ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LOGIC ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY

I. Giới thiệu về thang máy1. Khái niệm chung: Thang máy là thiết bị chuyên dùng để vận chuyển người, hàng hóa, vật liệu... theo phương thẳng đứng hoặc < 150 so với phương thẳng đứng theo một tuyến đã định sẵn. Thang máy thường được dùng trong các khách sạn, công sở, chung cư, bệnh viện, đài quan sát, tháp truyền hình, trong các nhà máy công xưởng... Thang máy có những ưu điểm so với các phương tiện vận chuyển khác là thời gian vận chuyển của một chu kỳ bé, tần số vận chuyển lớn, khả năng vận chuyển lớn, đóng mở máy liên tục.2. Lịch sử phát triển của thang máy: Ý tưởng dùng máy móc để nâng người đã tồn tại từ thời rất xa xưa, Một số lớn thiết bị nâng dẫn động bằng tay đã được chế tạo ở Pháp và ở Nga vào thế kỷ XVIII nhưng chúng không có giá trị thực tiễn. Các thang máy hiện đại đã xuất hiện từ đầu những năm 60 của thế kỷ XIX cùng với sự phát triển công tác xây dựng nhà nhiều tầng, loại truyền động duy nhất của các thang máy lúc này là truyền động thủy lực, một số trường hợp sử dụng các máy hơi nước chuyên dùng Cuối thế kỷ XIX, trên thế giới mới chỉ có một vài hãng thang máy ra đời như hãng OTIS, SCHINDLER. Chiếc thang máy đầu tiên đã được chế tạo và đưa vào sử dụng của hãng thang máy OTIS vào năm 1853, hãng thang máy SCHINDLER cũng đã chế tạo thành công. Đầu thế kỷ XX, có nhiều hãng thang máy khác ra đời như: KONI, MITSUBISHI, NIPON, ELEVATOR, TUYSEN, đã chế tạo các loại thang máy với tốc độ cao, tiện nghi trong cabin tốt hơn và êm hơn. Vào đầu những năm 1970, thang máy đã chế tạo đạt đến tốc độ 450mph những thang máy chở hàng đã có tải trọng đến 30 tấn; đồng thời cũng trong khoảng thời gian này đã có những thang máy thủy lực ra đời (hoạt động trên nguyên tắc này hạ buồng thang dựa vào các pittông thủy lực). Sau một khoảng thời gian rất ngắn với sự phát triển của các ngành khoa học khác đã góp phần vào việc nâng tốc độ thang máy đạt đến 600mphút (tương đương toà nhà 150 tầng). Vào những năm 1980, đã xuất hiện hệ thống điều khiển động cơ mới bằng phương pháp biến đổi điện áp và tần số VVVF (variable voltage variable frequency), thành tựu này đã cho phép thang máy hoạt động êm hơn, tiết kiệm được đến 40% công suất động cơ. Đồng thời vào những năm này đã xuất hiện loại thang máy dùng động cơ điện cảm ứng tuyến tính. Vào đầu những năm 1990, trên thế giới đã chế tạo những thang máy có tốc độ đạt tới 750mphút và các thang máy có tính năng kỹ thuật đặc biệt khác. Ở Việt Nam, thang máy tuy có mặt từ những năm 1920 nhưng phát triển nhanh chỉ từ 10 năm gần đây. Mặc dù chưa nhiều nhưng số thang máy được lắp đặt, khai thác ở Việt Nam là thang máy của các hãng hàng đầu thế giới như OTIS, Schindler, Mitsubishi, Hitachi, Kone. Cho đến nay toàn quốc có khoảng 35 đơn vị hoạt động trong lĩnh vực thang máy như các công ty thang máy Thiên Nam, Tự Động, Thái Bình, Á Châu.. Nhìn chung các thang máy đang hoạt động đảm bảo điều kiện an toàn, chất lượng, trang trí nội thất đã có rất nhiều tiến bộ. 3. Phân loại:Thang máy hiện nay đã thiết kế, chế tạo rất đa dạng với nhiều kiểu khác nhau để phù phợp với mục đích sử dụng của từng công trình.a. Theo công dụng:TCVN: 6395– 1998 phân thang máy thành 5 loại: Thang máy chuyên chở người: Loại này chuyên để vận chuyển hành khách trong các khách sạn, công sở, nhà nghỉ, các khu chung cư… Thang máy chuyên chở người có tính hàng đi kèm: Loại này dùng trong các siêu thị, khu triển lãm… Thang máy chuyên chở bệnh nhân: Loại này chuyên dùng cho các bệnh viện, khu điều dưỡng… Hiện nay trên thế giới đã sản xuất theo cùng tiêu chuẩn kích thước và tải trọng cho loại thang máy này. Thang máy chuyên chở hàng có người đi kèm: Loại này thường dùng trong các nhà máy, công xưởng, kho hàng… Thang máy chuyên chở hàng không có người đi kèm: Loại này chuyên để chở vật liệu, thức ăn trong khách sạn lớn, nhà ăn tập thể, đặc điểm của loại này là chỉ có điều khiển ở ngoài cabin.b. Theo hệ thống dẫn động điện: Thang máy dẫn động điện:Loại này dẫn động cabin lên xuống nhờ động cơ điện truyền qua hộp giảm tốc tới puly ma sát, hoặc tang cuốn cáp, chính nhờ cabin được treo bằng cáp mà hành trình lên xuống của nó không bị hạn chế. Thang máy thuỷ lực (Xylanh – Pittong): Đặc điểm của loại thang máy này là cabin được đẩy từ dưới lên nhờ pittong – xilanh thuỷ lực nên hành trình bị hạn chế. Hiện nay thang máy thuỷ lực với hành trình tối đa là 18 mét, vì vậy không thể chuyên chở người và hàng hoá ở các công trình cao tầng.c. Theo vị trí đặt bộ tời kéo: Bộ tời kéo đặt phía trên giếng thang Bộ tời kéo đặt phía dưới giếng thang Dẫn động cabin lên xuống bằng bánh răng, thanh răng và bộ tời đặt ở nóc cabin. Đối với thang máy thủy lực buồng máy được đặt ở tầng trệt của công trình.d. Theo hệ thống vận hành: Theo mức độ tự động:+ Loại nửa tự động+ Loại tự động Theo tổ hợp điều khiển:+ Điều khiển đơn + Điều khiển kép+ Điều khiển theo nhóm Theo vị trí điều khiển:+ Điều khiển trong cabin+ Điều khiển ngoài cabin+ Điều khiển cả trong và ngoài cabin e. Theo các thông số cơ bản: Theo tốc độ di chuyển của cabin.+ Loại tốc độ thấp: V < 1 ms+ Loại tốc độ trung bình: V = 1 đến 2,5 ms+ Loại tốc độ cao: V = 2,5 đến 4 ms+ Loại tốc độ rất cao: V > 4 ms Theo khối lượng vận chuyển của cabin:+ Loại nhỏ: Q < 500kg+ Loại vừa:Q = 500 đến 1000 kg+ Loại lớn:Q = 1000 đến 1600 kg+ Loại rất lớn:Q > 1600 kg f. Theo kết cấu của bộ tời kéo: Theo kết cấu của bộ tời kéo:+ Bộ tời kéo có hộp giảm tốc+ Bộ tời kéo không có hộp giảm tốc: Thường dùng cho các loại thang máy có tốc độ cao (V > 2,5 ms)+ Bộ tời kéo sử dụng động cơ một tốc độ, hai tốc độ, động cơ điều chỉnh về cấp, động cơ điều chỉnh tuyến tính (LIM Linear Introduction Motor)+ Bộ tời kéo có puly ma sát hoặc tang cuốn cáp để dẫn động cho cabin lên xuống loại có puly ma sát thì khi puly quay kéo theo cáp chuyển động là nhờ ma sát sinh ra giữa rãnh ma sát của puly và cáp loại này đều phải có đối trọng.+ Loại có tang cuốn cáp, khi tang cuốn cáp hoặc nhả cáp theo cabin lên xuống, loại này có hoặc không có đối trọng. Theo hệ thống cân bằng:+ Có đối trọng+ Có cáp hoặc xích cân bằng dùng cho những thang máy có hành trình lớn+ Không có cáp hoặc xích cân bằng Theo cách treo cabin và đối trọng.+ Treo trực tiếp vào dầm trên của cabin+ Có pulăng cáp (không qua các puly trung gian) vào dầm trên của cabin Theo hệ thống của cabin:+ Đóng mở bằng tay khi cabin dừng đúng tầng thì phải có người ở trong hoặc ngoài cửa tầng mở hoặc đóng cửa cabin và cửa tầng.+ Đóng mở nửa tự động: Khi cabin dừng đúng tầng thì cửa cabin và cửa tầng bị đóng mở, khi đóng phải dùng tay hoặc ngược lại+ Đóng mở cửa tự động: Khi cabin dừng đúng tầng thì cửa cabin và cửa tầng tự động mở và đóng nhờ một cơ cấu đặt ở đầu cửa của cabin.+ Theo kết cấu của cửa • Cánh cửa dạng cửa xếp lùi về một phía hoặc hai phía • Cánh cửa dạng tấm (panel) đóng, mở bản lề một cánh hoặc hai cánh • Cánh cửa dạng tấm: Mở về hai phía, đối với thang máy có đối trọng ở bên cạnh. + Thông số của cabin: • Thang máy có một cửa • Thang máy có hai cửa đối xứng • Loại hai cửa vuông góc với nhau Theo loại bộ hãm bảo hiểm an toàn cho cabin:+ Hãm tức thời: Loại này thường dùng cho thang máy có tốc độ thấp đến 45 mph.+ Hãm êm: Loại này thường dùng cho thang máy có tốc độ lớn hơn 45mph và thang máy chở bệnh nhân. Theo vị trí của cabin và đối trọng giếng thang:+ Đối trọng bố trí phía sau+ Đối trọng bố trí một bênTrong một số trường hợp đối trọng có thể bố trí ở một vị trí mà không cùng chung giếng thang với cabin. Theo quỹ đạo di chuyển của cabin. + Thang máy thẳng đứng: Là loại thang máy có cabin di chuyển theo phương thẳng đứng, hầu hết các thang máy đang sử dụng thuộc loại này. + Thang máy nghiêng: Là loại thang máy có cabin di chuyển nghiêng một góc so với phương thẳng đứng. + Thang ZicZắc: Là loại thang máy có cabin di chuyển theo đường zic zắc

