảm bảo an toàn và ổn định Bộ phanh gồm hai má phanh kẹp lấy tang phanh, với tang phanh gắn đồng trục với trục động cơ để hoạt động chính xác Việc đóng mở phanh được phối hợp nhịp nhàng với quá trình làm việc của động cơ, đảm bảo hoạt động an toàn cho cabin Hệ thống rail dẫn hướng lắp đặt dọc theo giếng thang, giúp dẫn hướng chính xác cho cabin và đối trọng trong quá trình chuyển động dọc theo hố thang.
Hệ thống ray dẫn hướng đảm bảo đối trọng và cabin luôn duy trì vị trí chính xác theo thiết kế trong hố thang máy Điều này giúp ngăn chặn sự dịch chuyển ngang không mong muốn trong quá trình chuyển động, tăng độ an toàn và ổn định cho hệ thống thang máy.
Ray dẫn hướng cần đảm bảo độ cứng để giữ trọng lượng cabin và tải trọng trong cabin, đồng thời chịu lực tác động của các thành phần tải trọng động khi hệ thống phanh bảo hiểm hoạt động, đặc biệt trong trường hợp cáp bị đứt hoặc cabin đi xuống với tốc độ vượt quá giới hạn cho phép Cáp tải đóng vai trò quan trọng trong hệ thống an toàn, giúp đảm bảo cabin không rơi tự do và duy trì sự ổn định trong quá trình hoạt động.
Cáp tải thang máy chịu lực nâng hạ cabin và đối trọng, đảm bảo an toàn và độ bền của hệ thống Nó phải có khả năng chịu lực ma sát với puli theo tính toán của nhà sản xuất để vận hành hiệu quả Cabin được kết nối với đối trọng bằng cáp thép chuyên dụng, đồng thời liên kết với động cơ qua rãnh puli Khi động cơ hoạt động, puli quay kéo cáp, đưa cabin đến vị trí mong muốn, giúp cabin và đối trọng di chuyển trơn tru theo ray dẫn hướng.
Mỗi sợi cáp được tạo thành từ nhiều tao cáp, thường gồm 6-7 tao, giúp tăng độ bền và độ chịu lực của cáp Mỗi tao cáp lại được cấu tạo từ nhiều sợi thép có đường kính từ 0,2 đến 3 mm, được bện chặt chẽ với nhau để đảm bảo tính đàn hồi và khả năng chịu lực tối ưu Các thành phần này kết hợp tạo nên một hệ thống cáp chắc chắn, phù hợp cho các ứng dụng cần độ bền cao và độ tin cậy.
Cáp tải thang máy được chia làm 02 loại: cáp tròn và cáp dẹt
Cáp tròn là loại cáp truyền thống làm từ thép lõi bịt dầu, giúp giảm ma sát và bảo vệ cáp trong quá trình hoạt động Trong quá trình sử dụng, cáp tự tiết ra dầu bôi trơn để tránh bị mòn và tăng tuổi thọ, đảm bảo hiệu suất làm việc ổn định và an toàn.
Cáp dẹt sử dụng sợi Carbon siêu nhẹ mang lại nhiều ưu điểm như trọng lượng nhẹ, độ bền cao và tuổi thọ dài phù hợp cho các dự án thang máy tốc độ cao trong các tòa nhà chọc trời Ứng dụng công nghệ Ultrarope giúp giảm thiểu rung lắc của thang máy khi di chuyển, tăng 60% khả năng chuyên chở và giảm 15% tiêu thụ năng lượng nhờ kiểm soát ma sát tốt hơn Hiện tại, KONE đang sử dụng loại cáp này trong các công trình thang máy của mình để nâng cao hiệu suất vận hành và độ bền.
Dùng để chuyển hướng cáp và thay đổi lực căng cáp, Puly có dạng đĩa tròn và có rãnh để vắt cáp kéo qua
Hình 1.10: Mặt cắt các dạng thiết kế rãnh Puly và Puly e, Cabin và đối trọng
Cabin là bộ phận quan trọng trong thang máy, chịu trách nhiệm vận chuyển người và hàng hóa giữa các tầng Để đảm bảo hoạt động ổn định trong quá trình di chuyển lên xuống, thang máy sử dụng đối trọng cân bằng, chuyển động đồng bộ với cabin nhưng theo chiều ngược lại Việc này giúp giảm tải lực kéo, nâng cao hiệu quả và an toàn cho hệ thống thang máy.
Hình 1.9: Cáp tròn và Cáp dẹt
Đối trọng trong hệ thống cabin là một khối nặng treo vào đầu cáp tải, nhằm tạo lực ma sát giữa rãnh cáp của puly và cáp tải, từ đó tăng độ bám dính và đảm bảo an toàn trong quá trình vận hành Ngoài ra, đối trọng còn có tác dụng cân bằng với khối lượng qua puly, giúp giảm tải lực tác dụng lên motor Nhờ đó, motor hoạt động nhẹ nhàng hơn, nâng cao hiệu suất làm việc của hệ thống.
Cabin và đối trọng được treo trên hai đầu cáp nâng nhờ vào hệ thống treo chắc chắn Hệ thống này đảm bảo các nhánh cáp có sức căng đều nhau, giúp nâng hạ an toàn và ổn định Cáp nâng được vắt qua các rãnh cáp của pulley ma sát do motor kéo, tạo điều kiện vận hành hiệu quả và linh hoạt trong quá trình nâng hạ.
Hệ thống cabin và đối trọng di chuyển trên các ray dẫn hướng trong giếng thang nhờ các ngàm dẫn hướng, giúp đảm bảo chuyển động ổn định Các thành phần như cáp nâng, ray dẫn hướng, cabin và đối trọng nằm trong cùng một mặt phẳng để đảm bảo chuyển động nhẹ nhàng, chính xác và không rung lắc Cabin, hộp giảm tốc và đối trọng tạo thành một cơ hệ phối hợp chuyển động nhịp nhàng, được điều chỉnh bởi motor kéo nhằm nâng cao hiệu quả vận hành.
