Công nghệ PLC được ứng dụng trong điều khiển thang máy

Các tham số chính đặc trưng cho chế độ làm việccủa thang máy là : Tốc độ di chuyển v [ m/s ] ,gia tốc a , độ giật ρ Tốc độ di chuyển của buồng thang quyết định năng suất của thang máy ,

Mục lục

I Khái niệm và phân loại Thang máy……… 3

1 Khái niệm……… 3

2 Phân loại……… 3

3 Yêu cầu của Thang máy……… 4

II.Trang thiết bị cơ khí của Thang máy……… … 5

1) Tổng thể cơ khí của Thang máy……… 5

2) Thiết bị điện trong thang máy……… 6

3) Thiết bị lắp đặt buồng trong thang……… 7

4) Thiết bị lắp đặt trong giếng Thang máy……… 8

5) Thiết bị lắt đặt trong hố giếng Thang máy……… 8

6) Thiết bị cố định trong giếng thang,……… 8

7) Ca bin và các thiết bị liên quan……… 9

8) Hệ thống cân bằng Thang Máy……… 10

9) Thiết bị an toàn cơ khí……… 11

10) Cảm biến vị trí……… … 12

III Các chế độ ưu tiên ……….……… … 13

IV Mạch điện trong thang máy ……… 13

4.1 Mạch động lực……… 14

4.2 Mạch điều khiển ……… 14

4.3 Mạch tín hiệu……… 14

4.4 Mạch chiếu sáng ……… 15

4.5 Mạch an toàn ……… 15 4.6 Lưu đồ thuật toán điều khiển……… 15

K t Lu n ế ậ 55

Tài Li u Tham Kh o … ệ ả 60

L I NÓI Đ U Ờ Ầ

Hiện nay sản phẩm công nghiệp đang đóng một vai trò rất quan trọng trong nền kinh

tế quốc dân Đặc biệt là những thành tựu khoa học kỹ thuật lại đang phát triển mạnh mẽ

và được áp dụng phổ biến, rộng rãi vào lĩnh vực công nghiệp Nhận thức được tầm quan trọng của vấn đề này có ảnh hưởng lớn như thế nào đến vận mệnh phát triển của đất nước Nhà nước ta đã ra sức đào tạo nghiên cứu khoa học kỹ thuật, khuyến khích đầu tư nhằm thúc nhanh mục tiêu công nghiệp hoá, hiện đại hoá nước nhà

Với quá trình đô thị hoá diễn ra tại nước ta trong những năm gần đây việc

xây dựng các toà nhà chung cư cao cấp, cao ốc văn phòng thì thang máy trở thành một phương tiện di chuyển thiết yếu.Vì vậy vấn đề đặt ra là thiết kế một

hệ thống thang máy có khả năng chở người cũng như hàng hoá để phục vụ cuộc

sống là rất cần thiết Thang máy trong cuộc sống hiện đại ngày càng yêu cầu cao

vệ vận hàng tin cậy,nhanh chóng và an toàn bên cạnh các yêu cầu về thẩm mĩ

Động cơ không đồng bộ ngày nay được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp

thay cho các động cơ khác vì nó có nhiều ưu điểm như khởi động đơn giản, vận

hành tin cậy, rẻ tiền và kích thước gọn nhẹ

Công nghệ PLC được ứng dụng trong điều khiển thang máy ngày càng

được sử dụng rộng rãi do tính dễ lập trình, linh hoạt trong các yêu cầu điều khiển

Trong quá trình làm việc, với trình độ còn non trẻ về kiến thức và thời gian có hạn nên bài tiểu luận của nhóm em không thể tránh được những thiếu sót Do đó, em rất mong muốn được sự chỉ bảo thêm của thầy Ngô Sỹ Đồng và đóng góp của bạn bè để em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

I: KHÁI NIỆM THANG MÁY:

1 Khái niệm

Thang máy là thiết bị để tải người, hàng hóa, thực phẩm, giường bệnh từ tầng này đến

tầng khác Nó được dùng trong các cao ốc, siêu thị, khách sạn, nhà hàng, bệnh viện Hiện nay thang máy là thiết bị rất quan trọng, đặc biệt là nhà cao tầng vì nó giúp người ta không phải dùng sức chân để leo cầu thang và được sử dụng thay cho cầu thang bộ