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ THANG MÁY

I Giới thiệu về thang máy

1 Khái niệm chung:

Thang máy là thiết bị chuyên dùng để vận chuyển người, hàng hóa, vật liệu theo phươngthẳng đứng hoặc < 150 so với phương thẳng đứng theo một tuyến đã định sẵn

Thang máy thường được dùng trong các khách sạn, công sở, chung cư, bệnh viện, đài quansát, tháp truyền hình, trong các nhà máy công xưởng

Thang máy có những ưu điểm so với các phương tiện vận chuyển khác là thời gian vậnchuyển của một chu kỳ bé, tần số vận chuyển lớn, khả năng vận chuyển lớn, đóng mở máyliên tục

2 Lịch sử phát triển của thang máy:

Ý tưởng dùng máy móc để nâng người đã tồn tại từ thời rất xa xưa, Một số lớn thiết bị nângdẫn động bằng tay đã được chế tạo ở Pháp và ở Nga vào thế kỷ XVIII nhưng chúng không cógiá trị thực tiễn

Các thang máy hiện đại đã xuất hiện từ đầu những năm 60 của thế kỷ XIX cùng với sự pháttriển công tác xây dựng nhà nhiều tầng, loại truyền động duy nhất của các thang máy lúc này

là truyền động thủy lực, một số trường hợp sử dụng các máy hơi nước chuyên dùng

Cuối thế kỷ XIX, trên thế giới mới chỉ có một vài hãng thang máy ra đời như hãng OTIS,SCHINDLER Chiếc thang máy đầu tiên đã được chế tạo và đưa vào sử dụng của hãng thangmáy OTIS vào năm 1853, hãng thang máy SCHINDLER cũng đã chế tạo thành công