Cabin thang máy cần có kích thước phù hợp, đảm bảo tính thẩm mỹ cao và tiện nghi như ánh sáng, quạt gió, điều hòa, âm thanh, và panel vận hành để mang lại cảm giác dễ chịu và thuận tiện cho khách hàng Các thiết bị phụ trợ như quạt gió, chuông, điện thoại liên lạc, chỉ thị số báo chiều chuyển động và panel vận hành được tích hợp trong cabin nhằm tạo trải nghiệm thoải mái và an toàn khi sử dụng Bộ hạn chế tốc độ (phanh cơ) cũng đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn cho hành khách khi vận hành thang máy.
Bộ khống chế tốc độ của thang máy đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong hệ thống an toàn, vì nó là bộ kiểm soát tốc độ giúp điều chỉnh thang máy không vượt quá giới hạn cho phép Thiết bị này đảm bảo thang máy vận hành ổn định và an toàn trong suốt quá trình hoạt động, tránh rủi ro do quá tốc độ Việc khống chế tốc độ chính xác giúp duy trì hiệu suất hoạt động của thang máy, đồng thời nâng cao bảo vệ người dùng khỏi các tình huống nguy hiểm.
Hình 1.12: Liên kết cabin và đối trọng
Phân loại thang máy
1.3.1 Theo hệ thống dẫn động cabin a, Thang máy dùng cáp kéo
Những sợi dây cáp được gắn vào cabin thang máy và đấu vòng xung quanh một pully
Khi pully quay, dây cáp di chuyển theo và các pully được kết nối với động cơ điện để vận hành thang máy Dây cáp nâng cabin được liên kết với một đối trọng treo đối diện, giúp cân bằng tải trọng Đối trọng nặng hơn cabin khoảng 40% khi tải đầy, đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và an toàn Khi tải trọng của cabin cộng thêm 40% phần tải đầy, đối trọng và cabin thang máy sẽ cân bằng nhau, tối ưu hóa hiệu suất vận hành.
Khi động cơ điện hoạt động, nó sẽ quay pulley kéo theo dây cáp, giúp cabin thang máy di chuyển theo hướng đã được thiết lập trước Quá trình này đảm bảo vận hành trơn tru, an toàn và hiệu quả cho hệ thống thang máy.
Hình 1.20: Thang máy cáp kéo
1 Hệ thống điện 4 Đối trọng
2 Động cơ 5 Ray dẫn hướng
Khi động cơ hoạt động theo chiều ngược lại, pulley quay ngược và làm cabin thang máy di chuyển theo hướng ngược lại với chiều đã định sẵn Hệ thống này đặc biệt phù hợp với thang máy thủy lực, đảm bảo hoạt động hiệu quả và an toàn trong quá trình vận hành.
Máy bơm ép dầu từ bể vào hệ thống dẫn đến các xy lanh, khi van mở, chất lỏng áp lực sẽ đi theo con đường dễ nhất trở lại hồ chứa Khi các van đóng lại, chất lỏng trong xy lanh bị áp lực sẽ đẩy piston nâng thang máy lên trên, còn để dầu quay trở lại bể, hệ thống điều khiển thang máy sẽ gửi tín hiệu đến van đóng mở, hoạt động bằng điện và công tắc điện từ Khi van điện từ mở, dầu trong các xy lanh có thể chảy ra ngoài hồ chứa, trọng lượng cabin và hàng hóa đẩy xuống piston khiến dầu trong piston chảy vào bồn chứa, làm cabin từ từ hạ xuống Hệ thống điều khiển sẽ đóng van lại để dừng cabin tại một tầng thấp hơn.
Khi cabin thang máy đến tầng, hệ thống điều khiển gửi tín hiệu đến tủ điện để dần dần tắt máy bơm, giúp đảm bảo an toàn và ổn định Trong quá trình này, không có chất lỏng chảy vào xi lanh, nhưng chất lỏng đã có trong piston và không thể thoát ra ngoài do các van vẫn đóng kín Piston hoạt động dựa trên lực của chất lỏng, đồng thời vị trí của cabin sẽ ảnh hưởng đến quá trình hoạt động của hệ thống thủy lực.
1.3.2 Theo bố trí bộ tời
Cáp treo trực tiếp vào dầm trên của cabin
Cáp treo vòng qua đáy cabin
Hình 1.21: Thang máy thủy lực
1 Xy lanh 4 Bơm thủy lực
Hình 1.22: Sơ đồ bố trí cáp treo
1.3.3 Theo vị trí của cabin và đối trọng
- Thang máy có đối trọng bên hông
- Thang máy có đối trọng phía sau a, b,
Hình 1.23: Mặt cắt giếng thang có đối trọng a, Bên hông b, Sau cabin
1.3.4 Phân loại theo tải trọng
- Thang máy loại nhỏ Q2000 kg
1.3.5 Phân loại theo vận tốc di chuyển
- Thang máy vận tốc chậm=0.5 m/s
- Thang máy vận tốc trung bình=0.5 m/s-1,5 m/s
- Thang máy vận tốc nhanh=2,5m/s-5m/s
1.3.6 Theo hệ thống vận hành a) Theo mức độ tự động
- Loại tự động b ) Theo tổ hợp điều khiển
- Điều khiển kép c ) Theo vị trí điều khiển
- Điều khiển cả trong và ngoài cabin
1.3.7 Phân loại thang máy theo TCVN 5744 – 1993
Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5744 – 1993 thì thang máy được chia thành 5 loại: Loại I : Thang thiết kế cho mục đích chở người
Loại II : Thang máy được thiết kế cho việc chở người nhưng có tính năng chở hàng Loại III : Thang máy bệnh viện
Loại IV : Thang máy chở hàng hóa có người đi kèm
Loại V : Thang máy điều khiển ngoài cabin như thang máy tải thức ăn
Hình 1.24: Phân loại thang máy theo TCVN
Hình 1.25: Phân loại thang máy theo TCVN
1.3.8 Phân loại theo nguồn gốc xuất xứ
Thang máy nhập khẩu nguyên chiếc là loại thang được vận chuyển từ nước ngoài về Việt Nam dưới dạng hoàn chỉnh, các thương hiệu nổi bật như Mitsubishi, Schindler, ThyssenKrupp, Kone, Otis, Hitachi, Toshiba, Hyundai đang phục vụ thị trường Trong khi đó, thang máy liên doanh là sản phẩm hợp tác giữa các công ty thang máy nước ngoài và doanh nghiệp trong nước, mang lại sự kết hợp giữa công nghệ quốc tế và hiểu biết địa phương để đáp ứng nhu cầu đa dạng của khách hàng tại Việt Nam.