Ngày nay, có những hệ thống điều khiển tốc độ phức tạp, sự phối hợp đóng ngắt để điều khiển an toàn tốc độ cabin trong bất kỳ tình huống nào Nút nhấn được tích hợp vào trong những bàn phím nhỏ gọn Hầu như tất cả thang máy tự động đều mang tính thương mại

Vào thời đại máy tính đã có mang vi điều khiển có khả năng hoạt động, xử lý cũng như lưu trữ rất lớn Thang máy được lập trình đặc biệt, cực đại hóa năng suất và an toàn tuyệt đối Thang máy đã trở thành kỹ thuật kiến trúc và mỹ thuật Nó tô điểm và trang hoàng lộng lẫy công trình xây dựng Những thiết kế sang trọng, hiện đại cùng các kĩ thuật tiên tiến sẽ luôn làm thỏa mãn và thăng hoa cảm xúc con người

2 Phân loại thang máy

2.1 phân loai theo chức năng

a Thang máy chở người:

Gia tốc cho phép được quy định theo cảm giác của hành khách: a≤ 1,5 m/g2

+Dùngtrong các toà nhà cao tầng: loại này có tốc độ trung bình hoặc lớn, đòi hỏi vận hành êm, an toàn và có tính mỹ thuật

+Dùng trong bệnh viện: phải đảm bảo rất an toàn, sự tối ưu về độ êm khi dịch chuyển, thời gian dịch chuyển, tính ưu tiên đúng theo cácyêu cầu của bệnh viện

+Trong các hầm mỏ, xí nghiệp: đáp ứng được các điều kiện làm việc nặng nề trong công nghiệp như tác động của môi trường làm việc: độ ẩm, nhiệt độ; thời gian làm việc,

sự ăn mòn

b Thang máy chở hàng:

Được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, trong kinh doanh Nó đòi hỏi cao về việc dừng chính xác buồng thang máy đảm bảo cho việc vận chuyển hàng hoá lên xuống thang máy được dễ dàng thuận lợi

2.2 Phân loại theo tốc độ dịch chuyển:

Thang máy tốc độ chậm: V = 0,5 m/s

Thangmáy tốc độ trung bình: V = 0,75 ÷ 1,5 m/s

Thang máy tốc độ cao: V = 2,5÷ 5 m/s

2.3 Phân loại theo tải trọng:

Thang máy loại nhỏ: QTm < 160 KG

Thang máy loại trung bình: QTm= 500 ÷ 2000 KG

Thang máy loại lớn: QTm > 2000 KG

3 Yêu cầu của thang máy

a Yêu cầu công nghệ:

Dễ điều khiển và hiệu chỉnh ( tính đơn giản cao )

An toàn tuyệt dối cho người và thiết bị

Yêu cầu về dừng chính xác cao không gây khó chịu cho người vàhành khách phạm vi điều chỉnh tốc độ từ 3:1 dến 10:1

b Yêu cầu về truyền động

Một trong những yêu cầu cơ bản đối với hệ truyền động thang máy là phải đảm bảo cho buồng thang chuyển động êm Buồng thang chuyển động êm hay không phụ thuộc vào

gia tốc khi mở máy và khi hãm Các tham số chính đặc trưng cho chế độ làm việccủa thang máy là : Tốc độ di chuyển v [ m/s ] ,gia tốc a , độ giật ρ

Tốc độ di chuyển của buồng thang quyết định năng suất của thang máy , có ý nghĩa rất quan trọng nhất là đối với các nhà cao tầng

Đối với các nhà trọc trời tối ưu nhất là dùng thang máy cao tốc ( v=35m/s ) giảm thời gian quá độ và tốc độ di chuyển trung bình của buồng thang đạt gần bằng tốc độ định mức Nhưng việc tăng tốc độ lại dẫn đến giá thành thang máy tăng Nếu tăng tốc độ của thang máy v = 0,75m/s lên v= 3m/s giá thành tăng lên 4-5 lần Bởi vậy tùy theo độ cao của toà nhà mà chọn thang máy có tốc độ phù hợp với tốc độ tối ưu