Đầu thế kỷ XX, có nhiều hãng thang máy khác ra đời như: KONI, MITSUBISHI, NIPON,ELEVATOR, TUYSEN, đã chế tạo các loại thang máy với tốc độ cao, tiện nghi trong cabin tốthơn và êm hơn

Vào đầu những năm 1970, thang máy đã chế tạo đạt đến tốc độ 450m/ph những thang máychở hàng đã có tải trọng đến 30 tấn; đồng thời cũng trong khoảng thời gian này đã có nhữngthang máy thủy lực ra đời (hoạt động trên nguyên tắc này hạ buồng thang dựa vào các pittôngthủy lực) Sau một khoảng thời gian rất ngắn với sự phát triển của các ngành khoa học khác

đã góp phần vào việc nâng tốc độ thang máy đạt đến 600m/phút (tương đương toà nhà 150tầng)

Vào những năm 1980, đã xuất hiện hệ thống điều khiển động cơ mới bằng phương phápbiến đổi điện áp và tần số VVVF (variable voltage variable frequency), thành tựu này đã chophép thang máy hoạt động êm hơn, tiết kiệm được đến 40% công suất động cơ Đồng thời vàonhững năm này đã xuất hiện loại thang máy dùng động cơ điện cảm ứng tuyến tính

Vào đầu những năm 1990, trên thế giới đã chế tạo những thang máy có tốc độ đạt tới750m/phút và các thang máy có tính năng kỹ thuật đặc biệt khác

Ở Việt Nam, thang máy tuy có mặt từ những năm 1920 nhưng phát triển nhanh chỉ từ 10năm gần đây Mặc dù chưa nhiều nhưng số thang máy được lắp đặt, khai thác ở Việt Nam là

thang máy của các hãng hàng đầu thế giới như OTIS, Schindler, Mitsubishi, Hitachi, Kone.Cho đến nay toàn quốc có khoảng 35 đơn vị hoạt động trong lĩnh vực thang máy như cáccông ty thang máy Thiên Nam, Tự Động, Thái Bình, Á Châu Nhìn chung các thang máyđang hoạt động đảm bảo điều kiện an toàn, chất lượng, trang trí nội thất đã có rất nhiều tiến

TCVN: 6395– 1998 phân thang máy thành 5 loại:

- Thang máy chuyên chở người: Loại này chuyên để vận chuyển hành khách trong các khách sạn, công sở, nhà nghỉ, các khu chung cư…

- Thang máy chuyên chở người có tính hàng đi kèm: Loại này dùng trong các siêu thị, khu triển lãm…

- Thang máy chuyên chở bệnh nhân: Loại này chuyên dùng cho các bệnh viện, khu điềudưỡng…

* Hiện nay trên thế giới đã sản xuất theo cùng tiêu chuẩn kích thước và tải trọng cho loạithang máy này

- Thang máy chuyên chở hàng có người đi kèm: Loại này thường dùng trong các nhà máy,công xưởng, kho hàng…

- Thang máy chuyên chở hàng không có người đi kèm: Loại này chuyên để chở vật liệu, thức

ăn trong khách sạn lớn, nhà ăn tập thể, đặc điểm của loại này là chỉ có điều khiển ở ngoàicabin

b Theo hệ thống dẫn động điện:

- Thang máy dẫn động điện:

Loại này dẫn động cabin lên xuống nhờ động cơ điện truyền qua hộp giảm tốc tới puly

ma sát, hoặc tang cuốn cáp, chính nhờ cabin được treo bằng cáp mà hành trình lên xuốngcủa nó không bị hạn chế

- Thang máy thuỷ lực (Xylanh – Pittong):

Đặc điểm của loại thang máy này là cabin được đẩy từ dưới lên nhờ pittong – xilanh thuỷlực nên hành trình bị hạn chế Hiện nay thang máy thuỷ lực với hành trình tối đa là 18mét, vì vậy không thể chuyên chở người và hàng hoá ở các công trình cao tầng

c Theo vị trí đặt bộ tời kéo:

- Bộ tời kéo đặt phía trên giếng thang

- Bộ tời kéo đặt phía dưới giếng thang

- Dẫn động cabin lên xuống bằng bánh răng, thanh răng và bộ tời đặt ở nóc cabin

- Đối với thang máy thủy lực buồng máy được đặt ở tầng trệt của công trình

d Theo hệ thống vận hành:

- Theo mức độ tự động:

+ Loại nửa tự động

+ Loại tự động

- Theo tổ hợp điều khiển:

+ Điều khiển đơn

+ Điều khiển kép

+ Điều khiển theo nhóm

- Theo vị trí điều khiển:

+ Điều khiển trong cabin

+ Điều khiển ngoài cabin

+ Điều khiển cả trong và ngoài cabin

e Theo các thông số cơ bản:

- Theo tốc độ di chuyển của cabin

f Theo kết cấu của bộ tời kéo:

- Theo kết cấu của bộ tời kéo:

+ Bộ tời kéo có hộp giảm tốc

+ Bộ tời kéo không có hộp giảm tốc: Thường dùng cho các loại thang máy có tốc độ cao (V > 2,5 m/s)

+ Bộ tời kéo sử dụng động cơ một tốc độ, hai tốc độ, động cơ điều chỉnh về cấp, động

cơ điều chỉnh tuyến tính (LIM - Linear Introduction Motor)

+ Bộ tời kéo có puly ma sát hoặc tang cuốn cáp để dẫn động cho cabin lên xuống loại

có puly ma sát thì khi puly quay kéo theo cáp chuyển động là nhờ ma sát sinh ra giữa rãnh masát của puly và cáp loại này đều phải có đối trọng

+ Loại có tang cuốn cáp, khi tang cuốn cáp hoặc nhả cáp theo cabin lên xuống, loại này có hoặc không có đối trọng

- Theo hệ thống cân bằng:

+ Có đối trọng

+ Có cáp hoặc xích cân bằng dùng cho những thang máy có hành trình lớn

+ Không có cáp hoặc xích cân bằng

- Theo cách treo cabin và đối trọng

+ Treo trực tiếp vào dầm trên của cabin

+ Có pulăng cáp (không qua các puly trung gian) vào dầm trên của cabin

- Theo hệ thống của cabin:

+ Đóng mở bằng tay khi cabin dừng đúng tầng thì phải có người ở trong hoặc ngoài cửa tầng mở hoặc đóng cửa cabin và cửa tầng.