Thang máy nội địa là loại thang máy được sản xuất với một số bộ phận chủ yếu như cabin, khung cabin và cáp điện do các nhà sản xuất trong nước cung cấp Tuy nhiên, các thành phần quan trọng như máy kéo, hệ thống điều khiển, ray tàu và cáp tải thường được nhập khẩu từ các hãng sản xuất thang máy nổi tiếng quốc tế Sự kết hợp này giúp đảm bảo chất lượng và độ an toàn cho hệ thống thang máy nội địa.
1.3.9 Một số thang máy hiện đại trên thế giới a, Thang máy Đài Bắc 101 Đứng ở vị trí nhanh nhất là thang máy ở công trình mang tên “ Đài Bắc 101”, tòa tháp gồm có 101 tầng, có chiều cao 511m nằm tại phía đông của Đài Bắc, Đài Loan Những chiếc thang máy ở tòa nhà này được chạy với tốc độ 1km/phút, do hãng Toshiba sản xuất
Hình 1.26: Tòa nhà Đài Bắc 101
Nguyễn Văn Khoa 23 b, Thang máy Yokohama Landmark Nhật Bản
Các siêu tốc độ thang máy này phải kể đến thang máy ở tòa nhà Yokohama
Tòa nhà Landmark tại Nhật Bản nổi bật với hệ thống thang máy có tốc độ lên đến 750m/phút do hãng sản xuất uy tín cung cấp Đây còn được biết đến là nơi giữ kỷ lục với tổng cộng 79 thang máy, trở thành tòa nhà có nhiều thang máy nhất và sở hữu thang máy chạy nhanh nhất Nhật Bản.
Nhật Bản vào thời điểm hiện tại c, Thang máy Jin Mao ở Thượng Hải Trung Quốc
Thang máy tại tòa tháp Jin Mao ở Thượng Hải, Trung Quốc, xếp vị trí thứ năm về tốc độ, đạt 545 mét mỗi phút Đây là hệ thống thang máy do hãng Mitsubishi sản xuất, mang lại tốc độ di chuyển nhanh chóng và hiện đại cho tòa nhà cao tầng nổi bật này.
Hình 1.27: Tòa nhà YOKOHAMA LANDMARK
Hình 1.28: Tòa tháp Jin Mao
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THANG MÁY
Yêu cầu thiết kế
Tính toán thiết kế thang máy gia đình với các thông số cho trước như sau:
Khối lượng buồng thang: Gbt00 Kg
Khối lượng hàng: G=GđmE0 Kg
Hiệu suất cơ cấu nâng: =0.8
Hệ số tính đến ma sát giữa thanh dẫn hướng và đối trọng: Lấy k=1,2 Đường kính puly: 0.45m
Dựa trên các thông số đã lựa chọn ban đầu của thang máy, chúng tôi tiến hành tính toán các thông số quan trọng như trọng lượng đối trọng, công suất động cơ kéo cabin phù hợp, cùng với việc lựa chọn cáp tải đảm bảo an toàn và hiệu quả vận hành Quá trình thiết kế còn bao gồm xây dựng các kết cấu liên quan như hố thang, cabin, hệ thống cửa đóng mở tự động, puly và đối trọng của thang máy nhằm đảm bảo tính ổn định và an toàn Ngoài ra, chúng tôi còn lập trình mô phỏng hoạt động của hệ thống thang máy bằng PLC để kiểm tra và tối ưu hóa hiệu suất hoạt động trước khi thi công thực tế.
Tính toán cơ khí cho thang máy
Hệ thống cơ khí dẫn động giữa cabin và đối trọng của thang máy được thể hiện rõ trong sơ đồ nguyên lý hình 2.1 Cabin và đối trọng được kết nối bằng cáp kéo qua các puly, giúp truyền động linh hoạt và an toàn Trọng lượng của đối trọng được tính toán dựa trên trọng lượng của cabin nhằm đảm bảo cân bằng tải trọng trên hai phía của puly, tăng độ bền và ổn định cho hệ thống thang máy.
Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý dẫn động
Dựa trên các yêu cầu thiết kế đã đề ra, quá trình tính toán đối trọng cho thang máy được tiến hành một cách chính xác Trọng lượng của đối trọng chủ yếu được xác định dựa trên các khối thanh bê tông xếp chồng lên nhau trong một khung thép chắc chắn Việc tính toán này nhằm đảm bảo cân bằng và an toàn tối đa cho hệ thống thang máy, đồng thời phù hợp với các yêu cầu kỹ thuật và tiêu chuẩn an toàn.
Gđt : Khối lượng của đối trọng, Kg
Khi tính chọn khối lượng đối trọng Gđt, cần đảm bảo nó cân bằng với khối lượng của buồng thang Gbt và một phần khối lượng hàng hóa G Để đạt được sự cân bằng này, khối lượng của đối trọng được tính theo công thức chính xác, giúp tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của hệ thống Việc lựa chọn khối lượng đối trọng phù hợp đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn và ổn định của thiết bị, đồng thời nâng cao hiệu quả vận hành.
Với α : là hệ số cân bằng, thường lấy α=0,3-0,6
Gđt : Khối lượng của đối trọng (Kg)
Gbt : Khối lượng của buồng thang (Kg)
Gđm : Khối lượng định mức của thang (Kg)
Phần lớn các thang máy trở khách chỉ vận hành đầy tải trong những giờ cao điểm, thời gian còn lại luôn làm việc non tải nên thường lấy α=0,34-0,5
2.2.2 Tính toán động cơ kéo buồng thang
* Tính toán công suất động cơ
- Công suất tĩnh của động cơ khi nâng tải không dùng đối trọng:
- Công suất tĩnh của động cơ khi nâng tải có đối trọng:
Với Gđt : Khối lượng của đối trọng, Kg
- Công suất tĩnh của động cơ khi hạ tải dùng đối trọng:
Hệ truyền động trong thang máy chủ yếu sử dụng hệ thống truyền động xoay chiều với động cơ không đồng bộ ba pha Đây giúp điều chỉnh tốc độ và chiều quay của động cơ một cách linh hoạt và chính xác nhờ vào biến tần, góp phần nâng cao hiệu suất hoạt động và độ bền của hệ thống thang máy.