Tốc độ di chuyển trung bình của thang máy có thể tăng bằng cách giảm thời gian

mở máy và hãm máy có nghĩa là tăng gia tốc Nhưng khi gia tốc lớn sẽ gây cảm giác khó chịu cho hành khách (như chóng mặt, sợ hãi nghẹt thở ) Bởi vậy gia tốc tối ưu là:

Một đại lượng nữa quyết định sự di chuyểnêm của buồng thang là tốc độ tăng của gia tốc khi mở máy và tốc độ giảm của gia tốc khi hãm máy Nói cách khác đó là độ giật ρ :

Khi a≤ 2m/s2 thì độ giậtρ≤ 20m/s2

c Yêu cầu về cơ cấu hãm:

Buồng thang dừng chính xác

Không được rơi tự do khi mất điện hoặc đứt dây treo

Cơ cấu hãm phải giữ buồng thang khi tốc độ di chuyển vượt qúa (20÷40)% tốc độ định mức

d Yêu cầu vận hành:

Không được vận hành trong trạng thái bất thường, nếu cần đảo chiều phải êm, tốc độ không được giảm đột ngột

e Yêu cầu về mômen quán tính :

Phụ tải của thang máy là phụ tải thế năng Động cơ truyền động cho thang máy phải làm việc với phụ tải ngắn hạn

II TRANG THIẾT BỊ CƠ KHÍ CỦA THANG MÁY:

1 Tổng thể cơ khí của thang máy

Các thiết bị chính của thang máy gồm có : Buồng thang ,tời nâng, cáp treo buồng thang , đối trọng , động cơ truyền động , phanh hãm điện từ và các thiết bị điều khiển khác

Tất cả các thiết bị của thang máy được trong giếng buồng thang (khoảng không gian từ trần của tầng cao nhất đến mức sâu nhất của tầng 1), trong buồng máy (trên sàn tầng cao nhất ) và hố buồng thang (dới mức sàn tầng 1) Bố trí cá thiết bị của một thang máy được biểu diễn trên hình 1.2

Các thiết bị thang gồm có : 1 Động cơ điện ; 2 Puli ; 3 Cáp treo; 4 Bộ hạn chế tốc độ ; 5.Buồng thang ; 6 Thanh dẫn hớng ;7 Hệ thống đối trọng ; 8 Trụ cố định ; 9 Puli dẫn hớng ; 10 cáp liên động ; 11 Cáp cấp điện ; 12 Động cơ đóng mở cửa buồng thang

2 Thiết bị điện trong thang máy

a.thiết bị động lực

Là những thiết bị điện có công suất lớn và dùng để truyền động và hãm

thang máy Các thiết bị gồm có:

Động cơ điện: yêu c u chung c a đ ng c đi n là ít n, Roto c aầ ủ ộ ơ ệ ồ ủ

động cơ có momen quán tính lớn (để hạn chế gia tốc khi mở máy), có hệ số trượt

định mức cao (5÷12%), bội số momen mở máy lớn (1,8÷2,5%) và thỏa mãn biểu

đồ tốc độ tối ưu của buồng thang

Khi chọn động cơ điện thang máy người ta thường dựa vào các

yêu cầu về độ chính xác khi dừng, tốc độ di chuyển buồng thang, gia tốc lớn

nhất cho phép và phạm vi điều chỉnh tốc độ

Đối với thang máy chạy chậm (v<0,5m/s) và trọng tải Q<320

KG người ta thường dùng động cơ điện không đồng bộ roto lồng sóc một tốc độ

Loại động cơ này có cấu tạo đơn giản, giá thành hạ, làm việc tin cậy nhưng khó

điều chỉnh tốc độ

Đối với thang máy tốc độ trung bình và trọng tải Q=320÷3200

KG người ta thường dùng động cơ không đồng bộ roto lồng sóc hai tốc độ Tốc

độ lớn được dùng khi thang máy chạy từ tầng này đến tầng khác, còn tốc độ bé

được dùng khi buồng thang gần đến tầng cần dừng Điều đó vừa đảm bảo năng

suất cao vừa đảm bảo tầng dừng chính xác và hạn chế gia tốc dừng

Đối với thang máy tốc độ nhanh và trọng tải lớn người ta thường

dùng động cơ điện không đồng bộ roto dây quấn Loại động cơ này có cấu tạo

phức tạp hơn và giá thành cao hơn động cơ roto lồng sóc, nhưng dễ điều chỉnh

tốc độ hơn và có thể hạn chế dòng điện mở máy

Cuối cùng đối với các thang máy quá tốc và trọng tải lớn người

ta thường dùng động cơ điện một chiều Động cơ loại này có cấu tạo phức tạp

hơn và giá thành cao hơn động cơ không đồng bộ, nhưng có thể điều chỉnh tốc

độ một cách dễ dàng và trong phạm vi rộng

Hãm điện từ : hãm điện từ dùng để hãm động cơ khi mất điện và khi

cần dừng thang máy

b, Các thiết bị điều khiển và bảo vệ:

Công tắc tầng :

Các công tắc tầng dùng để chuyển đổi trạng thái mạch điện khi buồng thang đi qua hoặc đến tầng Các công tắc tầng được đặt ở vị trí thích hợp trên thành giếng thang

Hiện nay người ta thường sử dụng trong thang máy 3 loại công tắc tầng:

- Công tắc tầng cơ khí

- Cảm biến kiểu điện cảm

- Tế bào quang điện

Hãm bảo hiểm và hạn chế tốc độ:

Mục đích của hãm bảo hiểm là ngăn ngừa buồng thang rơi trong trường hợp đứt dây cáp Trong trường hợp này hãm bảo hiểm sẽ khởi động và kẹp chặt

buồng thang vào giá trượt định hướng Ngoài nhiệm vụ kiểm tra tốc độ của buồng thang, hãm bảo hiểm còn kiểm tra độ căng của cáp treo buồng thang

Sơ đồ nguyên lý bộ phanh tời dạng đòn góc

1- Các đòn góc

2-Nam châm điện

3- Bulon điều chỉnh

4-Đòn phanh

5-Má phanh

6- Tang phanh

Nam châm (2) được mắc song song với động cơ nâng Khi mở máy

động cơ, nam châm có điện, phần ứng của nó được nâng lên làm các đòn góc (1) xoay Các đòn góc tựa vào bulon điều chỉnh (3) lắp trên đòn phanh (4) làm tách các má thắng (5) ra khỏi tang phanh (6) Trục của động cơ được giải phóng để làm việc Khi đến vị trí dừng cabin, nguồn điện được ngắt ra khỏi động cơ thì nam châm (2) cũng không có điện, các lò xo (3) đẩy đò phanh (5) về vị trí hãm tang phanh (6)

Kiểu phanh điện từ hiện nay đang dùng rất phổ biến

3.Thiết bị lắp đặt trong buồng máy

+ Cơ cấu nâng

Trong buồng máy lắp đặt hệ thống tời nâng hạ buồng thang (cơ cấu nâng) tạo

ra lực kéo chuyển động buồng thang và đối trọng

Cơ cấu nâng gồm có các bộ phận sau : bộ phận kéo cáp (puli hoặc tang quấn cáp ), hộp giảm tốc độ, phanh hãm điện từ và động cơ truyền động Tất cả các bộ phận trên được lắp đặt trên tấm đế bằng thép Trong thang máy thường dùng hai cơ cấu nâng

- cơ cấu nâng có hộp tốc độ

- cơ cấu nâng không dùng hộp tốc độ

Cơ cấu nâng không có hộp tốc độ thường đợc sử dụng trong các thang máy tốc

độ cao

+ Tủ điện : trong tủ điện lắp ráp cầu dao tổng, cầu chì các loại, công tắc tơ và các loại rơle trung gian

+ Puli dẫn hướng

+ Bộ phận hạn chế tốc độ làm việc phối hợp với phanh bảo hiểm bằng cáp liên động 10 để hạn chế tốc độ di chuyển của buồng thang