+ Đóng mở nửa tự động: Khi cabin dừng đúng tầng thì cửa cabin và cửa tầng bị đóng

mở, khi đóng phải dùng tay hoặc ngược lại

+ Đóng mở cửa tự động: Khi cabin dừng đúng tầng thì cửa cabin và cửa tầng tự động

mở và đóng nhờ một cơ cấu đặt ở đầu cửa của cabin

+ Theo kết cấu của cửa

· Cánh cửa dạng cửa xếp lùi về một phía hoặc hai phía

· Cánh cửa dạng tấm (panel) đóng, mở bản lề một cánh hoặc hai cánh

· Cánh cửa dạng tấm: Mở về hai phía, đối với thang máy có đối trọng ở bên cạnh

+ Thông số của cabin:

· Thang máy có một cửa

· Thang máy có hai cửa đối xứng

· Loại hai cửa vuông góc với nhau

- Theo loại bộ hãm bảo hiểm an toàn cho cabin:

+ Hãm tức thời: Loại này thường dùng cho thang máy có tốc độ thấp đến 45 m/ph.+ Hãm êm: Loại này thường dùng cho thang máy có tốc độ lớn hơn 45m/ph và thang máy chở bệnh nhân

- Theo vị trí của cabin và đối trọng giếng thang:

+ Đối trọng bố trí phía sau

+ Đối trọng bố trí một bên

Trong một số trường hợp đối trọng có thể bố trí ở một vị trí mà không cùng chung giếng thang với cabin

- Theo quỹ đạo di chuyển của cabin

+ Thang máy thẳng đứng: Là loại thang máy có cabin di chuyển theo phương thẳng đứng,hầu hết các thang máy đang sử dụng thuộc loại này

+ Thang máy nghiêng: Là loại thang máy có cabin di chuyển nghiêng một góc so với phương thẳng đứng

+ Thang ZicZắc: Là loại thang máy có cabin di chuyển theo đường zic zắc

4 Cấu tạo chung và nguyên lý hoạt động:

Thang máy có nhiều kiểu hoạt động khác nhau nhưng có các bộ phận chính sau:

- Bộ tời kéo

- Cabin cùng hệ thống treo cabin

- Cơ cấu đóng mở cửa cabin và bộ hãm bảo hiểm

- Cáp nâng

- Đối trọng và hệ thống cân bằng

- Hệ thống ray dẫn hướng cho cabin và đối trọng chuyển động trong giếng thang

- Bộ phận giảm chấn cho cabin và đối trọng đặt ở giếng thang

- Hệ thống hạn chế tốc độ tác động lên bộ hãm bảo hiểm để dừng cabin khi tốc độ hạ vượt quá giới hạn cho phép

- Tủ điện điều khiển cùng các trang thiết bị điện để điều khiển tự động thang máyhoạt động theo đúng chức năng yêu cầu và đảm bảo an toàn.

- Cửa cabin và các cửa tầng cùng hệ thống khóa liên động

Nguyên lý hoạt động

Bộ tời kéo 21 được đặt trong buồng máy 22 nằm ở phía trên giếng thang 15 Giếngthang 15 chạy dọc suốt chiều cao của công trình và được che chắn bằng kết cấu chịu lực(gạch, bê tông hoặc kết cấu thép với lưới che hoặc kính) và chỉ để các cửa vào giếng thang

để lắp cửa tầng 7 Trên kết cấu chịu lực dọc theo giếng thang có gắn các ray dẫn hướng 12

và 13 cho đối trọng 14 và cabin 18 Cabin và đối trọng được treo trên hai đầu của các cápnâng 20 nhờ hệ thống treo 19 Hệ thống treo có tác dụng đảm bảo cho các nhánh cáp nângriêng biệt có độ căng như nhau Cáp nâng được vắt qua rãnh cáp của puly ma sát của bộtời kéo Khi bộ tời kéo hoạt động, puly ma sát quay và truyền chuyển động đến cáp nânglàm cabin và đối trọng đi lên hoặc xuống dọc theo giếng thang Khi chuyển động, cabin vàđối trọng tựa trên các ray dẫn hướng trong giếng thang nhờ các ngàm dẫn hướng 16 Cửacabin 4 và cửa tầng 7 thường là loại cửa lùa sang một bên hoặc hai bên và chỉ đóng mởđược khi cabin dừng trước cửa tầng nhờ cơ cấu đóng mở 3 đặt trên nóc cabin Cửa cabin

và cửa tầng được trang bị hệ thống khóa liên động và các tiếp điểm điện để đảm bảo antoàn cho thang máy hoạt động (thang không hoạt động được nếu một trong các cửa tầnghoặc cửa cabin chưa đóng hẳn, hệ thống khóa liên động đảm bảo đóng kín các cửa tầng vàkhông mở được từ bên ngoài khi cabin không ở đúng vị trí cửa tầng, đối với loại cửa lùađóng mở tự động thì khi đóng hoặc mở cửa cabin, hệ thống khóa liên động kéo theo cửatầng cùng đóng hoặc mở) Tại điểm trên cùng hoặc dưới cùng của giếng thang có đặt cáccông tắc hạn chế hành trình cho cabin Phần dưới của giếng thang là hố thang 10 để đặtcác giảm chấn 11 và thiết bị căng cáp hạn chế tốc độ 9 Khi hỏng hệ thống điều khiển,cabin hoặc đối trọng có thể đi xuống phần hố thang10, vượt qua công tắc hạn chế hànhtrình và tỳ lên giảm chấn 11 để đảm bảo an toàn cho kết cấu máy và tạo khoảng trống cầnthiết dưới đáy cabin để có thể đảm bảo an toàn khi bảo dưỡng, điều chỉnh và sửa chữa

Bộ hạn chế tốc độ 2 được đặt trong buồng máy 22 và cáp của bộ hạn chế tốc độ 9 có liênkết với hệ thống tay đòn của bộ hãm bảo hiểm 17 trên cabin Khi đứt cáp hoặc cáp trượt trênrãnh puly do không đủ ma sát mà cabin đi xuống với tốc độ vượt quá giá trị cho phép, bộ hạnchế tốc độ qua cáp 8 tác động lên bộ hãm bảo hiểm 17 để dừng cabin tựa trên các ray dẫnhướng trong giếng thang Ở một số thang máy, bộ hãm bảo hiểm và hệ thống hạn chế tốc độcòn được trang bị cho cả đối trọng

Hệ thống điều khiển thang máy là toàn bộ các trang thiết bị và linh kiện điện, điện tử, bán dẫn đảm bảo cho thang máy hoạt động theo đúng chức năng yêu cầu và đảm bảo an toàn.