Hệ truyền động cho thang máy có tốc độ trung bình v=1m/s sử dụng hệ truyền động biến tần kết hợp với động cơ không đồng bộ ba pha, mang lại hiệu suất vận hành ổn định và tiết kiệm năng lượng Việc điều khiển hệ truyền động được thực hiện thông qua PLC Mitsubishi, đảm bảo quản lý chính xác và an toàn trong quá trình hoạt động của thang máy Công nghệ biến tần không chỉ giúp điều chỉnh tốc độ phù hợp mà còn nâng cao độ bền và tuổi thọ của hệ thống truyền động trong ứng dụng thang máy.
* Momen nâng và hạ tải:
Với R : Bán kính puly dẫn động R D / 2 0, 225 m u : Bội số hệ thống ròng rọc, chọn u=1 i : tỷ số truyền n đc iv u
nđc : tốc độ động cơ (m/s) v : vận tốc thang máy (m/s)
Chọn sơ bộ tốc độ động cơ: nđc5 (vòng/phút) = 21.3 (m/s)
Lực kéo của cáp đặt lên vành bánh ngoài của puly kéo cáp trong cơ cấu nâng đóng vai trò quan trọng trong quá trình vận hành thang máy Khi buồng thang chứa đầy tải đứng tại tầng 1 và trong các lần dừng tiếp theo, lực này ảnh hưởng trực tiếp đến độ ổn định và an toàn của hệ thống nâng Hiểu rõ đặc tính của lực kéo giúp tối ưu hóa thiết kế và vận hành của hệ thống thang máy, nâng cao hiệu suất và đảm bảo an toàn cho người sử dụng.
Với k1: Số lần dừng dự kiến của buồng thang
Nguyễn Văn Khoa 27 ΔG1: sự giảm khối lượng sau mỗi lần dừng (Kg)
- Tính tổng thời gian hành trình nâng và hạ của buồng thang Thời gian hoạt động của buồng thang gồm các thời gian như sau:
+ Thời gian buồng thang di chuyển với tốc độ ổn định
+ Thời gian mở máy và hãm máy
+ Thời gian khác: thời gian đóng mở cửa thang, thời gian cho hành khách ra vào thang máy
- Ta có phương trình tốc độ, phương trình quãng đường:
, da a t a dt dv a v dt ds v v s dt
Để đảm bảo người sử dụng không cảm thấy khó chịu khi thang máy vận hành, đặc biệt trong quá trình dừng, cần thiết lập gia tốc tối đa là 1,5 m/s² và độ giật đạt mức 0,3 m/s³ Việc kiểm soát các yếu tố này giúp cải thiện trải nghiệm người dùng và đảm bảo an toàn khi thang máy hoạt động.
Vậy tổng thời gian mở máy:
Quãng đường di chuyển của thang:
Vậy quãng đường thang máy di chuyển trong thời gian mở máy:
Giả thiết quãng đường từ khi gặp sensor giảm tốc đến khi dừng lại hẳn là: s d 0, 4 m
Quãng đường thang máy chuyển động đều trong một tầng (quãng đường làm việc thực tế trong 1 tầng) là:
Thời gian thang máy chuyển động đều trong một tầng làm việc:
Khi thang máy giảm tốc đến gần cảm biến dừng, chuyển động chậm dần đều với tốc độ giật bằng không Quãng đường hãm và phanh còn lại là 0,05 mét, giúp thang máy giảm tốc an toàn Hiện tại, vận tốc của thang máy đã giảm xuống còn 0,2 m/s, đảm bảo quá trình dừng chậm và chính xác.
Thời gian hãm và phanh cơ khí để thang máy dừng hẳn là:
Thời gian giảm tốc và dừng:
=> Tổng thời gian hoạt động trong một tầng của thang máy (thời gian mở máy, thời gian làm việc thực tế, thời gian giảm tốc và dừng):
Cho thời gian mặc định để thang máy dừng ở một tầng để hành khách ra và vào là:
Thời gian đóng mở cửa (cửa hai cánh mở sang hai bên) bình thường của thang máy là:
* Tính momen đẳng trị và tính chọn công suất động cơ:
- Momen đẳng trị: (không sử dụng cho những động cơ có tải không biến đổi)
- Trong cùng một chu kỳ hoạt động của thang, thời gian nâng và hạ của thang là như nhau:
Mà công suất đẳng trị: P đt M đt đc
Với đc là vận tốc góc của động cơ:
n đc : tốc độ động cơ, chọn sơ bộ n đc 5 (v/ph)
=> Công suất đẳng trị: P đt M đt đc 29.35 94 7 , 62781 W 2.781 KW
- Hệ số tiếp điện tương đối:
Nguyễn Văn Khoa 30 tuổi đề cập đến thời gian làm việc của thang trong một chu kỳ hoạt động, hay còn gọi là "tilv", giúp đảm bảo hiệu quả vận hành Thời gian nghỉ của thang trong cùng chu kỳ gọi là "ting", đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì tuổi thọ và hiệu suất của hệ thống Việc hiểu rõ các khoảng thời gian này là chìa khóa để tối ưu hoá quá trình vận hành và nâng cao năng suất.
Theo tiêu chuẩn dùng cho máy nâng hạ, cần trục thường có hệ số tiếp điện
=> Công suất định mức của động cơ: %
=> Chọn động cơ có: Pđm=7 Hp = 5.25 KW, nđm5 (v/ph)
- Kiểm nghiệm công suất động cơ đã chọn:
Ta có, đm đm đm
Thực tế động cơ phải chịu momen: M 2,3M đm 2,3 55.4 127.42 (Nm)
Nên M đc M đt suy ra công suất động cơ đã chọn đạt yêu cầu
2.2.3 Tính toán cáp kéo cho cabin
- Yêu cầu: Kéo thang máy có tải Pcb= Gbt + Gđm = 1450 (Kg)
- Tải trọng tĩnh lớn nhất của cabin là
- Khối lượng riờng của cỏp = 0.47 (Kg/m) →chọn cỏp ỉ12
- Chiều cao 1 tầng 4.2 mét nên hành chiều dài cáp=4.2x4.8 (m)
- Trọng lượng của dây cáp.8x1.881.584 (Kg)
- Lực kéo đặt lên puly cáp kéo
Trong đó : k1 là số lần dừng của thang máy
∆G1 tải trọng giảm sau mỗi lần dừng
Thiết kế cơ khí cho thang máy
2.3.1 Hệ thống dẫn động cabin
Hệ thống dẫn động cabin trong thang máy chủ yếu gồm hai loại chính là dẫn động bằng cáp tải kéo và hệ thống thủy lực Trong bài viết này, chúng tôi lựa chọn sử dụng hệ thống dẫn động cabin thang máy bằng cáp tải để đảm bảo tính đơn giản và hiệu quả Ưu điểm của phương án dẫn động bằng cáp tải là kết cấu đơn giản, dễ chế tạo và lắp đặt, đồng thời mang lại sự thuận tiện tối đa cho người sử dụng.