4.Thiết bị lắp trong giếng thang máy

+ Buồng thang : Trong quá trình làm việc, buồng thang di chuyển

trong giếng thang máy dọc theo các thanh dẫn hớng Trên nóc buồng thang có lắp đặt phanh bảo hiểm, động cơ truyền động đóng - mở cửa buồng thang Trong buông thang lắp đặt hệ thống nút bấm điều khiển, hệ thống đèn báo, đèn chiếu sáng buồng thang, công tắc liên động với sàn của buồng thang và điện thoại lên lạc với bên ngoài trong trường hợp thang máy mất điện Cung cấp điện cho buồng thang bằng dây cáp mềm 11

+ Hệ thống cáp treo 3 là hệ thống cáp hai nhánh một đầu nối với buồng thang đầu còn lại nối với đối trọng 7 cùng với puli dẫn hướng

+ Trong giếng của thang máy còn lắp đặt các bộ cảm biến vị trí dùng để chuyển đổi tốc độ động cơ, dừng buồng thang ở mỗi tầng và hạn chế hành trình nâng – hạ của thang máy

5 Thiết bị lắp đặt trong hố giếng thang máy

Trong hố giếng thang máy lắp đặt hệ thống giảm xóc 8 là hệ thống giảm xóc dùng

lò xo và giảm xóc thuỷ lực tránh sự va đập của buồng thang vò đối trọng xuống sàn của

giếng thang máy trong trờng hợp công tắc hành trình hạn chế hành trình di chuyển xuống

bị sự cố (không hoạt động)

6 Các thiết bị cố định trong giếng thang

6.1 Ray dẫn hướng

Ray dẫn hướng được lắp đặt dọc theo giếng thang để dẫn hướng cho cabin và đối trọng chuyển động dọc theo giếng thang Ray dẫn hướng đảm bảo cho cabin và đối trọng luôn nằm ở vị trí thiết kế của chúng trong giếng thang và không bị dịch chuyển theo phương nằm ngang trong quá trình chuyển động Ngoài ra ray dẫn hướng còn phải

đủ cứng vững để trọng lượng của cabin và tải trọng trong cabin tựa lên dẫn hướng cùng các thành phần tải trọng động khi bộ hãm bảo hiểm làm việc (trong trường hợp bị đứt cáp hoặc cabin đi xuống với tốc độ lớn hơn giá trị cho phép)

6.2 Giảm chấn

Giảm chấn 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 vợt quá bị trí đặt của công tắc hành trình cuối cùng Giảm chấn phải có độ cao đủ lớn để khi caibin hoặc đối trọng tỳ lên

nó thì có đủ khoảng trống cần thiết phía dới phù hợp cho ngời có trách nhiệm thực hiện kiểm tra, điều chỉnh, sửa chữa

7 Cabin và các thiết bị liên quan

Cabin là bộ phận mang tải của thang máy.Cabin phải có kết cấu sao cho có thể tháo rời nó thành từng bộ phận nhỏ.Theo cấu tạo,cabin gồm 2 phần:kết cấu chịu lực(khung cabin) và các vách che, trần, sàn tạo thành buồng cabin.Trên khung cabin có lắp các ngàm dẫn hớng, hệ thống treo cabin, hệ thống tay đòn và bộ hãm bảo hiểm, hệ thống cửa

và cơ cấu đóng mở cửa….Ngoài ra,cabin của thang máy chở người phải đảm bảo các yêu cầu về thông gió, nhiệt độ và ánh sáng

7.1 Khung cabin

Khung cabin là phần xương sống của cabin thang máy Được cấu tạo bằng các thanh thép chịu lực lớn Khung cabin phải đảm bảo cho thiết kế chịu đủ tải định mức

7.2 Ngàm dẫn hướng

Ngàm dẫn hướng có tác dụng dẫn hướng cho cabin và đối trọng chuyển động dọc theo ray dẫn hướng và khống chế dịch chuyển ngang của cabin và đối trọng trong

giếng thang không vợt quá giá trị cho phép Có hai loại ngàm dẫn hướng : ngàm

trượt(bạc trợt) và ngàm con lăn