1 Tủ điện điều khiển

hình 1.1 là sơ đồ cấu tạo của loại thang máy chở người thông dụng nhất, dẫn động bằng tời

điện với puly dẫn cáp bằng ma sát (gọi tắt là puly ma sát)

5 Những yêu cầu chung đối với thang máy:

Xuất phát từ những điều kiện làm việc đặc biệt (như nâng người, người sử dụng thangmáy tự điều khiển hoặc nhân viên phục vụ thang máy có trình độ chuyên môn thấp) đốivới thang máy cần phải có các yêu cầu cao về độ tin cậy và an toàn khi làm việc Cho nênhiện nay đa số các nước phải ban hành các qui định bắt buộc về chế tạo và sử dụng thangmáy

Bên cạnh các yêu cầu về độ tin cậy và an toàn làm việc đối với các thang máy còn thêmmột số yêu cầu sau:

- Độ chính xác dừng cabin ở mỗi tầng

- Sự giới hạn trị số tăng tốc và hãm máy khi mở máy và dừng cabin

- Không ồn khi làm việc và không gây nhiễu cho sự thu vô tuyến

Độ chính xác dừng cabin D là hiệu số các cao trình sàn cabin và sàn tầng mà cabin dừng tại

đó Ngưỡng tạo ra do độ không chính xác dừng cabin sẽ gây nguy hiểm cho hành khách vàcũng làm khó khăn cho việc chất tải và dỡ cabin đối với các thang máy nâng hàng

Vì vậy trong tiêu chuẩn và yêu cầu kỹ thuật của thang máy đều giới hạn trị số này TheoTCVN 5744 -1993, độ chính xác dừng cabin ở mỗi điểm dừng phải bảo đảm trong giới hạn ±

20 mm đối với thang máy bệnh viện, thang máy chất tải bằng xe, và ± 50 mm đối với cácthang máy khác

Bảng 1.1 : Độ chính xác dừng cabin và gia tốc tối đa cho phép

STT Đặc điểm nơi lắp đặt

Mức độ cường độ ồn cho phép (db)

tần số1

Cơ quan, nhà ăn, nhà hàng, nhà hát

Tòa nhà công nghiệp

30 40

50Khôngđịnh chuẩn

Không cho phép 30

40Không định chuẩn

Bảng 1.2: Mức độ cường độ ồn cho phép khi thang máy làm việc.

II Giới thiệu về thang máy trong đề tài thang máy 4 tầng

1 Thiết bị dùng trong đề tài

a Chức nâng thiết bị

- Cảm biến dùng để phát hiện vị trí buồng thang đúng yêu cầu và dừng buồng thang khi có sự cố

- Động cơ: động cơ để nâng hạ buồng thang và động cơ để mở cửa buồng thang

- Công tắc hành trình: dùng để giới hạn hành trình mở và đóng cửa

- Nút ấn: dùng để gọi tầng và đến tầng

- Đèn tín hiệu: để hiện thị khi có tín hiệu khi gọi tầng và đến tầng tương ứng

- Đèn sáng: dùng để chiếu sáng buồng thang khi có người

Loại thang máy

Gia tốc tối đa chophép (m/s)

Độ chính xác dừng cabin (mm)

- Thang máy chở người sức nâng đến 1000 kg

với động cơ điện hai tốc độ (tốc độ di chuyển

của cabin v > 0.75 m/s)

- Thang máy bệnh viện

- Thang máy chở hàng điều khiển bằng nút ấn

-

± 35

± 20

± 20

± 25 ± 50

b Vị trí thiết bị

- Hệ thống gồm có 2 động cơ, một động cơ dùng để nâng hạ buồng thang

và một động cơ dùng để đóng /mở cửa buồng thang

- Mỗi cửa tầng có các nút ấn gọi tầng và các đèn hiển thị khi gọi tầng

+ tầng 2 và tầng 3 có hai nút gọi lên và xuống

+ có 1 đèn báo khi quá tải

- Cửa buồng thang có 2 công tắc hành trình để giới hạn khi đóng / mở cửa buồng thang

- Có các cảm biến để dừng buồng thang khi tới vị trí

+ tầng 2 và tầng 3 mỗi tầng có hai cảm biến để dừng buồng thang đúng vị trí Một cái đặt ở vị trí ở mặt dưới của tầng và một cái đặt vị trí mặt trên của tầng

+ tầng 1 có một cảm biến đặt ở vị trí mặt dưới của tầng

+ tầng 4 có một cảm biến đặt ở vị trí mặt trên của tầng

+ tầng 1 và tầng 4 có các cảm biến bảo vệ khi gặp sự cố, khi gặp các cảm biếnnày thì buồng thang sẽ dừng lại

2 Nguyên lý hoạt động

a Nguyên lý làm việc

- Điều kiện để thang máy bắt đầu hoạt động

+ cửa buồng thang đã đóng (I2.1 = 1)

Khi ấn nút gọi thang từ bên ngoài cửa tầng thì đèn gọi thang lên hoặc xuống sẽ sáng lên.Lúc đó buồng thang sẽ đến đúng vị trí tầng mà ta cần gọi, hành khách bước vào buồng thang

ấn nút đến tầng buồng thang sẽ đến đúng vị trí tầng cần đến, cửa buồng thang mở ra, hànhkhách bước ra Nếu trong thời gian đi mà hành khách thay đổi tầng đến thì ấn nút đến tầngkhác thang máy sẽ tự đến tầng mà ta ấn nút đến tầng sau cùng