Kết cấu của hệ dẫn động khá đơn giản, gồm các bộ phận nhứ: motor kéo, cáp tải, puly, đối trọng và rail dẫn hướng cabin
Vị trí bố trí giữa cabin và đối trọng ảnh hưởng lớn đến kết cấu thang máy, với các tùy chọn như đặt đối trọng phía sau cabin hoặc bên hông cabin Trong bài viết này, chúng tôi chọn phương án bố trí đối trọng đặt phía sau cabin để đảm bảo sự cân đối và an toàn trong hệ thống thang máy.
+ Đối trọng đặt sau cabin
+ Đối trọng và cabin liên kết trực tiếp với nhau thông motor kéo, cáp tải và puly
+ Tỷ số truyền giữa đối trọng và cabin là 1:1
Hình 2.2: Bản vẽ vị trí vố trí cabin và đối trọng Đối trọng
Hình 2.3: Hình chiếu cụm cabin thang máy
Cụm cabin là bộ phận quan trọng trong kết cấu của thang máy, nó bao gồm các bộ phận như:
- Cơ cấu đóng mở cửa cho cabin a, Buồng cabin
-Yêu cầu: gọn nhẹ, tiết kiệm chi phí
-Trọng lượng cabin không tải: Gbt = 1000 (Kg)
Hình 2.4: Buồng Cabin b, Khung đỡ Cabin
- Yêu cầu : kết cấu chắc chắn , cứng vững , độ bền cao mang được cabin
- Vật liệu : thép hình 120x55x12 (mm)
Hình 2.5: Bản vẽ khung đỡ cabin c, Thiết kể cửa cabin
- Yêu cầu: Độ cứng vững, khối lượng nhẹ, bề mặt phẳng để có thể di chuyển dễ dàng
Nguyễn Văn Khoa 35 d, Cơ cấu mở cửa tầng
Yêu cầu : Đóng mở cửa chính xác từng tầng, kết cấu an toàn , hoạt động trơn chu, thiết kế gọn nhẹ
Bộ điều khiển nhận tín hiệu từ trung tâm để điều khiển động cơ quay, truyền chuyển động qua dây đai đến puly lớn, làm puly nhỏ quay theo Hai puly nhỏ ở hai phía của cơ cấu được nối với nhau bằng dây đai, giúp truyền động hiệu quả Khi động cơ hoạt động, các vấu kẹp chuyển động kéo theo bộ cơ cấu kẹp cửa, đẩy cửa mở hoặc đóng theo hướng trượt nhờ rail định hướng Hệ thống còn tích hợp cảm biến hành trình để đảm bảo vị trí chính xác của cửa Để đóng cửa, chỉ cần đảo chiều quay của động cơ, giúp quá trình đóng mở trở nên linh hoạt và chính xác.
Hình 2.7: Bản vẽ cơ cấu mở cửa
Yêu cầu: + Nhẵn bóng, đảm bảo ma sát giữa đai và puly
Hệ thống mở cửa sử dụng cơ cấu pulley phù hợp, gắn với trục truyền động từ động cơ để đảm bảo hoạt động dễ dàng Một pulley được gắn cố định với trục chính, trong khi pulley kia liên kết với pulley cố định bằng đai truyền động, giúp chuyển đổi lực và giúp mở cửa thuận tiện Thiết kế này tối ưu hóa hiệu suất truyền động, đảm bảo độ bền và độ chính xác trong quá trình hoạt động của cơ cấu mở cửa.
Hình 2.8: Thiết kế puly cơ cấu mở cửa cabin e, Puly chính (Puly dẫn động cabin và đối trọng)
Yêu cầu : + Được gắn với động cơ để truyền động giữa cabin và đối trọng
+ Độ cứng cao, độ ma sát giữa puly và cáp cao, đảm bảo độ vuông góc và đồng tâm giữa puly và trục động cơ
Nguyễn Văn Khoa 37 f, Thiết kế đối trọng
-Vật liệu : thép và bê tông
Hình 2.10: Bản vẽ đối trọng
Hệ thống rail dẫn hướng cần được lắp đặt chính xác ở vị trí hai bên của cabin và đối trọng để đảm bảo hoạt động ổn định và an toàn Việc lắp đặt đúng tiêu chuẩn, đảm bảo độ chính xác về vị trí, khoảng cách giữa các đầu rail, cùng với các yếu tố kỹ thuật khác, là yếu tố quyết định đến hiệu suất vận hành, độ bền và chất lượng cao của thang máy trong quá trình sử dụng.
2.3.3 Rail cửa tầng, cửa cabin
Yêu cầu: Đảm bảo về độ phẳng , độ cứng vững , độ bền, dễ dàng di chuyển cửa cabin, khả năng định vị tốt cho bánh xe
Kích thước : 80x100x1500 mm (cửa cabin)
Hình 2.13: Bản vẽ rail cửa tầng
Yêu cầu : Chịu được tải trọng lớn , cứng vững, chắc chắn, các khung thép hàn lại với nhau theo như bản vẽ
Vật liệu : Thép hình 120x120 mm
Hình 2.14: Thiết kế giếng thang
Hình 2.15: Mặt cắt thép hình
Thiết kế hệ thống điều khiển thang máy
Khi thiết kế và điều khiển thang máy, yếu tố an toàn, tiện lợi và thoải mái cho người sử dụng luôn được đặt lên hàng đầu Hệ thống điều khiển cần có độ an toàn và tin cậy cao trong quá trình vận hành để đảm bảo an toàn tối đa Các thông số về tốc độ và độ dật của thang máy được điều chỉnh phù hợp nhằm mang lại trải nghiệm thoải mái nhất cho người dùng Trong dự án này, chúng tôi sử dụng bộ điều khiển logic khả trình PLC của hãng Mitsubishi và bộ điều khiển tốc độ biến tần Yaskawa L1000A cùng các thiết bị điện chuyên dụng khác để đảm bảo hiệu quả hoạt động cao và an toàn cho hệ thống thang máy.