Ta xét trường hợp buồng thang ở tầng 1, có 1 hành khách ấn nút gọi tầng 3 đi lên (đèngọi tầng 3 đi lên sáng) và 1 hành khách ấn nút gọi tầng 4 đi xuống (đèn gọi tầng 4 đi xuốngsáng ) Khi đó thang đi lên tới tầng 3 dừng lại mở cửa đón khách (đèn gọi tầng 3 đi lên tắt ),khi vào trong buồng thang hành khách sẽ ấn nút đến tầng 4 (hoặc không ấn cũng được vìthang máy được 4 tầng) thì thang máy sẽ đi lên đến tầng 4 sẽ dừng lại đón khách vào và chokhách ra(đèn gọi tầng 4 đi xuống tắt) Khi khách vào ấn nút đến tầng 1 thì buồng thang sẽ hạxuống đến tầng 1 sẽ dừng lại cho khách ra

Khi thang đang đi lên mà có hành khách ấn nút gọi tầng đi lên thì buồng thang sẽ dừnglại đón khách nếu vị trí buồng thang và vị trí gọi tầng bằng nhau Nếu hành khách ấn nút gọi

tầng đi xuống thì khi hoàn thành nhiệm vụ trên thang sẽ quay lại thực hiện yêu cầu của khách.

Và ngược lại khi thang đi xuống

b Miền nhớ của các đầu vào/đầu ra

- Đầu vào

20 Cthtmocua công tắc hành trình giới hạn mở cửa

21 Cthtdongcua công tắc hành trình giới hạn đóng cửa

- Đầu ra

5 Den_len_1 Đóng/cắt đèn tín hiệu gọi buồng thang tại tầng 1

6 Den_len_2 Đóng/cắt đèn tín hiệu gọi buồng thang tại tầng 2 đi lên

7 Den_xuong_2 Đóng/cắt đèn tín hiệu gọi buồng thang tại tầng 2 đi xuống

8 Den_len_3 Đóng/cắt đèn tín hiệu gọi buồng thang tại tầng 3 đi lên

9 Den_xuong_3 Đóng/cắt đèn tín hiệu gọi buồng thang tại tầng 3 đi xuống

10 Den_xuong_4 Đóng/cắt đèn tín hiệu gọi buồng thang tại tầng 4 đi xuống

11 Den_den1 Đóng/cắt đèn tín hiệu yêu cầu buồng thang đến tầng 1

12 Den_den2 Đóng/cắt đèn tín hiệu yêu cầu buồng thang đến tầng 2

13 Den_den3 Đóng/cắt đèn tín hiệu yêu cầu buồng thang đến tầng 3

14 Den_den4 Đóng/cắt đèn tín hiệu yêu cầu buồng thang đến tầng 4

15 Den_qua_tai Đóng/cắt đèn tín hiệu báo buồng thang quá tải

16 Den_buong_thang Đóng/cắt đèn buồng thang

CHƯƠNG II

GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

I.THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN LOGIC KHẢ TRÌNH S7 – 200:

I.1 KHÁI NIỆM PLC

PLC (Programmable Logic Control) là thiết bị điều khiển lập trình, được thiết kế chuyên dùng trong công nghiệpđể điều khiển các tiến trình xử lý từ đơn giản đến phức tạp, tùy thuộc vào người điều khiển mà nó có thể thực hiện một loạt chương trình hay sự kiện, sự kiện này được kích hoạt bởi đầu vào PLC hoặc qua bộ định thời hay bộ đếm để điều khiển đầu ra PLC

Đèn chỉ chế độ đầu ra nối nguồn

I.1.2 HOẠT ĐỘNG CỦA PLC

Về cơ bản, hoạt động của PLC cũng khá đơn giản Đầu tiên, hệ thống các cổng vào/ra dùng đưa các tín hiệu từ các thiết bị ngoại vi vào CPU Sau khi nhận được tín hiệu đầu vào thì CPU sẽ xử lý và đưa các tín hiệu điều khiển ra các thiết bị cần điều khiển

PLC thực hiện chương trình theo trình tự lặp Mỗi vòng lặp được gọi là vòng quét (Scan).Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng giai đoạn đọc dữ liệu từ các cổng vào vùng bộ đệm ảo, tiếptheo là giai đoạn thực hiện chương trình Trong từng vòng quét chương trình được thực hiệnbằng lệnh đầu tiên và kết thúc bằng lệnh kết thúc (MEND) sau giai đoạn thực hiện chươngtrình là giai đoạn truyền thông

nội bộ và kiểm tra lỗi Vòng quét được kết thúc bằng giai đoạn chuyển các nội dung của bộ đệm ảo tới các cổng ra

Hình I.3 Vòng quét (Scan) trong S7-200.

Như vậy, tại thời điểm thực hiện lệnh vào/ra, thông thường lệnh không làm việc trực tiếpvới cổng vào/ra mà chỉ thông qua bộ đệm ảo của cổng trong vùng nhớ tham số Việc truyềnthông giữa bộ đệm ảo với ngoại vi trong các giai đoạn 1 và 4 do CPU quản lý Khi gặp lệnhvào/ra ngay lập tức thì hệ thống sẽ dừng mọi công việc khác ngay cả khi chương trình xử lýngắt, để thực hiện lệnh này một cách trực tiếp với cổng vào/ra

Nếu sử dụng các chế độ ngắt, chương trình con tương ứng với từng tín hiệu ngắt được soạnthảo và cài đặt như một bộ phận của chương trình, chương trình xử lý ngắt chỉ được thực hiệntrong vòng quét khi xuất hiện tín hiệu báo ngắt có thể xảy ra ở bất cứ điểm nào trong vòngquét

I.2 VAI TRÒ CỦA PLC

Trong một hệ thống tự động, nói chung PLC được ví như con tim của hệ thống điều khiển Với chương trình ứng dụng điều khiển ( được lưu trử trong bộ nhớ PLC) trong việc thực thi, PLC thường xuyên giám sát tình trạng hệ thống qua tín hiệu phản hồi thiết bị đầu vào Sau đó dựa vào sự hợp lý của chương trình để xác định tiến trình hoạt động được thực hiện ở những thiết bị xuất cần thiết