PLC FX3U Đầu vào số (Cảm biến)
Module Analog Input FX2N-4AD
Biến Đầu vào tần tương tự
Hình 2.16: Sơ đồ khối điều khiến thang máy
Hình 2.17 : Bố trí tủ điện thang máy
2.4.1 Biến tần Yaskawa L1000A a, Giới thiệu chung
Trong quá trình phát triển của đô thị, hệ thống các công trình cao tầng ngày càng tăng, kéo theo yêu cầu về hệ thống thang máy hiện đại và hiệu quả Các thiết bị thang máy ngày nay ứng dụng công nghệ tiên tiến như điều khiển số, điều khiển biến đổi tần số, tích hợp mạng lưới và module dữ liệu nhằm đảm bảo độ chính xác cao, hiệu quả, linh hoạt và hiệu suất tối ưu Việc sử dụng công nghệ máy tính hóa giúp các hệ thống thang máy vận hành an toàn, tin cậy và đáp ứng nhanh chóng mọi nhu cầu của người dùng trong môi trường đô thị ngày càng phát triển.
Bộ biến tần dành cho thang máy giúp cung cấp tần số dòng điện thay đổi theo các chế độ cài đặt của người sử dụng, từ đó điều chỉnh tốc độ hoạt động của thang máy một cách linh hoạt và hiệu quả Nó kiểm soát đường răng bánh trượt để đảm bảo thang máy lên xuống với vận tốc tối ưu, nâng cao sự an toàn và tiện nghi cho hành khách Ngoài ra, bộ biến tần còn tích hợp khả năng kết nối với các thiết bị công nghệ hiện đại, giúp hạn chế rủi ro quá tải của thang máy và nâng cao hiệu suất vận hành tổng thể.
Hiện nay, thị trường thang máy đa dạng với nhiều hãng nổi bật như Mitsubishi, Fuji, đều phát triển các bộ biến tần riêng phù hợp với loại thang máy của mình Trong phạm vi đồ án, nhóm xin giới thiệu và tìm hiểu về bộ biến tần thang máy của hãng Yaskawa, đặc biệt là dòng biến tần L1000A, nhằm làm rõ các đặc điểm kỹ thuật và ứng dụng của sản phẩm này trong ngành tự động hóa thang máy.
Bộ điều khiển PLC, Module mở rộng
Rơ le trung gian Cầu đấu
Biến tần là lựa chọn không thể thiếu cho các hệ thống thang máy hiện đại nhờ thiết kế nhỏ gọn, linh hoạt trong điều khiển, vận hành êm ái và độ tin cậy cao Sản phẩm phù hợp với hầu hết các bộ điều khiển thang máy, có thể điều khiển cho cả động cơ có và không có hộp số Phần mềm tùy chọn hỗ trợ điều khiển vận hành vào tầng trực tiếp, giúp tăng tốc độ và nâng cao sự thoải mái cho hành khách Công nghệ điều khiển vector đảm bảo chất lượng vận hành cao, giảm tiếng ồn và rung lắc, mang lại chuyến đi mượt mà và an toàn.
Các chức năng của biến tần điều khiển thang máy L1000A:
+ Chức năng tự động chạy về tầng gần nhất khi mất điện (Evacuation function)
+ Chức năng điều khiển vị trí cho phép thang máy dừng tầng nhanh và chính xác (Direct to floor)
+ Chức năng bù moment quán tính và tải cho phép thang máy khởi động và giảm tốc nhanh và dừng êm
+ Độ rung động cực thấp khi tăng và giảm tốc
+ Xác định được góc rotor của motor nam châm vĩnh cửu ở tốc độ bằng 0
+ Khả năng điều khiển động cơ không đồng bộ và động cơ đồng bộ: điều khiển thang không phòng máy
+ Chức năng bù moment không cần cảm biến tải trọng: Bù moment theo chiều kéo và chiều thắng
+ Chức năng bù moment có cảm biến tải trọng: Điều khiển đáp ứng moment theo tải trọng
Hệ thống tự động dò thông số động cơ ở chế độ tĩnh (Auto-Tuning) giúp xác định chính xác vị trí góc cực tính của động cơ mà không cần tháo tải Công nghệ này đảm bảo điều khiển chính xác cho động cơ đồng bộ, tối ưu hóa hiệu suất vận hành và tiết kiệm thời gian bảo trì Tích hợp Auto-Tuning là giải pháp lý tưởng cho các hệ thống yêu cầu độ chính xác cao và vận hành ổn định.
+ Chức năng điều khiển thắng và contactor ngõ ra đảm bảo vận hành an toàn
+ Điều chỉnh đáp ứng tốc độ thông qua hệ số PI tốc độ điều khiển vector
+ Chức năng cưỡng bức giảm tốc: chống thang không bị phá đỉnh và phá đáy
+ Chức năng chạy cứu hộ
+ Khả năng giao tiếp được nhiều loại encoder
+ Điều khiển vòng hở, vòng kín Vector
- Một số đặc điểm về thông số kỹ thuật
+ Có khả năng chạy 165% momen xoắn, sử dụng cả trong động cơ PM có hộp số và không hộp số
+ Khả năng quá tải 150% trong 60s (tải nặng)
+ Tần số ngõ ra: 0~120Hz
+ Cấp bảo vệ: IP20/IP00
+ Ngõ vào, ra: 8 ngõ vào số, 2 ngõ vào analog, 3 ngõ ra relay, 2 ngõ ra transistor, 2 ngõ ra analog, 1 fault relay, 2 safe disable inputs, 1 safety electronic device monitor
+ Mạng truyền thông: tích hợp RS-422/485 MODBUS 115.2 kbps
Sơ đồ kết nối thiết bị tiêu chuẩn
Hình 2.19: Sơ đồ biến tần L1000A
Cấu hình mạch chính của thiết bị (Drive main circuit configurations) đề cập đến các cách kết nối của mạch chính của ổ đĩa, có thể thay đổi phù hợp với dung lượng của ổ đĩa Nguồn cung cấp DC cho mạch chính không chỉ đảm nhiệm vai trò cung cấp điện năng cho hệ thống mà còn cung cấp năng lượng cho mạch điều khiển, đảm bảo hoạt động ổn định và hiệu quả của thiết bị.