PLC có thể sử dụng điều khiển những nhiệm vụ đơn giản có tính lặp đi lặp lại hoặc một vài nhiệm vụ có thể liên kết cùng nhau với thiết bị điều khiển chủ hoặc máy tính chủ khác quamột loại mạng giao tiếp để tích hợp điều khiển quá trình phức tạp

II.2 ĐẶC ĐIỂM CỦA PLC

Bộ điều khiển lập trình PLC được thiết kế để thay thế phương pháp điều khiển truyền thốngdùng rơ-le và thiết bị rời công kềnh và nó tạo ra khả năng điều khiển thiết bị dể dàng và linh hoạt dựa trên việc lập trình các trên các lệnh logic cơ bản

Về phần cứng, PLC như máy tính “truyền thông”, và chúng có đặc điểm thích hợp cho mục đích điều khiển công nghiệp

• Khả năng chống nhiễu tốt

• Cấu trúc dạng modun cho phép thay thế dễ dàng, tăng khả năng (nối thêm modun

mở rộng) và thêm chức năng (nối thêm modun chuyên dùng)

• Việc kết nối dây và mức điện áp tín hiệu ở đầu vào và đầu ra được chuẩn hóa

4)Chuyển dữ liệu

từ bộ đệm ảo ra bộ

ngoại vi

1) Nhập dữ liệu từ ngoại vi vào bộ đệm ảo

2) Thực hiện chương trình

3) Truyền

thông và tự

kiểm tra lỗi

• Ngôn ngữ lập trình chuyên dùng – dễ hiểu và dễ sử dụng

• Thay đổi chương trình dễ dàng

Những đặc điểm trên khiến PLC được sử dụng nhiều trong việc điều khiển máy móc công nghiệp và điều khiển quá trình

I.3 ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA PLC

- Ưu điểm

Cùng với sự phát triển phần cứng và phần mềm, PLC ngày càng tăng được các tính năng cũng như lợi ích trong hoạt động công nghiệp

PLC có một số ưu điểm sau:

• Hệ thống dây giảm tới 80% so với hệ thống điều khiển dùng rơ-le

• Điện năng thiêu thụ giảm đáng kể vì PLC tiêu thụ ít điện năng

• Chức năng tự giám sát của PLC cho phép sữa chữa dể dàng và nhanh chống nhờ tín năng giám sát giữa người và máy

• Kích thước của PLC được thu nhỏ lại để tăng bộ nhớ và số lượng I/O

• Chỉ cần lắp đặt một lần mà không cần thay đổi kết cấu của hệ thống sau này, giảm được sự tốn kém khi phải thay đổi lắp đặt thay đổi thứ tự điều khiển, khả năng chuyển đổi hệ điều khiển cao hơn, hệ thống được điều khiển linh hoạt hơn

• Độ tin cậy cao vì PLC được thiết kế để hoạt động trong môi trường công nghiệp

Dưới đây là bảng so sánh về các hệ điều khiển: Rơ le –Số -Máy tính –PLC

Mất thời gian thiết kế

Mất nhiều thời gian lập trình

Lập trình và lắp đặt đơn giản

Kém -nếu IC được hàn

Kém –vì có rất nhiều mạch điện

tử chuyên dùng

Đơn giản-vì các modun được chuẩn hóa

Theo bảng so sánh PLC có các đặc điểm phần cứng và phần mềm làm cho nó trở thành bộ điều khiển công nghiệp được sử dụng rộng rãi

- Nhược điểm

Tham số

Chương trình

Có nhiều hãng chế tạo nhưng do độc quyền về công nghệ nên giá thành cao

I.4 Cấu trúc bộ nhớ:

I.4.1 Phân chia bộ nhớ:

Bộ nhớ của S7-200 chia thành 4 phần với tụ có nhiệm vụ duy trì dữ liệu trong 1 khoảngthời gian nhất định khi mất nguồn nuôi Bộ nhớ S7-200 có tính năng động cao, đọc và ghiđược trong toàn vùng , loại trừ phần các bit nhớ đặc biệt được ký hiệu bởi SM (specialmemory) chỉ có thể truy nhập để đọc

Ghi các dữ liệu kiểu bảng bị hạn chế rất nhiều vì dữ liệu kiểu bảng thường chỉ sử dụngtheo những mục đích riêng

Vùng dữ liệu lại được chia thành những vùng nhớ nhỏ, được ký hiệu như sau:

* V - Variable memory {miền nhớ có thể thay đổi(đọc/ghi được)}

* I - Input image register (vùng đệm cổng vào)

Dữ liệu

Tham số

Dữ liệu Tham số Chương trình

* O - Output image register (vùng đệm cổng ra).

* M - Internal memory bits (vùng nhớ nội)

* SM - Special memory bits (vùng nhớ đặc biệt)

Tất cả các miền này đều được truy nhập được theo từng bit, từng byte, từng từ đơn, từng từ

kép

I.4.3 Vùng đối tượng:

Vùng đối tượng được sử dụng để lưu trữ dữ liệu cho các đối tượng lập trình Dữ liệu kiểuđối tượng bao gồm các thanh ghi, Timer, bộ đếm, các bộ đếm tốc độ cao, bộ đếm vào/ratương tự và các thanh ghi Accumulator

Kiểu dữ liệu đối tượng bị hạn chế vì các dữ liệu kiểu đối tượng chỉ được ghi theo mục đíchcần sử dụng đối tượng đó

II.1 Phương pháp lập trình:

S7-200 biểu diễn một mạch logic cứng bằng một dãy các lệnh lập trình Chương trình baogồm một tập dãy các lệnh S7-200 thực hiện chương trình bắt đầu từ lệnh lập trình đầu tiên vàkết thúc ở lệnh lập trình cuối trong một vòng Một vòng như vậy được gọi là một vòng quét(Scan)

Cách lập trình cho S7-200 nói riêng và cho các PLC của Siemens nói chung dựa trên haiphương pháp cơ bản: phương pháp hình thang (Ladder Logic viết tắt LAD) và phương phápliệt kê lệnh (Statement List viết tắt thành STL)

II.1.1.Định nghĩa về ngôn ngữ lập trình LAD:

LAD là một ngôn ngữ lập trình bằng đồ họa Những thành phần cơ bản dùng trong LADtương ứng với các thành phần của bảng điều khiển bằng rơle Trong chương trình LAD cácphần tử cơ bản dùng để biểu diễn lệnh logic như sau:

- Tiếp điểm là biểu tượng mô tả các tiếp điểm của rơle Các tiếp điểm đó có thể là thường

hở hoặc thường đóng

- Cuộn dây (coil): Là biểu tượng ( )

mô tả rơle được mắc theo chiều dòng điện cùng cấp cho rơle

- Hộp (box): Là biểu tượng mô tả các hàm khác nhau nó làm việc khi dòng điện chạy đếnhộp Những dạng hàm thường biểu diễn bằng hộp là các bộ thời gian (Timer), bộ đếm(Counter) và các hàm toán học Cuộn dây và các hộp phải mắc đúng chiều dòng điện

- Mạng LAD: Là đường nối các phần tử thành một mạch hoàn thiện, đi từ đường nguồnbên trái sang đường nguồn bên phải Đường nguồn bên trái là dây nóng, đường nguồn bênphải là dây trung hoà hay là đường trở về nguồn cung cấp Dòng điện chạy từ trái qua tiếpđiểm đóng đến cuộn dây hoặc các hộp trở về bên phải nguồn

II.2.Tập lệnh của S7-200:

Tập lệnh của S7-200 được chia ra làm ba nhóm:

- Các lệnh mà khi thực hiện thì làm việc độc lập không phụ thuộc vào giá trị logic củangăn xếp (lệnh vô điều kiện)

- Các lệnh chỉ thực hiện được khi bit đầu tiên của ngăn xếp có giá trị logic bằng 1 (lệnh

- Các lệnh logic đại số Boolean:

Các lệnh tiếp điểm đại số boolean cho phép tạo lập được mạch logic (không cónhớ)

Trong LAD các lệnh này được biểu diễn thông qua cấu trúc mạch mắc nối tiếp haysong song các tiếp điểm thường đóng và các tiếp điểm thường hở

Trong LAD và STL chương trình chính phải được kết thúc bằng lệnh kết thúckhông điều kiện MEND Có thể sử dụng lệnh kết thúc có điều kiện END trước lệnh kếtthúc không điều kiện

Lệnh STOP kết thúc chương trình, nó chuyển điều khiển chương trình đến chế độSTOP, nếu gặp lệnh STOP trong chương trình chính hoặc chương trình con thì chươngtrình đang thực hiện sẽ được kết thúc ngay lập tức

III.GIỚI THIỆU VỀ TIMER VÀ COUNTER:

III.1 Lệnh điều khiển Timer:

Timer là bộ tạo thời gian trể giữa tín hiệu vào và tín hiệu ra nên trong điều khiểnthường được gọi là khâu trể S7-200 từ CPU 214 trở lên có 128 Timer được chia làmhai loại khác nhau đó là:

Timer tạo thời gian trể không có nhớ có nghĩa là khi tín hiệu logic vào IN ở mứckhông thì Timer sẽ bị Reset Timer Txx này có thể Reset bằng hai cách đó là cho tínhiệu logic vào bằng không hoặc dùng lệnh R Txx (trong STL) để Reset lại Timer Txx.Timer này được dùng để tạo thời gian trể trong một thời gian liên tục kí hiệu là TON Timer tạo thời gian trể có nhớ có nghĩa là khi tín hiệu logic vào IN ở mức không thìTimer này không chạy nữa nhưng khi tín hiệu lên mức cao lại thì Timer lại tiếp tụcchạy tiếp Timer Txx này có thể Reset bằng cách dùng lệnh R Txx (trong STL) để

Reset lại Timer Txx Timer này được dùng để tạo thời gian trể trong một thời gian giánđoạn (trong nhiều khoảng thời gian khác nhau) kí hiệu là TONR.

Cả hai loại Timer trên đều chạy đến giá trị đặt trước PT thì nó tự dừng lại nếumuốn cho nó hoạt động lại thì ta phải Reset lại

Timer có những tính chất sau:

Các bộ Timer đều được điều khiển bởi một cổng vào và một giá trị đếm tức thời.Giá trị đếm tức thời được lưu trong một thanh ghi 2 byte (gọi là Tword) của Timer xácđịnh khoảng thời gian trể được kích Giá trị đếm tức thời của Timer luôn luôn được sosánh với giá trị PT đặt trước

Ngoài thanh ghi 2 byte T-word lưu giá trị tức thời còn có một bit ký hiệu T-bit chỉtrạng thái logic đầu ra, giá trị logic này phụ thuộc vào kết quả so sánh giá trị đếm tứcthời với giá trị đặt trước Khi giá trị đếm tức thời lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt trướcthì T-bit sẽ có giá trị logic bằng 1 ngược lại T-bit sẽ có giá trị logic bằng không

1ms 32,767s T0; T64 10ms 327,67s T1→ T4;T65→T68 100ms 3276,7s T5→T31;T69→T95

III.2.Lệnh điều khiển Counter:

Counter là bộ đếm thực hiện chức năng đếm sườn xung trong S7-200 Các bộ đếmcủa S7-200 được chia làm 2 loại: Bộ đếm tiến (CTU) và bộ đếm tiến lùi (CTUD)

Bộ đếm tiến (CTU) đếm số sườn lên của tín hiệu logic đầu vào tức là đếm số lầnthay đổi trạng thái logic từ 0 lên 1 Số sườn xung đếm được, được ghi vào thanh ghi 2byte của bộ đếm gọi là thanh ghi C-word

Nội dung của C-word, gọi là giá trị đếm tức thời của bộ đếm, luôn được so sánh vớigiá trị đặt trước của bộ đếm, được ký hiệu là PV Khi giá trị đếm tức thời bằng hoặclớn hơn giá trị đặt trước này thì bộ đếm báo ra ngoài bằng cách đặt giá trị logic 1 vàomột bit đặc biệt của nó, được gọi là C-bit Trường hợp giá trị đếm tức thời nhỏ hơn giátrị đặt trước thì C-bit có giá trị logic 0

Chân nối với tín hiệu điều khiển xoá để thực hiện đặt lại chế độ khởi phát ban đầu(Reset) cho bộ đếm được ký hiệu bằng chữ R (trong LAD) Bộ đếm được Reset khi tín