Không nên sử dụng thiết bị đầu cuối DC bus âm “-” để thay thế cho thiết bị đầu cuối mặt đất do tiềm năng điện áp DC cao, có thể gây nguy hiểm Việc kết nối dây không đúng cách vào thiết bị đầu cuối này có thể dẫn đến hỏng hóc hoặc nguy cơ chập cháy Việc đảm bảo kết nối chính xác và an toàn là vô cùng quan trọng để tránh các rủi ro về điện.
Chức năng điều khiển của khối đầu cuối của mạch:
Loại No Tên thiết bị đầu cuối Chức năng (mức tín hiệu) cài mặc định Đầu vào kĩ thuật số
S1 Lệnh lên (Đóng: lên, mở: dừng)
Bộ ghép ngang 24Vdc, 8 mA
Sử dụng liên kết dây giữa các thiết bị đầu cuối SC và SN hoặc giữa SC và
SP để chọn sinking hoặc sourcing và để chọn nguồn điện
S2 Lệnh xuống (đóng: xuống, mở: dừng) S3 Đầu vào đa chức năng
1 (lỗi bên ngoài) S4 Đầu vào đa chức năng
2 (Đặt lại lỗi) S5 Đầu vào đa chức năng
3 (Tham chiếu nhiều cấp tốc độ 1)
S6 Đầu vào đa chức năng
4 (Tham chiếu nhiều cấp tốc độ 2)
S7 Đầu vào đa chức năng
5 (Tham chiếu nhiều cấp tốc độ 3)
S8 Đầu vào đa chức năng
Cung cấp năng lượng cho đầu vào kĩ thuật số
SC Đầu vào chung đa chức năng
24 Vdc, 150 mA (chỉ khi DI-A3 không được sử dụng)
Sử dụng bộ nhảy dây giữa các thiết bị đầu cuối SC và SN hoặc giữa SC và
SP để chọn sinking hoặc sourcing, và để chọn nguồn điện
Vô hiệu hóa đầu vào an toàn
H1 Vô hiệu hóa đầu vào
24 Vdc, 8 mA Một hoặc cả hai mở: Đầu ra ổ đĩa bị vô hiệu hóa
Cả hai đóng cửa: Hoạt động bình thường
Trở kháng bên trong: 3,3 kΩ Thời gian nghỉ ít nhất 1 ms Đặt jumper S3 để chọn chìm hoặc tìm nguồn cung ứng và để chọn nguồn điện
H2 Vô hiệu hóa đầu vào
HC Chức năng vô hiệu quá an toàn chung
Phổ biến cho chức năng tắt an toàn Đầu vào tương tự
+V Cung cấp năng lượng cho đầu vào tương tự
10,5 Vdc (dòng tối đa cho phép 20 mA)
-V Cung cấp năng lượng cho đầu vào tương tự
-10,5 Vdc (dòng tối đa cho phép 20 mA)
A1 Đầu vào tương tự đa chức năng 1
-10 đến 10 Vdc, 0 đến 10 Vdc (trở kháng đầu vào: 20 kΩ)
A2 Đầu vào tương tự đa chức năng 2
-10 đến 10 Vdc, 0 đến 10 Vdc (trở kháng đầu vào: 20 kΩ)
AC Đầu vào tương tự chung
E (G) Tiếp đất cho các đường được che chắn và thẻ tùy chọn
Bảng 2.1: Chân kết nối biến tần Yaskawa L1000A
Loại No Tên thiết bị đầu cuối (Chức năng)
Chức năng (mức tín hiệu) cài mặc định
Rơle lỗi MA N.O 30 Vdc, 10 mA to 1 A; 250
Vac, 10 mA to 1 A Tải tối thiểu: 5 Vdc, 10 mA
MC Lỗi đầu ra chung Đầu ra rơle đa chức năng
M1 Đầu ra rơ le đa chức năng 1
Liên hệ đầu ra rơle
250 Vạc, 10 mA đến 1 A Tải tối thiểu: 5 Vdc, 10 mA
M2 M3 Đầu ra rơ le đa chức năng 2
(Lệnh đóng contactor đầu ra)
M5 Đầu ra rơ le đa chức năng 3
M6 Đầu ra bộ ghép đa chức năng
P1 Đầu ra bộ ghép quang 1
(Trong đầu ra tần số)
P2 Đầu ra của bộ ghép quang 2
(Không được sử dụng / Chế độ thông qua)
FM Đầu ra màn hình tương tự 1
10 to +10 Vdc or 0 to +10 Vdc
AM Đầu ra màn hình tương tự 2
AC Giám sát chung 0 V Đầu ra giám sát an toàn
Chức năng Safe Disable trong hệ thống DM+ giám sát trạng thái đầu ra an toàn, đảm bảo an toàn khi cả hai kênh vô hiệu hóa an toàn đều được đóng Khi hoạt động, đầu ra có thể ổn định ở mức điện áp lên đến +48 Vdc với dòng tối đa 50 mA, mang lại sự an toàn và tin cậy cho hệ thống tự động hóa.
DM- Giám sát an toàn đầu ra chung
Bảng 2.2: Chân kết nối biến tần Yaskawa L1000A
Các phím chức năng và màn hình hiển thị của biến tần đóng vai trò quan trọng trong việc cài đặt và vận hành thiết bị Chúng cho phép người dùng thiết lập các thông số kỹ thuật, kiểm tra trạng thái hoạt động, hiển thị các mã lỗi cảnh báo (alarm) và điều khiển biến tần bằng tay khi cần thiết Việc hiểu rõ các phím chức năng cùng với màn hình hiển thị giúp tối ưu hóa hiệu suất làm việc của biến tần và nâng cao độ chính xác trong quá trình vận hành.
Hình 2.20: Phím và hiển thị trên toán tử số
No Hiển thị Tên Chức năng
Các chức năng của F1 và F2 thay đổi tùy thuộc vào menu hiện tại đang hiển thị trên màn hình Tên của từng chức năng sẽ xuất hiện ở phần dưới của cửa sổ hiển thị để người dùng dễ nhận biết và lựa chọn Việc này giúp tối ưu hóa trải nghiệm người dùng và nâng cao hiệu quả vận hành của hệ thống.
2 Phím ESC • Quay trở lại màn hình trước đó
• Di chuyển con trỏ một dấu cách sang trái
• Nhấn và giữ nút này sẽ trở về màn hình tham chiếu tốc độ
3 Phím đặt lại • Di chuyển con trỏ sang phải
• Đặt lại ổ đĩa để xóa tình huống lỗi
Khởi động ổ đĩa ở chế độ LOCAL Đèn LED chạy
• đang bật, khi ổ đĩa đang vận hành động cơ
• nhấp nháy trong khi giảm tốc độ để dừng hoặc khi tham chiếu tốc độ bằng 0
• nhấp nháy nhanh, ổ đĩa bị vô hiệu hóa bởi DI, ổ đĩa bị dừng sử dụng DI dừng nhanh hoặc lệnh Lên / Xuống được kích hoạt trong khi bật nguồn
5 Phím mũi tên chỉ lên
Cuộn lên để hiển thị mục tiếp theo, chọn số tham số và giá trị cài đặt tăng
Cuộn xuống để hiển thị mục trước đó, chọn số tham số và giảm giá trị cài đặt
7 Phím STOP Dừng hoạt động ổ đĩa
• Nhập giá trị tham số và cài đặt
• Chọn một mục menu để di chuyển giữa các màn hình
Chuyển đổi điều khiển ổ đĩa giữa người vận hành (LOCAL) và các đầu nối mạch điều khiển
(REMOTE) cho lệnh Run và tham chiếu tốc độ Đèn LED bật khi ổ đĩa ở chế độ LOCAL (hoạt động từ bàn phím)
10 RUN Light Sáng trong khi ổ đĩa đang vận hành động cơ
Sáng trong khi toán tử được chọn để chạy ổ đĩa (chế độ LOCAL)
ALM Đèn LED cảnh báo
Bảng 2.3: Chức năng các phím trên bảng điều khiển
Hình 2.21: Màn hình LCD b, Tìm hiểu, cài đặt thông số của biến tần:
* Cài đặt các thông số chung
Chú ý khi cài đặt chiều động cơ:
+ Nếu động cơ điều khiển thang máy theo hướng lên với trình tự U / T1-V / T2-W / T3, hãy đảm bảo tham số b1-14 được đặt thành 0
Khi điều khiển thang máy đi xuống theo trình tự U / T1-V / T2-W / T3, đảm bảo tham số b1-14 được đặt đến 1 để đảm bảo hoạt động chính xác Hướng của động cơ có thể được thay đổi bằng cách đảo ngược hai dây dẫn động cơ kết nối với U / T1, V / T2, W / T3 trên khối đầu nối của biến tần Việc điều chỉnh này là điều kiện cần thiết để động cơ hoạt động đúng trong quá trình vận hành.
- Để khởi động thang máy theo hướng lên hoặc xuống, các điều kiện sau phải được đáp ứng:
+ Phải cung cấp tham chiếu tốc độ lớn hơn 0
+ Các tín hiệu vô hiệu hóa an toàn ở các đầu cuối H1 và H2 đều phải được đóng (bật đầu ra của thiết bị)
Nếu một đầu vào kỹ thuật số đa chức năng được lập trình cho khối cơ sở, đầu vào này cần được cấu hình để đảm bảo thiết bị không hoạt động trong điều kiện cơ sở Việc thiết lập chính xác giúp tránh các sự cố không mong muốn và duy trì hiệu suất tối ưu của hệ thống.Nếu một đầu vào kỹ thuật số đa chức năng được lập trình cho khối cơ sở, đầu vào này cần được cấu hình để thiết bị không hoạt động trong điều kiện cơ sở Việc thiết lập chính xác giúp tránh các sự cố và duy trì hiệu suất hệ thống.
+ Tín hiệu lên hoặc xuống phải được đặt tại nguồn được chỉ định trong b1-02
+ Nếu một đầu vào đa chức năng được lập trình cho phản hồi của công tắc tơ đầu ra, thì công tắc tơ đầu ra phải là đóng
- Thiết bị dừng trong các điều kiện sau:
+ Lệnh lên hoặc xuống được loại bỏ
+ d1-18 được đặt thành 1 hoặc 2 và tín hiệu lên / xuống hoặc tín hiệu tốc độ lên cấp bị loại bỏ
+ d1-18 được đặt thành 3 và tất cả các đầu vào tốc độ được loại bỏ
+ Một lỗi xảy ra Phương pháp dừng phụ thuộc vào lỗi cụ thể đã xảy ra, kết hợp với các cài đặt tham số nhất định
Các đầu vào vô hiệu hóa an toàn, như mở các đầu vào hoặc tín hiệu khối cơ sở, sẽ kích hoạt phanh ngay lập tức và tắt đầu ra ổ đĩa để đảm bảo an toàn hoạt động.
* Cài đặt thông số dựa trên điều kiện hoạt động đặc trưng của thang máy Điều khiển tốc độ theo nhiều bước:
Ngày nay, việc sử dụng biến tần giúp dễ dàng cài đặt và đấu nối điều khiển đa cấp tốc độ cho động cơ Sơ đồ kết nối mạch điều khiển 8 bước tốc độ và bảng giá trị cài đặt tốc độ là những yếu tố quan trọng để tối ưu hóa hiệu suất vận hành của hệ thống Việc lựa chọn cấu hình phù hợp giúp nâng cao hiệu quả vận hành và tiết kiệm chi phí cho các ứng dụng công nghiệp.
Hình 2.22: Sơ đồ kết nối biến tần điều khiển 8 bước tốc độ
Mã nhị phân đầu vào điều khiển Tốc độ đặt
Bit tham chiếu thứ nhất (S5)
Bit tham chiếu thứ hai (S6)
Bảng 2.4: Bảng mã nhị phân điều khiển 8 bước tốc độ